KR102153769B1 - System for recycling wasted heat of vessel - Google Patents

System for recycling wasted heat of vessel Download PDF

Info

Publication number
KR102153769B1
KR102153769B1 KR1020160070453A KR20160070453A KR102153769B1 KR 102153769 B1 KR102153769 B1 KR 102153769B1 KR 1020160070453 A KR1020160070453 A KR 1020160070453A KR 20160070453 A KR20160070453 A KR 20160070453A KR 102153769 B1 KR102153769 B1 KR 102153769B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
working fluid
cooling device
engine
heat recovery
internal combustion
Prior art date
Application number
KR1020160070453A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170138267A (en
Inventor
김정래
Original Assignee
한국조선해양 주식회사
현대중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국조선해양 주식회사, 현대중공업 주식회사 filed Critical 한국조선해양 주식회사
Priority to KR1020160070453A priority Critical patent/KR102153769B1/en
Publication of KR20170138267A publication Critical patent/KR20170138267A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102153769B1 publication Critical patent/KR102153769B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • B63H21/383—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like for handling cooling-water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • B63B2770/00—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • B63J2002/125—Heating; Cooling making use of waste energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

본 발명은 선박의 폐열회수 시스템에 관한 것으로서, 작동유체를 이용하여 내연기관으로 공급되는 공기를 냉각시키는 소기 냉각장치; 상기 소기 냉각장치에서 상기 공기를 냉각시키면서 1차 가열된 상기 작동유체를 이용하여 상기 내연기관의 자체 열을 냉각시키는 엔진 냉각장치; 및 상기 엔진 냉각장치에서 상기 내연기관을 냉각시키면서 2차 가열된 상기 작동유체를 상기 내연기관의 배기가스의 열 에너지에 의해 증기로 변환시켜 증기터빈에 공급하는 배열회수보일러를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a waste heat recovery system for a ship, comprising: a scavenging cooling device for cooling air supplied to an internal combustion engine using a working fluid; An engine cooling device that cools the air in the scavenging cooling device and cools the internal combustion engine's own heat using the first heated working fluid; And a heat recovery boiler that converts the secondary heated working fluid into steam by the heat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine while cooling the internal combustion engine in the engine cooling device and supplies it to the steam turbine. .

Description

선박의 폐열회수 시스템 {System for recycling wasted heat of vessel}Ship's waste heat recovery system {System for recycling wasted heat of vessel}

본 발명은 선박의 폐열회수 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a ship waste heat recovery system.

일반적으로 선박의 추진용 또는 발전용 엔진에서 연료를 연소하여 발생하는 열 에너지 중 대략 50% 정도는 각각 추진이나 발전에 사용되지만, 나머지는 거의 대부분 배기가스의 형태 또는 엔진 냉각용 냉각수에 의한 열교환을 통해 외부로 배출되는 형태로 소비된다. 이와 같은 형태로 배출되는 열은 내연기관의 추진이나 발전 등에 유용한 형태로 전환되지 못하고 버려지는 폐열이라 할 수 있다.In general, about 50% of the heat energy generated by combustion of fuel in a ship's propulsion or power generation engine is used for propulsion or power generation, but most of the rest is heat exchanged in the form of exhaust gas or cooling water for engine cooling. It is consumed in the form of being discharged to the outside through. The heat discharged in this form can be said to be waste heat that cannot be converted into a form useful for propulsion or power generation of an internal combustion engine.

외부로 배출되는 폐열중 일부라도 회수하여 이를 유용한 에너지로 재활용할 수 있도록, 선박에는 다양한 폐열회수 시스템을 마련하여 연료의 절약을 도모하고 있으며, 이러한 폐열회수 시스템은 선박에서 소모하는 전체 에너지를 절감하는 데 크게 기여하고 있다.In order to recover some of the waste heat discharged to the outside and recycle it as useful energy, various waste heat recovery systems are provided on the ship to save fuel.This waste heat recovery system reduces the total energy consumed by the ship. Contributes greatly.

최근에는 외부로 배출되는 폐열중 일부를 회수함으로써 에너지를 절감할 수 있는 고효율의 선박 또는 친환경 선박에 대한 필요성이 대두됨에 따라, 이미 선박 분야에서는 수년 전부터 엔진으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 직접 작동유체로 사용하는 가스터빈(또는 파워터빈이라고 함)과 고온의 배기가스의 열을 이용하여 생산된 증기의 일부를 작동유체로 사용하는 증기터빈 등을 추가적으로 설치하여 전력을 생산할 수 있도록 한 이른바 배열회수보일러(HRSG: Heat Recovery Steam Generator)가 구비된 폐열회수 시스템이 널리 적용되고 있다.In recent years, as the need for high-efficiency ships or eco-friendly ships that can save energy by recovering some of the waste heat discharged to the outside has emerged, in the field of ships, the high-temperature exhaust gas discharged from the engine has been directly used as a working fluid A so-called heat recovery boiler to generate electricity by additionally installing a gas turbine (or power turbine) used as a gas turbine (or power turbine) and a steam turbine that uses a part of the steam produced by using the heat of high-temperature exhaust gas as a working fluid. A waste heat recovery system equipped with (HRSG: Heat Recovery Steam Generator) is widely applied.

또한, 선박에 설치되는 내연기관(엔진)은 공기와 연료의 혼합물이 연소실에서 연소될 때 많은 열이 발생하는데, 이 열은 엔진의 금속재료를 쉽게 손상시키거나 변형시킬 수 있으므로 일정한 범위 내로 억제시키기 위하여, 엔진 냉각시스템을 엔진에 설치하고 있으며, 실린더 헤드 및 블록에 일체구조로 된 냉각수가 순환하는 통로인 엔진재킷을 이용하는 엔진 냉각장치가 널리 적용되고 있다.In addition, internal combustion engines (engines) installed on ships generate a lot of heat when a mixture of air and fuel is burned in the combustion chamber, and this heat can easily damage or deform the metal materials of the engine. For this purpose, an engine cooling system is installed in an engine, and an engine cooling device using an engine jacket, which is a passage through which coolant integrated with a cylinder head and a block is circulated, has been widely applied.

또한, 엔진 터보차저(turbocharger, super-charger)는 내연기관(엔진)에서 발생되는 배기가스를 이용하여 엔진의 성능을 향상시키는데 사용되는 과급기로, 강제로 압축한 공기를 연소실로 보내 더 많은 연료가 연소될 수 있도록 하여 엔진의 출력을 높이는 역할을 한다.In addition, an engine turbocharger (super-charger) is a supercharger used to improve the performance of an engine by using exhaust gas generated from an internal combustion engine (engine), and sends compressed air to the combustion chamber to save more fuel. It serves to increase engine power by allowing it to be burned.

이러한 엔진 터보차저는 달팽이 모양의 용기 안에 엔진 터빈과 엔진 컴프레서가 하나의 축에 연결된 구조로 이루어져 있고, 배기 매니폴드에서 유입된 배기가스를 터빈 입구로 보내 엔진 터빈의 날개를 회전시키며, 이 회전력으로 엔진 컴프레서를 동작시키고, 엔진 컴프레서는 외부의 공기를 압축하여 엔진의 공기 흡기구로 전달하게 된다. 엔진 컴프레서에서 압축된 공기는 고온이므로, 압축된 공기가 더 많은 연료와 혼합되어 엔진의 실린더 안으로 전달되어 엔진의 효율을 높일 수 있도록, 소기 냉각장치를 통해 냉각시킨다.Such an engine turbocharger has a structure in which the engine turbine and the engine compressor are connected to one shaft in a snail-shaped container, and the exhaust gas introduced from the exhaust manifold is sent to the inlet of the turbine to rotate the blades of the engine turbine. The engine compressor is operated, and the engine compressor compresses external air and delivers it to the air intake of the engine. Since the compressed air in the engine compressor is at a high temperature, the compressed air is mixed with more fuel and transferred into the cylinder of the engine to increase the efficiency of the engine, so that it is cooled through a scavenging cooling system.

도 1은 종래기술에 따른 선박의 폐열회수 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a waste heat recovery system of a ship according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 폐열회수 시스템은, 내연기관(10)에서 발생되는 배기가스를 배출하는 배기관(11) 상에 배열회수보일러(20)가 마련되고, 배열회수보일러(20)에 의해 생산된 증기에 의해 구동되며 발전기(32)를 구동시키는 증기터빈(31)이 작동유체가 순환하는 발전용 순환라인(35) 상에 마련된다.As shown in FIG. 1, in the conventional waste heat recovery system, a heat recovery boiler 20 is provided on an exhaust pipe 11 that discharges exhaust gas generated from the internal combustion engine 10, and a heat recovery boiler 20 The steam turbine 31 which is driven by the steam produced by and drives the generator 32 is provided on the circulation line 35 for power generation through which the working fluid circulates.

내연기관(10)은, 배기관(11) 상에 마련되는 엔진 터빈(12a), 엔진 터빈(12a)과 축 연결되며 엔진에 공기를 공급하는 엔진 컴프레서(12b)를 포함하는 엔진 터보차저(12)가 구비된다.The internal combustion engine 10 is an engine turbocharger 12 including an engine turbine 12a provided on the exhaust pipe 11 and an engine compressor 12b axially connected to the engine turbine 12a and supplying air to the engine Is equipped.

배열회수보일러(20)는, 배기가스가 흐르는 반대 방향 또는 작동유체가 흐르는 방향을 따라 순서대로 절탄기(22), 증발기(23), 과열기(24)라고 하는 다수의 열교환기가 전열관(21) 내부에 설치된다. 이러한 다수의 열교환기(22, 23, 24)는 전열관(21)을 통과하는 배기가스와 발전용 순환라인(35)을 순환하는 작동유체를 상호 열교환시킴에 의해 액체상태의 작동유체로부터 증기를 생산시켜 증기터빈(31)에 공급할 수 있도록 한다. 증발기(23)에는 증기드럼(23a)을 포함한다.The heat recovery boiler 20 includes a plurality of heat exchangers, such as an economizer 22, an evaporator 23, and a superheater 24, in an opposite direction through which exhaust gas flows or along a direction in which the working fluid flows. Is installed in The plurality of heat exchangers 22, 23, 24 produce steam from the liquid working fluid by mutually exchanging the exhaust gas passing through the heat transfer pipe 21 and the working fluid circulating in the power generation circulation line 35. So that it can be supplied to the steam turbine (31). The evaporator 23 includes a vapor drum 23a.

발전용 순환라인(35)은, 배열회수보일러(20)와 증기터빈(31) 사이를 작동유체가 액체상태와 증기상태로 순환할 수 있도록 구성될 수 있으며, 이러한 발전용 순환라인(35) 상에는 증기터빈(31)으로부터 배출되는 증기상태의 작동유체를 액체상태로 변화시키는 콘덴서(33)가 마련되고, 콘덴서(33)에서 응축된 작동유체를 배열회수보일러(20)에 급수하는 발전용 순환펌프(34)가 마련될 수 있다.The power generation circulation line 35 may be configured to allow the working fluid to circulate in a liquid state and a vapor state between the heat recovery boiler 20 and the steam turbine 31, and on this power generation circulation line 35 A condenser 33 for converting the working fluid in the vapor state discharged from the steam turbine 31 into a liquid state is provided, and a circulation pump for power generation to supply the working fluid condensed in the condenser 33 to the heat recovery boiler 20 (34) can be provided.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 내연기관(10)에는 엔진의 자체 열을 냉각시키기 위한 엔진 냉각장치(40)와, 내연기관(10)에 신선한 공기를 공급하기 위한 소기 냉각장치(50)가 설치된다.In addition, as shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 includes an engine cooling device 40 for cooling its own heat and a scavenging cooling device 50 for supplying fresh air to the internal combustion engine 10. Is installed.

엔진 냉각장치(40)는, 내연기관(10)에 설치되어 냉각수가 순환하는 통로인 엔진재킷(41), 엔진재킷(41)을 경유한 고온의 냉각수를 냉각시키는 쿨러(42), 쿨러(42)에서 냉각된 냉각수를 엔진재킷(41)에 공급하는 냉각용 순환펌프(43), 엔진재킷(41)과 쿨러(42) 사이를 냉각수가 순환할 수 있도록 구성되는 냉각용 순환라인(44)으로 구성된다. 상기한 엔진 냉각장치(40)에서 내연기관(10)을 냉각한 후에 발생되는 폐열은, 재활용할 수 있는데, 예를 들어 선박의 난방 등 열이 필요한 각종 서비스 시스템(60)으로 공급하여 활용하고 있다.The engine cooling device 40 includes an engine jacket 41 installed in the internal combustion engine 10 and a passage through which coolant circulates, a cooler 42 that cools hot coolant through the engine jacket 41, and a cooler 42. ), a cooling circulation pump 43 that supplies the coolant cooled in the engine jacket 41, and a cooling circulation line 44 configured to circulate coolant between the engine jacket 41 and the cooler 42. Is composed. The waste heat generated after cooling the internal combustion engine 10 in the engine cooling device 40 described above can be recycled, but it is supplied and utilized to various service systems 60 that require heat such as heating of a ship. .

소기 냉각장치(50)는, 엔진재킷(41)과 냉각용 순환펌프(43) 사이를 연결하는 냉각용 순환라인(44) 상에 마련되며, 엔진 컴프레서(12b)에서 압축된 고온의 공기를 냉각시켜 신선한 공기를 내연기관(10)에 공급한다.The scavenging cooling device 50 is provided on the cooling circulation line 44 connecting between the engine jacket 41 and the cooling circulation pump 43, and cools the high temperature air compressed by the engine compressor 12b. And supply fresh air to the internal combustion engine 10.

그런데 종래의 폐열회수 시스템은, 콘덴서(33)에서 응축된 작동유체의 온도가 40℃ ~ 50℃ 범위이고, 이러한 온도 범위를 갖는 작동유체가 발전용 순환펌프(34)에 의해 절탄기(22)에 공급될 경우, 배기가스 중에 포함되어 있는 황산화물의 응축에 의한 저온 부식 등의 문제가 발생하여, 절탄기(22)의 수명 단축 및 고장의 원인이 되고, 이로 인하여 유지보수 및 교체 등의 공수가 많이 소요되는 문제가 있다.However, in the conventional waste heat recovery system, the temperature of the working fluid condensed in the condenser 33 is in the range of 40° C. to 50° C., and the working fluid having such a temperature range is converted to the economizer 22 by the power generation circulation pump 34. When supplied to the product, problems such as low-temperature corrosion due to condensation of sulfur oxides contained in the exhaust gas may occur, shortening the life of the economizer 22 and causing failure, and thus maintenance and replacement work There is a problem that takes a lot of time.

또한, 종래의 폐열회수 시스템은, 내연기관(10)의 배기가스의 열을 회수하는 시스템과, 내연기관(10)의 자체 열을 냉각하고 내연기관(10)에 공급되는 고온의 공기를 냉각할 때 회수되는 열을 회수하는 시스템이 별도로 설치되어 있어, 소요되는 펌프(34, 43) 등의 설비가 중복될 수 밖에 없어 설비 공수가 많아지는 문제가 있다.In addition, the conventional waste heat recovery system includes a system for recovering heat from exhaust gas of the internal combustion engine 10, and cooling the heat of the internal combustion engine 10 and the high temperature air supplied to the internal combustion engine 10. Since a system for recovering the heat recovered at the time is separately installed, equipment such as the required pumps 34 and 43 is inevitably overlapped, thereby increasing the number of man-hours.

국내 공개특허공보 제10-2011-0116738호 (공개일: 2011년 10월 26일)Korean Patent Application Publication No. 10-2011-0116738 (Publication date: October 26, 2011)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 배열회수보일러의 절탄기에서 발생되는 문제로부터 자유로울 수 있도록 하는 선박의 폐열회수 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a waste heat recovery system for a ship that can be free from problems arising from an economizer of a heat recovery boiler.

또한, 본 발명의 목적은, 엔진 냉각장치와 소기 냉각장치를 배열회수보일러와 연계시켜 설비를 간소화할 수 있도록 하는 선박의 폐열회수 시스템을 제공하는 것이다.In addition, it is an object of the present invention to provide a waste heat recovery system for ships that simplifies equipment by linking an engine cooling device and a scavenging cooling device with a heat recovery boiler.

본 발명의 일 측면에 따른 선박의 폐열회수 시스템은, 작동유체를 이용하여 내연기관으로 공급되는 공기를 냉각시키는 소기 냉각장치; 상기 소기 냉각장치에서 상기 공기를 냉각시키면서 1차 가열된 상기 작동유체를 이용하여 상기 내연기관의 자체 열을 냉각시키는 엔진 냉각장치; 및 상기 엔진 냉각장치에서 상기 내연기관을 냉각시키면서 2차 가열된 상기 작동유체를 상기 내연기관의 배기가스의 열 에너지에 의해 증기로 변환시켜 증기터빈에 공급하는 배열회수보일러를 포함하는 것을 특징으로 한다.A waste heat recovery system for a ship according to an aspect of the present invention includes: a scavenging cooling device for cooling air supplied to an internal combustion engine using a working fluid; An engine cooling device that cools the air in the scavenging cooling device and cools the internal combustion engine's own heat using the first heated working fluid; And a heat recovery boiler that converts the secondary heated working fluid into steam by the heat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine while cooling the internal combustion engine in the engine cooling device and supplies it to the steam turbine. .

구체적으로, 상기 엔진 냉각장치는, 상기 내연기관에 설치되며, 냉각수로서 1차 가열된 상기 작동유체가 순환하는 통로인 엔진재킷으로 이루어질 수 있다.Specifically, the engine cooling device may be installed in the internal combustion engine, and may be formed of an engine jacket, which is a passage through which the working fluid, which is first heated as coolant, circulates.

구체적으로, 상기 배열회수보일러와 상기 증기터빈 사이에는, 순환라인이 구성되고, 상기 순환라인 상에는, 상기 증기터빈으로부터 배출되는 증기상태의 상기 작동유체를 액체상태로 변화시키는 콘덴서가 마련되고, 상기 콘덴서에서 응축된 상기 작동유체를 상기 소기 냉각장치로 급수하는 순환펌프가 마련되고, 상기 순환펌프로부터 급수된 상기 작동유체로 상기 내연기관으로 공급되는 공기를 냉각시키는 상기 소기 냉각장치가 마련되고, 상기 소기 냉각장치를 경유한 상기 작동유체로 상기 내연기관을 냉각시키는 상기 엔진 냉각장치가 마련될 수 있다.Specifically, a circulation line is formed between the heat recovery boiler and the steam turbine, and on the circulation line, a condenser for changing the working fluid in a vapor state discharged from the steam turbine into a liquid state is provided, and the condenser A circulation pump for supplying the working fluid condensed in the scavenging cooling device to the scavenging cooling device is provided, and the scavenging cooling device for cooling air supplied to the internal combustion engine with the working fluid supplied from the circulation pump is provided, and the scavenging The engine cooling device may be provided for cooling the internal combustion engine with the working fluid passed through a cooling device.

구체적으로, 상기 배열회수보일러는, 상기 배기가스를 배출하는 배기관 상에 마련되는 전열관; 상기 배기가스가 흐르는 방향을 따라 상기 전열관의 하류측에 설치되며, 상기 순환펌프로부터 급수되어 상기 소기 냉각장치에서 1차 가열되고 상기 엔진 냉각장치에서 2차 가열된 상기 작동유체를 공급받아 상기 배기가스의 열로 3차 가열하는 증발기; 및 상기 배기가스가 흐르는 방향을 따라 상기 전열관의 상류측에 설치되며, 상기 증발기로부터 공급되는 3차 가열된 상기 작동유체를 상기 배기가스의 열로 4차 가열하여 생산된 과열 증기를 상기 증기터빈으로 공급하는 과열기를 포함할 수 있다.Specifically, the heat recovery boiler includes: a heat transfer pipe provided on an exhaust pipe for discharging the exhaust gas; The exhaust gas is installed on the downstream side of the heat transfer pipe along the flow direction of the exhaust gas, and is supplied with the working fluid supplied from the circulation pump, first heated by the scavenging cooling device, and secondary heated by the engine cooling device. An evaporator for tertiary heating with heat of; And it is installed on the upstream side of the heat transfer pipe along the flow direction of the exhaust gas, and supplies the superheated steam produced by fourth heating the third heated working fluid supplied from the evaporator with the heat of the exhaust gas to the steam turbine. It may include a superheater.

구체적으로, 상기 증발기는, 증기드럼을 포함하고, 상기 증기드럼은, 상기 증발기에서 발생된 포화 증기의 기액분리를 행함과 함께, 그 내부를 소정의 수위로 유지함으로써 포화 증기와의 밸런스가 유지되도록 구성되며, 기액분리된 액체상태의 작동유체를 상기 증발기로 재도입되도록 하고, 포화 증기 상태의 상기 작동유체를 상기 과열기로 공급되도록 할 수 있다.Specifically, the evaporator includes a steam drum, and the steam drum performs gas-liquid separation of the saturated steam generated in the evaporator and maintains the inside of the saturated steam at a predetermined level so that the balance with the saturated steam is maintained. It is configured to allow the gas-liquid separated liquid working fluid to be re-introduced to the evaporator, and to supply the working fluid in a saturated vapor state to the superheater.

구체적으로, 상기 배열회수보일러의 상기 증발기와 상기 엔진 냉각장치의 상기 엔진재킷 사이를 연결하는 상기 순환라인에서 분지되어 상기 콘덴서와 상기 순환펌프 사이를 연결하는 상기 순환라인까지 연장되는 분지라인이 더 구비될 수 있다.Specifically, a branch line is further provided that is branched from the circulation line connecting between the evaporator of the heat recovery boiler and the engine jacket of the engine cooling device and extends to the circulation line connecting between the condenser and the circulation pump. Can be.

구체적으로, 상기 분지라인 상에는, 상기 엔진재킷에서 2차 가열된 상기 작동유체를 사용하는 서비스 시스템이 마련될 수 있다.Specifically, on the branch line, a service system using the working fluid secondarily heated in the engine jacket may be provided.

본 발명에 따른 선박의 폐열회수 시스템은, 콘덴서에서 응축되면서 상대적으로 저온 상태가 된 작동유체를 소기 냉각장치와 엔진 냉각장치를 통해 상대적으로 고온 상태가 되도록 하여 증발기로 직접 공급할 수 있도록 구성함으로써, 소기 냉각장치와 엔진 냉각장치가 고유의 기능을 수행하면서 기존의 배열회수보일러의 절탄기의 기능도 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 배열회수보일러의 절탄기를 생략할 수 있어, 기존의 배열회수보일러의 절탄기에서 발생되는 문제로부터 자유로울 수 있을 뿐만 아니라, 배열회수보일러의 구성품을 단순화할 수 있다.The waste heat recovery system of a ship according to the present invention is configured to be able to directly supply the working fluid to a relatively high temperature state through the scavenging cooling device and the engine cooling device to be directly supplied to the evaporator by condensing in the condenser. While the cooling system and engine cooling system perform their own functions, they can not only perform the function of an economizer of the existing heat recovery boiler, but also can omit the economizer of the existing heat recovery boiler. Not only can it be free from the problems arising from the economizer, but it can also simplify the components of the heat recovery boiler.

또한, 본 발명에 따른 선박의 폐열회수 시스템은, 소기 냉각장치와 엔진 냉각장치로부터 회수한 열을 배열회수보일러와 연계시킴으로써, 전체 열효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the waste heat recovery system for a ship according to the present invention can improve overall thermal efficiency by linking the heat recovered from the scavenging cooling device and the engine cooling device with the heat recovery boiler.

또한, 본 발명에 따른 선박의 폐열회수 시스템은, 발전용 및 냉각용으로서의 순환펌프로부터 급수되는 상대적으로 저온의 작동유체를 소기 냉각장치와 엔진 냉각장치로 직접 급수하도록 구성함으로써, 기존의 엔진 냉각장치의 구성요소인 쿨러, 냉각용 순환펌프 등의 설비를 생략하고 엔진재킷만으로 엔진 냉각장치를 구현할 수 있어, 기존의 엔진 냉각장치에 대비하여 본 발명의 엔진 냉각장치를 콤팩트화할 수 있을 뿐만 아니라, 설비 원가를 절감할 수 있다.In addition, the waste heat recovery system of a ship according to the present invention is configured to directly supply a relatively low temperature working fluid supplied from a circulation pump for power generation and cooling to the scavenging cooling device and the engine cooling device, The engine cooling system of the present invention can be implemented only with the engine jacket without the equipment such as the cooler and the cooling circulation pump, which are constituents of the engine, so that the engine cooling system of the present invention can be made compact compared to the existing engine cooling system. Cost can be reduced.

도 1은 종래기술에 따른 선박의 폐열회수 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 폐열회수 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a waste heat recovery system of a ship according to the prior art.
2 is a schematic diagram showing the configuration of a waste heat recovery system of a ship according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing in the present specification, it should be noted that, even though they are indicated on different drawings, only the same elements are to have the same number as possible. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열회수 시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a waste heat recovery system of a ship according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열회수 시스템은, 내연기관(100), 배열회수보일러(200), 증기터빈(310), 발전기(320), 콘덴서(330), 순환펌프(340), 소기 냉각장치(400), 엔진 냉각장치(500), 서비스 시스템(600), 순환라인(700), 분지라인(800)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in Figure 2, the waste heat recovery system of a ship according to an embodiment of the present invention, an internal combustion engine 100, a heat recovery boiler 200, a steam turbine 310, a generator 320, a condenser 330 ), a circulation pump 340, a scavenging cooling device 400, an engine cooling device 500, a service system 600, a circulation line 700, and a branch line 800.

내연기관(100)은, 선박을 추진하기 위해 탑재되며, 연료 연소 시 고온의 배기가스가 발생된다. 배기가스는 내연기관(100)에 연결된 배기관(101)을 통해 외부로 배출된다.The internal combustion engine 100 is mounted to propel a ship, and high-temperature exhaust gas is generated during fuel combustion. Exhaust gas is discharged to the outside through an exhaust pipe 101 connected to the internal combustion engine 100.

또한, 내연기관(100)은, 배기관(101) 상에 마련되는 엔진 터빈(111), 엔진 터빈(111)과 축 연결되며 엔진에 공기를 공급하는 엔진 컴프레서(112)를 포함하는 엔진 터보차저(110)가 구비된다. 엔진 터보차저(110)는, 내연기관(100)으로서의 엔진에 적어도 하나가 구비되어 엔진의 배기가스를 이용하여 엔진의 성능을 향상시키는 일반적으로 사용되고 있는 과급기이므로, 본 발명의 실시예에서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.In addition, the internal combustion engine 100 includes an engine turbine 111 provided on the exhaust pipe 101 and an engine compressor 112 that is axially connected to the engine turbine 111 and supplies air to the engine. 110) is provided. The engine turbocharger 110 is a generally used supercharger that is provided with at least one of the engine as the internal combustion engine 100 and uses the exhaust gas of the engine to improve the performance of the engine, so a detailed description will be given in the embodiment of the present invention. It should be omitted.

배열회수보일러(200)는, 내연기관(100)에서 발생되는 배기가스를 배출하는 배기관(101) 상에 마련될 수 있으며, 증기를 생산하여 증기터빈(310)에 공급할 수 있도록, 전열관(210), 증발기(220), 과열기(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 배열회수보일러(200)는, 기존의 배열회수보일러(20)의 절탄기(22)가 생략될 수 있는데, 이는 후술함에 의해 이해될 것이다.The heat recovery boiler 200 may be provided on the exhaust pipe 101 that discharges exhaust gas generated from the internal combustion engine 100, and to produce steam and supply it to the steam turbine 310, the heat transfer pipe 210 , Evaporator 220, may be configured to include a superheater 230. Here, in the heat recovery boiler 200 according to the present invention, the economizer 22 of the conventional heat recovery boiler 20 may be omitted, which will be understood by the following description.

전열관(210)은, 배기관(101) 상에 마련될 수 있으며, 내연기관(100)에서 발생되는 배기가스의 열 에너지를 회수할 수 있도록, 내부에 증발기(220), 과열기(230)라고 하는 다수의 열교환기가 구비될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.Heat transfer pipe 210, may be provided on the exhaust pipe 101, to recover the heat energy of the exhaust gas generated from the internal combustion engine 100, a plurality of internally called evaporator 220, superheater 230 It is possible to provide a space in which a heat exchanger can be provided.

증발기(220), 과열기(230)는, 배기가스가 흐르는 반대 방향 또는 작동유체가 흐르는 방향을 따라 순서대로 설치될 수 있으며, 전열관(210)을 통과하는 배기가스와 순환라인(700)를 순환하는 작동유체를 상호 열교환시킴에 의해 액체상태의 작동유체로부터 증기를 생산시켜 증기터빈(310)에 공급할 수 있도록 한다.The evaporator 220 and the superheater 230 may be installed in order along the opposite direction of the exhaust gas flow or the flow direction of the working fluid, and circulate the exhaust gas passing through the heat transfer pipe 210 and the circulation line 700. By exchanging the working fluid with each other, steam is produced from the working fluid in a liquid state and supplied to the steam turbine 310.

증발기(220)는, 배기가스가 흐르는 방향을 따라 전열관(210)의 하류측에 설치될 수 있으며, 순환펌프(340)로부터 급수되어 소기 냉각장치(400)에서 1차 가열되고 엔진 냉각장치(500)에서 2차 가열된 작동유체를 공급받아 배기가스의 열로 3차 가열하고, 3차 가열된 작동유체를 과열기(230)로 공급할 수 있다.The evaporator 220 may be installed on the downstream side of the heat transfer pipe 210 along the flow direction of the exhaust gas, and is supplied with water from the circulation pump 340 and is first heated in the scavenging cooling device 400 and the engine cooling device 500 ), the second heated working fluid may be supplied to the heat of the exhaust gas and third heated, and the third heated working fluid may be supplied to the superheater 230.

증발기(220)에는 증기드럼(221)이 구비될 수 있다.A vapor drum 221 may be provided in the evaporator 220.

증기드럼(221)은, 증발기(220)에서 발생된 포화 증기의 기액분리를 행함과 함께, 그 내부를 소정의 수위로 유지함으로써 포화 증기와의 밸런스가 유지되도록 구성될 수 있으며, 증기드럼(221)에서 기액분리된 액체상태의 작동유체를 증발기(220)로 재도입되도록 하고, 포화 증기 상태의 작동유체를 과열기(230)로 공급될 수 있도록 한다.The steam drum 221 may be configured to maintain a balance with the saturated steam by performing gas-liquid separation of the saturated steam generated in the evaporator 220 and maintaining the inside of the saturated steam at a predetermined level, and the steam drum 221 ), the working fluid in a liquid state separated from gas-liquid is re-introduced to the evaporator 220, and the working fluid in a saturated vapor state can be supplied to the superheater 230.

과열기(230)는, 배기가스가 흐르는 방향을 따라 전열관(210)의 상류측에 설치될 수 있으며, 증발기(220)로부터 공급되는 3차 가열된 작동유체를 배기가스의 열로 4차 가열하여 증기터빈(310)으로 공급할 수 있다.The superheater 230 may be installed on the upstream side of the heat transfer pipe 210 along the direction in which the exhaust gas flows, and the third heated working fluid supplied from the evaporator 220 is fourthly heated with the heat of the exhaust gas to generate a steam turbine. Can be supplied as (310).

증기터빈(310)은, 순환라인(700) 상에 마련될 수 있으며, 배열회수보일러(200)의 과열기(230)로부터 공급되는 과열 증기에 의해 구동되며, 발전기(320)를 구동시킬 수 있다.The steam turbine 310 may be provided on the circulation line 700 and is driven by superheated steam supplied from the superheater 230 of the heat recovery boiler 200, and may drive the generator 320.

발전기(320)는, 증기터빈(310)과 축으로 연결될 수 있으며, 증기터빈(310)의 회전에 따라 연동하여 전력을 생산할 수 있다.The generator 320 may be connected to the steam turbine 310 by a shaft, and may generate electric power by interlocking with the rotation of the steam turbine 310.

콘덴서(330)는, 순환라인(700) 상에 마련될 수 있으며, 증기터빈(310)으로부터 배출되는 과열 증기를 강제 응축시켜 액체상태의 작동유체를 순환펌프(340)로 공급할 수 있다. 이때, 응축된 액체상태의 작동유체의 온도는, 예를 들어 40℃ ~ 50℃일 수 있다.The condenser 330 may be provided on the circulation line 700 and may forcibly condense the superheated steam discharged from the steam turbine 310 to supply a liquid working fluid to the circulation pump 340. At this time, the temperature of the condensed liquid working fluid may be, for example, 40°C to 50°C.

순환펌프(340)는, 증기터빈(310)을 구동시켜 발전기(320)를 통해 전력을 발생시키는 발전용 및 소기 냉각장치(400)에서 공기를 냉각시키고 엔진 냉각장치(500)에서 내연기관(100)을 냉각시키는 냉각용으로서, 순환라인(700) 상에 마련될 수 있으며, 콘덴서(330)로부터 공급되는 액체상태의 작동유체를 소기 냉각장치(400)로 급수할 수 있다.The circulation pump 340 cools the air in the power generation and scavenging cooling device 400 for generating power through the generator 320 by driving the steam turbine 310, and the internal combustion engine 100 in the engine cooling device 500. ) For cooling, it may be provided on the circulation line 700, and a liquid working fluid supplied from the condenser 330 may be supplied to the scavenging cooling device 400.

소기 냉각장치(400)는, 순환펌프(340)와 엔진 냉각장치(500) 사이를 연결하는 순환라인(700) 상에 마련되며, 순환라인(700)을 통해 흐르는 상대적으로 저온(예를 들어, 40℃ ~ 50℃)의 작동유체로 엔진 컴프레서(112)에서 압축된 고온(예를 들어, 200℃ 이상)의 공기를 엔진의 출력 향상에 적합한 온도가 되도록 냉각시켜 신선한 공기가 내연기관(10)에 공급될 수 있게 하며, 고온의 공기를 냉각시킬 때 발생되는 열 에너지를 엔진 냉각장치(500)로 공급할 수 있다.The scavenging cooling device 400 is provided on a circulation line 700 connecting between the circulation pump 340 and the engine cooling device 500, and flows through the circulation line 700 at a relatively low temperature (for example, 40 ℃ ~ 50 ℃) of the air compressed in the engine compressor 112 with a working fluid of high temperature (for example, 200 ℃ or more) to cool the temperature suitable for improving the output of the engine, fresh air is internal combustion engine (10) It can be supplied to the engine, and can be supplied to the engine cooling device 500 heat energy generated when cooling the hot air.

순환펌프(340)로부터 급수되는 상대적으로 저온의 작동유체는 소기 냉각장치(400)를 경유하면서 상대적으로 고온의 공기와 열교환으로 1차 가열되며, 1차 가열된 작동유체의 온도는 엔진 냉각장치(500)에서 필요로 하는 온도일 수 있다. 1차 가열된 작동유체가 엔진 냉각장치(500)에서 필요로 하는 온도가 아닐 수 있는데, 이 경우 온도 조절 수단(도시하지 않음)이 더 구비될 수 있다.The relatively low temperature working fluid supplied from the circulation pump 340 is first heated by heat exchange with relatively high temperature air while passing through the scavenging cooling device 400, and the temperature of the first heated working fluid is the engine cooling system ( 500) can be the required temperature. The primary heated working fluid may not be the temperature required by the engine cooling device 500, and in this case, a temperature control means (not shown) may be further provided.

엔진 냉각장치(500)는, 내연기관(100)의 자체 열을 냉각시킬 수 있으며, 내연기관(100)을 냉각할 때 발생되는 열 에너지를 배열회수보일러(200)에 공급할 수 있다. 이러한 엔진 냉각장치(500)는, 내연기관(100)에 설치되어 냉각수로서의 작동유체가 순환하는 통로인 엔진재킷(510)으로 이루어질 수 있다.The engine cooling device 500 may cool its own heat of the internal combustion engine 100 and may supply thermal energy generated when cooling the internal combustion engine 100 to the heat recovery boiler 200. The engine cooling device 500 may be formed of an engine jacket 510, which is a passage installed in the internal combustion engine 100 to circulate a working fluid as coolant.

엔진재킷(510)은, 내연기관(100)에 설치되어 순환라인(700) 상에 마련될 수 있으며, 순환펌프(340)로부터 급수되어 소기 냉각장치(400)를 경유한 1차 가열된 작동유체에 의해 내연기관(100)을 냉각시킬 수 있다.The engine jacket 510 is installed in the internal combustion engine 100 and may be provided on the circulation line 700, and the primary heated working fluid is supplied from the circulation pump 340 and passed through the scavenging cooling device 400. As a result, the internal combustion engine 100 can be cooled.

상기한 엔진재킷(510)에서는, 순환펌프(340)로부터 급수되어 소기 냉각장치(400)에서 1차 가열된 작동유체와 내연기관(100)에서 발생되는 자체 열이 열교환되는데, 이때 내연기관(100)은 1차 가열된 작동유체의 냉열에 의해 냉각되고 1차 가열된 작동유체는 내연기관(100)의 온열에 의해 2차 가열된다. 2차 가열된 작동유체는, 엔진재킷(510)의 출구를 통해 배출되어 배열회수보일러(200)의 증발기(220)로 공급될 수 있으며, 필요에 따라 2차 가열된 작동유체 일부를 서비스 시스템(600)으로 공급될 수 있다.In the engine jacket 510, the working fluid supplied from the circulation pump 340 and first heated in the scavenging cooling device 400 and its own heat generated in the internal combustion engine 100 are exchanged. At this time, the internal combustion engine 100 ) Is cooled by the cold heat of the primary heated working fluid, and the primary heated working fluid is secondary heated by the heat of the internal combustion engine 100. The secondary heated working fluid may be discharged through the outlet of the engine jacket 510 and supplied to the evaporator 220 of the heat recovery boiler 200, and part of the secondary heated working fluid may be supplied to the service system ( 600).

상기에서, 소기 냉각장치(400)는 순환펌프(340)에서 급수되는 상대적으로 저온의 작동유체를 냉각매체로 사용하여 고유의 기능인 엔진 컴프레서(112)에서 압축된 상대적으로 고온의 공기를 냉각(이때 작동유체는 1차 가열됨)시킬 수 있고, 엔진 냉각장치(500)는 소기 냉각장치(400)를 경유하면서 엔진 냉각장치(500)에서 필요로 하는 온도로 1차 가열된 작동유체를 냉각매체로 사용하여 고유의 기능인 내연기관(100)을 냉각(이때 작동유체는 2차 가열됨)시킬 수 있다. 즉, 소기 냉각장치(400)와 엔진 냉각장치(500)가 고유의 기능을 수행하는 동안에 작동유체가 1차 및 2차 가열되어 기존의 배열회수보일러(20)의 절탄기(22)에서 작동유체를 가열하는 기능도 수행할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 배열회수보일러(200)는 기존의 배열회수보일러(20)의 절탄기(22)를 생략할 수 있게 된다.In the above, the scavenging cooling device 400 uses a relatively low temperature working fluid supplied from the circulation pump 340 as a cooling medium to cool the relatively high temperature air compressed by the engine compressor 112, which is a unique function. The working fluid is first heated), and the engine cooling device 500 uses the working fluid first heated to the temperature required by the engine cooling device 500 while passing through the scavenging cooling device 400 as a cooling medium. It can be used to cool the internal combustion engine 100, which is a unique function (at this time, the working fluid is secondary heated). That is, while the scavenging cooling device 400 and the engine cooling device 500 perform their own functions, the working fluid is heated first and secondly, so that the working fluid in the economizer 22 of the existing heat recovery boiler 20 It can also perform the function of heating. Accordingly, the heat recovery boiler 200 according to the present invention can omit the economizer 22 of the existing heat recovery boiler 20.

서비스 시스템(600)은, 선박의 난방 등 열을 필요로 하는 각종 수요처일 수 있으며, 엔진 냉각장치(500)에서 내연기관(100)을 냉각한 후에 발생되는 폐열을 활용할 수 있게 구성될 수 있다. 서비스 시스템(600)은 분지라인(800) 상에 마련될 수 있으며, 서비스 시스템(600)에서 사용된 2차 가열된 작동유체는 자연 냉각된 상태로 순환펌프(340)로 공급될 수 있다.The service system 600 may be various demanders that require heat, such as heating of a ship, and may be configured to utilize waste heat generated after cooling the internal combustion engine 100 in the engine cooling device 500. The service system 600 may be provided on the branch line 800, and the secondary heated working fluid used in the service system 600 may be supplied to the circulation pump 340 in a naturally cooled state.

순환라인(700)은, 증기터빈(310)을 구동시켜 발전기(320)를 통해 전력을 발생시키는 발전용이면서, 소기 냉각장치(400 및 엔진 냉각장치(500)를 통해 고온의 공기 및 내연기관(100)을 냉각시키는 냉각용으로서, 배열회수보일러(200)와 증기터빈(310) 사이를 작동유체가 액체상태와 증기상태로 순환할 수 있도록 구성되되, 이러한 순환라인(700) 상에는 증기터빈(310)으로부터 배출되는 증기상태의 작동유체를 액체상태로 변화시키는 콘덴서(330)가 마련되고, 콘덴서(330)에서 응축된 작동유체를 소기 냉각장치(400)로 급수하는 순환펌프(340)가 마련되고, 순환펌프(340)로부터 급수된 작동유체로 내연기관(100)으로 공급되는 공기를 냉각시키는 소기 냉각장치(400)가 마련되고, 소기 냉각장치(400)를 경유한 작동유체로 내연기관(100)을 냉각시키는 엔진 냉각장치(500)가 마련될 수 있다.The circulation line 700 is for power generation to generate power through the generator 320 by driving the steam turbine 310, and high temperature air and an internal combustion engine through the scavenging cooling device 400 and the engine cooling device 500 ( For cooling to cool the 100), the working fluid is configured to circulate between the heat recovery boiler 200 and the steam turbine 310 in a liquid state and a vapor state, and the steam turbine 310 is on the circulation line 700. A condenser 330 for changing the working fluid in the vapor state discharged from the condenser 330 into a liquid state is provided, and a circulation pump 340 for supplying the working fluid condensed in the condenser 330 to the scavenging cooling device 400 is provided, and , A scavenging cooling device 400 for cooling the air supplied to the internal combustion engine 100 with the working fluid supplied from the circulation pump 340 is provided, and the internal combustion engine 100 with the working fluid passing through the scavenging cooling device 400 An engine cooling device 500 for cooling) may be provided.

분지라인(800)은, 배열회수보일러(200)의 증발기(220)와 엔진 냉각장치(500)의 엔진재킷(510) 사이를 연결하는 순환라인(700)에서 분지되어 콘덴서(330)와 순환펌프(340) 사이를 연결하는 순환라인(700)까지 연장되도록 구성될 수 있으며, 이러한 분지라인(800) 상에는 엔진재킷(510)에서 2차 가열된 작동유체를 사용하는 서비스 시스템(600)이 마련될 수 있다.The branch line 800 is branched from a circulation line 700 connecting between the evaporator 220 of the heat recovery boiler 200 and the engine jacket 510 of the engine cooling device 500, and the condenser 330 and the circulation pump It may be configured to extend to the circulation line 700 connecting between the 340, and a service system 600 using the operating fluid secondary heated by the engine jacket 510 is provided on the branch line 800. I can.

이와 같이 본 실시예는, 콘덴서(330)에서 응축되면서 상대적으로 저온 상태가 된 작동유체를 소기 냉각장치(400)와 엔진 냉각장치(500)를 통해 상대적으로 고온 상태가 되도록 하여 증발기(220)로 직접 공급할 수 있도록 구성함으로써, 소기 냉각장치(400)와 엔진 냉각장치(500)가 고유의 기능을 수행하면서 기존의 배열회수보일러(20)의 절탄기(22)의 기능도 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 배열회수보일러(20)의 절탄기(22)를 생략할 수 있어, 기존의 배열회수보일러(20)의 절탄기(22)에서 발생되는 문제로부터 자유로울 수 있을 뿐만 아니라, 배열회수보일러(200)의 구성품을 단순화할 수 있다.As described above, in this embodiment, the working fluid that has become relatively low temperature while condensing in the condenser 330 is brought to a relatively high temperature state through the scavenging cooling device 400 and the engine cooling device 500 to the evaporator 220. By configuring so that it can be supplied directly, the scavenging cooling device 400 and the engine cooling device 500 perform their own functions, while not only performing the function of the economizer 22 of the existing heat recovery boiler 20, but also , It is possible to omit the economizer 22 of the existing heat recovery boiler 20, so that it is possible to be free from problems that occur in the economizer 22 of the existing heat recovery boiler 20, as well as the heat recovery boiler ( 200) can be simplified.

또한, 본 실시예는, 소기 냉각장치(400)와 엔진 냉각장치(500)로부터 회수한 열을 배열회수보일러(200)와 연계시킴으로써, 전체 열효율을 향상시킬 수 있다.In addition, in this embodiment, by linking the heat recovered from the scavenging cooling device 400 and the engine cooling device 500 with the heat recovery boiler 200, the overall thermal efficiency can be improved.

또한, 본 실시예는, 발전용 및 냉각용으로서의 순환펌프(340)로부터 급수되는 상대적으로 저온의 작동유체를 소기 냉각장치(400)와 엔진 냉각장치(500)로 직접 급수하도록 구성함으로써, 기존의 엔진 냉각장치(40)의 구성요소인 쿨러(42), 냉각용 순환펌프(43) 등의 설비를 생략하고 엔진재킷(510)만으로 엔진 냉각장치(500)를 구현할 수 있어, 기존의 엔진 냉각장치(40)에 대비하여 본 발명의 엔진 냉각장치(500)를 콤팩트화할 수 있을 뿐만 아니라, 설비 원가를 절감할 수 있다.In addition, the present embodiment is configured to directly supply a relatively low temperature working fluid supplied from the circulation pump 340 for power generation and cooling to the scavenging cooling device 400 and the engine cooling device 500, The engine cooling device 500 can be implemented only with the engine jacket 510 by omitting facilities such as the cooler 42 and the cooling circulation pump 43, which are components of the engine cooling device 40, In contrast to (40), not only can the engine cooling device 500 of the present invention be compact, but also the cost of equipment can be reduced.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, but this is only an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention pertains will not depart from the essential technical content of the present embodiment. It will be appreciated that various combinations or modifications and applications not illustrated in the embodiments are possible in the range. Accordingly, technical contents related to modifications and applications that can be easily derived from the embodiments of the present invention should be interpreted as being included in the present invention.

100: 내연기관 101: 배기관
110: 엔진 터보차저 111: 엔진 터빈
112: 엔진 컴프레서 200: 배열회수보일러
210: 전열관 220: 증발기
221: 증기드럼 230: 과열기
310: 증기터빈 320: 발전기
330: 콘덴서 340: 순환펌프
400: 소기 냉각장치 500: 엔진 냉각장치
510: 엔진재킷 600: 서비스 시스템
700: 순환라인 800: 분지라인100: internal combustion engine 101: exhaust pipe
110: engine turbocharger 111: engine turbine
112: engine compressor 200: heat recovery boiler
210: heat transfer tube 220: evaporator
221: steam drum 230: superheater
310: steam turbine 320: generator
330: condenser 340: circulation pump
400: scavenging cooling system 500: engine cooling system
510: engine jacket 600: service system
700: circulation line 800: branch line

Claims (7)

작동유체를 이용하여 내연기관으로 공급되는 공기를 냉각시키는 소기 냉각장치;
상기 소기 냉각장치에서 상기 공기를 냉각시키면서 1차 가열된 상기 작동유체를 이용하여 상기 내연기관의 자체 열을 냉각시키는 엔진 냉각장치; 및
상기 엔진 냉각장치에서 상기 내연기관을 냉각시키면서 2차 가열된 상기 작동유체를 상기 내연기관의 배기가스의 열 에너지에 의해 증기로 변환시켜 증기터빈에 공급하는 배열회수보일러를 포함하고,
상기 배열회수보일러는,
상기 배기가스를 배출하는 배기관 상에 마련되는 전열관;
상기 배기가스가 흐르는 방향을 따라 상기 전열관의 하류측에 설치되며, 순환펌프로부터 급수되어 상기 소기 냉각장치에서 1차 가열되고 상기 엔진 냉각장치에서 2차 가열된 상기 작동유체를 공급받아 상기 배기가스의 열로 3차 가열하며, 증기드럼을 포함하는 증발기; 및
상기 배기가스가 흐르는 방향을 따라 상기 전열관의 상류측에 설치되며, 상기 증발기로부터 공급되는 3차 가열된 상기 작동유체를 상기 배기가스의 열로 4차 가열하여 생산된 과열 증기를 상기 증기터빈으로 공급하는 과열기를 포함하고,
상기 배열회수보일러의 상기 증발기와 상기 엔진 냉각장치의 엔진재킷 사이를 연결하는 순환라인에서 분지되어 콘덴서와 상기 순환펌프 사이를 연결하는 상기 순환라인까지 연장되는 분지라인을 포함하고,
상기 배열회수보일러는,
상기 소기 냉각장치에서 상기 작동유체가 1차 가열되고, 상기 엔진 냉각장치에서 상기 작동유체가 2차 가열되어 기존의 배열회수보일러에 구비되는 절탄기에서 작동유체를 가열하는 기능을 수행해 상기 절탄기가 생략되는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.A scavenging cooling device for cooling air supplied to the internal combustion engine using a working fluid;
An engine cooling device that cools the air in the scavenging cooling device and cools the internal combustion engine's own heat using the first heated working fluid; And
And a heat recovery boiler for converting the working fluid secondarily heated while cooling the internal combustion engine in the engine cooling device into steam by heat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine and supplying it to a steam turbine,
The heat recovery boiler,
A heat transfer pipe provided on an exhaust pipe for discharging the exhaust gas;
It is installed on the downstream side of the heat transfer pipe along the flow direction of the exhaust gas, and is supplied with the working fluid supplied from a circulation pump, first heated by the scavenging cooling device, and secondary heated by the engine cooling device, An evaporator comprising a steam drum and third heated by heat; And
It is installed on the upstream side of the heat transfer pipe along the flow direction of the exhaust gas, and supplies superheated steam produced by fourthly heating the third heated working fluid supplied from the evaporator with the heat of the exhaust gas to the steam turbine. Including a superheater,
A branch line branched from a circulation line connecting between the evaporator of the heat recovery boiler and the engine jacket of the engine cooling device and extending to the circulation line connecting between the condenser and the circulation pump,
The heat recovery boiler,
The working fluid is first heated in the scavenging cooling device, and the working fluid is secondarily heated in the engine cooling device to heat the working fluid in an economizer provided in an existing heat recovery boiler, so the economizer is omitted. Ship waste heat recovery system, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 엔진 냉각장치는,
상기 내연기관에 설치되며, 냉각수로서 1차 가열된 상기 작동유체가 순환하는 통로인 상기 엔진재킷으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.The method of claim 1, wherein the engine cooling device,
A waste heat recovery system for a ship, which is installed in the internal combustion engine and comprises the engine jacket as a passage through which the working fluid, which is first heated as coolant, circulates. 제2항에 있어서,
상기 순환라인 상에는,
상기 증기터빈으로부터 배출되는 증기상태의 상기 작동유체를 액체상태로 변화시키는 상기 콘덴서가 마련되고, 상기 콘덴서에서 응축된 상기 작동유체를 상기 소기 냉각장치로 급수하는 상기 순환펌프가 마련되고, 상기 순환펌프로부터 급수된 상기 작동유체로 상기 내연기관으로 공급되는 공기를 냉각시키는 상기 소기 냉각장치가 마련되고, 상기 소기 냉각장치를 경유한 상기 작동유체로 상기 내연기관을 냉각시키는 상기 엔진 냉각장치가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.The method of claim 2,
On the circulation line,
The condenser for changing the working fluid in the vapor state discharged from the steam turbine into a liquid state is provided, the circulation pump for supplying the working fluid condensed in the condenser to the scavenging cooling device is provided, and the circulation pump The scavenging cooling device is provided for cooling air supplied to the internal combustion engine with the working fluid supplied from the scavenging cooling device, and the engine cooling device is provided for cooling the internal combustion engine with the working fluid passed through the scavenging cooling device. Ship waste heat recovery system characterized by. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 증기드럼은, 상기 증발기에서 발생된 포화 증기의 기액분리를 행함과 함께, 그 내부를 소정의 수위로 유지함으로써 포화 증기와의 밸런스가 유지되도록 구성되며, 기액분리된 액체상태의 작동유체를 상기 증발기로 재도입되도록 하고, 포화 증기 상태의 상기 작동유체를 상기 과열기로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.The method of claim 1,
The steam drum is configured to maintain a balance with saturated steam by performing gas-liquid separation of the saturated steam generated in the evaporator and maintaining the inside at a predetermined water level, and the working fluid in a liquid state separated by gas-liquid A waste heat recovery system for ships, characterized in that re-introduction to the evaporator and supplying the working fluid in a saturated vapor state to the superheater. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 분지라인 상에는,
상기 엔진재킷에서 2차 가열된 상기 작동유체를 사용하는 서비스 시스템이 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.The method of claim 1, wherein on the branch line,
A waste heat recovery system of a ship, characterized in that a service system using the working fluid that is secondarily heated in the engine jacket is provided.
KR1020160070453A 2016-06-07 2016-06-07 System for recycling wasted heat of vessel KR102153769B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160070453A KR102153769B1 (en) 2016-06-07 2016-06-07 System for recycling wasted heat of vessel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160070453A KR102153769B1 (en) 2016-06-07 2016-06-07 System for recycling wasted heat of vessel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170138267A KR20170138267A (en) 2017-12-15
KR102153769B1 true KR102153769B1 (en) 2020-09-08

Family

ID=60954517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160070453A KR102153769B1 (en) 2016-06-07 2016-06-07 System for recycling wasted heat of vessel

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102153769B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102630473B1 (en) * 2022-03-28 2024-01-29 현대로템 주식회사 Phase change heat management system for heating element using heat source supply system
CN115263471A (en) * 2022-08-29 2022-11-01 广船国际有限公司 Marine waste heat power generation system
CN117365696B (en) * 2023-10-27 2024-06-11 仟亿达集团股份有限公司 Multi-energy complementary co-production co-supply process system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101149517B1 (en) * 2010-04-20 2012-05-25 삼성중공업 주식회사 Vessel
KR101261861B1 (en) * 2011-02-10 2013-05-07 삼성중공업 주식회사 Brown gas generating system using waste heat collecting device of engine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57108402A (en) * 1980-12-25 1982-07-06 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Equipment for recovering heat of exhaust gas of internal combustion engine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101149517B1 (en) * 2010-04-20 2012-05-25 삼성중공업 주식회사 Vessel
KR101261861B1 (en) * 2011-02-10 2013-05-07 삼성중공업 주식회사 Brown gas generating system using waste heat collecting device of engine

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170138267A (en) 2017-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7013644B2 (en) Organic rankine cycle system with shared heat exchanger for use with a reciprocating engine
FI94895C (en) Arrangements in a combined power plant
US8857181B2 (en) Drive train, in particular vehicle drive train
US20180371954A1 (en) Inverted brayton cycle heat engine
US20090301078A1 (en) System for recovering the waste heat generated by an auxiliary system of a turbomachine
CN102834591A (en) Exhaust heat recovery power generation device and vessel provided therewith
US9030034B2 (en) Stationary power plant, in particular a gas power plant, for generating electricity
KR102153769B1 (en) System for recycling wasted heat of vessel
JP2013160132A (en) Exhaust-heat recovery and utilization system
KR102011859B1 (en) Energy saving system for using waste heat of ship
US20140013749A1 (en) Waste-heat recovery system
KR101496716B1 (en) Waste heat recoverable power plant for ship
US9088188B2 (en) Waste-heat recovery system
KR101247772B1 (en) generator of ship using the organic rankine cycle
KR20200045865A (en) Energy saving system of encune by using waste heat and ocean construction comprising the same
US9109513B2 (en) Combined cycle electric power generation plant and heat exchanger
US10408092B2 (en) Heat exchanger, energy recovery system, and vessel
KR101271188B1 (en) Waste heat recycling system for ship
KR20140085002A (en) Energy saving system for using waste heat of ship
KR20140042323A (en) Energy saving system for using waste heat of ship
KR20180036532A (en) Steam generation system
CN209340011U (en) Combination valve type residual heat using device
KR101519542B1 (en) Energy saving apparatus for a ship using waste heat of organic cooling medium
US20180328234A1 (en) Power cogeneration system
KR102492650B1 (en) Complex power generating system and ship having the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant