KR102109399B1 - heating system for pre-heating ship fuel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박연료 예열시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지효율이 개선되는 선박연료 예열시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a ship fuel preheating system, and more particularly, to a ship fuel preheating system in which energy efficiency is improved.
일반적으로 선박용 엔진의 연료유로 사용되는 벙커씨유와 같은 중유 계통의 오일은 상온에서 점도가 높아 디젤유에 비해 유동성이 현저히 낮고 그 착화점은 매우 높다. 따라서, 선박용 연료유의 유동성을 상승시키기 위해 연료유를 일정 온도까지 예열하여 엔진에서 요구되는 점도(10 ~ 15cst) 및 착화점을 만족시켜야 한다. 이를 위해, 고온의 스팀을 이용한 연료유 히팅시스템이 선박에 설비되어 사용되고 있었다.In general, heavy oil-based oils, such as bunker seed oil, used as fuel oil for marine engines, have a high viscosity at room temperature, so their fluidity is significantly lower than that of diesel oil, and their ignition point is very high. Therefore, in order to increase the fluidity of the marine fuel oil, the fuel oil must be preheated to a certain temperature to satisfy the required viscosity (10 to 15 cst) and ignition point of the engine. To this end, a fuel oil heating system using high-temperature steam was installed and used on a ship.
이후에는 스팀을 이용한 종래의 선박 연료유 히팅시스템에서 발전하여 스팀히터 열교환기와 전기를 이용한 전기히터 열교환기를 병렬로 연결하여 병행하는 시스템을 운영하였다. 즉, 선박의 운항시에는 보일러 또는 에코노마이져로부터 생성된 고온의 배기가스로 스팀을 생성시키고, 상기 스팀이 유입되는 열교환기에서 선박 연료를 소정의 온도로 예열시킨 후에 메인엔진과 발전기로 공급시켰다.Since then, it developed in a conventional ship fuel oil heating system using steam and operated a system in parallel by connecting the steam heater heat exchanger and the electric heater heat exchanger using electricity in parallel. That is, when the ship is in operation, steam is generated from high-temperature exhaust gas generated from a boiler or economizer, and the ship fuel is preheated to a predetermined temperature in a heat exchanger to which the steam flows, and then supplied to the main engine and the generator. .
또한, 선박의 정박 중인 경우와 같이 스팀의 생성이 어려운 경우에는 서비스탱크(Service Tank)에 저장된 연료를 열선에 의해 열전도 방식으로 가열되는 전기히터 열교환기에 의해 예열시킨 후 메인엔진 및 발전기 등으로 공급시키는 시스템을 운영하고 있었다.In addition, when steam generation is difficult, such as when the ship is anchored, the fuel stored in the service tank is preheated by an electric heater heat exchanger heated by a heat conduction method by a hot wire, and then supplied to a main engine or a generator. The system was running.
그러나, 상기 종래의 시스템은 선박의 상태에 따라 두 개의 열교환기를 별도로 운영함에 따라 연료유의 예열을 위한 열교환 탱크, 배관 및 제어밸브가 2세트씩 설치되어야 하고, 설정 온도에 따른 순환 장치가 별도로 설치되어야 한다. 이로 인해, 시스템이 복잡해져 장치의 부피가 증가하고, 비교적 많은 부품이 소요되므로 제조비용도 증가되는 문제점이 있었다.However, in the conventional system, as the two heat exchangers are separately operated according to the condition of the ship, two sets of heat exchange tanks, piping and control valves for preheating of fuel oil must be installed, and a circulation device according to a set temperature is separately installed. do. Due to this, the system is complicated, and the volume of the device is increased, and the manufacturing cost is also increased because relatively many parts are required.
또한, 서비스탱크(Service Tank)의 연료유 보관 온도인 90℃에서 메인엔진과 발전기로 공급하기 위한 연료의 공급 최적 온도인 140℃로 재가열시, 분리된 열교환기를 이용하기 때문에 두 개의 열교환기가 동시 가동되는 경우에는 많은 양의 에너지가 소모된다. 그리고, 두 개 중 하나의 열교환기만 운영될 경우, 다른 열교환기의 가동을 중지하고 및 상기 열교환기로의 연료 이동을 제어하기 위한 제어 알고리즘이 각각 운영되어야 하므로 시스템의 복잡성이 증가되는 문제점이 있었다. In addition, when reheating the fuel tank storage temperature from 90 ℃, which is the storage temperature of the fuel tank, to 140 ℃, which is the optimal temperature for supplying fuel to the main engine and the generator, two heat exchangers are operated at the same time. When possible, a large amount of energy is consumed. And, when only one of the two heat exchangers is operated, there is a problem in that the complexity of the system is increased because a control algorithm for stopping operation of the other heat exchanger and controlling fuel movement to the heat exchanger must be operated respectively.
이때, 종래의 연료유 예열 시스템은 스팀히터를 주로 사용하였기 때문에 스팀 예열을 위한 보일러 가동 시간이 많아 하루에 약 1 ~ 1.5ton의 연료가 소모되었고, 전기히터를 가동하기 위해 발전기를 지속해서 가동해야만 했다. 이로 인해, 메인엔진 및 보일러의 가동시간이 늘어나 대기오염물질 발생 및 운전시간 증가의 문제점이 있었다.At this time, since the conventional fuel oil preheating system mainly used a steam heater, the boiler operation time for steam preheating was high, and about 1 to 1.5 tons of fuel was consumed per day, and the generator must be continuously operated to start the electric heater. did. Due to this, there is a problem in that the operation time of the main engine and the boiler is increased, thereby generating air pollutants and increasing the operation time.
더욱이, 기존의 전기가열방식인 직류전류를 이용한 직접 가열방식은 열교환기 안에서 전기코일에서 발생하는 전기저항열로 가열하는 것으로 정박 시 사용되는 상업용 전기의 57% 이상의 전기를 사용하고 있다. 또한, 가열장치의 종류에 따라 그 효율이 약 15%에서 80%까지 크게 차이가 있으므로 낭비되는 에너지 비율이 높은 문제점이 있었다.Moreover, the direct heating method using a direct current, which is an existing electric heating method, heats with electric resistance heat generated in an electric coil in a heat exchanger, and uses more than 57% of electricity used for anchoring commercial electricity. In addition, depending on the type of the heating device, its efficiency varies greatly from about 15% to 80%, and thus, there is a problem in that the ratio of wasted energy is high.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 에너지효율이 개선되는 선박연료 예열시스템을 제공하는 것을 해결과제로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is to solve the problem of providing a ship fuel preheating system with improved energy efficiency.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내부에 내부공간이 구비된 전열탱크; 상기 내부공간의 일단에 구비되되, 스팀보일러와 연결된 스팀 흡입라인과 연통되는 스팀인렛부; 상기 내부공간의 타단에 구비되되, 상기 스팀보일러 및 저온열교환라인 중 어느 하나와 선택적으로 유로를 개통하는 제어밸브가 구비된 스팀 토출라인과 연통되는 스팀아웃렛부; 상기 내부공간을 횡단하여 상기 스팀인렛부와 상기 스팀아웃렛부를 연결하는 복수개의 전열관부; 상기 전열관부들 사이에 형성된 전열공간의 일측으로 연료를 공급하는 연료주입구; 상기 전열관부들을 통해 예열된 상기 연료가 토출되도록 상기 전열공간의 타측으로는 연료토출구; 상기 전열공간 내부를 유도가열하도록 상기 전열탱크의 외주에 권취되는 인덕션코일과, 상기 인덕션코일 외측을 감싸도록 형성되되 내주면이 절연 코팅된 상자성 및 반자성 소재의 보호 케이싱을 포함하는 유도가열코일부; 상기 전열공간 내부 온도를 감지하도록 상기 연료토출구에 구비되는 온도센서; 및 상기 온도센서에 의해 감지된 온도에 따라 상기 유도가열코일부 및 상기 제어밸브의 구동을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 스팀인렛부는 상기 스팀 흡입라인과 연통된 상기 내부공간의 일측단부를 구획하여 형성되고, 상기 스팀아웃렛부는 상기 스팀 토출라인과 연통된 상기 내부공간의 타측단부를 구획하여 형성되고, 스팀가열 방식의 열교환 및 유도가열 방식의 열교환에 의해 상기 연료가 예열될 수 있도록 상기 전열관부와 상기 전열탱크는 열전도가 가능한 자성 금속으로 구비되며, 상기 연료주입구에는 유량을 감지하는 유량게이지가 구비되되, 상기 유량게이지에 의해 감지된 유량이 기설정된 유량 미만인 경우에 상기 제어부는 상기 유도가열코일부로의 전력인가를 차단하며, 상기 전열관부의 표면온도를 감지하는 비상온도센서를 더 포함하되, 상기 비상온도센서에 의해 감지된 온도가 상기 연료의 인화점보다 낮게 설정된 제3온도에 도달시 상기 유도가열코일부로의 전력인가를 비상 차단하며, 상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 동력장치에 공급되어 이용되기 위한 예열온도인 기설정된 제1온도 이상인 경우에 상기 제어부는 상기 유도가열코일부로의 전력인가를 차단하고 상기 스팀토출라인을 상기 저온열교환라인으로 연결되도록 상기 제어밸브를 제어하고, 상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 상기 제1온도보다 낮게 설정된 제2온도 이상인 경우 상기 제어부는 상기 유도가열코일부로 전력을 인가하고 상기 스팀토출라인이 상기 스팀보일러 및 상기 저온열교환라인에 포함된 연료주입예열부에 동시 연결되도록 상기 제어밸브를 제어하며, 상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 상기 제2온도 미만인 경우 상기 제어부는 상기 유도가열코일부로 전력을 인가하고 상기 스팀토출라인을 상기 스팀보일러로 연결되도록 상기 제어밸브를 제어함을 특징으로 하는 선박연료 예열시스템을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is an electric heating tank having an internal space therein; A steam inlet part provided at one end of the interior space and communicating with a steam suction line connected to a steam boiler; A steam outlet provided at the other end of the interior space and communicating with a steam discharge line provided with a control valve for selectively opening a flow path with any one of the steam boiler and the low temperature heat exchange line; A plurality of heat pipe parts connecting the steam inlet part and the steam outlet part by traversing the interior space; A fuel injection port for supplying fuel to one side of the heat transfer space formed between the heat transfer pipe parts; A fuel discharge port on the other side of the heat transfer space so that the fuel preheated through the heat pipe parts is discharged; An induction heating coil part wound around the outer periphery of the heat transfer tank to induction heat the inside of the heat transfer space, and an induction heating coil part formed to surround the outside of the induction coil but having an inner circumferential surface coated with an insulating coating and a protective casing made of a semi-magnetic material; A temperature sensor provided at the fuel outlet to sense the temperature inside the heat transfer space; And a control unit controlling the driving of the induction heating coil unit and the control valve according to the temperature sensed by the temperature sensor, wherein the steam inlet unit divides one side end of the internal space communicating with the steam suction line. It is formed, the steam outlet portion is formed by dividing the other end portion of the interior space in communication with the steam discharge line, and the heat transfer tube portion so that the fuel can be preheated by the heat exchange of the steam heating method and the induction heating method The heat transfer tank is provided with a magnetic metal capable of heat conduction, and the fuel injection port is provided with a flow rate gauge that senses a flow rate, but when the flow rate detected by the flow rate gauge is less than a predetermined flow rate, the control part is transferred to the induction heating coil part. The emergency temperature sensor that cuts off the application of power and detects the surface temperature of the heat exchanger part However, when the temperature sensed by the emergency temperature sensor reaches a third temperature set lower than the flash point of the fuel, the application of power to the induction heating coil part is emergencyly blocked, and the temperature sensed by the temperature sensor is the power device. When the preheating temperature for supplying and using is higher than a predetermined first temperature, the controller controls the control valve to cut off the application of power to the induction heating coil part and to connect the steam discharge line to the low temperature heat exchange line, When the temperature sensed by the temperature sensor is greater than or equal to the second temperature set lower than the first temperature, the controller applies electric power to the induction heating coil part and the steam discharge line is the fuel included in the steam boiler and the low temperature heat exchange line. The control valve is controlled to be simultaneously connected to the injection preheating unit, and the temperature sensed by the temperature sensor. Is less than the second temperature, the controller provides a fuel pre-heating system for ships is characterized by controlling the control valve so that applying power to the induction heating part nose and connected to the steam discharge line to the steam boiler.
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상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above solution, the present invention provides the following effects.
첫째, 선박 연료유의 예열시 스팀을 사용한 예열구조와 전기를 사용한 유도가열식 예열구조가 하나의 열교환기에 일체로 구비되므로 각각의 히터 구성에 필요한 배관, 제어밸브 및 순환장치 등이 포함된 부가 설비의 간소화를 통해 공간 활용성 및 경제성이 현저히 개선될 수 있다.First, since the preheating structure using steam and the induction heating preheating structure using electricity are integrally provided in one heat exchanger when preheating the ship's fuel oil, additional facilities including piping, control valves, and circulation devices required for each heater configuration are simplified. Through this, space utilization and economic efficiency can be significantly improved.
둘째, 연료유 예열에 적용되는 유도가열 방식은 고주파 전류의 손실열에 의해 상기 연료유를 예열하는 구조물 자체가 발열됨에 따라 상기 구조물의 가열에 소요되는 시간이 절감되고, 단시간에 연료유와 열교환될 수 있으므로 연료유의 예열시간이 단축되어 가동의 신속성이 현저히 향상될 수 있다.Second, the induction heating method applied to the preheating of the fuel oil reduces the time required for heating the structure as the structure itself preheating the fuel oil is generated by the heat of loss of high-frequency current, and can be exchanged with the fuel oil in a short time. Therefore, the preheating time of the fuel oil is shortened, and the speed of operation can be significantly improved.
셋째, 배관 막힘 내지 펌프장치 고장 등으로 인해 연료주입구로 주입되는 연료의 유량이 기준치보다 작은 것으로 유량게이지에 의해 감지된 경우, 유량게이지의 감지 신호는 열교환기의 가동을 제어하도록 전달되어 상기 열교환기의 내부 가열물 부족으로 인한 장치의 과열을 방지할 수 있어 구동 안전성이 개선될 수 있다.Third, when the flow rate of the fuel injected into the fuel injection port is smaller than the reference value due to the blockage of the pipe or the failure of the pump device, the detection signal of the flow rate gauge is transmitted to control the operation of the heat exchanger, so that the heat exchanger It is possible to prevent overheating of the device due to the lack of internal heating of the driving safety can be improved.
넷째, 예열되는 연료 온도가 기설정된 온도를 초과시 상기 비상온도센서가 이를 즉시 감지한 후 유도가열을 위한 전력 공급을 제어하는 제어부에 전달하여 급격한 온도 상승에 신속히 대응할 수 있으므로, 온도 변화로 인한 각종 지지부품의 손상을 방지하여 제품의 내구성이 개선될 수 있다.Fourth, when the fuel temperature to be preheated exceeds a preset temperature, the emergency temperature sensor immediately detects it and delivers it to a control unit that controls the power supply for induction heating, so it can quickly respond to a rapid temperature rise. The durability of the product can be improved by preventing damage to parts.
다섯째, 상기 온도센서에 의해 감지된 토출되는 연료의 온도에 따라 상기 제어밸브 및 상기 제어부를 제어하여 유도가열과 스팀가열을 선택적으로 가동함으로써, 연료의 온도변화에 유동적으로 대응하고 예열 온도를 안정적으로 유지할 수 있으므로 가동의 유연성 및 안정성이 개선될 수 있다.Fifth, by controlling the control valve and the control unit according to the temperature of the discharged fuel sensed by the temperature sensor to selectively operate induction heating and steam heating, it responds flexibly to changes in fuel temperature and stably controls the preheating temperature. Since it can be maintained, the flexibility and stability of operation can be improved.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선박연료 예열시스템을 나타낸 단면투영도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박연료 예열시스템을 나타낸 종단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박연료 예열시스템을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박연료 예열시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도.1 is a cross-sectional perspective view showing a ship fuel preheating system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view showing a ship fuel preheating system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing a ship fuel preheating system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart showing a control method of a ship fuel preheating system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박연료 예열시스템을 상세히 설명한다.Hereinafter, a ship fuel preheating system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박연료 예열시스템을 나타낸 단면투영도 및 종단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박연료 예열시스템을 나타낸 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박연료 예열시스템(100)의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.1 and 2 is a cross-sectional view and a longitudinal cross-sectional view showing a ship fuel preheating system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a block diagram showing a ship fuel preheating system according to an embodiment of the present invention, Figure 4 Is a flow chart showing a control method of the ship
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 선박연료 예열시스템(100)은 전열탱크(10), 스팀인렛부(12), 스팀아웃렛부(13), 전열관부(14), 연료주입구(15a), 연료토출구(15b), 유도가열코일부(20), 온도센서(15d), 그리고 제어부(30)를 포함한다.1 to 3, the ship
여기서, 상기 전열탱크(10)는 연료 및 스팀이 내부에서 상호 구획되어 통과되도록 후술되는 상기 전열관부(14) 등이 설치되는 내부공간이 구비된 수용체로 구비된다. 또한, 상기 전열탱크(10)는 상기 내부공간을 통과하는 연료 및 스팀 등의 유체의 압력을 지지할 수 있도록 금속 재질의 구조체로 구비됨이 바람직하다.Here, the
이때, 상기 내부공간은 상기 전열탱크(10) 내부의 전체적인 공간으로 이해됨이 바람직하며, 상기 전열관부(14)는 상기 스팀이 흐르는 관 내부 및 상기 연료가 통과하는 상기 전열관부(14) 외부의 전열공간(14a)으로 구분될 수 있다.At this time, it is preferable that the inner space is understood as the entire space inside the
그리고, 상기 내부공간의 양단으로 상기 스팀인렛부(12)와 상기 스팀아웃렛부(13)가 구획되어 구비된다. 여기서, 상기 스팀인렛부(12)는 상기 내부공간의 일단에 구비되어 스팀을 생성하는 스팀보일러(50)와 연결된 스팀 흡입라인(11a)과 연통된다. 또한, 상기 스팀인렛부(12) 및 상기 스팀아웃렛부(13)는 고온의 스팀이 통과하는 공간으로, 열에 의한 장치의 손상을 방지할 수 있도록 내열재료로 구비됨이 바람직하다.In addition, the
이때, 상기 스팀보일러(50)는 내부의 물을 가열하여 고온의 스팀을 생성하는 장치로 이해됨이 바람직하며, 고온의 스팀이 상기 내부공간을 통과하는 동안 열교환에 의해 연료가 예열될 수 있다.At this time, the
또한, 상기 스팀아웃렛부(13)는 상기 내부공간의 타측단부를 구획하여 형성되며, 상기 내부공간을 통과한 스팀이 배출되는 스팀 토출라인(11b)과 연통된다.In addition, the
상세히, 상기 스팀인렛부(12) 끝단의 반경방향 외측에는 상기 스팀 흡입라인(11a)과 연통되어 체결되도록 흡입라인플랜지부가 돌출 형성된다. 그리고, 상기 스팀아웃렛부(13) 끝단의 반경방향 외측에는 상기 스팀 토출라인(11b)과 연통되어 체결되도록 토출라인플랜지부가 돌출 형성된다. 이때, 상기 스팀토출라인은 상기 스팀보일러(50) 및 상기 저온열교환라인 중 어느 하나와 선택적으로 유로를 개통할 수 있도록 제어밸브(40)가 구비됨이 바람직하다.In detail, a suction line flange portion is formed to protrude in a radially outer side of the end of the
또한, 후술되는 상기 제어밸브(40)는 상기 스팀토출라인과 상기 스팀보일러(50) 및 상기 저온열교환라인이 연결되는 교차지점에 구비되며, 상기 제어밸브(40)의 개폐를 통해 선택적으로 유로를 개통하는 유로 제어 장치로 이해함이 바람직하다.In addition, the
여기서, 상기 저온열교환라인은 상기 선박연료 예열시스템(100)에서 과열된 스팀의 열을 재열 내지 난방 등에 사용되도록 전달하는 각종 열교환 장치로 이해됨이 바람직하다. 상세히, 상기 저온열교환라인은 연료가 상기 선박연료 예열시스템(100)에 유입되기 전 예열을 위한 연료주입예열부(60), 선실 히터(90), 메인엔진용 보조히터, 그리고 발전기용 보조히터를 포함할 수 있다. Here, the low-temperature heat exchange line is preferably understood as various heat exchange devices that transfer heat of steam superheated in the ship
이때, 상기 연료주입예열부(60)는 잉여 연료를 저장하는 서비스탱크(61)에 구비되어 상기 서비스탱크(61) 내 연료 온도를 유지하기 위한 보조 열교환기로 구비된다. 즉, 상기 연료주입예열부(60)로 유입된 고온의 스팀은 상기 서비스탱크(61) 내 연료유의 적정 보관 온도인 90℃를 유지할 수 있도록 연료의 예열에 활용될 수 있다.At this time, the fuel
또한, 상기 연료의 예열에 활용된 후 냉각된 스팀은 냉각수 형태로 다시 스팀보일러(50)로 유입되어 고온의 스팀으로 변환되고, 상기 전열탱크(10)로 유입되어 열교환에 이용되는 방식으로 순환될 수 있다.In addition, after being used for preheating of the fuel, the cooled steam flows back into the
그리고, 상기 선실 히터(90)는 선실 내 난방을 위해 상기 스팀이 유동되는 배관과 연결되어 각 선실에 배치된 히터를 의미하며, 고온의 스팀이 선실 내 난방에 직접적으로 활용될 수 있으므로 선실 난방에 요구되는 연료 소모를 절감할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 메인엔진용 보조히터는 상기 메인엔진(70)으로 유입되는 고온 연료에의 노출에 대비하여 상기 메인엔진(70)의 구성 장치 및 주변 장치를 예열하는 보조 열교환기로 이해됨이 바람직하다. 즉, 상기 메인엔진(70)으로 공급되는 냉각수를 소정의 온도로 예열하여 주변 장치와 상기 연료와의 온도차를 감소시키므로 열충격으로 인한 장치의 손상이 방지될 수 있다.In addition, the auxiliary heater for the main engine is preferably understood as an auxiliary heat exchanger for preheating the components and peripheral devices of the
여기서, 상기 발전기용 보조히터는 상기 발전기(80)의 작동 전 또는 미 작동 시 상기 발전기(80)에 공급되는 예열수를 예열하는 장치로 이해됨이 바람직하다. 이에 따라 상기 발전기(80)의 엔진은 일정한 온도로 유지되고, 정상적인 출력을 얻을 수 있다.Here, the auxiliary heater for the generator is preferably understood as a device for preheating the preheated water supplied to the
이때, 상기 선실 히터(90), 상기 메인엔진용 보조히터, 그리고 상기 발전기용 보조히터에서 예열을 위해 활용되고 냉각된 스팀은 냉각수 형태로 다시 스팀보일러(50)에서 고온의 스팀으로 재생성된다. 그리고, 상기 전열탱크(10)로 유입되어 열교환에 이용되는 방식으로 순환될 수 있다.At this time, the steam used and cooled for preheating in the
그리고, 상기 전열관부(14)는 복수개로 구비되어 상기 전열공간(14a) 내부의 연료와 열교환되도록 상기 내부공간을 횡단하여 배치되되, 상기 스팀인렛부(12)와 상기 스팀아웃렛부(13)를 연결하도록 서로 간의 거리와 대응되는 길이로 형성됨이 바람직하다.In addition, the heat
또한, 스팀 가열 방식의 열교환 및 유도가열 방식의 열교환에 의해 연료가 예열될 수 있도록 열전도가 가능한 자성 금속으로 구비됨이 바람직하다. 즉, 상기 전열관부(14)는 유도가열에 의해 발열되어 연료에 열을 전달하는 매개체로 기능할 수 있다.In addition, it is preferable to be provided with a magnetic metal capable of heat conduction so that the fuel can be preheated by heat exchange in steam heating and heat exchange in induction heating. That is, the
그리고, 상기 연료주입구(15a)는 상기 전열관부(14) 사이에 형성된 상기 전열공간(14a)의 일측에 형성되며, 상기 연료토출구(15b)는 상기 전열공간(14a) 타측에 형성되어 상기 메인엔진(70) 및 발전기(80)와 연결된다. 그리고, 상기 연료주입구(15a) 내부 일측으로 유량게이지(15c)가 구비되어 유입되는 연료의 유량을 감지할 수 있다. And, the fuel injection port (15a) is formed on one side of the heat transfer space (14a) formed between the
여기서, 상기 스팀인렛부(12)로 유입된 스팀은 상기 전열관부(14)의 내부를 통과하고, 상기 연료는 상기 복수개의 전열관들 사이 빈 공간으로 구비된 상기 전열공간(14a)을 통과하는 동안 고온의 상기 스팀과 열교환되면서 가열될 수 있다.Here, the steam flowing into the
즉, 상기 전열관부(14)들 사이 빈 공간을 통과하는 연료는 상기 전열관부(14)의 내부를 흐르는 스팀 또는 상기 유도가열코일부(20)에 의해 형성되는 유도전류에 의해 충분한 온도로 예열된 후 상기 메인엔진(70) 및 상기 발전기(80)로 공급된다.That is, the fuel passing through the empty space between the
그리고, 상기 유도가열코일부(20)는 고주파 전류의 유도작용으로 발생한 와류손에 의해 발열되고, 상기 전열공간(14a) 내부가 유도가열되도록 상기 전열탱크(10)의 외주에 권취되도록 형성되며, 권취된 상기 인덕션코일(21)의 외측을 감싸도록 형성된 보호 케이싱(22)을 포함한다.In addition, the induction
상세히, 상기 인덕션코일(21)의 단면적은 원형, 타원형, 사각형 중 하나로 구비될 수 있으며, 코일 높이 조정에 따른 코일 값 조절이 필요하거나 구조적인 제약이 있을 경우 사용의 편리성이 높은 타원형 코일을 사용할 수 있다.In detail, the cross-sectional area of the
또한, 상기 유도가열코일부(20)는 교류전류에 의한 유도가열 방식으로 정박시 상기 전열공간(14a) 내부의 연료가 기설정된 온도 기준범위로 가열되도록 상기 인덕션코일(21)의 갯수와 직경 및 권취수가 결정됨이 바람직하다. 그리고, 상기 인덕션코일(21)은 최대의 에너지 부하를 전달하기 위하여 부하에 최대한 가까이 결합되어 가열되는 부분에서 교차하도록 설계되되, 반대편으로부터의 유도전류에 의해 자력선이 상쇄되지 않도록 설계됨이 바람직하다.In addition, the number and diameter of the
여기서, 상기 유도가열 방식이라 함은 열전도가 아닌 고주파 전류에 의한 유도전류를 이용하여 피가열체가 가열되는 시스템으로, 상기 피가열체가 과전류 및 히스테리시스(hysterisis)의 열손실에 의해서 급속히 가열되는 원리로 이해함이 바람직하다. 이때, 상기 선박연료 예열시스템(100)에서 유도전류에 의해 가열되는 피가열체는 자성금속으로 구비된 상기 전열탱크(10) 및 상기 전열관부(14)를 포함할 수 있으며, 주파수 범위 등의 요인에 따라 연료 자체가 가열될 수도 있다.Here, the induction heating method is a system in which the object to be heated is heated by using an induction current by a high-frequency current rather than thermal conduction, and is understood as a principle in which the object is rapidly heated by overcurrent and heat loss of hysterisis. This is preferred. At this time, the heating body heated by the induction current in the ship
그리고, 연료 자체가 가열되는 주파수 범위와 상기 전열탱크(10) 및 상기 전열관부(14)로 구비된 전열금속이 발열되는 주파수 범위에 차이가 있으므로 적정한 주파수 선정이 중요하다.In addition, since there is a difference in the frequency range in which the fuel itself is heated and the frequency range in which the heat-transfer metal provided by the
이때, 발생하는 유도전류에 의해 연료 자체가 예열될 경우에는 열교환을 위한 별도의 매개체가 요구되지 않아 가열 속도가 향상될 수는 있으나 연료의 과열 및 폭발의 우려가 있으므로 안전성이 저하될 수 있다.At this time, when the fuel itself is preheated by the generated induction current, a separate medium for heat exchange is not required, and thus the heating rate may be improved, but safety may be deteriorated since there is a risk of overheating and explosion of the fuel.
이에 따라, 상기 선박연료 예열시스템(100)에서는 상기 전열탱크(10) 및 상기 전열관부(14)를 매개체로 한 열전도 방식의 유도가열을 적용하여 연료가 예열되도록 구동됨이 바람직하다.Accordingly, the ship
상세히, 고주파를 이용한 유도가열 방식을 적용하여 연료유를 가열하는 경우, 상기 연료유가 통과하는 상기 내부공간에서 유도된 와전류의 전기에너지가 손실되면서 열에너지로 변환되어 가열된다. 즉, 자성금속으로 구비된 상기 전열탱크(10) 및 복수개의 상기 전열관부(14)들이 자체적으로 발열되어 상기 전열관부(14) 사이사이를 흐르는 연료와 열교환되는 원리로 이해됨이 바람직하다.In detail, when heating the fuel oil by applying the induction heating method using a high frequency, the electrical energy of the eddy current induced in the internal space through which the fuel oil passes is lost and converted into heat energy and heated. That is, it is preferable that the
또한, 발생하는 유도전류에 의해 연료 자체가 예열될 경우에는 열교환을 위한 별도의 매개체가 요구되지 않기 때문에 가열 준비 시간이 단축되므로 가열 속도 및 효율이 현저히 향상될 수 있다.In addition, when the fuel itself is preheated by the generated induction current, since a separate medium for heat exchange is not required, the heating preparation time is shortened, so that the heating speed and efficiency can be significantly improved.
그리고, 고주파 전력을 열원으로 이용하는 경우, 상기 유도가열코일부(20)의 재질에 의해 주파수 특성이 변화할 수 있다. 예컨대, 상기 유도가열코일부(20)의 재질이 같다면 주파수가 높을수록 침투깊이는 감소하고, 전류가 피가열체의 표면에만 집중되는 표피작용이 강해질 수 있다.And, when using high-frequency power as a heat source, the frequency characteristics may be changed by the material of the induction
이에 따라, 표면으로부터의 열방출이 증가하고, 유도가열 방식에 의한 선박 연료유가 흐르는 공간 내부의 가열 효율은 저하될 수 있으므로 상기 유도가열 코일부의 재료와 크기에 부합되는 표피효과와 임계 주파수를 함께 고려하여 주파수가 결정됨이 바람직하다.Accordingly, the heat release from the surface increases, and the heating efficiency inside the space where the ship fuel oil flows by the induction heating method may be lowered, so that the skin effect and the critical frequency corresponding to the material and size of the induction heating coil part are combined It is preferable that the frequency is determined in consideration.
즉, 상기 선박연료 예열시스템(100)의 유도가열 방식은 상기 유도가열코일부(20)의 상기 인덕션코일(21)을 이용함으로써 가열 코일의 모양에 따라 국부가열할 수 있으므로 내부 및 표면의 선택적인 가열이 가능함과 더불어, 인가되는 고주파 전류의 주파수 및 출력을 조절하여 발생하는 열량의 제어가 용이하다.That is, the induction heating method of the ship
이에 따라, 선박 연료유의 가열시간을 단축하고, 높은 가열 효율을 얻는 동시에, 가열속도와 온도분위기를 정밀하게 제어할 수 있어 상기 선박연료 예열시스템(100) 운영의 용이성이 현저히 개선될 수 있다.Accordingly, it is possible to shorten the heating time of the ship fuel oil, obtain high heating efficiency, and precisely control the heating speed and temperature atmosphere, so that the ease of operation of the ship
또한, 상기 보호 케이싱(22)의 내부는 시스템 인근 설비가 유도가열 되는 것을 방지함과 아울러 코일에의 접촉 및 감전 등의 전기적 위험을 방지하도록 절연 코팅 처리됨이 바람직하다. 여기서, 절연 코팅이라 함은 알루미늄, 합성수지 등의 상자성 및 반자성 소재로 구비될 수 있으며, 상기 절연 소재로 보호 케이싱(22)의 내주면을 코팅한다.In addition, the inside of the
여기서, 상기 상자성 소재라 함은 외부에서 자기장이 가해졌을 때에 자성을 나타내는 물질로, 알루미늄, 주석, 텅스텐 등을 포함한다. 또한, 상기 반자성 소재는 외부 자기장을 가했을 때 외부 자기장과 반대 방향으로 자기화가 형성되어 반자성을 띠는 물질로, 구리 및 유리 등을 상기 반자성 소재로 이해함이 바람직하다.Here, the paramagnetic material is a material exhibiting magnetism when a magnetic field is applied from the outside, and includes aluminum, tin, tungsten, and the like. In addition, when the external magnetic field is applied, the anti-magnetic material is a material having magnetization formed in a direction opposite to the external magnetic field, and it is preferable to understand copper and glass as the anti-magnetic material.
그리고, 상기 온도센서(15d)는 상기 내부공간을 통과하며 가열된 연료의 온도가 공급 가능한 적정온도에의 도달 여부를 감지하도록 상기 연료토출구(15b)에 형성된다. 이때, 상기 온도센서(15d)에 의해 감지되는 연료의 온도 정보는 온도 범위에 따른 상기 연료의 이동경로, 스팀가열 및 유도가열이 제어되는 상기 제어부(30)로 전달되도록 연결됨이 바람직하다.Then, the
한편, 상기 비상온도센서(14b)는 상기 전열관부(14)의 표면 일측에 부착되어 가열이 진행중인 연료의 온도를 감지하며, 상기 비상온도센서(14b)에 의해 감지되는 연료의 온도 정보는 상기 유도가열코일부(20)로의 전력인가를 제어하는 상기 제어부(30)로 전달되도록 연결됨이 바람직하다.On the other hand, the emergency temperature sensor (14b) is attached to one side of the surface of the heat transfer pipe portion (14) to sense the temperature of the fuel in progress, and the temperature information of the fuel detected by the emergency temperature sensor (14b) is derived It is preferable to be connected to be transferred to the
상세히, 상기 비상온도센서(14b)로부터 감지된 온도 정보는 연료의 가열 진행상태를 파악하고, 상기 제어부(30)에서는 상기 유도가열코일부(20)로의 전력 인가를 제어하거나 유도가열 주파수를 조절할 수 있다. 예컨대, 여러 요인에 의해 정상적인 온도상승보다 급격한 온도상승을 보이는 경우가 존재할 수 있다. 비정상적인 온도상승으로 가열코일이 과열되는 경우 유도가열장치 내부의 기기가 파손되거나 심하면 화재가 발생할 우려가 있다.In detail, the temperature information sensed by the
따라서, 상기 비상온도센서(14b)에 의한 실시간 온도 측정은 연료 가열 시 발생할 수 있는 이상 현상에 신속하게 대응하고, 공급 가능한 최적의 연료 온도에 도달한 이후 토출될 수 있도록 기능하므로 상기 선박연료 예열시스템(100)의 안전성 및 정확성이 개선될 수 있다.Therefore, the real-time temperature measurement by the
그리고, 상기 제어부(30)는 상기 유량게이지(15c)에서 감지된 유량과 상기 온도센서(15d) 및 상기 비상온도센서(14b)에 의해 감지된 온도에 대응되어 상기 유도가열코일부(20) 및 상기 제어밸브(40)의 구동을 제어할 수 있다. 이때, 상기 제어부(30)는 유량 및 온도 감지신호를 전달받을 수 있도록 상기 유량게이지(15c), 상기 온도센서(15d) 및 상기 비상온도센서(14b)와 회로 연결됨이 바람직하다.In addition, the
또한, 상기 제어부(30)는 상기 유도가열코일부(20) 및 상기 제어밸브(40)의 구동을 제어할 수 있도록 상기 인덕션코일(21) 및 상기 제어밸브(40)와도 회로 연결됨이 바람직하다. 이때, 상기 제어부(30)는 상기 유도가열코일부(20)로 연결되는 전력라인을 개폐하는 장치가 구비될 수 있다.In addition, the
더불어, 상기 제어부(30)는 상기 온도센서(15d)에 의해 출력되는 디지털 정보를 아날로그 정보로 변환하는 변환장치, 상기 선박연료 예열시스템(100)의 유동적인 운영을 위해 상기 유도가열코일부(20)로 인가되는 고주파 전원의 주파수를 조절하는 장치를 포함할 수 있다.In addition, the
여기서, 상기 전열탱크(10)로 유입되는 연료량을 감지하는 상기 유량게이지(15c)는 상기 연료주입구(15a) 내부의 일측에 구비된다. 또한, 감지된 유량 정보에 따라 상기 유도가열코일부(20)로의 전력 공급이 제어될 수 있도록, 상기 유량게이지(15c)는 상기 제어부(30)와 상호간 연결된다.Here, the
이때, 유입되는 연료의 양이 적을 경우, 연료의 과열을 방지하기 위해 상기 유도가열코일부(20)로의 전력인가를 차단할 수 있고, 과량의 연료가 유입될 경우, 상기 유도가열코일부(20)로 전력을 인가하여 유도가열에 의한 급속 가열이 진행되도록 제어 알고리즘이 형성될 수 있다. 이와 같이, 유량 변동에 유동적으로 대응함으로써 상기 선박연료 예열시스템(100)이 안정적으로 운영될 수 있다. At this time, when the amount of fuel introduced is small, it is possible to block the application of power to the induction
즉, 상기 전열탱크(10)로 유입되는 연료의 유량이 기설정된 유량 범위 미만으로 감지되는 경우, 상기 유도가열코일부(20)로의 전력인가를 차단하도록 제어됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 전열탱크(10) 내부에서 연료의 가열이 중단되므로 과열로 인한 폭발을 방지하고, 각종 지지부품의 손상을 방지하여 제품의 내구성 및 안정성이 개선될 수 있다.That is, when the flow rate of the fuel flowing into the
예컨대, 상기 연료주입구(15a)와 연결된 연료공급라인의 펌프 이상 등으로 인해 상기 연료 주입구로 유입되는 유량이 급격하게 변동되는 경우, 상기 제어부(30)에서 상기 유량게이지(15c)에 의한 유량의 이상현상이 감지될 수 있다. 이에 따라, 상기 제어부(30)는 즉시 상기 유도가열코일부(20)로의 전력 공급 라인을 차단하므로 유량 변화에 신속하게 대응할 수 있다.For example, when the flow rate flowing into the fuel injection port fluctuates rapidly due to an abnormality in the pump of the fuel supply line connected to the
이하에서는 도 4와 같이, 상기 온도센서(15d) 및 상기 제어부(30)에 의해 상기 제어밸브(40)의 구동 및 상기 유도가열코일부(20)로의 전력 공급이 제어되는 상기 선박연료 예열시스템(100)의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, as shown in FIG. 4, the ship fuel preheating system in which the driving of the
먼저, 상기 선박연료 예열시스템(100)에 의해 예열된 연료가 상기 연료토출구(15b)를 통과할 때, 상기 연료토출구(15b) 내부에 구비된 상기 온도센서(15d)가 토출되는 상기 연료의 온도를 감지한다(s10).First, when the fuel preheated by the ship
그리고, 상기 제어부(30)는 상기 온도센서(15d)에서 감지된 상기 연료의 온도가 제1온도보다 낮게 기설정된 제2온도 미만으로 감지되는지 판단한다(s20).Then, the
이때, 상기 연료의 온도가 제1온도보다 낮게 기설정된 제2온도 미만으로 검출되는 경우, 상기 제어부(30)는 상기 유도가열코일부(20)로 전력을 인가하고, 상기 스팀 토출라인(11b)을 상기 스팀보일러(50)로 연결되도록 상기 제어밸브(40)를 제어한다(s30).At this time , when the temperature of the fuel is detected to be lower than the preset second temperature lower than the first temperature, the
즉, 연료가 충분히 예열되어 상기 제1온도에 도달할 수 있도록 상기 제어부(30)는 선내 전원공급부에서 상기 유도가열코일부(20)로 연결된 전력 라인을 개방한다. 또한, 연료의 예열에 사용되는 스팀이 가열될 수 있도록 상기 제어부(30)는 상기 제어밸브(40)를 조절하여 상기 스팀 토출라인(11b)을 상기 스팀 보일러로 연결한다.That is, the
여기서, 상기 제1온도라 함은 연료가 상기 메인엔진(70), 상기 발전기(80) 등의 동력장치에 공급되어 이용될 수 있도록 충분히 예열된 연료의 온도로 이해함이 바람직하다. 일반적으로 상기 메인엔진(70) 및 상기 발전기(80)에 공급되는 연료의 최적 온도는 약 140℃로 상기 제1온도는 140℃ 부근으로 설정될 수 있다.Here, the first temperature is preferably understood as the temperature of the fuel that is sufficiently preheated so that the fuel can be supplied to and used by power devices such as the
또한, 상기 제어부(30)는 상기 온도센서(15d)에서 감지된 상기 연료의 온도가 제1온도보다 낮고, 상기 제2온도보다는 높은 온도 범위로 감지되는지 판단한다(s40).In addition, the
여기서, 여기서 상기 제1온도 미만, 상기 제2온도 초과하는 온도 범위는 연료의 가열이 어느 정도 진행된 경우로 이해됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 제어부(30)는 상기 유도가열코일부(20)로 공급되는 전력의 선택적 인가 및 상기 제어밸브(40)의 조절을 통해 연료가 상기 제1온도 이상으로 과열되는 것을 방지할 수 있다.Here, the temperature range below the first temperature and above the second temperature is preferably understood as a case in which heating of the fuel has progressed to some extent. Accordingly, the
상세히, 상기 제어부(30)는 상기 유도가열코일부(20)로 전력을 인가하고, 상기 스팀 토출라인(11b)이 상기 스팀보일러(50) 및 상기 연료주입예열부(60)에 동시 연결되도록 상기 제어밸브(40)를 제어한다(s50). 즉, 상기 제어부(30)는 연료의 예열은 유지하되, 상기 스팀토출라인을 상기 연료주입예열부(60)에 동시 연결되도록 상기 제어밸브(40)를 조절하여 과열된 스팀이 방출될 수 있도록 제어한다.In detail, the
한편, 상기 온도센서(15d)에 의해 감지된 온도가 기설정된 제1온도 이상으로 감지되는 경우, 상기 제어부(30)는 상기 유도가열코일부(20)에 의한 유도가열식 예열이 중지되도록 상기 유도가열코일부(20)로의 전력인가를 차단한다. 동시에, 상기 제어부(30)는 상기 제어밸브(40)를 제어하여 상기 스팀 토출라인(11b)을 상기 저온열교환라인과 연결되도록 유로를 개방한다(s60).On the other hand, when the temperature sensed by the
이때, 연료가 제1온도 이상으로 감지되는 경우는 상기 메인엔진(70) 및 상기 발전기(80) 등으로 공급 가능한 최적 온도에 도달한 상태로 판단됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 제어부(30)는 연료의 예열을 중지하기 위해 상기 유도가열코일부(20)로의 전력인가 차단 및 상기 스팀보일러(50)로의 스팀 연결을 차단한다. 더불어, 상기 제어부(30)는 상기 스팀 토출라인(11b)이 상기 저온열교환라인과 연결되도록 상기 제어밸브(40)를 제어하여 과열된 스팀이 방출될 수 있도록 제어한다. At this time, when the fuel is detected above the first temperature, it is preferable that it is determined that the optimum temperature that can be supplied to the
이에 따라, 상기 선박연료 예열시스템(100)은 상기 온도센서(15d)에 의해 감지된 토출되는 연료의 온도에 따라 상기 제어밸브(40) 및 상기 제어부(30)를 제어하여 유도가열 방식과 스팀가열 방식을 선택적으로 적용함으로써, 연료의 온도변화에 유동적으로 대응하고 예열 온도를 안정적으로 유지할 수 있으므로 가동의 유연성 및 안정성이 개선될 수 있다.Accordingly, the ship
그리고, 상기 비상온도센서(14b) 및 상기 제어부(30)에 의해 상기 유도가열코일부(20)에 선택적으로 전력이 인가되는 상기 선박연료 예열시스템(100)의 제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Then, the control method of the ship
먼저, 상기 전열공간(14a) 내부 연료의 온도정보를 수집하는 제1단계를 포함한다. 이때, 상기 수집된 온도정보가 기설정된 온도 범위의 하한값 미만이면 상기 유도가열코일부(20)로 전력을 인가하도록, 상기 유도가열코일부(20)로 연결된 전력 공급라인을 개방하여 전력이 공급되도록 작동신호를 송출하는 제2단계를 포함한다.First, a first step of collecting temperature information of the fuel inside the
이에 따라, 상기 선박연료 예열시스템(100)은 하나의 장치가 운항 중에는 스팀을 사용하여 연료를 가열하는 스팀히터 열교환기로 운영되고, 정박 중에는 전기를 사용한 유도가열 방식의 전기히터 열교환기로 운영된다. 따라서, 스팀히터 가동을 위한 보일러 가동시간을 단축할 수 있으므로 연료 소모량이 절감되어 경제성이 개선될 수 있다.Accordingly, the ship
상세히, 상기 선박연료 예열시스템(100)은 운항 중에는 상기 스팀보일러(50) 및 에코노마이져(미도시)로부터 생성된 고온의 스팀을 사용하여 연료유를 가열하는 스팀히터 용도로 운영된다. 이때, 상기 에코노마이져(미도시)는 선박의 엔진 등에서 배출되는 배기가스를 재활용하는 장치로써 에너지효율 증진을 위한 수단으로 이해함이 바람직하다. 한편, 정박 중에는 전기히터 열교환기로 작용하여 상기 서비스탱크(61)에 저장된 연료유를 가열하는 용도로 운영된다.In detail, the ship
여기서, 상기 스팀히터와 상기 전기히터의 전환방법은 아래의 단계를 따른다. 먼저, 상기 스팀히터에 구비된 스팀유량센서(13a)를 통해 상기 스팀용량 데이터가 수집 및 저장되며, 상기 연료유 온도가 130℃ ~ 150℃까지의 도달여부가 판단되도록 상기 스팀용량 데이터를 기반으로 산출값이 실시간 연산된다. 이후, 상기 산출값을 기설정치와 비교하여 부족함이 판별되면 전기 열교환기가 가열되도록 연산제어부가 전원 공급부에 가열신호를 송출하는 단계를 포함한다.Here, the method of switching between the steam heater and the electric heater follows the steps below. First, the steam capacity data is collected and stored through the steam flow sensor 13a provided in the steam heater, and it is determined based on the steam capacity data to determine whether the fuel oil temperature reaches 130 ° C to 150 ° C. The calculated value is calculated in real time. Subsequently, when it is determined that the shortage is determined by comparing the calculated value with a preset value, the calculation control unit includes a step of sending a heating signal to the power supply unit so that the electric heat exchanger is heated.
여기서, 상기 스팀유량센서(13a)는 생성된 스팀이 통과하고 열교환이 이루어지는 파이프에 설치될 수 있으며, 상기 기설정된 기준치는 연료가 상기 메인엔진(70)과 발전기(80)에 최적의 온도 상태로 공급되도록 하는 수치로 이해함이 바람직하다.Here, the steam flow sensor 13a may be installed in a pipe through which the generated steam passes and heat exchange is performed, and the predetermined reference value is the optimum temperature of the fuel to the
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.At this time, the terms "include", "compose" or "prepare" as described above means that the corresponding component can be intrinsic unless otherwise stated, and other components are excluded. It should not be interpreted as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and are not to be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and it is possible to be modified by a person skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the scope of the claims of the present invention. The implementation of such modifications is within the scope of the present invention.
100: 선박연료 예열시스템 10: 전열탱크
20: 유도가열코일부 30: 제어부
40: 제어밸브 50: 스팀보일러
60: 연료주입예열부 70: 메인엔진
80: 발전기 90: 선실 히터100: ship fuel preheating system 10: electric heating tank
20: induction heating coil 30: control
40: control valve 50: steam boiler
60: fuel injection preheating unit 70: main engine
80: generator 90: cabin heater
Claims (14)
상기 내부공간의 일단에 구비되되, 스팀보일러와 연결된 스팀 흡입라인과 연통되는 스팀인렛부;
상기 내부공간의 타단에 구비되되, 상기 스팀보일러 및 저온열교환라인 중 어느 하나와 선택적으로 유로를 개통하는 제어밸브가 구비된 스팀 토출라인과 연통되는 스팀아웃렛부;
상기 내부공간을 횡단하여 상기 스팀인렛부와 상기 스팀아웃렛부를 연결하는 복수개의 전열관부;
상기 전열관부들 사이에 형성된 전열공간의 일측으로 연료를 공급하는 연료주입구;
상기 전열관부들을 통해 예열된 상기 연료가 토출되도록 상기 전열공간의 타측으로는 연료토출구;
상기 전열공간 내부를 유도가열하도록 상기 전열탱크의 외주에 권취되는 인덕션코일과, 상기 인덕션코일 외측을 감싸도록 형성되되 내주면이 절연 코팅된 상자성 및 반자성 소재의 보호 케이싱을 포함하는 유도가열코일부;
상기 전열공간 내부 온도를 감지하도록 상기 연료토출구에 구비되는 온도센서; 및
상기 온도센서에 의해 감지된 온도에 따라 상기 유도가열코일부 및 상기 제어밸브의 구동을 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 스팀인렛부는 상기 스팀 흡입라인과 연통된 상기 내부공간의 일측단부를 구획하여 형성되고, 상기 스팀아웃렛부는 상기 스팀 토출라인과 연통된 상기 내부공간의 타측단부를 구획하여 형성되고, 스팀가열 방식의 열교환 및 유도가열 방식의 열교환에 의해 상기 연료가 예열될 수 있도록 상기 전열관부와 상기 전열탱크는 열전도가 가능한 자성 금속으로 구비되며,
상기 연료주입구에는 유량을 감지하는 유량게이지가 구비되되, 상기 유량게이지에 의해 감지된 유량이 기설정된 유량 미만인 경우에 상기 제어부는 상기 유도가열코일부로의 전력인가를 차단하며,
상기 전열관부의 표면온도를 감지하는 비상온도센서를 더 포함하되, 상기 비상온도센서에 의해 감지된 온도가 상기 연료의 인화점보다 낮게 설정된 제3온도에 도달시 상기 유도가열코일부로의 전력인가를 비상 차단하며,
상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 동력장치에 공급되어 이용되기 위한 예열온도인 기설정된 제1온도 이상인 경우에 상기 제어부는 상기 유도가열코일부로의 전력인가를 차단하고 상기 스팀토출라인을 상기 저온열교환라인으로 연결되도록 상기 제어밸브를 제어하고,
상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 상기 제1온도보다 낮게 설정된 제2온도 이상인 경우 상기 제어부는 상기 유도가열코일부로 전력을 인가하고 상기 스팀토출라인이 상기 스팀보일러 및 상기 저온열교환라인에 포함된 연료주입예열부에 동시 연결되도록 상기 제어밸브를 제어하며,
상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 상기 제2온도 미만인 경우 상기 제어부는 상기 유도가열코일부로 전력을 인가하고 상기 스팀토출라인을 상기 스팀보일러로 연결되도록 상기 제어밸브를 제어함을 특징으로 하는 선박연료 예열시스템. An electric heating tank having an internal space therein;
A steam inlet part provided at one end of the interior space and communicating with a steam suction line connected to a steam boiler;
A steam outlet provided at the other end of the interior space and in communication with a steam discharge line provided with a control valve that selectively opens a flow path with any one of the steam boiler and the low temperature heat exchange line;
A plurality of heat pipe parts connecting the steam inlet part and the steam outlet part by traversing the interior space;
A fuel injection port for supplying fuel to one side of the heat transfer space formed between the heat transfer pipe parts;
A fuel discharge port on the other side of the heat transfer space so that the fuel preheated through the heat transfer pipe parts is discharged;
An induction heating coil part wound around the outer periphery of the heat transfer tank to induction heat the inside of the heat transfer space, and an induction heating coil part formed to surround the outside of the induction coil but having an inner circumferential surface coated with an insulating coating and a protective casing of a semi-magnetic material;
A temperature sensor provided at the fuel outlet to sense the temperature inside the heat transfer space; And
It includes a control unit for controlling the driving of the induction heating coil portion and the control valve in accordance with the temperature detected by the temperature sensor,
The steam inlet portion is formed by dividing one end portion of the inner space communicating with the steam suction line, and the steam outlet portion is formed by dividing the other end portion of the inner space communicating with the steam discharge line, and is a steam heating method. The heat transfer pipe part and the heat transfer tank are made of a magnetic metal capable of heat conduction so that the fuel can be preheated by heat exchange by induction heating and heat exchange,
The fuel injection port is provided with a flow rate gauge that detects a flow rate, and when the flow rate detected by the flow rate gauge is less than a predetermined flow rate, the controller blocks power application to the induction heating coil part,
Further comprising an emergency temperature sensor for sensing the surface temperature of the heat pipe portion, when the temperature sensed by the emergency temperature sensor reaches a third temperature set lower than the flash point of the fuel emergency shut off the application of power to the induction heating coil part And
When the temperature detected by the temperature sensor is equal to or greater than a preset first temperature, which is a preheating temperature to be supplied to and used by the power unit, the control unit blocks power application to the induction heating coil unit and exchanges the steam discharge line with the low temperature heat exchange. Control the control valve to be connected to the line,
When the temperature sensed by the temperature sensor is greater than or equal to the second temperature set lower than the first temperature, the controller applies electric power to the induction heating coil part and the steam discharge line is fuel included in the steam boiler and the low temperature heat exchange line. The control valve is controlled to be simultaneously connected to the injection preheating unit,
When the temperature sensed by the temperature sensor is less than the second temperature, the control unit applies power to the induction heating coil part and controls the control valve to connect the steam discharge line to the steam boiler. Preheating system.
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KR1020190047062A KR102109399B1 (en) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | heating system for pre-heating ship fuel |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2019
- 2019-04-23 KR KR1020190047062A patent/KR102109399B1/en active IP Right Grant
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