KR20120068670A - 선박용 폐열회수장치 - Google Patents

선박용 폐열회수장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120068670A
KR20120068670A KR1020110052456A KR20110052456A KR20120068670A KR 20120068670 A KR20120068670 A KR 20120068670A KR 1020110052456 A KR1020110052456 A KR 1020110052456A KR 20110052456 A KR20110052456 A KR 20110052456A KR 20120068670 A KR20120068670 A KR 20120068670A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
heat
condenser
seawater
cooling
Prior art date
Application number
KR1020110052456A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101291170B1 (ko
Inventor
손문호
박건일
이승재
진정근
최재웅
Original Assignee
삼성중공업 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 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to US14/364,655 priority Critical patent/US9464539B2/en
Priority to PCT/KR2011/009379 priority patent/WO2012081854A2/ko
Publication of KR20120068670A publication Critical patent/KR20120068670A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101291170B1 publication Critical patent/KR101291170B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/003—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines condenser cooling circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • 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
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

선박용 폐열회수장치가 개시된다. 본 발명의 실시예들에 따른 선박용 폐열회수장치는, 엔진에서 배출되는 배기가스로부터 열을 회수하여 제1 냉매를 등압가열하는 열교환기; 등압가열된 제1 냉매를 단열팽창시켜 구동되는 터빈; 단열팽창된 제1 냉매를 응축시키는 응축기; 및 응축된 제1 냉매를 압축시켜 열교환기로 재순환시키는 열교환펌프를 포함한다.

Description

선박용 폐열회수장치{Waste heat recycling apparatus for ship}
본 발명은, 선박용 폐열회수장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선박의 엔진에서 배출되는 배기가스의 폐열을 회수하는 선박용 폐열회수장치에 관한 것이다.
최근에는 고유가 시대가 도래함에 따라 선박의 에너지 효율을 향상시켜 연료비를 감소시키고, 선박 운항의 친환경성을 확보하고자 하는 노력이 많이 진행되고 있다.
일반적으로 선박을 운항하는데 있어 에너지는 추진용 주 엔진에서 대부분의 에너지를 소비하고 있으며, 주 엔진의 작동을 위해 소요되는 연료의 약 25%는 배기가스로 대기 중에 버려지고 있는 것이 현실이다. 따라서, 이러한 배기가스를 이용해 폐열의 일부를 회수하는 여러 장치가 활발하게 도입되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 선박용 폐열회수장치를 나타낸 개략도이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술의 선박용 폐열회수장치는 선박의 엔진(110)에서 배기가스가 배출되는 배기관(111)에 열회수기(보일러)(121)를 설치한 후 배기가스의 열을 회수(등압가열)하여 고온의 스팀을 생성하여 다양한 에너지원으로 사용하였다.
그러나, 이러한 종래 기술의 선박용 폐열회수장치는 단일 구성된 열회수기(121)만을 통해 배기가스의 폐열을 회수하도록 되어 있기 때문에, 열회수기(121)를 통과하고도 여전히 고온 상태의 배기가스의 폐열을 회수하지 못하고 대기로 방출시키게 됨으로써 에너지 낭비를 초래하게 되는 등의 문제점을 갖고 있다.
또한, 엔진 자체의 발생열을 냉각시키기 위한 쿨러들로부터의 열을 회수하기 위한 열회수 수단도 마련되어 있지 않고 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 엔진의 배기가스의 열원을 최대한 회수하여 터빈을 구동시킬 수 있도록 하여 에너지(전기) 발생 능력을 향상시킬 수 있는 선박용 폐열회수장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진에서 배출되는 배기가스로부터 열을 회수하여 제1 냉매를 등압가열하는 열교환기; 등압가열된 상기 제1 냉매를 단열팽창시켜 구동되는 터빈; 단열팽창된 상기 제1 냉매를 응축시키는 응축기; 및 응축된 상기 제1 냉매를 압축시켜 상기 열교환기로 재순환시키는 열교환펌프를 포함하는 선박용 폐열회수장치가 제공될 수 있다.
상기 엔진에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 복수개의 쿨러를 더 포함하며, 상기 응축된 제1 냉매는 상기 복수개의 쿨러로부터 열을 공급받아 상기 열교환기로 재순환될 수 있다.
상기 터빈에서 배출되는 열을 상기 열교환기로 공급되는 상기 제1 냉매에 공급하는 복열기를 더 포함할 수 있다.
상기 엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에서 상기 열교환기의 전단에 마련되어 상기 열교환기와 별도로 상기 배기가스의 열을 회수하기 위한 열회수기를 더 포함할 수 있다.
상기 열회수기에서 회수된 열을 이용하여 등압가열된 제2 냉매를 단열팽창시켜 구동하는 보조터빈; 상기 단열팽창된 제2 냉매를 응축시키는 보조응축기; 및 상기 응축된 제2 냉매를 압축시켜 상기 열회수기로 재순환시키는 보조펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 응축기는 냉각매체로 해수를 사용할 수 있다.
상기 응축기로 해수를 공급하기 위해 상기 응축기와 연결되는 냉각라인; 및 상기 냉각라인 상에 해수를 강제 순환시키기 위한 냉각펌프를 포함할 수 있다.
상기 엔진에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 자켓쿨러를 포함하며, 상기 응축된 제1 냉매는 상기 자켓쿨러로부터 열을 공급받아 상기 열교환기로 재순환될 수 있다.
상기 응축기로 상기 응축기의 냉각매체인 제3 냉매를 공급하기 위해 상기 응축기와 연결되는 응축기 냉각라인; 상기 응축기 냉각라인 상에 상기 제3 냉매를 강제 순환시키기 위한 응축기 냉각펌프; 상기 제3 냉매와 해수와의 열교환이 이루어지는 해수 열교환기; 상기 해수 열교환기로 해수를 공급하기 위해 상기 해수 열교환기와 연결되는 해수 라인; 및 상기 해수라인 상에 상기 해수를 강제 순환시키기 위한 해수펌프를 포함할 수 있다.
상기 응축기로 상기 응축기의 냉각매체인 제3 냉매를 공급하기 위해 상기 응축기와 연결되는 응축기 냉각라인; 상기 응축기 냉각라인 상에 상기 제3 냉매를 강제 순환시키기 위한 응축기 냉각펌프; 상기 제3 냉매와 해수와의 열교환 및 냉각용 청수와 상기 해수와의 열교환이 이루어지는 메인 쿨러; 상기 메인 쿨러로 상기 해수를 공급하기 위해 상기 메인 쿨러와 연결되는 해수라인; 및 상기 해수라인 상에 상기 해수를 강제 순환시키기 위한 해수펌프를 포함할 수 있다.
상기 제1 냉매는 암모니아, C2H6, C7H8, C8H16, R11, R113, R12, R123, R134a, R245fa 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 엔진의 배기가스의 열원을 최대한 회수하여 복수의 터빈을 구동시킬 수 있게 되면서 에너지(전기) 발생 능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 선박용 폐열회수장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치를 나타낸 개략도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, “등압가열”은 압력을 수학적으로 또는 물리적으로 완전동일을 유지하면서 가열하는 것이 아니라, 열역학에서 사용되는 용어의 “등압가열”로 이해하여야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 기재되는 “단열팽창” 등의 의미도 마찬가지로 해석하여야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치를 나타낸 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치는, 엔진(10)에서 배출되는 배기가스로부터 열을 회수하여 제1 냉매를 등압가열하는 열교환기(41)와, 등압가열된 제1 냉매를 단열팽창시켜 구동되는 터빈(42)과, 단열팽창된 제1 냉매를 응축시키는 응축기(43)와, 응축된 제1 냉매를 압축시켜 열교환기(41)로 재순환시키는 열교환펌프(44)와, 엔진(10)에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관(11) 상의 열교환기(41)의 전단에 마련되어 열교환기(41)와 별도로 배기가스의 열을 회수하기 위한 열회수기(31)를 포함한다.
본 실시예에서는 배기가스가 배출되는 엔진(10)의 배기관(11)에 설치한 열회수기(31)를 통해 배기가스의 열을 회수하여 스팀을 발생시킨 후 다양한 에너지원으로 활용하는 동시에 열회수기(31) 후단의 배기관(11)에 열교환기(41)를 추가로 설치하고, 이 열교환기(41)에서 회수한 열을 이용하여 구동되는 터빈(42)과, 이 터빈(42)의 제1 냉매를 응축시키는 응축기(43) 및 응축된 응축수(제1 냉매)를 압축시키는 열교환펌프(44)를 마련함으로써 배기가스의 폐열을 추가로 회수할 수 있도록 하고 있다. 여기서 제1 냉매는 유기화합물 즉 암모니아, C2H6, C7H8, C8H16, R11, R113, R12, R123, R134a, R245fa 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
그러나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않으며, 만약 제1 냉매가 고온의 배기가스로부터 폐열을 회수할 수 있다면 열회수기(31)는 생략될 수 있을 것이고, 또한 제1 냉매도 유기화합물이 아닌 다른 냉각매체가 사용될 수도 있을 것이다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치는, 열교환기(41)로 공급되는 제1 냉매에 터빈(42)에서 배출된 폐열을 공급하기 위한 복열기(45)를 더 포함한다. 이에 의하여 터빈(42)에서 배출된 폐열을 공급받은 제1 냉매가 열교환기(41)에 공급됨으로써 효율이 더 좋아지도록 하고 있는 것이다.
또한, 엔진(10)에는 엔진 자체에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 복수의 쿨러 즉 오일쿨러(12), 에어쿨러(13), 자켓쿨러(14)들이 마련되는데, 본 발명의 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치의 효율을 더 향상시키기 위해, 열교환펌프(44)를 통해 압축된 제1 냉매가 복수의 쿨러들(12,13,14)로부터 열을 공급받아 열교환기(41)로 재순환되도록 구성하고 있다.
한편, 응축기(43)에서 사용되는 냉각매체로는 해수가 사용될 수 있으며, 응축기(43)로 해수를 공급하기 위해 응축기(43)와 연결되는 냉각라인(51) 및 이 냉각라인(51) 상에 해수를 강제 순환시키기 위한 냉각펌프(52)가 더 마련된다.
이하 본 발명의 제1 실시예인 선박용 폐열회수장치의 작동 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 열회수기(31)를 통해 배기가스의 열을 회수(등압가열)하여 과열증기를 발생시켜 다양한 에너지원으로 사용하고, 그 후 열교환기(41)에서는 열회수기(31)를 거친 배기가스의 열을 다시 회수(등압가열)하여 제1 냉매가 과열증기 상태가 되도록 하고, 그 다음으로 터빈(42)에서 제1 냉매가 단열팽창되면서 터빈(42)을 구동시키며, 터빈(42)에서 배출된 가스(제1 냉매)는 응축기(43)에서 냉각매체에 의해 등압냉각되어 포화수(제1 냉매)가 된 후, 열교환펌프(44)에서 단열 압축되어 다시 열교환기(41)로 공급되어 증발되는 과정을 반복하면서 배기 가스의 폐열을 최대한 회수하여 터빈(42)을 구동시키게 되는 것이다.
이때, 열교환펌프(44)를 통해 압축된 제1 냉매는 복수의 쿨러, 즉 오일쿨러(12), 에어쿨러(13) 및 자켓쿨러(14)들로부터 열을 공급받은 후 다시 복열기(45)로부터 터빈(42)에서 배출된 폐열을 공급받아 열교환기(41)로 공급됨으로써 효율이 더욱 향상될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 실시 예에서는 열회수기(31)가 마련되어 있으나, 열교환기(41)에 사용되는 제1 냉매가 본 실시 예의 열회수기(31)에서 사용되는 냉매처럼 고온의 배기가스의 열을 회수할 수 있다면 이 경우 열회수기(31)는 생략될 수도 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 일부의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 2의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 차이점이 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치는, 열회수기(31) 후단의 배기관(11)에 열교환기(41)를 설치하고 이 열교환기(41)에서 회수된 열을 이용하여 구동되는 터빈(42)과, 이 터빈(42)의 가스(제1 냉매)를 응축시키는 응축기(43) 및 응축된 응축수(제1 냉매)를 압축시키는 열교환펌프(44)를 마련하여 배기가스의 폐열을 추가로 회수할 수 있도록 하는 전술한 제1 실시예와 동일한 사이클 외에, 배기가스가 배출되는 엔진(10)의 배기관(11)에 설치한 열회수기(31)를 통해 배기가스의 열을 회수하여 보조터빈(32)을 구동시킨 후 보조응축기(33)에서 제2 냉매가 응축되고 응축된 제2 냉매는 보조펌프(34)에서 압축되어 다시 열회수기(31)로 공급되는 과정을 반복하면서 배기가스의 폐열을 지속적으로 회수함으로써 보조터빈(32)을 구동시키도록 하는 사이클이 더 추가된다.
이러한 구성에 따른 본 발명의 제2 실시예인 선박용 폐열회수장치의 작동 과정을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 열회수기(31)에서 배기가스의 열을 회수(등압가열)하여 제2 냉매가 과열증기 상태가 되도록 하고, 다음으로 보조터빈(32)에서 제2 냉매가 단열팽창되면서 보조터빈(32)을 구동시키며, 보조터빈(32)에서 배출된 제2 냉매는 다음으로 제1응축기(33)에서 냉각매체(해수)에 의해 등압냉각되어 포화수가 된 후, 보조펌프(34)에서 단열압축되어 다시 열회수기(31)로 공급되어 증발되는 과정을 반복하면서 배기가스의 폐열을 지속적으로 회수하여 보조터빈(32)을 구동시킨다.
그리고, 이와 동시에 열교환기(41)에서는 열회수기(31)를 거친 배기가스의 열을 다시 회수(등압가열)하여 제1 냉매가 과열증기 상태가 되도록 하고, 그 다음 단계인 터빈(42)에서 제1 냉매가 단열팽창되면서 이 터빈(42)을 구동시키며, 이 터빈(42)에서 배출된 가스(제1 냉매)는 그 다음 단계인 응축기(43)에서 냉각수에 의해 등압냉각되어 포화수가 된 후, 그 다음 단계인 열교환펌프(44)에서 단열압축되어 다시 열교환기(41)로 공급되어 증발되는 과정을 반복하면서 배기가스의 폐열을 최대한 회수하여 터빈(42)을 구동시키게 되는 것이다.
또한 열교환펌프(44)를 통해 압축된 제1 냉매는 복수의 쿨러, 즉 오일쿨러(12), 에어쿨러(13) 및 자켓쿨러(14)들로부터 열을 공급받은 후 다시 복열기(45)를 통하여 터빈(42)에서 배출된 폐열을 공급받은 후 열교환기(41)로 공급됨으로써 더욱 효율이 향상된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 종래의 선박용 폐열회수장치와 달리 열교환기(41)와 터빈(42)을 마련하여 선박의 엔진(10)에서 배출되는 배기가스의 열, 즉 폐열을 열회수기(31)를 통해 1차적으로 회수하여 보조터빈(32)을 구동시키고, 다시 열교환기(41)를 통해 2차적으로 폐열을 회수하여 터빈(42)을 구동시키게 함으로써, 기본적으로 엔진(10)의 배기가스의 열원을 최대한 회수하여 복수의 터빈(32, 42)을 구동시킬 수 있게 되면서 에너지(전기) 발생 능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 이에 더해 복수의 쿨러들(12, 13, 14)로부터도 제1 냉매는 열을 회수한 후 열교환기(41)로 공급할 수 있도록 할 뿐만 아니라 터빈(42)에서 배출된 폐열을 이용하여 복열기(45)에서도 열교환기(41)로 공급되는 제1 냉매에 열을 공급함으로써 효율 향상을 도모하고 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 일부의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 2의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 차이점이 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 폐열회수장치는, 엔진(10)에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 자켓쿨러(14)를 포함하며, 응축된 제1 냉매는 자켓쿨러(14)로부터 열을 공급받아 열교환기(41)로 재순환한다. 즉, 본 실시 예에서는 제1 실시 예와 달리 열교환펌프(44)를 통해 압축된 제1 냉매가 자켓쿨러(14)만으로부터 열을 공급받아 열교환기(41)로 공급되도록 하고 있다. 이는 오일쿨러(12), 에어쿨러(13)에 비하여 자켓쿨러(14)로부터 상대적으로 많은 열을 공급받을 수 있기 때문에 오일쿨러(12) 및 에어쿨러(13)를 거치는 라인을 생략하여 제1 실시예 대비 전체 사이클을 단순화시킬 수 있으면서도 효율 면에서는 제1 실시예 대비 큰 저하가 없을 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 일부의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 2의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 차이점이 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 폐열회수장치의 응축기(43)는 냉각매체로 제3 냉매를 사용하며, 제3 냉매는 해수와 열교환한다.
보다 자세히 설명하면, 응축기(43)로 제3 냉매를 공급하기 위해 응축기(43)와 연결되는 응축기 냉각라인(61)과, 응축기 냉각라인(61) 상에 제3 냉매를 강제 순환시키기 위한 응축기 냉각펌프(62)와, 제3 냉매와 해수와의 열교환이 이루어지는 해수 열교환기(63)와, 해수 열교환기(63)로 해수를 공급하기 위해 해수 열교환기(63)와 연결되는 해수라인(64)과, 해수라인(64)에 해수를 강제 순환시키기 위한 해수펌프(65)를 포함한다.
즉, 응축기(43)의 냉각이 해수에 의해 이루어질 경우 응축기(43) 등에 부식이 발생될 우려가 있으므로 이를 방지하기 위해 별도의 응축기 냉각라인(61)을 구비하여 간접적으로 해수와 응축기(43)가 열교환되도록 한다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박용 폐열회수장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때에 일부의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 2의 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 차이점이 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 폐열회수장치는, 응축기(43)로 제3 냉매를 공급하기 위해 응축기(43)와 연결되는 응축기 냉각라인(61)과, 상기 응축기 냉각라인(61)에 제3 냉매를 강제 순환시키기 위한 응축기 냉각펌프(62)와, 제3 냉매와 해수와의 열교환 및 냉각용 청수와 해수와의 열교환이 이루어지는 메인 쿨러(71)와, 메인 쿨러(71)로 해수를 공급하기 위해 메인 쿨러(71)와 연결되는 해수라인(64)과, 해수라인(64)에 상기 해수를 강제 순환시키기 위한 해수펌프(65)를 포함한다.
메인 쿨러(71)는 선박 내의 장치를 냉각시키기 위한 냉각용 청수(freshwater)와 해수가 열교환되는 곳을 말하며, 냉각용 청수는 청수라인(81)과 청수펌프(미도시)를 통해 공급된다.
메인 쿨러(71)에서 응축기(43)를 냉각시키는 제3 냉매와 해수가 열교환됨으로써 응축기(43)와 해수가 간접적으로 열교환되기 때문에 응축기(43) 등에 해수에 의한 부식을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 엔진 11 : 배기관
12 : 오일쿨러 13 : 에어쿨러
14 : 자켓쿨러 31 : 열회수기
32 : 보조터빈 33 : 보조응축기
34 : 보조펌프 41 : 열교환기
42 : 터빈 43 : 응축기
44 : 펌프 45 : 복열기
51 : 냉각라인 52 : 냉각펌프
61 : 응축기 냉각라인 62 : 응축기 냉각펌프
63 : 해수 열교환기 64 : 해수라인
65 : 해수펌프 71 : 메인 쿨러
81 : 청수라인

Claims (11)

  1. 엔진에서 배출되는 배기가스로부터 열을 회수하여 제1 냉매를 등압가열하는 열교환기;
    등압가열된 상기 제1 냉매를 단열팽창시켜 구동되는 터빈;
    단열팽창된 상기 제1 냉매를 응축시키는 응축기; 및
    응축된 상기 제1 냉매를 압축시켜 상기 열교환기로 재순환시키는 열교환펌프를 포함하는 선박용 폐열회수장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엔진에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 복수개의 쿨러를 더 포함하며,
    상기 응축된 제1 냉매는 상기 복수개의 쿨러로부터 열을 공급받아 상기 열교환기로 재순환되는 것을 특징으로 하는 선박용 폐열회수장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터빈에서 배출되는 열을 상기 열교환기로 공급되는 상기 제1 냉매에 공급하는 복열기를 더 포함하는 선박용 폐열회수장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에서 상기 열교환기의 전단에 마련되어 상기 열교환기와 별도로 상기 배기가스의 열을 회수하기 위한 열회수기를 더 포함하는 선박용 폐열회수장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열회수기에서 회수된 열을 이용하여 등압가열된 제2 냉매를 단열팽창시켜 구동하는 보조터빈;
    상기 단열팽창된 제2 냉매를 응축시키는 보조응축기; 및
    상기 응축된 제2 냉매를 압축시켜 상기 열회수기로 재순환시키는 보조펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐열회수장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 응축기는 냉각매체로 해수를 사용하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐열회수장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 응축기로 해수를 공급하기 위해 상기 응축기와 연결되는 냉각라인; 및
    상기 냉각라인 상에 해수를 강제 순환시키기 위한 냉각펌프를 포함하는 선박용 폐열회수장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 엔진에서 발생하는 열을 냉각시키기 위한 자켓쿨러를 포함하며,
    상기 응축된 제1 냉매는 상기 자켓쿨러로부터 열을 공급받아 상기 열교환기로 재순환되는 것을 특징으로 하는 선박용 폐열회수장치
  9. 제1항에 있어서,
    상기 응축기로 상기 응축기의 냉각매체인 제3 냉매를 공급하기 위해 상기 응축기와 연결되는 응축기 냉각라인;
    상기 응축기 냉각라인 상에 상기 제3 냉매를 강제 순환시키기 위한 응축기 냉각펌프;
    상기 제3 냉매와 해수와의 열교환이 이루어지는 해수 열교환기;
    상기 해수 열교환기로 해수를 공급하기 위해 상기 해수 열교환기와 연결되는 해수 라인; 및
    상기 해수라인 상에 상기 해수를 강제 순환시키기 위한 해수펌프를 포함하는 선박용 폐열회수장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 응축기로 상기 응축기의 냉각매체인 제3 냉매를 공급하기 위해 상기 응축기와 연결되는 응축기 냉각라인;
    상기 응축기 냉각라인 상에 상기 제3 냉매를 강제 순환시키기 위한 응축기 냉각펌프;
    상기 제3 냉매와 해수와의 열교환 및 냉각용 청수와 상기 해수와의 열교환이 이루어지는 메인 쿨러;
    상기 메인 쿨러로 상기 해수를 공급하기 위해 상기 메인 쿨러와 연결되는 해수라인; 및
    상기 해수라인 상에 상기 해수를 강제 순환시키기 위한 해수펌프를 포함하는 선박용 폐열회수장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 냉매는 암모니아, C2H6, C7H8, C8H16, R11, R113, R12, R123, R134a, R245fa 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선박용 폐열회수장치.
KR1020110052456A 2010-12-17 2011-05-31 선박용 폐열회수장치 KR101291170B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/364,655 US9464539B2 (en) 2010-12-17 2011-12-06 Waste heat recovery device for a marine vessel
PCT/KR2011/009379 WO2012081854A2 (ko) 2010-12-17 2011-12-06 선박용 폐열회수장치

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100129728 2010-12-17
KR1020100129728 2010-12-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120068670A true KR20120068670A (ko) 2012-06-27
KR101291170B1 KR101291170B1 (ko) 2013-07-31

Family

ID=46687277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110052456A KR101291170B1 (ko) 2010-12-17 2011-05-31 선박용 폐열회수장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101291170B1 (ko)

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8613195B2 (en) 2009-09-17 2013-12-24 Echogen Power Systems, Llc Heat engine and heat to electricity systems and methods with working fluid mass management control
KR101387755B1 (ko) * 2012-09-06 2014-04-24 삼성중공업 주식회사 선박용 엔진의 폐기 처리 장치
US8783034B2 (en) 2011-11-07 2014-07-22 Echogen Power Systems, Llc Hot day cycle
US8794002B2 (en) 2009-09-17 2014-08-05 Echogen Power Systems Thermal energy conversion method
US8813497B2 (en) 2009-09-17 2014-08-26 Echogen Power Systems, Llc Automated mass management control
US8857186B2 (en) 2010-11-29 2014-10-14 Echogen Power Systems, L.L.C. Heat engine cycles for high ambient conditions
US8869531B2 (en) 2009-09-17 2014-10-28 Echogen Power Systems, Llc Heat engines with cascade cycles
US9014791B2 (en) 2009-04-17 2015-04-21 Echogen Power Systems, Llc System and method for managing thermal issues in gas turbine engines
US9062898B2 (en) 2011-10-03 2015-06-23 Echogen Power Systems, Llc Carbon dioxide refrigeration cycle
US9091278B2 (en) 2012-08-20 2015-07-28 Echogen Power Systems, Llc Supercritical working fluid circuit with a turbo pump and a start pump in series configuration
US9118226B2 (en) 2012-10-12 2015-08-25 Echogen Power Systems, Llc Heat engine system with a supercritical working fluid and processes thereof
KR20150103429A (ko) * 2014-03-03 2015-09-11 대우조선해양 주식회사 이동식 부유 저장 발전플랜트의 스팀 터빈 발전모듈 및 그 스팀 터빈 발전모듈 배치구조
US9316404B2 (en) 2009-08-04 2016-04-19 Echogen Power Systems, Llc Heat pump with integral solar collector
US9341084B2 (en) 2012-10-12 2016-05-17 Echogen Power Systems, Llc Supercritical carbon dioxide power cycle for waste heat recovery
US9410449B2 (en) 2010-11-29 2016-08-09 Echogen Power Systems, Llc Driven starter pump and start sequence
US9441504B2 (en) 2009-06-22 2016-09-13 Echogen Power Systems, Llc System and method for managing thermal issues in one or more industrial processes
US9638065B2 (en) 2013-01-28 2017-05-02 Echogen Power Systems, Llc Methods for reducing wear on components of a heat engine system at startup
US9752460B2 (en) 2013-01-28 2017-09-05 Echogen Power Systems, Llc Process for controlling a power turbine throttle valve during a supercritical carbon dioxide rankine cycle
US10934895B2 (en) 2013-03-04 2021-03-02 Echogen Power Systems, Llc Heat engine systems with high net power supercritical carbon dioxide circuits
US11187112B2 (en) 2018-06-27 2021-11-30 Echogen Power Systems Llc Systems and methods for generating electricity via a pumped thermal energy storage system
KR20220031805A (ko) 2020-09-04 2022-03-14 삼성중공업 주식회사 선박용 열전발전 시스템
US11293309B2 (en) 2014-11-03 2022-04-05 Echogen Power Systems, Llc Active thrust management of a turbopump within a supercritical working fluid circuit in a heat engine system
KR20220047449A (ko) 2020-10-08 2022-04-18 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220047450A (ko) 2020-10-08 2022-04-18 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220047452A (ko) 2020-10-08 2022-04-18 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220047448A (ko) 2020-10-08 2022-04-18 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220047451A (ko) 2020-10-08 2022-04-18 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 및 관리 시스템
KR20220047692A (ko) 2020-10-08 2022-04-19 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 및 관리 시스템
KR20220047691A (ko) 2020-10-08 2022-04-19 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220048528A (ko) 2020-10-12 2022-04-20 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220049053A (ko) 2020-10-12 2022-04-21 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 및 관리 시스템
US11435120B2 (en) 2020-05-05 2022-09-06 Echogen Power Systems (Delaware), Inc. Split expansion heat pump cycle
US11629638B2 (en) 2020-12-09 2023-04-18 Supercritical Storage Company, Inc. Three reservoir electric thermal energy storage system

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101516244B1 (ko) * 2013-12-27 2015-05-04 삼성중공업 주식회사 카고펌프용 해수펌핑유닛을 구비한 선박
KR102234540B1 (ko) * 2017-05-11 2021-03-31 삼성중공업 주식회사 동력발생장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010010878A (ko) * 1999-07-23 2001-02-15 액서지, 인코포레이티드 열을 유용한 에너지로 변환하는 장치 및 방법
US20060112693A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-01 Sundel Timothy N Method and apparatus for power generation using waste heat
JP2009191624A (ja) * 2008-02-12 2009-08-27 Toyota Motor Corp エンジンの廃熱回収装置

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9014791B2 (en) 2009-04-17 2015-04-21 Echogen Power Systems, Llc System and method for managing thermal issues in gas turbine engines
US9441504B2 (en) 2009-06-22 2016-09-13 Echogen Power Systems, Llc System and method for managing thermal issues in one or more industrial processes
US9316404B2 (en) 2009-08-04 2016-04-19 Echogen Power Systems, Llc Heat pump with integral solar collector
US9863282B2 (en) 2009-09-17 2018-01-09 Echogen Power System, LLC Automated mass management control
US9115605B2 (en) 2009-09-17 2015-08-25 Echogen Power Systems, Llc Thermal energy conversion device
US9458738B2 (en) 2009-09-17 2016-10-04 Echogen Power Systems, Llc Heat engine and heat to electricity systems and methods with working fluid mass management control
US8869531B2 (en) 2009-09-17 2014-10-28 Echogen Power Systems, Llc Heat engines with cascade cycles
US8794002B2 (en) 2009-09-17 2014-08-05 Echogen Power Systems Thermal energy conversion method
US8613195B2 (en) 2009-09-17 2013-12-24 Echogen Power Systems, Llc Heat engine and heat to electricity systems and methods with working fluid mass management control
US8813497B2 (en) 2009-09-17 2014-08-26 Echogen Power Systems, Llc Automated mass management control
US9410449B2 (en) 2010-11-29 2016-08-09 Echogen Power Systems, Llc Driven starter pump and start sequence
US8857186B2 (en) 2010-11-29 2014-10-14 Echogen Power Systems, L.L.C. Heat engine cycles for high ambient conditions
US9062898B2 (en) 2011-10-03 2015-06-23 Echogen Power Systems, Llc Carbon dioxide refrigeration cycle
US8783034B2 (en) 2011-11-07 2014-07-22 Echogen Power Systems, Llc Hot day cycle
US9091278B2 (en) 2012-08-20 2015-07-28 Echogen Power Systems, Llc Supercritical working fluid circuit with a turbo pump and a start pump in series configuration
KR101387755B1 (ko) * 2012-09-06 2014-04-24 삼성중공업 주식회사 선박용 엔진의 폐기 처리 장치
US9118226B2 (en) 2012-10-12 2015-08-25 Echogen Power Systems, Llc Heat engine system with a supercritical working fluid and processes thereof
US9341084B2 (en) 2012-10-12 2016-05-17 Echogen Power Systems, Llc Supercritical carbon dioxide power cycle for waste heat recovery
US9638065B2 (en) 2013-01-28 2017-05-02 Echogen Power Systems, Llc Methods for reducing wear on components of a heat engine system at startup
US9752460B2 (en) 2013-01-28 2017-09-05 Echogen Power Systems, Llc Process for controlling a power turbine throttle valve during a supercritical carbon dioxide rankine cycle
US10934895B2 (en) 2013-03-04 2021-03-02 Echogen Power Systems, Llc Heat engine systems with high net power supercritical carbon dioxide circuits
KR20150103429A (ko) * 2014-03-03 2015-09-11 대우조선해양 주식회사 이동식 부유 저장 발전플랜트의 스팀 터빈 발전모듈 및 그 스팀 터빈 발전모듈 배치구조
US11293309B2 (en) 2014-11-03 2022-04-05 Echogen Power Systems, Llc Active thrust management of a turbopump within a supercritical working fluid circuit in a heat engine system
US11187112B2 (en) 2018-06-27 2021-11-30 Echogen Power Systems Llc Systems and methods for generating electricity via a pumped thermal energy storage system
US11435120B2 (en) 2020-05-05 2022-09-06 Echogen Power Systems (Delaware), Inc. Split expansion heat pump cycle
KR20220031805A (ko) 2020-09-04 2022-03-14 삼성중공업 주식회사 선박용 열전발전 시스템
KR20220047452A (ko) 2020-10-08 2022-04-18 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220047450A (ko) 2020-10-08 2022-04-18 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220047448A (ko) 2020-10-08 2022-04-18 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220047451A (ko) 2020-10-08 2022-04-18 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 및 관리 시스템
KR20220047692A (ko) 2020-10-08 2022-04-19 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 및 관리 시스템
KR20220047691A (ko) 2020-10-08 2022-04-19 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220047449A (ko) 2020-10-08 2022-04-18 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220048528A (ko) 2020-10-12 2022-04-20 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 시스템
KR20220049053A (ko) 2020-10-12 2022-04-21 삼성중공업 주식회사 부유식 수소 생산 및 관리 시스템
US11629638B2 (en) 2020-12-09 2023-04-18 Supercritical Storage Company, Inc. Three reservoir electric thermal energy storage system

Also Published As

Publication number Publication date
KR101291170B1 (ko) 2013-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101291170B1 (ko) 선박용 폐열회수장치
KR101290289B1 (ko) 선박용 온도차 유기 랭킨 사이클 발전 장치
RU2551458C2 (ru) Комбинированная тепловая система с замкнутым контуром для рекуперации отработанного тепла и способ ее эксплуатации
EP2345793B1 (en) Dual reheat rankine cycle system and method thereof
CN103982255B (zh) 一种用于船舶主机废热发电orc系统
CN102650235A (zh) 具有三边闪蒸循环的燃气轮机中间冷却器
MX2014011444A (es) Sistema y metodo para recuperar calor residual de fuentes de calor dual.
KR102011859B1 (ko) 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감시스템
JP2014034924A (ja) 内燃機関の排熱回収装置及びコジェネレーション・システム
CN109488401B (zh) 热泵式余热利用系统
WO2012081854A2 (ko) 선박용 폐열회수장치
CN204082238U (zh) 一种用于船舶主机废热发电orc系统
KR200456118Y1 (ko) 온도차를 이용한 발전장치를 장착한 에너지절약형 선박
KR20140085002A (ko) 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감시스템
KR102153769B1 (ko) 선박의 폐열회수 시스템
KR20160077474A (ko) 선박용 폐열 회수 시스템
KR102558037B1 (ko) 연료전지의 냉각수 열을 이용한 발전 시스템
RU2560505C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
US9464539B2 (en) Waste heat recovery device for a marine vessel
KR101270867B1 (ko) 병렬식 선박 폐열 회수 유기냉매 발전 시스템 및 방법
RU2560608C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2569994C2 (ru) Способ работы тепловой электрической станции
RU2560624C1 (ru) Способ утилизации теплоты тепловой электрической станции
CN113187572A (zh) 一种船用的多蒸发器的有机朗肯循环系统
RU2560504C1 (ru) Способ работы тепловой электрической станции

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant