KR102087169B1 - Waste Heat Recovery System And Method For Ship - Google Patents

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KR102087169B1 KR1020130098162A KR20130098162A KR102087169B1 KR 102087169 B1 KR102087169 B1 KR 102087169B1 KR 1020130098162 A KR1020130098162 A KR 1020130098162A KR 20130098162 A KR20130098162 A KR 20130098162A KR 102087169 B1 KR102087169 B1 KR 102087169B1
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Abstract

선박의 폐열 회수 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 선박의 폐열 회수 시스템은, 선박의 엔진에서 발생하는 배기가스가 도입되는 이코노마이저; 물이 순환하며 이코노마이저의 배기가스 입구측에서 배기가스와 열교환하여 고압 스팀이 생성되는 고압 스팀 라인; 물이 순환하며 고압 스팀을 생성한 배기가스와 열교환하여 저압 스팀이 생성되는 저압 스팀 라인; 및 저압 스팀이 저압 스팀 라인에 공급되는 물과 혼합된 후 분리된 스팀이 흐르며 선박의 엔진에 연료로 공급되는 LNG를 열교환으로 기화시키는 열교환 라인을 포함한다.Disclosed are a waste heat recovery system and method for a vessel. The waste heat recovery system of the ship of the present invention includes an economizer into which the exhaust gas generated from the ship's engine is introduced; A high pressure steam line in which water circulates and heat exchanges with the exhaust gas at an exhaust gas inlet side of the economizer to generate high pressure steam; A low pressure steam line in which water circulates and heat exchanges with the exhaust gas generating high pressure steam to generate low pressure steam; And a heat exchange line in which the low pressure steam is mixed with water supplied to the low pressure steam line and then separated steam flows to vaporize LNG supplied as fuel to the engine of the ship through heat exchange.

Figure R1020130098162
Figure R1020130098162

Description

선박의 폐열 회수 시스템 및 방법{Waste Heat Recovery System And Method For Ship}Waste Heat Recovery System And Method For Ship

본 발명은 선박의 폐열 회수 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 엔진에서 발생하는 배기가스가 도입되는 이코노마이저와, 물이 순환하며 이코노마이저의 배기가스 입구측에서 배기가스와 열교환하여 고압 스팀이 생성되는 고압 스팀 라인과, 물이 순환하며 고압 스팀을 생성한 배기가스와 열교환하여 저압 스팀이 생성되는 저압 스팀 라인과, 저압 스팀이 저압 스팀 라인에 공급되는 물과 혼합된 후 분리된 스팀이 흐르며 선박의 엔진에 연료로 공급되는 LNG를 열교환으로 기화시키는 열교환 라인을 포함하는 선박의 폐열 회수 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a waste heat recovery system and method of a ship, and more particularly, an economizer into which the exhaust gas generated from an engine of a vessel is introduced, and water is circulated and heat-exchanged with the exhaust gas at the exhaust gas inlet side of the economizer to supply high pressure steam. The generated high pressure steam line, the low pressure steam line where the water circulates and exchanges heat with the exhaust gas generating the high pressure steam, and the low pressure steam is generated, and the low pressure steam is mixed with the water supplied to the low pressure steam line and then separated. The present invention relates to a waste heat recovery system of a ship including a heat exchange line flowing and vaporizing LNG supplied as fuel to a ship's engine by heat exchange.

천연가스(natural gas)는 메탄(methane)을 주성분으로 하고, 소량의 에탄(ethane), 프로판(propane) 등을 포함하는 화석연료로서, 최근 다양한 기술 분야에서 저공해 에너지원으로서 각광받고 있다.Natural gas is a fossil fuel containing methane as a main component and a small amount of ethane, propane and the like, and has recently been spotlighted as a low pollution energy source in various technical fields.

천연가스는 경제성이 있고 친환경적인 에너지로 많이 소비되고 있으나, 기체인 천연가스 상태로 이송하기에는 부피가 커서 운송 및 저장 효율이 떨어진다. Natural gas is consumed a lot of economical and environmentally friendly energy, but the transportation and storage efficiency is low because it is bulky to be transferred to the natural gas state gas.

이러한 점을 보완하기 위해, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 상태로 운송 및 저장하는 방법이 제시되었다. 액화천연가스는 메탄을 주성분으로 한 천연가스를 대기압에서 -163℃의 극저온 상태로 냉각시켜 그 부피를 600분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체로서, 기체상태보다 수송성과 저장성이 우수한 것으로 알려져 있다.To compensate for this, a method of transporting and storing in a liquefied natural gas (Liquefied Natural Gas, LNG) state has been proposed. Liquefied natural gas is a colorless and transparent cryogenic liquid which is cooled to cryogenic condition of -163 ℃ at the atmospheric pressure of natural gas mainly composed of methane, and is known to have better transport and storage than gas state.

LNG는 엔진 또는 발전 등의 연료로 공급하기에 앞서 기화시켜야 한다. 이를 위해 LNG를 연료로 이용하는 시스템에는 -163℃의 극저온 상태인 LNG에 열에너지를 공급하여 기화시키는 기화기(vaporizer) 또는 히터(heater)가 마련될 수 있다. 기화기나 히터에 열에너지를 공급하기 위해서 전기 등의 에너지가 필요하다.LNG must be vaporized before supplying it to fuels such as engines or power generation. To this end, a system using LNG as a fuel may be provided with a vaporizer or a heater for supplying heat energy to the LNG in a cryogenic state of -163 ° C. In order to supply heat energy to a vaporizer or a heater, energy, such as electricity, is required.

한편, 선박에서는 보조 보일러(auxiliary boiler)와 배기가스 이코노마이저(Exhaust Gas Economizer, EGE)의 운전에 의해 스팀(steam)을 발생시키는데, 이러한 스팀은 6 ~ 7 bar 정도의 압력을 가지며, 각종 장비의 운전, 연료유 탱크의 히팅, 각종 히터의 히팅, 선내 난방용 등의 용도로 사용된다. Meanwhile, in ships, steam is generated by the operation of an auxiliary boiler and an exhaust gas economizer (EGE), which has a pressure of about 6 to 7 bar, and operates various equipment. It is used for heating of fuel oil tank, heating of various heaters, inboard heating, etc.

이와 같은 스팀은 LNG를 연료로 이용하는 선박에서 LNG의 기화를 위해 공급될 수도 있다.Such steam may be supplied for vaporization of LNG in ships using LNG as fuel.

한국특허출원번호 특1984-0007800호(1984.12.10)Korean Patent Application No. 1984-0007800 (1984.12.10)

도 1에는 배기가스의 폐열을 이용하여 생성된 스팀으로 엔진에 연료로 공급되는 LNG를 기화시키는 일 예를 도시하였다. 1 illustrates an example of vaporizing LNG supplied as fuel to an engine by steam generated by using waste heat of exhaust gas.

도 1에서 도시된 바와 같이, 배기가스를 이코노마이저(20)로 도입시키고, 펌프(10)로 펌핑하여 이코노마이저로 도입된 물과 열교환시켜 스팀을 생성한다. 생성된 스팀은 스팀 드럼(30)에서, 이코노마이저로 공급될 물과 혼합된 후 스팀과 물을 분리하여 스팀은 기화기(40)로 공급하게 된다. 선박의 연료 공급을 위해 저장탱크에 저장된 LNG는 엔진의 필요압력을 충족하기 위해 펌프로 압축되어 기화기로 도입되고, 기화기에서 스팀과 열교환을 통해 기화되어 엔진으로 공급된다. 스팀은 LNG와의 열교환을 통해 물로 응축되어 저장조(50)를 거치고 스팀 드럼으로 공급된다.As shown in FIG. 1, the exhaust gas is introduced into the economizer 20 and pumped by the pump 10 to heat exchange with water introduced into the economizer to generate steam. The generated steam is mixed with water to be supplied to the economizer in the steam drum 30, and the steam and water are separated to supply steam to the vaporizer 40. The LNG stored in the storage tank for fuel supply to the ship is compressed into a pump and introduced into the carburetor to meet the required pressure of the engine, and vaporized through steam and heat exchange in the carburetor and supplied to the engine. Steam is condensed into water through heat exchange with LNG passes through the reservoir 50 and is supplied to the steam drum.

그러나, 최근 엔진의 효율이 개선됨에 따라 이코노마이저로 공급되는 배기가스의 양이 감소하고 있으며, 배기가스는 이코노마이저에서 물과 열교환을 거친 이후에도 고온이므로, 이코노마이저로 도입되는 배기가스의 폐열을 보다 효과적으로 활용할 수 있는 개선된 폐열 회수 시스템이 필요하다. However, as the efficiency of the engine has recently been improved, the amount of exhaust gas supplied to the economizer has decreased, and since the exhaust gas is hot even after heat exchange with water from the economizer, the waste heat of the exhaust gas introduced into the economizer can be more effectively utilized. There is a need for an improved waste heat recovery system.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 폐열 회수 시스템에 있어서, According to an aspect of the present invention, in the waste heat recovery system of the ship,

상기 선박의 엔진에서 발생하는 배기가스가 도입되는 이코노마이저;An economizer into which exhaust gas generated from an engine of the ship is introduced;

물이 순환하며 상기 이코노마이저의 상기 배기가스 입구측에서 상기 배기가스와 열교환하여 고압 스팀이 생성되는 고압 스팀 라인;A high pressure steam line circulating with water and generating high pressure steam by exchanging heat with the exhaust gas at the exhaust gas inlet side of the economizer;

물이 순환하며 상기 고압 스팀을 생성한 상기 배기가스와 열교환하여 저압 스팀이 생성되는 저압 스팀 라인; 및A low pressure steam line in which water circulates and heat exchanges with the exhaust gas which generates the high pressure steam to generate low pressure steam; And

상기 저압 스팀이 상기 저압 스팀 라인에 공급되는 물과 혼합된 후 분리된 스팀이 흐르며 선박의 엔진에 연료로 공급되는 LNG를 열교환으로 기화시키는 열교환 라인을 포함하는 선박의 폐열 회수 시스템이 제공된다.After the low pressure steam is mixed with the water supplied to the low pressure steam line and the separated steam flows, there is provided a waste heat recovery system of a ship including a heat exchange line for vaporizing LNG supplied as fuel to the engine of the ship by heat exchange.

바람직하게는 폐열 회수 시스템은, 상기 열교환 라인을 거쳐 열교환된 스팀이 응축된 물이 흐르며 상기 고압 스팀 라인 및 저압 스팀 라인으로 물을 공급하는 물공급 라인; 상기 고압 스팀 라인에 마련되며, 상기 물공급 라인으로부터 상기 고압 스팀 라인에 공급되는 물과 상기 고압 스팀이 혼합되고 물과 스팀이 분리되는 스팀 드럼; 및 상기 저압 스팀 라인에 마련되며, 상기 물공급 라인으로부터 상기 저압 스팀 라인에 공급되는 물과 상기 저압 스팀이 혼합되고 물과 스팀이 분리되는 세퍼레이터를 더 포함할 수 있다.Preferably, the waste heat recovery system includes: a water supply line through which the condensed water flows through the heat exchange line and supplies water to the high pressure steam line and the low pressure steam line; A steam drum provided in the high pressure steam line and mixing water and the high pressure steam supplied from the water supply line to the high pressure steam line, and separating water and steam; And a separator provided in the low pressure steam line, wherein the water supplied from the water supply line to the low pressure steam line and the low pressure steam are mixed, and the water and steam are separated.

바람직하게는 폐열 회수 시스템은, 상기 고압 스팀 라인에 마련되며 상기 스팀 드럼에서 분리된 물을 고압으로 펌핑하여 상기 이코노마이저로 도입시키는 고압 펌프; 상기 저압 스팀 라인에 마련되며 상기 세퍼레이터에서 분리된 물을 저압으로 펌핑하여 상기 이코노마이저로 도입시키는 저압 펌프; 및 상기 물공급 라인에 마련되어 상기 고압 스팀 라인 및 저압 스팀 라인으로 공급되는 물을 펌핑하는 물공급 펌프를 더 포함할 수 있다. Preferably, the waste heat recovery system, the high pressure pump is provided in the high pressure steam line for pumping the water separated from the steam drum to a high pressure to the economizer; A low pressure pump provided in the low pressure steam line and pumping water separated from the separator to a low pressure to introduce the economizer; And a water supply pump provided in the water supply line to pump water supplied to the high pressure steam line and the low pressure steam line.

바람직하게는 폐열 회수 시스템은, 상기 열교환 라인에서 LNG와 열교환으로 스팀으로부터 응축된 물이 저장되는 응축수 탱크; 및 상기 스팀 드럼에서 분리된 스팀의 적어도 일부를 상기 응축수 탱크로 공급하는 스팀 보충 라인을 더 포함할 수 있다.Preferably, the waste heat recovery system, condensate tank in which the water condensed from steam by heat exchange with LNG in the heat exchange line is stored; And a steam replenishment line for supplying at least a portion of the steam separated from the steam drum to the condensate tank.

바람직하게는 폐열 회수 시스템은, 상기 선박에 마련되며 상기 세퍼레이터에서 분리된 스팀이 LNG를 열교환으로 기화시키는 강제 기화기; 및 상기 강제 기화기로 도입되는 LNG를 펌핑하여 압축하는 연료압축 펌프를 더 포함할 수 있다. Preferably, the waste heat recovery system, the forced vaporizer provided on the vessel and the steam separated from the separator vaporizes LNG by heat exchange; And a fuel compression pump for pumping and compressing LNG introduced into the forced vaporizer.

바람직하게는, 상기 스팀 드럼에서 분리된 스팀은 상기 선박의 스팀 필요 장치로 공급될 수 있다.
Preferably, the steam separated from the steam drum may be supplied to the steam required device of the vessel.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 폐열 회수 방법에 있어서, According to another aspect of the present invention, in the waste heat recovery method of the ship,

1) 상기 선박의 엔진에서 발생하는 배기가스를 이코노마이저로 도입시켜, 물을 고압으로 펌핑하고 상기 배기가스 입구측에서 상기 배기가스와 열교환시켜 고압 스팀을 생성하는 단계;1) introducing exhaust gas generated in the engine of the vessel into an economizer, pumping water at high pressure and heat-exchanging with the exhaust gas at the exhaust gas inlet side to generate high pressure steam;

2) 물을 저압으로 펌핑하고 상기 이코노마이저도 도입시켜, 상기 고압 스팀을 생성한 상기 배기가스와 열교환으로 저압 스팀을 생성하는 단계; 및2) pumping water at low pressure and introducing the economizer to generate low pressure steam by heat exchange with the exhaust gas which produced the high pressure steam; And

3) 상기 저압 스팀을 상기 단계 2)로 공급되는 물과 혼합한 후 스팀을 분리하여 상기 선박의 엔진에 연료로 공급되는 LNG와 열교환시켜, 상기 LNG를 기화시키는 단계를 포함하는 선박의 폐열 회수 방법이 제공된다.3) mixing the low pressure steam with water supplied to the step 2) and separating the steam to exchange heat with LNG supplied as fuel to the engine of the vessel, vaporizing the LNG, the method of recovering the waste heat of the vessel This is provided.

본 발명의 선박의 폐열 회수 시스템 및 방법은, 선박의 엔진에서 발생하는 배기가스를 이코노마이저로 도입시켜, 물을 고압으로 펌핑하고 배기가스 입구측에서 배기가스와 열교환시켜 고압 스팀을 생성하고, 물을 저압으로 펌핑하여 이코노마이저도 도입시켜, 고압 스팀을 생성한 배기가스와 열교환으로 저압 스팀을 생성한 후, 저압 스팀을 이용하여 선박의 엔진에 연료로 공급되는 LNG의 기화시킨다. In the waste heat recovery system and method of the present invention, the exhaust gas generated in the engine of the vessel is introduced into the economizer, the water is pumped at high pressure, and heat exchanged with the exhaust gas at the exhaust gas inlet side to generate high pressure steam, By pumping at low pressure, an economizer is also introduced to generate low pressure steam by heat exchange with the exhaust gas generating high pressure steam, and then vaporizing LNG supplied as fuel to the engine of the ship using low pressure steam.

이처럼 배기가스를 통해 고압 스팀과 저압 스팀을 생성함으로써, 배기가스의 폐열을 효과적으로 활용하여 에너지 효율을 높일 수 있고, 배기가스를 통해 선박에 열원을 필요로 하는 장치들에 많은 스팀을 생성하여 공급할 수 있다.By generating high pressure steam and low pressure steam through the exhaust gas, the waste heat of the exhaust gas can be effectively used to increase energy efficiency, and through the exhaust gas, a large amount of steam can be generated and supplied to devices requiring heat sources in the vessel. have.

도 1에는 배기가스의 폐열을 이용하여 생성된 스팀으로 엔진에 연료로 공급되는 LNG를 기화시키는 일 예를 도시하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열 회수 시스템을 개략적으로 도시한다. 1 illustrates an example of vaporizing LNG supplied as fuel to an engine by steam generated by using waste heat of exhaust gas.
2 schematically illustrates a waste heat recovery system of a ship according to an 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, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열 회수 시스템을 개략적으로 도시한다. 2 schematically illustrates a waste heat recovery system of a ship according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의, 선박의 폐열 회수 시스템은, 선박의 엔진에서 발생하는 배기가스가 도입되는 이코노마이저(100)와, 물이 순환하며 이코노마이저(100)의 배기가스 입구측에서 배기가스와 열교환하여 고압 스팀이 생성되는 고압 스팀 라인(HL)과, 물이 순환하며 고압 스팀을 생성한 배기가스와 열교환하여 저압 스팀이 생성되는 저압 스팀 라인(LL)과, 저압 스팀이 저압 스팀 라인(LL)에 공급되는 물과 혼합된 후 분리된 스팀이 흐르며 선박의 엔진(미도시)에 연료로 공급되는 LNG를 열교환으로 기화시키는 열교환 라인(EL)을 포함한다.As shown in FIG. 2, in the waste heat recovery system of the ship, the economizer 100 into which the exhaust gas generated from the ship's engine is introduced, and water is circulated and exhausted from the exhaust gas inlet side of the economizer 100. A high pressure steam line (HL) in which high pressure steam is generated by heat exchange with gas, a low pressure steam line (LL) in which low pressure steam is generated by heat exchange with an exhaust gas which circulates water and generates high pressure steam, and a low pressure steam line by low pressure steam. It includes a heat exchange line (EL) for mixing the water supplied to the (LL) and the separated steam flows and vaporizes LNG supplied as fuel to the engine (not shown) of the vessel by heat exchange.

최근 선박 엔진 효율이 크게 향상됨에 따라 엔진에 필요한 연료의 양이 감소하고 있으며, 이에 따라 엔진에서 발생하는 배기의 양도 감소하는 추세이다. 그러나, 선박에는 열원을 필요로 하는 장치들이 많이 있으므로, 선박의 엔진에서 발생하는 210℃ 이상의 고온인 배기가스 폐열을 보다 효과적으로 회수하여 활용할 수 있는 폐열 회수 시스템이 요구되는데, 본 실시예는 이를 위해 이코노마이저(100)에서 다단으로 스팀을 생성할 수 있도록 시스템을 구성하였다.Recently, as the ship engine efficiency is greatly improved, the amount of fuel required for the engine is decreasing, and accordingly, the amount of exhaust generated from the engine is also decreasing. However, since there are many devices that require a heat source in the ship, a waste heat recovery system that can more efficiently recover and utilize the waste gas waste heat of 210 ° C or higher generated from the ship's engine is required, the present embodiment is an economizer for this purpose The system is configured to generate steam in multiple stages (100).

물을 압축하면 끓는점이 상승하여 고온 고압의 스팀을 생성할 수 있는데, 본 실시예는 압력변화에 따른 끓는점 차이를 이용하여, 고압 스팀을 생성하는 고압 스팀 라인(HL)과 저압 스팀을 생성하는 저압 스팀 라인(LL)을 구성함으로써 배기가스의 폐열을 이코노마이저(100)에서 효과적으로 이용할 수 있도록 한다.When the water is compressed, the boiling point is increased to generate high-temperature, high-pressure steam. In this embodiment, a high-pressure steam line (HL) generating high pressure steam and a low pressure generating low pressure steam are generated by using a difference in boiling point according to pressure change. By configuring the steam line LL, the waste heat of the exhaust gas can be effectively used by the economizer 100.

본 실시예는, 고압 스팀 라인(HL)에 마련되며 스팀 드럼(200)에서 분리된 물을 고압으로 펌핑하여 이코노마이저(100)로 도입시키는 고압 펌프(400)와, 저압 스팀 라인(LL)에 마련되며 세퍼레이터(300)에서 분리된 물을 저압으로 펌핑하여 이코노마이저(100)로 도입시키는 저압 펌프(500)를 더 포함한다. 고압 펌프(400)는 물을 5 내지 9 bar, 바람직하게는 7 bar로 펌핑하여 고압 스팀 라인(HL)을 통해 이코노마이저(100)의 배기가스가 유입되는 입구측으로 공급한다. 저압 펌프(500)는 고압 스팀 라인(HL)보다 저온에서도 스팀을 형성할 수 있도록, 고압 펌프(400)보다 낮은 압력, 1.5 내지 4 bar, 바람직하게는 2 내지 3 bar로 물을 펌핑하여 저압 스팀 라인(LL)을 통해 이코노마이저(100)로 도입시킨다. 저압 스팀 라인(LL)은 이코노마이저(100)에서 고압 스팀 라인(HL)보다 배기가스 입구측에 먼 위치에서 배기가스와 열교환된다. The present embodiment is provided in the high pressure steam line HL and the high pressure pump 400 for pumping the water separated from the steam drum 200 to the high pressure to introduce the economizer 100, and the low pressure steam line LL. And it further comprises a low pressure pump 500 for pumping the water separated from the separator 300 to the low pressure by introducing into the economizer (100). The high pressure pump 400 pumps water to 5 to 9 bar, preferably 7 bar, and supplies water to the inlet side through which the exhaust gas of the economizer 100 flows through the high pressure steam line HL. The low pressure pump 500 pumps water at a lower pressure than the high pressure pump 400, 1.5 to 4 bar, preferably 2 to 3 bar, so that the steam can be formed at a lower temperature than the high pressure steam line HL. The line LL is introduced into the economizer 100. The low pressure steam line LL is heat-exchanged with the exhaust gas at a position farther from the exhaust gas inlet side than the high pressure steam line HL in the economizer 100.

한편, 본 실시예는 열교환 라인(EL)을 거쳐 열교환된 스팀이 응축된 물이 흐르며 고압 스팀 라인(HL) 및 저압 스팀 라인(LL)으로 물을 공급하는 물공급 라인(WL)과, 고압 스팀 라인(HL)에 마련되며, 물공급 라인(WL)으로부터 고압 스팀 라인(HL)에 공급되는 물과 고압 스팀이 혼합되고 물과 스팀이 분리되는 스팀 드럼(200)과, 저압 스팀 라인(LL)에 마련되며, 물공급 라인(WL)으로부터 저압 스팀 라인(LL)에 공급되는 물과 저압 스팀이 혼합되고 물과 스팀이 분리되는 세퍼레이터(300)를 더 포함할 수 있다. 스팀 드럼(200)과 세퍼레이터(300)는 각각 고압 스팀 라인(HL)과 저압 스팀 라인(LL)으로부터 도입된 스팀과 물공급 라인(WL)으로부터 공급된 물이 혼합된 후, 스팀과 물이 분리된다. 스팀 드럼(200)과 세퍼레이터(300)에서 분리된 물은 각각 고압 펌프(400)와 저압 펌프(500)를 거쳐 이코노마이저(100)로 스팀 생성을 위해 재도입된다. On the other hand, the present embodiment is a water supply line WL for supplying water to the high pressure steam line (HL) and the low pressure steam line (LL) flows the condensed water flows through the heat exchange line (EL), high pressure steam The steam drum 200, which is provided in the line HL, in which the water and the high pressure steam are supplied from the water supply line WL to the high pressure steam line HL, and the water and the steam are separated, and the low pressure steam line LL The separator 300 may further include a separator 300 in which water and low pressure steam supplied from the water supply line WL to the low pressure steam line LL are mixed and water and steam are separated. In the steam drum 200 and the separator 300, after the steam introduced from the high pressure steam line HL and the low pressure steam line LL and the water supplied from the water supply line WL are mixed, the steam and the water are separated. do. The water separated from the steam drum 200 and the separator 300 is reintroduced into the economizer 100 through the high pressure pump 400 and the low pressure pump 500 to generate steam.

물공급 라인(WL)에는 고압 스팀 라인(HL) 및 저압 스팀 라인(LL)으로 공급되는 물을 펌핑하는 물공급 펌프(600)가 마련된다. 각각의 펌프들은 리던던시 충족을 위해 도면에서와 같이 2개의 펌프를 마련할 수 있다.The water supply line WL is provided with a water supply pump 600 for pumping water supplied to the high pressure steam line HL and the low pressure steam line LL. Each pump can have two pumps as shown in the figure to meet redundancy.

본 실시예에서는, 열교환 라인(EL)에서 LNG와 열교환으로 스팀으로부터 응축된 물이 저장되는 응축수 탱크(700)가 마련되며, 스팀 드럼(200)에서 분리된 스팀의 적어도 일부는 스팀 보충 라인(SL)을 통해 응축수 탱크(700)로 공급된다. 스팀 드럼(200)에서 분리된 스팀은 선박의 스팀 필요 장치로 공급될 수 있다. 스팀 필요 장치는 가열 장치, 난방 장치 등을 포함하여, 선박에서 스팀을 열원으로 이용하는 각종 장치일 수 있다.In the present embodiment, a condensate tank 700 is provided to store water condensed from steam by heat exchange with LNG in a heat exchange line EL, and at least a part of the steam separated from the steam drum 200 is a steam refill line SL. It is supplied to the condensate tank 700 through the). Steam separated from the steam drum 200 may be supplied to the steam required device of the vessel. The steam required device may be various devices that use steam as a heat source in a ship, including a heating device, a heating device, and the like.

본 실시예는, 선박에 마련되며 세퍼레이터(300)에서 분리된 스팀이 LNG를 열교환으로 기화시키는 강제 기화기(800)와, 선박의 LNG 저장탱크(T)로부터 LNG를 공급받아 강제 기화기(800)로 도입되기에 앞서 LNG를 펌핑하여 압축하는 연료압축 펌프(900)를 더 포함할 수 있다. 연료압축 펌프(900)는 선박의 엔진에서 필요로 하는 압력에 맞추어 LNG를 압축하며, 예를 들어 ME-GI 엔진인 경우 150 내지 350 bar의 고압으로 압축할 수 있다. In this embodiment, the steam provided in the vessel and separated from the separator 300 vaporizes the LNG by heat exchange, and LNG is supplied from the LNG storage tank T of the vessel to the forced vaporizer 800. Before the introduction may further include a fuel compression pump 900 for pumping and compressing the LNG. The fuel compression pump 900 compresses LNG according to the pressure required by the engine of the ship, and, for example, in the case of the ME-GI engine, the LNG may be compressed to a high pressure of 150 to 350 bar.

세퍼레이터(300)에서 분리된 스팀은 열교환 라인(EL)을 통해 강제 기화기(800)로 도입되어 LNG와 열교환하며 LNG를 기화시킨다. 예를 들어 ME-GI 엔진인 경우 150 내지 350 bar로 압축된 LNG가 강제 기화기(800)로 도입되므로, 이 경우 LNG는 초임계 상태이므로 LNG의 기화는 액체에서 기체로의 상 변화를 의미하는 것이 아니라 열에너지를 공급한다는 의미이다.
The steam separated from the separator 300 is introduced into the forced vaporizer 800 through the heat exchange line (EL) to heat exchange with LNG and vaporize the LNG. For example, in the case of the ME-GI engine, LNG compressed to 150 to 350 bar is introduced into the forced vaporizer 800. In this case, since LNG is in a supercritical state, vaporization of LNG means a phase change from liquid to gas. It means not to supply heat energy.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 폐열 회수 방법에 있어서, According to another aspect of the present invention, in the waste heat recovery method of the ship,

1) 선박의 엔진에서 발생하는 배기가스를 이코노마이저(100)로 도입시켜, 물을 고압으로 펌핑하고 배기가스 입구측에서 배기가스와 열교환시켜 고압 스팀을 생성하는 단계;1) introducing the exhaust gas generated from the engine of the ship to the economizer 100 to pump the water at high pressure and heat exchange with the exhaust gas at the exhaust gas inlet side to generate high pressure steam;

2) 물을 저압으로 펌핑하고 이코노마이저(100)도 도입시켜, 고압 스팀을 생성한 배기가스와 열교환으로 저압 스팀을 생성하는 단계; 및2) pumping the water at low pressure and introducing the economizer 100 to generate low pressure steam by heat exchange with the exhaust gas which generated the high pressure steam; And

3) 저압 스팀을 상기 단계 2)로 공급되는 물과 혼합한 후 스팀을 분리하여 선박의 엔진에 연료로 공급되는 LNG와 열교환시켜, LNG를 기화시키는 단계를 포함하는 선박의 폐열 회수 방법이 제공된다.
3) there is provided a method for recovering the waste heat of a ship, comprising mixing low pressure steam with water supplied in step 2) and separating the steam to exchange heat with LNG supplied as fuel to the ship's engine to vaporize the LNG. .

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 선박의 폐열 회수 시스템 및 방법은, 선박의 엔진에서 발생하는 배기가스를 이코노마이저(100)로 도입시켜, 물을 고압으로 펌핑하고 이코노마이저(100)의 배기가스 입구측에서 배기가스와 열교환시켜 고압 스팀을 생성하고, 저압으로 펌핑한 물을 이코노마이저(100)도 도입시켜, 고압 스팀을 생성한 배기가스와 열교환으로 저압 스팀을 생성한 후, 저압 스팀을 이용하여 선박의 엔진에 연료로 공급되는 LNG의 기화시킨다. The waste heat recovery system and method of the ship of the present invention as described above, by introducing the exhaust gas generated from the engine of the vessel into the economizer 100, pumping water at a high pressure and at the exhaust gas inlet side of the economizer 100 Heat exchange with the exhaust gas to generate high pressure steam, and the water pumped at a low pressure is introduced into the economizer 100 to generate low pressure steam by heat exchange with the exhaust gas generated high pressure steam, and then using the low pressure steam engine of the ship Vaporize the LNG supplied to the fuel.

이처럼 압력에 따른 끓는점 차이를 이용하여 고온의 배기가스를 통해 고압 스팀과 저압 스팀을 생성함으로써, 배기가스의 폐열을 효과적으로 활용하여 에너지 효율을 높일 수 있다. 또한 최근 엔진 효율 향상으로 배기가스 발생량이 감소하고 있는데, 배기가스를 활용하여 많은 스팀을 생성할 수 있으므로, 선박 엔진의 연료공급을 위한 LNG를 기화시키는 열원을 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 선박에 열원을 필요로 하는 장치들에도 스팀을 공급할 수 있다.
In this way, by using the difference in boiling point according to the pressure to generate high pressure steam and low pressure steam through the high-temperature exhaust gas, it is possible to effectively utilize the waste heat of the exhaust gas to increase energy efficiency. In addition, the amount of exhaust gas generated has recently been reduced due to the improvement of engine efficiency, and since a large amount of steam can be generated by using the exhaust gas, not only can supply a heat source for vaporizing LNG for fuel supply of a ship engine, but also provide a heat source to the vessel. Steam can also be supplied to the necessary equipment.

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.
As described above, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.

HL: 고압 스팀 라인
LL: 저압 스팀 라인
EL: 열교환 라인
WL: 물공급 라인
SL: 스팀 보충 라인
100: 이코노마이저
200: 스팀 드럼
300: 세퍼레이터
400: 고압 펌프
500: 저압 펌프
600: 물공급 펌프
700: 응축수 탱크
800: 강제 기화기
900: 연료압축 펌프
T: LNG 저장탱크HL: high pressure steam line
LL: low pressure steam line
EL: heat exchange line
WL: water supply line
SL: steam refill line
100: economizer
200: steam drum
300: separator
400: high pressure pump
500: low pressure pump
600: water supply pump
700: condensate tank
800: forced carburetor
900: fuel compression pump
T: LNG Storage Tank

Claims (7)

선박의 폐열 회수 시스템에 있어서,
상기 선박의 엔진에서 발생하는 배기가스가 도입되는 이코노마이저;
물이 순환하며 상기 이코노마이저의 상기 배기가스 입구측에서 상기 배기가스와 열교환하여 고압 스팀이 생성되는 고압 스팀 라인;
물이 순환하며 상기 고압 스팀을 생성한 상기 배기가스와 열교환하여 저압 스팀이 생성되는 저압 스팀 라인;
상기 저압 스팀이 상기 저압 스팀 라인에 공급되는 물과 혼합된 후 분리된 스팀이 흐르며 선박의 엔진에 연료로 공급되는 LNG를 열교환으로 기화시키는 열교환 라인;
상기 열교환 라인을 거쳐 열교환된 스팀이 응축된 물이 흐르며 상기 고압 스팀 라인 및 저압 스팀 라인으로 물을 공급하는 물공급 라인;
상기 고압 스팀 라인에 마련되며, 상기 물공급 라인으로부터 상기 고압 스팀 라인에 공급되는 물과 상기 고압 스팀이 혼합되고 물과 스팀이 분리되는 스팀 드럼;
상기 열교환 라인에서 LNG와 열교환으로 스팀으로부터 응축된 물이 저장되는 응축수 탱크; 및
상기 스팀 드럼에서 분리된 스팀의 적어도 일부를 상기 응축수 탱크로 공급하는 스팀 보충 라인;을 포함하는 선박의 폐열 회수 시스템.In the waste heat recovery system of a ship,
An economizer into which exhaust gas generated from an engine of the ship is introduced;
A high pressure steam line circulating with water and generating high pressure steam by exchanging heat with the exhaust gas at the exhaust gas inlet side of the economizer;
A low pressure steam line in which water circulates and heat exchanges with the exhaust gas which generates the high pressure steam to generate low pressure steam;
A heat exchange line in which the low pressure steam is mixed with water supplied to the low pressure steam line and separated steam flows to vaporize LNG supplied as fuel to the engine of the ship through heat exchange;
A water supply line through which the condensed water flows through the heat exchange line and supplies water to the high pressure steam line and the low pressure steam line;
A steam drum provided in the high pressure steam line and mixing water and the high pressure steam supplied from the water supply line to the high pressure steam line, and separating water and steam;
A condensate tank for storing water condensed from steam by heat exchange with LNG in the heat exchange line; And
And a steam replenishment line for supplying at least a portion of the steam separated from the steam drum to the condensate tank. 제 1항에 있어서,
상기 저압 스팀 라인에 마련되며, 상기 물공급 라인으로부터 상기 저압 스팀 라인에 공급되는 물과 상기 저압 스팀이 혼합되고 물과 스팀이 분리되는 세퍼레이터를 더 포함하는 선박의 폐열 회수 시스템.The method of claim 1,
And a separator provided in the low pressure steam line, wherein the water supplied from the water supply line to the low pressure steam line and the low pressure steam are mixed and water and steam are separated. 제 2항에 있어서,
상기 고압 스팀 라인에 마련되며 상기 스팀 드럼에서 분리된 물을 고압으로 펌핑하여 상기 이코노마이저로 도입시키는 고압 펌프;
상기 저압 스팀 라인에 마련되며 상기 세퍼레이터에서 분리된 물을 저압으로 펌핑하여 상기 이코노마이저로 도입시키는 저압 펌프; 및
상기 물공급 라인에 마련되어 상기 고압 스팀 라인 및 저압 스팀 라인으로 공급되는 물을 펌핑하는 물공급 펌프를 더 포함하는 선박의 폐열 회수 시스템. The method of claim 2,
A high pressure pump provided in the high pressure steam line and pumping the water separated from the steam drum to a high pressure to introduce the economizer;
A low pressure pump provided in the low pressure steam line and pumping water separated from the separator to a low pressure to introduce the economizer; And
And a water supply pump provided in the water supply line to pump water supplied to the high pressure steam line and the low pressure steam line. 삭제delete 제 2항에 있어서,
상기 선박에 마련되며 상기 세퍼레이터에서 분리된 스팀이 LNG를 열교환으로 기화시키는 강제 기화기; 및
상기 강제 기화기로 도입되는 LNG를 펌핑하여 압축하는 연료압축 펌프를 더 포함하는 선박의 폐열 회수 시스템. The method of claim 2,
Forced vaporizer provided on the vessel and the steam separated from the separator to vaporize the LNG by heat exchange; And
And a fuel compression pump for pumping and compressing LNG introduced into the forced vaporizer. 제 2항에 있어서,
상기 스팀 드럼에서 분리된 스팀은 상기 선박의 스팀 필요 장치로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열 회수 시스템.The method of claim 2,
Steam separated from the steam drum is a waste heat recovery system of the ship, characterized in that supplied to the steam required device of the ship. 삭제delete
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