KR20150145445A - 선박 연료유 히팅 방법 및 이를 수행하는 선박 연료유 히팅 장치 - Google Patents

선박 연료유 히팅 방법 및 이를 수행하는 선박 연료유 히팅 장치 Download PDF

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Abstract

선박 연료유 히팅 장치는 메인 엔진의 배기가스를 사용하여 스팀을 생성하는 보일러; 상기 보일러의 일단에 연결되고 상기 스팀을 통해 연료유를 가열하는 스팀 히터; 상기 일렉트릭 히터의 일단에 연결되고 상기 연료유의 점도를 측정하여 상기 보일러와 상기 스팀히터 사이에 배치된 스팀 제어 밸브의 개폐를 제어하는 비스코레이터; 및 상기 스팀 히터와 상기 비스코레이터 사이에 배치되어 전기를 통해 상기 연료유를 가열하는 일렉트릭 히터를 포함한다. 따라서, 선박 연료유 히팅 장치는 스팀 히터의 히팅 부족분을 보충하고 연료유의 소모를 감소시킬 수 있다. 또한, 선박의 운항 조건을 향상시키고 운항 비용을 감소시킬 수 있다.

Description

선박 연료유 히팅 방법 및 이를 수행하는 선박 연료유 히팅 장치{METHOD FOR HEATING SHIP FUEL OIL AND APPARATUS PERFORMING THE SAME}
본 발명은 선박 연료유 히팅 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박 내에서 스팀 히터의 용량을 보상하기 위하여 일렉트릭 히터를 사용하는 선박 연료유 히팅 장치에 관한 것이다.
일반적으로 HFO(Heavy Fuel Oil)는 선박에서 사용되는 연료유에 해당하고 벙커C유 또는 C중유라고도 한다. HFO는 대형 보일러, 대형 디젤 기관 등의 연료로서 사용되지만 점성이 강하여 유동성이 떨어진다. 따라서 HFO는 각 장비에 공급되기 전에 연료유 히터를 통해 점성을 낮추고, 연료유 히터로는 일반적으로 스팀 히터가 사용된다.
종래기술에 따르면 복합 보일러가 설치되는 선박은 운항 중 여러 가지 이유로 배기가스를 통해 생성하는 스팀의 양이 부족하다. 따라서, 메인 엔진에 공급되는 연료유가 부족하고 스팀을 생성하기 위해 연료유가 많이 소모되는 문제점이 발생한다.
한국공개실용신안 제10-2014-0001742호는 스팀히터를 이용한 윤활유 유동라인(Line Flushing Of Lubricating Oil Using Steam Heater)에 관한 것으로 메인 엔진의 터보 윤활유 라인 유동 구조에서 윤활유를 적정 온도로 가열하여 유지하기 위한 스팀히터를 이용한 윤활유 유동 라인 구조에 대하여 개시하고 있다.
한국등록실용신안 제20-400711호는 선박용 나선 핀 튜브형 스팀 히터(Spiral Finned Tube Type Steam Heater For Oil Orchemicals In Ship)에 관한 것으로 나선형 핀을 가진 핀 튜브를 도입한 선박용 스팀 히터에 대하여 개시하고 있다.
한국공개실용신안 제10-2014-0001742호 (2014.03.26 공개) 한국등록실용신안 제20-400711호 (2005.11.01 등록)
본 발명의 일 실시예는 복합 보일러가 설치되는 선박에 스팀 히터의 히팅 부족분을 보충하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 복합 보일러가 설치되는 선박에 연료유의 소모를 감소시키고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 복합 보일러가 설치되는 선박의 운항 조건을 향상시키고 운항 비용을 감소시키고자 한다.
실시예들 중에서, 선박 연료유 히팅 장치는 메인 엔진의 배기가스를 사용하여 스팀을 생성하는 보일러; 상기 보일러의 일단에 연결되고 상기 스팀을 통해 연료유를 가열하는 스팀 히터; 상기 스팀 히터의 일단에 연결되고 상기 연료유의 점도를 측정하여 상기 보일러와 상기 스팀히터 사이에 배치된 스팀 제어 밸브의 개폐를 제어하는 비스코레이터; 및 상기 스팀 히터와 상기 비스코레이터 사이에 배치되어 전기를 통해 상기 연료유를 가열하는 일렉트릭 히터를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 보일러는 상기 연료유를 가열할 스팀이 부족한 경우 상기 부족한 스팀을 보충하는 오일 파이어링을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스팀 히터는 정상 운항 조건에서 상기 연료유를 가열하는 메인 스팀 히터; 및 상기 메인 스팀히터와 병렬로 배치되어 상기 메인 스팀히터에 문제가 발생하면 상기 연료유를 가열하는 보조 스팀 히터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 비스코레이터는 상기 측정된 연료유의 점도가 기준 점도보다 높으면 상기 스팀 제어 밸브를 개방하고 상기 측정된 연료유의 점도가 기준 점도보다 낮으면 상기 스팀 제어 밸브를 폐쇄할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 일렉트릭 히터는 상기 측정된 연료유의 점도에 따라 상기 연료유를 가열할 수 있다.
일 실시예에서, 선박 연료유 히팅 장치는 상기 연료유를 저장하고 상기 스팀 히터 및 상기 보일러와 연결되어 상기 스팀히터 또는 상기 보일러에 상기 연료유를 공급하는 연료유 저장 탱크를 더 포함할 수 있다.
실시예들 중에서, 선박 연료유 히팅 방법은 연료유 저장 탱크로부터 연료유를 공급받아 상기 연료유의 점도를 측정하는 단계; 상기 연료유의 점도에 따라 스팀 제어 밸브의 개폐 여부를 결정하여 상기 연료유를 1차 가열하는 단계; 및 상기 1차 가열된 연료유의 점도에 따라 상기 연료유를 2차 가열하는 단계를 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료유 히팅 장치는 복합 보일러가 설치되는 선박에 일렉트릭 히터를 추가로 설치하여 스팀 히터의 히팅 부족분을 보충할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료유 히팅 장치는 복합 보일러가 설치되는 선박에 일렉트릭 히터를 추가로 설치하여 연료유의 소모를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료유 히팅 장치는 복합 보일러가 설치되는 선박에 일렉트릭 히터를 추가로 설치하여 선박의 운항 조건을 향상시키고 운항 비용을 감소시키고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료유 히팅 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 선박 연료유 히팅 장치에서 수행되는 선박 연료유 히팅 과정을 나타내는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료유 히팅 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 선박 연료유 히팅 장치(100)는 보일러(120), 스팀 히터(130), 비스코레이터(140), 일렉트릭 히터(150), 연료유 저장 탱크(160), 배기가스 필터(170), 연료유 순환 펌프(180) 및 스팀 제어 밸브(190)를 포함한다.
선박 연료유 히팅 장치(100)는 메인 엔진(110)에 공급되는 연료유를 가열하는 장치이다. 보다 구체적으로, 연료유(Heavy Fuel Oil)는 점성이 강해 유동성이 떨어지므로 선박 연료유 히팅 장치(100) 없이 메인 엔진(110)에 공급되기 어렵다. 따라서, 선박 연료유 히팅 장치(100)는 히팅 장치(즉, 스팀 히터(130) 또는 일렉트릭 히터(150))를 통해 연료유의 온도를 높여 연료유의 점도를 감소시킬 수 있다. 연료유는 점성이 낮아지면 유동성이 증가하여 메인 엔진에 원활히 공급될 수 있다. 히팅 장치에 대해서는 이하 서술한다.
보일러(120)는 정상 운항 조건(Normal Sea Going Condition)에서 메인 엔진(110)의 배기가스를 사용하여 스팀을 생성할 수 있다. 보일러(120)는 연료유를 가열할 스팀이 부족한 경우 부족한 스팀을 보충하는 오일 파이어링(122)를 더 포함할 수 있다. 그러나, 정상 운항 조건에서는 스팀 양이 많이 필요하지 않기 때문에 메인 엔진(110)은 오일 파이어링(122) 없이 정상적으로 가동될 수 있다. 결과적으로, 스팀 히터(130)는 정상 운항 조건에서 메인 엔진(110)의 배기가스로부터 생성되는 스팀 만으로 연료유의 점도를 감소시킬 수 있으나, 메인 엔진(110)의 배기가스로부터 생성되는 스팀이 부족한 경우 보일러(120)는 오일 파이어링(122)을 통하여 추가적으로 스팀을 생성할 수 있다.
스팀 히터(130)는 보일러(120)의 일단에 연결되고 일렉트릭 히터(150)와 연료유 순환 펌프(180) 사이에 배치될 수 있다. 스팀 히터(130)는 연료 순환 펌프(180)로부터 연료유를 공급 받아 보일러(120)에서 생성된 스팀을 통해 연료유를 가열할 수 있다.
스팀 히터(130)는 메인 스팀 히터(131) 및 보조 스팀 히터(132)를 포함한다. 메인 스팀 히터(131)는 정상 운항 조건에서 연료유를 가열시킬 수 있고, 보조 스팀 히터(132)는 메인 스팀 히터(131)와 병렬로 배치되어 메인 스팀 히터(132)에 문제가 발생하면 연료유를 가열시킬 수 있다. 즉, 즉 보조 스팀 히터(132)는 메인 스팀 히터(131)에 대한 스탠 바이 장치에 해당한다.
비스코레이터(140)는 일렉트릭 히터(130)의 일단에 연결되고 연료유의 점도를 측정할 수 있다. 비스코레이터(140)는 측정된 연료유의 점도에 따라 보일러(120)와 스팀히터(130) 사이에 배치된 스팀 제어 밸브(190)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 비스코레이터(140)는 측정된 연료유의 점도가 기준 점도보다 높은 경우 스팀 제어 밸브(190)를 개방시킬 수 있고, 기준 점도보다 낮은 경우 스팀 제어 밸브(190)를 폐쇄시킬 수 있다. 여기에서, 기준 점도란 연료유가 메인 엔진(110)에 정상적으로 제공될 수 있는(즉, 연료유가 메인 엔진(110)으로 잘 흐를 수 있는) 연료유의 점도에 해당한다.
일렉트릭 히터(150)는 스팀 히터(130)와 비스코레이터(140) 사이에 배치되어 전력을 통해 연료유를 가열시킬 수 있다. 일렉트릭 히터(150)는 스팀 히터(130)와 직렬로 배치되어 스팀 히터(130)와 동시에 작동할 수 있다. 비스코레이터(140)는 스팀 제어 밸브(190)가 개방되었지만 스팀이 부족하여 여전히 연료유의 점도가 낮은 경우 일렉트릭 히터(150)가 작동할 수 있도록 신호를 보낼 수 있다. 일렉트릭 히터(150)는 비스코레이터(140)로부터 연료유의 점도가 높다는 신호를 받으면 연료유를 가열할 수 있다. 또한, 오일 파이어링(122)이 작동하는 경우 일렉트릭 히터(150)는 작동하지 않는다. 그러나, 오일 파이어링(122)이 작동하지 않고 비스코레이터(140)가 측정한 연료유의 점도가 기준 점도보다 높은 경우 일렉트릭 히터(150)는 스팀 히터(130)와 동시에 작동할 수 있다.
일 실시예에서, 일렉트릭 히터(150)의 용량은 100%일 필요 없이 30~50%로 설정될 수 있다. 일렉트릭 히터(150)는 오일 파이어링(122)이 작동하지 않는 경우 메인 엔진(110)의 배기가스를 사용하여 생성된 스팀의 부족분을 보충할 수 있다. 따라서, 스팀 히터(130)는 메인 엔진(110)의 배기가스를 통해 생성된 스팀으로 연료유를 가열시키고 일렉트릭 히터(150)는 전력을 통해 연료유를 가열시킬 수 있다. 즉, 스팀 히터(130)의 용량은 일렉트릭 히터(150)의 용량을 제외한 나머지(즉, 50~70%의 용량)가 될 수 있다.
일 실시예에서, 정상 운항 조건에서 연료의 일일 소모량이 3.9톤인 경우, 오일 파이어링(122)이 작동한 경우 연료의 일일 소모량은 6.54톤이고 일렉트릭 히터(150)가 작동한 경우 연료의 일일 소모량은 4.3톤으로 측정된다. 결과적으로, 일렉트릭 히터(150)를 사용하는 경우 연료유를 이용하여 보일러(120)를 작동시킬 필요가 없으므로 연료유의 소모를 감소시킬 수 있다.
연료유 저장 탱크(160)는 연료유를 저장하고 보일러(120) 및 스팀 히터(130)와 연결될 수 있다. 따라서, 연료유 저장 탱크(160)는 저장된 연료유를 보일러(120) 또는 스팀 히터(130)에 공급할 수 있다. 보일러(120)에 공급된 연료유는 오일 파이어링(122)을 작동시킬 수 있고, 스팀 히터(130)에 공급된 연료유는 스팀을 통해 가열될 수 있다.
배기가스 필터(170)는 메인 엔진(110)에서 배출되는 배기가스를 보일러(120)에 제공할 수 있다. 배기가스는 정상 운항 조건에서 배기가스 필터(170)를 통해 보일러(120)에 제공되고 보일러(120)는 제공된 배기가스를 사용하여 스팀을 생성할 수 있다.
연료유 순환 펌프(180)는 점성이 강한 연료유를 스팀 히터(130)에 제공할 수 있다. 연료유는 유동성이 떨어지므로 연료유 순환 펌프(180)를 통하여 스팀 히터(130)에 제공되며 스팀 히터(130)는 제공된 연료유를 가열할 수 있다.
스팀 제어 밸브(190)는 비스코레이터(140)로부터 신호를 받아 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 보일러(120)에서 생성된 스팀은 스팀 제어 밸브(190)가 개방되면 스팀 히터(130)에 제공될 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 선박 연료유 히팅 장치에서 수행되는 선박 연료유 히팅 과정을 나타내는 순서도이다.
비스코레이터(140)는 연료유 저장 탱크(160)로부터 연료유를 공급받아 연료유의 점도를 측정한다(단계 S201). 비스코레이터(140)는 연료유의 점도를 기준 점도와 상호 비교한다. 연료유의 점도가 기준 점도보다 낮은 경우 연료유는 메인 엔진(110)에 공급된다(단계 S202). 비스코레이터(140)는 연료유의 점도가 기준 점도보다 높은 경우 스팀 제어 밸브(190)를 개방하여 보일러(120)에서 생성된 스팀이 스팀 히터(130)에 공급된다. 스팀 히터(130)는 공급된 스팀을 통해 연료유를 1차 가열한다(단계 S203). 비스코레이터(140)는 1차 가열된 연료유의 점도를 기준 점도와 상호 비교한다. 1차 가열된 연료유의 점도가 기준 점도보다 낮은 경우 연료유는 메인 엔진(110)에 공급된다(단계 S204). 비스코레이터(140)는 1차 가열된 연료유의 점도가 기준 점도보다 높은 경우 일렉트릭 히터(150)에 신호를 보낸다. 일렉트릭 히터(150)는 비스코레이터(140)로부터 신호를 받으면 연료유를 2차 가열하여 스팀 히터(130)의 히팅 부족분을 보충한다(단계 S205). 2차 가열된 연료유는 메인 엔진(110)에 공급된다(단계 S206).
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허등록 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 선박 연료유 히팅 장치
110: 메인 엔진 120: 보일러
122: 오일 파이어링 130: 스팀 히터
131: 메인 스팀 히터 132: 보조 스팀 히터
140: 비스코레이터 150: 일렉트릭 히터
160: 연료유 저장 탱크 170: 배기 가스 필터
180: 연료 순환 펌프 190: 스팀 제어 밸브

Claims (7)

  1. 메인 엔진의 배기가스를 사용하여 스팀을 생성하는 보일러;
    상기 보일러의 일단에 연결되고 상기 스팀을 통해 연료유를 가열하는 스팀 히터;
    상기 일렉트릭 히터의 일단에 연결되고 상기 연료유의 점도를 측정하여 상기 보일러와 상기 스팀히터 사이에 배치된 스팀 제어 밸브의 개폐를 제어하는 비스코레이터; 및
    상기 스팀 히터와 상기 비스코레이터 사이에 배치되어 전기를 통해 상기 연료유를 가열하는 일렉트릭 히터를 포함하는 선박 연료유 히팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보일러는
    상기 연료유를 가열할 스팀이 부족한 경우 상기 부족한 스팀을 보충하는 오일 파이어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료유 히팅 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스팀 히터는
    정상 운항 조건에서 상기 연료유를 가열하는 메인 스팀 히터; 및
    상기 메인 스팀히터와 병렬로 배치되어 상기 메인 스팀히터에 문제가 발생하면 상기 연료유를 가열하는 보조 스팀 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료유 히팅 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비스코레이터는
    상기 측정된 연료유의 점도가 기준 점도보다 높으면 상기 스팀 제어 밸브를 개방하고 상기 측정된 연료유의 점도가 기준 점도보다 낮으면 상기 스팀 제어 밸브를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 선박 연료유 히팅 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 일렉트릭 히터는
    상기 측정된 연료유의 점도에 따라 상기 연료유를 가열하는 것을 특징으로 하는 선박 연료유 히팅 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연료유를 저장하고 상기 스팀 히터 및 상기 보일러와 연결되어 상기 스팀히터 또는 상기 보일러에 상기 연료유를 공급하는 연료유 저장 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 연료유 히팅 장치.
  7. 연료유 저장 탱크로부터 연료유를 공급받아 상기 연료유의 점도를 측정하는 단계;
    상기 연료유의 점도에 따라 스팀 제어 밸브의 개폐 여부를 결정하여 상기 연료유를 1차 가열하는 단계;
    상기 1차 가열된 연료유의 점도에 따라 상기 연료유를 2차 가열하는 단계; 및
    상기 가열된 연료유를 메인 엔진에 공급하는 단계를 포함하는 선박 연료유 히팅 방법.
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