KR102530054B1

KR102530054B1 - 이코노마이저를 통해 회수한 lng 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템

Info

Publication number: KR102530054B1
Application number: KR1020220135912A
Authority: KR
Inventors: 이호생; 임승택; 김세규; 서종범; 문정현
Original assignee: 한국해양과학기술원
Priority date: 2022-10-20
Filing date: 2022-10-20
Publication date: 2023-05-09
Also published as: WO2024085408A1; GB202404522D0

Abstract

본 발명은 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템에 관한 것으로서, 특히 LNG 엔진으로부터 발생되는 폐열을 이코노마이저를 통해 회수하여 이로부터 유출되는 고온 고압의 증기를 유기랭킨사이클의 증발기로 공급하여 전력을 생산하며, 위의 고온 고압의 증기 일부를 이용하여 LNG 엔진의 배기가스와 이코노마이저의 접촉면에 발생하는 그을음을 제거할 수 있는, 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템에 관한 것이다.

Description

이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템{SHIP WASTE HEAT POWER GENERATION SYSTEM USING WASTE HEAT OF LNG ENGINE SHIP RECOVERED THROUGH ECONOMIZER}

최근 국제해사기구(IMO)의 친환경 선박 실현의 일환으로 LNG와 같은 천연가스를 연료로 사용하는 엔진의 개발이 진행되고 있으며, 보급화를 예비하고 있다. 기존 디젤엔진의 경우 연료 가온을 위해 고온의 스팀 생산이 필요하며, 이와 같은 스팀은 선박에서 발생하는 배기가스 폐열을 활용하여 열을 공급한다. 그러나 LNG를 연료로 활용하는 선박은 연료 가온이 불필요하며, 이는 곧 기존 디젤류 선박에서 발생하는 배기가스 폐열보다 더 많은 폐열의 활용이 가능하게 된다.

또한, LNG 선박 메인엔진으로부터 발생된 고온의 배기가스를 고밀도의 안정된 물로 열교환하여 모듈화된 유기랭킨사이클 발전 설비의 열원으로 활용할 수 있다. 물의 경우 밀도가 높고 잠열량이 크므로 배기열을 회수하는 과정에서 이코노마이저의 튜브 체적을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

한국 특허 공개 제2012-0110709호 공보(발명의 명칭 : 폐열을 이용한 유기 랭킨 사이클 발전 시스템)

따라서 본 발명은 상기와 같은 상황을 고려하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 LNG 엔진으로부터 발생되는 배기가스의 열회수율을 극대화할 수 있는, 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 에너지 전환을 극대화할 수 있는, 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시형태에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템은 LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜 생성한 고온 고압의 증기를 열원으로 하고, 해수 열교환기(200)를 통해 열교환된 담수를 열침으로 하는 유기랭킨사이클(100)을 포함하는, 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템으로서, 상기 유기랭킨사이클은 상기 이코노마이저에 의해 생성된 고온 고압의 증기를 열원으로 사용하는 증발기(110); 상기 증발기에 의해 증발된 후 유출되는 냉매에 의해 회전되어 전력을 생산하는 터빈 발전기(120); 상기 해수 열교환기를 통해 열교환된 담수를 열침으로 사용하여 상기 터빈 발전기로부터 유출되는 냉매를 액화시키는 응축기(130); 및 상기 응축기로부터 유출되는 냉매를 압축시켜 상기 증발기로 제공하는 순환펌프(140);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템은 LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜 생성한 고온 고압의 증기를 열원으로 하고, 해수 열교환기(200)를 통해 열교환된 담수를 열침으로 하는 제1 유기랭킨사이클(100); 및 상기 제1 유기랭킨사이클에서 열원으로 사용된 후 배출되는 유체를 열원으로 하고, 상기 제1 유기랭킨사이클에서 열침으로 사용된 후 배출되는 담수를 열침으로 하는 제2 유기랭킨사이클(100′)을 포함하는, 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템으로서, 상기 제1 유기랭킨사이클은 상기 이코노마이저에 의해 생성된 고온 고압의 증기를 열원으로 사용하는 증발기 1(110); 상기 증발기 1에 의해 증발된 후 유출되는 냉매에 의해 회전되어 전력을 생산하는 터빈 발전기 1(120); 상기 해수 열교환기를 통해 열교환된 담수를 열침으로 사용하여 상기 터빈 발전기 1로부터 유출되는 냉매를 액화시키는 응축기 1(130); 및 상기 응축기 1로부터 유출되는 냉매를 압축시켜 상기 증발기 1로 제공하는 순환펌프(140);를 포함하고, 상기 제2 유기랭킨사이클은 상기 증발기 1에서 열침으로 사용된 후 배출되는 유체를 열원으로 사용하는 증발기 2(110′); 상기 증발기 2에 의해 증발된 후 유출되는 냉매에 의해 회전되어 전력을 생산하는 터빈 발전기 2(120′); 상기 응축기 1에서 열침으로 사용된 후 배출되는 유체를 열침으로 하여 상기 터빈 발전기 2로부터 유출되는 냉매를 액화시키는 응축기 2(130′); 및 상기 응축기 2로부터 유출되는 냉매를 압축시켜 상기 증발기 2로 제공하는 순환펌프(140′);를 포함하며, 상기 터빈 발전기 1로부터 유출되는 고온의 냉매로 상기 응축기 2로부터 유출되는 냉매를 열교환시켜 상기 순환펌프(140′)로 제공하는 열교환기(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 실시형태들에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템은 상기 이코노마이저(300)에서 생성된 고온 고압의 증기 중 일부가 스팀 밸브(400)를 통해 배기가스와 상기 이코노마이저의 접촉면에 제공되어 그을음을 제거하도록 구성될 수 있다.

상기 실시형태들에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템은 상기 순환펌프(410)를 통해 상기 이코노마이저(300)로 공급되는 유체가 상기 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 하는 제1 예열기(500) 및 제2 예열기(510)에 의해 예열되도록 구성될 수 있다.

상기 실시형태들에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템에 있어서, 상기 해수 열교환기(200)는 순환펌프(210)에 의해 취수된 해수를 이용하여 열교환된 담수를 상기 응축기 1(130)에 열침으로 제공하며, 상기 응축기 1에서 열침으로 사용된 후 배출되는 담수가 상기 응축기 2(130′)에 열침으로 제공되며, 상기 응축기 2에서 열침으로 사용된 후 배출되는 담수는 상기 해수 열교환기에 제공되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시형태에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템에 의하면, LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜 생성한 고온 고압의 증기를 열원으로 하고, 해수 열교환기(200)를 통해 열교환된 담수를 열침으로 하는 유기 랭킨 사이클을 포함하며, 순환펌프(410)를 통해 이코노마이저(300)로 공급되는 유체가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 하는 제1 예열기(500) 및 제2 예열기(510)에 의해 예열되도록 구성됨으로써, LNG 엔진으로부터 발생되는 배기가스의 열회수율을 극대화할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

본 발명의 실시형태에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템에 의하면, LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜 생성한 고온 고압의 증기를 열원으로 사용하는 제1, 2 유기랭킨사이클을 직렬 연결하여 구성함으로써 에너지 전환을 극대화 할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템의 구성도이다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예를 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

도면에서 도시된 각 시스템에서, 몇몇 경우에서의 요소는 각각 동일한 참조 번호 또는 상이한 참조 번호를 가져서 표현된 요소가 상이하거나 유사할 수가 있음을 시사할 수 있다. 그러나 요소는 상이한 구현을 가지고 본 명세서에서 보여지거나 기술된 시스템 중 몇몇 또는 전부와 작동할 수 있다. 도면에서 도시된 다양한 요소는 동일하거나 상이할 수 있다. 어느 것이 제1 요소로 지칭되는지 및 어느 것이 제2 요소로 불리는지는 임의적이다.

본 명세서에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 자료 또는 신호를 '전송', '전달' 또는 '제공'한다 함은 어느 한 구성요소가 다른 구성요소로 직접 자료 또는 신호를 전송하는 것은 물론, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 자료 또는 신호를 다른 구성요소로 전송하는 것을 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

[제1 실시예]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템의 구성도이다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 유기랭킨사이클(100) 및 주변장치를 포함한다.

유기랭킨사이클(100)은 LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜 생성한 고온 고압의 증기를 열원으로 하고, 해수 열교환기(200)를 통해 열교환된 담수를 열침으로 하여 전력을 생산하는 역할을 한다. 유기랭킨사이클(100)은 증발기(110), 터빈 발전기(120), 응축기(130) 및 순환펌프(140)를 포함한다.

증발기(110)는 LNG 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)에 의해 생성된 고온 고압의 증기를 열원으로 하여 냉매를 증발시키는 역할을 한다.

터빈 발전기(120)는 증발기(110)에 의해 증발된 후 유출되는 냉매에 의해 회전하여 전력을 생산하는 역할을 하며, 유출되는 냉매에 의해 회전하는 터빈과 터빈의 회전 시 전력을 생산하는 발전기를 포함한다.

응축기(130)는 해수 열교환기(200)를 통해 열교환된 담수를 열침으로 사용하여 터빈 발전기(120)로부터 유출되는 냉매를 액화시키는 역할을 한다.

순환펌프(140)는 응축기(130)로부터 유출되는 냉매를 압축시켜 증발기(110)로 제공하는 역할을 한다.

주변 장치는 해수 열교환기(200), 순환펌프(210), 이코노마이저(300), 스팀 밸브(400), 제1 예열기(500), 제2 예열기(510) 및 순환펌프(410)를 포함한다.

해수 열교환기(200)는 순환펌프(210)에 의해 취수된 해수를 이용하여 담수를 열교환 시켜 응축기(130)에 열침으로 제공하는 역할을 한다.

순환펌프(210)는 해수를 취수하여 해수 열교환기(200)에 제공하는 역할을 한다.

이코노마이저(300)는 LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치되어 메인엔진으로부터 발생하는 400℃ 이상의 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜서 고온 고압의 증기를 생성하고 이를 증발기(110)에 제공하는 역할을 한다.

스팀 밸브(400)는 이코노마이저(300)에서 생성된 고온 고압의 증기 중 일부를 분기시키는 관에 설치되어 배기가스와 이코노마이저(300)의 접촉면에 축적되는 그을음 제거에 활용된다. 배기가스에 포함되어 있는 그을음은 이코노마이저(300)에 부착되고 이는 열용량 감소와 배기압의 압력손실과 같은 문제를 일으키며, 스팀 밸브(400)를 개방할 경우, 이코노마이저(300)로부터의 고온 고압의 증기 일부가 배기가스와 이코노마이저(300)의 접촉면에 제공되어 부착된 그을음이 제거된다. 이에 따라 그을음의 이코노마이저(300) 부착으로 인한 열용량 감소와 배기압의 압력 손실과 같은 문제가 해결될 수 있다.

제1 예열기(500)는 순환펌프(410)를 통해 이코노마이저(300)로 공급되는 유체를 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 하여 예열시키는 역할을 한다.

제2 예열기(510)는 제1 예열기(500)를 통과한 유체를 배기가스를 열원으로 하여 예열시켜 이코노마이저(300)에 제공하는 역할을 한다.

순환펌프(410)는 증발기(110)와 제1 예열기(500) 사이에서 유체를 순환시키는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템에 의하면, LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜 생성한 고온 고압의 증기를 열원으로 하고, 해수 열교환기(200)를 통해 열교환된 담수를 열침으로 하는 유기 랭킨 사이클을 포함하며, 순환펌프(410)를 통해 이코노마이저(300)로 공급되는 유체가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 하는 제1 예열기(500) 및 제2 예열기(510)에 의해 예열되도록 구성됨으로써, LNG 엔진으로부터 발생되는 배기가스의 열회수율을 극대화할 수 있다.

[제2 실시예]

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템의 구성도이다.

본 발명의 제2 실시예에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 유기랭킨사이클(100), 제2 유기랭킨사이클(100′) 및 주변장치를 포함한다.

제1 유기랭킨사이클(100)은 LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜 생성한 고온 고압의 증기를 열원으로 하고, 해수 열교환기(200)를 통해 열교환된 담수를 열침으로 하여 전력을 생산하는 역할을 한다. 제1 유기랭킨사이클(100)은 증발기 1(110), 터빈 발전기(120), 응축기 1(130) 및 순환펌프(140)를 포함한다.

증발기 1(110)은 LNG 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)에 의해 생성된 고온 고압의 증기를 열원으로 하여 냉매를 증발시키는 역할을 한다.

터빈 발전기(120)는 증발기 1(110)에 의해 증발된 후 유출되는 냉매에 의해 회전하여 전력을 생산하는 역할을 하며, 유출되는 냉매에 의해 회전하는 터빈과 터빈의 회전 시 전력을 생산하는 발전기를 포함한다.

응축기 1(130)은 해수 열교환기(200)를 통해 열교환된 담수를 열침으로 사용하여 터빈 발전기(120)로부터 유출되는 냉매를 액화시키는 역할을 한다.

순환펌프(140)는 응축기 1(130)로부터 유출되는 냉매를 압축시켜 증발기 1(110)로 제공하는 역할을 한다.

제2 유기랭킨사이클(100′)은 제1 유기랭킨사이클(100)의 증발기 1(110)에서 열원으로 사용된 후 배출되는 유체를 열원으로 하고, 제1 유기랭킨사이클(100)의 응축기 1(130)에서 열침으로 사용된 후 배출되는 담수를 열침으로 하여 전력을 생산하는 역할을 한다. 제2 유기랭킨사이클(100′)은 증발기 2(110′), 터빈 발전기 2(120′), 응축기 2(130′) 및 순환펌프(140′)를 포함한다.

증발기 2(110′)는 증발기 1(110)에서 열침으로 사용된 후 배출되는 유체를 열원으로 하여 냉매를 증발시키는 역할을 한다.

터빈 발전기 2(120′)는 증발기 2(110′)에 의해 증발된 후 유출되는 냉매에 의해 회전하여 전력을 생산하는 역할을 하며, 유출되는 냉매에 의해 회전하는 터빈과 터빈의 회전 시 전력을 생산하는 발전기를 포함한다.

응축기 2(130′)는 응축기 1(130)에서 열침으로 사용된 후 배출되는 유체를 열침으로 하여 터빈 발전기 2(120′)로부터 유출되는 냉매를 액화시키는 역할을 한다.

순환펌프(140′)는 응축기 2(130′)로부터 유출되는 냉매를 압축시켜 증발기 2(110′)로 제공하는 역할을 한다.

주변 장치는 열교환기(600), 해수 열교환기(200), 순환펌프(210), 이코노마이저(300), 스팀 밸브(400), 제1 예열기(500), 제2 예열기(510) 및 순환펌프(410)를 포함한다.

열교환기(600)는 터빈 발전기 1(120)로부터 유출되는 고온의 냉매로 응축기 2(130′)로부터 유출되는 냉매를 열교환시켜 순환펌프(140′)로 제공하는 역할을 한다. 또한, 냉매 열교환기(600)는 제2 유기랭킨사이클(100′)의 저온 냉매와 제1 유기랭킨사이클(100)의 고온 냉매와의 열교환을 통해 버려지는 에너지를 감축하며, 각 사이클의 응축기의 체적을 감소시키는 역할을 한다.

해수 열교환기(200)는 순환펌프(210)에 의해 취수된 해수를 이용하여 담수를 열교환 시켜 응축기 1(130)에 열침으로 제공하는 역할을 한다.

이코노마이저(300)는 LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치되어 메인엔진으로부터 발생하는 400℃ 이상의 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜서 고온 고압의 증기를 생성하고 이를 증발기 1(110)에 제공하는 역할을 한다.

스팀 밸브(400)는 이코노마이저(300)에서 생성된 고온 고압의 증기 중 일부를 분기시키는 관에 설치되어 배기가스와 이코노마이저(300)의 접촉면에 축적되는 그을음 제거에 활용된다. 배기가스에 포함되어 있는 그을음은 이코노마이저(300)에 부착되고 이는 열용량 감소와 배기압의 압력손실과 같은 문제를 일으키며, 스팀 밸브(400)를 개방할 경우, 이코노마이저(300)로부터의 고온 고압의 증기 일부가 배기가스와 이코노마이저(300)의 접촉면에 제공되어 부착된 그을음을 제거된다. 이에 따라 그을음의 이코노마이저(300) 부착으로 인한 열용량 감소와 배기압의 압력 손실과 같은 문제가 해결될 수 있다.

순환펌프(410)는 증발기 2(110′)와 제1 예열기(500) 사이에서 유체를 순환시키는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제2 실시예에 의한 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템에 의하면, LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜 생성한 고온 고압의 증기를 열원으로 사용하는 제1, 2 유기랭킨사이클을 직렬 연결하여 구성함으로써 에너지 전환을 극대화 할 수 있다.

도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 유기랭킨사이클, 제1 유기랭킨사이클
110: 증발기, 증발기 1
120: 터빈 발전기, 터빈 발전기 1
130: 응축기, 응축기 1
140, 140′: 순환펌프
100′: 제2 유기랭킨사이클
110′: 증발기 2
120′: 터빈 발전기 2
130′: 응축기 2
200: 해수 열교환기
210: 순환펌프
600: 열교환기
300: 이코노마이즈
400: 스팀 밸브
410: 순환펌프
500: 제1 예열기
510: 제2 예열기

Claims

LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜 생성한 고온 고압의 증기를 열원으로 하고, 해수 열교환기(200)를 통해 열교환된 담수를 열침으로 하는 유기랭킨사이클(100)을 포함하는, 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템으로서,
상기 유기랭킨사이클은
상기 이코노마이저에 의해 생성된 고온 고압의 증기를 열원으로 사용하는 증발기(110);
상기 증발기에 의해 증발된 후 유출되는 냉매에 의해 회전되어 전력을 생산하는 터빈 발전기(120);
상기 해수 열교환기를 통해 열교환된 담수를 열침으로 사용하여 상기 터빈 발전기로부터 유출되는 냉매를 액화시키는 응축기(130); 및
상기 응축기로부터 유출되는 냉매를 압축시켜 상기 증발기로 제공하는 순환펌프(140);를 포함하며,
상기 증발기로부터 유출되는 유체를 상기 이코노마이저로 순환시키는 순환펌프(410)를 더 포함하며,
상기 이코노마이저(300)에서 생성된 고온 고압의 증기 중 일부가 스팀 밸브(400)를 통해 배기가스와 상기 이코노마이저의 접촉면에 제공되어 그을음을 제거하도록 구성된 선박 폐열 발전시스템.
LNG 엔진 선박의 배기구 측에 설치된 이코노마이저(300)가 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 사용하여 물을 열교환시켜 생성한 고온 고압의 증기를 열원으로 하고, 해수 열교환기(200)를 통해 열교환된 담수를 열침으로 하는 제1 유기랭킨사이클(100); 및
상기 제1 유기랭킨사이클에서 열원으로 사용된 후 배출되는 유체를 열원으로 하고, 상기 제1 유기랭킨사이클에서 열침으로 사용된 후 배출되는 담수를 열침으로 하는 제2 유기랭킨사이클(100′)을 포함하는, 이코노마이저를 통해 회수한 LNG 엔진 선박의 폐열을 이용한 선박 폐열 발전시스템으로서,
상기 제1 유기랭킨사이클은
상기 이코노마이저에 의해 생성된 고온 고압의 증기를 열원으로 사용하는 증발기 1(110);
상기 증발기 1에 의해 증발된 후 유출되는 냉매에 의해 회전되어 전력을 생산하는 터빈 발전기 1(120);
상기 해수 열교환기를 통해 열교환된 담수를 열침으로 사용하여 상기 터빈 발전기 1로부터 유출되는 냉매를 액화시키는 응축기 1(130); 및
상기 응축기 1로부터 유출되는 냉매를 압축시켜 상기 증발기 1로 제공하는 순환펌프(140);를 포함하고,
상기 제2 유기랭킨사이클은
상기 증발기 1에서 열침으로 사용된 후 배출되는 유체를 열원으로 사용하는 증발기 2(110′);
상기 증발기 2에 의해 증발된 후 유출되는 냉매에 의해 회전되어 전력을 생산하는 터빈 발전기 2(120′);
상기 응축기 1에서 열침으로 사용된 후 배출되는 유체를 열침으로 하여 상기 터빈 발전기 2로부터 유출되는 냉매를 액화시키는 응축기 2(130′); 및
상기 응축기 2로부터 유출되는 냉매를 압축시켜 상기 증발기 2로 제공하는 순환펌프(140′);를 포함하며,
상기 터빈 발전기 1로부터 유출되는 고온의 냉매로 상기 응축기 2로부터 유출되는 냉매를 열교환시켜 상기 순환펌프(140′)로 제공하는 열교환기(600)를 더 포함하며,
상기 증발기 2로부터 유출되는 유체를 상기 이코노마이저로 순환시키는 순환펌프(410)를 더 포함하는 선박 폐열 발전시스템.
제2 항에 있어서,
상기 이코노마이저(300)에서 생성된 고온 고압의 증기 중 일부가 스팀 밸브(400)를 통해 배기가스와 상기 이코노마이저의 접촉면에 제공되어 그을음을 제거하도록 구성된 선박 폐열 발전시스템.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 순환펌프(410)를 통해 상기 이코노마이저(300)로 공급되는 유체는 상기 메인엔진으로부터 발생하는 배기가스를 열원으로 하는 제1 예열기(500) 및 제2 예열기(510)에 의해 예열되도록 구성된 선박 폐열 발전시스템.
제2 항에 있어서,
상기 해수 열교환기(200)는 순환펌프(210)에 의해 취수된 해수를 이용하여 열교환된 담수를 상기 응축기 1(130)에 열침으로 제공하며,
상기 응축기 1에서 열침으로 사용된 후 배출되는 담수가 상기 응축기 2(130′)에 열침으로 제공되며,
상기 응축기 2에서 열침으로 사용된 후 배출되는 담수는 상기 해수 열교환기에 제공되도록 구성된 선박 폐열 발전시스템.