KR102601306B1 - 극지용 선박의 공기 공급 시스템 - Google Patents

극지용 선박의 공기 공급 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102601306B1
KR102601306B1 KR1020180131626A KR20180131626A KR102601306B1 KR 102601306 B1 KR102601306 B1 KR 102601306B1 KR 1020180131626 A KR1020180131626 A KR 1020180131626A KR 20180131626 A KR20180131626 A KR 20180131626A KR 102601306 B1 KR102601306 B1 KR 102601306B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
engine
room
discharged
fan
Prior art date
Application number
KR1020180131626A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200048943A (ko
Inventor
최철환
이영국
유형진
황인성
정용진
Original Assignee
한화오션 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 한화오션 주식회사 filed Critical 한화오션 주식회사
Priority to KR1020180131626A priority Critical patent/KR102601306B1/ko
Priority to CN201980071547.1A priority patent/CN112930300B/zh
Priority to PCT/KR2019/014004 priority patent/WO2020091299A1/ko
Priority to RU2019134422A priority patent/RU2796128C2/ru
Publication of KR20200048943A publication Critical patent/KR20200048943A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102601306B1 publication Critical patent/KR102601306B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/02—Ventilation; Air-conditioning
    • B63J2/06—Ventilation; Air-conditioning of engine rooms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/14—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven relating to internal-combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/04—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
    • F02M31/06—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot gases, e.g. by mixing cold and hot air
    • F02M31/08—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot gases, e.g. by mixing cold and hot air the gases being exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/006—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an air-to-air heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/007—Ventilation with forced flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • B63J2002/125—Heating; Cooling making use of waste energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 극지를 운항하는 극지용 선박에 있어서, 극지 환경의 저온의 외기를 선박의 공기 수요처로 가열하여 공급하는 공기 공급 시스템에 있어서, 간단한 구성으로 높은 에너지 효율과 저비용으로 운영할 수 있는 극지용 선박의 공기 공급 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 극지용 선박의 공기 공급 시스템은, 엔진이 설치되는 엔진룸; 상기 엔진으로 공급할 연소용 공기와 상기 엔진룸으로 공급할 외기를 흡입하는 공기 흡입실; 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스와 상기 공기 흡입실로 흡입된 외기를 열교환시켜 상기 외기를 가열하는 공기 가열기; 및 상기 공기 가열기에 의해 가열된 공기를 상기 엔진 및 엔진룸을 포함하는 공기 수요처로 각각 공급하는 하나 이상의 팬이 설치되는 팬룸;을 포함하며, 상기 팬룸에는, 상기 가열된 공기를 상기 엔진의 연소용 공기로 공급하는 엔진 공급팬; 상기 가열된 공기를 상기 엔진룸의 공조용 공기로 공급하는 엔진룸 공급팬; 및 상기 가열된 공기를 선내 기타 수요처로 공급하는 기타 수요처 공급팬;을 포함한다.

Description

극지용 선박의 공기 공급 시스템 {Air Supply System for Arctic Vessel}
본 발명은 극지를 운항하는 극지용 선박에 적용되며, 극지 환경의 저온의 외기를 선박의 공기 수요처로 가열하여 공급하는 공기 공급 시스템에 있어서, 간단한 구성으로 저비용 및 높은 에너지 효율로 운영할 수 있는 극지용 선박의 공기 공급 시스템에 관한 것이다.
지구온난화의 영향으로 극지방의 해빙이 유실됨에 따라, 러시아 부근의 북동항로 등 극지방 운용 선박의 시장이 각광받고 있다.
극지 해역을 운항하는 선박은, 일반 해역을 운항하는 선박과는 달리 빙상 환경 등 극지 해역의 특수성을 고려해야한다.
일반적인 극지용 선박의 공조 시스템에 사용되는 공기(air)는 전기히터 또는 열유 시스템(thermal oil system)에 의해 기관실(engine room)에 적합한 온도로 가열하여 사용하였다.
이와 같이 극지용 선박에서 사용할 공기의 온도를 적절하게 가열함으로써, 극지 환경에서도 발전기 등의 작동을 원활하게 할 수 있고, 극저온에 의한 각종 장비 및 장치의 파손을 방지할 수 있다.
도 1에는 일반적인 극지용 선박의 공기 공급 시스템을 간단하게 도시하였다. 도 1을 참조하면, 일반적인 극지용 선박의 공기 공급 시스템은, 엔진룸(1)으로 공급할 저온의 공기를 외기로부터 얻고, 전기 또는 열유(thermal oil)를 열원으로 사용하는 엔진룸 에어 히터 유닛(4)를 이용하여 엔진룸(1)에서 필요한 온도로 가열한 후, 공급팬 유닛(5)을 이용하여 엔진룸(1)으로 공급한다.
또한, 도 1을 참조하면, 엔진룸 에어 히터 유닛(4)에 의해 가열된 공기는 공급팬 유닛(5)을 이용하여 엔진룸(1) 외의 기계실(machinery room, 2), 포드룸(POD room, 3) 등 극지 환경에서 각 장비들이 얼지 않도록 하기 위하여, 가열된 공기가 필요한 공기 수요처로 공급될 수 있다.
그러나, 이와 같이 외부 공급 공기를 가열하기 위하여 열유를 사용하는 열유시스템의 경우, 시스템 구성이 복잡하여 설치공간을 많이 차지하고, 고가의 장비로서 초기 설비 비용과 유지 보수 비용이 많이 소요된다는 단점이 있다.
또한, 실적선의 운항 결과, 엔진룸 에어 히터 유닛(4)에 열유가 누출될 경우, 해당 히터 유닛(4)과 대응되는 엔진룸(1)에 설치된 엔진(6)은 작동 자체가 불가능하다는 문제가 발견되었다.
한편, 도 1을 참조하면, 일반적인 극지용 선박의 공기 공급 시스템은, 엔진(6)으로 공급할, 연료의 연소에 필요한 연소용 공기는, 에너지 절감(energy saving)을 위해, 외기를 흡입하여 가열시키지 않고, 직접 공급하도록 구성되어 있다.
연소용 공기를 외기로부터 흡입하는 공기 흡입실(7)에는, 흡입된 공기에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터유닛(9), 공기의 흐름에 의해 발생하는 소음을 제거하기 위한 사일런서(silencer, 10) 및 공기의 흐름 방향을 제어하는 스타트업 댐퍼(11)가 설치되는 등 구성이 다소 복잡하다.
또한, 흡입된 공기가 엔진(6)으로 공급되도록 공기 흡입실(7)로부터 엔진(6)으로 엔진 에어 흡입 덕트(8)가 연결되는데, 극지 환경의 극저온의 공기 온도를 견딜 수 있도록 SUS 재질의 덕트로 설치된다. SUS 덕트(8)는 상술한 필터유닛(9)의 하류에서부터 엔진(6)으로 연결된다.
그런데, 필터유닛(9)은 SUS 덕트(8)보다 상류에 설치되므로, SUS 덕트(8)의 설치 과정에서 덕트(8)내에 불순물이 유입되면 SUS 덕트(8)의 특성 상, 실제 운항 중의 현장 수정이 불가하여, 손상(damage)이 발생하면 신규 발주가 요구된다.
실적선의 운항 중에 SUS 덕트(8) 내에 불순물이 유입되어 엔진 손상을 일으켜 운전을 정지하고 부품을 교체해야 하는 등의 문제가 발생하기도 하였다.
따라서, 생산 및 운행 단계에서 각별한 주의가 필요하며, 복잡한 생산 및 설치 작업에 의해 생산 능률이 저하되고, 유지 보수 비용이 증가하는 등의 단점도 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 극지용 선박의 공기 공급 시스템에 있어서, 시스템 장비 구성에 필요한 요소들을 최소한으로 적용하면서도, 적절한 온도의 공기를 제공해줄 수 있는 극지용 선박의 공기 공급 시스템을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 엔진이 설치되는 엔진룸; 상기 엔진으로 공급할 연소용 공기와 상기 엔진룸으로 공급할 외기를 흡입하는 공기 흡입실; 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스와 상기 공기 흡입실로 흡입된 외기를 열교환시켜 상기 외기를 가열하는 공기 가열기; 및 상기 공기 가열기에 의해 가열된 공기를 상기 엔진 및 엔진룸을 포함하는 공기 수요처로 각각 공급하는 하나 이상의 팬이 설치되는 팬룸;을 포함하며, 상기 팬룸에는, 상기 가열된 공기를 상기 엔진의 연소용 공기로 공급하는 엔진 공급팬; 상기 가열된 공기를 상기 엔진룸의 공조용 공기로 공급하는 엔진룸 공급팬; 및 상기 가열된 공기를 선내 기타 수요처로 공급하는 기타 수요처 공급팬;을 포함하는, 극지용 선박의 공기 공급 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 엔진룸과 인접하게 설치되며, 상기 팬룸으로부터 엔진룸으로 공급되는 고온의 공기 및 상기 엔진룸으로부터 외부로 배출되는 공기가 순환되는 기계실;을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 팬룸과 인접하게 설치되며, 상기 공기 가열기에서 가열된 공기와 상기 엔진룸으로부터 배출되는 공기가 혼합되어 상기 팬룸으로 이동하는 공기 혼합실;을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 엔진룸으로부터 배출되는 공기가 상기 팬룸으로 유입되도록 하는 팬룸 순환 댐퍼; 상기 엔진룸으로부터 배출되는 공기가 상기 공기 가열기에서 가열된 공기와 혼합되는 공기 혼합실로 유입되도록 하는 혼합실 순환 댐퍼; 및 상기 엔진룸으로부터 배출되는 공기가 외부로 배출되도록 하는 폐쇄 댐퍼;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 상기 공기 가열기로 공급되도록 하는 제1 배기가스 제어 댐퍼; 및 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 상기 공기 가열기로 공급되지 않고 상기 기계실을 관통하여 외부로 배출되도록 하는 제2 배기가스 제어 댐퍼;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 공기 가열기에서 열교환 후 배출되는 저온의 배기가스가 상기 공기 혼합실을 관통하여 외부로 배출되도록 하는 배기가스 제어 댐퍼;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 엔진룸으로부터 기계실로 공기가 배출되도록 하는 엔진룸 댐퍼;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 극지용 선박의 공기 공급 시스템은, 최소한의 장비 구성으로 극지온의 공기를 공기 수요처에서 요구하는 온도로 가열하여 공급할 수 있으므로, 일반적인 종래 기술에 비하여 설치 공간을 적게 차지하고, 시스템의 설치 및 유지 비용을 낮출 수 있다.
특히, 필터유닛과 사일런서를 삭제할 수 있고, 유지보수가 어려운 SUS 덕트를 설치하지 않아도 된다.
또한, 극저온의 외기가 선체 내로 직접 공급되지 않도록 할 수 있으므로, 엔진 등 각종 장비 및 장치의 파손을 방지하고, 기동을 원활하게 할 수 있다.
또한, 엔진의 배기가스로부터 얻은 폐열을 공기를 가열하는데 사용하므로, 종래의 열유 히터 시스템에 비해 용량을 축소시킬 수 있고, 선박의 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 엔진의 연소용 공기로서 외기를 직접 공급하는 방식에서 필요로 하는 각종 부속 장치를 삭제할 수 있으므로, 설치단계에서의 덕트 내부 불순물 관리가 용이하고, 극저온용이 아닌 일반 덕트를 사용할 수 있어 유지보수가 용이하다.
도 1은 일반적인 극지용 선박의 공기 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극지용 선박의 공기 공급 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
하기 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 극지용 선박의 공기 공급 시스템을 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 극지용 선박의 공기 공급 시스템은, 극지용 선박의 운항 중에, 선박에 필요한 공기를 공급하기 위하여, 외기를 흡입(intake)하는 공기 흡입실(500); 공기 흡입실(500)로 흡입된 저온의 공기를 가열하는 공기 가열기(610); 및 공기 가열기(610)에 의해 가열된 고온의 공기를 공기 수요처로 공급하는 하나 이상의 팬(fan)이 설치되는 팬룸(700); 및 엔진(110)으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 공기 가열기(610)로 공급하고, 공기 가열기(610)에서 저온의 공기를 가열시키면서 열교환에 의해 온도가 낮아진 저온의 배기가스를 외부로 배출시키는 배기가스 라인(EL);을 포함한다.
공기 흡입실(500)에는, 흡입된 공기에 혼합되어 있는 수분을 분리제거하는 수분 제거기(water catcher, 410); 및 공기로부터 수분을 분리제거하는 과정 및/또는 공기로부터 분리제거된 수분이 수분 제거기(410)에 동결되는 것을 방지하거나 공기 흡입실(500) 내 공기의 온도를 유지시키는 덕트 히터(420);가 설치될 수 있다.
공기 가열기(610)는, 엔진(110)으로부터 배출되는 고온의 배기가스와, 수분 제거기(410)를 통과하면서 이물질이 제거된 저온의 공기를 열교환시켜 저온의 공기는 가열시키고, 고온의 배기가스는 냉각시킨다.
예를 들어, 공기 흡입실(500)로 흡입되는 저온의 공기 온도는, 약 -52℃일 수 있고, 공기 가열기(610)에서 고온의 배기가스에 의해 가열된 고온의 공기 온도는 약 5℃일 수 있다.
본 실시예의 공기 흡입실(500)과 공기 가열기(610)는 도 2에 도시된 바와 같이, 공기 흡입실(500)로 흡입된 공기가 공기 흡입실(500)과 공기 흡입실(500)의 하방 공간의 개폐를 제어하는 제1 밸브(도면부호 미도시)에 의해 하방 공간으로 이동하고, 공기 흡입실(500)의 하방 공간과 공기 가열기(610)의 저온 측 입구(도면부호 미부여)의 개폐 상태를 제어하는 제2 밸브(도면부호 미도시)에 의해 공기 가열기(610)의 저온 측 입구로 유입된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공기 가열기(610)로 저온의 외기가 공급되는 저온 측 입구는 공기 가열기(610)의 하부에 구비되고, 공기 가열기(610)에서 가열된 고온의 공기가 배출되는 고온 측 출구는 공기 가열기(610)의 상부에 구비되며, 저온 측 입구는 공기 흡입실(500)의 하방 공간과 연통되고, 고온 측 출구는 후술하는 공기 혼합실(600)과 연통되게 구비될 수 있다.
본 실시예의 배기가스 라인(EL)은, 엔진(110)으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 공기 가열기(610)로 공급하는 제1 배기가스 라인(EL1); 및 엔진(110)으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 공기 가열기(610)로 공급하지 않고 외부로 배출시키는 제2 배기가스 라인(EL2);을 포함한다.
엔진(110)으로부터 배기가스 라인(EL)을 따라 배출되는 고온의 배기가스는, 제1 배기가스 라인(EL1)을 따라 공기 가열기(610)로 공급되며, 공기 가열기(610)에서 열교환 후 배출되는 저온의 배기가스는, 엔진(100)으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 외부로 배출시키는 제2 배기가스 라인(EL2)을 따라 외부로 배출되는 배기가스 흐름에 합류되어 외부로 배출된다.
제1 배기가스 라인(EL1)에는 공기 가열기(610)에서 열교환 후 배출되는 저온의 배기가스가 외부로 배출되도록 흐름을 제어하는 배기가스 제어 댐퍼(230);가 설치될 수 있다.
본 실시예의 배기가스 라인(EL)에는, 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스가 공기 가열기(610)로 공급되도록 배기가스의 흐름을 제어하는 제1 배기가스 제어 댐퍼(210); 및 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스가 외부로 배출되도록 배기가스의 흐름을 제어하는 제2 배기가스 제어 댐퍼(220);가 설치된다.
배기가스 제어 댐퍼(210, 220)를 제어함으로써, 배기가스의 유로 및 유량을 제어할 수 있다.
제2 배기가스 라인(EL2)은 후술하는 기계실(200)을 관통하도록 설치될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 필요에 따라 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스 중 일부는 제2 배기가스 라인(EL2)을 통해 외부로 배출시키되, 제2 배기가스 라인(EL2)을 따라 외부로 배출되는 배기가스가 기계실(200)을 통과하면서 열을 빼앗긴 후 외부로 배출되도록 할 수 있다. 즉, 제2 배기가스 라인(EL2)을 따라 유동하는 배기가스는, 기계실(200) 내 공기를 가열시키면서 온도가 낮아지고, 기계실(200) 내 공기는 제2 배기가스 라인(EL2)을 따라 유동하는 배기가스에 의해 가열될 수 있다.
이와 같이 엔진(110)의 배기가스를 이용하여 선내에서 사용하기 위해 흡입한 극저온의 공기를 가열하여 사용함으로써, 외부로 배출되는 배기가스의 온도도 낮출 수 있고, 공기 가열에 필요한 장비 요소를 최소한으로 구성할 수 있다.
본 실시예의 팬룸(700)에는, 가열된 고온의 공기를 고온의 공기를 필요로 하는 공기 수요처로 공급하는 하나 이상의 팬이 설치된다.
본 실시예에서 공기 수요처는, 선박의 추진 에너지 또는 선박에서 필요로 하는 전력을 생산하는 엔진(110); 엔진(110)이 배치되는 엔진룸(100); 선박의 운용에 필요한 각종 장치나 장비들이 배치되는 기계실(200); 및 엔진룸(100)에 인접하여 배치되는 포드룸(POD room, 300);을 포함할 수 있다.
본 실시예의 팬룸(700)에는, 고온의 공기를 엔진(110)으로 공급하는 엔진 공급팬(720); 고온의 공기를 엔진룸(100)을 포함하여 기계실(200)로 공급하는 엔진룸 공급팬(710); 및 고온의 공기를 포드룸(300) 등 기타 공기 수요처로 공급하는 기타 수요처 공급팬(730);이 설치되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
엔진 공급팬(720)에 의해 엔진(110)으로 공급되는 고온의 공기는, 엔진(110)의 연소용 공기로 사용될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 공기 흡입실(500)로 흡입되고 공기 가열기(610)에 의해 가열된 공기를 엔진(110)의 연소용 공기로 공급하므로, 도 1에 도시된 바와 같이 연소용 공기를 가열없이 공급하기 위하여 설치되던 필터 유닛(9), 사일런서(10) 및 스타트업 댐퍼(11)를 설치하지 않아도 되고, 극저온의 공기를 이송시키기 위한 SUS 댐퍼(8)를 구비하지 않아도 되어 장비의 구성이 간단해지며 유지보수가 용이해진다. 또한, SUS 댐퍼(8)의 설치과정에서 이물질이 유입되어 엔진(110)의 손상을 야기하는 등의 위험성을 감수하지 않아도 되므로, 생산 능률이 향상될 수 있고 설치 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
고온의 공기는, 엔진룸 공급팬(710)에 의해 엔진룸(100)으로 공급된다. 또한, 고온의 공기는 엔진룸 공급팬(710)에 의해 기계실(200)로도 공급될 수 있다. 본 실시예에서는, 엔진룸 공급팬(710)에 의해 고온의 공기가 엔진룸(100) 및 기계실(200)로 이송되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 엔진룸(100)으로 고온의 공기를 공급하는 팬과 기계실(200)로 고온의 공기를 공급하는 팬을 각각 구비할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 엔진룸(100) 및 기계실(200)로 고온의 공기가 공급됨으로써, 엔진룸(100) 및 기계실(200) 내의 온도를 장비가 원활하게 작동되도록 하고, 극지 환경에 의해 엔진(110) 등 장비/장치가 동결이나 파손되는 등의 문제를 방지할 수 있다.
고온의 공기는 포드룸(300)으로도 공급될 수 있으며, 포드룸(300)으로부터 배출되는 공기는 외부로 배출될 수 있다.
포드룸(300)으로부터 배출되는 공기는, 기계실(200)을 통해 외부로 배출되거나 후술하는 순환공기에 합류될 수도 있으며, 후술하는 가스 밸브 유닛룸(400)을 통해 외부로 배출될 수도 있다.
도 2에는 포드룸(300)으로부터 배출되는 공기의 흐름을 포드룸 배출라인(PL1)으로 예를 들어 도시하였고, 가스 밸브 유닛룸(400)을 통해 외부로 배출되는 공기의 흐름은 공기 배출라인(PL2)으로 예를 들어 도시하였다.
가스 밸브 유닛룸(400)은, 선박에서 발생하는 각종 기체를, 압력 조절 등 안전 운항을 목적으로 배출하기 위한 밸브 유닛(미도시)이 설치된다. 또한, 가스 밸브 유닛룸(400)에는, 가스 밸브 유닛룸(400)으로 유입된 공기를 외부로 배기시키는 배기팬(410);이 설치된다.
가스 밸브 유닛룸(400)에서는, 예를 들어, GCU(Gas Combustion Unit, 미도시), 엔진(110), 스팀 생성을 목적으로 하는 보조 보일러(미도시) 등으로부터 발생하는 폐가스의 배출을 제어할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 엔진룸(100)으로부터의 공기 배출을 제어하는 엔진룸 댐퍼(120);가 더 설치된다.
엔진룸(100)으로부터 엔진룸 댐퍼(120)를 통해 배출되는 공기는, 기계실(200)을 통과하여 후술하는 공기 혼합실(600) 및/또는 팬룸(700)으로 유입되며, 팬룸(700)에 설치된 하나 이상의 팬(710, 720, 730)에 의해 다시 엔진룸(100), 엔진(110), 기계실(200) 및 포드룸(300) 등 공기 수요처로 공급될 수 있다. 또한, 엔진룸(100)으로부터 배출되는 공기는 순환되지 않고 외부로 배출될 수도 있다.
엔진룸(100)으로부터 배출되는 공기의 경로는 도 2에 공기 순환라인(RL, RL1, RL2, RL3)을 예시로 도시하였다.
본 실시예에 따르면, 엔진룸(100)으로부터 배출된 공기가 팬룸(700)으로부 유입되도록 공기의 흐름을 제어하는 팬룸 순환댐퍼(130); 엔진룸(100)으로부터 배출된 공기가 공기 혼합실(600)로 유입되도록 공기의 흐름을 제어하는 혼합실 순환댐퍼(140); 및 엔진룸(100)으로부터 배출된 공기의 외부 배출을 제어하는 폐쇄댐퍼(150);가 더 설치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 공기 가열기(610)에서 가열된 고온의 공기와 혼합물 순환댐퍼(140)를 통해 유입된 순환공기를 혼합시키는 공기 혼합실(600);을 더 포함할 수 있다.
공기 혼합실(600)에서는, 공기 가열기(610)에서 가열된 고온의 공기와, 혼합물 순환댐퍼(140)를 통해 유입된, 엔진룸(100)으로부터 배출된 공기, 기계실(200)로부터 배출된 공기, 포드룸(300)으로부터 배출된 공기가 혼합되어 팬룸(700)으로 유입된다.
공기 혼합실(600)에서 팬룸(700)을 통해 공기 수요처로 공급되는 공기의 온도는 약 5℃ 또는 그보다 높을 수 있다.
한편, 엔진룸(100)으로부터 배출되는 공기는, 엔진룸(100)에 설치되는 엔진(110) 등 각종 장비가 작동되면서 발생하는 열 등에 의해 온도가 상승하여 약 12.5℃로 배출될 수 있다.
기계실(200)로부터 팬룸(700) 또는 공기 혼합실(600)로 유입되는 공기는, 기계실(200)에 설치된 각종 장치들에서 발생하는 열에 의해 온도가 상승하여 약 17.5℃로 배출될 수 있다.
본 실시예에서는, 공기 가열기(610)에서 가열된 공기와 혼합물 순환댐퍼(140)를 통해 유입된 공기가 공기 혼합실(600)에서 혼합되어 팬룸(700)으로 유입되는 것을 예로 들어 설명하지만, 팬룸(700)으로는 공기 가열기(610)에서 가열된 공기만이 유입될 수도 있고, 또는 혼합물 순환댐퍼(140)에 의해 유입된 공기만이 유입될 수도 있다. 또한, 팬룸(700)으로부터 공기 수요처로 공급되는 공기는, 공기 혼합실(600)로부터 유입된 공기일 수도 있고, 팬룸 순환댐퍼(130)에 의해 유입된 순환 공기일 수도 있다.
또한, 공기 가열기(610)로부터 배기가스 제어 댐퍼(230)로 연결되며 공기 가열기(610)로부터 열교환 후 배출되는 배기가스의 이동 경로를 제공하는 제1 배기가스 라인(EL1)이 공기 혼합실(610)을 관통하도록 설치함으로써, 공기 가열기(610)로부터 배출되는 배기가스의 열을 이용하여 공기 혼합실(610)의 공기가 더 가열되도록 할 수 있다.
이와 같이, 극지용 선박에 있어서, 공기 흡입실(500)로 흡입된 공기를, 공기 가열기(610)에서 엔진(110)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 가열한 후, 팬을 이용하여 엔진(110)의 연소용 공기, 엔진룸(100) 및 기계실(200) 등 각종 공기 수요처로 공급함으로써, 엔진(110)의 연소용 공기를 흡입하는 시스템과 엔진룸(100) 등으로 공급할 공조용 공기를 흡입하는 시스템을 따로 구비하지 않아도, 에너지를 절감할 수 있고, 구성이 간단해지며, 따라서 초기 설치 비용과 운영 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
또한, 공조용 공기를 가열하는 데 있어서, 열유 시스템을 적용하는 구성에 비해, 전체 용량을 약 30% 축소(7,500kW → 5,000kW)시킬 수 있다.
또한, 엔진 스타트 시스템에 필요한 공기를 극저온의 외기를 직접 사용하지 않아도 되므로, SUS 덕트를 구비하지 않아도 되고, 엔진 공급팬(720)과 SS400 덕트로 구성할 수 있어 구성이 간단해지고 비용을 절감할 수 있으며, SUS 덕트의 설치 단계에서 불순물이 혼입되는 등에 의한 엔진 손상의 위험이 없고, 생산 능률이 향상되며, 관리가 용이해진다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 엔진룸
200 : 기계실
500 : 공기 흡입실
600 : 공기 혼합실
700 : 팬룸
110 : 엔진
120 : 엔진룸 댐퍼
130 : 팬룸 순환 댐퍼
140 : 혼합실 순환 댐퍼
150 : 폐쇄 댐퍼
210 : 제1 배기가스 제어 댐퍼
220 : 제2 배기가스 제어 댐퍼
230 : 배기가스 제어 댐퍼
610 : 공기 가열기
710 : 엔진룸 공급팬
720 : 엔진 공급팬
730 : 기타 수요처 공급팬

Claims (7)

  1. 극지용 선박의 엔진으로 공급할 연소용 공기와 엔진룸으로 공급할 공기로서 흡입된 외기에 포함된 이물질을 제거하기 위한 수분 제거기;
    엔진이 설치되는 엔진룸;
    상기 수분 제거기를 통과하면서 이물질이 제거된 외기를 상기 엔진으로 공급할 연소용 공기와 상기 엔진룸으로 공급할 공기로 공급하기 전에 수용하는 공기 흡입실;
    상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스와 상기 공기 흡입실로 흡입된 외기를 열교환시켜 상기 외기를 가열하며, 상기 공기가 공급되는 입구가 상기 공기 흡입실과 인접하여 구비되는 공기 가열기; 및
    상기 공기 가열기에 의해 가열된 공기를 상기 엔진 및 엔진룸을 포함하는 공기 수요처로 각각 공급하는 하나 이상의 팬이 설치되는 팬룸;을 포함하며,
    상기 팬룸에는,
    상기 가열된 공기를 상기 엔진의 연소용 공기로 공급하는 엔진 공급팬;
    상기 가열된 공기를 상기 엔진룸의 공조용 공기로 공급하는 엔진룸 공급팬; 및
    상기 가열된 공기를 선내 기타 수요처로 공급하는 기타 수요처 공급팬;을 포함하는, 극지용 선박의 공기 공급 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진룸과 인접하게 설치되며, 상기 팬룸으로부터 엔진룸으로 공급되는 고온의 공기 및 상기 엔진룸으로부터 외부로 배출되는 공기가 순환되는 기계실;을 더 포함하는, 극지용 선박의 공기 공급 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 팬룸과 인접하게 설치되며, 상기 공기 가열기에서 가열된 공기와 상기 엔진룸으로부터 배출되는 공기가 혼합되어 상기 팬룸으로 이동하는 공기 혼합실;을 더 포함하는, 극지용 선박의 공기 공급 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 엔진룸으로부터 배출되는 공기가 상기 팬룸으로 유입되도록 하는 팬룸 순환댐퍼;
    상기 엔진룸으로부터 배출되는 공기가 상기 공기 가열기에서 가열된 공기와 혼합되는 공기 혼합실로 유입되도록 하는 혼합실 순환댐퍼; 및
    상기 엔진룸으로부터 배출되는 공기가 외부로 배출되도록 하는 폐쇄댐퍼;를 더 포함하는, 극지용 선박의 공기 공급 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 상기 공기 가열기로 공급되도록 하는 제1 배기가스 제어 댐퍼; 및
    상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 상기 공기 가열기로 공급되지 않고 상기 기계실을 관통하여 외부로 배출되도록 하는 제2 배기가스 제어 댐퍼;를 더 포함하는, 극지용 선박의 공기 공급 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 공기 가열기에서 열교환 후 배출되는 저온의 배기가스가 상기 공기 혼합실을 관통하여 외부로 배출되도록 하는 배기가스 제어 댐퍼;를 더 포함하는, 극지용 선박의 공기 공급 시스템.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 엔진룸으로부터 기계실로 공기가 배출되도록 하는 엔진룸 댐퍼;를 더 포함하는, 극지용 선박의 공기 공급 시스템.
KR1020180131626A 2018-10-31 2018-10-31 극지용 선박의 공기 공급 시스템 KR102601306B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180131626A KR102601306B1 (ko) 2018-10-31 2018-10-31 극지용 선박의 공기 공급 시스템
CN201980071547.1A CN112930300B (zh) 2018-10-31 2019-10-23 用于极地船舶的空气供应系统
PCT/KR2019/014004 WO2020091299A1 (ko) 2018-10-31 2019-10-23 극지용 선박의 공기 공급 시스템
RU2019134422A RU2796128C2 (ru) 2018-10-31 2019-10-28 Система подачи воздуха для полярного судна

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180131626A KR102601306B1 (ko) 2018-10-31 2018-10-31 극지용 선박의 공기 공급 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200048943A KR20200048943A (ko) 2020-05-08
KR102601306B1 true KR102601306B1 (ko) 2023-11-13

Family

ID=70463114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180131626A KR102601306B1 (ko) 2018-10-31 2018-10-31 극지용 선박의 공기 공급 시스템

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102601306B1 (ko)
CN (1) CN112930300B (ko)
WO (1) WO2020091299A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102265991B1 (ko) * 2020-10-19 2021-06-17 주식회사 오리엔탈정공 극저온용 선박 크레인
KR102514087B1 (ko) * 2021-06-08 2023-03-24 대우조선해양 주식회사 엔진룸의 환기용 공기 공급 시스템 및 방법
KR102514086B1 (ko) * 2021-06-08 2023-03-24 대우조선해양 주식회사 엔진룸의 환기용 공기 공급 시스템 및 방법
KR102624233B1 (ko) * 2021-12-21 2024-01-12 한화오션 주식회사 극지용 선박의 냉각수 공급 시스템 및 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100955041B1 (ko) * 2007-08-21 2010-04-28 삼성중공업 주식회사 폐기열을 이용한 선내 난방 장치
KR101149517B1 (ko) * 2010-04-20 2012-05-25 삼성중공업 주식회사 선박
KR20130001185U (ko) * 2011-08-12 2013-02-20 삼성중공업 주식회사 외기 도입장치
KR101359529B1 (ko) * 2012-04-06 2014-02-12 삼성중공업 주식회사 기관실용 절전형 통풍 시스템 및 이의 제어방법
KR20150059419A (ko) * 2013-11-22 2015-06-01 대우조선해양 주식회사 공기조화유닛 및 이를 포함하는 공기조화시스템
KR101654595B1 (ko) * 2014-11-10 2016-09-06 대우조선해양 주식회사 극지용 선박의 공조 시스템
CN205747314U (zh) * 2016-06-28 2016-11-30 广船国际有限公司 极地船舶应急发电机室热风循环结构
KR101818525B1 (ko) * 2016-10-24 2018-01-15 대우조선해양 주식회사 선박의 배기가스 회수 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020091299A1 (ko) 2020-05-07
KR20200048943A (ko) 2020-05-08
RU2019134422A (ru) 2021-04-28
CN112930300B (zh) 2023-10-31
CN112930300A (zh) 2021-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102601306B1 (ko) 극지용 선박의 공기 공급 시스템
KR101654595B1 (ko) 극지용 선박의 공조 시스템
KR101816021B1 (ko) 복합 발전장치
JP2013160233A (ja) ガスタービン入口空気加熱システム及び方法
KR101767556B1 (ko) 극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법
KR101903086B1 (ko) 부유식 발전 시스템
KR102600607B1 (ko) 극지용 선박의 공조 시스템
JP2010065612A (ja) 舶用主機関冷却設備、冷却方法及び船舶における冷却システム
KR20110041854A (ko) 선박용 연료공급시스템
RU2340785C1 (ru) Способ утилизации теплоты отходящих газов энергетической установки судна и устройство для его осуществления
JP6858821B2 (ja) ガスタービンの吸気温調システムおよび発電プラント
KR101695890B1 (ko) 극지용 선박의 공조 시스템
RU2796128C2 (ru) Система подачи воздуха для полярного судна
RU2790282C1 (ru) Система кондиционирования воздуха для полярного судна
CN114834624A (zh) 一种适用于极低温环境的机舱通风系统及船舶
KR20020005972A (ko) 열원 재이용 시스템
WO2017191676A1 (ja) 熱供給システム
KR102434642B1 (ko) 선박용 기관의 냉각 시스템
KR101575512B1 (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템 및 이를 포함하는 선박
KR102492650B1 (ko) 복합 발전 시스템 및 이를 구비한 선박
JPH11336610A (ja) コ・ジェネレーションシステム
JPH062569A (ja) ガスタービン発電設備の多目的冷却方法
KR101300714B1 (ko) 선박의 재순환되는 배기가스와 폐열을 이용한 에너지 절감 장치
KR20160017287A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템
JP5189387B2 (ja) 熱電併給装置の排熱を利用した暖房装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant