KR102295007B1

KR102295007B1 - Boiler system

Info

Publication number: KR102295007B1
Application number: KR1020160134285A
Authority: KR
Inventors: 김종봉
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2021-08-26
Also published as: KR20180041914A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 시스템은, 선박에 마련되는 기관의 배기를 이용하여 스팀을 생성하는 배열회수부; 상기 배열회수부에서 발생하는 스팀을 이용하여 전기를 생성하는 복수 개의 스팀터빈; 및 어느 하나의 상기 스팀터빈에서 배출되는 스팀을 상기 배열회수부에서 배출되는 상기 기관의 배기로로 가열하여 다른 상기 스팀터빈으로 전달하는 히터(Reheater)를 포함하는 것을 특징으로 한다.A boiler system according to an embodiment of the present invention includes: a heat recovery unit for generating steam using exhaust of an engine provided on a ship; a plurality of steam turbines for generating electricity using the steam generated by the heat recovery unit; and a heater that heats the steam discharged from one of the steam turbines to the exhaust path of the engine discharged from the heat recovery unit and transmits the steam to the other steam turbine.

Description

Boiler system {Boiler system}

본 발명은 보일러 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a boiler system.

선박은 급수를 가열하여 필요한 스팀이나 열수(급수)를 공급하기 위하여 보일러 시스템이 설치되는데, 이러한 보일러 시스템의 효율을 높임과 아울러 에너지 절약을 위하여 선박으로부터 발생되는 배기가스의 열을 이용하여 보일러로 공급되는 급수를 가열시키기 위한 이코노마이저(Economizer)가 설치된다.A boiler system is installed in a ship to heat feedwater and supply necessary steam or hot water (feedwater). In order to improve the efficiency of the boiler system and save energy, it is supplied to the boiler using the heat of exhaust gas generated from the ship. An economizer is installed to heat the supplied water.

즉, 보일러 시스템은, 선박의 추진력을 제공하는 메인엔진으로부터 배출되는 배기가스의 폐열을 보일러수와 열교환하는 이코노마이저와, 이코노마이저로부터 열교환된 스팀/보일러수를 공급받아 스팀을 분리/생산하는 보일러로 구성된다.That is, the boiler system consists of an economizer that heat-exchanges waste heat of exhaust gas discharged from the main engine providing propulsion of a ship with boiler water, and a boiler that separates/produces steam by receiving heat-exchanged steam/boiler water from the economizer. do.

여기서, 메인엔진은 선박의 추진력을 제공하는 기관으로서, 디젤연소 후 고온의 배기가스가 발생하게 된다. 이때 발생되는 배기가스는 이코노마이저로 보내져 보일러수와 열교환된 후 방출된다.Here, the main engine is an engine that provides propulsion of the ship, and high-temperature exhaust gas is generated after diesel combustion. The exhaust gas generated at this time is sent to the economizer and is discharged after heat exchange with boiler water.

이와 같이, 이코노마이저는 보일러 측으로부터 저온의 보일러수를 공급받아 고온의 스팀/보일러수로 열교환시킨 후 보일러 측으로 다시 보내 순환되도록 하나, 보일러 시스템의 효율을 높이기 위해 지속적인 연구, 개발이 이루지고 있는 실정이다.As described above, the economizer receives low-temperature boiler water from the boiler, exchanges heat with high-temperature steam/boiler water, and sends it back to the boiler for circulation. However, continuous research and development are being made to increase the efficiency of the boiler system. .

본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 버려지는 배기가스를 이코노마이저로 보내 보일러수를 예열할 뿐만 아니라, 스팀터빈으로 공급되는 급수를 예열할 수 있는 히터에서 배기와 열교환하고, 보일러로 공급되는 급수를 별도의 이코노마이저에서 예열하여 공급함으로써, 배기가스를 효율적으로 활용하여 연료사용을 절감할 수 있는 보일러 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to improve the prior art, and an object of the present invention is to not only preheat boiler water by sending waste gas to an economizer, but also heat exchange with exhaust in a heater capable of preheating feedwater supplied to a steam turbine, , to provide a boiler system that can reduce fuel use by efficiently utilizing exhaust gas by preheating and supplying feedwater supplied to the boiler in a separate economizer.

구체적으로, 상기 스팀터빈은, 이용하는 스팀의 압력이 서로 다른 복수 개의 스팀터빈을 포함할 수 있다.Specifically, the steam turbine may include a plurality of steam turbines having different pressures of steam used.

구체적으로, 상기 히터에서 가열된 스팀을 이용하는 스팀터빈은, 상기 히터로 스팀을 전달하는 어느 하나의 스팀터빈 대비 이용하는 스팀의 압력이 낮을 수 있다.Specifically, in a steam turbine using steam heated by the heater, the pressure of steam used may be lower than that of any one steam turbine that delivers steam to the heater.

구체적으로, 상기 스팀터빈은, 고압의 스팀을 이용하는 고압 스팀터빈(HP), 중압의 스팀을 이용하는 중압 스팀터빈(IP) 및 저압의 스팀을 이용하는 저압 스팀터빈(LP) 중 적어도 둘 이상을 포함할 수 있다.Specifically, the steam turbine may include at least two or more of a high-pressure steam turbine (HP) using high-pressure steam, an intermediate-pressure steam turbine (IP) using medium-pressure steam, and a low-pressure steam turbine (LP) using low-pressure steam. can

구체적으로, 상기 히터는, 상기 고압 스팀터빈에서 배출되는 스팀을 상기 배열회수부에서 상기 기관의 배출되는 배기로 가열하여 상기 중압 스팀터빈 또는 상기 저압 스팀터빈으로 전달할 수 있다.Specifically, the heater may heat the steam discharged from the high-pressure steam turbine by the exhaust heat discharged from the engine in the heat recovery unit and deliver it to the medium-pressure steam turbine or the low-pressure steam turbine.

구체적으로, 상기 배열회수부는, 상기 기관의 배기를 이용하여 스팀을 생성하는 이코노마이저; 및 버너를 이용하여 스팀을 생성하는 보일러를 포함하며, 상기 스팀터빈은, 상기 보일러에서 생성된 스팀 및 상기 이코노마이저에서 생성된 스팀을 이용하여 전기를 생성할 수 있다.Specifically, the heat recovery unit may include: an economizer generating steam by using the exhaust of the engine; and a boiler generating steam using a burner, wherein the steam turbine may generate electricity using the steam generated in the boiler and the steam generated in the economizer.

구체적으로, 상기 배열회수부는, 상기 기관의 배기를 이용하여 물을 가열하는 이코노마이저; 및 버너를 이용하여 상기 물을 스팀으로 바꾸는 보일러를 포함하고, 상기 보일러는, 상기 물의 흐름을 기준으로 상기 이코노마이저의 하류에 직렬로 마련될 수 있다.Specifically, the heat recovery unit may include: an economizer that heats water by using the exhaust of the engine; and a boiler that converts the water into steam using a burner, wherein the boiler may be provided in series downstream of the economizer based on the flow of the water.

구체적으로, 상기 배열회수부는, 상기 기관의 배기를 이용하여 스팀을 생성하는 이코노마이저; 및 상기 스팀을 저장하거나 버너를 이용하여 상기 스팀을 가열하는 보일러를 포함하고, 상기 보일러는, 상기 스팀의 흐름을 기준으로 상기 이코노마이저의 하류에 직렬로 마련될 수 있다.Specifically, the heat recovery unit may include: an economizer generating steam by using the exhaust of the engine; and a boiler storing the steam or heating the steam using a burner, wherein the boiler is provided in series downstream of the economizer based on the flow of the steam.

구체적으로, 상기 히터는, 상기 기관의 배기의 흐름을 기준으로 상기 배열회수부의 상류에 직렬로 마련될 수 있다.Specifically, the heater may be provided in series upstream of the heat recovery unit based on the exhaust flow of the engine.

본 발명에 따른 보일러 시스템은, 버려지는 배기가스를 열교환 매체로 이용하여 연료의 낭비를 방지할 수 있도록, 배기가스를 기준으로 히터와, 2개의 이코노마이저가 직렬로 마련되어, 히터에서 배기와 열교환하여 스팀터빈으로 급수를 공급하고, 제1 이코노마이저에서 배기와 급수를 열교환시켜 보일러로 공급하며, 제2 이코노마이저에서 배기와 열교환하여 급수가 저정되는 공기분리기로 공급하여, 급수를 가열 및 스팀을 생성시키기 위한 연료 사용량을 절감시킬 수 있다.In the boiler system according to the present invention, a heater and two economizers are provided in series based on the exhaust gas so as to prevent wastage of fuel by using the discarded exhaust gas as a heat exchange medium. Fuel for supplying feedwater to the turbine, heat-exchanging exhaust and feedwater from the first economizer to supply to the boiler, and supplying heat-exchange with exhaust from the second economizer to an air separator in which feedwater is stored, to heat feedwater and generate steam consumption can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 시스템에서 히터와 스팀터빈을 경유하는 스팀의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 시스템에서 히터, 제1 이코노마이저, 제2 이코노마이저 각각을 경유하는 급수 및 스팀의 흐름을 도시한 도면이다.1 is a view showing a boiler system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a flow chart of steam passing through a heater and a steam turbine in a boiler system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating flows of feed water and steam passing through each of a heater, a first economizer, and a second economizer in a boiler system according to an 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.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In the present specification, in adding reference numbers to the components of each drawing, it should be noted that only the same components are given the same number as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 시스템에서 히터와 스팀터빈을 경유하는 스팀의 흐름도를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보일러 시스템에서 히터, 제1 이코노마이저, 제2 이코노마이저 각각을 경유하는 급수 및 스팀의 흐름을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a boiler system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating a flow diagram of steam passing through a heater and a steam turbine in a boiler system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram illustrating flows of feed water and steam passing through each of a heater, a first economizer, and a second economizer in a boiler system according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 보일러 시스템(100)은 배열회수부(110), 스팀터빈(120) 및 히터(130)(Reheater)를 포함한다.1 to 3 , the boiler system 100 according to the embodiment of the present invention includes a heat recovery unit 110 , a steam turbine 120 , and a heater 130 (Reheater).

배열회수부(110)는 기관(도시하지 않음)의 폐열을 이용하는 구성으로서, 기관의 배기를 이용하여 스팀을 생성할 수 있으며, 이코노마이저(111)와 보일러(112)를 포함하여 이루어질 수 있다.The heat recovery unit 110 is configured to use waste heat from an engine (not shown), and may generate steam using exhaust of the engine, and may include an economizer 111 and a boiler 112 .

여기서, 기관은 선박에 마련되며, 일례로 선박의 추진력을 발생시키는 엔진 또는 터빈으로 이루어질 수 있다. 이러한, 기관은 연료를 소모한 이후 고온의 배기가스(배기)가 발생하며, 이때 발생되는 배기가스가 배열회수부(110) 및 히터(130)로 공급되어 배열회수부(110) 및 히터(130) 각각에서 열교환될 수 있다.Here, the engine is provided in the ship, for example, may consist of an engine or a turbine for generating propulsion of the ship. Such an engine generates high-temperature exhaust gas (exhaust) after consuming fuel, and the generated exhaust gas is supplied to the heat recovery unit 110 and the heater 130, and the heat recovery unit 110 and the heater 130 ) can be heat exchanged in each.

구체적으로, 이코노마이저(111)는 기관의 배기가스가 통과되어 배기가스의 열을 이용하여 급수를 가열할 수 있고, 보일러(112)는 연료를 이용하여 급수를 가열하는데, 버너(내부에 연소실이 마련될 수 있음)를 포함하여 스팀을 생성할 수 있으며, 보일러(112)로 공급되는 물은 공기분리기(1001)(deaerator)로부터 공급되어 보일러(112)에서 가열된 이후, 선박에서 필요한 스팀이나 열수를 공급할 수 있다. Specifically, the economizer 111 may heat feedwater by using the heat of the exhaust gas through which the exhaust gas of the engine passes, and the boiler 112 heats the feedwater using fuel, and a burner (a combustion chamber is provided inside). may be), and the water supplied to the boiler 112 is supplied from the air separator 1001 (deaerator) and heated in the boiler 112. can supply

여기서, 공기분리기(1001)는 보일러(112) 등의 부식을 방지하기 위해 공기를 제거하는 구성이며, 보일러(112) 등으로 공급되는 급수를 저장하는 저장탱크 및/또는 압력퍼버탱크(1001A)를 포함하는 하나의 유닛을 의미할 수 있다. 이하에서는 설명 및 이해의 편의상 공기분리기(1001)가 탱크(1001A)를 포함하여, 탱크(1001A)에 저장된 급수 및 탱크(1001A)로 회수되는 급수가 공기분리기(1001)를 통해 수행되는 것으로 설명하나 이와 달리 탱크(1001A)를 통해 직접 이루어질 수 있음은 물론이다.Here, the air separator 1001 is configured to remove air to prevent corrosion of the boiler 112, etc., and a storage tank and/or a pressure buffer tank 1001A for storing water supplied to the boiler 112, etc. It may mean one unit including. Hereinafter, for convenience of explanation and understanding, the air separator 1001 includes the tank 1001A, and the supply water stored in the tank 1001A and the water supply recovered to the tank 1001A are described as being performed through the air separator 1001. Unlike this, of course, it can be done directly through the tank 1001A.

게다가, 본 실시예의 배열회수부(110)는 보일러(112)가 쌍으로 이루어지고, 보일러(112)로 공급되는 급수를 예열하기 위한 이코노마이저(111) 또한 보일러(112)에 대응하여 그 수가 마련될 수 있다. In addition, in the heat recovery unit 110 of this embodiment, the boiler 112 is a pair, and the economizer 111 for preheating the feed water supplied to the boiler 112 and the number of the boiler 112 are to be provided. can

아울러, 보일러(112), 이코노마이저(111), 공기분리기(1001) 각각을 연결하는 배관(부호 도시하지 않음)이 마련될 수 있고, 배관 상에는 복수의 밸브(부호 도시하지 않음)가 마련되어 밸브의 개도 조절을 통해 급수의 흐름이 조절될 수 있다. In addition, a pipe (not shown) connecting each of the boiler 112, the economizer 111, and the air separator 1001 may be provided, and a plurality of valves (not shown) are provided on the pipe to open the valve The regulation allows the flow of the feed water to be regulated.

그뿐만 아니라, 한 쌍의 보일러 각각에 연결되는 배관은 서로 연통되어 한 쌍의 보일러 또는 한 쌍의 이코노마이저 중 어느 하나가 고장나는 경우 정상 가동되는 보일러 또는 이코노마이저를 이용할 수 있도록 급수의 흐름이 제어될 수 있음은 물론이다.In addition, the piping connected to each of the pair of boilers communicates with each other, so that if any one of the pair of boilers or the pair of economizers fails, the flow of feed water can be controlled so that a boiler or economizer that is operating normally can be used. of course there is

여기서, 하나의 보일러(112)에 연계되는 이코노마이저(111)는 예를 들어 2개 이상으로 마련될 수 있고, 본 실시예에서는 제1 이코노마이저(111)와 제2 이코노마이저(111) 2개가 구비되는 것을 예로 들어 설명하며, 기관에서 배출되는 배기의 열이 제1 이코노마이저(111)와 제2 이코노마이저(111) 각각을 직렬로 경유할 수 있다.Here, the number of economizers 111 linked to one boiler 112 may be provided, for example, in two or more, and in this embodiment, the first economizer 111 and the second economizer 111 are provided with two As an example, the heat of exhaust exhaust from the engine may pass through each of the first economizer 111 and the second economizer 111 in series.

특히, 본 실시예에서는 피드 워터 펌프(1003)(피딩 펌프)를 통해 공급되는 급수가 보일러(112)로 직접 공급되지 않고, 제1 이코노마이저(111)를 경유한 이후 보일러(112)로 공급되어, 제1 이코노마이저(111)에서 급수가 배기와 열교환된 이후 보일러(112)로 공급됨으로써, 보일러(112)에서 급수를 가열하기 위한 에너지가 감소되어 스팀을 생성하기 위한 연료량을 줄일 수 있다.In particular, in this embodiment, the feed water supplied through the feed water pump 1003 (feeding pump) is not directly supplied to the boiler 112, but is supplied to the boiler 112 after passing through the first economizer 111, Since the feed water is supplied to the boiler 112 after heat exchange with the exhaust in the first economizer 111 , energy for heating the feed water in the boiler 112 is reduced, thereby reducing the amount of fuel for generating steam.

게다가, 배기가스의 흐름을 기준으로, 제1 이코노마이저(1111), 제2 이코노마이저(1112)가 직렬로 마련될 수 있어, 배기가스는 제1 이코노마이저(1111), 제2 이코노마이저(1112) 각각을 차례로 경유하며 열교환이 이루어질 수 있다.In addition, based on the flow of exhaust gas, the first economizer 1111 and the second economizer 1112 may be provided in series, so that the exhaust gas sequentially passes through each of the first economizer 1111 and the second economizer 1112 . It passes through and heat exchange can be performed.

이때, 제2 이코노마이저(111)에는 공기분리기(1001)로부터 배출되는 급수가 공급될 수 있는데, 공기분리기(1001)에서 공급되는 급수는 제1 이코노마이저(111)로 공급되는 급수로부터 분기되어 제2 이코노마이저(111)로 공급될 수 있다. 이와 같이, 공기분리기(1001)에서 제2 이코노마이저(111)로 공급된 급수는 제1 이코노마이저(111)에서 열교환된 배기와 열교환되어 온도가 상승된 이후 다시 공기분리기(1001)로 공급될 수 있다. 즉, 공기분리기(1001) 내의 급수는 제2 이코노마이저(111)를 통해 순환되는데, 제2 이코노마이저(111)에서 배기와 열교환되어 예열이 이루어질 수 있다.At this time, the water supply discharged from the air separator 1001 may be supplied to the second economizer 111 , and the water supply supplied from the air separator 1001 is branched from the water supply supplied to the first economizer 111 to the second economizer. (111) can be supplied. As described above, the water supplied from the air separator 1001 to the second economizer 111 may be heat-exchanged with the exhaust heat exchanged by the first economizer 111 to increase the temperature, and then be supplied to the air separator 1001 again. That is, the water supplied in the air separator 1001 is circulated through the second economizer 111 , and heat exchange with the exhaust in the second economizer 111 may be performed to preheat.

이와 같이, 공기분리기(1001)에서 배열회수부(110)로 공급되는 급수는 제2 이코노마이저(111)를 통해 배기와 열교환으로 온도가 상승된 상태로 공급되는 것은 물론, 제1 이코노마이저(111)에서 배기와 열교환되어 예열이 된 이후 보일러(112)로 공급됨으로써, 보일러(112)에서 급수를 가열하기 위해 사용되는 에너지가 절감될 수 있다.In this way, the water supplied from the air separator 1001 to the heat recovery unit 110 is supplied in a state in which the temperature is increased through exhaust and heat exchange through the second economizer 111, as well as from the first economizer 111. By being supplied to the boiler 112 after heat exchange with the exhaust is preheated, energy used to heat feed water in the boiler 112 can be reduced.

즉, 제1 이코노마이저(111)는 보일러(112)로 공급되는 급수에 온도를 가하여 예열시키거나 스팀을 생성시킬 수 있고, 제2 이코노마이저(111)는 제1 이코노마이저(111)로 공급될 급수를 예열하기 위해 공기분리기(1001)에 저장되는 급수를 예열시킬 수 있다.That is, the first economizer 111 may preheat or generate steam by applying a temperature to the feedwater supplied to the boiler 112 , and the second economizer 111 preheats the feedwater to be supplied to the first economizer 111 . In order to do this, the water supply stored in the air separator 1001 may be preheated.

이러한, 제1 이코노마이저(1111)와 제2 이코노마이저(1112)는 배기가스의 흐름을 기준으로 제1 이코노마이저(111)가 먼저 배기가스와 열교환되고 그 이후 제2 이코노마이저(111)가 열교환되어, 상대적으로 온도가 더 높은 상태의 배기가스와 제1 이코노마이저(111)가 열교환된 이후 상대적으로 온도가 더 낮은 상태의 배기가스와 제2 이코노마이저(111)가 열교환되어, 외부로 배출되는 과정에서 열교환으로 배기가스의 온도가 감소되나, 상대적으로 온도가 낮아진 배기가스를 최대한 활용하여 연료의 소모량을 줄일 수 있다.As for the first economizer 1111 and the second economizer 1112, the first economizer 111 first exchanges heat with the exhaust gas based on the flow of exhaust gas, and then the second economizer 111 exchanges heat with the exhaust gas, so that relatively After the exhaust gas in a higher temperature state and the first economizer 111 exchange heat, the exhaust gas in a relatively lower temperature state and the second economizer 111 exchange heat with each other, and exhaust gas through heat exchange in the process of being discharged to the outside. Although the temperature of the engine is reduced, the consumption of fuel can be reduced by maximizing the use of the relatively low temperature exhaust gas.

스팀터빈(120)은 배열회수부(110)에서 발생하는 스팀을 이용하여 전기를 생성하며, 복수 개로 이루어질 수 있다. 여기서, 복수개의 스팀터빈(120)은 이용하는 스팀의 압력이 서로 다르게 이루어질 수 있다. The steam turbine 120 generates electricity by using the steam generated by the heat recovery unit 110 , and may be formed of a plurality of steam turbines 120 . Here, the plurality of steam turbines 120 may have different pressures of steam used.

일례로, 히터(130)에서 가열된 스팀을 이용하는 스팀터빈(120)은, 히터(130)로 스팀을 전달하는 어느 하나의 스팀터빈(120) 대비 이용하는 스팀의 압력이 낮을 수 있다.For example, in the steam turbine 120 using steam heated by the heater 130 , the pressure of steam used may be lower than that of any one steam turbine 120 that delivers steam to the heater 130 .

구체적으로, 도 2를 참조하면, 스팀터빈(120)은, 고압의 스팀을 이용하는 고압 스팀터빈(121)(HP, High pressure), 중압의 스팀을 이용하는 중압 스팀터빈(122)(IP, Intermediate pressure) 및 저압의 스팀을 이용하는 저압 스팀터빈(123)(LP, Low pressure) 중 둘 이상을 포함하여 이루어질 수 있는데, 본 실시예에서는 설명 및 이해의 편의상 고압 스팀터빈(121), 중압 스팀터빈(122), 저압 스팀터빈(123) 각각을 모두 구비하는 것으로 설명하나, 이 중 어느 하나가 생략될 수 있다.Specifically, referring to FIG. 2 , the steam turbine 120 includes a high-pressure steam turbine 121 (HP, High pressure) using high-pressure steam, and a medium-pressure steam turbine 122 (IP, Intermediate pressure) using medium pressure steam. ) and a low pressure steam turbine 123 (LP, Low pressure) using low pressure steam may be included. In this embodiment, for convenience of explanation and understanding, the high pressure steam turbine 121, the medium pressure steam turbine 122 ), the low-pressure steam turbine 123 is described as having all of them, but any one of them may be omitted.

이러한, 스팀터빈(120)은 보일러(112)에서 생성된 스팀 및 이코노마이저(111)에서 생성된 스팀을 이용하여 전기를 생성할 수 있으며, 히터(130)에 의해 예열이 이루어질 수 있고, 스팀의 흐름을 기준으로 보일러(112), 고압 스팀터빈(121), 히터(130), 중압 스팀터빈(122), 저압 스팀터빈(123)이 일렬로 마련되고, 중압 스팀터빈(122)은 고압 스팀터빈(121)과 축이 연결될 수 있다.The steam turbine 120 may generate electricity using the steam generated by the boiler 112 and the steam generated by the economizer 111 , and may be preheated by the heater 130 , and the flow of steam A boiler 112, a high-pressure steam turbine 121, a heater 130, a medium-pressure steam turbine 122, and a low-pressure steam turbine 123 are provided in a line based on the 121) and the shaft may be connected.

히터(130)(Reheater)는 어느 하나의 스팀터빈(120)에서 배출되는 스팀을 배열회수부(110)에서 배출되는 기관의 배기로 가열하여 다른 스팀터빈(120)으로 전달하고, 히터(130)는 기관의 배기의 흐름을 기준으로 배열회수부(110)의 상류에 직렬로 마련될 수 있다(도 1 참조). 즉, 히터(130)는 제1 이코노마이저(111)의 상류에 마련되어 제1 이코노마이저(111)보다 높은 온도의 배기와 열교환될 수 있다.The heater 130 (Reheater) heats the steam discharged from one steam turbine 120 with the exhaust of the engine discharged from the heat recovery unit 110, and transmits it to the other steam turbine 120, and the heater 130 may be provided in series upstream of the heat recovery unit 110 based on the exhaust flow of the engine (see FIG. 1 ). That is, the heater 130 may be provided upstream of the first economizer 111 to exchange heat with exhaust having a temperature higher than that of the first economizer 111 .

여기서, 스팀터빈(120)이 고압 스팀터빈(121), 중압 스팀터빈(122), 저압 스팀터빈(123)으로 이루어지는 경우, 히터(130)는 고압 스팀터빈(121)에서 배출되는 스팀을 배기로 가열하여 중압 스팀터빈(122) 또는 저압 스팀터빈(123)으로 전달할 수 있다.Here, when the steam turbine 120 includes the high-pressure steam turbine 121 , the medium-pressure steam turbine 122 , and the low-pressure steam turbine 123 , the heater 130 discharges the steam discharged from the high-pressure steam turbine 121 into an exhaust path. It can be heated and delivered to the medium pressure steam turbine 122 or the low pressure steam turbine 123 .

예를 들어, 보일러(112)에서 배출된 스팀의 압력과 온도는 100bar 및 560℃를 이루는데, 이러한 스팀이 고압 스팀터빈(121)으로 공급되어 고압 스팀터빈(121)을 구동시키면 압력과 온도는 30bar와 345℃로 낮아지게 되어, 장비(200)에서 요구되는 온도를 이루지 못하여 재가열이 필요하다. For example, the pressure and temperature of the steam discharged from the boiler 112 are 100 bar and 560 ° C. When this steam is supplied to the high-pressure steam turbine 121 to drive the high-pressure steam turbine 121, the pressure and temperature are It is lowered to 30 bar and 345° C., and reheating is required because the temperature required by the equipment 200 is not achieved.

이때, 본 실시예에서는 연료(오일)의 사용량을 줄이기 위해, 고압 스팀터빈(121)에서 배출되는 스팀을 히터(130)를 이용하여 560℃로 예열시킨 후 저압 스팀터빈(123)으로 공급하여 바로 이용할 수 있다. At this time, in this embodiment, in order to reduce the amount of fuel (oil) used, the steam discharged from the high-pressure steam turbine 121 is preheated to 560° C. using the heater 130, and then supplied to the low-pressure steam turbine 123 and immediately supplied. Available.

여기서, 히터(130)를 통해 배출된 스팀이 저압 스팀터빈(123)으로 공급되기 이전 중압 스팀터빈(122)을 경유한 이후 공급될 수 있는데, 중압 스팀터빈(122)은 고압 스팀터빈(121)과 연결되어, 고압 스팀터빈(121)을 보조할 수 있음은 물론, 중압 스팀터빈(122)과 고압 스팀터빈(121)이 각각 구동됨으로써 효율이 향상될 수 있다.Here, the steam discharged through the heater 130 may be supplied after passing through the medium pressure steam turbine 122 before being supplied to the low pressure steam turbine 123 . The medium pressure steam turbine 122 is the high pressure steam turbine 121 . and the high-pressure steam turbine 121 can be supported, and the medium-pressure steam turbine 122 and the high-pressure steam turbine 121 are driven, respectively, so that efficiency can be improved.

이와 같이, 장비(200)에서 요구하는 온도로 스팀을 가열하기 위해 히터(130)를 사용하되, 히터(130)는 폐열인 배기가스를 이용하여 스팀을 예열하게 되므로, 스팀을 가열하기 위한 연료 사용을 줄일 수 있어, 에너지 낭비를 방지할 수 있다.In this way, the heater 130 is used to heat the steam to the temperature required by the equipment 200, but the heater 130 preheats the steam using exhaust gas, which is waste heat, so fuel is used to heat the steam. can be reduced, thereby preventing energy wastage.

아울러, 제1 이코노마이저(111), 제2 이코노마이저(111), 히터(130) 각각으로 공급되는 급수 또는 스팀의 흐름은 아래와 같이 이루어질 수 있다. In addition, the flow of water or steam supplied to each of the first economizer 111 , the second economizer 111 , and the heater 130 may be performed as follows.

공기분리기(1001)에서 제2 이코노마이저(111)로의 급수의 흐름은, 공기분리기(1001)와 제2 이코노마이저(111) 사이에는 듀얼 펌프(1002)가 마련되어 듀얼 펌프(1002)에 의해 급수가 강제 공급될 수 있고, 제1 이코노마이저(111)로 공급되는 급수의 흐름은 보일러(112)로 급수를 공급하기 위한 피드 워터 펌프(1003)의 상류에 제1 이코노마이저(111)가 마련됨으로써 피드 워터 펌프(1003)에 의해 급수 또는 스팀의 흐름이 이루어질 수 있다. In the flow of water supply from the air separator 1001 to the second economizer 111, a dual pump 1002 is provided between the air separator 1001 and the second economizer 111, and the water supply is forcibly supplied by the dual pump 1002. The flow of the feed water supplied to the first economizer 111 is provided by the first economizer 111 upstream of the feed water pump 1003 for supplying feed water to the boiler 112, so that the feed water pump 1003 ), the flow of water or steam can be achieved.

그리고 히터(130)를 경유하는 스팀의 흐름은 기체 상태의 스팀이 배기에 의해 온도가 상승되어 스팀터빈(120)으로 공급이 이루어질 수 있으므로 별도로 펌프가 구비될 필요가 없다.In addition, in the flow of steam passing through the heater 130 , the temperature of the steam in gaseous state is increased by exhaust, so that it can be supplied to the steam turbine 120 , so there is no need for a separate pump.

이와 같이, 본 실시예는 이코노마이저(111)에서 물을 가열하고(스팀을 생성시킬 수도 있음), 가열된 물 및/또는 스팀이 보일러(112)에 공급/저장될 수 있다. As such, in the present embodiment, water may be heated in the economizer 111 (which may generate steam), and the heated water and/or steam may be supplied/stored to the boiler 112 .

여기서, 이코노마이저(111) 및 보일러(112) 각각이 급수를 가열하여 스팀을 직접 생성하거나, 이코노마이저(111)에서 급수의 온도를 올린 후 보일러(112)로 공급하여 급수를 스팀으로 생성할 수 있다.Here, each of the economizer 111 and the boiler 112 heats feed water to directly generate steam, or the economizer 111 raises the temperature of feed water and supplies it to the boiler 112 to generate steam.

예를 들어, 이코노마이저(111)와 보일러(112) 각각이 스팀을 생성시키는 경우, 스팀은 합류하여 스팀터빈(120)으로 공급될 수 있는데, 이때 이코노마이저(111)와 보일러(112)를 경유하는 급수/스팀이 개별로 스팀터빈(120)으로 공급되거나, 이코노마이저(111)에서 생성된 스팀이 보일러(112)를 경유/합류하여 스팀터빈(120)으로 공급될 수 있다. 또는 이코노마이저(111)에서 급수의 온도를 높인 후 보일러(112)로 공급되기만 할 수도 있는 바와 같이, 다양한 변형예가 가능하다.For example, when each of the economizer 111 and the boiler 112 generates steam, the steam may be supplied to the steam turbine 120 by being combined. At this time, feed water passing through the economizer 111 and the boiler 112 . / Steam may be individually supplied to the steam turbine 120 , or steam generated in the economizer 111 may be supplied to the steam turbine 120 via/joining the boiler 112 . Alternatively, various modifications are possible, as may only be supplied to the boiler 112 after raising the temperature of the feed water in the economizer 111 .

즉, 이코노마이저(111)가 기관의 배기를 이용하여 물을 가열만 하거나 가열 및 스팀을 직접 생성할 수 있고, 보일러(112)는 스팀을 저장하거나 버너를 이용하여 스팀을 가열 및/또는 생성할 수 있다.That is, the economizer 111 may only heat water or directly generate heating and steam using the exhaust of the engine, and the boiler 112 may store steam or heat and/or generate steam using a burner. have.

그리고, 도 3을 참조하면, 보일러(112)는 스팀의 흐름을 기준으로 이코노마이저(111)의 하류에 직렬로 마련될 수 있으며, 이코노마이저(111)의 상류에는 피드 워터 펌프(1003)가 마련되어, 피드 워터 펌프(1003)에 의해 펌핑된 급수가 이코노마이저(111)를 경유하여 보일러(112)로 공급될 수 있다.And, referring to FIG. 3 , the boiler 112 may be provided in series downstream of the economizer 111 based on the flow of steam, and a feed water pump 1003 is provided upstream of the economizer 111 to feed Feed water pumped by the water pump 1003 may be supplied to the boiler 112 via the economizer 111 .

아울러, 배기가스의 흐름을 기준으로, 히터(130), 제1 이코노마이저(1111), 제2 이코노마이저(1112)가 직렬로 마련될 수 있으며, 이때 배기가스는 히터(130), 제1 이코노마이저(1111), 제2 이코노마이저(1112)를 차례로 경유하며 열교환이 이루어질 수 있다.In addition, based on the flow of exhaust gas, the heater 130 , the first economizer 1111 , and the second economizer 1112 may be provided in series, and the exhaust gas is the heater 130 and the first economizer 1111 . ) and the second economizer 1112 in turn, heat exchange may be performed.

즉, 배기가스와 열교환된 히터(130) 내부의 급수는 기관 일례로 터빈으로 공급될 수 있고, 배기가스와 열교환된 제1 이코노마이저(111) 내부의 급수는 가열된 물 또는 스팀 상태로 보일러(112)로 공급될 수 있다. 그리고 제2 이코노마이저(111) 내부의 급수는 배기가스와 열교환되어 예열이 된 이후 공기분리기(1001)로 공급될 수 있다. That is, the feed water inside the heater 130 heat-exchanged with the exhaust gas may be supplied to an engine, for example, a turbine, and the feed water inside the first economizer 111 heat-exchanged with the exhaust gas is heated water or steam in the boiler 112 ) can be supplied. In addition, the supply water inside the second economizer 111 may be supplied to the air separator 1001 after being preheated by heat exchange with the exhaust gas.

여기서, 공기분리기(1001)로 공급된 급수는, 공기분리기(1001)에 저장되어 있다가 산소가 제거된 이후 제1 이코노마이저(111) 및 제2 이코노마이저(1112)로 공급될 수 있다.Here, the water supplied to the air separator 1001 may be stored in the air separator 1001 and then supplied to the first economizer 111 and the second economizer 1112 after oxygen is removed.

이와 같이 본 실시예는, 히터(130)와, 배열회수부(110)인 2개의 이코노마이저(111)가 마련되어, 히터(130), 이코노마이저(111), 이코노마이저(111)와 같은 3층의 예열구조를 이룸으로써, 연료 효율성을 증가시켜 보일러(112) 작동을 위한 연료를 절감시킬 수 있다.As described above, in this embodiment, the heater 130 and the two economizers 111 serving as the heat recovery unit 110 are provided, and the heater 130, the economizer 111, and the economizer 111 have a three-layer preheating structure. By achieving this, it is possible to increase fuel efficiency and reduce fuel for the operation of the boiler 112 .

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 the purpose of describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and by those of ordinary skill in the art within the technical spirit of the present invention. It will 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 and variations of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.

100: 보일러 시스템 1001: 공기분리기
1002 : 듀얼 펌프 1003 : 피드 워터 펌프
110 : 배열회수부 111 : 이코노마이저
1111 : 제1 이코노마이저 1112 : 제2 이코노마이저
112 : 보일러 120 : 스팀터빈
121 : 고압 스팀터빈 122 : 중압 스팀터빈
123 : 저압 스팀터빈 130 : 히터
200 : 장비100: boiler system 1001: air separator
1002: dual pump 1003: feed water pump
110: heat recovery unit 111: economizer
1111: first economizer 1112: second economizer
112: boiler 120: steam turbine
121: high pressure steam turbine 122: medium pressure steam turbine
123: low pressure steam turbine 130: heater
200: equipment

Claims

first and second economizers for generating steam by using exhaust of an engine provided on a ship;
an air separator for removing the air contained in the tank and the water supply;
a boiler for generating steam using a burner;
a plurality of steam turbines generating electricity using the steam generated by the boiler and the steam generated by the first and second economizers; and
and a heater (Reheater) that heat-exchanges steam discharged from one of the steam turbines with the exhaust of the engine and transfers it to the other steam turbine,
Upstream of the boiler, the heater, the first economizer, and the second economizer are sequentially provided in series based on the flow of the exhaust of the engine,
The first economizer is
The feed water is heat-exchanged with the exhaust after heat exchange in the heater to generate steam, and the generated steam is supplied to the steam turbine or supplied to the steam turbine via the boiler,
The second economizer,
supplying water to the air separator by heat-exchanging water with exhaust after heat exchange in the first economizer;
The air separator,
The second economizer stores the water supply preheated by the exhaust of the engine, and supplies the preheated water supply to the first economizer to generate steam by the exhaust of the engine in the first economizer. boiler system.

According to claim 1, wherein the steam turbine,
A boiler system comprising a plurality of steam turbines having different pressures of steam used.

3. The method of claim 2,
A steam turbine using steam heated by the heater,
A boiler system, characterized in that the pressure of the steam used is lower than that of any one steam turbine that delivers the steam to the heater.

According to claim 3, wherein the steam turbine,
A boiler system comprising at least two of a high-pressure steam turbine (HP) using high-pressure steam, an intermediate-pressure steam turbine (IP) using medium-pressure steam, and a low-pressure steam turbine (LP) using low-pressure steam.

The method of claim 4, wherein the heater,
The boiler system, characterized in that the steam discharged from the high-pressure steam turbine is heated by the exhaust of the engine and transferred to the medium-pressure steam turbine or the low-pressure steam turbine.

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