KR102111524B1 - Scavenge Air Cooling System And Method For Ship - Google Patents

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KR102111524B1
KR102111524B1 KR1020180155775A KR20180155775A KR102111524B1 KR 102111524 B1 KR102111524 B1 KR 102111524B1 KR 1020180155775 A KR1020180155775 A KR 1020180155775A KR 20180155775 A KR20180155775 A KR 20180155775A KR 102111524 B1 KR102111524 B1 KR 102111524B1
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정성규
김영수
김유진
류민철
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

Disclosed are a scavenging cooling system for a ship and a method thereof. The scavenging cooling system for a ship of the present invention includes: a scavenging cooler for cooling scavenging gas to be supplied to an engine of a ship using liquefied gas as a fuel; a cooling water circulation line through which cooling water supplied for scavenging cooling from the scavenging cooler circulates; a refrigerant circulation line through which a refrigerant for heating the liquefied gas in the ship circulates; and a cooling air recovery cooler provided on the upstream side of the scavenging cooler in the cooling water circulation line and receiving the refrigerant cooled by heat exchange with the liquefied gas from the refrigerant circulation line to exchange heat with the cooling water.

Description

선박의 소기 냉각 시스템 및 방법{Scavenge Air Cooling System And Method For Ship}Scavenge Air Cooling System And Method For Ship}

본 발명은 선박의 소기 냉각 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 액화가스와 열교환으로 냉각된 냉매를 소기 냉각을 위한 냉각수와 열교환시켜 냉각수를 추가 냉각하도록 하는 선박의 소기 냉각 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a scavenging cooling system and method for a ship, and more specifically, a scavenging cooling system and method for a ship to further cool the cooling water by heat-exchanging the refrigerant cooled by heat exchange with liquefied gas of the ship with cooling water for scavenging. It is about.

LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있다. 액화가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. LNG나 LPG 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 약 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭 감소하므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.The consumption of liquefied gas such as LNG (Liquefied Natural Gas) or LPG (Liquefied Petroleum Gas) is rapidly increasing worldwide. The liquefied gas is transported in a gaseous state through a gas pipeline on land or offshore, or is transported to a long-distance consumer while being stored in a liquefied gas carrier in a liquefied state. Liquefied gas such as LNG or LPG is obtained by cooling natural gas or petroleum gas to cryogenic temperature (about -163 ° C in the case of LNG), and its volume is significantly reduced than in gas, so it is very suitable for long-distance transportation through sea.

LNG가 사용되는 선박은 대표적으로 LPG 운반선, LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating, Storage, Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물 등을 예로 들 수 있다.Ships that use LNG typically include self-propelled vessels such as LPG carriers, LNG carriers, liquid hydrogen carriers, and LNG regasification vessels (LVs), LNG floating production storage offloading (FPSO), and LNG FSRU Examples include offshore structures that do not have propulsion capabilities, such as (Floating, Storage, Regasification Unit), but are floating on the sea.

LNG가 사용되는 선박 중 LNG 재기화 선박은 초저온 액체상태의 LNG를 저장하고, 이를 재기화시켜 육상의 수요처로 공급할 수 있는 기능을 갖는 선박 또는 부유구조물을 말하는데, 해상에 부유한 상태에서 LNG의 저장 및 재기화 목적을 갖는 해상 부유구조물 형태의 LNG FSRU와 LNG 운반선의 기능을 가지면서 재기화의 목적을 갖는 자체 추진능력을 갖는 선박 형태의 LNG RV 등이 이에 해당한다. Among the vessels in which LNG is used, LNG regasification vessels are vessels or floating structures having the function of storing cryogenic liquid LNG, and regasifying them to supply them to demand on land. Storage of LNG while floating in the sea This includes LNG FSRUs in the form of offshore floating structures with the purpose of regasification, and LNG RVs in the form of ships with self-propelling capabilities with the purpose of regasification while functioning as LNG carriers.

이러한 LNG 재기화 선박은, 해상에서 쉽게 얻을 수 있는 해수 또는 공기 등을 열원으로 LNG를 재기화시켜 육상의 가스 수요처로 공급할 수 있다. Such an LNG regasification vessel can regasify LNG as a heat source using sea water or air, which can be easily obtained from the sea, and supply it to a gas demand onshore.

선박에서 엔진의 효율을 높이기 위해 엔진에는 과급기(미도시)를 거쳐 고압으로 압축된 흡입공기가 공급되는데, 이것이 소기(scavenge air)이다. 과급기를 거친 공기는 고압으로 압축되면서 고온 상태가 되므로 이를 냉각시킨 후 엔진으로 유입시킨다. In order to increase the efficiency of the engine in the ship, the engine is supplied with compressed air compressed at high pressure through a supercharger (not shown), which is scavenge air. The air that goes through the supercharger is compressed to high pressure and becomes hot, so it is cooled and then introduced into the engine.

선박의 메인 엔진(ME)의 100% load에서 과급기를 거쳐 압축된 냉각 전 소기의 온도는 max. 200℃에 이르고, 냉각 후 50℃ 내외의 온도로 엔진에 공급된다. 엔진의 load가 낮아지면 공기의 양과 압축비가 달라져 온도도 달라진다.At 100% load of the ship's main engine (ME), the temperature of the scavenger before cooling through the supercharger is max. It reaches 200 ℃, and after cooling, is supplied to the engine at a temperature of about 50 ℃. When the engine load is lowered, the amount of air and the compression ratio are different, and the temperature is also different.

도 1에 도시된 바와 같이 소기를 냉각시키기 위한 냉각기(10)에서는 냉각수를 공급받아 소기와 열교환시켜 소기를 냉각시킨다. 냉각수를 다시 냉각하기 위해서는 선박에서 구하기 쉬운 해수를 사용할 수 있고, 이 경우 해수의 온도는 최대 30℃ 내외이므로 냉각수의 온도는 최대 35℃ 내외까지 낮출 수 있다. As shown in FIG. 1, in the cooler 10 for cooling scavenging air, cooling water is supplied and heat exchanged with scavenging air to cool the scavenging air. In order to cool the cooling water again, it is possible to use seawater that is easy to obtain from the ship, and in this case, since the temperature of the seawater is around 30 ° C, the temperature of the cooling water can be reduced to about 35 ° C.

소기를 냉각하기 위한 냉각수의 온도는 엔진 메이커에 따라 차이가 있는데, 본 발명자들은 엔진 메이커에서 허용하는 한도에서 냉각수의 온도를 낮출수록 소기의 온도를 낮추고, 엔진에서의 연소온도 및 배기 온도도 낮출 수 있음을 발견하였다. 연소온도 및 배기 온도를 낮추면 엔진의 효율을 향상시키고 배기 중 오염물질, NOX를 저감시킬 수 있다. The temperature of the coolant for cooling scavenging is different depending on the engine manufacturer, but the present inventors can lower the temperature of the scavenger as the temperature of the coolant is lowered to the limit permitted by the engine maker, and also lower the combustion temperature and exhaust temperature in the engine. Found. Lowering the combustion temperature and exhaust temperature can improve the efficiency of the engine and reduce pollutants and NOX in the exhaust.

본 발명은 이러한 점에 착안하여 선박에서 소기 냉각을 위한 냉각수의 온도를 효과적으로 낮추어, 엔진으로 공급되는 소기의 온도를 낮출 수 있는 시스템을 제안하고자 한다. In view of this, the present invention is to propose a system capable of lowering the temperature of the scavenging air supplied to the engine by effectively lowering the temperature of the cooling water for scavenging the air in the ship.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 연료로 사용하는 선박의 엔진에 공급될 소기를 냉각하는 소기 냉각기;According to an aspect of the present invention for solving the above problems, scavenging cooler for cooling scavenging gas to be supplied to the engine of the ship using liquefied gas as fuel;

상기 소기 냉각기에서 소기 냉각을 위해 공급되는 냉각수가 순환하는 냉각수 순환라인; A cooling water circulation line in which cooling water supplied for scavenging cooling from the scavenging cooler circulates;

상기 선박에서 상기 액화가스를 가열하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환라인; 및A refrigerant circulation line through which a refrigerant for heating the liquefied gas in the ship circulates; And

상기 냉각수 순환라인에서 상기 소기 냉각기의 상류에 마련되며 상기 냉매 순환라인으로부터 상기 액화가스와 열교환으로 냉각된 상기 냉매를 공급받아 상기 냉각수와 열교환시키는 냉열회수 냉각기;를 포함하는 선박의 소기 냉각 시스템이 제공된다. The cooling water circulation line is provided upstream of the scavenging cooler and receives the refrigerant cooled by heat exchange with the liquefied gas from the refrigerant circulation line, thereby providing a cooling heat recovery cooler to exchange heat with the cooling water. do.

바람직하게는 시스템은, 상기 냉매 순환라인에서 분기되어 상기 액화가스와 열교환으로 냉각된 상기 냉매를 상기 냉열회수 냉각기를 거쳐 상기 냉매 순환라인으로 복귀시키는 냉매 분기라인; 및 상기 냉열회수 냉각기의 하류에서 상기 냉각수의 온도를 감지하는 온도트랜스미터; 를 더 포함하며, 온도트랜스미터에서 감지된 상기 냉각수의 온도에 따라 상기 냉매 순환라인으로부터 상기 냉매 분기라인으로 분기될 상기 냉매의 유량이 제어될 수 있다. Preferably, the system includes a refrigerant branching line for returning the refrigerant that is branched from the refrigerant circulation line and cooled by heat exchange with the liquefied gas to the refrigerant circulation line through the cold heat recovery cooler; And a temperature transmitter for sensing the temperature of the cooling water downstream of the cooling heat recovery cooler. The flow rate of the refrigerant to be branched from the refrigerant circulation line to the refrigerant branch line may be controlled according to the temperature of the coolant sensed by the temperature transmitter.

바람직하게는 시스템은, 상기 냉매 분기라인에 마련되는 삼방향 밸브; 및 상기 냉매 순환라인에 마련되어 상기 액화가스와 열교환으로 냉각된 상기 냉매를 가열하는 냉매 히터;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the system includes a three-way valve provided on the refrigerant branch line; And a refrigerant heater provided on the refrigerant circulation line to heat the refrigerant cooled by heat exchange with the liquefied gas.

바람직하게는 상기 온도트랜스미터에서 감지된 상기 냉각수의 온도에 따라 상기 삼방향 밸브의 개폐 및 개도가 제어되며, 상기 냉매 분기라인으로 분기되는 냉매는 상기 냉매 히터를 바이패스하여 상기 냉열회수 냉각기를 거쳐 상기 냉각수와 열교환으로 가열된 후 상기 냉매 히터의 하류에서 상기 냉매 순환라인으로 합류될 수 있다. Preferably, the opening and closing of the three-way valve is controlled according to the temperature of the cooling water sensed by the temperature transmitter, and the refrigerant branched to the refrigerant branch line bypasses the refrigerant heater and passes through the cooling heat recovery cooler. After being heated by cooling water and heat exchange, it may be joined from the downstream of the refrigerant heater to the refrigerant circulation line.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스를 연료로 사용하는 선박의 엔진에 공급될 소기를 냉각수로 냉각하여 상기 엔진으로 공급하되,According to another aspect of the invention, the scavenging gas to be supplied to the engine of the ship using liquefied gas as fuel is cooled with cooling water and supplied to the engine,

상기 선박에서 상기 액화가스를 가열하기 위해 상기 액화가스와 열교환하며 냉각된 냉매의 적어도 일부를 분기시켜, 상기 냉매로 상기 냉각수를 냉각하여 소기 냉각을 위해 공급하는 것을 특징으로 하는 선박의 소기 냉각 방법이 제공된다. In order to heat the liquefied gas in the ship, the cooling method of the ship is characterized in that the cooling water is cooled with the refrigerant and supplied for scavenging by branching at least a portion of the cooled refrigerant through heat exchange with the liquefied gas. Is provided.

본 발명에서는, 선박의 액화가스와 열교환으로 냉각된 냉매를 소기 냉각을 위한 냉각수와 열교환시켜 냉각수를 추가 냉각함으로써 냉각수의 온도를 엔진 메이커에서 허용하는 한도까지 낮출 수 있다. 이와 같이 냉각수의 온도를 낮춤으로써 엔진으로 유입되는 소기의 온도를 낮추고, 엔진에서의 연소온도 및 배기 온도를 낮출 수 있고, 엔진의 효율을 향상시켜 연료 소비량을 줄일 수 있으며, 배기 중의 오염물질 특히, NOX를 저감시킬 수 있다.In the present invention, the coolant cooled by heat exchange with the liquefied gas of the ship is exchanged with the coolant for scavenging to cool the coolant further, so that the temperature of the coolant can be lowered to the limit permitted by the engine manufacturer. By lowering the temperature of the coolant in this way, the desired temperature flowing into the engine can be lowered, the combustion temperature and the exhaust temperature in the engine can be lowered, and the efficiency of the engine can be improved to reduce fuel consumption. NOX can be reduced.

또한, 액화가스를 가열하기 위한 냉매는 소기로부터 냉각수를 거쳐 열에너지를 공급받음으로써 냉매 가열을 위한 스팀 등의 사용을 줄일 수 있고, 소기 냉각을 위한 냉각수는 냉매로부터 냉열을 전달받아 냉각됨으로써 선박의 에너지 효율을 높일 수 있다. In addition, the refrigerant for heating the liquefied gas can reduce the use of steam or the like for heating the refrigerant by receiving heat energy through the cooling water from the scavenger, and the cooling water for scavenging cooling receives the heat from the refrigerant and cools the ship's energy. Efficiency can be increased.

도 1에는 소기를 냉각하기 위한 냉각기를 개략적으로 도시하였다.
도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 소기 냉각 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 3에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 소기 냉각 시스템을 개략적으로 도시하였다. 1 schematically shows a cooler for cooling scavengers.
2 schematically shows a scavenging cooling system of a ship according to a first embodiment of the present invention.
3 schematically shows a scavenging cooling system of a ship according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand 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 and the contents described in the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, when adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible even though they are displayed on different drawings.

후술하는 본 발명의 실시예들에서 선박은, 액화가스를 추진용 엔진의 연료 또는 발전용 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 액화가스를 연료로 사용하는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LPG 운반선, LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함된다.In the embodiments of the present invention described below, the vessel may be an engine that can use liquefied gas as fuel for a propulsion engine or fuel for a power generation engine, or may be any type of vessel that uses liquefied gas as fuel. Typically, self-propelled ships such as LPG carriers, LNG carriers, liquid hydrogen carriers, and LNG regasification vessels (LVs), LNG floating production storage offloading (FPSO), and LNG floating storage regasification units (FSRUs) As well, offshore structures floating on the sea are included.

또한, 본 실시예들은 저온으로 액화시켜 수송될 수 있고, 저장된 상태에서 증발가스가 발생하며 엔진의 연료로 공급될 수 있는 모든 종류의 액화가스의 연료공급시스템에 적용될 수 있다. 이러한 액화가스는 예를 들어 LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), 액화에틸렌가스(Liquefied Ethylene Gas), 액화프로필렌가스(Liquefied Propylene Gas) 등과 같은 액화석유화학가스일 수 있다. In addition, the present embodiments can be applied to a fuel supply system of all types of liquefied gas that can be transported by liquefying at a low temperature, generating evaporation gas in a stored state, and supplying fuel to the engine. Such liquefied gas is, for example, liquefied petrochemicals such as Liquefied Natural Gas (LNG), Liquefied Ethane Gas (LEG), Liquefied Petroleum Gas (LPG), Liquefied Ethylene Gas, Liquefied Propylene Gas, etc. It can be gas.

후술하는 실시예들에서는 대표적인 액화가스 중 하나인 LNG가 적용된 선박을 예로 들어 설명하기로 한다.In the embodiments to be described later, a vessel to which LNG, which is one of the representative liquefied gases, is applied will be described as an example.

도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 소기 냉각 시스템을, 도 3에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 소기 냉각 시스템을 각각 개략적으로 도시하였다. FIG. 2 schematically shows the scavenging cooling system of the ship according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 schematically shows the scavenging cooling system of the ship according to the second embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 선박의 소기 냉각 시스템은, 액화가스를 연료로 사용하는 선박의 엔진에 공급될 소기를 냉각하는 소기 냉각기(100), 소기 냉각기에서 소기 냉각을 위해 공급되는 냉각수가 순환하는 냉각수 순환라인(WL), 선박에서 액화가스를 가열하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환라인(GL), 냉매 순환라인으로부터 분기되는 냉매 분기라인(BL), 냉각수 순환라인에서 소기 냉각기의 상류에 마련되며 액화가스와 열교환으로 냉각된 냉매를 냉매 순환라인으로부터 냉매 분기라인을 따라 공급받아 냉각수와 열교환시키는 냉열회수 냉각기(200)를 포함한다. 2 and 3, the scavenging cooling system of a ship according to embodiments of the present invention, scavenging cooler 100 for cooling scavenging air to be supplied to an engine of a ship using liquefied gas as fuel, scavenging cooler In the cooling water circulation line (WL) through which the cooling water supplied for scavenging is circulated, the refrigerant circulation line (GL) through which the refrigerant for heating the liquefied gas circulates in the ship, and the refrigerant branch line (BL) branching from the refrigerant circulation line, The cooling water circulation line includes a cold heat recovery cooler 200 that is provided upstream of the scavenger cooler and receives refrigerant cooled by heat exchange with liquefied gas along the refrigerant branch line from the refrigerant circulation line to exchange heat with the cooling water.

본 실시예들에서 냉각된 소기를 공급받는 선박의 엔진은 선박의 추진용 또는 발전용 엔진일 수 있으며, 예를 들어 2 행정으로 구성되며 300 내지 350 bar의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택한 ME-GI 엔진일 수 있다. In this embodiment, the engine of the vessel receiving the cooled scavenger may be an engine for propulsion or power generation of the vessel, and is composed of, for example, two strokes, and a high-pressure natural gas of 300 to 350 bar near the top dead center of the piston. It may be a ME-GI engine employing a diesel cycle that directly injects into the combustion chamber.

선박에서 배출되는 배기가스 성분 중 대표적으로 UN 산하 국제 해사 기구(International Maritime Organization, IMO)의 규제를 받는 것이 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이다. 그 중 황산화물은 연료 자체에 포함된 황 성분으로부터 발생하고, 질소산화물은 연소과정에서 공기 중의 질소 성분으로부터 발생한다. Among the components of exhaust gas emitted from ships, nitrogen oxide (NOx) and sulfur oxide (SOx) are representative of the United Nations International Maritime Organization (IMO). Among them, sulfur oxides are generated from sulfur components contained in the fuel itself, and nitrogen oxides are generated from nitrogen components in the air during combustion.

배기 중 질소산화물에 대해서는 북미 연안 등 일부 지역에서 2016년부터 Tier Ⅲ가 적용되고 있고 2021년부터 북유럽 등에 Tier Ⅲ가 추가 적용된다. Tier Ⅲ를 만족시키기 위해 선박에 적용되는 대표적인 방법은 EGR(Exhaust Gas Recirculation)이나 SCR(Selective Catalytic Reduction) 장치를 구비하는 것을 들 수 있다. For exhaust nitrogen oxides, Tier III has been applied since 2016 in some regions such as the North American coast, and Tier III is additionally applied to Northern Europe from 2021. Typical methods applied to ships to satisfy Tier III include those equipped with exhaust gas recirculation (EGR) or selective catalytic reduction (SCR) devices.

연소가스의 온도가 높을수록 배기 중 NOx가 많아질 수 있어, 소기를 냉각수로 냉각하여 엔진으로 유입시켜 연소가스 및 배기의 온도를 낮추면 NOx의 양을 줄일 수 있다.The higher the temperature of the combustion gas, the more NOx may be in the exhaust, so the amount of NOx can be reduced by cooling the scavenger with coolant and entering the engine to lower the temperature of the combustion gas and exhaust.

본 실시예들에서는 소기를 냉각시키는 냉각수를, 선내 액화가스와 열교환으로 냉각된 냉매와 냉열회수 냉각기(200)에서 열교환시켜 추가 냉각시킨 후 소기 냉각기(100)로 공급함으로써, 냉각수의 온도를 낮게 하고 소기의 온도를 낮춤으로써 배기 중 NOx를 줄일 수 있다. 나아가 본 실시예들 단독으로, 또는 다른 추가적인 질소산화물 저감 방법과 함께 선박에 적용함으로써 EGR(Exhaust Gas Recirculation)이나 SCR(Selective Catalytic Reduction) 장치를 대체하면서 Tier Ⅲ를 만족시킬 수 있을 것으로 기대된다. In the present exemplary embodiment, the cooling water cooling the scavenging air is exchanged with the liquefied gas and heat exchanged in the refrigerant and the cooling heat recovery cooler 200, and further cooled to be supplied to the scavenging cooler 100, thereby lowering the temperature of the cooling water. By reducing the scavenging temperature, NOx in the exhaust can be reduced. Furthermore, it is expected that the present embodiments may satisfy Tier III by replacing the exhaust gas recirculation (EGR) or selective catalytic reduction (SCR) device by applying to the ship alone or in combination with other additional nitrogen oxide reduction methods.

한편, 냉열회수 냉각기(200)의 하류에는 냉각수의 온도를 감지하는 온도트랜스미터(300)를 마련하고, 냉매 분기라인에는 삼방향 밸브(400, 400a)를 마련하여, 온도트랜스미터에서 감지된 냉각수의 온도에 따라 삼방향 밸브의 개폐 및 개도를 제어하고, 냉매 순환라인(GL)으로부터 냉매 분기라인(BL)으로 분기될 냉매의 유량을 제어함으로써 냉열회수 냉각기를 거쳐 소기 냉각기로 공급될 냉각수의 온도를 조절할 수 있다. On the other hand, a temperature transmitter 300 for sensing the temperature of the cooling water is provided downstream of the cold heat recovery cooler 200, and three-way valves 400 and 400a are provided for the refrigerant branch line, so that the temperature of the cooling water sensed by the temperature transmitter. Control the opening and opening of the three-way valve in accordance with, and by controlling the flow rate of the refrigerant to be branched from the refrigerant circulation line (GL) to the refrigerant branch line (BL) to control the temperature of the cooling water to be supplied to the scavenger cooler through the cold heat recovery cooler Can be.

냉매 순환라인(GL)에서 냉매 분기라인(BL)이 분기되는 지점 하류에 냉매 히터(500)를 마련하여 액화가스와 열교환으로 냉각된 냉매를 가열할 수 있다. 냉매 순환라인을 순환하는 냉매는 예를 들어 글리콜 워터일 수 있다. 냉매와 열교환된 액화가스는 기화되어 선내 엔진 등의 연료로 공급될 수도 있고, FSRU와 같은 재기화 선박에서는 냉매와 열교환으로 액화가스를 재기화시켜 선외로 이송할 수도 있다. A refrigerant heater 500 may be provided downstream of the point at which the refrigerant branch line BL branches from the refrigerant circulation line GL to heat the refrigerant cooled by heat exchange with liquefied gas. The refrigerant circulating through the refrigerant circulation line may be, for example, glycol water. The liquefied gas heat exchanged with the refrigerant may be vaporized and supplied to fuel such as an onboard engine, or in a regasification vessel such as FSRU, the liquefied gas may be revaporized by heat exchange with the refrigerant to be transported to the outboard.

한편, 삼방향 밸브(400)는 도 2에 도시된 제1 실시예에서와 같이 냉매 순환라인으로부터 냉매 분기라인이 분기되는 시작점에 마련되어 각각의 라인으로 나뉘는 냉매의 유량을 제어할 수도 있고, 도 3에 도시된 제2 실시예에서와 같이 냉매 분기라인이 냉열회수 냉각기를 거쳐 냉매 순환라인으로 다시 합류되는 지점에 삼방향 밸브(400a)를 마련하여 하류에서 각 라인을 통과하는 냉매의 유량을 조절하도록 할 수도 있다. On the other hand, the three-way valve 400 may be provided at a starting point where the refrigerant branch line is branched from the refrigerant circulation line as in the first embodiment shown in FIG. 2 to control the flow rate of the refrigerant divided into each line. As shown in the second embodiment shown in the three-way valve 400a is provided at a point where the refrigerant branch line rejoins the refrigerant circulation line through the cold heat recovery cooler to control the flow rate of the refrigerant passing through each line downstream. You may.

삼방향 밸브 대신 냉매 분기라인과 냉매 분기라인이 분기된 지점 하류의 냉매 순환라인에 각각 밸브를 마련하고 밸브의 개도를 제어하여 각 라인으로 공급될 냉매의 유량을 조절할 수도 있다. Instead of a three-way valve, a valve may be provided in the refrigerant circulation line downstream of the branch where the refrigerant branch line and the branch branch are branched, and the opening of the valve may be controlled to control the flow rate of the refrigerant to be supplied to each line.

냉매 분기라인(BL)으로 분기된 냉매는 냉매 히터(500)를 바이패스하여 냉열회수 냉각기(200)를 거쳐 냉각수와 열교환으로 가열된 후 냉매 히터의 하류에서 냉매 순환라인(GL)으로 합류된다. 액화가스와 열교환으로 냉각된 냉매 일부는 냉매 히터 대신 냉열회수 냉각기를 거쳐 냉각수로부터 소기의 열에너지를 공급받아 가열되므로, 냉매 히터에서 냉매 가열을 위한 스팀 등의 필요량을 줄일 수 있다. The refrigerant branched to the refrigerant branch line BL bypasses the refrigerant heater 500 and is heated by heat exchange with the cooling water through the cold heat recovery cooler 200 and then joins the refrigerant circulation line GL downstream of the refrigerant heater. Part of the refrigerant cooled by heat exchange with the liquefied gas is heated by receiving the desired heat energy from the cooling water through a cooling heat recovery cooler instead of the refrigerant heater, so that the required amount of steam, etc. for heating the refrigerant in the refrigerant heater can be reduced.

한편, 본 실시예들에서는 냉각수가 냉매에 의해 추가 냉각되어 기존 시스템에 비해 소기 냉각기로 도입되는 냉각수의 온도가 낮아 컨덴세이트 또는 미스트의 발생량이 늘어날 수 있으므로 이를 제거하기 위한 데미스터(demister)를 추가로 설치하거나 제거용량을 늘릴 수 있다. On the other hand, in the present embodiments, since the coolant is additionally cooled by the coolant and the temperature of the coolant introduced into the scavenger cooler is lower than that of the existing system, the amount of condensate or mist may increase, so a demister for removing it is added. Can be installed or the removal capacity can be increased.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예들에서는 선박의 엔진에 공급될 소기를 냉각수로 냉각하여 엔진으로 공급하되, 선박에서 액화가스를 가열하기 위해 액화가스와 열교환하며 냉각된 냉매 일부를 분기시켜 냉매로 냉각수를 냉각하고, 추가 냉각된 냉각수로 소기를 냉각한다. As described above, in the present embodiments, the scavenging air to be supplied to the engine of the ship is cooled with cooling water and supplied to the engine, but heat exchanges with the liquefied gas in order to heat the liquefied gas in the ship, and a part of the cooled refrigerant is branched to coolant to coolant. And cool the scavenger with additional cooled cooling water.

이를 통해 소기 냉각용 냉각수와 소기의 온도를 가능한 한 낮춤으로써, 연소온도를 낮추어 배기 중 NOX 발생량을 감소시키고, 엔진의 폐열과 액화가스의 냉열을 효과적으로 활용할 수 있도록 하여 시스템 전체의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. Through this, by reducing the cooling water for scavenging and the temperature of scavenging as much as possible, the combustion temperature is lowered to reduce the amount of NOX generated in the exhaust, and it is possible to effectively utilize the waste heat of the engine and the cooling heat of liquefied gas to improve the energy efficiency of the entire system. Can be.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다. The present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified or modified within a range not departing from the technical gist of the present invention. It is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains. Did.

WL: 냉각수 순환라인
GL: 냉매 순환라인
BL: 냉매 분기라인
100: 소기 냉각기
200: 냉열회수 냉각기
300: 온도트랜스미터
400: 삼방향 밸브
500: 냉매 히터WL: Cooling water circulation line
GL: refrigerant circulation line
BL: refrigerant branch line
100: scavenger cooler
200: cold heat recovery cooler
300: temperature transmitter
400: three-way valve
500: refrigerant heater

Claims (5)

액화가스를 연료로 사용하는 선박의 엔진에 공급될 소기를 냉각하는 소기 냉각기;
상기 소기 냉각기에서 소기 냉각을 위해 공급되는 냉각수가 순환하는 냉각수 순환라인;
상기 선박에서 상기 액화가스를 가열하기 위한 냉매가 순환하는 냉매 순환라인;
상기 냉각수 순환라인에서 상기 소기 냉각기의 상류에 마련되며 상기 냉매 순환라인으로부터 상기 액화가스와 열교환으로 냉각된 상기 냉매를 공급받아 상기 냉각수와 열교환시키는 냉열회수 냉각기;
상기 냉매 순환라인에서 분기되어 상기 액화가스와 열교환으로 냉각된 상기 냉매를 상기 냉열회수 냉각기를 거쳐 상기 냉매 순환라인으로 복귀시키는 냉매 분기라인;
상기 냉열회수 냉각기의 하류에서 상기 냉각수의 온도를 감지하는 온도트랜스미터; 및
상기 냉매 순환라인에 마련되어 상기 액화가스와 열교환으로 냉각된 상기 냉매를 가열하는 냉매 히터;를 포함하며,
상기 온도트랜스미터에서 감지된 상기 냉각수의 온도에 따라 상기 냉매 순환라인으로부터 상기 냉매 분기라인으로 분기될 상기 냉매의 유량이 제어되고, 상기 냉매 분기라인으로 분기되는 냉매는 상기 냉매 히터를 바이패스하여 상기 냉열회수 냉각기를 거쳐 상기 냉각수와 열교환으로 가열된 후 상기 냉매 히터의 하류에서 상기 냉매 순환라인으로 합류되는 선박의 소기 냉각 시스템. An scavenging cooler for cooling scavenging gas to be supplied to an engine of a ship using liquefied gas as fuel;
A cooling water circulation line in which cooling water supplied for scavenging cooling from the scavenging cooler circulates;
A refrigerant circulation line through which a refrigerant for heating the liquefied gas in the ship circulates;
A cooling heat recovery cooler provided upstream of the scavenging cooler in the cooling water circulation line and receiving the refrigerant cooled by heat exchange with the liquefied gas from the refrigerant circulation line to exchange heat with the cooling water;
A refrigerant branching line branching from the refrigerant circulation line and returning the refrigerant cooled by heat exchange with the liquefied gas to the refrigerant circulation line through the cold heat recovery cooler;
A temperature transmitter for sensing the temperature of the cooling water downstream of the cooling heat recovery cooler; And
It includes a refrigerant heater provided in the refrigerant circulation line to heat the refrigerant cooled by heat exchange with the liquefied gas;
The flow rate of the refrigerant to be branched from the refrigerant circulation line to the refrigerant branch line is controlled according to the temperature of the cooling water sensed by the temperature transmitter, and the refrigerant branched to the refrigerant branch line bypasses the refrigerant heater to cool the heat. A scavenging cooling system for a ship that is heated by heat exchange with the cooling water through a recovery cooler and then joined from the downstream of the refrigerant heater to the refrigerant circulation line. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 냉매 분기라인에 마련되는 삼방향 밸브를 더 포함하는 선박의 소기 냉각 시스템.According to claim 1,
The desired cooling system of the ship further comprising a three-way valve provided in the refrigerant branch line. 제 3항에 있어서,
상기 온도트랜스미터에서 감지된 상기 냉각수의 온도에 따라 상기 삼방향 밸브의 개폐 및 개도가 제어되는 것을 특징으로 하는 선박의 소기 냉각 시스템. According to claim 3,
The desired cooling system of the ship, characterized in that the opening and closing of the three-way valve is controlled according to the temperature of the cooling water sensed by the temperature transmitter. 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006177213A (en) * 2004-12-21 2006-07-06 Osaka Gas Co Ltd Gas engine system
KR20150068569A (en) * 2013-12-12 2015-06-22 대우조선해양 주식회사 Fuel Supply System Using Waste Heat Of Scavenge Air For Ship

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