KR101466195B1 - 선박의 배기열 회수 시스템 - Google Patents

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Abstract

선박의 배기열 회수 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 배기열 회수 시스템은 엔진에서 배출된 배기가스의 제1 부분이 흐르는 제1 유로와 연결된 터빈, 상기 터빈의 회전력에 의하여 압축된 공기를 상기 엔진에 공급하는 압축기, 상기 제1 유로와 연통된 제2 유로를 흐르는 상기 배기가스의 제2 부분의 열을 유체에 전달하는 열교환기, 상기 유체의 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 폐열회수부 및 상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 폐열회수부를 대신하여 상기 유체의 열을 방출하거나 전기 에너지를 생성하는 페일 처리부를 포함한다.

Description

선박의 배기열 회수 시스템{EXHAUST GAS RECOVERY SYSTEM OF SHIP}
본 발명은 선박의 배기열 회수 시스템에 관한 것이다.
선박에 사용되는 엔진의 출력을 높이기 위하여 터보 차저가 선박에 설치된다. 터보 차저(turbo charger)는 엔진으로부터 배출되는 고온의 배기가스에 의하여 회전하는 터빈, 터빈의 회전에 따라 작동하여 외기를 압축하는 압축기, 및 압축된 공기를 냉각시키는 인터쿨러를 포함한다. 공기의 압축 및 냉각에 의하여 엔진에 공급되는 공기의 밀도가 증가하므로 엔진의 출력이 향상된다. 한국공개특허 2007-0117905와 같이 다양한 형태의 터보 차저가 연구되고 있다.
이 때 엔진 및 터보 차저의 동작 과정에서 수 백도의 배기가스가 외부로 배출되므로 배기가스의 열 에너지가 쓸모없이 버려지는 경우가 발생한다. 이에 따라 배기가스의 열 에너지를 회수하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
한국공개특허 2007-0117905
본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은 엔진에서 연료의 연소 시 발생하는 배기가스의 열 에너지를 회수하기 위한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 엔진에서 배출된 배기가스의 제1 부분이 흐르는 제1 유로와 연결된 터빈, 상기 터빈의 회전력에 의하여 압축된 공기를 상기 엔진에 공급하는 압축기, 상기 제1 유로와 연통된 제2 유로를 흐르는 상기 배기가스의 제2 부분의 열을 유체에 전달하는 열교환기, 상기 유체의 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 폐열회수부 및 상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 폐열회수부를 대신하여 상기 유체의 열을 방출하거나 전기 에너지를 생성하는 페일 처리부를 포함하는 선박의 배기열 회수 시스템이 제공될 수 있다.
상기 페일 처리부는 상기 유체의 열을 방출하는 방열용 열교환기 또는 상기 배기가스의 일부에 의하여 회전하여 발전기를 구동시키는 파워 터빈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은, 상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 유체가 상기 폐열회수부로 유입되는 것을 막고 상기 방열용 열교환기로 흐르게 하는 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 폐열회수부는 유기 랭킨 사이클에 따라 열 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.
상기 파워 터빈은 상기 제2 유로에 설치되어 상기 배기가스의 제2 부분에 의하여 구동될 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은, 상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 배기가스의 제2 부분이 상기 열교환기로 유입되는 것을 차단하고 상기 파워 터빈으로 유입되도록 하는 메인 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은, 상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 배기가스의 제2 부분이 상기 파워 터빈을 통과하여 상기 열교환기로 유입되도록 하는 메인 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 파워 터빈은 상기 배기가스의 제3 부분이 흐르며 상기 제1 유로와 연통된 제4 유로에 설치되어 상기 배기가스의 제3 부분에 의하여 작동하며, 본 발명의 일측면에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은, 상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 배기가스의 제3 부분이 상기 파워 터빈으로 유입되도록 하는 보조 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 폐열회수부가 생성하는 전력이 기준값보다 작을 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은, 상기 엔진 구동에 따라 발생하는 열을 상기 유체에 전달하는 열흡수부를 더 포함할 수 있다.
상기 열흡수부는 상기 압축된 공기로부터 상기 유체로 열을 전달하여 상기 압축된 공기를 냉각하는 에어 쿨러, 상기 엔진의 바디로부터 상기 유체로 열을 전달하여 상기 엔진의 바디를 냉각하는 워터 자켓, 상기 엔진 내부에 구비된 오일로부터 상기 유체로 열을 전달하여 상기 오일을 냉각하는 오일 쿨러, 또는 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로와 연결된 제3 유로에 흐르는 배기가스의 열을 회수하는 이코노마이저를 통과한 배기가스의 열을 상기 유체에 전달하는 배기가스 쿨러 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 열을 전달받은 상기 유체는 상기 열교환기로 이동할 수 있다.
상기 열흡수부는 제1 쿨링 유로부를 통하여 서로 직렬 또는 병렬 연결된 복수의 단위 쿨러들을 포함할 수 있다.
상기 배기가스 쿨러와 상기 열교환기는 제2 쿨링 유로부를 통하여 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은 배기가스의 열 에너지를 전기에너지를 변환함으로써 에너지 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템을 나타낸다.
도 2는 도 1의 폐열회수부의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템의 제1 쿨링 유로부의 다른 구현예를 나타낸다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템의 이코노마이저와 배기가스 쿨러를 나타낸다.
도 6 내지 도 8은 파워 터빈을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템을 나타낸다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은 터빈(110), 압축기(120), 열교환기(130), 폐열회수부(140), 및 페일(fail) 처리부(145)를 포함한다.
터빈(110)은 엔진(105)에서 배출된 배기가스의 제1 부분(G1)이 흐르는 제1 유로(FW1)와 연결된다. 제1 유로(FW1)의 한쪽 단은 엔진(105)의 가스 리시버(gas receiver)(150)와 연결되어 엔진(105)에서 배출된 배기가스의 일부가 흐를 수 있다. 터빈(110)은 제1 유로(FW1)를 흐르는 배기가스의 제1 부분(G1)에 의하여 회전할 수 있다.
압축기(120)는 터빈(110)의 회전력에 의하여 압축된 공기를 엔진(105)에 공급한다. 이와 같은 터빈(110)과 압축기(120)의 동작에 따라 엔진(105)에 압축 공기가 공급됨으로써 엔진(105)의 출력을 높일 수 있다.
열교환기(130)는 제1 유로(FW1)와 연통된 제2 유로(FW2)를 흐르는 배기가스의 제2 부분(G2)의 열을 유체에 전달한다. 제2 유로(FW2)의 한쪽 단은 가스 리시버(150)와 연통될 수 있으며, 제2 유로(FW2)의 다른 쪽단은 제1 유로(FW1)와 연통될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 유체는 선박의 정박이나 운항 중 쉽게 얻을 수 있는 해수일 수 있다.
폐열회수부(140)는 유체의 열 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은 다양한 방식의 폐열회수부(140)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 폐열회수부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 유기 랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle)에 따라 열 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 유기 랭킨 사이클에 따른 폐열회수부(140)는 유체의 열을 이용하여 유기냉매를 기화시키는 증발기(310), 증발된 유기냉매에 의하여 회전하는 증기 터빈(320), 증기 터빈(320)에 의하여 작동하여 전기를 생성하는 발전기(330), 증발된 유기냉매를 액화시키는 응축기(340), 증기 터빈(320)을 통과한 유기 냉매와 응축기(340)를 통과한 유기 냉매 사이의 열교환을 수행하는 리제너레이터(350)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템의 폐열회수부(140)는 엔진(105)에서 배출된 고온의 배기가스를 이용하여 폐열회수의 효율을 높일 수 있다. 즉, 터빈(110)에 유입되기 전의 배기가스의 온도는 터빈(110)을 통과한 배기가스의 온도보다 높다. 열교환기(130)는 터빈(110)에 유입되기 전의 배기가스의 열을 유체에 전달하므로 폐열회수부(140)가 배기가스의 열 에너지를 회수하는 효율이 향상될 수 있다.
페일 처리부(145)는 폐열회수부(140)의 오작동 또는 고장 시 상기 폐열회수부를 대신하여 상기 유체의 열을 방출하거나 전기 에너지를 생성한다. 페일 처리부(145)에 대해서는 이후에 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
한편, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은 엔진(105) 구동에 따라 발생하는 열을 유체에 전달하는 열흡수부(160)를 더 포함할 수 있다..
열흡수부(160)는 압축된 공기로부터 유체로 열을 전달하여 압축된 공기를 냉각하는 에어 쿨러(air cooler), 엔진의 바디로부터 유체로 열을 전달하여 엔진(105)의 바디를 냉각하는 워터 자켓(water jacket), 엔진(105) 내부에 구비된 윤활유와 같은 오일로부터 유체로 열을 전달하여 오일을 냉각하는 오일 쿨러(oil coller), 또는 제1 유로(FW1) 및 제2 유로(FW2)와 연결된 제3 유로(FW3)에 흐르는 배기가스의 열을 회수하는 이코노마이저(economiser)(180)를 통과한 배기가스의 열을 유체에 전달하는 배기가스 쿨러(190) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 때 열을 전달받은 유체는 열교환기(130)로 이동할 수 있다.
이 때, 도 1 내지 도 5에 도시된 단위 쿨러들(161, 162)은 에어 쿨러, 워터 자켓, 또는 오일 쿨러일 수 있다. 이들 중에서 단위 쿨러들(161, 162)이 에어 쿨러인 경우에 대해 설명하고, 워터 자켓 및 오일 쿨러는 이미 알려져 있으므로 이에 대한 설명은 생략된다.
압축기(120)가 공기를 압축하면 공기의 온도가 상승할 수 있다. 압축 공기의 온도가 상승하면 공기의 밀도가 낮아져 엔진(105)의 출력이 낮아질 수 있다. 이에 따라 도 1의 에어 쿨러와 단위 쿨러(161, 162)는 압축에 의하여 온도가 상승된 압축 공기를 냉각시킨다.
이 때 유체는 단위 쿨러(161, 162)를 통하여 압축된 공기의 열을 전달받고 열교환기(130)로 이동할 수 있다. 즉, 유체는 단위 쿨러(161, 162) 및 열교환기(130)를 통과하므로 배기가스의 열 뿐만 아니라 압축 공기의 열 역시 전달받을 수 있다. 이에 따라 폐열회수부(140)가 생성하는 전기 에너지가 증가할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 열흡수부(160)는 복수의 단위 쿨러들(161, 162)을 포함할 수 있다. 단위 쿨러들(161, 162)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 쿨링 유로부(170)를 통하여 서로 병렬 연결되거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 쿨링 유로부(170)를 통하여 서로 직렬 연결될 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 쿨링 유로부(170)는 제1 단위 유로(171) 및 제2 단위 유로(172)를 포함할 수 있다. 이 때 제1 단위 유로(171) 및 제2 단위 유로(172)의 일단은 각각 제1 단위 쿨러(161) 및 제2 단위 쿨러(162)에 연결되고, 제1 단위 유로(171) 및 제2 단위 유로(172)의 타단들은 방열용 열교환기(210) 및 폐열회수부(140)와 연결된 메인 유로(MFW)와 연결될 수 있다. 방열용 열교환기(210)에 대해서는 이후에 설명하도록 한다.
이에 따라 하나의 단위 쿨러(161 또는 162)에 메인 유로(MFW)로부터 유출된 유체의 일부가 유입될 수 있으며, 단위 쿨러들(161, 162)에서 유출된 유체의 합량은 메인 유로(MFW)에서 유출된 유체의 양과 같을 수 있다. 또한 단위 쿨러들(161, 162)로부터 유출된 유체는 메인 유로(MFW)를 통하여 열교환기(130)로 유입될 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시예의 경우 제1 쿨링 유로부(170)는 2개의 단위 쿨러들(161, 162)과 연결된 2개의 단위 유로를 포함하나 이에 한정되지 않으며 단위 쿨러의 개수가 증가하면 이에 따라 단위 유로의 개수 역시 증가할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 쿨링 유로부(170)는 제1 단위 유로(173) 및 제2 단위 유로(174)를 포함하며, 제1 단위 유로(173) 및 제2 단위 유로(174)를 통하여 열흡수부(160)의 단위 쿨러들(161, 162)은 서로 직렬 연결될 수 있다. 메인 유로(MFW)로부터 유출된 유체는 제1 단위 유로(173)를 통하여 제1 단위 쿨러(161)로 유입되고, 제1 단위 쿨러(161)로부터 유출된 유체는 제2 단위 유로(174)를 통하여 제2 단위 쿨러(162)로 유입될 수 있다. 제2 단위 쿨러(162)로부터 유출된 유체는 메인 유로(MFW)를 통하여 열교환기(130)로 유입될 수 있다. 이에 따라 메인 유로(MFW), 제1 단위 유로(173) 및 제2 단위 유로(174) 각각을 통하여 이동되는 유체의 양은 서로 같을 수 있다.
한편, 앞서 설명된 바와 같이, 도 4의 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템의 열흡수부(160)는 배기가스 쿨러(190)를 포함할 수 있다. 이코노마이저(180)는 선박에서 사용되는 서비스 스팀(service steam)을 형성하기 위하여 제1 유로(FW1) 및 제2 유로(FW2)와 연결된 제3 유로(FW3)에 흐르는 배기가스의 열을 회수할 수 있다. 배기가스 쿨러(190)는 이코노마이저(180)를 통과한 제3 유로(FW3)의 배기가스의 열을 유체에 전달함으로써 폐열회수부(140)의 효율을 높일 수 있다. 이 때 배기가스 쿨러(190)와 열교환기(130)는 제2 쿨링 유로부(200)를 통하여 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 메인 유로(MFW)를 통하여 열교환기(130)로 유입되는 유체의 일부가 배기가스 쿨러(190)로 유입되고, 배기가스 쿨러(190)로부터 유출된 유체는 열교환기(130)로부터 유출된 유체와 더불어 폐열회수부(140)로 유입될 수 있다. 이에 따라 쿨러와 열교환기(130)가 제2 쿨링 유로부(200)를 통하여 병렬 연결될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 열교환기(130)에서 유출된 유체가 배기가스 쿨러(190)로 유입되고, 배기가스 쿨러(190)에서 유출된 유체가 메인 유로(MFW)를 통하여 폐열회수부(140)로 유입될 수 있다. 이에 따라 쿨러와 열교환기(130)가 제2 쿨링 유로부(200)를 통하여 직렬 연결될 수 있다.
다음으로 도면을 참조하여 페일 처리부에 대해 상세히 설명한다.
페일 처리부(145)는 유체의 열을 방출하는 방열용 열교환기(210) 또는 배기가스의 일부에 의하여 회전하여 발전기(미도시)를 구동시키는 파워 터빈(PT) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
먼저 도 6 내지 도 8을 참조하여 파워 터빈(PT)에 대해 설명한다.
도 6 내지 도 8은 파워 터빈을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템을 나타낸다. 파워 터빈(PT)은 가스 터빈의 일종으로서 파워 터빈(PT)의 회전에 따라 파워 터빈(PT)에 연결된 발전기(미도시)가 전기를 생성할 수 있다. 도 6 내지 도 8의 배기열 회수 시스템은 파워 터빈(PT)을 제외하고 도 1, 도 3, 도 4 또는 도 5의 배기열 회수 시스템과 동일할 수 있다.
도 6 및 도 7에서와 같이 제2 유로(FW2)에 설치된 파워 터빈(PT)은 배기가스의 제2 부분(G2)에 의하여 구동될 수 있다. 폐열회수부(140)가 정상적으로 동작할 경우, 제2 유로(FW2)를 통하여 이동하는 배기가스의 제2 부분(G2)은 도 6에 도시된 바와 같이, 열교환기(130)를 지난 후 파워 터빈(PT)으로 유입되거나, 도 7에 도시된 바와 같이, 파워 터빈(PT)을 지난 후 열교환기(130)에 유입될 수 있다.
반면에, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은, 폐열회수부(140)의 오작동 또는 고장 시, 배기가스의 제2 부분(G2)이 열교환기(130)로 유입되는 것을 차단하고 파워 터빈(PT)으로 유입되도록 하는 메인 밸브(MV)를 더 포함할 수 있다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은, 폐열회수부(140)의 오작동 또는 고장 시, 배기가스의 제2 부분(G2)이 파워 터빈(PT)을 통과하여 열교환기(130)로 유입되도록 하는 메인 밸브(MV)를 더 포함할 수 있다.
이 때 도 6 및 도 7에 도시된 메인 밸브(MV)는 3-way 밸브일 수 있다. 3-way 밸브는 유체가 들어오는 하나의 유입구와, 유체가 나가는 두 개의 유출구를 가질 수 있다.
또한 도 8에 도시된 바와 같이, 파워 터빈(PT)은 배기가스의 제3 부분(G3)이 흐르며 제1 유로(FW1)와 연통된 제4 유로(FW4)에 설치되어 배기가스의 제3 부분(G3)에 의하여 작동할 수 있다.
이 때 본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템은 폐열회수부(140)의 오작동 또는 고장 시 배기가스의 제3 부분(G3)이 파워 터빈(PT)으로 유입되도록 하는 보조 밸브(AV)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 파워 터빈(PT)은 폐열회수부(140)가 정상적인 동작을 하지 못하여 전기 에너지를 생성하지 못할 때 동작할 수 있다. 이에 따라 폐열회수부(140)가 전기를 생성하지 못하더라도 파워 터빈(PT)에 의하여 전기를 생성할 수 있으므로 폐열회수부(140)의 비정상 동작에 따른 전기 부족을 막을 수 있다.
다음으로 도면을 참조하여 페일 처리부(145)의 방열용 열교환기에 대해 설명한다.
도 1과, 도 3 내지 도 8의 배기열 회수 시스템은 방열용 열교환기(210)와 밸브(220)를 더 포함할 수 있다. 폐열회수부(140)의 오작동 또는 고장 시, 밸브(220)는 유체가 폐열회수부(140)로 유입되는 것을 막고 방열용 열교환기(210)로 흐르게 할 수 있다.
폐열회수부(140)에 포함된 구성요소의 파손이나 고장, 또는 폐열회수부(140)에서 흐르는 유체의 누출 등과 같은 이유로 폐열회수부(140)가 정상적인 동작을 하지 못할 경우 엔진(105) 동작으로 인하여 발생하는 열 에너지를 이용하지 못하게 되므로 유체의 열이 감소되지 않을 수 있다. 이에 따라 엔진(105) 바디의 냉각이나 압축기(120)에 의하여 압축된 공기 또는 오일에 대한 냉각이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.
예를 들어, 도 1의 배기열 회수 시스템의 경우, 폐열회수부(140)의 동작이 정상적으로 이루어지지 않으면 폐열회수부(140)로부터 메인 유로(MFW)를 통하여 열흡수부(160)로 이동하는 유체의 온도가 비정상적으로 높을 수 있으며 이에 따라 엔진(105) 바디, 압축 공기 또는 오일에 대한 냉각이 충분히 이루어지지 않을 수 있다. 엔진(105) 바디, 압축 공기 또는 오일에 대한 냉각이 충분히 이루어지지 않으면 엔진(105)의 동작 역시 정상적으로 이루어지지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 선박의 배기열 회수 시스템의 방열용 열교환기(210)는 폐열회수부(140)가 정상적인 동작을 하지 못할 경우 엔진(105) 동작으로 인한 열을 방출함으로써 엔진(105)의 동작이 정상적으로 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 폐열회수부(140)가 정상적으로 동작하지 않으면 밸브(220)가 열려 유체의 일부 또는 전체가 방열용 열교환기(210)로 흐를 수 있다. 이에 따라 엔진(105) 바디, 압축 공기 또는 오일의 열이 외부로 방출되어 엔진(105)이 정상적으로 동작할 수 있다.
폐열회수부(140)의 오작동 또는 고장은 폐열회수부(140)가 생성하는 전력을 통하여 판단될 수 있다. 예를 들어, 전력 제어반(미도시)은 폐열회수부(140)가 정상적으로 동작할 때 생성하는 전력의 기준값과 폐열회수부(140)가 생성하는 전력을 비교할 수 있다. 전력 제어반은 폐열회수부(140)가 생성하는 전력이 기준값보다 작을 경우 밸브(220)를 제어하여 유체의 일부 또는 전체가 밸브(220)를 통하여 방열용 열교환기(210)로 흐르도록 할 수 있다.
또한 전력 제어반은 폐열회수부(140)가 생성하는 전력이 기준값보다 작을 경우 도 6 내지 도 8에 도시된 메인 밸브(MV)를 제어함으로써 파워 터빈(PT)이 구동될 수 있다.
메인 밸브(MV)는 가스 리스버(150)에서 제2 유로(FW2)로 흐르는 배기가스의 흐름을 제어할 수 있다. 도면번호 CP는 순환 펌프로서 순환 펌프(CP)는 유체의 흐름을 유지하는 펌핑력을 제공할 수 있다. 또한 도면번호 ET는 팽창 탱크로서 팽창 탱크(ET)는 유체의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
G1 : 배기가스의 제1 부분 G2 : 배기가스의 제2 부분
G3 : 배기가스의 제3 부분 FW1 : 제1 유로
FW2 : 제2 유로 FW3 : 제3 유로
FW4 : 제4 유로 AV : 보조 밸브
MFW : 메인 유로 105 : 엔진
110 : 터빈 120 : 압축기
130 : 열교환기 140 : 폐열회수부
145 : 페일 처리부 150 : 가스 리시버
160 : 열흡수부 161, 162 : 단위 쿨러들
170 : 제1 쿨링 유로부 171, 173 : 제1 단위 유로
172, 174 : 제2 단위 유로 180 : 이코노마이저
190 : 배기가스 쿨러 200 : 제2 쿨링 유로부
210 : 방열용 열교환기 220 : 밸브
PT : 파워 터빈 310 : 증발기
320 : 증기 터빈 330 : 발전기
340 : 응축기

Claims (13)

  1. 엔진에서 배출된 배기가스의 제1 부분이 흐르는 제1 유로와 연결된 터빈;
    상기 터빈의 회전력에 의하여 압축된 공기를 상기 엔진에 공급하는 압축기;
    상기 제1 유로와 연통된 제2 유로를 흐르는 상기 배기가스의 제2 부분의 열을 유체에 전달하는 열교환기;
    상기 유체의 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 폐열회수부; 및
    상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 폐열회수부를 대신하여 상기 유체의 열을 방출하거나 전기 에너지를 생성하는 페일 처리부를 포함하며,
    상기 페일 처리부는 상기 배기가스의 일부에 의하여 회전하여 발전기를 구동시키는 파워 터빈을 포함하며,
    상기 파워 터빈은,
    상기 제2 유로에 설치되어 상기 배기가스의 제2 부분에 의하여 구동되거나,
    상기 배기가스의 제3 부분이 흐르며 상기 제1 유로와 연통된 제4 유로에 설치되어 상기 배기가스의 제3 부분에 의하여 작동하는 선박의 배기열 회수 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 페일 처리부는 상기 유체의 열을 방출하는 방열용 열교환기를 더 포함하며,
    상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 유체가 상기 폐열회수부로 유입되는 것을 막고 상기 방열용 열교환기로 흐르게 하는 밸브를 더 포함하는 선박의 배기열 회수 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 폐열회수부는 유기 랭킨 사이클에 따라 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 선박의 배기열 회수 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 배기가스의 제2 부분이 상기 열교환기로 유입되는 것을 차단하고 상기 파워 터빈으로 유입되도록 하는 메인 밸브를 더 포함하는 선박의 배기열 회수 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 배기가스의 제2 부분이 상기 파워 터빈을 통과하여 상기 배기가스의 제2 부분의 열을 상기 유체에 전달하는 열교환기로 유입되도록 하는 메인 밸브를 더 포함하는 선박의 배기열 회수 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 배기가스의 제3 부분이 상기 파워 터빈으로 유입되도록 하는 보조 밸브를 더 포함하는 선박의 배기열 회수 시스템.
  9. 제1항, 제3항, 제4항, 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐열회수부의 오작동 또는 고장 시 상기 폐열회수부가 생성하는 전력이 기준값보다 작은 선박의 배기열 회수 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 구동에 따라 발생하는 열을 상기 유체에 전달하는 열흡수부를 더 포함하는 선박의 배기열 회수 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열흡수부는 상기 압축된 공기로부터 상기 유체로 열을 전달하여 상기 압축된 공기를 냉각하는 에어 쿨러, 상기 엔진의 바디로부터 상기 유체로 열을 전달하여 상기 엔진의 바디를 냉각하는 워터 자켓, 상기 엔진 내부에 구비된 오일로부터 상기 유체로 열을 전달하여 상기 오일을 냉각하는 오일 쿨러, 또는 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로와 연결된 제3 유로에 흐르는 배기가스의 열을 회수하는 이코노마이저를 통과한 배기가스의 열을 상기 유체에 전달하는 배기가스 쿨러 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 열을 전달받은 상기 유체는 상기 열교환기로 이동하는 선박의 배기열 회수 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열흡수부는 제1 쿨링 유로부를 통하여 서로 직렬 또는 병렬 연결된 복수의 단위 쿨러들을 포함하는 선박의 배기열 회수 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 배기가스 쿨러와 상기 열교환기는 제2 쿨링 유로부를 통하여 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 선박의 배기열 회수 시스템.
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