KR20160016012A - 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치 및 그 방법 - Google Patents

선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치는, 엔진의 배기가스로부터 폐열을 흡열하도록 마련되며, 배기가스와 열교환하는 열교환수가 유동되는 제1 열교환유닛; 제1 열교환유닛의 열교환수에 의해 발생되는 증기와 열교환 가능한 용수가 저장되는 제2 열교환유닛; 제2 열교환유닛을 통과한 증기를 이용하여 터빈을 회전시키는 스팀터빈유닛; 스팀터빈유닛에서 사용된 증기를 응축시켜 열교환수로 공급하는 진공응축유닛; 진공응축유닛에서 만들어진 응축수가 배기가스와 열교환하도록 응축수를 제1 열교환유닛으로 순환시키는 응축수 순환라인; 제2 열교환유닛의 용수를 드레인하도록 제2 열교환유닛에 연결되는 블로우다운라인; 및 블로우다운라인과 응축수가 열교환하도록 블로우다운라인이 통과하며, 응축수 순환라인 상에 배치되는 블로우다운히터유닛을 포함한다.

Description

선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치 및 그 방법{COOLING SYSTEM USING SEA WATER, AND COOLING METHOD THEREOF}
본 발명은 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 배기가스로부터 발생되는 폐열을 활용할 수 있는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치 및 그 방법에 관한 것이다.
선박 또는 해양구조물에는, 발전 또는 추진을 위한 엔진이 탑재되며, 엔진에서는 상당한 배기가스가 발생된다. 이러한 배기가스는 재생시스템에 의해 재생되도록 필요한 장소로 공급된다.
일 예로, 엔진의 배기가스는 엔진과 연결되어 있는 터보차저(turbo charger)로 공급되어 터보차저의 동력원으로 사용될 뿐만 아니라, 파워터빈(power turbine)을 회전시키는 데 사용된다.
이때, 터보차저와 파워터빈을 통과한 배기가스는, 냉각수와 같은 열교환용 냉매와 다단 열교환기에서 열교환을 거친 후에, 오염물질이 제거되어 대기 상으로 배출된다.
이때 다단 열교환기에서 가열된 냉각수는, 파워터빈과 연결되어 있는 스팀터빈을 돌리는 데 사용된 후, 진공응축기에서 응축되어 급수탱크로 흘러 들어가며, 공기조화기 또는 보일러 같이 필요한 장소로 열을 공급할 수 있는 열교환기를 거쳐 다단 열교환기로 순환된다. 이처럼 선박 또는 해양구조물에서 배기가스의 폐열을 활용하는 장치를 폐열회수장치(Waste Heat Recovery System: WHRS)라 한다.
이때 전술한 열교환기가 보일러일 경우, 공급되는 급수(feed water)에는 용존 고형물과 부유성 고형물이 존재하며, 급수 과정에서 수처리를 함에도 불구하고 용존 고형물에 의해 보일러 내부에서 스케일이 생성된다.
이러한 스케일은, 보일러 전열면적을 감소시켜 열교환 효율저하 및 국부 가열에 의한 보일러 튜브 파손 등의 원인이 된다. 기존에는 이러한 스케일의 생성을 억제하기 위해서 보일러 내부의 물을 선외로 배출시키는 블로우다운(blow down)을 하였다.
그러나, 기존과 같이 블로우다운에 의해 보일러 내부의 물을 그대로 배출시키는 폐열재생장치 및 방법은, 보일러의 축열된 열의 일부가 손실되는 문제점이 있었다.
대한민국 특허출원 제10-2009-0098984 호
본 발명의 일 실시 예는, WHRS 시스템에서 추가적으로 폐열을 회수함으로써 시스템적인 에너지 절감효율를 높일 수 있는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진의 배기가스로부터 폐열을 흡열하도록 마련되며, 상기 배기가스와 열교환하는 열교환수가 유동되는 제1 열교환유닛; 상기 제1 열교환유닛의 열교환수에 의해 발생되는 증기와 열교환 가능한 용수가 저장되는 제2 열교환유닛; 상기 제2 열교환유닛을 통과한 상기 증기를 이용하여 터빈을 회전시키는 스팀터빈유닛; 상기 스팀터빈유닛에서 사용된 증기를 응축시켜 상기 열교환수로 공급하는 진공응축유닛; 상기 진공응축유닛에서 만들어진 응축수가 상기 배기가스와 열교환하도록 상기 응축수를 상기 제1 열교환유닛으로 순환시키는 응축수 순환라인; 상기 제2 열교환유닛의 용수를 드레인하도록 상기 제2 열교환유닛에 연결되는 블로우다운라인; 및 상기 블로우다운라인과 상기 응축수가 열교환하도록 상기 블로우다운라인이 통과하며, 상기 응축수 순환라인 상에 배치되는 블로우다운히터유닛을 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치가 제공될 수 있다.
상기 제2 열교환유닛은, 용수로서 보일러수가 저장되는 보일러탱크이며, 상기 블로우다운라인은, 상기 보일러수의 고형물 또는 부유물을 선외로 배출하도록 배치될 수 있다.
상기 블로우다운라인은, 상기 제2 열교환유닛의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나에 연결되며, 상기 제2 열교환유닛의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나에서 상기 블로우다운라인에 대한 개폐를 수행하도록 마련되는 개폐밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 열교환유닛에서 총용존고형물(total dissolver solid; TDS)을 측정할 수 있도록 마련되는 TDS센서; 및 상기 TDS센서로부터 제공되는 상기 총용존고형물의 용존량을 기초로 상기 개폐밸브를 개폐시키는 블로우다운 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 블로우다운히터유닛을 통과하여 선외로 상기 용수를 드레인할 수 있는 상기 블로우다운라인을 개폐시킬 수 있는 선외배출 컨트롤밸브; 및 선외로 상기 용수를 드레인할 수 있는 상기 블로우다운라인의 용수 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 더 포함하며, 상기 블로우다운 컨트롤러는, 상기 온도센서에 의해 감지되는 상기 블로우다운라인의 온도를 기초로 상기 선외배출 컨트롤밸브를 개폐시킬 수 있다.
상기 진공응축유닛은, 상기 증기를 진공 응축시키는 진공응축모듈; 상기 진공응축모듈의 응축수를 가압하는 응축수펌프; 및 상기 진공응축모듈과 상기 응축수펌프로부터 상기 응축수가 주입되어 저장되는 급수탱크를 포함할 수 있다.
상기 진공응축유닛은, 상기 급수탱크와 상기 블로우다운히터유닛 사이에 배치되며, 상기 응축수를 상기 제1 열교환유닛 측으로 가압 이송시키는 급수펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 진공응축유닛과 상기 제1열교환유닛 사이에 배치되며 상기 응축수와 필요한 장소로 공급될 공기를 열교환시키도록 마련되는 다단 엔진소기 냉각유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 엔진의 배기가스를 제1 열교환유닛으로 공급하여 상기 제1 열교환유닛의 열교환수와 열교환시키는 단계; 상기 제1 열교환유닛의 상기 열교환수에 의해 발생되는 증기를 제2 열교환유닛으로 공급하여 상기 제2 열교환유닛의 용수와 열교환시키는 단계; 상기 제2 열교환유닛을 통과한 상기 증기를 스팀터빈유닛으로 공급하여 터빈을 회전시키는 단계; 상기 스팀터빈유닛에서 사용된 증기를 진공응축유닛으로 공급하여 응축시키는 단계; 상기 진공응축유닛에서 만들어진 상기 응축수를 응축수 순환라인에 의해 상기 제1 열교환유닛으로 순환시켜 상기 배기가스와 열교환시키는 단계; 및 상기 제2 열교환유닛의 용수를 드레인하도록 상기 제2 열교환유닛에 연결되는 블로우다운라인이 통과하며 상기 응축수 순환라인 상에 배치되는 블로우다운히터유닛과 상기 응축수를 열교환시키는 단계를 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법이 제공될 수 있다.
상기 제2 열교환유닛은, 용수로서 보일러수가 저장되는 보일러탱크이며, 상기 보일러수의 고형물 또는 부유물을 선외로 배출하도록 상기 블로우다운라인을 배치할 수 있다.
전술한 상기 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법에서는, 상기 블로우다운라인은, 상기 제2 열교환유닛의 상부와 하부에 연결되며, 상기 제2 열교환유닛의 상부와 하부 측에서 상기 블로우다운라인에 대한 개폐를 수행하도록 개폐밸브를 마련할 수 있다.
전술한 상기 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법은, 상기 제2 열교환유닛에서 총용존고형물(total dissolver solid; TDS)을 측정할 수 있는 TDS센서에 의해 상기 총용존고형물의 용존량을 측정하는 단계; 및 상기 TDS센서로부터 제공되는 상기 총용존고형물의 용존량을 기초로 상기 개폐밸브에 연결되는 블로우다운 컨트롤러에 의해 상기 개폐밸브를 개폐시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 상기 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법에서는, 상기 블로우다운히터유닛을 통과하여 선외로 상기 용수를 드레인할 수 있는 상기 블로우다운라인을 개폐시킬 수 있는 선외배출 컨트롤밸브; 및 선외로 상기 용수를 드레인할 수 있는 상기 블로우다운라인의 용수 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 마련하며, 상기 블로우다운 컨트롤러는, 상기 온도센서에 의해 감지되는 상기 블로우다운라인의 온도를 기초로 상기 선외배출 컨트롤밸브를 개폐시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 포함하는 선박이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, WHRS 시스템에서 추가적으로 폐열을 회수함으로써 시스템적인 에너지 절감효율를 높일 수 있는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치의 계통도이다.
도 2는, 도 1의 제2 열교환유닛의 개념도이다.
도 3은, 도 1의 제2 열교환유닛의 다른 개념도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치의 계통도이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시 예들을 설명한다. 후술되는 본 발명의 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시 예에 관련하여 다른 실시 예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치는, 엔진(100)의 배기가스로부터 폐열을 흡열하도록 마련되며, 배기가스와 열교환하는 열교환수가 유동되는 제1 열교환유닛(110)과, 제1 열교환유닛(110)의 열교환수에 의해 발생되는 증기와 열교환 가능한 용수가 저장되는 제2 열교환유닛(120)과, 제2 열교환유닛(120)을 통과한 증기를 이용하여 터빈을 회전시키는 스팀터빈유닛(135)과, 스팀터빈유닛(135)에서 사용된 증기를 응축시켜 열교환수로 공급하는 진공응축유닛(140)과, 진공응축유닛(140)에서 만들어진 응축수가 배기가스와 열교환하도록 응축수를 제1 열교환유닛(110)으로 순환시키는 응축수 순환라인(160)과, 제2 열교환유닛(120)의 용수를 드레인하도록 제2 열교환유닛(120)에 연결되는 블로우다운라인(170)과, 블로우다운라인(170)과 응축수가 열교환하도록 블로우다운라인(170)이 통과하며 응축수 순환라인(160) 상에 배치되는 블로우다운히터유닛(180)을 포함한다.
이러한 본 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치는, WHRS 시스템의 제2 열교환유닛(120)의 용수를 드레인 시에, 용수에 포함되어 있는 폐열을 추가적으로 블로우다운히터유닛(180)에 의해 회수하여 응축수로 제공함으로써 시스템적인 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
즉 본 실시 예에 따르면, 배기가스와 열교환한 열교환수는 제2 열교환유닛(120)에 증기와 물로 제공되며, 제2 열교환유닛(120)에서 저장되는 물은 용수로서 후술되는 바와 같이 보일러수로서 사용될 수 있다.
이때 제2 열교환유닛(120)의 내부에 불필요한 스케일을 형성할 수 있는 고형물 또는 부유물은, 스케일의 형성을 방지하기 위해서 내부의 물과 함께 블로우다운라인(170)에 의해 선외로 배출될 수 있다.
이때 블로우다운라인(170)이 응축수 순환라인(160) 상에 배치되는 블로우다운히터유닛(180)을 통과하게 됨으로써 응축수 순환라인을 통과하는 응축수로 열이 전달될 수 있으며, 블로우다운라인(170)에 의해 배수되는 용수의 폐열이 사용될 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치에 대해서 상세하게 설명한다.
본 실시 예에 따른 제2 열교환유닛(120)은, 용수로서 보일러수가 저장되는 보일러탱크(121)이며, 블로우다운라인(170)은, 보일러수의 고형물 또는 부유물을 선외로 배출하도록 배치될 수 있다.
즉 보일러탱크(121)에는, 보일러탱크(121) 자체의 열 또는 유동효율을 떨어뜨릴 수 있는 스케일이 고형물 또는 부유물에 의해 형성될 수 있으므로, 블로우다운을 수행할 수 있는 블로우다운라인(170)이 연결된다.
이러한 블로우다운라인(170)은, 제2 열교환유닛(120)의 상부와 하부에 연결되며, 제2 열교환유닛(120)의 상부와 하부에는 블로우다운라인(170)에 대한 개폐를 수행하도록 개폐밸브(122)가 마련될 수 있다.
개폐밸브(122)는, 제2 열교환유닛(120)에 해당되는 보일러탱크(121)의 상부와 하부에 연결되는 블로우다운라인(170)의 분기라인에 각각 배치되며, 개방 시에 블로우다운라인(170) 측으로 보일러탱크(121)의 고형물 또는 부유물의 드레인을 허용할 수 있다.
도 4를 더 참조할 때 본 실시 예에 따르면, 제2 열교환유닛(120)에는 총용존고형물(total dissolver solid; TDS)을 측정할 수 있도록 TDS센서(125)가 마련되며, 그 일측에는 TDS센서(125)로부터 제공되는 총용존고형물의 용존량을 기초로 개폐밸브(122)를 개폐시키는 블로우다운 컨트롤러(130)가 마련될 수 있다.
이에 따라 TDS센서(125)에 의해 일정량 이상의 총용존고형물이 감지되는 경우, 보일러탱크(121)로부터 고형물 또는 부유물이 드레인될 수 있도록 블로우다운 컨트롤러(130)가 상부 또는 하부의 개폐밸브(122)를 선택적으로 개폐시키게 된다. 이로서 블로우다운라인(170)을 통해 보일러탱크(121)의 물과 함께 고형물 또는 부유물이 선외로 배치될 수 있다.
이때 선외로 배출되는 용수는, 응축수 순환라인(160) 상의 블로우다운히터유닛(180)을 통과하게 됨으로써 제1 열교환유닛(110)으로 공급되는 응축수와 열교환하게 된다.
본 실시 예에 따르면, 블로우다운라인(170) 상에는 블로우다운히터유닛(180)을 통과하여 선외로 용수를 드레인할 수 있는 블로우다운라인(170)을 개폐시킬 수 있도록 선외배출 컨트롤밸브(181)가 마련되며, 선외로 용수를 드레인할 수 있는 블로우다운라인(170)의 용수 온도를 측정할 수 있는 온도센서(182)가 배치된다.
이에 따라 블로우다운 컨트롤러(130)는, 온도센서(182)에 의해 감지되는 블로우다운라인(170)의 온도를 기초로 선외배출 컨트롤밸브(181)를 개폐시킬 수 있다.
즉 보일러탱크(121)로부터 선외로 배출되는 용수가 일정시간 이상 블로우다운히터유닛(180)에 머물도록 선외배출 컨트롤밸브(182)의 폐쇄에서 개방까지의 시간적인 간격이 블로우다운 컨트롤러(130)에 의해 조절될 수 있다. 이때는 블로우다운라인(170)의 온도가 미리 특정된 일정 온도 이하로 온도센서(182)에 의해 블로우다운 컨트롤러(130)로 감지될 때, 선외배출 컨트롤밸브(181)가 개방된다.
한편, 이하의 구성요소들은 WHRS 시스템의 요소들로서 본 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치는WHRS 시스템에서 추가적으로 에너지효율을 높일 수 있도록 구성되어 있다.
본 실시 예에 따른 전술한 진공응축유닛(140)은, 증기를 진공 응축시키는 진공응축모듈(141)과, 진공응축모듈(141)의 응축수를 가압하는 응축수펌프(142)와, 진공응축모듈(141)과 응축수펌프(142)로부터 응축수가 주입되어 저장되는 급수탱크(143)를 포함할 수 있다.
이러한 진공응축유닛(140)은, 급수탱크(143)와 블로우다운히터유닛(180) 사이에 배치되며, 응축수를 제1 열교환유닛(110) 측으로 가압 이송시키는 급수펌프(145)를 더 포함할 수 있다.
또한 본 실시 예에 따르면, 응축수 순환라인(160) 상에는, 진공응축유닛(140)과 제1열교환유닛(110)사이에 배치되며 응축수와 필요한 장소로 공급될 공기를 열교환시키도록 다단 엔진소기 냉각유닛(150)이 마련될 수 있다.
이러한 다단 엔진소기 냉각유닛(150)은, 터보차저(Turbo Charger)에 의해 압축된 소기(Scavenge Air)를 냉각시키면서, 반대로 응축수 순환라인(160)에서 압축된 소기의 폐열을 흡수할 수 있도록 마련된 것이다.
이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 전술한 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 이용하는 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법은, 엔진(100)의 배기가스를 제1 열교환유닛(110)으로 공급하여 제1 열교환유닛(110)의 열교환수와 열교환시키는 단계와, 제1 열교환유닛(110)의 열교환수에 의해 발생되는 증기를 제2 열교환유닛(120)으로 공급하여 제2 열교환유닛(120)의 용수와 열교환시키는 단계와, 제2 열교환유닛(120)을 통과한 증기를 스팀터빈유닛(135)으로 공급하여 터빈을 회전시키는 단계와, 스팀터빈유닛(135)에서 사용된 증기를 진공응축유닛(140)으로 공급하여 응축시키는 단계와, 진공응축유닛(140)에서 만들어진 응축수를 응축수 순환라인(160)에 의해 제1 열교환유닛(110)으로 순환시켜 배기가스와 열교환시키는 단계와, 제2 열교환유닛(120)의 용수를 드레인하도록 제2 열교환유닛(120)에 연결되는 블로우다운라인(170)이 통과하며 응축수 순환라인(160) 상에 배치되는 블로우다운히터유닛(180)과 응축수를 열교환시키는 단계를 포함한다.
이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법에 따르면, WHRS 시스템의 제2 열교환유닛(120)의 용수를 드레인 시에, 용수에 포함되어 있는 폐열을 추가적으로 블로우다운히터유닛(180)에 의해 회수하여 응축수로 제공함으로써 시스템적인 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시 예에 따르면 제2 열교환유닛(120)은, 용수로서 보일러수가 저장되는 보일러탱크(121)이며, 보일러수의 고형물 또는 부유물을 선외로 배출하도록 블로우다운라인(170)을 배치할 수 있다.
또한 본 실시 예에 따르면 블로우다운라인(170)은, 제2 열교환유닛(120)의 상부와 하부에 연결되며, 제2 열교환유닛(120)의 상부와 하부 측에서 블로우다운라인(170)에 대한 개폐를 수행하도록 개폐밸브(122)를 마련할 수 있다.
또한 본 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법은, 제2 열교환유닛(120)에서 총용존고형물(total dissolver solid; TDS)을 측정할 수 있는 TDS센서(125)에 의해 총용존고형물의 용존량을 측정하는 단계와, TDS센서(125)로부터 제공되는 총용존고형물의 용존량을 기초로 개폐밸브(122)에 연결되는 블로우다운 컨트롤러(130)에 의해 개폐밸브(122)를 개폐시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법에서는, 블로우다운히터유닛(180)을 통과하여 선외로 용수를 드레인할 수 있는 블로우다운라인(170)을 개폐시킬 수 있는 선외배출 컨트롤밸브(181)와, 선외로 용수를 드레인할 수 있는 블로우다운라인(170)의 용수 온도를 측정할 수 있는 온도센서(182)를 마련할 수 있다.
이때 블로우다운 컨트롤러(130)는, 온도센서(182)에 의해 감지되는 블로우다운라인(170)의 온도를 기초로 선외배출 컨트롤밸브(181)를 개폐시킬 수 있다.
즉 TDS센서(125)에 의해 일정량 이상의 총용존고형물이 감지되는 경우, 보일러탱크(121)로부터 고형물 또는 부유물이 드레인될 수 있도록 블로우다운 컨트롤러(130)가 상부 또는 하부의 개폐밸브(122)를 선택적으로 개폐시키게 된다. 이로서 블로우다운라인(170)을 통해 보일러탱크(121)의 물과 함께 고형물 또는 부유물이 선외로 배출될 수 있다.
이때 선외로 배출되는 용수는, 응축수 순환라인(160) 상의 블로우다운히터유닛(180)을 통과하게 됨으로써 제1 열교환유닛(110)으로 공급되는 응축수와 열교환하여 에너지효율을 향상시키게 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 포함하는 선박이 제공될 수 있다. 이러한 본 실시 예에 따른 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 포함하는 선박은, 제2 열교환유닛(120)에 해당되는 보일러탱크(121)로부터 필요에 따라 용수가 드레인될 때, 용수의 폐열이 추가적으로 응축수로 흡열됨으로써 전체 시스템적인 에너지효율이 향상된 선박으로 제공될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
100: 엔진 110: 제1 열교환유닛
120: 제2 열교환유닛 121: 보일러탱크
122: 개폐밸브 125: TDS센서
130: 블로우다운 컨트롤러 135: 스팀터빈유닛
140: 진공응축유닛 141: 진공응축모듈
142: 응축수펌프 143: 급수탱크
145: 급수펌프 150: 에어컨디션유닛
160: 응축수 순환라인 170: 블로우다운라인
180: 블로우다운히터유닛 181: 선외컨트롤밸브
182: 온도센서

Claims (14)

  1. 엔진의 배기가스로부터 폐열을 흡열하도록 마련되며, 상기 배기가스와 열교환하는 열교환수가 유동되는 제1 열교환유닛;
    상기 제1 열교환유닛의 열교환수에 의해 발생되는 증기와 열교환 가능한 용수가 저장되는 제2 열교환유닛;
    상기 제2 열교환유닛을 통과한 상기 증기를 이용하여 터빈을 회전시키는 스팀터빈유닛;
    상기 스팀터빈유닛에서 사용된 증기를 응축시켜 상기 열교환수로 공급하는 진공응축유닛;
    상기 진공응축유닛에서 만들어진 응축수가 상기 배기가스와 열교환하도록 상기 응축수를 상기 제1 열교환유닛으로 순환시키는 응축수 순환라인;
    상기 제2 열교환유닛의 용수를 드레인하도록 상기 제2 열교환유닛에 연결되는 블로우다운라인; 및
    상기 블로우다운라인과 상기 응축수가 열교환하도록 상기 블로우다운라인이 통과하며, 상기 응축수 순환라인 상에 배치되는 블로우다운히터유닛을 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 열교환유닛은, 용수로서 보일러수가 저장되는 보일러탱크이며, 상기 블로우다운라인은, 상기 보일러수의 고형물 또는 부유물을 선외로 배출하도록 배치되는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 블로우다운라인은, 상기 제2 열교환유닛의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나에 연결되며,
    상기 제2 열교환유닛의 상부 및 하부 중 적어도 어느 하나에서 상기 블로우다운라인에 대한 개폐를 수행하도록 마련되는 개폐밸브를 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 열교환유닛에서 총용존고형물(total dissolver solid; TDS)을 측정할 수 있도록 마련되는 TDS센서; 및
    상기 TDS센서로부터 제공되는 상기 총용존고형물의 용존량을 기초로 상기 개폐밸브를 개폐시키는 블로우다운 컨트롤러를 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 블로우다운히터유닛을 통과하여 선외로 상기 용수를 드레인할 수 있는 상기 블로우다운라인을 개폐시킬 수 있는 선외배출 컨트롤밸브; 및
    선외로 상기 용수를 드레인할 수 있는 상기 블로우다운라인의 용수 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 더 포함하며,
    상기 블로우다운 컨트롤러는, 상기 온도센서에 의해 감지되는 상기 블로우다운라인의 온도를 기초로 상기 선외배출 컨트롤밸브를 개폐시키는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 진공응축유닛은,
    상기 증기를 진공 응축시키는 진공응축모듈;
    상기 진공응축모듈의 응축수를 가압하는 응축수펌프; 및
    상기 진공응축모듈과 상기 응축수펌프로부터 상기 응축수가 주입되어 저장되는 급수탱크를 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 진공응축유닛은, 상기 급수탱크와 상기 블로우다운히터유닛 사이에 배치되며, 상기 응축수를 상기 제1 열교환유닛 측으로 가압 이송시키는 급수펌프를 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 진공응축유닛과 상기 제1열교환유닛 사이에 배치되며 상기 응축수와 필요한 장소로 공급될 공기를 열교환시키도록 마련되는 다단 엔진소기 냉각유닛을 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.
  9. 엔진의 배기가스를 제1 열교환유닛으로 공급하여 상기 제1 열교환유닛의 열교환수와 열교환시키는 단계;
    상기 제1 열교환유닛의 상기 열교환수에 의해 발생되는 증기를 제2 열교환유닛으로 공급하여 상기 제2 열교환유닛의 용수와 열교환시키는 단계;
    상기 제2 열교환유닛을 통과한 상기 증기를 스팀터빈유닛으로 공급하여 터빈을 회전시키는 단계;
    상기 스팀터빈유닛에서 사용된 증기를 진공응축유닛으로 공급하여 응축시키는 단계;
    상기 진공응축유닛에서 만들어진 상기 응축수를 응축수 순환라인에 의해 상기 제1 열교환유닛으로 순환시켜 상기 배기가스와 열교환시키는 단계; 및
    상기 제2 열교환유닛의 용수를 드레인하도록 상기 제2 열교환유닛에 연결되는 블로우다운라인이 통과하며 상기 응축수 순환라인 상에 배치되는 블로우다운히터유닛과 상기 응축수를 열교환시키는 단계를 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 열교환유닛은, 용수로서 보일러수가 저장되는 보일러탱크이며, 상기 보일러수의 고형물 또는 부유물을 선외로 배출하도록 상기 블로우다운라인을 배치하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 블로우다운라인은, 상기 제2 열교환유닛의 상부와 하부에 연결되며, 상기 제2 열교환유닛의 상부와 하부 측에서 상기 블로우다운라인에 대한 개폐를 수행하도록 개폐밸브를 마련하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 열교환유닛에서 총용존고형물(total dissolver solid; TDS)을 측정할 수 있는 TDS센서에 의해 상기 총용존고형물의 용존량을 측정하는 단계; 및
    상기 TDS센서로부터 제공되는 상기 총용존고형물의 용존량을 기초로 상기 개폐밸브에 연결되는 블로우다운 컨트롤러에 의해 상기 개폐밸브를 개폐시키는 단계를 더 포함하는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 블로우다운히터유닛을 통과하여 선외로 상기 용수를 드레인할 수 있는 상기 블로우다운라인을 개폐시킬 수 있는 선외배출 컨트롤밸브; 및
    선외로 상기 용수를 드레인할 수 있는 상기 블로우다운라인의 용수 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 마련하며,
    상기 블로우다운 컨트롤러는, 상기 온도센서에 의해 감지되는 상기 블로우다운라인의 온도를 기초로 상기 선외배출 컨트롤밸브를 개폐시키는 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감방법.
  14. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따른 상기 선박의 폐열을 이용한 에너지 절감장치를 포함하는 선박.
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