KR200442067Y1 - System for recycling wasted heat of vessel - Google Patents

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Abstract

본 고안은 선박의 폐열회수 시스템에 관한 것으로, 선박을 추진하는 주 엔진과 상기 주 엔진에서 발생하는 폐기가스를 이용하여 동력을 발생시키는 터빈과 상기 터빈에서 발생한 동력으로 전기를 발생시키는 발전기를 포함하는 선박의 폐열회수 시스템에 있어서, 상기 잉여전기를 사용하여 기관실을 히팅하는 전기히팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템을 제공하다.The present invention relates to a waste heat recovery system of a ship, comprising a main engine for driving the ship, a turbine for generating power by using waste gas generated in the main engine and a generator for generating electricity with the power generated by the turbine. In the ship's waste heat recovery system, the waste heat recovery system of the ship further comprises an electric heating unit for heating the engine room using the surplus electricity.

본 고안에 따르면 파워터빈을 이용한 폐열 회수 시스템에서 발생되는 잉여전기를 소모시키는 로드뱅크(Load bank)를 삭제하고 상기 잉여전기를 사용하여 기관실을 히팅하기 위한 전기히팅부를 대체하여 설치함으로써 낭비되는 에너지를 최소화 할 수 있고, 파워 터빈을 설계함에 있어서 파워터빈의 용량의 제한을 받지 않고 최대한으로 용량을 확대하여 설계 할 수 있는 이점이 있다.  According to the present invention, energy is wasted by eliminating a load bank that consumes surplus electricity generated in a waste heat recovery system using a power turbine and replacing and installing an electric heating unit for heating an engine room using the surplus electricity. It can be minimized, and in designing a power turbine, there is an advantage that can be designed to expand the capacity to the maximum without being limited by the capacity of the power turbine.

폐열 회수 시스템, 로드 뱅크, 파워터빈, 전기히팅 Waste Heat Recovery System, Load Bank, Power Turbine, Electric Heating

Description

선박의 폐열회수 시스템 {System for recycling wasted heat of vessel}Waste heat recovery system of ship {System for recycling wasted heat of vessel}

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

도 2는, 본 고안에 따른 선박의 폐열회수 시스템의 일 실시 예를 나타낸 개략도이다. 2 is a schematic view showing an embodiment of a waste heat recovery system of a ship according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 주 엔진 20 : 터보차져(Turborchager)10: main engine 20: turbocharger

30 : 이코노마이져(Economizer) 40 : 파워 터빈30: economizer 40: power turbine

50 : 발전기 60 : 전기히팅부50: generator 60: electric heating unit

61 : 코일 히팅유닛 62 : 스팀 히팅유닛61: coil heating unit 62: steam heating unit

63 : 전기량제어부 63: electric power control unit

본 고안은 선박의 폐열회수 시스템에 관한 것으로, 선박을 추진하는 주 엔진과 상기 주 엔진에서 발생하는 폐기가스를 이용하여 동력을 발생시키는 터빈과 상기 터빈에서 발생한 동력으로 전기를 발생시키는 발전기를 포함하는 선박의 폐열회수 시스템에 있어서, 발전기에서 발생되는 잉여전기를 사용하여 기관실을 히팅하는 전기히팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a waste heat recovery system of a ship, comprising a main engine for driving the ship, a turbine for generating power by using waste gas generated in the main engine and a generator for generating electricity with the power generated by the turbine. In the ship's waste heat recovery system, the waste heat recovery system of the ship further comprises an electric heating unit for heating the engine room using the surplus electricity generated from the generator.

고유가 시대가 도래함에 따라, 선박에서는 점차적으로 선박추진의 효율을 높이고 전체적인 에너지를 절약하는 시스템들이 도입되고 있다.With the advent of high oil prices, ships are increasingly introducing systems that increase the efficiency of ship propulsion and save overall energy.

일반적으로, 선박을 운행하는데 있어 에너지는 추진용 주 엔진에서 대부분의 에너지를 소비하고 있으며, 주 엔진의 작동을 위해 소요되는 연료의 25%는 폐기 가스로 대기 중에 버려지고 있는 현실이다. 이러한 폐기 가스를 이용해 폐열의 일부를 회수하는 여러 시스템이 활발하게 도입되고 있다.In general, energy in ships consumes most of the energy in the propulsion main engine, and 25% of the fuel required for the operation of the main engine is disposed of in the atmosphere as waste gas. Various systems for recovering a part of waste heat by using such waste gas are actively introduced.

그 가운데에서 주 엔진에서 발생하는 폐기 가스의 일부를 터보차져(Turbo charger)로부터 바이패스(by-pass)하여 터빈을 작동시킴으로써 전기를 생산하는 시스템이 구성과 그 설치가 간단하여 많이 검토되고 있다.Among them, a system for producing electricity by operating a turbine by bypassing a part of the waste gas generated from the main engine from a turbo charger has been studied.

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

도1에서 도시한 바와 같이, 주 엔진(1)에서 발생하는 폐기가스는 터보차 져(Turbocharger)(2)로 보내져 압축된 공기를 주 엔진(1)으로 주입시키는 터보차쳐(Turbocharger)내의 터빈(미도시)을 작동시켜 주 엔진(1)에서의 연소효율을 높이는 작용을 한다.As shown in FIG. 1, the waste gas generated in the main engine 1 is sent to a turbocharger 2, and the turbine in the turbocharger for injecting compressed air into the main engine 1 It operates to increase the combustion efficiency in the main engine (1) by operating.

이중에서 상기 터보차져(2)로 공급되기 전 폐기가스의 일부를 바이패스(by-pass)하여 바이패스 라인에 파워 터빈(4)과 상기 파워 터빈(4)의 회전속도를 줄여주는 감속기(5)를 설치하여 발전기(6)를 작동시킴으로써 전기를 생산하는 시스템을 갖춘다.The reducer 5 which bypasses a part of the waste gas before being supplied to the turbocharger 2 to reduce the rotation speed of the power turbine 4 and the power turbine 4 in the bypass line. ) Is installed to operate the generator 6 to have a system for producing electricity.

그리고 터보차져(Turbocharger)내의 일부 폐기가스와 파워터빈(4)에서의 일부 폐기가스는 이코노마이저(Economizer)(3)로 보내어져 급수를 가열하는데 사용된다.And some waste gas in the turbocharger and some waste gas in the power turbine 4 are sent to the economizer 3 to be used to heat the feed water.

그러나 상기와 같은 파워터빈(4)을 이용한 시스템은 주 엔진(1)에서 발생하는 폐기 가스의 양을 조절 할 수가 없기 때문에 상기 파워터빈(4)의 전체 출력을 제어 할 수 없게 된다.However, the system using the power turbine 4 as described above cannot control the amount of waste gas generated in the main engine 1, so that the entire output of the power turbine 4 cannot be controlled.

때문에 일반적으로, 선박의 전기 소모유닛(8)에서 필요한 전기보다 많은 양의 전기를 생산하게 되는 경우가 자주 발생하게 된다.Because of this, in general, it often occurs that the amount of electricity produced in the ship's electricity consumption unit (8) than necessary.

이런 이유 때문에 도 1에서 도시한 바와 같이, 파워터빈의 제작업체에 따라 별도의 로드뱅크(Load bank)(7)를 두어 잉여전기를 소모시키거나 미리 잉여전기가 발생하지 않도록 파워터빈의 용량을 제한하여 설계하여야 하는 문제점이 있다.For this reason, as shown in FIG. 1, according to the manufacturer of the power turbine, a separate load bank (Load bank) (7) is placed to limit the capacity of the power turbine so as not to consume excess electricity or to generate excess electricity in advance. There is a problem to design.

그리고 , 로드뱅크(Load bank)는 단순히 잉여전기를 방전하여 소모시키는 것으로 비경제적이며 , 그 크기와 용량이 커서 엔진룸내에 많은 공간을 차지하고 비 용이 비싸다는 단점이 있다. 따라서 선박 엔진의 경우 그 크기가 커서 많은 폐열이 발생하는 경우에는 이를 방전시키기 위해 큰 크기의 로드뱅크(Load bank)가 필요하게 되므로 로드뱅크(Load bank)를 설치하는 것은 비효율적이다. In addition, a load bank is uneconomical by simply discharging and surplusing surplus electricity. The load bank occupies a lot of space in an engine room and is expensive due to its large size and capacity. Therefore, in the case of a ship engine, since a large amount of waste heat is generated, a large sized load bank is required to discharge it, so it is inefficient to install a load bank.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 , 잉여전기를 소모시키는 로드뱅크(Load bank)대신에 잉여전기를 이용하여 선박의 기관실을 히팅하는 전기히팅부를 포함하는 선박의 폐열회수 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, to provide a waste heat recovery system of a ship comprising an electric heating unit for heating the engine room of the vessel by using the surplus electricity in place of the load bank (consuming a surplus electricity) For the purpose of

앞서 설명한 바와 같은 본 고안의 목적들은, 선박을 추진하는 주 엔진과 상기 주 엔진에서 발생하는 폐기가스를 이용하여 동력을 발생시키는 터빈과 상기 터빈에서 발생한 동력으로 전기를 발생시키는 발전기와 상기 발전기에 의해 생산되는 잉여전기를 저장하는 로드뱅크가 포함된 선박의 폐열회수 시스템에 있어서, 상기 로드뱅크 대신에 상기 잉여전기를 사용하여 기관실을 히팅하는 전기히팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템에 의해 실현된다.The objects of the present invention as described above, by the main engine for driving the ship and the turbine for generating power by using the waste gas generated in the main engine and the generator for generating electricity by the power generated by the turbine and the generator A waste heat recovery system of a ship including a load bank for storing surplus electricity produced in the waste heat recovery system of the ship comprising an electric heating unit for heating the engine room using the surplus electricity in place of the load bank Is realized.

한편, 상기 전기 히팅시스템은 기관실에 구비되어 있는 각종탱크를 히팅하는 코일이 구비된 코일 히팅유닛과, 스팀을 발생시켜 기관실에 구비되어 있는 각종 탱크나 다른 히터들을 히팅시키는 스팀 히팅유닛과, 상기 코일 히팅유닛과 상기 스팀 히팅유닛에 공급하는 전기량을 제어하는 전기량제어부를 포함하는 것을 특징으 로 한다.  The electric heating system includes a coil heating unit having a coil for heating various tanks provided in an engine room, a steam heating unit for generating steam and heating various tanks or other heaters provided in the engine room, and the coil. It characterized in that it comprises a heating unit and the electricity amount control unit for controlling the amount of electricity supplied to the steam heating unit.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는, 본 고안에 따른 선박의 폐열회수 시스템의 일 실시예를 나타낸 개략도이다. Figure 2 is a schematic diagram showing an embodiment of the waste heat recovery system of the ship according to the present invention.

본 고안에 따른 선박의 폐열회수 시스템은 선박을 추진하는 주 엔진(10)과 상기 주 엔진(10)에서 발생하는 폐기가스를 이용하여 동력을 발생시키는 파워터빈(40)과 상기 파워터빈(40)에서 발생한 동력으로 전기를 발생시키는 발전기(50)와 상기 발전기(50)에 의해 생산되는 잉여전기를 사용하여 기관실을 히팅하는 전기히팅부(60)을 포함하는 것을 특징으로 한다.Waste heat recovery system of the ship according to the present invention is a power turbine 40 and the power turbine 40 for generating power using the main engine 10 and the waste gas generated from the main engine 10 for propelling the vessel It characterized in that it comprises a generator 50 for generating electricity by the power generated in and the electric heating unit 60 for heating the engine room using the surplus electricity produced by the generator 50.

본 고안은 종래기술과 달리 잉여전기를 소모시키는 로드뱅크 대신 상기 전기히팅부(60)를 설치하여 잉여전기를 소모시키지 않고 기관실을 히팅하는데 사용한다.The present invention is used to heat the engine room without consuming excess electricity by installing the electric heating unit 60 instead of a load bank consuming excess electricity unlike the prior art.

상기 전기히팅부(60)는 코일이 구비되어 기관실에 위치한 각종 탱크등을 히팅하는 코일 히팅유닛(61)과 스팀을 발생시켜 기관실에 구비되어 있는 각종 탱크나 다른 히터들을 히팅하는 스팀 히팅유닛(62)과 상기 코일 히팅유닛(61)과 상기 스팀 히팅유닛(62)에 공급하는 전기량을 제어하는 전기량제어부(63)를 포함하여 구성된다.The electric heating unit 60 is provided with a coil and the coil heating unit 61 for heating various tanks and the like located in the engine room and the steam heating unit 62 for generating various steam or other heaters provided in the engine room by generating steam ) And an electric quantity control unit 63 for controlling the amount of electricity supplied to the coil heating unit 61 and the steam heating unit 62.

보통 선박의 기관실에는 중연료유(Heavy Fuel Oil)등을 보관, 급유,정제하는 각종 탱크들이 위치한다. 선박의 연료로 사용되어지는 중연료유(Heavy Fuel Oil)는 상온 (약 20˚C)에서 점도가 매우 높기 때문에 펌핑(pumping)이 잘되지 않는다.In general, various tanks for storing, refueling, and refining heavy fuel oil are located in the engine room of ships. Heavy fuel oil, which is used as fuel for ships, does not pump well because of its high viscosity at room temperature (about 20˚C).

따라서 중연료유(Heavy Fuel Oil)의 온도를 약 40˚C ~ 50˚C로 유지하여야 원할한 펌핑이 가능하기 때문에 중연료유(Heavy Fuel Oil)를 취급하는 각종 탱크들은 일정온도를 유지하기 위한 히팅이 필요하다.Therefore, it is possible to pump smoothly only when the temperature of heavy fuel oil is maintained at about 40˚C ~ 50˚C. Therefore, various tanks handling heavy fuel oil are required to maintain a constant temperature. Heating is necessary.

또한, 윤할유를 공급하는 탱크, 선저 폐유 탱크등도 상기와 같은 이유로 히팅이 필요하고 , 슬러지(Sludge) 탱크도 슬러지가 굳지 않도록 히팅이 필요하다.In addition, a tank for supplying lubricating oil, a bottom oil tank, and the like are required to be heated for the same reason as above, and a sludge tank also needs to be heated so that sludge does not harden.

이외에 선박용 온수 가열장치(Calorifier), 에어 콘디셔너등 히팅이 필요한 많은 장치들이 있다.In addition, there are many devices that require heating, such as a marine water heater (Calorifier), an air conditioner.

상기와 같은 히팅이 필요한 장치들은 기존에 별도의 히팅장치가 설치되어 히팅이 되고 있는데, 본 고안에 따른 전기 히팅부(60)가 구비됨에 따라 별도의 히팅장치 없이 주 엔진(10)에서 발생하는 폐기가스를 이용하여 상기 히팅이 필요한 장치들을 히팅하는 것이 가능하다.Devices that require heating as described above are being heated by installing a separate heating device, according to the present invention is provided with the electric heating unit 60, the waste generated from the main engine 10 without a separate heating device It is possible to heat the devices requiring heating using gas.

상기 코일 히팅 유닛(61)은 탱크에 설치된 코일에 전기를 공급하여 히팅을 하는 방식이다. 다만, 이런 코일을 이용한 코일 히팅 유닛은 설치면적이 많이 들고 히팅 효율이 낮은 편이다. 따라서, 히팅이 요구되는 면적이 넓은 탱크등의 장치에는 스팀을 이용하여 히팅하는 방식이 바람직하다.The coil heating unit 61 is a method of heating by supplying electricity to the coil installed in the tank. However, the coil heating unit using such a coil has a large installation area and low heating efficiency. Therefore, a method of heating using steam is preferable for a device such as a tank having a large area where heating is required.

상기 스팀 히팅유닛(62)으로는 스팀을 발생시키는 전기보일러와 상기 전기보일러에서 발생한 스팀의 열을 히팅이 필요한 각종탱크나 히팅장치에 전달하는 열전달 장치로 크게 구성된다. 상기 열전달 장치로는 히트 파이프등을 사용한다. 각종 탱크등에 저장된 히팅이 필요한 상기 중연료유(Heavy Fuel Oil)같은 유체는 히트파이프와 접촉함으로써 열을 전달받는다. The steam heating unit 62 is largely composed of an electric boiler for generating steam and a heat transfer device for transferring heat of steam generated from the electric boiler to various tanks or heating apparatuses that require heating. A heat pipe or the like is used as the heat transfer device. Fluid such as heavy fuel oil, which requires heating stored in various tanks, receives heat by contacting a heat pipe.

한편 상기 전기량제어부(60)는 상기 코일 히팅유닛(61)과 상기 스팀 히팅유닛(62)에 공급하는 전기량을 제어하여 각각의 히팅 대상이 되는 장치들의 히팅정도를 결정한다.Meanwhile, the electricity amount control unit 60 controls the amount of electricity supplied to the coil heating unit 61 and the steam heating unit 62 to determine the degree of heating of the devices to be heated.

이와 같이 기존의 파워 터빈을 이용한 폐열 회수 시스템에서 발생하는 잉여전기를 기관실을 히팅하는데 사용함으로써, 잉여전기를 강제로 소모시키기 위한 로드뱅크(Load bank)등의 장치가 필요없고, 동시에 잉여전기가 발생하지 않도록 파워터빈의 용량을 줄여서 설계할 필요가 없어 지게 된다.In this way, by using the surplus electricity generated in the waste heat recovery system using the existing power turbine to heat the engine room, there is no need for a device such as a load bank to forcibly consume surplus electricity, and at the same time generates surplus electricity In order to avoid this, there is no need to reduce the power turbine capacity.

기관실의 히팅을 요하는 탱크등의 장치들과 상기 장치들의 히팅의 정도는 선박의 크기에 따른 주 엔진의 용량과 선박의 보조 시스템에 따라 달라지게 된다. Devices such as tanks that require engine room heating and the degree of heating of the devices will depend on the capacity of the main engine and the auxiliary system of the ship.

이상에서 본 고안에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 기술 분야의 당업자라면 첨부된 청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.Although the preferred embodiments according to the present invention have been described above, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 선박의 폐열 회수 시스템은 파워터빈을 이용한 폐열회수 시스템에서 발생되는 잉여전기를 소모시키는 로드뱅크(Load bank)를 삭제하고 상기 잉여전기를 사용하여 기관실을 히팅하기 위한 전기히팅부를 대체하여 설치함으로써 낭비되는 에너지를 최소화 할 수 있고, 파워 터빈을 설계함에 있어서 파워터빈의 용량의 제한을 받지 않고 최대한으로 용량을 확대하여 설계 할 수 있는 이점이 있다.  As described above, the ship's waste heat recovery system according to the present invention deletes a load bank that consumes surplus electricity generated in a waste heat recovery system using a power turbine and heats the engine room using the surplus electricity. By replacing and installing the electric heating unit, it is possible to minimize the wasted energy, and in designing the power turbine, there is an advantage that the capacity can be expanded to the maximum design without being limited by the capacity of the power turbine.

Claims (2)

선박을 추진하는 주 엔진과; 상기 주 엔진에서 발생하는 폐기가스를 이용하여 동력을 발생시키는 터빈과; 상기 터빈에서 발생한 동력으로 전기를 발생시키는 발전기를 포함하는 선박의 폐열회수 시스템에 있어서,A main engine for driving the ship; A turbine generating power by using waste gas generated in the main engine; In the waste heat recovery system of the ship comprising a generator for generating electricity by the power generated in the turbine, 상기 발전기에서 발생되는 전기 중 선박의 전기 소모유닛에서 필요한 양 이외의 잉여전기를 사용하여 기관실을 히팅하는 전기히팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.Waste heat recovery system of the ship characterized in that it further comprises an electric heating unit for heating the engine room using the surplus electricity other than the amount required in the electricity consumption unit of the ship of the electricity generated by the generator. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기히팅부는 코일이 구비되어 기관실에 위치한 각종탱크등을 히팅하는 코일 히팅유닛과The electric heating unit is provided with a coil and the coil heating unit for heating various tanks, etc. located in the engine room 스팀을 발생시켜 기관실에 위치한 각종 탱크나 다른 히터들을 히팅하는 스팀 히팅유닛과;A steam heating unit generating steam to heat various tanks or other heaters located in an engine room; 상기 코일히팅 유닛과 상기 스팀 히팅유닛에 공급하는 전기량을 제어하는 전기량제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템. Waste heat recovery system of the ship characterized in that it comprises an electric quantity control unit for controlling the amount of electricity supplied to the coil heating unit and the steam heating unit.
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