KR102201185B1 - Electric propulsion system and ship having the same - Google Patents

Electric propulsion system and ship having the same Download PDF

Info

Publication number
KR102201185B1
KR102201185B1 KR1020180172090A KR20180172090A KR102201185B1 KR 102201185 B1 KR102201185 B1 KR 102201185B1 KR 1020180172090 A KR1020180172090 A KR 1020180172090A KR 20180172090 A KR20180172090 A KR 20180172090A KR 102201185 B1 KR102201185 B1 KR 102201185B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power generation
liquefied gas
amount
oil
fuel cell
Prior art date
Application number
KR1020180172090A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200082000A (en
Inventor
임지윤
김대희
이정일
곽영렬
윤병영
Original Assignee
한국조선해양 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 filed Critical 한국조선해양 주식회사
Priority to KR1020180172090A priority Critical patent/KR102201185B1/en
Publication of KR20200082000A publication Critical patent/KR20200082000A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102201185B1 publication Critical patent/KR102201185B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B17/00Vessels parts, details, or accessories, not otherwise provided for
    • B63B17/0027Tanks for fuel or the like ; Accessories therefor, e.g. tank filler caps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12Heating; Cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B33/00Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
    • F22B33/02Combinations of boilers having a single combustion apparatus in common
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • B63B2755/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H2021/003Use of propulsion power plant or units on vessels the power plant using fuel cells for energy supply or accumulation, e.g. for buffering photovoltaic energy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Abstract

본 발명은 전기추진 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 선박에 탑재된 액화가스 저장탱크의 가스연료를 소비하여 상기 선박의 추진을 위한 전기를 생산하는 발전엔진과 연료전지를 구비한 전기추진 시스템으로서, 상기 연료전지는, 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 소비하면서 발전량이 일정한 기저부하로 가동하며, 상기 발전엔진은, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 소비하면서 발전량이 가변되는 보조부하로 가동하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an electric propulsion system and a ship including the same, comprising: an electric propulsion system including a power generation engine and a fuel cell for generating electricity for propulsion of the ship by consuming gas fuel from a liquefied gas storage tank mounted on the ship As, the fuel cell, while consuming the liquefied gas from the liquefied gas storage tank, is operated with a constant base load, and the power generation engine is an auxiliary load in which the power generation amount is varied while consuming the boil-off gas generated from the liquefied gas storage tank. It is characterized by movable.

Description

전기추진 시스템 및 이를 포함하는 선박{Electric propulsion system and ship having the same}Electric propulsion system and ship having the same}

본 발명은 전기추진 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to an electric propulsion system and a ship including the same.

일반적으로 선박은 디젤유를 이용하여 구동력을 발생시키는 디젤엔진, LNG와 같은 가스를 이용하여 구동력을 발생시키는 가스엔진, 디젤유와 가스를 혼용하여 구동력을 발생시키는 이종연료엔진(Dual Fuel Engine) 등을 사용하여 추진한다.In general, ships are diesel engines that generate driving power using diesel oil, gas engines that generate driving power using gases such as LNG, and dual fuel engines that generate driving power by mixing diesel oil and gas. Use to promote.

최근에는 IMO 환경규제 강화에 따른 친환경/고효율 엔진에 대한 요구가 증대하면서, 다양한 연료를 이용한 추진시스템에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 특히, 선박에서 배출되는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 등과 같은 환경오염물질의 배출량을 감소시키면서 추진할 수 있는 기술들이 연구되고 있다.Recently, as the demand for eco-friendly/high-efficiency engines according to the reinforcement of IMO environmental regulations increases, research on propulsion systems using various fuels is actively underway. In particular, technologies that can be promoted while reducing the emission of environmental pollutants such as sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) emitted from ships are being studied.

종래 기술에 따른 선박은 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 등과 같은 환경오염물질의 배출량을 감소시키기 위해 Scrubber, SCR 등과 같은 환경오염물질 저감장치를 설치하였다.Ships according to the prior art have installed environmental pollutant reduction devices such as scrubbers and SCRs to reduce emissions of environmental pollutants such as sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx).

그러나, 종래 기술에 따른 선박은 환경규제가 점점 강화됨에 따라 환경오염물질 저감장치만으로는 환경규제를 만족시킬 수 없는 문제가 있다. 환경규제가 강화될수록 환경오염물질 저감장치의 처리용량이 커져야 하는데, 처리용량은 저감장치의 크기에 비례하기 때문이다. However, ships according to the prior art have a problem in that environmental regulations cannot be satisfied only with environmental pollutant reduction devices as environmental regulations are increasingly strengthened. As environmental regulations are reinforced, the treatment capacity of the environmental pollutant reduction device must be increased, because the treatment capacity is proportional to the size of the reduction device.

공간이 제한적인 선박에서 환경오염물질 저감장치가 차지하는 비율이 높아지면, 상대적으로 화물을 선적하는 공간이나 사람을 태우기 위한 공간이 감소될 뿐만 아니라 저감장치의 무게로 인해 연비도 증가되기 때문에 비효율적이다. 따라서, 환경 친화적이면서 고효율로 추진할 수 있는 선박에 대한 개발이 절실히 필요하다.In a ship with limited space, if the proportion of the environmental pollutant reduction device increases, it is inefficient because the space for loading cargo or the space for carrying people is relatively reduced, and fuel economy increases due to the weight of the reduction device. Therefore, there is an urgent need to develop a ship that is environmentally friendly and can be promoted with high efficiency.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 연료전지를 활용하여 친환경적이면서 고효율로 추진이 가능한 전기추진 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide an electric propulsion system capable of propulsion with high efficiency while being eco-friendly using a fuel cell, and a ship including the same.

본 발명의 일 측면에 따른 전기추진 시스템은, 선박에 탑재된 액화가스 저장탱크의 가스연료를 소비하여 상기 선박의 추진을 위한 전기를 생산하는 발전엔진과 연료전지를 구비한 전기추진 시스템으로서, 상기 연료전지는, 상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 소비하면서 발전량이 일정한 기저부하로 가동하며, 상기 발전엔진은, 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 소비하면서 발전량이 가변되는 보조부하로 가동하는 것을 특징으로 한다.An electric propulsion system according to an aspect of the present invention is an electric propulsion system having a power generation engine and a fuel cell for generating electricity for propulsion of the ship by consuming gas fuel from a liquefied gas storage tank mounted on a ship, the The fuel cell operates at a base load with a constant amount of power generation while consuming the liquefied gas in the liquefied gas storage tank, and the power generation engine operates with an auxiliary load in which the amount of power generation varies while consuming the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank. It is characterized.

구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 연료전지 사이에 탈황기가 생략될 수 있다.Specifically, a desulfurizer may be omitted between the liquefied gas storage tank and the fuel cell.

구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크와 상기 연료전지 사이에 마련되어 상기 액화가스에서 수소를 분리하는 개질기를 더 포함할 수 있다.Specifically, it may further include a reformer provided between the liquefied gas storage tank and the fuel cell to separate hydrogen from the liquefied gas.

구체적으로, 가스연료를 연소하여 청수를 스팀으로 변화시키는 버너를 갖는 보일러를 더 포함하고, 상기 보일러는, 증발가스를 소비하면서 스팀의 생성량이 가변될 수 있다.Specifically, the boiler further includes a boiler having a burner that converts fresh water into steam by burning gas fuel, wherein the amount of steam generated may be varied while consuming boil-off gas.

구체적으로, 상기 연료전지는, 상기 발전엔진보다 상대적으로 작은 발전량을 가질 수 있다.Specifically, the fuel cell may have a relatively small amount of power generation than the power generation engine.

구체적으로, 상기 발전엔진은, 서로 다른 발전량을 갖는 둘 이상의 발전엔진으로 이루어질 수 있다.Specifically, the power generation engine may be composed of two or more power generation engines having different power generation amounts.

구체적으로, 제1 발전엔진은, 상기 선박의 정박 시 필요한 전기량에 대응되는 발전량을 갖고, 상기 연료전지 및 상기 발전엔진은, 상기 선박의 운항 시 필요한 전기량에 대응되는 총 발전량을 가질 수 있다.Specifically, the first power generation engine may have a power generation amount corresponding to the amount of electricity required when the ship is anchored, and the fuel cell and the power generation engine may have a total power generation amount corresponding to the amount of electricity required when the ship is operated.

구체적으로, 상기 제1 발전엔진은, 상기 선박의 정박 시 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 소비하면서 발전량이 일정하게 가동할 수 있다.Specifically, the first power generation engine may operate with a constant amount of power generation while consuming the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank when the ship is anchored.

본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 전기추진 시스템을 갖는 것을 특징으로 한다.A ship according to an aspect of the present invention is characterized by having the electric propulsion system.

본 발명에 따른 전기추진 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 전기를 생산하여 추진하게 되므로 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx)과 같은 환경오염물질의 배출량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 효율 및 연비를 향상시킬 수 있다.The electric propulsion system and the ship including the same according to the present invention are capable of reducing emissions of environmental pollutants such as sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx), as well as energy efficiency and Fuel economy can be improved.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.
1 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a second embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a third embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a fifth embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a sixth embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a seventh embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to an eighth embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 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 associated 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. 참고로 본 명세서에서 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 에탄, 암모니아 등과 같이 상온에서 기체 상태로 기화되는 모든 물질을 포괄하는 의미로 사용될 수 있지만, 이하에서 편의상 액화가스는 LNG인 것으로 가정하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For reference, in the present specification, the liquefied gas may be used in the sense of encompassing all substances vaporized in a gaseous state at room temperature, such as LNG or LPG, ethylene, ethane, ammonia, etc., but for convenience, the liquefied gas is assumed to be LNG. .

또한 액화가스는 저장을 위해 액화된 가스, 증발가스는 자연기화된 가스를 의미하며, 액화가스나 증발가스의 상태를 각각 액체, 기체로 한정하는 것은 아니다. In addition, the liquefied gas refers to a gas that has been liquefied for storage and the evaporated gas refers to a gas that has been naturally vaporized, and the states of the liquefied gas or the evaporated gas are not limited to liquid and gas, respectively.

본 발명은 이하에서 설명하는 전기추진 시스템과, 전기추진 시스템을 포함하는 선박에 대한 것으로서, 이때 선박은 액화가스를 수송하는 액화가스 운반선, 또는 액화가스를 추진연료로 탑재하면서 액화가스 외의 화물을 탑재하는 일반상선 등을 포괄한다. 더 나아가 본 명세서에서 선박이라 함은, 일반상선 외에 추진이 필요한 모든 해양구조물을 포괄하는 의미로 해석될 수 있다.The present invention relates to a ship including an electric propulsion system and an electric propulsion system described below, wherein the ship is a liquefied gas carrier that transports liquefied gas, or a liquefied gas as propulsion fuel while loading cargo other than liquefied gas. It covers general merchant ships, etc. Furthermore, in the present specification, the term ship may be interpreted as encompassing all offshore structures that require propulsion other than a general commercial ship.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기추진 시스템(1)은, 가스연료를 소비하여 선박의 추진을 위한 전기를 생산하는 시스템으로서, 액화가스 저장탱크(10), 발전엔진(20a, 20b), 연료전지(30), 이코노마이저(40), 보일러(50a, 50b)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the electric propulsion system 1 according to the first embodiment of the present invention is a system that consumes gas fuel to produce electricity for propulsion of a ship, and includes a liquefied gas storage tank 10 and a power generation engine. (20a, 20b), a fuel cell 30, an economizer 40, and a boiler 50a, 50b.

액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스를 저장한다. 액화가스가 LNG일 경우 액화가스 저장탱크(10)는 -160도 이하의 온도로 액화가스를 저장할 수 있고, 액화가스가 액상을 유지할 수 있도록 단열 구조를 구비할 수 있다.The liquefied gas storage tank 10 stores liquefied gas. When the liquefied gas is LNG, the liquefied gas storage tank 10 may store the liquefied gas at a temperature of -160 degrees or less, and may have an insulating structure so that the liquefied gas can maintain a liquid phase.

액화가스 저장탱크(10)는 제한되지 않는 타입으로 마련되며, 일례로 멤브레인형, 독립형, 가압형 등으로 마련될 수 있다. 또한 선박에서 선내에 탑재되거나, 갑판 상부에 탑재될 수 있다.The liquefied gas storage tank 10 is provided in an unrestricted type, and for example, may be provided in a membrane type, a standalone type, a pressurized type, or the like. In addition, it can be mounted on board a ship or mounted on a deck.

선박이 액화가스 운반선일 경우 액화가스 저장탱크(10)는 카고탱크일 수 있으며, 선박이 액화가스 운반선 외의 일반상선인 경우 액화가스 저장탱크(10)는 별도로 설치되는 연료탱크일 수 있다.When the ship is a liquefied gas carrier, the liquefied gas storage tank 10 may be a cargo tank, and when the ship is a general merchant ship other than a liquefied gas carrier, the liquefied gas storage tank 10 may be a separately installed fuel tank.

액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스는 외부 열침투로 인해 적어도 일부가 기화하며, 이로 인해 액화가스 저장탱크(10) 내에는 증발가스가 발생한다. 액화가스와 증발가스는 성분에서 차이가 있긴 하지만, 모두 후술하는 발전엔진(20a, 20b)과 연료전지(30) 등에서 소비되는 가스연료일 수 있다.At least part of the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10 is vaporized due to external heat permeation, and thus, boil-off gas is generated in the liquefied gas storage tank 10. Although the liquefied gas and the boil-off gas differ in their components, they may all be gaseous fuel consumed by the power generation engines 20a and 20b and the fuel cell 30 to be described later.

액화가스 저장탱크(10)에서 발전엔진(20a, 20b)과 연료전지(30)로는 가스연료가 공급되는 액화가스 공급라인(L1)/증발가스 공급라인(L2)이 마련될 수 있고, 각 라인에는 액화가스 공급밸브(V1)/증발가스 공급밸브(V2)가 구비되어 가스연료의 공급 유량이 조절될 수 있다.In the liquefied gas storage tank 10, a liquefied gas supply line (L1)/evaporated gas supply line (L2) through which gas fuel is supplied may be provided as the power generation engines 20a, 20b and the fuel cell 30, and each line In the liquefied gas supply valve (V1) / evaporation gas supply valve (V2) is provided, the supply flow rate of the gas fuel can be adjusted.

발전엔진(20a, 20b)은, 가스연료를 소비하여 전기를 생산한다. 발전엔진(20a, 20b)은 적어도 하나 이상으로 마련될 수 있고, 일례로 도면과 같이 둘 이상으로 마련될 수 있다.The power generation engines 20a and 20b consume gas fuel to produce electricity. Power generation engines (20a, 20b) may be provided in at least one or more, for example, may be provided in two or more as shown in the drawing.

복수의 발전엔진(20a, 20b)은 서로 다른 발전량을 가질 수 있다. 일례로 제1 발전엔진(20a)은 2 내지 3MW 내외의 발전량을 갖고, 제2 발전엔진(20b)은 8MW 내외의 발전량을 가질 수 있다. The plurality of power generation engines 20a and 20b may have different amounts of power generation. For example, the first power generation engine 20a may have a power generation amount of about 2 to 3MW, and the second power generation engine 20b may have a power generation amount of about 8MW.

종래에는 발전엔진(20a, 20b)을 복수로 구비할 경우에는 동일한 발전량을 갖는 발전엔진(20a, 20b)을 다수 배치하는 것이 일반적이었다(일례로 총 10MW의 발전량을 확보하기 위해 5MW의 발전엔진(20a, 20b) 2대를 설치).Conventionally, when a plurality of power generation engines (20a, 20b) are provided, it was common to arrange a plurality of power generation engines (20a, 20b) having the same power generation amount (for example, to secure a total power generation amount of 10MW, a power generation engine of 5MW ( 20a, 20b) 2 units installed).

그런데 선박이 정박한 상태에서 필요한 전기량(화물 선적이나 하역, 선실 내 전기공급, 기본 장비들의 가동 등에 필요한 전기량을 의미)은 선박의 운항 시 필요한 전기량(10MW)을 발전엔진(20a, 20b)의 대수(2대)로 나눈 것보다 작으므로(2~3MW), 종래의 경우에는 하나의 발전엔진(20a, 20b)을 저부하로 가동해야 한다.However, the amount of electricity required while the ship is at anchor (meaning the amount of electricity required for loading and unloading cargo, supplying electricity in the cabin, operating basic equipment, etc.) is the amount of electricity required for the operation of the ship (10MW) and the number of power generation engines (20a, 20b). Since it is smaller than that divided by (2 units) (2~3MW), in the conventional case, one power generation engine (20a, 20b) must be operated with a low load.

반면 본 발명은, 발전엔진(20a, 20b)이 저부하로 가동할 경우 효율이 떨어지는 것을 고려하여, 제1 발전엔진(20a)의 발전량(연료전지(30)의 발전량을 더할 수 있음)이 선박의 정박 시 필요한 전기량에 대응되는 발전량을 갖도록 하며, 제1 발전엔진(20a) 대비 2배 이상의 발전량을 갖는 제2 발전엔진(20b)을 구비할 수 있다.On the other hand, in the present invention, considering that the efficiency decreases when the power generation engines 20a and 20b are operated at a low load, the power generation amount of the first power generation engine 20a (which can add the power generation amount of the fuel cell 30) is a ship The second power generation engine 20b may be provided to have a power generation amount corresponding to the amount of electricity required at the time of anchoring, and having a power generation amount of at least twice that of the first power generation engine 20a.

이 경우 본 발명은, 발전엔진(20a, 20b)의 100% 부하 가동을 전제하면서도, 제1 발전엔진(20a)의 발전량(2MW 내외), 제2 발전엔진(20b)의 발전량(8MW 내외), 발전엔진(20a, 20b)의 총 발전량(10MW 내외) 순으로, 발전엔진(20a, 20b) 대수보다 많은 세 단계의 발전량 선택이 가능하다.In this case, the present invention presupposes 100% load operation of the power generation engines 20a and 20b, but the power generation amount of the first power generation engine 20a (about 2MW), the power generation amount of the second power generation engine 20b (about 8MW), In the order of the total power generation of the power generation engines 20a and 20b (around 10MW), it is possible to select three stages of power generation that are more than the number of power generation engines 20a and 20b.

또한 선박의 정박 시에는 제1 발전엔진(20a)을 100%로 가동하고 제2 발전엔진(20b)은 가동하지 않도록 하여, 본 발명은 발전엔진(20a, 20b)의 저부하 가동으로 인한 효율 저하를 억제할 수 있다.In addition, when the ship is anchored, the first power generation engine 20a is operated at 100% and the second power generation engine 20b is not operated, so that the present invention decreases efficiency due to the low-load operation of the power generation engines 20a and 20b. Can be suppressed.

물론 본 발명에서 발전엔진(20a, 20b)(발전엔진(20a, 20b) 몇 연료전지(30))은, 선박의 운항 시 필요한 전기량에 대응되는 총 발전량을 가질 수 있으며, 일례로 제2 발전엔진(20b)의 발전량은, 선박의 운항 시 필요한 전기량에서 선박의 정박 시 필요한 전기량을 제외한 만큼에 대응될 수 있다.Of course, in the present invention, the power generation engines 20a, 20b (power generation engines 20a, 20b, several fuel cells 30) may have a total power generation amount corresponding to the amount of electricity required during operation of the ship, for example a second power generation engine The amount of power generation in (20b) may correspond to the amount of electricity required for the operation of the ship, minus the amount of electricity required for anchoring the ship.

따라서 본 발명은 동일한 제원의 발전엔진(20a, 20b)을 다수 배치하던 종래와 달리, 서로 다른 발전량의 발전엔진(20a, 20b)들을 조합함으로써, 정박 시/운항 시 모두 발전엔진(20a, 20b)의 고부하 고효율 운전을 보장할 수 있다.Therefore, the present invention is a combination of the power generation engines (20a, 20b) of different power generation amount, unlike the prior art in which a plurality of power generation engines (20a, 20b) of the same specifications are arranged, both power generation engines (20a, 20b) during berth / operation High-load and high-efficiency operation can be guaranteed.

발전엔진(20a, 20b)은 액화가스나 증발가스 등의 가스연료를 소비하여 전기를 생산하며, 이때 발전엔진(20a, 20b)에서는 400도 내외의 고온 배기가 발생한다. 이러한 고온 배기는 스팀의 생성에 사용될 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다.The power generation engines 20a and 20b generate electricity by consuming gaseous fuel such as liquefied gas or evaporation gas, and the power generation engines 20a and 20b generate high-temperature exhaust of about 400 degrees Celsius. Such high-temperature exhaust can be used to generate steam, which will be described later.

연료전지(30)는, 가스연료를 소비하여 선박의 추진을 위한 전기를 생산한다. 연료전지(30)는 발전엔진(20a, 20b)보다 상대적으로 작은 발전량을 가질 수 있고(일례로 제1 발전엔진(20a) 대비 0.5배 이하인 1MW 내외), 기저부하로 항상 가동하여 선박에서의 최소 발전량을 항상 유지해줄 수 있다.The fuel cell 30 consumes gas fuel to produce electricity for propulsion of a ship. The fuel cell 30 can have a relatively small amount of power generation than the power generation engines 20a and 20b (for example, around 1MW, which is 0.5 times less than the first power generation engine 20a), and is always operated with a base load, so that the minimum amount of power generation in the ship Can always maintain.

본 발명에서 연료전지(30)는 SOFC일 수 있고, SOFC의 경우 300도 내외의 고온 배기를 생성하게 된다. 이때 고온 배기는 앞서 언급한 발전엔진(20a, 20b)의 배기와 함께 스팀 생산에 사용될 수 있다.In the present invention, the fuel cell 30 may be an SOFC, and in the case of the SOFC, high-temperature exhaust of about 300 degrees Celsius is generated. At this time, the high-temperature exhaust may be used for steam production together with the exhaust of the power generation engines 20a and 20b mentioned above.

연료전지(30)는 순수한 수소를 사용하여 전기를 생산하는데, 액화가스는 수소를 포함하고 있긴 하나 탄소원자 하나에 수소원자 4개가 결합된 메탄(CH4)을 주성분으로 포함하는 것이어서 독립된 수소원자/수소분자를 주성분으로 갖는 것은 아니다.The fuel cell 30 generates electricity using pure hydrogen, and although the liquefied gas contains hydrogen, it contains methane (CH4) in which four hydrogen atoms are bonded to one carbon atom as a main component. It does not have a molecule as its main component.

따라서 수소에 탄소가 결합된 상태의 액화가스를 연료전지(30)에서 사용할 수 있는 상태(탄소가 분리된 수소원자/수소분자)로 변화시키기 위해서는 개질(Reform)이 필요하며, 이를 위해 액화가스 저장탱크(10)와 연료전지(30) 사이에는 액화가스에서 수소를 분리하는 개질기(31)(Reformer)가 마련될 수 있다. 다만 개질기(31)의 구체적인 구성은 종래와 같으므로 자세한 설명은 생략한다.Therefore, reforming is required in order to change the liquefied gas in which carbon is bonded to hydrogen into a state that can be used in the fuel cell 30 (hydrogen atom/hydrogen molecule from which carbon is separated), and for this purpose, liquefied gas is stored. A reformer 31 for separating hydrogen from the liquefied gas may be provided between the tank 10 and the fuel cell 30. However, since the specific configuration of the reformer 31 is the same as in the prior art, a detailed description will be omitted.

발전엔진(20a, 20b) 및 연료전지(30)에 의해 생성된 전기가 선박에서 필요한 전기량을 초과하는 경우, 잉여분의 전기는 에너지저장 시스템(ESS, 도시하지 않음)에 저장되거나 로드뱅크(load bank, 도시하지 않음) 등에 의해 소비될 수 있다.When the electricity generated by the power generation engines 20a and 20b and the fuel cell 30 exceeds the amount of electricity required by the ship, the excess electricity is stored in an energy storage system (ESS, not shown) or a load bank , Not shown).

본 발명이 에너지저장 시스템을 구비하는 경우, 에너지저장 시스템에 저장된 잉여분의 전기는 발전엔진(20a, 20b)의 저부하 가동에 의해 생성될 수 있는 전기가 필요한 경우 대신 사용되어 발전엔진(20a, 20b)의 효율을 보장할 수 있다.When the present invention is equipped with an energy storage system, the excess electricity stored in the energy storage system is used instead of when electricity that can be generated by the low-load operation of the power generation engines 20a and 20b is used, and the power generation engines 20a and 20b ) Efficiency can be guaranteed.

다만 본 발명은 바다를 항해하는 선박에 적용되는 것으로, 항해 시 잉여분의 전기가 발생하면 선속을 높여 소비해버릴 수 있고, 정박 시에는 발전엔진(20a, 20b)을 일부만 가동함에 따라 저장이 필요할 정도의 잉여 전기가 발생하지 않게 되므로, 에너지저장 시스템을 구비하지 않을 수 있다.However, the present invention is applied to a ship sailing the sea, and if excess electricity is generated during sailing, it can be consumed by increasing the speed of the ship, and storage is required as only a part of the power generation engines 20a and 20b are operated at anchoring. Since excess electricity is not generated, an energy storage system may not be provided.

이코노마이저(40)는, 연료전지(30)에서 배출되는 배기를 이용하여 청수를 가열한다. 다만 본 명세서에서 청수라 함은 기화 시 스팀이 되는 물질로서 불순물이 없는 fresh water외에도, 스팀으로 변화 가능한 모든 물질(해수 등)을 포괄하는 용어로 해석될 수 있다.The economizer 40 heats fresh water using exhaust gas discharged from the fuel cell 30. However, in the present specification, the term “fresh water” may be interpreted as a term encompassing all substances (seawater, etc.) that can be converted into steam in addition to fresh water without impurities as a substance that becomes steam when vaporized.

이코노마이저(40)는 청수를 고온수로 가열한다. 즉 이코노마이저(40)에 의해 가열된 청수는, 적어도 대부분이 상변화되지 않고 액상으로 남아있을 수 있다. 이는 연료전지(30)가 발전엔진(20a, 20b)보다 작은 발전량을 가짐에 따라, 연료전지(30)에서 이코노마이저(40)로 유입되는 배기의 유량이 충분하지 않기 때문이다.The economizer 40 heats fresh water with hot water. That is, at least most of the fresh water heated by the economizer 40 may remain liquid without phase change. This is because, as the fuel cell 30 has a power generation amount smaller than that of the power generation engines 20a and 20b, the flow rate of exhaust flowing from the fuel cell 30 to the economizer 40 is not sufficient.

물론 본 발명에서 이코노마이저(40)로부터 배출된 고온수라 함은, 스팀으로 변화하지 못한 청수를 의미하는 것이지만, 스팀이 전혀 포함되지 않은 상태만을 한정하는 것은 아니다.Of course, in the present invention, the high-temperature water discharged from the economizer 40 refers to fresh water that has not been converted into steam, but is not limited to a state in which no steam is included.

이코노마이저(40)에는 청수 유입라인(L20)이 연결되고, 이코노마이저(40)로 유입되는 청수의 유량은 청수펌프(41), 청수 유입밸브(V20) 등에 의해 조절될 수 있으며, 청수 유입라인(L20)은 이코노마이저(40)를 경유하여 후술할 보일러(50a, 50b)로 연결될 수 있다. A fresh water inlet line L20 is connected to the economizer 40, and the flow rate of fresh water flowing into the economizer 40 can be controlled by a fresh water pump 41, a fresh water inlet valve V20, etc., and the fresh water inlet line L20 ) May be connected to the boilers 50a and 50b to be described later via the economizer 40.

이때 청수 유입라인(L20)을 따라 흐르는 청수는, 이코노마이저(40)에 의해 고온수로 변화한 뒤, 보일러(50a, 50b)에 의해 스팀으로 상변화할 수 있다. 즉 이코노마이저(40)와 보일러(50a, 50b)는 청수 유입라인(L20)에서 청수의 흐름을 기준으로 직렬로 배치될 수 있다.At this time, the fresh water flowing along the fresh water inlet line L20 may be changed into hot water by the economizer 40 and then phase changed into steam by the boilers 50a and 50b. That is, the economizer 40 and the boilers 50a and 50b may be arranged in series based on the flow of fresh water in the fresh water inlet line L20.

반면 연료전지(30)의 배기는 연료전지 배기라인(L11)을 통해 이코노마이저(40)로 전달되며, 이코노마이저(40)에서 청수를 가열하면서 냉각된 뒤, 이코노마이저(40)에서 연장된 연료전지 배기라인(L11)을 따라 연돌, 벤트마스트 등을 통해 외부로 배출될 수 있다.On the other hand, the exhaust of the fuel cell 30 is delivered to the economizer 40 through the fuel cell exhaust line L11, and after being cooled while heating fresh water in the economizer 40, the fuel cell exhaust line extended from the economizer 40 It can be discharged to the outside through a stack, a vent mast, etc. along (L11).

보일러(50a, 50b)는, 이코노마이저(40)에서 가열된 청수를 발전엔진(20a, 20b)에서 배출되는 배기를 이용하여 스팀으로 변화시킨다. 앞서 설명한 바와 같이 이코노마이저(40)와 보일러(50a, 50b)는 청수의 흐름을 기준으로 직렬로 마련되며, 청수는 이코노마이저(40)에서 고온수로 가열되고 이후 보일러(50a, 50b)에서 스팀으로 상변화하여 스팀 수요처(100)로 공급될 수 있다. 여기서 스팀 수요처(100)는 스팀 터빈, 액화가스를 가열하는 기화기 등일 수 있지만 특별히 한정되지 않는다.The boilers 50a and 50b change the fresh water heated by the economizer 40 into steam using exhaust exhaust from the power generation engines 20a and 20b. As described above, the economizer 40 and the boilers 50a and 50b are provided in series based on the flow of fresh water, and the fresh water is heated by high-temperature water in the economizer 40 and then converted into steam in the boilers 50a and 50b. It can be changed and supplied to the steam consumer 100. Here, the steam consumer 100 may be a steam turbine or a vaporizer that heats liquefied gas, but is not particularly limited.

본 발명은 발전량이 발전엔진(20a, 20b) 대비 적은 연료전지(30)를 기저부하로 두면서, 연료전지(30)의 배기로는 스팀이 생성되지 못하는 문제를 해소하기 위해, 이코노마이저(40)와 직렬로 보일러(50a, 50b)를 마련해 스팀 생성을 보장할 수 있다.In order to solve the problem that steam is not generated through the exhaust of the fuel cell 30 while placing the fuel cell 30 with less power generation than the power generation engines 20a and 20b as a base load, the economizer 40 and the Furnace boilers 50a and 50b can be provided to ensure steam generation.

이때 보일러(50a, 50b)는 발전엔진(20a, 20b)마다 할당될 수 있으며, 제1 발전엔진(20a)의 배기로 청수를 가열하는 제1 보일러(50a)와, 제2 발전엔진(20b)의 배기로 청수를 가열하는 제2 보일러(50b)를 구비할 수 있고, 다만 제1 보일러(50a) 및 제2 보일러(50b)는, 청수의 흐름을 기준으로 병렬로 배치될 수 있다.At this time, the boilers (50a, 50b) may be allocated to each power generation engine (20a, 20b), the first boiler (50a) and the second power generation engine (20b) for heating fresh water by exhaust of the first power generation engine (20a) A second boiler 50b for heating fresh water by exhaust of the air may be provided, but the first boiler 50a and the second boiler 50b may be disposed in parallel based on the flow of fresh water.

즉 청수는, 이코노마이저(40)를 거쳐 고온수로 변화한 뒤, 제1 보일러(50a) 및 제2 보일러(50b)로 분배되고, 보일러(50a, 50b)에서 발전엔진(20a, 20b)의 배기를 통해 스팀으로 변화할 수 있다. 이를 위해 청수 유입라인(L20)은, 이코노마이저(40)를 경유하여 제1 보일러(50a) 및 제2 보일러(50b)로 분기 연결되어 청수를 분배할 수 있고, 제1 보일러(50a)와 제2 보일러(50b)에서 생성된 스팀을 스팀 수요처(100)로 공급하기 위해, 보일러(50a, 50b)에서 스팀 수요처(100)로 스팀 공급라인(L21)이 연결될 수 있다.That is, the fresh water is changed to hot water through the economizer 40 and then distributed to the first boiler 50a and the second boiler 50b, and exhaust of the power generation engines 20a and 20b from the boilers 50a and 50b. It can be changed to steam through. To this end, the fresh water inlet line L20 is branched to the first boiler 50a and the second boiler 50b via the economizer 40 to distribute fresh water, and the first boiler 50a and the second In order to supply the steam generated by the boiler 50b to the steam consumer 100, the steam supply line L21 may be connected from the boilers 50a and 50b to the steam consumer 100.

보일러(50a, 50b)에서 사용되는 발전엔진(20a, 20b)의 배기는 연료전지(30)의 배기보다 높은 온도인 400도 내외를 가질 수 있고 유량 역시 연료전지(30)의 배기보다 많을 수 있지만, 이로 한정하는 것은 아니다.The exhaust of the power generation engines 20a, 20b used in the boilers 50a, 50b may have a temperature of about 400 degrees higher than that of the fuel cell 30, and the flow rate may also be higher than the exhaust of the fuel cell 30. , It is not limited to this.

일례로 발전엔진(20a, 20b)의 부하에 따라 배기의 유량이 충분하지 않을 경우엔, 연료전지(30)의 배기와 발전엔진(20a, 20b)의 배기만으로는 스팀 생성이 이루어지지 않을 수 있다. 따라서 보일러(50a, 50b)는 가스연료를 직접 연소하여 청수를 스팀으로 변화시키는 버너(51)를 구비할 수 있다.For example, when the flow rate of exhaust is insufficient according to the load of the power generation engines 20a and 20b, steam generation may not be achieved only by exhausting the fuel cell 30 and exhausting the power generation engines 20a and 20b. Accordingly, the boilers 50a and 50b may be provided with a burner 51 that directly burns gaseous fuel to convert fresh water into steam.

버너(51)는 가스연료를 연소하면서 발전엔진(20a, 20b)의 배기(약 400도) 보다 높은 1,000도 이상을 발생시킬 수 있고, 따라서 발전엔진(20a, 20b)의 부하가 줄어들더라도 스팀을 충분히 생성해낼 수 있다.The burner 51 can generate 1,000 degrees or more, which is higher than the exhaust (about 400 degrees) of the power generation engines 20a and 20b while burning gas fuel, and thus, even if the load of the power generation engines 20a and 20b is reduced, You can generate enough.

앞서 설명한 발전엔진(20a, 20b)과 연료전지(30)로 연결되는 액화가스 공급라인(L1)/증발가스 공급라인(L2)은, 보일러(50a, 50b) 내의 버너(51)로 연결될 수 있다. 즉 보일러(50a, 50b)는 발전엔진(20a, 20b)의 배기 또는 가스연료를 열원으로 하여 고온수를 스팀으로 변화시킬 수 있으며, 버너(51)로 가스연료가 공급되는 것은 발전엔진(20a, 20b)의 부하에 따라 액화가스 공급밸브(V1) 등의 개도 조절에 의해 제어될 수 있다.The liquefied gas supply line L1 / evaporation gas supply line L2 connected to the power generation engines 20a and 20b and the fuel cell 30 described above may be connected to the burners 51 in the boilers 50a and 50b. . That is, the boilers 50a and 50b can change hot water into steam by using exhaust or gas fuel from the power generation engines 20a and 20b as a heat source, and the gas fuel supplied to the burner 51 is the power generation engine 20a, According to the load of 20b), the opening degree of the liquefied gas supply valve V1, etc. may be controlled.

보일러(50a, 50b)는 위와 같이 서로 다른 온도를 갖는 열원을 사용하여 스팀을 생성하며, 발전엔진(20a, 20b)의 배기와 버너(51)의 배기를 배출할 수 있다. 이 경우 발전엔진(20a, 20b)의 배기를 배출하는 발전엔진 배기라인(L10)과 버너(51)의 배기를 배출하는 버너 배기라인(L12)은, 보일러(50a, 50b)에서 독립적으로 연장되어 있을 수 있고, 이코노마이저(40)를 경유해 연장되는 연료전지 배기라인(L11)에서의 내용과 마찬가지로, 연돌 등에 연결되어 외부로 배기를 배출할 수 있다.The boilers 50a and 50b generate steam using heat sources having different temperatures as described above, and exhaust exhaust of the power generation engines 20a and 20b and exhaust of the burner 51 may be discharged. In this case, the power generation engine exhaust line L10 for discharging the exhaust of the power generation engines 20a and 20b and the burner exhaust line L12 for discharging the exhaust of the burner 51 are independently extended from the boilers 50a and 50b. There may be, and, similar to the contents of the fuel cell exhaust line L11 extending via the economizer 40, it may be connected to a stack or the like to discharge exhaust to the outside.

이때 보일러(50a, 50b)의 배기(본 명세서에서 발전엔진(20a, 20b)의 배기 및 버너(51)의 배기를 포괄함)와 이코노마이저(40)의 배기는 혼합되어 연돌 등을 통해 배출되거나, 연돌 등에서 배출되면서 자연스럽게 혼합될 수 있다.At this time, the exhaust of the boilers 50a, 50b (in this specification, the exhaust of the power generation engines 20a and 20b and the exhaust of the burner 51 are included) and the exhaust of the economizer 40 are mixed and discharged through a stack or the like, It can be mixed naturally while being discharged from the stack.

이와 같이 본 실시예는, 스팀의 생산에 연료전지(30)의 배기와 발전엔진(20a, 20b)의 배기를 활용하되, 연료전지(30)가 발전엔진(20a, 20b)보다 적은 발전량을 갖고 기저부하로 항상 가동하도록 하면서, 이코노마이저(40)와 보일러(50a, 50b)를 직렬로 배치해 스팀 생산을 보장할 수 있다.As described above, in this embodiment, the exhaust of the fuel cell 30 and the exhaust of the power generation engines 20a and 20b are utilized for the production of steam, but the fuel cell 30 has less power than the power generation engines 20a and 20b. It is possible to ensure steam production by arranging the economizer 40 and the boilers 50a and 50b in series while always operating at the base load.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.2 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a second embodiment of the present invention.

이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 이는 이하의 다른 실시예에서도 마찬가지임을 알려둔다.Hereinafter, the present embodiment will be described mainly in terms of differences compared to the previous embodiment, and this is the same in other embodiments below.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기추진 시스템(1)은, 버너(51)의 배기를 가스연료의 가열에 사용할 수 있다.Referring to FIG. 2, in the electric propulsion system 1 according to the second embodiment of the present invention, exhaust from the burner 51 may be used for heating gaseous fuel.

앞선 실시예에서 설명한 바와 같이 보일러(50a, 50b)는 가스연료를 연소하여 청수를 스팀으로 변화시키는 버너(51)를 갖는데, 버너(51)의 배기와 발전엔진(20a, 20b)의 배기를 독립적으로 배출할 수 있다.As described in the previous embodiment, the boilers 50a and 50b have a burner 51 that converts fresh water into steam by burning gaseous fuel. The exhaust of the burner 51 and the exhaust of the power generation engines 20a and 20b are independently Can be discharged.

이때 버너(51)의 배기는 발전엔진(20a, 20b)의 배기보다 상대적으로 고온이므로, 버너(51)의 배기와 발전엔진(20a, 20b)의 배기가 혼합 배출되면 버너(51)의 배기에 포함된 열에너지가 버려지게 된다.At this time, since the exhaust of the burner 51 is relatively hotter than the exhaust of the power generation engines 20a and 20b, when the exhaust of the burner 51 and the exhaust of the power generation engines 20a and 20b are mixed and discharged, the exhaust of the burner 51 The included thermal energy is discarded.

따라서 본 실시예는, 발전엔진(20a, 20b)의 배기 대비 버너(51)의 배기에 더 포함되어 있는 열을 회수할 수 있으며, 구체적으로 버너(51)의 배기는, 보일러(50a, 50b)에서 발전엔진(20a, 20b)의 배기와 독립적으로 배출된 후 가스연료의 가열에 사용된 뒤, 별도로 처리되거나 발전엔진(20a, 20b)의 배기와 혼합되어 배출될 수 있다.Therefore, in this embodiment, heat further included in the exhaust of the burner 51 can be recovered compared to the exhaust of the power generation engines 20a and 20b, and specifically, the exhaust of the burner 51 is the boilers 50a and 50b. After being discharged independently from the exhaust of the power generation engines 20a and 20b and then used for heating gaseous fuel, it may be treated separately or mixed with the exhaust of the power generation engines 20a and 20b to be discharged.

버너(51)의 배기로 가열되는 가스연료는 연료전지(30)로 공급되는 가스연료일 수 있다. 액화가스 저장탱크(10)와 연료전지(30) 사이에는 개질기(31)가 마련되는데, 본 실시예는 개질기(31)로 유입되는 가스연료를 가열하는 열교환기(311)를 더 포함할 수 있다.The gas fuel heated by the exhaust of the burner 51 may be gas fuel supplied to the fuel cell 30. A reformer 31 is provided between the liquefied gas storage tank 10 and the fuel cell 30, and the present embodiment may further include a heat exchanger 311 for heating gaseous fuel flowing into the reformer 31. .

이때 열교환기(311)는, 버너(51)의 배기를 이용하여 가스연료를 가열하여, 가스연료가 액화가스일 경우에는 기화시키고, 가스연료가 증발가스일 경우에는 온도를 상승시킬 수 있다. At this time, the heat exchanger 311 heats the gaseous fuel using the exhaust of the burner 51 to evaporate when the gaseous fuel is a liquefied gas, and increase the temperature when the gaseous fuel is an evaporation gas.

물론 버너(51)의 배기는 발전엔진(20a, 20b)으로 공급되는 가스연료의 가열에 활용될 수도 있겠으나, 버너(51)를 사용한다는 것은 발전엔진(20a, 20b)의 가동이 없거나 낮은 부하인 경우이고, 연료전지(30)는 일정한 발전량으로 항상 가동하므로, 버너(51)의 배기는 연료전지(30)에 공급되는 가스연료의 가열에 주로 활용될 수 있다.Of course, the exhaust of the burner 51 may be utilized for heating the gas fuel supplied to the power generation engines 20a and 20b, but the use of the burner 51 means that there is no operation of the power generation engines 20a, 20b or a low load. In this case, since the fuel cell 30 always operates with a constant amount of power generation, the exhaust of the burner 51 can be mainly used for heating the gaseous fuel supplied to the fuel cell 30.

이와 같이 본 실시예는, 보일러(50a, 50b)에서 배출되는 버너(51)의 배기에 포함된 폐열을 회수하여 연료전지(30)의 가스연료 가열에 활용함으로써, 개질 효율 및 에너지 사용 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, in this embodiment, the waste heat contained in the exhaust of the burner 51 discharged from the boilers 50a and 50b is recovered and utilized for gas fuel heating of the fuel cell 30, thereby improving reforming efficiency and energy use efficiency. I can make it.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a third embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기추진 시스템(1)은, 오일을 저장하는 오일 저장탱크(11)를 갖는 선박(오일 운반선으로 한정되지 않음)에 적용되는 것으로서, 오일 저장탱크(11)에는 오일 하역펌프(111)가 할당되고 오일 하역라인(L30)이 연결된다.3, the electric propulsion system 1 according to the third embodiment of the present invention is applied to a ship (not limited to an oil carrier) having an oil storage tank 11 for storing oil, An oil unloading pump 111 is allocated to the storage tank 11 and an oil unloading line L30 is connected.

오일 하역펌프(111)는, 오일 저장탱크(11)의 오일을 하역하기 위해 마련된다. 오일 하역펌프(111)는 회전력을 이용하여 오일의 펌핑을 구현할 수 있는데, 특히 본 실시예의 오일 하역펌프(111)는 연료전지(30) 및 발전엔진(20a, 20b)에 의해 생성되는 전기를 이용하여 가동할 수 있다.The oil unloading pump 111 is provided to unload the oil in the oil storage tank 11. The oil loading and unloading pump 111 can implement oil pumping using a rotational force. In particular, the oil unloading pump 111 of this embodiment uses electricity generated by the fuel cell 30 and the power generation engines 20a, 20b. Can be operated.

오일 하역은 선박의 정박 시 이루어지는데, 종래의 경우 선박이 정박한 상태에서는 발전량이 오일 하역펌프(111)의 가동을 커버할 정도가 되지 못하였다. 이로 인해 종래에는 보일러(50a, 50b)를 구동하고, 보일러(50a, 50b)에서 발생하는 스팀을 통해 오일 하역펌프(111)를 가동하였다. 즉 종래의 오일 하역펌프(111)는 스팀을 이용하여 가동하는 타입으로 마련되었다.Oil unloading is performed when the ship is moored, but in the conventional case, the amount of power generation has not been enough to cover the operation of the oil unloading pump 111 in the state in which the ship is moored. For this reason, conventionally, the boilers 50a and 50b were driven, and the oil loading and unloading pump 111 was operated through steam generated from the boilers 50a and 50b. That is, the conventional oil loading and unloading pump 111 is provided in a type that operates using steam.

그러나 본 발명은, 연료전지(30)를 기저부하로 사용하며 발전엔진(20a, 20b)에 의해 전기를 생산하게 되므로, 정박 시 충분한 전기의 생산이 가능하다. 따라서 본 발명의 오일 하역펌프(111)는, 스팀이 아닌 전기를 이용하여 가동하는 타입으로 마련될 수 있다.However, in the present invention, since the fuel cell 30 is used as a base load and electricity is produced by the power generation engines 20a and 20b, sufficient electricity can be produced at anchor. Accordingly, the oil loading and unloading pump 111 of the present invention may be provided in a type that operates using electricity instead of steam.

이 경우 본 발명은 오일 하역펌프(111)를 구동하기 위한 보조 보일러(50a, 50b)를 별도로 구비할 필요 없고, 또한 정박 시 보일러(50a, 50b)를 가동하면서 발생하는 배기의 처리 문제를 해결할 필요도 없다는 장점을 갖는다. In this case, the present invention does not need to separately provide auxiliary boilers 50a and 50b for driving the oil loading and unloading pump 111, and it is also necessary to solve the problem of treatment of exhaust gas generated while operating the boilers 50a and 50b during anchoring. There is no advantage.

특히 정박 지역에서는 환경규제가 강화되므로 보일러(50a, 50b) 배기의 처리가 큰 문제인데, 본 발명은 그러한 문제의 소지를 원천 제거할 수 있다. 또한 정박 시에는 하역 등으로 인해 가스연료 등이 충분하지 않아 보일러(50a, 50b)의 가동부하가 보장되지 못할 수 있고, 오일 하역을 위해 오일연료를 사용하면 하역 대상을 소진하게 되어 화물주의 불만을 사게 되나, 본 발명은 연료전지(30)를 활용해 오일 하역펌프(111)를 전기 가동타입으로 둠으로써, 위와 같은 문제를 모두 해결할 수 있다.In particular, since environmental regulations are reinforced in the berth area, the treatment of exhaust of the boilers 50a and 50b is a big problem, and the present invention can eliminate the source of such a problem. In addition, when berthing, gas fuel, etc., are insufficient due to unloading, so the operating load of the boilers 50a, 50b may not be guaranteed.If oil fuel is used for oil unloading, the unloading target will be exhausted, causing complaints of cargo owners. However, in the present invention, by using the fuel cell 30 to set the oil loading and unloading pump 111 as an electric operation type, all of the above problems can be solved.

본 실시예는, 히팅부(60)를 더 포함한다. 히팅부(60)는 오일의 하역 전에 오일 저장탱크(11)의 오일을 히팅한다. 오일은 액화가스와는 달리 상온에서 액상으로 보관될 수 있으며, 이때 오일은 온도가 낮은 점도가 높아지면서 흐름이 저해됨에 따라 하역에 지장을 줄 수 있다. 따라서 본 실시예는 하역 전에 오일을 히팅하여 점도를 낮춰줌으로써 하역 효율을 높일 수 있다.This embodiment further includes a heating unit 60. The heating unit 60 heats the oil in the oil storage tank 11 before unloading the oil. Unlike liquefied gas, oil can be stored in a liquid state at room temperature, and in this case, oil may interfere with unloading as the flow is hindered as the viscosity of the oil at low temperature increases. Therefore, in this embodiment, the unloading efficiency can be increased by lowering the viscosity by heating the oil before unloading.

이를 위한 히팅부(60)는 오일 저장탱크(11) 내부에 코일 형태로 마련되어 있을 수 있으며, 오일 대비 상대적으로 고온의 물질을 코일에 순환시키면서 오일 저장탱크(11)에 저장된 오일의 온도를 높여줄 수 있다.For this, the heating unit 60 may be provided in the form of a coil inside the oil storage tank 11, and increase the temperature of the oil stored in the oil storage tank 11 while circulating a material having a relatively high temperature compared to the oil through the coil. I can.

다만 종래의 경우 오일의 점도를 낮추기 위해 보일러(50a, 50b)에서 생성하는 스팀을 사용하였는데, 이때 스팀은 오일과 열교환하면서 응축됨에 따라, 응축 시 10% 내외의 열에너지 손실이 발생한다.However, in the conventional case, steam generated by the boilers 50a and 50b was used to lower the viscosity of the oil. At this time, as the steam condenses while exchanging heat with oil, heat energy loss of about 10% occurs during condensation.

이러한 열에너지 손실을 해소하기 위해, 본 발명은 스팀을 대신하여 열유(Thermal oil)를 사용할 수 있다. 이때 열유는 오일과 성분이 다른 물질일 수 있고, 상변화 없이 히팅부(60)에 의해 사용된다.In order to solve this heat energy loss, the present invention may use thermal oil instead of steam. In this case, the hot oil may be a material having a different component from the oil, and is used by the heating unit 60 without a phase change.

히팅부(60)는, 열유를 가열하고 가열된 열유를 이용해 오일을 가열하게 되는데, 히팅부(60)는 보일러(50a, 50b)의 배기를 이용하여 열유를 가열할 수 있다. 이때 보일러(50a, 50b)의 배기라 함은 버너(51)의 배기 또는 발전엔진(20a, 20b)의 배기일 수 있다.The heating unit 60 heats the hot oil and heats the oil using the heated hot oil, and the heating unit 60 can heat the hot oil using exhaust from the boilers 50a and 50b. At this time, the exhaust of the boilers 50a and 50b may be exhaust of the burner 51 or exhaust of the power generation engines 20a and 20b.

히팅부(60)는, 열유 가열기(61)와 열유 히터(62)를 포함한다. 열유 가열기(61)는 보일러(50a, 50b)의 배기와 열유를 열교환하여 열유를 가열할 수 있으며, 복수의 열유 가열기(61)가 병렬로 마련되면서, 각 열유 가열기(61)가 보일러(50a, 50b)마다 할당될 수 있다.The heating unit 60 includes a hot oil heater 61 and a hot oil heater 62. The hot oil heater 61 may heat the hot oil by heat exchange between the exhaust of the boilers 50a and 50b and the hot oil, and while a plurality of hot oil heaters 61 are provided in parallel, each hot oil heater 61 is provided with the boiler 50a, It can be allocated every 50b).

열유탱크(부호 도시하지 않음), 열유펌프(부호 도시하지 않음)를 경유하는 열유를 열유 가열기(61)로 분배하기 위해 열유 공급라인(L40)이 마련될 수 있으며, 열유 가열기(61)에서 가열된 열유는 열유 공급라인(L40)을 따라 혼합된 후 열유 히터(62)로 유입된다.A hot oil supply line (L40) may be provided to distribute hot oil via a hot oil tank (not shown) and a hot oil pump (not shown) to the hot oil heater 61, and heated by the hot oil heater 61 The hot oil is mixed along the hot oil supply line L40 and then flows into the hot oil heater 62.

열유 히터(62)는 열유 가열기(61)의 하류에 마련되어 열유를 가열한다. 열유 히터(62)는 연료 또는 전기를 사용할 수 있으며, 오일의 가열에 필요한 온도로 열유을 최종 가열할 수 있다. The hot oil heater 62 is provided downstream of the hot oil heater 61 to heat the hot oil. The hot oil heater 62 may use fuel or electricity, and finally heat the hot oil to a temperature required for heating the oil.

다만 열유 히터(62)에 의해 가열되는 열유는 여전히 액상일 수 있으며, 따라서 열유는 액상을 유지한 채 열유 가열기(61), 열유 히터(62), 그리고 오일 저장탱크(11) 내에 마련되는 코일 등을 경유할 수 있다.However, the hot oil heated by the hot oil heater 62 may still be in a liquid state, and therefore, the hot oil heater 61, the hot oil heater 62, the coil provided in the oil storage tank 11, etc. You can pass through.

이와 같이 본 실시예는, 스팀 대신 전기로 가동하는 오일 하역펌프(111)를 마련해 보조 보일러(50a, 50b)를 생략할 수 있고, 보일러(50a, 50b)의 배기를 이용해 스팀이 아닌 열유를 가열하고 오일의 점도 조절에 활용하여, 스팀의 응축 시 발생하는 열에너지 손실 문제를 해소할 수 있다.As described above, in this embodiment, the auxiliary boilers 50a and 50b can be omitted by providing an oil loading and unloading pump 111 that operates with electricity instead of steam, and heats the hot oil other than steam using the exhaust of the boilers 50a and 50b. It can be used to control the viscosity of oil and solve the problem of heat energy loss that occurs when condensing steam.

앞서 설명한 제1 내지 제3 실시예의 경우에는 액화가스를 연료로 하여 전기를 생산하는 액화가스 전용 시스템이며, 이하에서 후술하는 제4 실시예 등은 액화가스 또는 오일을 연료로 하여 전기를 생산하는 액화가스/오일 이종연료 시스템이다.In the case of the first to third embodiments described above, it is a system exclusively for liquefied gas that generates electricity using liquefied gas as a fuel, and in the fourth embodiment described below, liquefied gas or oil is used as a fuel to produce electricity. It is a gas/oil hetero-fuel system.

다만 앞선 제1 내지 제3 실시예에 대해, 이하에서 설명하는 오일을 연료로 공급하는 구성이 부가될 수 있고, 반대로 후술하는 제4 실시예 등에 대해 오일을 연료로 공급하는 구성이 생략될 수 있음은 물론이다.However, for the first to third embodiments, a configuration for supplying oil as a fuel to be described below may be added, and conversely, a configuration for supplying oil as a fuel for the fourth embodiment described below may be omitted. Of course.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a fourth embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 전기추진 시스템(1)은, 발전엔진(20a, 20b)이 가스연료 외에 오일연료도 사용 가능하게 마련된다.Referring to FIG. 4, in the electric propulsion system 1 according to the fourth embodiment of the present invention, the power generation engines 20a and 20b are provided so as to use oil fuel in addition to gas fuel.

이를 위해 선박에는 가스연료를 저장하는 액화가스 저장탱크(10)와, 오일연료를 저장하는 오일 저장탱크(11)가 마련되며, 액화가스 저장탱크(10)에서 발전엔진(20a, 20b)과 연료전지(30)로는 액화가스 공급라인(L1)(또는 증발가스 공급라인(L2))이 마련되고, 오일 저장탱크(11)에서 발전엔진(20a, 20b)으로는 오일 공급라인(L3)이 추가로 마련된다.To this end, a liquefied gas storage tank 10 for storing gaseous fuel and an oil storage tank 11 for storing oil fuel are provided on the ship. In the liquefied gas storage tank 10, power generation engines 20a, 20b and fuel A liquefied gas supply line (L1) (or boil-off gas supply line (L2)) is provided as the battery 30, and an oil supply line (L3) is added from the oil storage tank 11 to the power generation engines 20a and 20b. It is prepared with.

오일 공급라인(L3)에는 오일 공급밸브(V3)가 마련되어, 가스연료의 공급량과 연동하여 오일연료의 공급량이 조절될 수 있다. 또한 액화가스 공급라인(L1)에서와 마찬가지로, 오일 공급라인(L3)은 보일러(50a, 50b)의 버너(51)에도 연결될 수 있다.An oil supply valve V3 is provided in the oil supply line L3, and the supply amount of oil fuel can be adjusted in conjunction with the supply amount of gas fuel. Also, as in the liquefied gas supply line L1, the oil supply line L3 may be connected to the burners 51 of the boilers 50a and 50b.

다만 본 실시예에서 연료전지(30)는 가스연료로만 구동될 수 있는데, 이 경우 본 실시예는 앞선 실시예들과 마찬가지로, 오일연료를 연료전지(30)에 공급하지 않으므로 오일연료를 탈황하기 위한 구성을 마련하지 않을 수 있다.However, in this embodiment, the fuel cell 30 may be driven only with gas fuel. In this case, as in the previous embodiments, since the present embodiment does not supply the oil fuel to the fuel cell 30, it is used to desulfurize the oil fuel. Configuration may not be provided.

본 실시예에서 보일러(50a, 50b)는, 발전엔진(20a, 20b)의 배기 또는 버너(51)의 연소열을 사용하여 스팀을 생산하는데, 버너(51)는 가스연료 또는 오일연료의 연소열을 이용할 수 있다.In this embodiment, the boilers 50a and 50b produce steam by using the exhaust of the power generation engines 20a and 20b or the combustion heat of the burner 51, and the burner 51 uses the combustion heat of gas fuel or oil fuel. I can.

그런데 보일러(50a, 50b)가 발전엔진(20a, 20b)의 배기를 사용할 경우에는 청수에 가해지는 열의 온도는 400도 내외인 반면, 버너(51)의 연소열을 사용할 경우에는 1,000도 내외일 수 있고, 버너(51)가 소비하는 연료의 종류에 따라 차이가 발생할 수 있다.However, when the boiler (50a, 50b) uses the exhaust of the power generation engines (20a, 20b), the temperature of the heat applied to the fresh water is around 400 degrees, whereas when using the combustion heat of the burner (51) it can be around 1,000 degrees. , A difference may occur depending on the type of fuel consumed by the burner 51.

즉 보일러(50a, 50b)가 어떠한 열원을 사용하는지에 따라 청수에 공급되는 열의 온도가 달라지는 바, 본 실시예는 이를 고려하여 스팀의 생성을 효율적으로 제어할 수 있다.That is, the temperature of the heat supplied to fresh water varies according to which heat source the boilers 50a and 50b use. In this embodiment, steam generation can be efficiently controlled in consideration of this.

일례로 제1 발전엔진(20a) 및 제2 발전엔진(20b)에 각각 할당되는 제1 보일러(50a)와 제2 보일러(50b)가 구비되는 경우, 제1 보일러(50a) 및 제2 보일러(50b)에서 청수를 가열하는 열원의 종류에 따라, 청수 유입라인(L20)에서의 청수 분배량 또는 스팀 공급라인(L21)에서의 스팀 혼합량이 제어부에 의해 제어될 수 있다.For example, when the first boiler (50a) and the second boiler (50b) respectively allocated to the first power generation engine (20a) and the second power generation engine (20b) are provided, the first boiler (50a) and the second boiler ( Depending on the type of heat source for heating fresh water in 50b), the amount of fresh water distribution in the fresh water inlet line L20 or the amount of steam mixing in the steam supply line L21 may be controlled by the controller.

구체적으로 제어부는, 복수의 보일러(50a, 50b)로 고온수를 분배하는 청수 유입라인(L20)에서 제1 보일러(50a) 또는 제2 보일러(50b)의 상류에 마련되는 청수 유입밸브(V20)를 제어할 수 있고, 및/또는 복수의 보일러(50a, 50b)에서 연장된 후 합류되어 스팀 수요처(100)로 연결되는 스팀 혼합라인에서 제1 보일러(50a) 또는 제2 보일러(50b)의 하류에 마련되는 스팀 혼합밸브(V21)를 제어할 수 있다.Specifically, the control unit is a fresh water inlet valve V20 provided upstream of the first boiler 50a or the second boiler 50b in the fresh water inlet line L20 for distributing hot water to the plurality of boilers 50a and 50b. Can be controlled, and/or a downstream of the first boiler 50a or the second boiler 50b in the steam mixing line that is extended from the plurality of boilers 50a, 50b and then joined to the steam consumer 100 It is possible to control the steam mixing valve (V21) provided in.

즉 본 실시예는, 복수의 보일러(50a, 50b)가 서로 다른 열원으로 스팀을 생성함에 따라 스팀 생성 능력이 상호 동일하지 않을 수 있으므로, 제어부를 이용하여 각 보일러(50a, 50b)로 공급되는 청수의 유량/각 보일러(50a, 50b)에서 배출되는 스팀의 유량을 제어하여, 스팀 수요처(100)에서 요구하는 온도/유량을 맞춰줄 수 있다.That is, in this embodiment, as the plurality of boilers 50a and 50b generate steam from different heat sources, the steam generation capacity may not be the same, so the fresh water supplied to each boiler 50a, 50b using the control unit By controlling the flow rate of / the flow rate of the steam discharged from each of the boilers (50a, 50b), it is possible to match the temperature / flow rate required by the steam consumer 100.

제1 보일러(50a)와 제2 보일러(50b)가 서로 다른 열원으로 스팀을 생성할 경우, 제어부는 버너(51)를 이용하는 어느 하나의 보일러(50a, 50b)에서의 청수 유입량/스팀 혼합량이, 발전엔진(20a, 20b)의 배기를 이용하는 다른 보일러(50a, 50b)에서의 청수 유입량/스팀 혼합량보다 상대적으로 많도록 제어할 수 있다.When the first boiler 50a and the second boiler 50b generate steam from different heat sources, the control unit includes the fresh water inflow amount/steam mixing amount in any one boiler 50a, 50b using the burner 51, It can be controlled to be relatively larger than the fresh water inflow amount/steam mixing amount in other boilers 50a and 50b using exhaust from the power generation engines 20a and 20b.

또는 제1 발전엔진(20a)과 제2 발전엔진(20b)의 발전량이 달라, 제1 보일러(50a)와 제2 보일러(50b)의 제원에서 차이가 존재하는 경우, 제어부는 이를 고려하여 복수의 보일러(50a, 50b)가 서로 다른 열원을 사용하지 않는 경우에도, 제1 보일러(50a) 및 제2 보일러(50b)에서 청수를 가열하는 열원의 온도 또는 유량에 따라, 청수 분배량 또는 스팀 혼합량을 제어할 수 있다.Alternatively, if the power generation amount of the first power generation engine 20a and the second power generation engine 20b is different, and there is a difference in the specifications of the first boiler 50a and the second boiler 50b, the controller Even when the boilers 50a and 50b do not use different heat sources, depending on the temperature or flow rate of the heat sources for heating fresh water in the first boiler 50a and the second boiler 50b, the fresh water distribution amount or the steam mixing amount Can be controlled.

또한 제어부는, 선박의 정박 또는 운항 시 발전엔진(20a, 20b)의 가동 프로파일에 따라, 청수 분배량 또는 스팀 혼합량을 제어할 수 있다. 발전엔진(20a, 20b)의 가동 프로파일이라 함은 발전엔진(20a, 20b)의 배기가 발생하는지, 버너(51)의 가동이 필요한지를 의미하는 발전엔진(20a, 20b)의 가동 여부와, 발전엔진(20a, 20b)의 배기량/버너(51)의 가동 부하를 의미하는 발전엔진(20a, 20b)의 가동 부하 등의 정보를 포함할 수 있다.In addition, the control unit may control the fresh water distribution amount or the steam mixing amount according to the operation profile of the power generation engines 20a and 20b during anchoring or operation of the ship. The operation profile of the power generation engines 20a and 20b refers to whether the power generation engines 20a and 20b are operated, which means whether exhaust of the power generation engines 20a and 20b is generated or whether the burner 51 needs to be operated, and power generation. It may include information such as the displacement of the engines 20a and 20b / the movable load of the power generation engines 20a and 20b which means the movable load of the burner 51.

이와 같이 본 실시예는, 서로 다른 제원을 갖고 서로 다른 열원을 사용할 수 있는 복수의 보일러(50a, 50b)를 통해 스팀을 생성하면서, 스팀의 생성량을 효율적으로 제어하여 스팀 수요처(100)의 가동을 안정적으로 유지할 수 있다.As described above, the present embodiment generates steam through a plurality of boilers 50a and 50b that have different specifications and can use different heat sources, while efficiently controlling the amount of steam generated to operate the steam demander 100. Can keep it stable.

이하에서는 오일연료의 공급이 추가된 제4 실시예를 기본으로 하여, 각 실시예에서 달라지는 점을 상세히 설명한다.Hereinafter, based on the fourth embodiment in which the supply of oil fuel is added, the differences in each embodiment will be described in detail.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.5 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a fifth embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 전기추진 시스템(1)은, 개질기(31)로 유입되는 가스연료를 가열하는 열교환기(311)를 구비하며, 열교환기(311)는 이코노마이저(40)에서 가열된 청수를 이용하여 가스연료를 가열할 수 있다.5, the electric propulsion system 1 according to the fifth embodiment of the present invention includes a heat exchanger 311 for heating gaseous fuel flowing into the reformer 31, and the heat exchanger 311 The gas fuel can be heated using fresh water heated in the economizer 40.

앞선 제2 실시예의 경우 열교환기(311)가 버너(51)의 배기를 활용하여 가스연료를 가열하였는데, 이와 달리 본 실시예는 이코노마이저(40)에서 연료전지(30)의 배기로 가열된 액상의 고온수를 활용할 수 있다.In the case of the above second embodiment, the heat exchanger 311 heated the gas fuel by using the exhaust of the burner 51. In contrast, this embodiment is a liquid phase heated by the exhaust of the fuel cell 30 in the economizer 40. You can use hot water.

이를 위해 본 실시예는, 청수 유입라인(L20)에서 청수 분기라인(L22)이 분기되어 있을 수 있다. 청수 분기라인(L22)은 청수 유입라인(L20)에서 부분적으로 분기되어 열교환기(311)를 경유하도록 마련된다.To this end, in the present embodiment, the fresh water branch line L22 may be branched from the fresh water inlet line L20. The fresh water branch line L22 is partially branched from the fresh water inlet line L20 and is provided to pass through the heat exchanger 311.

구체적으로 청수 분기라인(L22)은, 청수 유입라인(L20)에서 이코노마이저(40)의 하류로부터 분기되고 열교환기(311)를 거친 뒤, 청수 유입라인(L20)에서 보일러(50a, 50b)의 상류로 합류된다. 이때 청수 분기라인(L22)에는 분기되는 청수의 유량 조절을 위한 청수 분기밸브(V22)가 마련되며, 청수 분기밸브(V22)는 제어부(도시하지 않음)에 의해 제어된다.Specifically, the fresh water branch line L22 is branched from the downstream of the economizer 40 in the fresh water inlet line L20 and passes through the heat exchanger 311, and then the upstream of the boiler 50a, 50b in the fresh water inlet line L20. Is joined by At this time, the fresh water branch line L22 is provided with a fresh water branch valve V22 for adjusting the flow rate of the branched fresh water, and the fresh water branch valve V22 is controlled by a controller (not shown).

제어부는, 연료전지(30)로 공급되는 가스연료의 유량 또는 청수 유입라인(L20)의 청수 유량을 고려하여, 청수 분기라인(L22)의 청수 유량을 제어할 수 있다. 제어부는 청수 분기밸브(V22)를 제어하거나 청수 유입라인(L20)에 마련되는 청수펌프(41)를 제어할 수 있는데, 특히 제어부는 열교환기(311)에서 청수의 결빙을 방지하도록 청수 분기밸브(V22) 또는 청수펌프(41)를 제어할 수 있다.The controller may control the fresh water flow rate of the fresh water branch line L22 in consideration of the flow rate of gas fuel supplied to the fuel cell 30 or the fresh water flow rate of the fresh water inlet line L20. The controller may control the fresh water branch valve V22 or the fresh water pump 41 provided in the fresh water inlet line L20. In particular, the controller may control the fresh water branch valve to prevent freezing of fresh water in the heat exchanger 311. V22) or the fresh water pump 41 can be controlled.

청수는 이코노마이저(40)에서 연료전지(30)의 배기에 의해 가열되나 상변화되지 못하고 고온수로 변화할 수 있고, 일례로 청수는 이코노마이저(40) 하류에서 약 90도 내외의 온도를 가질 수 있다.The fresh water is heated by the exhaust of the fuel cell 30 in the economizer 40, but does not change phase and may be changed to hot water.For example, the fresh water may have a temperature of about 90 degrees downstream of the economizer 40. .

이때 고온수를 활용하여 가스연료를 가열하게 되면, 가스연료의 저온으로 인해 고온수가 0도 이하로 냉각됨에 따라 응결될 우려가 있는바, 제어부는 고온수의 유속을 빠르게 하거나 고온수의 유량을 증가시키는 등의 제어를 통해, 열교환기(311)에서 고온수의 결빙을 방지할 수 있다.At this time, if the gas fuel is heated using hot water, there is a risk of condensation as the hot water cools to 0 degrees or less due to the low temperature of the gas fuel.The control unit speeds up the flow rate of the hot water or increases the flow rate of the hot water. It is possible to prevent freezing of high-temperature water in the heat exchanger 311 through control, such as being controlled.

또한 열교환기(311)로 청수가 전달되면, 보일러(50a, 50b)로 유입되는 청수의 온도는 열교환기(311)로 전달되어 가스연료에 의해 냉각된 청수의 유량만큼 낮아질 수 있으므로, 보일러(50a, 50b)는 열교환기(311)로 전달되는 청수의 유량에 따라, 버너(51)의 가동부하를 조절할 수 있다.In addition, when fresh water is delivered to the heat exchanger 311, the temperature of the fresh water flowing into the boilers 50a and 50b can be transferred to the heat exchanger 311 to be lowered by the flow rate of the fresh water cooled by gas fuel, so the boiler 50a , 50b) may adjust the movable load of the burner 51 according to the flow rate of fresh water delivered to the heat exchanger 311.

즉 열교환기(311)를 경유하는 청수의 유량이 증가할 경우 버너(51)의 가동부하를 높여서, 가스연료에 의해 고온수 일부가 냉각되더라도 보일러(50a, 50b)에서는 스팀이 충분히 생성되도록 할 수 있다.That is, when the flow rate of fresh water passing through the heat exchanger 311 increases, the operation load of the burner 51 is increased, so that even if some of the hot water is cooled by gas fuel, the boilers 50a and 50b can sufficiently generate steam. have.

이와 같이 본 실시예는, 이코노마이저(40)에서 배출되는 고온수를 이용하여 연료전지(30)로 공급되는 가스연료를 가열하여, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, in this embodiment, the gas fuel supplied to the fuel cell 30 is heated by using the high-temperature water discharged from the economizer 40, thereby improving energy efficiency.

도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.6 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a sixth embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 전기추진 시스템(1)은, 연료전지(30)를 발전량이 일정한 기저부하로 가동시키며, 반면 발전엔진(20a, 20b)을 발전량이 가변되는 보조부하로 가동시킬 수 있다.Referring to FIG. 6, the electric propulsion system 1 according to the sixth embodiment of the present invention operates the fuel cell 30 with a constant base load, while the power generation engines 20a and 20b are operated with a variable power generation amount. It can be operated as an auxiliary load.

연료전지(30)는 발전엔진(20a, 20b)보다 작은 1MW 내외의 발전량을 갖고 항상 가동하여 일정한 전기의 생산을 유지시켜줄 수 있으며, 이를 위해 본 실시예는, 연료전지(30)가 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스를 소비하도록 한다.The fuel cell 30 has a power generation amount of about 1 MW smaller than that of the power generation engines 20a and 20b and is always operated to maintain constant production of electricity. To this end, in this embodiment, the fuel cell 30 stores liquefied gas. The liquefied gas in the tank 10 is consumed.

액화가스 저장탱크(10)에는 액화가스가 저장되어 있고, 외부 열침투에 의해 증발가스가 발생한다. 액화가스의 저장량은 소비에 의해서만 달라지지만, 증발가스의 저장량은 소비뿐만 아니라 외부 열침투 등 계산하기 어려운 요인들에 의해 달라질 수 있다.Liquefied gas is stored in the liquefied gas storage tank 10, and boil-off gas is generated by external heat penetration. The storage amount of liquefied gas varies only by consumption, but the storage amount of boil-off gas may vary not only by consumption but also by factors that are difficult to calculate, such as external heat penetration.

따라서 연료전지(30)가 증발가스를 주 연료로 사용하게 되면 연료전지(30)의 부하를 조절해야 할 수 있는바, 본 실시예는 연료전지(30)가 액화가스를 소비하여 발전량이 일정하게 유지되도록 한다.Therefore, when the fuel cell 30 uses the boil-off gas as the main fuel, the load of the fuel cell 30 may need to be adjusted. In this embodiment, the fuel cell 30 consumes the liquefied gas and the amount of power generation is constant. Keep it.

반면 발전엔진(20a, 20b)은, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 소비하면서 발전량이 가변되는 보조부하로 가동할 수 있다. 이때 보조부하라 함은 발전량이 적다는 의미가 아니며, 기저부하인 연료전지(30)의 발전량에 더하여 추가로 발전량을 더해주는 부하임을 의미한다.On the other hand, the power generation engines 20a and 20b may be operated with an auxiliary load in which the amount of power generation varies while consuming the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10. In this case, the sub-load does not mean that the amount of power generation is small, but it means that the amount of power generation is added in addition to the amount of power generation of the fuel cell 30, which is a base load.

이와 같이 구성하기 위해, 액화가스 저장탱크(10)에서 연료전지(30)로는 액화가스 공급라인(L1)만이 연결되며, 연료전지(30)는 증발가스는 물론이고 오일연료도 사용하지 않아 탈황기(32)를 생략할 수 있다.In this way, only the liquefied gas supply line (L1) is connected from the liquefied gas storage tank 10 to the fuel cell 30, and the fuel cell 30 does not use oil fuel as well as boil-off gas. (32) can be omitted.

반면 액화가스 저장탱크(10)에서 발전엔진(20a, 20b)으로는 증발가스 공급라인(L2) 및 오일 공급라인(L3)이 연결될 수 있으며, 오일 공급밸브(V3)는 증발가스의 공급량에 따라 조절되어 발전엔진(20a, 20b)의 부하 변동을 줄일 수 있다.On the other hand, from the liquefied gas storage tank 10 to the power generation engines 20a and 20b, the boil-off gas supply line (L2) and the oil supply line (L3) may be connected, and the oil supply valve (V3) is It is adjusted to reduce load fluctuations of the power generation engines 20a and 20b.

일례로 선박의 정박 시 필요한 전기량에 대응되는 발전량을 갖는 제1 발전엔진(20a)은, 선박이 정박한 상태에서 증발가스를 소비하면서 발전량이 일정하게 가동할 수 있도록, 오일을 함께 사용할 수 있다.For example, the first power generation engine 20a having a power generation amount corresponding to the amount of electricity required when the ship is moored may use oil together so that the power generation amount can be operated constantly while consuming boil-off gas while the ship is at anchor.

또한 액화가스 저장탱크(10)에서 보일러(50a, 50b)의 버너(51)로 증발가스 공급라인(L2)이 연결되며, 보일러(50a, 50b)는 발전엔진(20a, 20b)과 마찬가지로 증발가스를 소비하면서 스팀의 생성량이 가변될 수 있다.In addition, the boil-off gas supply line (L2) is connected from the liquefied gas storage tank (10) to the burner (51) of the boiler (50a, 50b), and the boiler (50a, 50b) is a boil-off gas similar to the power generation engines (20a, 20b). The amount of steam generated can be varied while consuming the effluent.

이와 같이 본 실시예는, 연료전지(30)의 발전량을 일정하게 유지하기 위하여 연료전지(30)는 액화가스를 사용하고, 유량이 달라지는 증발가스를 발전엔진(20a, 20b)과 버너(51) 등에서 소비하도록 하여, 연료전지(30) 가동부하가 달라지지 않도록 함으로써 연료전지(30) 내구성을 확보할 수 있다.As described above, in this embodiment, the fuel cell 30 uses liquefied gas in order to keep the amount of power generation of the fuel cell 30 constant, and the boil-off gas having a different flow rate is converted into the power generation engines 20a, 20b and the burner 51. It is possible to ensure durability of the fuel cell 30 by consuming it on the back so that the movable load of the fuel cell 30 does not change.

고온 환경에서 작동하는 SOFC인 연료전지(30)는 부하가 달라지면 내부 온도가 변화하면서 내구성이 저하될 수 있지만, 본 실시예는 그러한 문제를 해소하여 연료전지(30)의 수명을 보장할 수 있다.The fuel cell 30, which is an SOFC operating in a high-temperature environment, may change the internal temperature when the load is changed and the durability may decrease. However, this embodiment solves such a problem to ensure the life of the fuel cell 30.

다만 본 실시예에서 연료전지(30)는 증발가스를 사용하지 않는 것으로 한정되나, 발전엔진(20a, 20b)은 증발가스를 사용하면서 액화가스를 함께 사용할 수 있음은 물론이다.However, in this embodiment, the fuel cell 30 is limited to not using the boil-off gas, but the power generation engines 20a and 20b can use the boil-off gas while using the liquefied gas.

도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.7 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to a seventh embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 전기추진 시스템(1)은, 오일 저장탱크(11)에 저장된 오일연료를 연료전지(30)에 공급한다.Referring to FIG. 7, the electric propulsion system 1 according to the seventh embodiment of the present invention supplies oil fuel stored in the oil storage tank 11 to the fuel cell 30.

연료전지(30)는 수소를 이용하여 전기를 생산하는 구성이므로, 메탄으로 이루어진 액화가스를 연료전지(30)에 공급하기 위해서는 메탄에서 탄소를 분리해내는 개질 작업이 필요하므로, 개질기(31)를 구비하게 된다.Since the fuel cell 30 is configured to generate electricity using hydrogen, in order to supply liquefied gas made of methane to the fuel cell 30, a reforming operation to separate carbon from methane is required, so the reformer 31 Will be equipped.

여기에 더 나아가, 오일연료를 연료전지(30)에 공급하기 위해서는, 오일연료에 포함되어 있는 황 성분을 제거하고, 수소에 결합되어 있는 탄소를 분리해내는 개질작업이 필요하다.Furthermore, in order to supply the oil fuel to the fuel cell 30, a reforming operation of removing the sulfur component contained in the oil fuel and separating the carbon bonded to hydrogen is required.

이를 위해 본 실시예는, 오일 저장탱크(11)에서 연료전지(30)로 연결되는 오일 공급라인(L3)에서, 연료전지(30)의 상류에 탈황기(32), 개질기(31)를 차례로 마련할 수 있다. 이때 개질기(31)는 가스연료의 개질과 오일연료의 개질을 동시에/이시에 구현 가능한 구성일 수 있고, 액화가스 공급라인(L1) 또는 오일 공급라인(L3)에 각각 마련되는 분리형이거나, 일체형으로 마련될 수 있다.To this end, in this embodiment, in the oil supply line L3 connected from the oil storage tank 11 to the fuel cell 30, the desulfurizer 32 and the reformer 31 are sequentially arranged upstream of the fuel cell 30. Can be prepared. At this time, the reformer 31 may be a configuration capable of simultaneously/simultaneously implementing reforming of gas fuel and reforming of oil fuel, and is a separate type provided in the liquefied gas supply line (L1) or the oil supply line (L3) or integrally. Can be provided.

탈황기(32)는, 연료전지(30)로 공급되는 오일연료를 탈황하며, 탈황 원리는 기존에 널리 알려져 있는 물리적/화학적 방식을 제한없이 사용할 수 있다.The desulfurizer 32 desulfurizes the oil fuel supplied to the fuel cell 30, and the desulfurization principle can use a physical/chemical method widely known in the art without limitation.

또한 탈황기(32)는 전개질기(Pre-reformer, 도시하지 않음)와 일체형으로 마련될 수 있으며, 이 경우 개질기(31)는 전개질된 오일연료를 최종적으로 개질할 수 있다.In addition, the desulfurizer 32 may be provided integrally with a pre-reformer (not shown), and in this case, the reformer 31 may finally reform the developed oil fuel.

본 실시예는 연료전지(30)에 가스연료 외에 오일연료를 공급하기 위해 탈황기(32) 등을 마련하는 것이며, 이하에서 설명하는 제8 실시예는 본 실시예를 기반으로 함을 알려둔다.In this embodiment, it is noted that a desulfurizer 32 or the like is provided to supply oil fuel in addition to gas fuel to the fuel cell 30, and the eighth embodiment described below is based on this embodiment.

도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 전기추진 시스템의 개념도이다.8 is a conceptual diagram of an electric propulsion system according to an eighth embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 전기추진 시스템(1)은, 탈황기(32)가 이코노마이저(40)에서 가열된 청수를 이용하여 가열되는 오일연료를 탈황할 수 있다.Referring to FIG. 8, in the electric propulsion system 1 according to the eighth embodiment of the present invention, the desulfurizer 32 may desulfurize oil fuel heated by using fresh water heated in the economizer 40.

오일 저장탱크(11)에 저장된 오일연료의 온도는 상온일 수 있으므로, 탈황 시 효율을 높이기 위해서는 80도 내외의 온도로 높여주는 것이 바람직함은 해당 분야에서 널리 알려져 있다.Since the temperature of the oil fuel stored in the oil storage tank 11 may be room temperature, it is widely known in the field that it is desirable to increase the temperature to a temperature of around 80° C. to increase efficiency during desulfurization.

이를 고려하여 본 실시예는, 탈황되어야 하는 오일연료를 가열하되, 이코노마이저(40)에서 배출되는 고온수를 오일연료의 가열에 활용할 수 있다. In consideration of this, in this embodiment, the oil fuel to be desulfurized is heated, but hot water discharged from the economizer 40 can be utilized for heating the oil fuel.

이때 본 실시예는 탈황기(32)로 유입되는 오일연료를 고온수로 가열하는 가열기(321)를 탈황기(32)의 상류 또는 탈황기(32)의 내부에 마련할 수 있고, 탈황될 오일연료의 가열을 위하여 청수 유입라인(L20)에서 이코노마이저(40)의 하류로부터 가열기(321)로 분기되는 청수 전달라인(L23)이 마련될 수 있다.At this time, in this embodiment, a heater 321 for heating the oil fuel flowing into the desulfurizer 32 with hot water may be provided upstream of the desulfurizer 32 or inside the desulfurizer 32, and the oil to be desulfurized. A fresh water delivery line L23 branched from the downstream of the economizer 40 to the heater 321 in the fresh water inlet line L20 for heating the fuel may be provided.

또는 본 실시예는 가열기(321)가 생략되고 청수 전달라인(L23)이 탈황기(32)에 직접 연결되어, 탈황기(32)에 이코노마이저(40)에서 가열된 고온수를 공급하여, 탈황기(32)가 자체적으로 오일연료의 가열 및 탈황을 동시에 구현하도록 할 수도 있다.Alternatively, in this embodiment, the heater 321 is omitted and the fresh water delivery line (L23) is directly connected to the desulfurizer 32 to supply the hot water heated by the economizer 40 to the desulfurizer 32, (32) may have its own oil fuel heating and desulfurization at the same time.

탈황되어야 하는 오일연료의 가열에 사용되는 고온수는 황성분 등의 이물질을 포함하게 될 가능성이 높으므로, 스팀으로 변화시켜 스팀 수요처(100)로 공급하지 않는 것이 바람직할 수 있다. 따라서 청수 전달라인(L23)은 청수 유입라인(L20)에서 분기될 뿐 청수 유입라인(L20)으로 합류되지 않도록 마련될 수 있다.Since the high-temperature water used for heating the oil fuel to be desulfurized has a high possibility of containing foreign substances such as sulfur, it may be preferable not to change it to steam and supply it to the steam consumer 100. Accordingly, the fresh water delivery line L23 may be provided so that it is branched from the fresh water inlet line L20 and does not merge into the fresh water inlet line L20.

또한 이코노마이저(40)에서 청수로 전달되는 열은 청수 전달라인(L23)을 따라 오일연료에 대부분 전달될 수 있도록, 청수 유입라인(L20)에서 부분적으로 분기되어 이코노마이저(40)를 우회하는 청수 우회라인(L24)이 마련될 수 있다. In addition, the fresh water bypass line is partially branched from the fresh water inlet line L20 to bypass the economizer 40 so that most of the heat transferred from the economizer 40 to the fresh water can be transferred to the oil fuel along the fresh water transfer line L23. (L24) can be provided.

즉 고온수는 청수 전달라인(L23)을 따라 가열기(321) 등으로 전달되며, 보일러(50a, 50b)에서의 스팀 생성을 위해 이코노마이저(40) 상류의 청수 유입라인(L20)에서 청수 우회라인(L24)을 따라 보일러(50a, 50b)로 청수가 충분히 전달될 수 있다. That is, the hot water is delivered to the heater 321 along the fresh water delivery line (L23), and the fresh water bypass line from the fresh water inlet line (L20) upstream of the economizer 40 to generate steam in the boilers (50a, 50b). Fresh water can be sufficiently delivered to the boilers 50a and 50b along L24).

이때 보일러(50a, 50b)로 공급되는 청수의 유량은 청수 우회밸브(V24)에 의해 조절될 수 있으며, 청수 우회라인(L24)에 마련되는 청수 우회밸브(V24)는 연료전지(30)로 공급되는 오일연료의 유량을 고려하여 제어부에 의해 제어됨에 따라, 청수 우회라인(L24)을 따라 보일러(50a, 50b)로 전달되는 청수 유량이 적절하게 설정될 수 있다.At this time, the flow rate of fresh water supplied to the boilers 50a and 50b can be controlled by the fresh water bypass valve V24, and the fresh water bypass valve V24 provided in the fresh water bypass line L24 is supplied to the fuel cell 30. As the flow rate of the oil fuel is controlled by the controller, the flow rate of fresh water delivered to the boilers 50a and 50b along the fresh water bypass line L24 may be appropriately set.

다만 이코노마이저(40)를 우회한 청수가 보일러(50a, 50b)로 유입될 경우 고온수가 유입되는 경우와 대비할 때 상대적으로 많은 가열이 필요하므로, 보일러(50a, 50b)는 버너(51)를 사용할 수 있다.However, when the fresh water bypassing the economizer 40 flows into the boilers 50a, 50b, a relatively large amount of heating is required in preparation for the inflow of hot water, so the boilers 50a, 50b can use the burner 51. have.

청수 우회라인(L24)을 구비하는 경우에는 고온수의 일부를 청수 전달라인(L23)으로 전달하고 나머지를 보일러(50a, 50b)로 전달하게 되나, 위의 경우와 달리 본 실시예는 청수 유입라인(L20) 자체를 이코노마이저(40)와 보일러(50a, 50b)로 분배 연결하는 것도 가능하다.If a fresh water bypass line (L24) is provided, a part of the hot water is transferred to the fresh water delivery line (L23) and the rest is transferred to the boilers (50a, 50b), but unlike the above case, this embodiment is a fresh water inlet line. It is also possible to distribute and connect the (L20) itself to the economizer 40 and the boilers 50a and 50b.

즉 청수 유입라인(L20)은 이코노마이저(40)와 보일러(50a, 50b)에 각각 청수를 분배하며, 청수 전달라인(L23)은 이코노마이저(40)의 하류로부터 가열기(321) 등으로 연장될 수 있다. 이때 연료전지(30)로 공급되는 오일연료의 유량을 고려하여, 청수 유입라인(L20)의 청수 분배량을 제어부로 제어할 수 있다.That is, the fresh water inlet line L20 distributes fresh water to the economizer 40 and the boilers 50a and 50b, respectively, and the fresh water delivery line L23 may extend from the downstream of the economizer 40 to the heater 321, etc. . In this case, in consideration of the flow rate of the oil fuel supplied to the fuel cell 30, the amount of fresh water distribution in the fresh water inlet line L20 may be controlled by the controller.

이와 같이 본 실시예는, 고온수를 이용하여 탈황되는 오일연료의 가열에 활용함으로써, 탈황 효율을 높여 연료전지(30)의 발전효율을 극대화할 수 있고, 환경오염을 방지할 수 있다.As described above, the present embodiment can maximize the power generation efficiency of the fuel cell 30 by increasing the desulfurization efficiency by utilizing the high-temperature water to heat the desulfurized oil fuel and prevent environmental pollution.

본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 상기 실시예들 중 적어도 둘 이상의 조합 또는 적어도 하나 이상의 상기 실시예와 공지기술의 조합에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다. In addition to the above-described embodiments, the present invention encompasses all embodiments generated by a combination of at least two or more of the above embodiments or a combination of at least one or more of the above embodiments and known techniques.

일례로 도 8에 나타난 제8 실시예와, 도 2에 나타난 제2 실시예가 부분적으로 조합된 제9 실시예를 더 포함할 수 있다. 제 9 실시예는, 탈황기(32)가 버너(51)의 배기를 이용하여 가열되는 오일연료를 탈황할 수 있다.As an example, a ninth embodiment in which the eighth embodiment shown in FIG. 8 and the second embodiment shown in FIG. 2 are partially combined may be further included. In the ninth embodiment, the desulfurizer 32 can desulfurize the heated oil fuel using exhaust from the burner 51.

탈황 효율 향상을 위해, 오일 저장탱크(11)에 저장되어 있는 오일의 온도보다 높게 오일을 가열하는 것이 바람직함은 앞서 설명한 바와 같은데, 제9 실시예는 가스연료의 가열에 버너(51)의 배기를 활용했던 제2 실시예를 참고하여, 버너(51)의 배기를 탈황되어야 하는 오일연료의 가열에 활용할 수 있다.In order to improve the desulfurization efficiency, it is preferable to heat the oil higher than the temperature of the oil stored in the oil storage tank 11, as described above. In the ninth embodiment, the burner 51 is exhausted for heating gas fuel. With reference to the second embodiment in which is utilized, the exhaust of the burner 51 can be utilized for heating oil fuel to be desulfurized.

이때 탈황기(32)로 유입되는 오일연료를 버너(51)의 배기를 이용하여 가열하는 가열기(321)가 사용되거나, 탈황기(32) 자체가 버너(51)의 배기를 전달받아, 버너(51)의 배기를 이용하여 오일연료가 가열되는 동시에 탈황되도록 할 수 있음은 앞선 제8 실시예의 내용과 유사하다.At this time, a heater 321 that heats the oil fuel flowing into the desulfurizer 32 by using the exhaust of the burner 51 is used, or the desulfurizer 32 itself receives the exhaust of the burner 51, and the burner ( It is similar to the contents of the eighth embodiment that oil fuel can be heated and desulfurized at the same time by using the exhaust of 51).

물론 상기에서 설명한 제9 실시예 외에도, 앞서 설명한 실시예의 특징들의 조합이 얼마든지 본 발명의 범주로 포함될 수 있을 것이다.Of course, in addition to the ninth embodiment described above, any combination of features of the above-described embodiment may be included in the scope of the present invention.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and within the technical scope of the present invention, those of ordinary skill in the art It would be clear that the transformation or improvement is possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications to changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.

1: 전기추진 시스템 10: 액화가스 저장탱크
11: 오일 저장탱크 111: 오일 하역펌프
20a: 제1 발전엔진 20b: 제2 발전엔진
30: 연료전지 31: 개질기
311: 열교환기 32: 탈황기
321: 가열기 40: 이코노마이저
41: 청수펌프 50a: 제1 보일러
50b: 제2 보일러 51: 버너
60: 히팅부 61: 열유 가열기
62: 열유 히터 100: 스팀 수요처
L1: 액화가스 공급라인 V1: 액화가스 공급밸브
L2: 증발가스 공급라인 V2: 증발가스 공급밸브
L3: 오일 공급라인 V3: 오일 공급밸브
L10: 발전엔진 배기라인 L11: 연료전지 배기라인
L12: 버너 배기라인 L20: 청수 유입라인
V20: 청수 유입밸브 L21: 스팀 공급라인
V21: 스팀 혼합밸브 L22: 청수 분기라인
V22: 청수 분기밸브 L23: 청수 전달라인
L24: 청수 우회라인 V24: 청수 우회밸브
L30: 오일 하역라인 L40: 열유 공급라인
1: electric propulsion system 10: liquefied gas storage tank
11: oil storage tank 111: oil handling pump
20a: first power generation engine 20b: second power generation engine
30: fuel cell 31: reformer
311: heat exchanger 32: desulfurizer
321: heater 40: economizer
41: fresh water pump 50a: first boiler
50b: second boiler 51: burner
60: heating unit 61: hot oil heater
62: hot oil heater 100: steam demand
L1: liquefied gas supply line V1: liquefied gas supply valve
L2: Boil-off gas supply line V2: Boil-off gas supply valve
L3: Oil supply line V3: Oil supply valve
L10: Power generation engine exhaust line L11: Fuel cell exhaust line
L12: burner exhaust line L20: fresh water inlet line
V20: fresh water inlet valve L21: steam supply line
V21: steam mixing valve L22: fresh water branch line
V22: fresh water branch valve L23: fresh water delivery line
L24: clear water bypass line V24: clear water bypass valve
L30: Oil unloading line L40: Hot oil supply line

Claims (9)

선박에 탑재된 액화가스 저장탱크의 가스연료를 소비하여 상기 선박의 추진을 위한 전기를 생산하는 발전엔진과 연료전지를 구비한 전기추진 시스템으로서,
가스연료를 연소하여 청수를 스팀으로 변화시키는 버너를 갖는 보일러를 포함하며,
상기 연료전지는,
상기 액화가스 저장탱크의 액화가스를 소비하면서 발전량이 일정한 기저부하로 가동하며,
상기 액화가스 저장탱크와 상기 연료전지 사이에 탈황기가 생략되며,
상기 보일러는,
상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 소비하여 스팀의 생성량이 가변하되,
상기 버너에서 오일을 소비하여 스팀 생성량을 제어하며,
상기 발전엔진은,
상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 우선적으로 소비하면서 발전량이 가변되는 보조부하로 가동하되,
상기 액화가스 저장탱크에서의 증발가스 발생량에 따라 액화가스 또는 오일을 소비하여 가변량을 줄이는 것을 특징으로 하는 전기추진 시스템.
An electric propulsion system having a power generation engine and a fuel cell that consumes gas fuel from a liquefied gas storage tank mounted on a ship and generates electricity for propulsion of the ship,
It includes a boiler having a burner that converts fresh water into steam by burning gas fuel,
The fuel cell,
While consuming the liquefied gas from the liquefied gas storage tank, the amount of power generation is operated with a constant base load,
A desulfurizer is omitted between the liquefied gas storage tank and the fuel cell,
The boiler,
The amount of steam generated is varied by consuming the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank,
The burner consumes oil to control the amount of steam generated,
The power generation engine,
While preferentially consuming the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank, it is operated with an auxiliary load whose power generation amount is variable,
Electric propulsion system, characterized in that to reduce a variable amount by consuming liquefied gas or oil according to the amount of boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 액화가스 저장탱크와 상기 연료전지 사이에 마련되어 상기 액화가스에서 수소를 분리하는 개질기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기추진 시스템.
The method of claim 1,
An electric propulsion system, further comprising a reformer provided between the liquefied gas storage tank and the fuel cell to separate hydrogen from the liquefied gas.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 연료전지는,
상기 발전엔진보다 상대적으로 작은 발전량을 갖는 것을 특징으로 하는 전기추진 시스템.
The method of claim 1, wherein the fuel cell,
Electric propulsion system, characterized in that it has a relatively small amount of power generation than the power generation engine.
제 1 항에 있어서, 상기 발전엔진은,
서로 다른 발전량을 갖는 둘 이상의 발전엔진으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기추진 시스템.
The method of claim 1, wherein the power generation engine,
Electric propulsion system, characterized in that consisting of two or more power generation engines having different amounts of power generation.
제 1 항에 있어서,
제1 발전엔진은, 상기 선박의 정박 시 필요한 전기량에 대응되는 발전량을 갖고,
상기 연료전지 및 상기 발전엔진은, 상기 선박의 운항 시 필요한 전기량에 대응되는 총 발전량을 갖는 것을 특징으로 하는 전기추진 시스템.
The method of claim 1,
The first power generation engine has a power generation amount corresponding to the amount of electricity required when the ship is anchored,
The fuel cell and the power generation engine, wherein the electric propulsion system, characterized in that having a total amount of power corresponding to the amount of electricity required for the operation of the ship.
제 7 항에 있어서, 상기 제1 발전엔진은,
상기 선박의 정박 시 상기 액화가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 소비하면서 발전량이 일정하게 가동하는 것을 특징으로 하는 전기추진 시스템.
The method of claim 7, wherein the first power generation engine,
Electric propulsion system, characterized in that when the ship is anchored, the amount of power generation is constant while consuming the boil-off gas generated from the liquefied gas storage tank.
제 1 항, 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 상기 전기추진 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.A ship comprising the electric propulsion system according to any one of claims 1, 3 and 5 to 8.
KR1020180172090A 2018-12-28 2018-12-28 Electric propulsion system and ship having the same KR102201185B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180172090A KR102201185B1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Electric propulsion system and ship having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180172090A KR102201185B1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Electric propulsion system and ship having the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200082000A KR20200082000A (en) 2020-07-08
KR102201185B1 true KR102201185B1 (en) 2021-01-08

Family

ID=71600147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180172090A KR102201185B1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Electric propulsion system and ship having the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102201185B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102452821B1 (en) * 2021-04-28 2022-10-12 대우조선해양 주식회사 Fuel supply system and vessel including the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102576053B1 (en) * 2021-09-03 2023-09-07 한화오션 주식회사 System for organic rankine cycle of ship and ship having the same
KR102389117B1 (en) 2021-12-21 2022-04-21 대명엠텍 주식회사 The propeller reduction gear for electric propilsion ship

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004066917A (en) * 2002-08-05 2004-03-04 Mitsubishi Materials Corp Power supply system for vessel
KR100489804B1 (en) * 2002-11-28 2005-05-16 대우조선해양 주식회사 A system of management for B.O.G in LNG carrier

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170055398A (en) * 2015-11-11 2017-05-19 현대중공업 주식회사 A LNG Carrier
KR20180075296A (en) * 2016-12-26 2018-07-04 현대중공업 주식회사 Ship

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004066917A (en) * 2002-08-05 2004-03-04 Mitsubishi Materials Corp Power supply system for vessel
KR100489804B1 (en) * 2002-11-28 2005-05-16 대우조선해양 주식회사 A system of management for B.O.G in LNG carrier

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102452821B1 (en) * 2021-04-28 2022-10-12 대우조선해양 주식회사 Fuel supply system and vessel including the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200082000A (en) 2020-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102115103B1 (en) Electric propulsion system and ship having the same
KR101572982B1 (en) Waste heat recycling system for ship mounted with fuel cell
KR102201185B1 (en) Electric propulsion system and ship having the same
AU2007295938A1 (en) Power generation system for a marine vessel
KR102247119B1 (en) Ship
KR102117632B1 (en) Electric propulsion system and ship having the same
KR20220047470A (en) Fuel cell and vessel comprising the same
KR102125457B1 (en) Electric propulsion system and ship having the same
KR102125634B1 (en) Electric propulsion system and ship having the same
KR102117630B1 (en) Electric propulsion system and ship having the same
KR102141745B1 (en) Electric propulsion system and ship having the same
KR102578402B1 (en) Boil-Off Gas Proceeding System for Liquefied Hydrogen Carrier
KR20140038763A (en) Ship having fuel cell system for carrying liquefied natural gas
KR101350808B1 (en) Hybrid fuel supply system and method for ship engines
KR102535403B1 (en) Fuel cell and vessel comprising the same
KR20200009221A (en) Boil-Off Gas Proceeding Method for Liquefied Hydrogen Carrier
KR102216751B1 (en) Methanol reforming system, CO2 absorbing tank system, fuel and reaction water storage for fuel cell and marine structure including the same
KR102200371B1 (en) Methanol reforming system, CO2 absorbing tank system, fuel and reaction water storage for fuel cell and marine structure including the same
KR102578403B1 (en) Boil-Off Gas Proceeding System for Liquefied Hydrogen Carrier
KR102576053B1 (en) System for organic rankine cycle of ship and ship having the same
KR102464902B1 (en) Fuel cell and vessel comprising the same
KR20200007446A (en) Boil-Off Gas Proceeding System for Liquefied Hydrogen Carrier
KR102204838B1 (en) Methanol reforming system, CO2 absorbing tank system, fuel and reaction water storage for fuel cell and marine structure including the same
KR102217612B1 (en) Methanol reforming system, CO2 absorbing tank system, fuel and reaction water storage for fuel cell and marine structure including the same
KR20170054747A (en) Heating Medium Supply System and Method for Gasification of Liquefied Fuel Gas

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant