KR20120127015A - 선박용 폐열 회수 시스템 - Google Patents

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Abstract

선박용 폐열 회수 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템은, 선박의 추진엔진으로부터 발생하는 폐열을 메인 열매체를 이용하여 회수하는 폐열 회수부; 폐열에 의해 가열된 메인 열매체를 이용하여 작동유체를 증발시키고, 증발된 작동유체를 이용하여 터빈을 회전시킴으로써 발전하는 전력 발생부; 메인 열매체가 폐열 회수부와 전력 발생부를 경유하여 순환하도록 설치되는 메인 열교환 유로; 및 폐열 회수부를 보조하여 메인 열매체에 열을 전달하는 보조 열원 공급부를 포함한다.

Description

선박용 폐열 회수 시스템{Waste heat recycling system for ship}
본 발명은, 선박용 폐열 회수 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 보조 보일러가 구비된 선박용 폐열 회수 시스템에 관한 것이다.
현재 자동차, 석유, 액화천연가스 등의 규모가 큰 화물을 운송할 경우, 비용 및 효율을 고려하여 선박을 이용하는 것이 일반적이다. 이러한 선박은 바다나 강에서 이동하므로 이를 위한 추진 장치는 필수적이다.
선박의 추진 장치는 보통 배기가스가 발생하는 추진엔진을 포함하는데, 최근 추진엔진으로부터 발생하는 배기가스를 그대로 배출시키지 않고 효율적으로 재사용하기 위한 폐열 회수 시스템에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
선박의 폐열 회수 시스템에 관한 일 예로서 랭킨 사이클로 작동하는 폐열 회수 시스템을 들 수 있는데, 이는 배기가스를 이용하여 랭킨 사이클의 작동 유체를 가열하여 터빈을 회전시키고, 이를 이용하여 발전하는 방식이다.
이러한 랭킨 사이클에 의해 공급되는 전력은 선내 전력망 계통에 공급되어 사용된다.
그런데 이러한 폐열을 이용한 발전 시스템을 구비한 선박의 경우에도 폐열을 이용한 발전량이 선내 전력망의 요구전력에 미치지 못하는 경우에 대비하여 발전기를 별도로 구비하는 것이 일반적이다.
선박의 경우 육상 플랜트와 달리 운항 상태에 따라 폐열의 주 생산원인 추진엔진의 출력 변동이 발생하고, 이로 인하여 폐열량이 자주 변하게 되므로 발전기가 자주 구동된다.
그런데 부족한 전력량이 발전기의 최소 발전용량에 비하여 작은 경우에도 발전기가 구동되면, 발전기의 구동 효율이 낮아지는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 추진엔진의 폐열이 부족하여 전력 생산이 필요한 전력에 비하여 작은 경우 보조 열원을 제공함으로써 발전기가 구동 효율이 좋지 않은 상태에서 구동되는 것을 방지할 수 있는 선박의 폐열 회수 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 추진엔진으로부터 발생하는 폐열을 메인 열매체를 이용하여 회수하는 폐열 회수부; 상기 폐열에 의해 가열된 상기 메인 열매체를 이용하여 작동유체를 증발시키고, 증발된 상기 작동유체를 이용하여 터빈을 회전시킴으로써 발전하는 전력 발생부; 상기 메인 열매체가 폐열 회수부와 상기 전력 발생부를 경유하여 순환하도록 설치되는 메인 열교환 유로; 및 상기 폐열 회수부를 보조하여 상기 메인 열매체에 열을 전달하는 보조 열원 공급부를 포함하는 선박용 폐열 회수 시스템이 제공될 수 있다.
상기 보조열원 공급부는, 연소열을 제공하는 보조 보일러; 상기 보조 보일러의 연소열을 흡수한 후 상기 메인 열매체와의 열교환을 통해서 상기 보조 보일러의 연소열을 전달하는 보조 열매체의 유로를 제공하는 보조 열교환 유로; 및 상기 메인 열교환 유로로부터 마련되고, 상기 메인 열매체와 상기 보조 열매체가 열교환 하는 보조 열교환기를 포함할 수 있다.
상기 보조 열교환기는, 상기 메인 열교환 유로로부터 분기하여 상기 보조 열원 공급부로부터 열을 공급받은 후 다시 상기 메인 열교환 유로와 합류하도록 상기 폐열 회수부와 병렬로 설치될 수 있다.
상기 보조 열교환기는, 상기 메인 열교환 유로 상에 배치되고 상기 보조 열원 공급부로부터 열을 공급받도록 상기 폐열 회수부와 직렬로 설치될 수 있다.
상기 보조 열교환기는, 상기 보조 열교환기를 우회하여 상기 메인 열교환 유로를 연결하는 바이패스 유로를 더 포함할 수 있다.
상기 보조 열교환 유로는, 상기 보조 열매체가 상기 보조 열교환기를 통과한 후 배출되는 개방형 유로로 마련될 수 있다.
상기 보조 열교환 유로는, 상기 보조 보일러의 입력측 유로와 출력측 유로를 연결하는 바이패스 유로를 포함할 수 있다.
상기 보조 열매체는, 선내에서 발생하는 잉여스팀 또는 유체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 보조 열교환 유로는, 상기 보조 열매체가 상기 보조 열교환기와 상기 보조 보일러를 순환하도록 폐순환 유로로 마련될 수 있다.
상기 보조 열원 공급부는, 상기 보조 열교환기를 경유한 상기 보조 열매체를 저장하는 저장조를 더 포함할 수 있다.
상기 보조 열매체는, 유체 또는 열매체유(Thermal oil) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 폐열 회수부는, 상기 메인 열교환 유로 상에 직렬로 연결되어, 상기 추진엔진으로부터 배출되는 배기가스와 상기 메인 열매체가 열교환 하는 배기가스 열교환기를 포함할 수 있다.
상기 폐열 회수부는, 상기 메인 열교환 유로로부터 분기되어 상기 배기가스 열교환기와 병렬로 배치되며, 상기 추진엔진으로부터 배출되는 소기와 열교환 하는 소기 열교환기를 더 포함할 수 있다.
상기 폐열 회수부는, 상기 메인 열교환 유로 상에 상기 배기가스 열교환기와 직렬로 배치되며, 상기 추진엔진으로부터 배출되는 소기와 열교환 하는 소기 열교환기를 더 포함할 수 있다.
상기 폐열 회수부는, 상기 배기가스와 인접하여 설치되고, 상기 배기가스와의 열교환을 통해 스팀을 생성하는 스팀 생성기를 더 포함할 수 있다.
상기 전력 발생부와 상기 보조 열원 공급부와 전기적으로 연결되며, 상기 전력 발생부로부터의 출력이 선내 전력망의 요구전력보다 작은 경우 상기 보조 열원 공급부의 가동을 지시하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 폐열 회수부로부터 회수되는 폐열량과 선내 전력망의 요구전력에 해당하는 열량을 비교하여 상기 보조 열원 공급부에 공급되는 연료량을 결정할 수 있다.
상기 전력 발생부를 보조하여 전력을 생산하는 발전기를 더 포함하되, 상기 제어부는, 선내 전력망의 요구전력과 상기 전력 발생부의 출력값의 차이가 상기 발전기의 발전용량보다 작은 경우에만 상기 보조 열원 공급부를 가동시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 추진엔진의 폐열에 의한 발전량이 필요한 전력에 비하여 작은 경우 보조 열원을 제공함으로써 발전기가 구동 효율이 좋지 않은 상태에서 구동되는 것을 방지할 수 있으며, 발전을 위한 안정적인 열량을 제공하여 터빈 발전기의 잦은 부하 변동에 따른 피로현상을 방지할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도이다.
도 2는, 랭킨 사이클을 사용하는 전력 발생부의 구성도이다.
도 3은, 선박용 폐열 회수 시스템의 제어부의 구성도이다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도다.
도 5는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도이다.
도 6은, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도이다.
도 7은, 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도이다.
도 8은, 본 발명의 제6 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도이고, 도 2는 도 1의 랭킨 사이클을 사용하는 전력 발생부의 구성도이다.
본 실시예의 선박용 폐열 회수 시스템(100)은, 선박의 추진엔진으로부터 발생하는 폐열을 메인 열매체(미도시)를 이용하여 회수하는 폐열 회수부(110)와, 폐열에 의해 가열된 작동유체를 이용하여 발전하는 전력 발생부(120)와, 메인 열매체가 폐열 회수부(110)와 전력 발생부(120)를 경유하여 순환하도록 설치되는 메인 열교환 유로(130)와, 폐열 회수부(110)를 보조하여 메인 열매체에 열을 전달하는 보조 열원 공급부(140)를 포함한다.
폐열 회수부(110)는, 선박의 추진엔진으로부터 배출되는 배기가스와 소기(Scavenge air)의 폐열을 회수하는 곳으로, 배기가스와 메인 열매체가 열교환 하는 배기가스 열교환기(111)와, 소기와 메인 열매체가 열교환 하는 소기 열교환기(112)를 포함한다.
배기가스 열교환기(111)는 메인 열매체가 순환하는 메인 열교환 유로(130) 상에 설치되고, 추진엔진으로부터 배출되는 배기가스가 통과함으로써 배기가스의 폐열이 메인 열매체에 흡수된다.
소기 열교환기(112)는 배기가스 열교환기(111)와 함께 추진엔진의 폐열을 메인 열매체에 의해 회수하기 위한 장치이다.
여기서 소기는 추진엔진의 실린더 내의 연소된 가스를 밀어내고 새로 유입되는 공기를 말한다. 이러한 소기는 연소효율을 높이기 위해 실린더 유입 전에 배기가스의 배출압력으로 구동되는 터빈 컴프레서에 의해 압축되는데, 압축되는 과정에서 소기의 온도가 상승한다.
온도가 상승한 소기는 소기 열교환기(112)를 통과하며 메인 열매체에 열을 전달한 후 추진엔진의 실린더에 유입됨으로써 소기의 폐열이 메인 열매체에 흡수된다.
본 실시예에서 소기 열교환기(112)는 메인 열교환 유로(130)로부터 분기하여 폐열 회수부(110)와 병렬로 배치되나, 후술하는 다른 실시예에서와 같이 폐열 회수부(110)와 직렬로 배치되도록 메인 열교환 유로(130) 상에 설치될 수도 있다.
폐열 회수부(110)에는 배기가스 열교환기(111)나 소기 열교환기(112) 이외에도 스팀 생성기(113)가 더 설치될 수 있다. 스팀 생성기(113)는 배기가스 열교환기(111)와 인접하여 설치되며, 배기가스의 폐열을 이용하여 선내에서 필요로 하는 스팀을 생성한다. 선내에서 사용하고 남은 잉여스팀은 후술하는 보조 열원 공급부(140)의 보조 열매체(미도시)로 이용될 수 있다.
한편, 전력 발생부(120)는 폐열 회수부(110)에 의해 가열된 메인 열매체의 열을 전달받아 발전하는 곳으로, 작동유체가 순환하는 랭킨 사이클(Rankine Cycle)이 이용된다.
도 2를 참조하면, 랭킨 사이클은 작동유체를 등압가열하여 증발시키는 증발기(121)와, 증발기(121)에서 공급되는 증기상의 작동유체에 의해 회전하는 터빈을 이용하여 발전하는 터빈 발전기(122)와, 터빈 발전기(122)를 통과한 작동유체를 등압냉각 과정에 따라 응축시키는 응축기(123)와, 응축기(123)를 통과한 작동유체를 단열압축하여 증발기(121)에 공급하는 펌프(124)를 포함한다.
랭킨 사이클을 순환하는 작동유체는 고온 열원과 저온 열원의 온도에 따라 선정될 수 있는데, 본 실시예에서 작동유체는 유기물이 이용될 수 있다.
유기물 작동유체로는 암모니아(Ammonia), C2H6, C7H8, C8H16, R11, R113, R12, R123, R134a 등이 포함된 유기 혼합물(Organic compound)이 사용될 수 있다. 이러한 유기 혼합물을 이용하는 유기 랭킨 사이클(ORC; Organic Rankine Cycle)은 물보다 끓는 점이 낮은 작동유체를 사용하기 때문에 스팀 사이클보다 상대적으로 낮은 온도에서도 에너지 회수가 가능한 방식이다.
한편, 메인 열교환 유로(130)는 메인 열매체가 전력 발생부(120)와 폐열 회수부(110)를 경유하여 순환할 수 있도록 설치된다.
메인 열매체는 고압의 유체나 열매체유(Thermal oil)가 사용될 수 있는데, 열매체유는 물보다 저압에서 고온의 열을 회수할 수 있는 이점이 있다.
메인 열교환 유로(130)를 따라 순환하는 메인 열매체는, 폐열 회수부(110)에서 폐열을 흡수하여 가열된 후, 전력 발생부(120)의 증발기(121)에서 작동유체에 열을 전달한다. 작동유체는 메인 열매체와의 열교환을 통해 증기가 되어 터빈 발전기(122)에 공급된다.
터빈 발전기(122)에 의해 생산된 전력은 선내의 전력망에 공급된다. 이때, 생산된 전력이 선내 전력망에서 요구하는 전력량에 미치지 못하는 경우, 메인 열매체에 열을 추가로 전달하기 위해 보조 열원 공급부(140)가 가동될 수 있다.
보조 열원 공급부(140)는, 연소열을 제공하는 보조 보일러(141)와, 보조 보일러(141)의 연소열을 메인 열매체에 전달하는 보조 열매체의 유로를 제공하는 보조 열교환 유로(142)와, 보조 열매체와 메인 열매체가 열교환 하는 보조 열교환기(143)를 포함한다.
보조 보일러(141)에는 추진엔진의 연료가 공급될 수 있으며, 공급된 연료를 연소시켜 보조 열매체를 가열한다.
보조 열매체는 유체 또는 잉여스팀이 사용될 수 있다. 잉여스팀은 전술한 바와 같이 폐열 회수부(110)의 스팀 생성기(113)로부터 생성된 스팀 중 선내에서 사용하고 남은 스팀을 말한다.
보조 열교환 유로(142)는 보조 열매체가 보조 보일러(141)와 메인 열교환 유로(130)에 설치되는 보조 열교환기(143)를 경유할 수 있도록 배치된다.
본 실시예에서 보조 열교환 유로(142)는 보조 열매체가 보조 열교환기(143)를 통과한 후 보조 열원 공급부(140) 외부로 배출되는 개방 형태로 배치되지만, 후술되는 다른 실시예에서와 같이 보조 보일러(141)와 보조 열교환기(143) 사이를 순환하는 폐순환 형태로 마련될 수도 있다.
한편, 보조 열교환 유로(142)는 보조 보일러(141)의 입력측 유로와 출력측 유로를 연결하는 바이패스 유로(142a)를 포함할 수 있다.
바이패스 유로(142a)는 보조 열원 공급부(140)에 공급되는 보조 열매체의 열량이 충분할 경우, 보조 보일러(141)를 경유하지 않고 바이패스시켜 보조 열교환기(143) 측으로 보내기 위한 유로이다.
보조 열원 공급부(140)를 통해 연소열을 전달받은 보조 열매체는, 보조 열교환기(143)를 통해 메인 열매체에 연소열을 전달한다.
보조 열교환기(143)는 메인 열교환 유로(130)로부터 분기하여 보조 열매체와 열교환을 한 후 다시 메인 열교환 유로(130)와 합류하도록 하여, 폐열 회수부(110)와 병렬 형태로 설치된다. 다만, 본 실시예와 달리 후술하는 실시예에서와 같이 보조 열교환기(143)가 폐열 회수부(110)와 직렬 형태로도 설치될 수도 있다.
이상에서 설명한 보조 열원 공급부(140)는, 폐열량이 부족한 경우 메인 열매체에 안정적인 열원을 제공하기 위한 것이나, 그 가동 여부는 선내 전력망의 요구전력과 전력 발생부(120)의 출력값에 따라 결정될 필요가 있다.
본 실시예에서는 보조 열원 공급부(140)의 가동 여부를 제어하기 위한 제어부(150)가 추가로 마련될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 제어부의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(150)는 전력 발생부(120) 및 보조 열원 공급부(140)와 전기적으로 연결되며, 전력 발생부(120)로부터의 출력이 선내 전력망의 요구전력보다 작은 경우 보조 열원 공급부(140)의 가동을 지시한다.
하지만, 전력 발생부(120)의 출력이 선내 전력망의 요구전력보다 작은 경우 항상 보조 열원 공급부(140)가 가동되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 보통 선내에는 선내 전력망의 요구전력을 충당하기 위한 발전기(10)가 구비되어 있다. 그리고 이러한 발전기(10)는 가동 시 발생되는 전력을 표시하는 발전용량을 가지고 있다.
만일, 선내 전력망의 요구전력보다 부족한 전력량이 발전기(10)의 발전용량보다 작은 경우에도 발전기(10)를 가동한다면, 과도한 발전으로 인하여 발전기(10)의 가동 효율이 떨어지게 된다.
본 실시예의 제어부(150)는, 선내 전력망의 요구전력에 비하여 폐열 회수에 의한 전력 발생부(120)의 출력값이 부족한 경우, 부족한 전력량의 크기에 따라 보조 열원 공급부(140) 또는 발전기(10)의 가동 여부를 결정한다.
즉, 부족한 전력량이 발전기(10)의 최소 발전용량보다 작은 경우 보조 열원 공급부(140)를 가동시키고, 부족한 전력량이 발전기(10)의 최소 발전용량을 초과하는 경우에는 발전기(10)의 가동을 지시한다.
보조 열원 공급부(140)를 가동하는 경우, 제어부(150)는 보조 보일러(141)에 투입되는 연료량을 산출한다. 이를 위해 메인 열매체의 현재 온도, 압력 등 상태량 값으로부터 폐열 회수부(110)로부터 회수되는 폐열량을 측정하여 선내 전력망의 요구전력에 해당하는 열량과의 차이를 계산하고, 부족한 열량을 보충할 수 있는 연료량이 투입할 수 있도록 보조 보일러(141)를 제어한다.
이와 같이 제어부(150)에 의해 부족한 전력량의 크기에 따라 발전기(10)와 보조 열원 공급부(140)를 선택적으로 가동할 수 있도록 제어하고, 보조 열원 공급부(140)의 가동이 필요한 경우 필요한 연료량을 계산하여 투입하게 됨으로써 부족한 전력량에 비하여 과도하게 전력이 생산되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도이다. 도 4에서 이전 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하였으며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 다른 실시예에 대해서도 동일하다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 선박용 폐열 회수 시스템(200)은, 보조 열원 공급부(240)의 보조 열교환 유로(242)가 보조 보일러(241)와 보조 열교환기(143) 사이에서 폐순환을 하도록 배치된다. 보조 열교환 유로(242)를 순환하는 보조 열매체는 고압의 유체 또는 열매체유(Thermal oil)가 사용될 수 있다.
그리고 보조 열교환 유로(242) 상에는 보조 열매체를 일시 저장하고 보조 보일러(241)의 가동 시 이를 공급하는 저장조(240a)가 설치된다.
본 실시예와 같이 보조 열교환 유로(242)를 폐순환 유로로 마련하면, 보조 보일러(241)의 연소열을 효율적으로 사용할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도이고, 도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 제3 및 제4 실시예의 선박용 폐열 회수 시스템(300, 400)은, 보조 열원 공급부(340, 440)의 보조 열교환기(343, 433)가 메인 열교환 유로(130) 상에 설치된다. 즉, 폐열 회수부(110)와 직렬 형태로 배치되어, 메인 열교환 유로(130)를 순환하는 메인 열매체 모두가 보조 열교환기(343, 433)를 경유하여 전력 발생부(120)에 공급된다.
아울러, 폐열 회수부(110)에서 회수된 폐열량이 충분한 경우에는 보조 열교환기(343)를 거치지 않고 바로 전력 발생부(120)에 공급될 수 있도록 보조 열교환기(343)를 우회하는 바이패스 유로(343a, 433a)가 추가로 설치된다.
한편, 보조 열교환 유로(342, 442)는 도 5에서 도시하는 제3 실시예의 보조 열교환 유로(342)와 같이 보조 보일러(341)와 보조 열교환기(343)를 경유하여 배출되는 개방형태로 마련되거나, 도 6에서 도시하는 제4 실시예의 보조 열교환 유로(442)와 같이 보조 보일러(441)와 보조 열교환기(443) 사이를 폐순환 하는 형태로 마련될 수 있다. 제4 실시예와 같이 보조 열교환 유로(442)가 폐순환 형태로 마련되는 경우에는 보조 열매체를 일시 저장하는 저장조(440a)가 추가로 설치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도이고, 도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템의 계통도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 제5 및 제6 실시예에 따른 선박용 폐열 회수 시스템(500, 600)은, 폐열 회수부(510)의 소기 열교환기(512)가 메인 열교환 유로(130) 상에 설치된다. 즉, 소기 열교환기(512)는 배기가스 열교환기(511)의 상류측에 배기가스 열교환기(511)와 직렬형태로 배치된다.
따라서 소기 열교환기(512)는 메인 열매체를 예열하는 역할을 하며, 소기 열교환기(512)를 통과한 메인 열매체는 배기가스 열교환기(511)에서 다시 한 번 폐열을 회수하게 된다.
배기가스 열교환기(511)와 인접하여 설치되는 스팀 생성기(513)는, 배기가스와의 열교환을 통해 스팀을 생성하고 이를 선내에 공급한다.
한편, 보조 열교환기(343, 443)는 제3 및 제4 실시예와 같이 메인 열교환 유로(130) 상에 직렬 형태로 배치되고, 보조 열교환 유로(342, 442)는 도 7의 제5 실시예와 같이 개방 형태로 배치되거나, 도 8의 제6 실시예와 같이 폐순환 형태로 배치될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은, 추진엔진의 폐열량이 선내 전력망의 요구전력을 충당하기에 부족한 경우, 부족한 전력량에 따라 보조 열원 공급부(140, 240)와 발전기(10)를 선택적으로 가동할 수 있다.
따라서 부족한 전력량이 발생하는 경우 항상 발전기(10)를 가동함으로써 발생하였던 종래 비효율을 개선할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 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.
110 : 폐열 회수부 111 : 배기가스 열교환기
112 : 소기 열교환기 120 : 전력 발생부
130 : 메인 열교환 유로 140 : 보조 열원 공급부
141 : 보조 보일러 142 : 보조 열교환 유로
143 : 보조 열교환기 150 : 제어부

Claims (18)

  1. 선박의 추진엔진으로부터 발생하는 폐열을 메인 열매체를 이용하여 회수하는 폐열 회수부;
    상기 폐열에 의해 가열된 상기 메인 열매체를 이용하여 작동유체를 증발시키고, 증발된 상기 작동유체를 이용하여 터빈을 회전시킴으로써 발전하는 전력 발생부;
    상기 메인 열매체가 폐열 회수부와 상기 전력 발생부를 경유하여 순환하도록 설치되는 메인 열교환 유로; 및
    상기 폐열 회수부를 보조하여 상기 메인 열매체에 열을 전달하는 보조 열원 공급부를 포함하는 선박용 폐열 회수 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조열원 공급부는,
    연소열을 제공하는 보조 보일러;
    상기 보조 보일러의 연소열을 흡수한 후 상기 메인 열매체와의 열교환을 통해서 상기 보조 보일러의 연소열을 전달하는 보조 열매체의 유로를 제공하는 보조 열교환 유로; 및
    상기 메인 열교환 유로로부터 마련되고, 상기 메인 열매체와 상기 보조 열매체가 열교환 하는 보조 열교환기를 포함하는 선박용 폐열 회수 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보조 열교환기는, 상기 메인 열교환 유로로부터 분기하여 상기 보조 열원 공급부로부터 열을 공급받은 후 다시 상기 메인 열교환 유로와 합류하도록 상기 폐열 회수부와 병렬로 설치되는 선박용 폐열 회수 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보조 열교환기는, 상기 메인 열교환 유로 상에 배치되고 상기 보조 열원 공급부로부터 열을 공급받도록 상기 폐열 회수부와 직렬로 설치되는 선박용 폐열 회수 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보조 열교환기는, 상기 보조 열교환기를 우회하여 상기 메인 열교환 유로를 연결하는 바이패스 유로를 더 포함하는 선박용 폐열 회수 시스템.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조 열교환 유로는, 상기 보조 열매체가 상기 보조 열교환기를 통과한 후 배출되는 개방형 유로로 마련되는 선박용 폐열 회수 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보조 열교환 유로는, 상기 보조 보일러의 입력측 유로와 출력측 유로를 연결하는 바이패스 유로를 포함하는 선박용 폐열 회수 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보조 열매체는, 선내에서 발생하는 잉여스팀 또는 유체 중 어느 하나로 이루어지는 선박용 폐열 회수 시스템.
  9. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조 열교환 유로는, 상기 보조 열매체가 상기 보조 열교환기와 상기 보조 보일러를 순환하도록 폐순환 유로로 마련되는 선박용 폐열 회수 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보조 열원 공급부는, 상기 보조 열교환기를 경유한 상기 보조 열매체를 저장하는 저장조를 더 포함하는 선박용 폐열 회수 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보조 열매체는, 유체 또는 열매체유(Thermal oil) 중 어느 하나인 선박용 폐열 회수 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 폐열 회수부는, 상기 메인 열교환 유로 상에 직렬로 연결되어, 상기 추진엔진으로부터 배출되는 배기가스와 상기 메인 열매체가 열교환 하는 배기가스 열교환기를 포함하는 선박용 폐열 회수 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 폐열 회수부는, 상기 메인 열교환 유로로부터 분기되어 상기 배기가스 열교환기와 병렬로 배치되며, 상기 추진엔진으로부터 배출되는 소기와 열교환 하는 소기 열교환기를 더 포함하는 선박용 폐열 회수 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 폐열 회수부는, 상기 메인 열교환 유로 상에 상기 배기가스 열교환기와 직렬로 배치되며, 상기 추진엔진으로부터 배출되는 소기와 열교환 하는 소기 열교환기를 더 포함하는 선박용 폐열 회수 시스템.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐열 회수부는, 상기 배기가스와 인접하여 설치되고, 상기 배기가스와의 열교환을 통해 스팀을 생성하는 스팀 생성기를 더 포함하는 선박용 폐열 회수 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전력 발생부와 상기 보조 열원 공급부와 전기적으로 연결되며, 상기 전력 발생부로부터의 출력이 선내 전력망의 요구전력보다 작은 경우 상기 보조 열원 공급부의 가동을 지시하는 제어부를 더 포함하는 선박용 폐열 회수 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 폐열 회수부로부터 회수되는 폐열량과 선내 전력망의 요구전력에 해당하는 열량을 비교하여 상기 보조 열원 공급부에 공급되는 연료량을 결정하는 선박용 폐열 회수 시스템.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 전력 발생부를 보조하여 전력을 생산하는 발전기를 더 포함하되, 상기 제어부는, 선내 전력망의 요구전력과 상기 전력 발생부의 출력값의 차이가 상기 발전기의 발전용량보다 작은 경우에만 상기 보조 열원 공급부를 가동시키는 선박용 폐열 회수 시스템.
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