KR20160042851A - Working gas circulation type engine system and its operating method - Google Patents

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KR20160042851A
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나리유키 도모나가
히로유키 이시다
겐지 나카미치
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

The present invention provides a working gas-circulating engine system which can suppress NOx emission. The working gas-circulating engine system (1A) comprises: an engine (3) which uses gas whose main component is argon as working gas; a circulation path (5) which connects an exhaust unit (3a) and an air supply unit (3b) of the engine (3) to circulate the working gas; and an oxygen supply device to supply oxygen to the engine (3). The oxygen supply device comprises a low temperature separation device (15) which separates air at a low temperature. An adsorption dehumidifying device (11) is formed on the circulation path (5) to remove moisture from exhaust gas emitted from the engine (3). A low pressure nitrogen supply line (17) discharges nitrogen separated by the low temperature separation device (15), and nitrogen induced from the low pressure nitrogen supply line (17) is used as regenerative gas of an adsorbent of the adsorption dehumidifying device (11).

Description

작동 가스 순환형 엔진 시스템 및 그 운전 방법{WORKING GAS CIRCULATION TYPE ENGINE SYSTEM AND ITS OPERATING METHOD}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a working gas recirculation type engine system,

본 발명은 아르곤을 주성분으로 하는 작동 가스를 사용한 작동 가스 순환형 엔진 시스템 및 그 운전 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a working gas circulating engine system using an operating gas mainly composed of argon and a method of operating the same.

아르곤을 주성분으로 하는 작동 가스를 순환시키는 작동 가스 순환형 엔진 시스템이 알려져 있다 (특허문헌 1 및 특허문헌 2). 이들 특허문헌에 기재된 작동 가스 순환형 엔진 시스템은, 연료로서 수소를 이용하고 있다. 이와 같은 작동 가스 순환형 엔진 시스템은, 공기 대신에 아르곤과 산소를 연소실에 공급함으로써, 아르곤이 수소의 연소에 의해 발생한 열에 의한 팽창체 (즉 작동 가스) 로서 기능한다. 엔진으로부터 배출된 아르곤은 계 내를 순환하며, 새로 공급되는 산소와 함께 다시 엔진에 공급된다. 이와 같이, 작동 가스로서 질소 대신에 아르곤을 이용함으로써, 질소 산화물 (NOx) 의 발생을 억제할 수 있다. 아르곤은 단원자 분자 가스로 비열비가 높기 때문에, 열효율성이 우수한 엔진 시스템을 구축할 수 있다는 이점이 있다. BACKGROUND ART [0002] There is known a working gas circulating type engine system in which an operating gas containing argon as a main component is circulated (Patent Document 1 and Patent Document 2). In the working gas circulation type engine system described in these patent documents, hydrogen is used as fuel. In such a working gas circulating type engine system, argon and oxygen are supplied to the combustion chamber in place of the air, so that argon functions as an expanding body (i.e., operating gas) due to heat generated by the combustion of hydrogen. The argon discharged from the engine circulates in the system and is supplied to the engine again with newly supplied oxygen. Thus, by using argon instead of nitrogen as the operating gas, the generation of nitrogen oxides (NOx) can be suppressed. Because argon is a mono-molecular gas and has a high specific heat ratio, it has the advantage of being able to build an engine system with excellent thermal efficiency.

일본 특허 제3631891호Japanese Patent No. 3631891 일본 공개특허공보 2006-77639호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-77639

그런데, 오래전부터 중유를 연료로 한 디젤 엔진이 폭 넓게 이용되고 있지만, 작금의 중유 가격의 상승이나 셰일 가스 혁명에 의한 천연 가스 가격의 하락하에, 천연 가스를 사용 연료로 하는 가스 엔진에도 이목이 집중되고 있다. However, diesel engines using heavy oil as a fuel have been widely used for a long time. However, due to rising prices of heavy fuel oil and falling prices of natural gas due to the shale gas revolution, gas engines using natural gas have been focused on .

예를 들어 선박에 추진력을 부여하기 위한 선박용 주기 엔진 등에서는, 작금의 NOx 규제 강화의 흐름속에서, 액화 천연 가스 (LNG) 를 연료로 한 가스 엔진이나, 중유에 더하여 천연 가스도 연료로서 이용할 수 있는 소위 듀얼 퓨엘 엔진이라 불리는 엔진도 실용화되어 있다. For example, in a ship cycle engine to give propulsion power to a ship, gas engines using liquefied natural gas (LNG) as a fuel and natural gas as fuel can be used There is also a so-called Dual Fuel engine, which has been put into practical use.

이상과 같이, 수소나 천연 가스를 연료로 하는 엔진에 있어서, 더한층의 NOx 배출량의 저하나, 가일층의 열효율의 향상이 기대되고 있다. As described above, in an engine using hydrogen or natural gas as a fuel, it is expected that the NOx emission amount is further reduced and the thermal efficiency of a further layer is improved.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, NOx 배출량을 억제할 수 있는 작동 가스 순환형 엔진 시스템 및 그 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a working gas circulation type engine system capable of suppressing NOx emission and a method of operating the same.

본 발명은 열효율이 우수한 작동 가스 순환형 엔진 시스템 및 그 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a working gas circulation type engine system having excellent thermal efficiency and a method of operating the same.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 작동 가스 순환형 엔진 시스템 및 그 운전 방법은 이하의 수단을 채용한다. In order to solve the above problems, the working gas circulation type engine system and the operating method thereof according to the present invention employ the following means.

즉, 본 발명의 일 양태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템은, 아르곤을 주성분으로 하는 가스를 작동 가스로 하는 엔진과, 그 엔진의 배기부와 급기부를 접속하여 작동 가스를 순환시키는 순환 경로와, 상기 엔진에 산소를 공급하는 산소 공급 장치를 구비한 작동 가스 순환형 엔진 시스템으로, 상기 산소 공급 장치는, 공기를 심랭 분리하는 심랭 분리 장치로 되어 있다. That is, an operating gas recirculation type engine system according to one aspect of the present invention includes: an engine using an argon-based gas as an operating gas; a circulation path for circulating the operating gas by connecting the exhaust portion and the supply portion of the engine; And an oxygen supply device for supplying oxygen to the engine, wherein the oxygen supply device is a hypo-cool separation device for separating and separating air.

작동 가스는, 아르곤을 주성분으로 하고 있어, 공기에 비해 질소의 함유량을 적게 하고 있기 때문에, 엔진으로부터 발생하는 NOx 량을 저감시킬 수 있다. 작동 가스 중의 질소의 함유량은, 정상 운전 상태에서는 15 % 이하, 바람직하게는 2 % 이하, 더욱 바람직하게는 0 % 이다. Since the working gas is mainly composed of argon and has a smaller content of nitrogen than air, the amount of NOx generated from the engine can be reduced. The content of nitrogen in the operating gas is 15% or less, preferably 2% or less, more preferably 0% in the normal operating condition.

엔진에서의 연소에 사용하는 산화제로서 산소가 사용된다. 산소는 산소 공급 장치로부터 엔진에 공급된다. 산소 공급 장치로서, 예를 들어 PSA (Pressure Swing Adsorption : 압력 변동 흡착) 식을 사용하면, 산소 중에 질소가 혼입되어 엔진에 많은 질소가 공급될 우려가 있다. 그래서, 본 발명에서는, 산소 공급 장치로서 공기를 심랭 분리하는 심랭 분리 장치를 사용하는 것으로 하여, PSA 식 등에 비해 순도가 높은 산소를 제조하여, 엔진에 질소가 공급되는 것을 가급적 줄일 수 있다. 이로써, 엔진으로부터 발생하는 NOx 량을 더욱 억제할 수 있다. 특히, 본 발명의 엔진 시스템에서는, 작동 가스를 순환시키기 때문에 순환 가스 중에 질소가 축적될 우려가 있으므로, 산소 공급 장치로서 심랭 분리 장치를 사용하는 것이 유효하다. Oxygen is used as an oxidant for combustion in the engine. Oxygen is supplied to the engine from the oxygen supply. As the oxygen supply device, for example, when PSA (pressure swing adsorption) is used, there is a possibility that nitrogen is mixed into oxygen and a lot of nitrogen is supplied to the engine. Therefore, in the present invention, as the oxygen supply device, the use of a hypochlorous separation device that separates and separates air can produce oxygen having a higher purity than that of the PSA type, and the supply of nitrogen to the engine can be reduced as much as possible. Thus, the amount of NOx generated from the engine can be further suppressed. Particularly, in the engine system of the present invention, since the working gas is circulated, nitrogen may be accumulated in the circulating gas. Therefore, it is effective to use the hypochlorous separation device as the oxygen supply device.

엔진에 공급되는 연료로는, 천연 가스 등의 탄화 수소 가스 연료나, 수소를 사용할 수 있다. As the fuel supplied to the engine, hydrocarbon gas fuel such as natural gas or hydrogen can be used.

심랭 분리 장치는 1 대여도 되고 복수 대로 해도 된다. 복수 대인 경우에는, 엔진의 부분 부하시에는 운전 대수를 줄임으로써 대응할 수 있다. The hypochlorous separation apparatus may be used for one loan, or may be a plurality. In the case of a plurality of engines, it is possible to cope with a partial engine load by reducing the number of engines.

상기 작동 가스 순환형 엔진 시스템에서는, 상기 순환 경로에는, 상기 엔진으로부터 배기된 배기 가스로부터 수분을 제거하는 흡착식 제습 장치가 형성되고, 상기 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 취출하는 제 1 질소 공급 라인을 구비하고, 그 제 1 질소 공급 라인으로부터 유도된 질소를, 상기 흡착식 제습 장치의 흡착제의 재생 가스로서 사용하는 것으로 해도 된다. In the working gas circulation type engine system, the circulation path is provided with a desiccation type dehumidifying device for removing moisture from the exhaust gas exhausted from the engine, and a first nitrogen supply line And nitrogen derived from the first nitrogen supply line may be used as a regeneration gas for the adsorbent of the adsorption dehumidifier.

엔진에서 연소가 이루어지면 배기 가스 중에 수분이 함유되게 된다. 배기 가스 중에 함유되는 수분은, 순환 경로에 형성한 흡착식 제습 장치에 의해 제거되고, 수분이 제거된 작동 가스는 엔진으로 보내져 순환된다. When combustion is performed in the engine, moisture is contained in the exhaust gas. The moisture contained in the exhaust gas is removed by the adsorption dehumidifier formed in the circulation path, and the moisture-free working gas is sent to the engine and circulated.

흡착식 제습 장치에서는, 흡착제에 배기 가스 중의 수분을 흡착시킴으로써 수분을 제거한다. 본 발명에서는, 수분을 흡착한 흡착제를 재생시킬 때, 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 사용하는 것으로 하였다. 심랭 분리 장치에서는, 심랭 분리하기 전에 공기 중의 수분을 제거하고 있기 때문에, 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소는 건조 질소가 된다. 이 건조 질소를 이용하여 흡착식 제습 장치의 흡착제의 재생을 하기 때문에, 흡착제의 재생 성능이 향상되어, 제습 성능을 높일 수 있다. In the adsorption dehumidifier, water is removed by adsorbing moisture in the exhaust gas to the adsorbent. In the present invention, when the adsorbent adsorbing moisture is regenerated, nitrogen separated by a hypochlorous separation apparatus is used. In the hypochlorite separating apparatus, since moisture in the air is removed before the separation of the cold air, the nitrogen separated by the hypochlorite separator becomes dry nitrogen. Since the adsorbent of the adsorption dehumidifier is regenerated by using this dry nitrogen, the regenerating performance of the adsorbent is improved and the dehumidification performance can be improved.

상기 작동 가스 순환형 엔진 시스템에서는, 상기 엔진에 공급되는 연료는, 탄소 함유 연료가 되고, 상기 순환 경로에는, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기 가스에 의해 구동되는 터빈 및 그 터빈의 동력을 얻어 상기 작동 가스를 압축하는 컴프레서를 갖는 과급기와, 그 과급기의 상기 컴프레서의 하류측에 형성되어 상기 배기 가스로부터 이산화탄소를 제거하는 흡착식 이산화탄소 제거 장치가 형성되는 것으로 해도 된다. In the working gas circulation type engine system, the fuel supplied to the engine is a carbon-containing fuel, and the circulation path includes a turbine driven by exhaust gas discharged from the engine and power of the turbine, A supercharger having a compressor for compressing the exhaust gas, and an adsorption type carbon dioxide removing device formed on the downstream side of the compressor of the supercharger for removing carbon dioxide from the exhaust gas.

엔진에 공급되는 연료가 탄소 함유 연료로 되어 있으므로, 엔진에서 연소된 배기 가스 중에는 이산화탄소가 함유된다. 이 이산화탄소를 제거하기 위해 이산화탄소 제거 장치가 사용된다. 본 발명에서는, 이산화탄소 제거 장치로서 흡착식을 사용하고, 흡착제에 의해 이산화탄소를 배기 가스로부터 제거한다. 그리고, 흡착식 이산화탄소 제거 장치를 과급기의 컴프레서의 하류측에 배치하고, 컴프레서에 의해 가압된 후의 배기 가스가 유도되도록 하였다. 이로써, 흡착제를 수용하는 흡착탑의 사이즈를 저감시킬 수 있다. Since the fuel supplied to the engine is a carbon-containing fuel, carbon dioxide is contained in the exhaust gas burned in the engine. A carbon dioxide removing device is used to remove the carbon dioxide. In the present invention, adsorption is used as the carbon dioxide removing device, and carbon dioxide is removed from the exhaust gas by the adsorbent. Then, the adsorption-type carbon dioxide removing device was disposed on the downstream side of the compressor of the supercharger, so that the exhaust gas after being pressurized by the compressor was induced. As a result, the size of the adsorption tower containing the adsorbent can be reduced.

연료로서 사용하는 탄소 함유 연료로는, 전형적으로는 탄소수가 1 ∼ 4 인 탄화수소 가스를 들 수 있으며, 보다 구체적으로는 메탄 (CH4), 에탄 (C2H6), 프로판 (C3H8), 부탄 (C4H10) 등이다. Examples of the carbon-containing fuel used as the fuel include hydrocarbon gases typically having 1 to 4 carbon atoms, and more specifically, methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ), Butane (C 4 H 10 ), and the like.

흡착제는 저온일수록 흡착력이 상승하기 때문에, 컴프레서에 의해 가압되어 승온된 배기 가스를 냉각시키는 냉각기를 형성하면 바람직하다. 이와 같은 냉각기로는, 해수 등의 물과 열교환하는 열교환기를 들 수 있다. It is preferable that a cooler for cooling the exhaust gas pressurized and heated by the compressor is formed because the adsorbent increases in adsorption power as the adsorbent lowers. Examples of such a cooler include a heat exchanger that performs heat exchange with water such as seawater.

심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 흡착식 제습 장치로 유도하기 전에 컴프레서에 의해 가압된 배기 가스와 열교환시켜도 된다. 이로써, 배기 가스의 압축열에 의해 흡착식 제습 장치로 유도하기 전의 질소를 승온시킬 수 있다. 이로써, 흡착식 제습 장치의 흡착제의 재생 성능을 향상시킬 수 있다. 질소 가스로 배기 가스를 냉각시킴으로써 배기 가스 중의 수분을 드레인으로서 제거할 수 있어, 흡착식 제습 장치의 부하를 저감시킬 수 있다. The nitrogen separated by the centrifugal separator may be subjected to heat exchange with the exhaust gas pressurized by the compressor before the nitrogen is introduced into the adsorption dehumidifier. As a result, the nitrogen before being introduced into the adsorption dehumidifier can be heated by the compressed heat of the exhaust gas. Thereby, the regenerating performance of the adsorbent of the adsorption dehumidifier can be improved. By cooling the exhaust gas with the nitrogen gas, moisture in the exhaust gas can be removed as a drain, and the load of the adsorption dehumidifier can be reduced.

상기 작동 가스 순환형 엔진 시스템에서는, 상기 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 취출하는 제 2 질소 공급 라인을 구비하고, 그 제 2 질소 공급 라인으로부터 유도되는 질소를 이용하여, 상기 엔진에 공급되는 상기 작동 가스 및 상기 산소를 냉각시키는 열교환기가 형성되는 것으로 해도 된다. Wherein the working gas circulation type engine system is provided with a second nitrogen supply line for taking out nitrogen separated by the dew point separator and using nitrogen introduced from the second nitrogen supply line, A working gas and a heat exchanger for cooling the oxygen may be formed.

제 2 질소 공급 라인으로부터 유도되는 질소를 열교환기로 유도함으로써 심랭 분리 장치에 의해 얻어지는 냉열을 이용하여, 엔진에 공급되기 전의 작동 가스 및 산소를 냉각시키는 것에 의해 가스 밀도를 올림으로써, 엔진의 성능 향상을 도모할 수 있다. 냉각된 작동 가스 및 산소를 엔진에 공급하게 되기 때문에, 통 내의 압축 개시 온도를 저하시킬 수 있어, 엔진의 사이클 효율을 향상시킬 수 있다. 통 내의 최고 온도가 저감되기 때문에, 엔진의 열부하를 경감시킬 수 있다. By increasing the gas density by cooling the working gas and the oxygen before being supplied to the engine by using the cold heat obtained by the hypothermic separator by introducing the nitrogen derived from the second nitrogen feed line into the heat exchanger, . Since the cooled working gas and oxygen are supplied to the engine, the compression start temperature in the cylinder can be lowered, and the cycle efficiency of the engine can be improved. The maximum temperature in the cylinder is reduced, so that the thermal load of the engine can be reduced.

상기 서술한 제 1 질소 공급 라인과, 본 발명의 제 2 질소 공급 라인을 공통화하여 겸용해도 된다. The first nitrogen supply line described above and the second nitrogen supply line of the present invention may be used in common.

상기 작동 가스 순환형 엔진 시스템에서는, 상기 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 질소 가스 압축기에 의해 가압한 후에 취출하는 제 3 질소 공급 라인을 구비하고, 그 제 3 질소 공급 라인으로부터 공급된 질소에 의해 터빈이 구동되어 발전하는 발전 장치가 형성되는 것으로 해도 된다. In the working gas circulation type engine system, a third nitrogen supply line is provided for extracting the nitrogen separated by the nitrogen separator after the nitrogen gas is pressurized by the nitrogen gas compressor. The nitrogen supplied from the third nitrogen supply line And a power generation device in which the turbine is driven to generate power may be formed.

심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 이용하여 발전 장치에 의해 발전시키는 것으로 하였기 때문에, 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 유효 이용할 수 있음과 함께, 시스템 전체로서의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. The nitrogen separated by the centrifugal separator is used for power generation by the power generator. Therefore, the nitrogen separated by the centrifugal separator can be used effectively, and the energy efficiency as a whole system can be improved.

상기 작동 가스 순환형 엔진 시스템에서는, 상기 엔진에 공급되는 연료는, 액화 가스가 되고, 상기 심랭 분리 장치는, 상기 액화 가스가 상기 엔진에 공급되기 전에 그 액화 가스로부터 냉열을 얻는 열교환기를 구비하는 것으로 해도 된다. In the operating gas recirculation type engine system, the fuel supplied to the engine is liquefied gas, and the cooling / demulsing separator includes a heat exchanger that obtains cold heat from the liquefied gas before the liquefied gas is supplied to the engine You can.

심랭 분리 장치는, 액화 가스로부터 냉열을 얻는 열교환기를 구비하고 있기 때문에, 심랭 분리 장치의 동력을 저감시킬 수 있다. Since the hypochlorous separation apparatus is provided with the heat exchanger for obtaining cold heat from the liquefied gas, the power of the hypochlorous separation apparatus can be reduced.

상기 서술한 발명과 같이 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 질소 가스 압축기에 의해 가압하는 경우에는, 가압 후의 질소 가스를 냉각시키는 애프터 쿨러로서의 냉열원으로서 사용할 수 있다. When the nitrogen separated by the hypothermic separator is pressurized by the nitrogen gas compressor as in the above-described invention, it can be used as a cold source as an aftercooler for cooling the pressurized nitrogen gas.

액화 가스로는, LNG (액화 천연 가스), LPG (액화 프로판 가스) 등을 들 수 있다. Examples of the liquefied gas include LNG (liquefied natural gas) and LPG (liquefied propane gas).

상기 작동 가스 순환형 엔진 시스템에서는, 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 취출하는 제 4 질소 공급 라인을 구비하고, 그 제 4 질소 공급 라인으로부터 공급된 질소와 상기 액화 가스의 저장 탱크로부터 발생한 보일 오프 가스를 열교환시켜 그 보일 오프 가스를 냉각 액화하는 열교환기를 구비하는 것으로 해도 된다.In the working gas recirculation type engine system, a fourth nitrogen supply line for taking out nitrogen separated by the centrifugal separator is provided, and the nitrogen supplied from the fourth nitrogen supply line and the boil off And a heat exchanger for heat-exchanging the gas to cool and boil the boil-off gas.

심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 이용하여 보일 오프 가스를 액화하는 것으로 했기 때문에, 보일 오프 가스를 재액화하기 위한 전용 심랭 분리 장치가 불필요해진다. Since the boil-off gas is liquefied by using the nitrogen separated by the hypochlorite separator, there is no need for a special cold separator for re-liquefying the boil-off gas.

본 발명의 일 양태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템의 운전 방법은, 엔진의 배기부와 급기부를 접속하여 아르곤을 주성분으로 하는 작동 가스를 순환시키는 작동 가스 순환형 엔진 시스템의 운전 방법으로서, 상기 엔진에 대해, 공기를 심랭 분리한 산소를 공급하는 것을 특징으로 한다. A method of operating a working gas circulation type engine system according to an aspect of the present invention is a method of operating a working gas circulation type engine system for circulating an operating gas containing argon as a main component by connecting an exhaust part and an air supply part of an engine, Characterized in that oxygen supplied to the engine is separated and separated from the air.

작동 가스는 아르곤을 주성분으로 하고 있어, 공기에 비해 질소의 함유량을 적게 하고 있기 때문에, 엔진으로부터 발생하는 NOx 량을 저감시킬 수 있다. 작동 가스 중의 질소의 함유량은, 정상 운전 상태에서는 15 % 이하로 되어 있다. Since the working gas is mainly composed of argon and contains less nitrogen than air, the amount of NOx generated from the engine can be reduced. The content of nitrogen in the operating gas is 15% or less in a normal operating state.

엔진에서의 연소에 사용하는 산화제로서 산소가 사용된다. 산소를 공급할 때, 예를 들어 PSA (Pressure Swing Adsorption : 압력 변동 흡착) 식을 사용하면, 산소 중에 질소가 혼입되어 엔진에 많은 질소가 공급될 우려가 있다. 그래서, 본 발명에서는, 공기를 심랭 분리한 산소를 사용하는 것으로 하고, PSA 식 등에 비해 순도가 높은 산소를 제조하여, 엔진에 질소가 공급되는 것을 가급적 줄일 수 있다. 이로써, 엔진으로부터 발생하는 NOx 량을 더욱 억제할 수 있다. 특히, 본 발명에서는, 작동 가스를 순환시키기 위해 순환 가스 중에 질소가 축적될 우려가 있기 때문에, 산소를 공급할 때 심랭 분리를 사용하는 것이 유효하다. Oxygen is used as an oxidant for combustion in the engine. When oxygen is supplied, for example, when PSA (Pressure Swing Adsorption) is used, there is a possibility that nitrogen is mixed in oxygen and a lot of nitrogen is supplied to the engine. Therefore, in the present invention, it is possible to reduce the supply of nitrogen to the engine as much as possible by producing oxygen having a purity higher than that of the PSA type or the like, by using oxygen obtained by separating air from the air. Thus, the amount of NOx generated from the engine can be further suppressed. Particularly, in the present invention, since nitrogen may be accumulated in the circulating gas for circulating the working gas, it is effective to use the low-temperature separation when supplying oxygen.

산소 공급 장치로서 공기를 심랭 분리하는 심랭 분리 장치를 사용하는 것으로 하고, 순도가 높은 산소를 제조하여 엔진에 질소가 공급되는 것을 가급적 줄이는 것으로 하였기 때문에, 엔진으로부터 발생하는 NOx 량을 억제할 수 있다. As the oxygen supplying device, the use of a low-temperature separating device for separating and separating the air from the air makes it possible to suppress the supply of nitrogen to the engine as much as possible, thereby suppressing the amount of NOx generated from the engine.

심랭 분리 장치로부터 유도되는 질소를 이용하여 냉열을 열교환기에 공급하여, 엔진에 공급되는 작동 가스 및 산소를 냉각시키는 것으로 하였기 때문에, 엔진의 열효율을 향상시킬 수 있다. The cold heat is supplied to the heat exchanger by using the nitrogen derived from the hypothermic separator to cool the working gas and the oxygen supplied to the engine so that the thermal efficiency of the engine can be improved.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템을 나타낸 개략 구성도이다.
도 2 는 도 1 의 흡착식 이산화탄소 제거 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템을 나타낸 개략 구성도이다.
도 4 는 도 3 의 심랭 분리 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
도 5 는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템을 나타낸 개략 구성도이다.
도 6 은 도 5 의 심랭 분리 장치를 나타낸 개략 구성도이다.
1 is a schematic structural view showing an operating gas circulation type engine system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram showing the adsorption type carbon dioxide removing device of FIG.
3 is a schematic structural view showing a working gas circulation type engine system according to a second embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a schematic configuration diagram showing the dewatering apparatus of Fig. 3;
5 is a schematic configuration diagram showing a working gas circulation type engine system according to a third embodiment of the present invention.
6 is a schematic configuration diagram showing the dewatering apparatus of FIG.

이하에, 본 발명에 관련된 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[제 1 실시형태][First Embodiment]

이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 도 1 및 도 2 를 이용하여 설명한다. Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig.

도 1 에는 작동 가스 순환형 엔진 시스템 (이하, 간단히 「엔진 시스템」이라고 한다) (1A) 의 개략이 나타나 있다. 이 엔진 시스템 (1A) 은, 아르곤을 주성분으로 하는 가스를 작동 가스로 하는 것으로, 예를 들어 선박에 추진력을 부여하는 선박용 주기 엔진 등에 적용된다. 1 schematically shows an operating gas circulation type engine system (hereinafter simply referred to as " engine system ") 1A. The engine system 1A uses a gas containing argon as a main component as an operating gas and is applied to a ship cycle engine or the like which gives a propulsion force to a ship, for example.

엔진 시스템 (1A) 은, 엔진 (3) 과, 엔진 (3) 의 배기부 (3a) 와 급기부 (3b) 를 접속하여 작동 가스를 순환시키는 순환 경로 (5) 를 구비하고 있다. The engine system 1A has an engine 3 and a circulation path 5 for connecting the exhaust part 3a and the supply part 3b of the engine 3 to circulate the working gas.

엔진 (3) 은, 예를 들어 저속 2 스트로크 사이클 디젤 기관으로 되어 있다. 엔진 (3) 의 실린더에는, LNG (액화 천연 가스) 를 승압시켜 가스화한 CNG (압축 천연 가스) 가 연료로서 분사된다. 실린더 내에 분사되는 CNG 는, 예를 들어 온도가 32 ℃, 압력이 30 ㎫ 가 된다. The engine 3 is, for example, a low-speed two-stroke cycle diesel engine. In the cylinder of the engine 3, CNG (compressed natural gas) obtained by gasifying LNG (liquefied natural gas) by pressure is injected as fuel. The CNG injected into the cylinder is, for example, at a temperature of 32 占 폚 and a pressure of 30 MPa.

순환 경로 (5) 에는, 과급기 (7) 와 응축기 (9) 와 흡착식 제습 장치 (11) 와 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (13) 가 형성되어 있다. A supercharger 7, a condenser 9, a desiccant type dehumidifying device 11 and an adsorption type carbon dioxide removing device 13 are formed in the circulation path 5.

과급기 (7) 는, 엔진 (3) 으로부터 배출되는 배기 가스에 의해 구동되는 터빈 (7a) 과, 터빈 (7a) 의 동력을 얻어 작동 가스를 압축하는 컴프레서 (7b) 를 구비하고 있다. 터빈 (7a) 과 컴프레서 (7b) 는 공통의 회전축 (7c) 에 의해 접속되어 있고, 터빈 (7a) 의 회전력이 컴프레서 (7b) 에 전달되도록 되어 있다. The turbocharger 7 includes a turbine 7a driven by the exhaust gas discharged from the engine 3 and a compressor 7b for compressing the working gas by receiving power from the turbine 7a. The turbine 7a and the compressor 7b are connected by a common rotary shaft 7c so that the rotational force of the turbine 7a is transmitted to the compressor 7b.

응축기 (9) 는 터빈 (7a) 의 하류측에 형성되어 있다. 응축기 (9) 내의 전열관 (9a) 에는, 냉각 매체로서 해수가 유도되도록 되어 있어, 응축기 (9) 내로 유도된 배기 가스가 냉각되도록 되어 있다. 응축기 (9) 에 의해 엔진 (3) 으로부터 배출된 배기 가스가 냉각됨으로써, 배기 가스 중의 수분이 응축된다. 응축된 수분 (LH2O) 은, 드레인 배관 (9b) 을 통하여 계 외 (순환 경로 (5) 외) 로 배출된다. The condenser 9 is formed on the downstream side of the turbine 7a. In the heat transfer pipe 9a in the condenser 9, seawater as a cooling medium is guided so that the exhaust gas guided into the condenser 9 is cooled. The exhaust gas discharged from the engine 3 by the condenser 9 is cooled, so that moisture in the exhaust gas condenses. The condensed water (LH 2 O) is discharged out of the system (outside the circulation path 5) through the drain pipe 9b.

흡착식 제습 장치 (11) 는, 컴프레서 (7b) 의 하류측에 배치되어, 배기 가스 중의 수분을 제거한다. 흡착식 제습 장치 (11) 의 상류측에는, 심랭 분리 장치 (산소 공급 장치) (15) 로부터 질소를 취출하는 저압 질소 공급 라인 (제 1 질소 공급 라인) (17) 에 의해 유도되는 질소에 의해 컴프레서 (7b) 에 의해 압축된 배기 가스를 냉각시키는 제 1 열교환기 (19) 와, 이 제 1 열교환기 (19) 의 하류측에 형성되어 냉각 매체로서의 해수에 의해 배기 가스를 냉각시키는 제 2 열교환기 (21) 가 형성되어 있다. 이들 제 1 열교환기 (19) 및 제 2 열교환기 (21) 에 의해 냉각된 배기 가스가 흡착식 제습 장치 (11) 로 유도된다. 제 1 열교환기 (19) 및 제 2 열교환기 (21) 에 의해 냉각되어 응축된 배기 가스 중의 수분은, 도시되지 않은 드레인 배관으로부터 계 외 (순환 경로 (5) 외) 로 배출되도록 되어 있다. The adsorption type dehumidifying device (11) is disposed on the downstream side of the compressor (7b) to remove moisture in the exhaust gas. On the upstream side of the adsorption type dehumidifying device 11 is introduced a nitrogen gas introduced into the compressor 7b (nitrogen gas) by nitrogen introduced by a low-pressure nitrogen supply line (first nitrogen supply line) A first heat exchanger 19 for cooling the exhaust gas compressed by the first heat exchanger 19 and a second heat exchanger 21 for cooling the exhaust gas by seawater as a cooling medium, Is formed. The exhaust gas cooled by the first heat exchanger (19) and the second heat exchanger (21) is led to the adsorption dehumidifier (11). The moisture in the exhaust gas cooled and condensed by the first heat exchanger 19 and the second heat exchanger 21 is discharged from the drain pipe (not shown) out of the system (outside the circulation path 5).

흡착식 제습 장치 (11) 는, PSA (Pressure Swing Adsorption) 나 TSA (Temperature Swing Adsorption ; 온도 변동 흡착) 식으로 되어 있고, 알루미나나 실리카 겔 등의 흡착제가 담지된 데시칸트 로터가 사용된다. 배기 가스 중의 수분을 흡착한 흡착재를 재생 (즉 흡착재로부터 수분을 탈착시켜, 원래의 흡착 가능한 상태로 되돌리는 것) 시키기 위한 가열 가스로는, 저압 질소 공급 라인 (17) 으로부터 유도되어 제 1 열교환기 (19) 로 배기 가스를 냉각시켜 가열된 질소 가스가 사용된다. The desiccant dehumidifier 11 is a desiccant rotor which is made of PSA (Pressure Swing Adsorption) or TSA (Temperature Swing Adsorption) and has an adsorbent such as alumina or silica gel carried thereon. The heating gas for regenerating the adsorbent that has adsorbed the moisture in the exhaust gas (that is, for desorbing moisture from the adsorbent and returning the adsorbent to its original adsorbable state) is introduced from the low-pressure nitrogen supply line 17 and supplied to the first heat exchanger 19, a heated nitrogen gas is used by cooling the exhaust gas.

흡착식 제습 장치 (11) 로 수분이 제거된 배기 가스는, 순환 경로 (5) 를 지나 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (13) 로 유도된다. The exhaust gas from which moisture has been removed by the adsorption dehumidifying device (11) is led to the adsorption type carbon dioxide removing device (13) through the circulation path (5).

흡착식 이산화탄소 제거 장치 (13) 는, PSA (Pressure Swing Adsorption ; 압력 변동 흡착) 식으로 되어 있고, 배기 가스 중에 함유되는 이산화탄소를 제거한다. The adsorption type carbon dioxide removing device 13 is of the PSA (Pressure Swing Adsorption) type, and removes carbon dioxide contained in the exhaust gas.

도 2 에는 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (13) 의 상세가 나타나 있으며, 상류측과 하류측에 2 개의 흡착탑 (23a, 23b) 을 갖고 있다. 각 흡착탑 (23a, 23b) 에는, 제올라이트계 등의 소정의 흡착제가 충전되어 있다. 상류측의 제 1 흡착탑 (23a) 및 하류측의 제 2 흡착탑 (23b) 은, 배치 처리를 실시하기 위해, 각각 복수로 되어 있다. 제 1 흡착탑 (23a) 의 상류측에는, 도 2 에 있어서 좌측으로부터 순환 경로 (5) 를 통하여 유도된 배기 가스를 승압시키는 제 1 압축기 (25a) 와, 이 제 1 압축기 (25a) 의 하류측에 배치된 제 1 냉각기 (27a) 가 형성되어 있다. 제 1 흡착탑 (23a) 내에는, 이산화탄소를 흡착한 흡착제를 재생시키기 위한 제 1 가열기 (29a) 가 형성되어 있다. 제 1 흡착탑 (23a) 에는 출구 배관 (31) 이 접속되어 있고, 이 출구 배관 (31) 으로부터 이산화탄소가 제거된 후의 배기 가스가 순환 경로 (5) 로 유도된다. 출구 배관 (31) 으로부터 배출되는 배기 가스는, 이미 이산화탄소 및 수분이 제거되어 있으므로, 아르곤을 주성분으로 하는 작동 가스가 되어 있다. Fig. 2 shows details of the adsorption type carbon dioxide removing device 13, and has two adsorption towers 23a and 23b on the upstream side and the downstream side. Each of the adsorption towers 23a and 23b is filled with a predetermined adsorbent such as a zeolite-based adsorbent. The first adsorption tower 23a on the upstream side and the second adsorption tower 23b on the downstream side are plural in order to perform batch processing. On the upstream side of the first adsorption tower 23a, a first compressor 25a for increasing the exhaust gas introduced from the left side through the circulation path 5 and a second compressor 25b disposed on the downstream side of the first compressor 25a The first cooler 27a is formed. In the first adsorption tower 23a, a first heater 29a for regenerating the adsorbent adsorbing carbon dioxide is formed. An outlet pipe 31 is connected to the first adsorption tower 23a and the exhaust gas after the carbon dioxide is removed from the outlet pipe 31 is guided to the circulation path 5. [ Since the exhaust gas discharged from the outlet pipe 31 is already free of carbon dioxide and moisture, it is a working gas containing argon as a main component.

제 1 흡착탑 (23a) 에는, 제 1 탈착용 배관 (33a) 를 개재하여 제 1 서지 탱크 (35a) 가 접속되어 있다. 제 1 탈착용 배관 (33a) 에는, 제 1 진공 펌프 (37a) 가 형성되어 있다. 상기 서술한 제 1 가열기 (29a) 에 의해 가열함과 함께, 제 1 진공 펌프 (37a) 에 의해 제 1 흡착탑 (23a) 내를 감압함으로써 흡착제에 흡착된 이산화탄소를 탈착시킨다. A first surge tank 35a is connected to the first adsorption tower 23a via a first desorption pipe 33a. A first vacuum pump 37a is formed in the first removing pipe 33a. Is heated by the first heater (29a) described above, and the inside of the first adsorption tower (23a) is decompressed by the first vacuum pump (37a) to desorb the carbon dioxide adsorbed by the adsorbent.

제 1 서지 탱크 (35a) 는, 제 2 압축기 (25b) 및 제 2 냉각기 (27b) 를 개재하여 제 2 흡착탑 (23b) 에 접속되어 있다. 제 2 흡착탑 (23b) 내에는, 이산화탄소를 흡착한 흡착제를 재생시키기 위한 제 2 가열기 (29b) 가 형성되어 있다. 제 2 흡착탑 (23b) 에는, 제 1 복귀 배관 (39a) 및 제 2 복귀 배관 (39b) 이 접속되어 있다. The first surge tank 35a is connected to the second adsorption tower 23b via the second compressor 25b and the second cooler 27b. In the second adsorption tower 23b, a second heater 29b for regenerating the adsorbent adsorbing carbon dioxide is formed. A first return pipe 39a and a second return pipe 39b are connected to the second adsorption tower 23b.

제 1 복귀 배관 (39a) 은, 제 1 냉각기 (27a) 의 하류측이고 또한 제 1 흡착탑 (23a) 의 상류측에 접속되어 있다. 제 1 복귀 배관 (39a) 에는, 제 3 압축기 (25c) 및 제 3 냉각기 (27c) 가 형성되어 있다. 제 1 복귀 배관 (39a) 에 의해, 제 2 흡착탑 (23b) 에서 이산화탄소가 흡착된 후의 가스를 제 1 흡착탑 (23a) 으로 되돌리도록 되어 있다. 이로써, 이산화탄소에 수반되는 아르곤 가스를 계 외로 배출하지 않고 재이용할 수 있도록 되어 있다. The first return pipe 39a is connected to the downstream side of the first cooler 27a and to the upstream side of the first adsorption tower 23a. A third compressor 25c and a third cooler 27c are formed in the first return pipe 39a. The first return pipe 39a is configured to return the gas after the carbon dioxide is adsorbed by the second adsorption tower 23b to the first adsorption tower 23a. Thereby, the argon gas accompanying the carbon dioxide can be reused without discharging it out of the system.

제 2 복귀 배관 (39b) 은 제 1 서지 탱크 (35a) 에 접속되어 있다. 제 2 복귀 배관 (39b) 에는, 감압기 (25d) 및 제 3 가열기 (27d) 가 형성되어 있다. 제 2 복귀 배관 (39b) 에 의해, 제 2 흡착탑 (23b) 내를 치환한 가스를 제 1 서지 탱크 (35a) 로 되돌리도록 되어 있다. The second return pipe 39b is connected to the first surge tank 35a. In the second return pipe 39b, a pressure reducer 25d and a third heater 27d are formed. And the second return pipe 39b is used to return the gas displaced in the second adsorption tower 23b to the first surge tank 35a.

제 2 흡착탑 (23b) 은, 제 2 탈착용 배관 (33b) 을 개재하여 제 2 서지 탱크 (35b) 에 접속되어 있다. 제 2 탈착용 배관 (33b) 에는 제 2 진공 펌프 (37b) 가 형성되어 있다. 상기 서술한 제 2 가열기 (29b) 에 의해 가열함과 함께, 제 2 진공 펌프 (37b) 에 의해 제 2 흡착탑 (23b) 내를 감압함으로써 흡착제에 흡착된 이산화탄소를 탈착시킨다. 탈착된 가스는, 제 2 서지 탱크 (35b) 에서 일시적으로 저류된 후, 이산화탄소 배출 배관 (41) 으로부터 계 외로 배출된다. 배출되는 이산화탄소의 농도는 약 99 % 이다. The second adsorption tower 23b is connected to the second surge tank 35b via the second desorption line 33b. And a second vacuum pump 37b is formed in the second removing pipe 33b. Is heated by the second heater (29b) described above, and the inside of the second adsorption tower (23b) is decompressed by the second vacuum pump (37b) to desorb the carbon dioxide adsorbed by the adsorbent. The desorbed gas is temporarily stored in the second surge tank 35b, and then discharged from the carbon dioxide discharge pipe 41 to the outside of the system. The concentration of carbon dioxide emitted is about 99%.

제 2 서지 탱크 (35b) 는, 제 3 복귀 배관 (39c) 을 개재하여 제 2 흡착탑 (23b) 과 접속되어 있다. 제 3 복귀 배관 (39c) 에는, 제 5 압축기 (25e) 및 제 4 냉각기 (27e) 가 형성되어 있다. 제 3 복귀 배관 (39c) 으로부터 유도된 가스 (주로 이산화탄소) 는, 제 2 흡착탑 (23b) 내를 치환하는 가스로서 사용된다. The second surge tank 35b is connected to the second adsorption tower 23b via the third return pipe 39c. In the third return pipe 39c, a fifth compressor 25e and a fourth cooler 27e are formed. The gas (principally carbon dioxide) derived from the third return pipe 39c is used as a gas for replacing the inside of the second adsorption tower 23b.

제 1 흡착탑 (23a) 으로부터 출구 배관 (31) 을 통하여 배출된 작동 가스는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 순환 경로 (5) 를 통하여 엔진 (3) 으로 되돌려진다. The working gas discharged from the first adsorption tower 23a through the outlet pipe 31 is returned to the engine 3 through the circulation path 5 as shown in Fig.

심랭 분리 장치 (15) 는, 계 외의 공기로부터 산소, 아르곤 및 질소를 분리하는 것이다. 심랭 분리 장치 (15) 는, 계 외로부터 취입된 공기로부터 수분 및 이산화탄소를 제거하는 흡착탑 (46) 과, 수분 및 이산화탄소가 제거된 공기를 압축하는 압축기 및 압축된 공기를 팽창시키는 팽창 터빈을 구비한 냉동기 (48) 와, 냉동기 (48) 로부터 유도된 저온 공기를 심랭 분리하는 정류탑 (50) 을 구비하고 있다. The hypochlorous separation apparatus 15 separates oxygen, argon and nitrogen from air outside the system. The hypochlorous separation apparatus 15 is provided with an adsorption tower 46 for removing moisture and carbon dioxide from the air taken in from the outside of the system, a compressor for compressing the air from which moisture and carbon dioxide have been removed, and an expansion turbine for expanding the compressed air A refrigerator 48 and a rectification tower 50 for separating low-temperature air derived from the refrigerator 48 by cooling and cooling.

정류탑 (50) 에서 심랭 분리된 산소는, 산소용 액체 펌프 (52) 에 의해 승압된 후에, 산소 공급 경로 (54) 를 지나 엔진 (3) 에 공급된다. 엔진 (3) 으로 공급된 산소는, CNG 를 연소시키기 위한 산화제로서 사용된다. The oxygen separated in the rectifying column 50 is boosted by the oxygen liquid pump 52 and then supplied to the engine 3 through the oxygen supply passage 54. [ The oxygen supplied to the engine 3 is used as an oxidizing agent for burning CNG.

정류탑 (50) 에서 심랭 분리된 질소는, 저압 질소 공급 라인 (17) 을 지나 제 1 열교환기 (19) 로 유도된다. 저압 질소 공급 라인 (17) 으로부터 유도된 질소는, 심랭 분리 장치 (15) 의 흡착탑 (46) 에서 수분이 제거되어 있기 때문에, 건조 질소가 된다. 제 1 열교환기 (19) 에서, 컴프레서 (7b) 로부터 유도된 배출 가스를 냉각시킨 질소는, 흡착식 제습 장치 (11) 로 유도되어 재생 가스로서 사용된 후에, 계 외로 배출된다. Nitrogen separated in the rectification column 50 is led to the first heat exchanger 19 through the low-pressure nitrogen supply line 17. [ Nitrogen derived from the low-pressure nitrogen supply line 17 becomes dry nitrogen because moisture is removed from the adsorption tower 46 of the hypochlorous separation apparatus 15. [ In the first heat exchanger (19), the nitrogen cooled by the exhaust gas derived from the compressor (7b) is led to the adsorption dehumidifier (11) and used as a regeneration gas, and then discharged out of the system.

도시되어 있지 않지만, 정류탑 (50) 에서 분리된 아르곤도, 순환 경로 (5) 내를 흐르는 작동 가스 중의 아르곤의 부족분을 보충하도록, 엔진 (3) 으로 공급되도록 되어 있다. Although not shown, argon separated from the rectification column 50 is also supplied to the engine 3 so as to compensate for a shortage of argon in the working gas flowing in the circulation path 5.

다음으로, 상기 서술한 엔진 시스템 (1A) 의 동작에 대하여 설명한다. 이하에 나타내는 온도, 압력 및 조성비는 어디까지나 일례이다. Next, the operation of the above-described engine system 1A will be described. The temperatures, pressures, and composition ratios shown below are only examples.

엔진 (3) 에 대해, 심랭 분리 장치 (15) 로 계 외의 공기로부터 심랭 분리된 산소가 공급되고, 순환 경로 (5) 를 통하여 아르곤을 주성분으로 하는 작동 가스가 공급된다. 엔진에 대해, 연료인 CNG 가 도시되지 않은 LNG 저장 탱크로부터 공급된다. Oxygen separated from air outside the system is supplied to the engine 3 via the circulation path 5 and an operating gas containing argon as a main component is supplied through the circulation path 5. [ For the engine, CNG, which is fuel, is supplied from an LNG storage tank, not shown.

엔진 (3) 에 대해 공급된 CNG, 산소 및 작동 가스에 의해, 엔진 (3) 의 통 내에서 연소가 이루어진다. 엔진 (3) 에 공급되는 CNG 의 온도는 32 ℃, CNG 의 압력은 30 ㎫, 산소의 온도는 32 ℃, 산소의 압력은 225 ㎪G (게이지압 ; 이하 동일), 작동 가스의 온도는 25 ℃, 작동 가스의 압력은 225 ㎪G 가 된다. 작동 가스의 조성비는, 아르곤 76.0 %, 산소 23.8 %, 질소 0.2 % 가 된다. 가스의 조성비를 백분율로 나타내는 경우에는 체적% 를 의미한다 (이하 동일). Combustion is performed in the cylinder of the engine 3 by the CNG, oxygen, and working gas supplied to the engine 3. [ The temperature of the CNG supplied to the engine 3 is 32 DEG C, the pressure of CNG is 30 MPa, the temperature of oxygen is 32 DEG C, the pressure of oxygen is 225 GPG (gauge pressure; , The working gas pressure is 225 ㎪G. The composition ratio of the operating gas is 76.0% of argon, 23.8% of oxygen and 0.2% of nitrogen. When the composition ratio of gas is expressed as a percentage, it means volume% (the same applies hereinafter).

엔진 (3) 에서 연소를 마친 연소 가스는, 배기부 (3a) 로부터 배기 가스로서 배출된다. 배기부 (3a) 로부터 배출된 배기 가스의 온도는 330 ℃, 압력은 183 ㎪G 가 된다. The combustion gas that has been burned in the engine 3 is discharged as exhaust gas from the exhaust portion 3a. The temperature of the exhaust gas discharged from the exhaust part 3a is 330 占 폚 and the pressure is 183 ㎪G.

배기부 (3a) 로부터 배출된 배기 가스는, 과급기 (7) 의 터빈 (7a) 으로 유도되어 팽창된다. 팽창 후의 배기 가스의 온도는 170 ℃, 압력은 0 ㎪G 가 된다. 터빈 (7a) 에 의해 얻어진 회전력은, 회전축 (7c) 을 통하여 컴프레서 (7b) 를 회전 구동시킨다. The exhaust gas discharged from the exhaust part 3a is guided to the turbine 7a of the turbocharger 7 and expanded. The temperature of the exhaust gas after expansion is 170 deg. C, and the pressure is 0 deg. The rotational force obtained by the turbine 7a rotatively drives the compressor 7b through the rotating shaft 7c.

터빈 (7a) 에 의해 팽창된 배기 가스는, 응축기 (9) 로 유도되고, 25 ℃ 의 해수에 의해 냉각되어, 배기 가스 중의 수분이 응축된다. 응축기 (9) 를 나온 후의 배기 가스의 온도는 32 ℃, 압력은 0 ㎪G 이다. The exhaust gas expanded by the turbine 7a is led to the condenser 9 and cooled by seawater at 25 DEG C, so that moisture in the exhaust gas condenses. The temperature of the exhaust gas after leaving the condenser 9 is 32 deg. C and the pressure is 0 deg.

응축기 (9) 를 나온 후의 배기 가스는, 과급기 (7) 의 컴프레서 (7b) 로 유도되어 승압된다. 승압 후의 배기 가스의 온도는 255 ℃, 압력은 225 ㎪G 가 된다. The exhaust gas after leaving the condenser 9 is guided to the compressor 7b of the turbocharger 7 and pressurized. The temperature of the exhaust gas after the pressure increase is 255 deg. C and the pressure is 225 deg.

컴프레서 (7b) 에 의해 승압된 후의 배기 가스는, 제 1 열교환기 (19) 에서 심랭 분리 장치 (15) 로부터 저압 질소 공급 라인 (17) 을 통하여 유도된 질소에 의해 냉각된다. 제 1 열교환기 (19) 로 열교환하기 전의 질소의 온도는 32 ℃, 압력은 0 ㎪G 가 되고, 열교환한 후의 질소의 온도는 200 ℃, 압력은 0 ㎪G 가 된다. The exhaust gas after being pressurized by the compressor 7b is cooled by the nitrogen introduced from the cold separator 15 through the low-pressure nitrogen feed line 17 in the first heat exchanger 19. The temperature of the nitrogen before heat exchange with the first heat exchanger 19 is 32 deg. C, the pressure is 0 deg. G, the temperature of the nitrogen after heat exchange is 200 deg. C, and the pressure is 0 deg.

제 1 열교환기 (19) 에 의해 냉각된 후의 배기 가스는, 다시 제 2 열교환기 (21) 에 의해 냉각된다. 제 2 열교환기 (21) 에서는, 25 ℃ 의 해수에 의해 냉각되고, 이로써 배기 가스는 25 ℃ 까지 냉각된다. 배기 가스는 제 1 열교환기 (19) 및 제 2 열교환기 (21) 에 의해 냉각됨으로써, 배기 가스 중의 수분이 드레인수로서 제거된다. 드레인수는 도시되지 않은 배관을 통하여 계 외로 배출된다.The exhaust gas after being cooled by the first heat exchanger (19) is again cooled by the second heat exchanger (21). In the second heat exchanger 21, it is cooled by seawater at 25 ° C, whereby the exhaust gas is cooled to 25 ° C. The exhaust gas is cooled by the first heat exchanger (19) and the second heat exchanger (21), whereby moisture in the exhaust gas is removed as drain water. The drain number is discharged to the outside of the system through a pipeline not shown.

제 1 열교환기 (19) 및 제 2 열교환기 (21) 에 의해 냉각된 후의 배기 가스는, 다시 수분을 제거하기 위해 흡착식 제습 장치 (11) 로 유도된다. 배기 가스 중의 수분은, 흡착식 제습 장치 (11) 의 데시칸트 로터로 유도되어, 데시칸트 로터에 형성된 흡착제에 의해 제거된다. 데시칸트 로터에 형성된 흡착제의 재생에는, 제 1 열교환기 (19) 에 의해 200 ℃ 까지 가열된 질소 가스가 사용된다. 흡착식 제습 장치 (11) 를 나온 후의 배기 가스의 온도는 25 ℃, 압력은 225 ㎪G 가 된다. The exhaust gas after being cooled by the first heat exchanger (19) and the second heat exchanger (21) is led to the adsorption dehumidifier (11) to remove moisture again. The moisture in the exhaust gas is led to the desiccant rotor of the adsorption dehumidifier 11 and is removed by the adsorbent formed on the desiccant rotor. For the regeneration of the adsorbent formed in the desiccant rotor, nitrogen gas heated to 200 DEG C by the first heat exchanger (19) is used. The temperature of the exhaust gas after leaving the adsorption dehumidifier 11 is 25 ° C and the pressure is 225 GPa.

흡착식 제습 장치 (11) 에 의해 배기 가스 중의 수분이 제거된 배기 가스는, 순환 경로 (5) 를 지나 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (13) 에 의해 이산화탄소가 제거된다. The exhaust gas from which the moisture in the exhaust gas is removed by the adsorption-type dehumidifying device (11) passes through the circulation path (5) and the carbon dioxide is removed by the adsorption type carbon dioxide removing device (13).

도 2 에 나타내는 바와 같이, 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (13) 로 유도된 배기 가스는, 제 1 압축기 (25a) 에 의해 승압된 후에 제 1 냉각기 (27a) 에 의해 냉각되고, 제 1 흡착탑 (23a) 으로 유도된다. 제 1 흡착탑 (23a) 에서, 제 1 흡착탑 (23a) 내에 충전된 흡착제에 의해 배기 가스 중의 이산화탄소를 흡착하고, 배기 가스 중으로부터 이산화탄소를 제거한다. 이산화탄소가 제거된 후의 배기 가스는, 출구 배관 (31) 을 지나 도 1 에 나타낸 순환 경로 (5) 로 유도된다. 출구 배관 (31) 으로부터 유도되는 배기 가스는, 수분 및 이산화탄소가 제거되어 있기 때문에, 아르곤을 주성분으로 하는 작동 가스가 된다. 2, the exhaust gas guided to the adsorption-type carbon dioxide removing device 13 is cooled by the first cooler 27a after being raised by the first compressor 25a, and is supplied to the first adsorption tower 23a . In the first adsorption tower 23a, carbon dioxide in the exhaust gas is adsorbed by the adsorbent charged in the first adsorption tower 23a, and carbon dioxide is removed from the exhaust gas. The exhaust gas after the carbon dioxide is removed is led to the circulation path 5 shown in FIG. 1 through the outlet pipe 31. Since the exhaust gas derived from the outlet pipe 31 is free of moisture and carbon dioxide, it becomes a working gas containing argon as a main component.

제 1 흡착탑 (23a) 의 탈착을 실시하는 경우에는, 제 1 진공 펌프 (37a) 에 의해 제 1 흡착탑 (23a) 내를 감압함과 함께 제 1 가열기 (29a) 에 의해 제 1 흡착탑 (23a) 내를 가열한다. 이로써, 흡착제에 흡착된 이산화탄소를 탈착시키고, 탈착된 이산화탄소는 제 1 탈착용 배관 (33a) 을 지나 제 1 서지 탱크 (35a) 로 유도된다. 제 1 서지 탱크 (35a) 로 유도된 제 1 탈착 가스는 이산화탄소를 주성분으로 하지만, 아르곤 가스가 소량이지만 함유되어 있으므로, 이하의 조작에 의해 아르곤 가스를 탈착 가스로부터 취출한다. When the first adsorption tower 23a is detached, the inside of the first adsorption tower 23a is depressurized by the first vacuum pump 37a and the inside of the first adsorption tower 23a is depressurized by the first heater 29a. . As a result, the carbon dioxide adsorbed on the adsorbent is desorbed, and the desorbed carbon dioxide is led to the first surge tank 35a through the first desorption pipe 33a. The first desorption gas led to the first surge tank 35a contains carbon dioxide as a main component, but since argon gas is contained in a small amount, argon gas is taken out from the desorbed gas by the following operation.

제 1 서지 탱크 (35a) 내의 제 1 탈착 가스는, 제 2 압축기 (25b) 에 의해 승압된 후에 제 2 냉각기 (27b) 에 의해 냉각되어, 제 2 흡착탑 (23b) 으로 유도된다. 제 2 흡착탑 (23b) 에서, 제 2 흡착탑 (23b) 내에 충전된 흡착제에 의해 제 1 탈착 가스 중의 이산화탄소를 흡착하여, 제 1 탈착 가스 중으로부터 이산화탄소를 제거한다. 이산화탄소가 제거된 후의 가스는 아르곤이 주성분이 되고, 제 1 복귀 배관 (39a) 을 지나 제 3 압축기 (25c) 에 의해 승압된 후에 제 3 냉각기 (27c) 에 의해 냉각되어, 제 1 흡착탑 (23a) 의 상류측으로 되돌려진다. 이로써, 제 1 탈착 가스 중에서 이산화탄소에 수반되는 아르곤 가스가 계 외로 배기되는 것을 저감시킬 수 있다. The first desorbing gas in the first surge tank 35a is raised by the second compressor 25b, cooled by the second cooler 27b, and guided to the second adsorption tower 23b. In the second adsorption tower 23b, carbon dioxide in the first desorption gas is adsorbed by the adsorbent charged in the second adsorption tower 23b to remove carbon dioxide from the first desorption gas. After the carbon dioxide has been removed, argon is the main constituent. After the gas is pressurized by the third compressor 25c through the first return pipe 39a, the gas is cooled by the third cooler 27c, As shown in Fig. As a result, it is possible to reduce the exhaustion of argon gas accompanying the carbon dioxide in the first desorption gas to the outside of the system.

제 2 흡착탑 (23b) 에서 흡착 공정이 실시된 후에, 제 2 흡착탑 (23b) 내의 가스 치환이 이루어진다. 구체적으로는, 제 2 서지 탱크 (35b) 내에 저류된 제 2 탈착 가스를, 제 3 복귀 배관 (39c) 을 통하여 제 5 압축기 (25e) 에 의해 승압시킨 후에 제 4 냉각기 (27e) 에 의해 냉각시켜 제 2 흡착탑 (23b) 으로 유도한다. 이와 같이 하여 제 2 흡착탑 (23b) 내로 유도된 제 2 탈착 가스에 의해 제 2 흡착탑 (23b) 내를 가스 치환하고, 가스 치환 후의 가스는 제 2 복귀 배관 (39b) 을 지나 감압기 (25d) 에 의해 감압한 후에 제 3 가열기 (27d) 에 의해 가열하여 제 1 서지 탱크 (35a) 로 되돌린다. After the adsorption process is performed in the second adsorption tower 23b, the gas replacement in the second adsorption tower 23b is performed. Specifically, the second desorbing gas stored in the second surge tank 35b is raised by the fifth compressor 25e through the third return pipe 39c, cooled by the fourth cooler 27e And is led to the second adsorption tower 23b. Thus, the inside of the second adsorption column 23b is gas-displaced by the second desorption gas introduced into the second adsorption tower 23b, and the gas after the gas replacement passes through the second return pipe 39b to the decompressor 25d And is then heated by the third heater 27d and returned to the first surge tank 35a.

가스 치환 공정이 실시된 후에, 제 2 흡착탑 (23b) 의 탈착이 이루어진다. 즉, 제 2 진공 펌프 (37b) 에 의해 제 2 흡착탑 (23b) 내를 감압함과 함께 제 2 가열기 (29b) 에 의해 제 2 흡착탑 (23b) 내를 가열한다. 이로써, 흡착제에 흡착된 이산화탄소를 탈착시키고, 탈착된 이산화탄소는 제 2 탈착용 배관 (33b) 을 지나 제 2 서지 탱크 (35b) 로 유도된다. 제 2 서지 탱크 (35b) 로 유도된 제 2 탈착 가스는, 이산화탄소 배출 배관 (42) 을 지나 계 외로 배출된다. 제 2 탈착 가스의 이산화탄소 농도는 99 % 가 된다. After the gas replacement step is performed, the second adsorption tower 23b is detached. That is, the inside of the second adsorption tower 23b is depressurized by the second vacuum pump 37b, and the inside of the second adsorption tower 23b is heated by the second heater 29b. As a result, the carbon dioxide adsorbed on the adsorbent is desorbed, and the desorbed carbon dioxide is led to the second surge tank 35b through the second desorbing pipe 33b. The second desorption gas led to the second surge tank 35b is discharged to the outside of the system through the carbon dioxide discharge pipe 42. [ The carbon dioxide concentration of the second desorption gas is 99%.

이와 같이 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (13) 에 의해 이산화탄소가 제거된 작동 가스는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 순환 경로 (5) 를 지나 엔진 (3) 의 급기부 (3b) 로 유도된다. The working gas from which the carbon dioxide has been removed by the adsorption type carbon dioxide removing device 13 is guided to the supply portion 3b of the engine 3 through the circulation path 5 as shown in Fig.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 발휘한다. As described above, according to the present embodiment, the following operational effects are exhibited.

엔진 (3) 에 산소를 공급하는 산소 공급 장치로서, 계 외의 공기를 심랭 분리하는 심랭 분리 장치 (15) 를 사용하는 것으로 하였다. 심랭 분리 장치는, 순도가 높은 산소를 제조할 수 있기 때문에, 엔진에 질소가 공급되는 것을 가급적 줄일 수 있어, 엔진으로부터 발생하는 NOx 량을 억제할 수 있다. 이에 반해, 산소 공급 장치로서 예를 들어 PSA (Pressure Swing Adsorption : 압력 변동 흡착) 식을 사용하는 것으로 하면, 산소 중의 질소 농도가 심랭 분리 장치에 비해 높기 때문에, 엔진에 질소가 공급될 우려가 있다. 특히, 본 실시형태의 엔진 시스템 (1A) 에서는, 작동 가스를 순환시키기 위해 순환 가스 중에 질소가 축적될 우려가 있기 때문에, 산소 공급 장치로서 심랭 분리 장치 (15) 를 사용하는 것이 유효하다. As the oxygen supply device for supplying oxygen to the engine 3, a cooler / liquid separator 15 for separating the air outside the system from the system is used. Since the hypochlorous separation apparatus can produce oxygen of high purity, the supply of nitrogen to the engine can be reduced as much as possible, and the amount of NOx generated from the engine can be suppressed. On the other hand, if the oxygen supply device is, for example, a pressure swing adsorption (PSA) type, the nitrogen concentration in the oxygen is higher than that in the hypochlorous separation device, and nitrogen may be supplied to the engine. In particular, in the engine system 1A of the present embodiment, nitrogen may be accumulated in the circulating gas in order to circulate the working gas, and therefore it is effective to use the psychrometric separator 15 as the oxygen supply device.

흡착식 제습 장치 (11) 의 흡착제를 재생시킬 때, 심랭 분리 장치 (15) 에 의해 분리된 질소를 사용하는 것으로 하였다. 심랭 분리 장치 (15) 에서는, 심랭 분리하기 전에 공기 중의 수분을 흡착탑 (46) 에서 제거하고 있기 때문에, 심랭 분리 장치 (15) 에 의해 분리된 질소는 건조 질소가 된다. 이 건조 질소를 사용하여 흡착식 제습 장치 (11) 의 흡착제의 재생을 하기 때문에, 흡착제의 재생 성능이 향상되어, 제습 성능을 높일 수 있다. Nitrogen recovered from the adsorbent dehumidifier 11 is regenerated by the nitrogen separator 15. Since the moisture in the air is removed from the adsorption tower 46 in the hypochlorous separation unit 15 before nitrogen separation, the nitrogen separated by the hypochlorous separation unit 15 becomes dry nitrogen. Since the adsorbent of the adsorption dehumidifier 11 is regenerated by using this dry nitrogen, the regenerating performance of the adsorbent is improved and the dehumidification performance can be improved.

심랭 분리 장치 (15) 로 분리된 질소를 흡착식 제습 장치 (11) 로 유도하기 전에 컴프레서 (7b) 에 의해 가압된 배기 가스와 제 1 열교환기 (19) 로 열교환시키는 것으로 하였다. 이로써, 배기 가스의 압축열에 의해 흡착식 제습 장치 (11) 로 유도하기 전의 질소를 승온시킬 수 있어, 흡착제의 재생 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. The exhaust gas pressurized by the compressor 7b is exchanged with the first heat exchanger 19 before the nitrogen separated by the hypothermic separator 15 is led to the adsorption dehumidifier 11. [ As a result, the nitrogen before being introduced into the adsorption type dehumidifying device (11) can be heated by the compressed heat of the exhaust gas, and the regenerating performance of the adsorbent can be further improved.

제 1 열교환기 (19) 에 의해 질소 가스로 배기 가스를 냉각시킴으로써 배기 가스 중의 수분을 드레인으로서 제거할 수 있기 때문에, 흡착식 제습 장치 (11) 의 부하를 저감시킬 수 있다. The moisture in the exhaust gas can be removed as a drain by cooling the exhaust gas with the nitrogen gas by the first heat exchanger 19, so that the load of the adsorption dehumidifier 11 can be reduced.

흡착식 이산화탄소 제거 장치 (13) 를 과급기 (7) 의 컴프레서 (7b) 의 하류측에 배치하고, 컴프레서 (7b) 에 의해 가압된 후의 배기 가스가 유도되도록 하였다. 이로써, 흡착제를 수용하는 흡착탑의 사이즈를 저감시킬 수 있다. The adsorption type carbon dioxide removing device 13 is disposed on the downstream side of the compressor 7b of the turbocharger 7 so that the exhaust gas after being pressurized by the compressor 7b is induced. As a result, the size of the adsorption tower containing the adsorbent can be reduced.

흡착제는 저온일수록 흡착력이 상승되므로, 컴프레서 (7b) 에 의해 가압되어 승온된 배기 가스를 제 1 열교환기 (19) 및 제 2 열교환기 (21) 에 의해 냉각시킨 후에 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (13) 로 유도하는 것으로 하였다. 이로써, 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (13) 에서의 흡착 성능을 향상시킬 수 있다. Since the adsorbent increases in adsorption power as the temperature of the adsorbent increases, the exhaust gas pressurized and raised by the compressor 7b is cooled by the first heat exchanger 19 and the second heat exchanger 21, and then is returned to the adsorption type carbon dioxide removing device 13 . Thus, the adsorption performance in the adsorption type carbon dioxide removing device (13) can be improved.

[제 2 실시형태][Second Embodiment]

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 도 3 및 도 4 를 이용하여 설명한다. 본 실시형태는, 제 1 실시형태에 대해 몇 가지 구성을 부가하고 있는 점에서 상이하다. 따라서, 제 1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 3 and 4. Fig. The present embodiment differs from the first embodiment in that several configurations are added. Therefore, the components common to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 엔진 시스템 (1B) 은, 엔진 (3) 에 공급하는 산소 및 작동 가스를 냉각시키는 급기 냉각 열교환기 (56) 를 구비하고 있다. As shown in Fig. 3, the engine system 1B of the present embodiment is provided with an air-supply cooling heat exchanger 56 for cooling the oxygen and working gas supplied to the engine 3.

급기 냉각 열교환기 (56) 에는, 피냉각측으로서 산소 공급 경로 (54) 및 순환 경로 (5) 가 접속되어 있고, 냉각측으로서 저압 질소 공급 라인 (제 2 질소 공급 라인) (17) 및 고압 질소 공급 라인 (제 2 질소 공급 라인) (18) 이 접속되어 있다. An oxygen supply path 54 and a circulation path 5 are connected as a cooled side to the air supply cooling heat exchanger 56. A low pressure nitrogen supply line (second nitrogen supply line) 17 and a high pressure nitrogen And a supply line (second nitrogen supply line) 18 is connected.

저압 질소 공급 라인 (17) 으로부터는 온도가 -40 ℃, 압력이 0 ㎪G 가 된 질소가 유도되고, 고압 질소 공급 라인 (18) 으로부터는 온도가 -40 ℃, 압력이 199 ㎪G 가 된 질소가 유도된다. 저압 질소 공급 라인 (17) 및 고압 질소 공급 라인 (18) 으로부터 얻어지는 질소의 온도는, 심랭 분리 장치 (15) 의 냉동기 (48) 의 냉동 능력에 따라 조정된다. From the low-pressure nitrogen supply line 17, nitrogen having a temperature of -40 DEG C and a pressure of 0 DEG C was induced. From the high-pressure nitrogen supply line 18, nitrogen having a temperature of -40 DEG C and a pressure of 199 DEG C Lt; / RTI > The temperature of the nitrogen obtained from the low-pressure nitrogen supply line 17 and the high-pressure nitrogen supply line 18 is adjusted in accordance with the refrigeration ability of the refrigerator 48 of the hypochlorous separation unit 15.

산소 및 작동 가스는, 급기 냉각 열교환기 (56) 에 의해 0 ℃ 까지 냉각되어, 엔진 (3) 에 공급된다. Oxygen and working gas are cooled to 0 DEG C by the air-cooling heat exchanger 56 and supplied to the engine 3.

저압 질소 공급 라인 (17) 에 의해 유도되는 질소는, 급기 냉각 열교환기 (56) 에 의해 -10 ℃ 까지 승온된 후에, 제 1 열교환기 (19) 로 유도된다. 저압 질소 공급 라인 (17) 을 지나는 질소가 제 1 열교환기 (19) 로 유도된 후에, 흡착식 제습 장치 (11) 의 재생 가스로서 사용되는 점은 제 1 실시형태와 동일하다. The nitrogen introduced by the low-pressure nitrogen supply line 17 is heated to -10 DEG C by the air-cooling heat exchanger 56, and then is led to the first heat exchanger 19. [ The point that the nitrogen passing through the low-pressure nitrogen supply line 17 is used as the regeneration gas of the adsorption-type dehumidifier 11 after being led to the first heat exchanger 19 is the same as that of the first embodiment.

고압 질소 공급 라인 (제 3 질소 공급 라인) (18) 에 의해 유도된 질소는, 급기 냉각 열교환기 (56) 에 의해 -10 ℃ 까지 승온된 후에, 제 3 열교환기 (22) 로 유도된다. 제 3 열교환기 (22) 에 의해 순환 경로 (5) 를 지나는 배기 가스를 냉각시킨 후의 질소는, 냉열 발전 장치 (60) 로 유도된다. 냉열 발전 장치 (60) 는, 심랭 분리 장치 (15) 로부터 얻어진 냉열을 회수하여 발전하는 것으로, 발전용 터빈 (60a) 과, 발전용 터빈 (60a) 에 의해 구동되는 발전기 (60b) 를 구비하고 있다. 고압 질소 공급 라인 (18) 에 의해 유도된 질소는, 발전용 터빈 (60a) 을 구동시킨다. Nitrogen introduced by the high-pressure nitrogen supply line (third nitrogen supply line) 18 is heated to -10 ° C by the air supply cooling heat exchanger 56, and then is led to the third heat exchanger 22. The nitrogen after cooling the exhaust gas passing through the circulation path 5 by the third heat exchanger 22 is led to the cold / The cold / hot water generator 60 recovers the cold heat obtained from the cold / cool water separator 15 and generates electric power, and includes a generator turbine 60a and a generator 60b driven by the generator turbine 60a . Nitrogen induced by the high-pressure nitrogen supply line 18 drives the power generation turbine 60a.

고압 질소 공급 라인 (18) 으로 유도되는 질소는, 심랭 분리 장치 (15) 에 형성된 질소 가스 압축기 (62) 에 의해 승압된다. 질소 가스 압축기 (62) 에 의해 승압된 질소는, 질소 가스 냉각기 (64) 에 의해 냉각된다. 질소 가스 냉각기 (64) 의 냉열원으로는, 도시되지 않은 LNG 탱크로부터 LNG 공급 배관 (66) 을 통하여 유도되는 LNG 가 사용된다. LNG 공급 배관 (66) 에 의해 심랭 분리 장치 (15) 로 유도된 LNG 는, 질소 가스 냉각기 (64) 로 냉열을 부여한 후에, 도시되지 않은 장치에 의해 승온되어 CNG 가 되고, CNG 공급 배관 (68) 을 지나 엔진 (3) 으로 유도된다. Nitrogen introduced into the high-pressure nitrogen supply line 18 is pressurized by the nitrogen gas compressor 62 provided in the dewatering apparatus 15. Nitrogen raised by the nitrogen gas compressor (62) is cooled by the nitrogen gas cooler (64). As the cooling source of the nitrogen gas cooler 64, LNG led from the LNG tank (not shown) through the LNG supply pipe 66 is used. The LNG fed to the cold separator 15 by the LNG feed pipe 66 is cooled by the nitrogen gas cooler 64 and then heated to CNG by a device not shown, To the engine (3).

도 4 에는 도 3 에 나타낸 심랭 분리 장치 (15) 의 상세가 나타나 있다. Fig. 4 shows the details of the dewatering apparatus 15 shown in Fig.

심랭 분리 장치 (15) 는, 계 외로부터 취입된 공기로부터 더스트 등을 제거하는 필터 (70) 와, 공기를 압축하는 메인 공기 압축기 (72) 를 구비하고 있다. 메인 공기 압축기 (72) 에 의해 압축된 공기는, 공기 냉각기 (74) 에 의해 냉각된 후에 흡착탑 (46) 으로 유도된다. 흡착탑 (46) 에서 공기 중의 수분과 이산화탄소가 제거된다. 수분 및 이산화탄소가 제거된 공기의 일부는, 서브 공기 압축기 (48a) 로 유도되어 압축되고, 그 밖의 공기는 공기 바이패스 유로 (76) 를 지나 열교환기 (78) 로 유도된다. 서브 공기 압축기 (48a) 에 의해 압축된 공기는, 열교환기 (78) 에 의해 냉각된 후에, 팽창 밸브 (80) 에 의해 감압되어, 공기 바이패스 유로 (76) 의 공기와 합류되도록 되어 있다. 합류된 공기는, 정류탑 (50) 의 하부탑 (50a) 으로 유도된다. The hypochlorous separation apparatus 15 is provided with a filter 70 for removing dust and the like from the air taken in from outside the system and a main air compressor 72 for compressing the air. The air compressed by the main air compressor 72 is led to the adsorption tower 46 after being cooled by the air cooler 74. Moisture and carbon dioxide in the air are removed from the adsorption tower 46. A part of the air in which moisture and carbon dioxide are removed is guided to the sub air compressor 48a and compressed and the other air is led to the heat exchanger 78 through the air bypass passage 76. [ The air compressed by the sub air compressor 48a is cooled by the heat exchanger 78 and thereafter decompressed by the expansion valve 80 and merged with the air of the air bypass passage 76. [ The combined air is led to the lower tower 50a of the rectification column 50. [

공기 바이패스 유로 (78) 를 흐르는 공기의 일부는, 팽창 공기용 배관 (82) 을 지나 냉동기 (48) 의 팽창 터빈 (48b) 으로 유도된다. 팽창 터빈 (48b) 에 의해 팽창되어 극저온 (예를 들어 -186 ℃) 이 된 공기는, 정류탑 (50) 의 상부탑 (50b) 으로 유도된다. A part of the air flowing through the air bypass passage 78 is led to the expansion turbine 48b of the refrigerator 48 through the pipe 82 for expanded air. Air which has been inflated by the expansion turbine 48b to become cryogenic (for example, -186 占 폚) is led to the upper tower 50b of the rectification column 50. [

정류탑 (50) 에서는, 공기로부터 산소, 아르곤 및 질소가 분리된다. 정류탑 (50) 의 하부탑 (50a) 의 바닥부에는 액체 공기가 저류되고, 정류탑 (50) 의 상부탑 (50b) 의 하부에는 액체 산소가 저류된다. 질소 콘덴서 (84) 에 의해 응축된 액체 질소 (예를 들어 -193 ℃) 는, 정류탑 (50) 의 상부탑 (50b) 의 상방으로 유도되어 탑내를 냉각시킨다. In the rectifying column 50, oxygen, argon, and nitrogen are separated from the air. Liquid air is stored in the bottom portion of the lower tower 50a of the rectification tower 50 and liquid oxygen is stored in the lower portion of the upper tower 50b of the rectification tower 50. [ The liquid nitrogen (for example, -193 DEG C) condensed by the nitrogen condenser 84 is directed upward of the upper column 50b of the rectification column 50 to cool the column.

정류탑 (50) 의 상부탑 (50a) 의 정부 (頂部) 로부터 저압 질소 공급 라인 (17) 에 의해 취출된 질소 가스는, 상기 서술한 급기 냉각 열교환기 (56) (도 3 참조) 로 유도된다. The nitrogen gas taken out from the top of the upper tower 50a of the rectifying column 50 by the low pressure nitrogen supply line 17 is led to the above described supply air cooling heat exchanger 56 .

정류탑 (50) 의 상부탑 (50a) 의 정부로부터 고압 질소 공급 라인 (18) 에 의해 취출된 질소 가스는, 질소 가스 압축기 (62) 에 의해 승압된 후에, 질소 가스 냉각기 (64) 로 LNG 에 의해 냉각된다. 질소 가스 냉각기 (64) 에 의해 냉각된 질소는, 고압 질소 공급 라인 (18) 을 지나, 상기 서술한 급기 냉각 열교환기 (56) (도 3 참조) 로 유도된다. The nitrogen gas taken out by the high-pressure nitrogen supply line 18 from the top of the upper tower 50a of the rectification column 50 is pressurized by the nitrogen gas compressor 62 and then supplied to the LNG by the nitrogen gas cooler 64 Lt; / RTI > The nitrogen cooled by the nitrogen gas cooler 64 passes through the high-pressure nitrogen supply line 18 and is led to the above-described supply air cooling heat exchanger 56 (see FIG. 3).

정류탑 (50) 의 상부탑 (50b) 의 하부에 저류된 액체 산소는, 액체인 채로 취출되어 산소용 액체 펌프 (52) 에 의해 승압된 후에, 산소 공급 경로 (54) 를 지나, 상기 서술한 급기 냉각 열교환기 (56) (도 3 참조) 로 유도된다. The liquid oxygen stored in the lower part of the upper tower 50b of the rectifying column 50 is taken out as liquid and raised by the oxygen liquid pump 52 and then passes through the oxygen supply path 54 And is directed to the air supply cooling heat exchanger 56 (see FIG. 3).

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 발휘한다. As described above, according to the present embodiment, the following operational effects are exhibited.

저압 질소 공급 라인 (17) 및 고압 질소 공급 라인 (18) 으로부터 유도되는 질소를 급기 냉각 열교환기 (56) 로 유도함으로써 심랭 분리 장치 (15) 에 의해 얻어지는 냉열을 이용하여, 엔진 (3) 에 공급되기 전의 작동 가스 및 산소를 냉각시키는 것으로 하였다. 이로써, 작동 가스 및 산소의 가스 밀도를 올림으로써, 엔진 (3) 의 성능 향상을 도모할 수 있다. 냉각된 작동 가스 및 산소를 엔진 (3) 에 공급하게 되기 때문에, 통 내의 압축 개시 온도를 저하시킬 수 있어, 엔진 (3) 의 사이클 효율을 향상시킬 수 있다. 통 내의 최고 온도가 저감되기 때문에, 엔진 (3) 의 열부하를 경감시킬 수 있다. 급기 냉각 열교환기 (56) 의 냉열원으로서, 저압 질소 공급 라인 (17) 또는 고압 질소 공급 라인 (18) 중 어느 일방을 이용하는 것으로 해도 된다. Nitrogen supplied from the low-pressure nitrogen supply line 17 and the high-pressure nitrogen supply line 18 is led to the air-supply cooling heat exchanger 56 to supply the engine 3 with cold heat obtained by the cold- And the working gas and oxygen before cooling were cooled. Thus, by increasing the gas density of the working gas and the oxygen, the performance of the engine 3 can be improved. Since the cooled working gas and oxygen are supplied to the engine 3, the compression start temperature in the cylinder can be lowered and the cycle efficiency of the engine 3 can be improved. The maximum temperature in the cylinder is reduced, so that the thermal load of the engine 3 can be reduced. Either one of the low-pressure nitrogen supply line 17 and the high-pressure nitrogen supply line 18 may be used as a heat source for cooling the air supply cooling heat exchanger 56.

심랭 분리 장치 (15) 에서 질소 가스 압축기 (62) 에 의해 고압 질소를 얻고, 고압 질소 공급 라인 (18) 을 통하여 고압 질소를 냉열 발전 장치 (60) 에 공급하여 발전하는 것으로 하였다. 이로써, 엔진 시스템 (1B) 전체로서의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 정류탑 (50) 으로부터 취출한 저온의 질소를 질소 가스 압축기 (62) 에 의해 압축하는 것으로 하고 있기 때문에, 질소 가스의 압축 동력을 저감시킬 수 있다. Nitrogen gas compressor 62 in the hypochlorous separation unit 15 and high-pressure nitrogen is supplied to the cold / hot water generator 60 through the high-pressure nitrogen supply line 18 to generate electricity. As a result, the energy efficiency as a whole of the engine system 1B can be improved. Since the nitrogen gas taken out of the rectification column 50 is compressed by the nitrogen gas compressor 62, the compression power of the nitrogen gas can be reduced.

엔진 (3) 의 연료로서 사용하는 LNG 를 질소 가스 냉각기 (64) 로 유도하여, 질소 가스 압축기 (62) 에 의해 승온된 질소 가스를 냉각시키는 것으로 하였다. 이로써, LNG 가 갖는 냉열을 유효하게 이용할 수 있어, 엔진 시스템 (1B) 전체로서의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. LNG 가 갖는 냉열은, 심랭 분리 장치 (15) 의 다른 부분에도 이용할 수 있고, 예를 들어 압축 공기를 냉각시키는 열교환기 (78) 의 냉열원으로서 이용해도 된다. The LNG used as the fuel of the engine 3 is led to the nitrogen gas cooler 64 and the nitrogen gas heated by the nitrogen gas compressor 62 is cooled. As a result, the cold heat of the LNG can be effectively used, and the energy efficiency of the entire engine system 1B can be improved. The cold heat of the LNG can also be used for other parts of the hypothermic separator 15 and may be used as a heat source for the heat exchanger 78 for cooling compressed air, for example.

정류탑 (50) 으로부터 액체 산소를 액체인 채로 취출하여 산소용 액체 펌프 (52) 로 승압시키는 것으로 하였다. 이로써, 가스상의 산소를 압축하는 것보다 압축 동력을 저감시킬 수 있다. Liquid oxygen is taken out as liquid from the rectification column 50 and the pressure is increased by the liquid pump 52 for oxygen. Thereby, the compression power can be reduced as compared with the case of compressing gaseous oxygen.

[제 3 실시형태][Third embodiment]

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 도 5 및 도 6 을 이용하여 설명한다. 본 실시형태는, 제 2 실시형태에 대해 보일 오프 가스를 액화하는 장치를 구비하고 있는 점에서 상이하다. 따라서, 제 2 실시형태와 공통되는 구성 에 대해서는 동일 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig. This embodiment differs from the second embodiment in that a device for liquefying the boil-off gas is provided. Therefore, the same components as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

도 5 에 나타나 있는 바와 같이, 본 실시형태의 엔진 시스템 (1C) 은, 보일 오프 가스를 액화하는 BOG 액화 장치 (85) 를 구비하고 있다. BOG 액화 장치 (85) 는, 도시되지 않은 LNG 저장 탱크에서 발생한 보일 오프 가스를 액화하여, LNG 저장 탱크로 반송하는 것이다. BOG 액화 장치 (85) 는, BOG 액화 탱크 (87) 와 BOG 액화 열교환기 (89) 를 구비하고 있다. As shown in Fig. 5, the engine system 1C of the present embodiment is provided with a BOG liquefier 85 for liquefying the boil-off gas. The BOG liquefier 85 liquefies the boil-off gas generated in the LNG storage tank (not shown) and returns it to the LNG storage tank. The BOG liquefier 85 includes a BOG liquefaction tank 87 and a BOG liquefaction heat exchanger 89.

BOG 공급 배관 (91) 을 통하여, BOG 액화 탱크 (87) 의 기상부에, LNG 저장 탱크로부터 유도된 보일 오프 가스가 도입된다. BOG 액화 탱크 (87) 내로 유도된 보일 오프 가스는, BOG 취출 배관 (93) 을 지나 BOG 액화 열교환기 (89) 로 유도된다. BOG 액화 열교환기 (89) 에서, 저온 질소 공급 라인 (제 4 질소 공급 라인) (95) 으로부터 유도된 예를 들어 -170 ℃ 가 된 질소 가스에 의해, 보일 오프 가스가 냉각되어 액화된다. 액화된 BOG (즉 LNG) 는, LNG 반송 배관 (97) 을 지나 BOG 액화 탱크 (87) 로 반송된다. 질소 가스는, 도 6 에 나타나 있는 바와 같이, 정류탑 (50) 의 정부로부터 취출되도록 되어 있다. BOG 액화 열교환기 (89) 에 의해 보일 오프 가스를 냉각 액화한 후의 질소 가스는, 질소 가스 압축기 (62) 로 유도되고, 제 2 실시형태에서 설명한 바와 같이 급기 냉각 열교환기 (56) 및 냉열 발전 장치 (60) 에 사용된다. A boiling off gas derived from the LNG storage tank is introduced into the vapor phase portion of the BOG liquefaction tank 87 through the BOG supply pipe 91. The boil off gas introduced into the BOG liquefaction tank 87 is led to the BOG liquefaction heat exchanger 89 through the BOG extraction pipe 93. In the BOG liquefied heat exchanger 89, the boil-off gas is cooled and liquefied by the nitrogen gas, for example, -170 DEG C derived from the low temperature nitrogen supply line (fourth nitrogen supply line) The liquefied BOG (i.e., LNG) is conveyed to the BOG liquefaction tank 87 through the LNG return pipe 97. As shown in Fig. 6, the nitrogen gas is taken out from the top of the rectifying column 50. The nitrogen gas after the boiling off gas is cooled and liquefied by the BOG liquefied heat exchanger 89 is led to the nitrogen gas compressor 62 and is supplied to the air supply cooling heat exchanger 56 and the cold / (60).

BOG 액화 탱크 (87) 의 바닥부에 저류된 LNG 는, 도시되지 않은 배관에 의해 LNG 저장 탱크로 유도된다. The LNG stored in the bottom portion of the BOG liquefaction tank 87 is led to the LNG storage tank by a pipe not shown.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 발휘한다. As described above, according to the present embodiment, the following operational effects are exhibited.

심랭 분리 장치 (15) 에 의해 분리된 저온의 질소를 이용하여 BOG 액화 열교환기 (89) 에 의해 보일 오프 가스를 액화시키는 것으로 하였기 때문에, 보일 오프 가스를 재액화하기 위한 전용 심랭 분리 장치가 불필요해진다. 따라서, 엔진 시스템 (1C) 전체로서의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. Off gas is liquefied by the BOG liquefied heat exchanger 89 using nitrogen at a low temperature separated by the hypochlorite separator 15. This makes it unnecessary to separate the leachate gas for re-liquefaction of boiling off gas . Therefore, the energy efficiency as a whole of the engine system 1C can be improved.

본 발명은 상기 서술한 각 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 서술한 각 실시형태에서는, 엔진 (3) 에 공급하는 연료로서 LNG 를 사용하는 것으로 하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, LNG 대신에, 수소를 사용하는 것으로 해도 되고, 다른 탄소 함유 연료, 예를 들어 메탄 (CH4), 에탄 (C2H6), 프로판 (C3H8), 부탄 (C4H10) 등의 탄소수가 1 ∼ 4 인 탄화수소 가스를 사용하는 것으로 해도 된다. The present invention is not limited to the above-described embodiments. In the above-described embodiments, LNG is used as the fuel to be supplied to the engine 3, but the present invention is not limited to this. For example, instead of LNG, for being even to the use of hydrogen, and the other carbon-containing fuel, for example methane (CH 4), ethane (C 2 H 6), propane (C 3 H 8), butane (C 4 H 10 ) may be used as the hydrocarbon gas.

상기 서술한 각 실시형태에서는, 심랭 분리 장치 (15) 를 1 대 사용하는 것으로 하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 복수 대 사용하는 것으로 해도 된다. 복수 대의 심랭 분리 장치 (15) 를 사용하는 경우에는, 엔진 (3) 의 부분 부하시에는 운전 대수를 줄임으로써 대응할 수 있다. In each of the above-described embodiments, a single hypothermal separation apparatus 15 is used. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of hypochlorous separation apparatuses 15 may be used. In the case of using a plurality of hypochlorous separation apparatuses 15, it is possible to cope with the partial load of the engine 3 by reducing the number of operations.

1A : 작동 가스 순환형 엔진 시스템
3 : 엔진
3a : 배기부
3b : 급기부
5 : 순환 경로
7 : 과급기
7a : 터빈
7b : 컴프레서
7c : 회전축
9 : 응축기
9a : 전열관
9b : 드레인 배관
11 ; 흡착식 제습 장치
13 : 흡착식 이산화탄소 제거 장치
15 : 심랭 분리 장치 (산소 공급 장치)
17 : 저압 질소 공급 라인 (제 1 질소 공급 라인, 제 2 질소 공급 라인)
18 : 고압 질소 공급 라인 (제 2 질소 공급 라인, 제 3 질소 공급 라인)
19 : 제 1 열교환기
21 : 제 2 열교환기
22 : 제 3 열교환기
23a : 제 1 흡착탑
23b : 제 2 흡착탑
25a : 제 1 압축기
25b : 제 2 압축기
25c : 제 3 압축기
25d : 감압기
25e : 제 5 압축기
27a : 제 1 냉각기
27b : 제 2 냉각기
27c : 제 3 냉각기
27d : 제 3 가열기
27e : 제 4 냉각기
29a : 제 1 가열기
29b : 제 2 가열기
31 : 출구 배관
33a : 제 1 탈착용 배관
33b : 제 2 탈착용 배관
35a : 제 1 서지 탱크
35b : 제 2 서지 탱크
37a : 제 1 진공 펌프
37b : 제 2 진공 펌프
39a : 제 1 복귀 배관
39b : 제 2 복귀 배관
41 : 이산화탄소 배출 배관
46 : 흡착탑
48 : 냉동기
50 : 정류탑
50a : 하부탑
50b : 상부탑
52 : 산소용 액체 펌프
54 : 산소 공급 경로
56 : 급기 냉각 열교환기
60 : 냉열 발전 장치
62 : 질소 가스 압축기
64 : 질소 가스 냉각기
66 : LNG 공급 배관
68 : CNG 공급 배관
70 : 필터
72 : 메인 공기 압축기
74 : 공기 냉각기
76 : 공기 바이패스 유로
78 : 열교환기
80 : 팽창 밸브
82 : 팽창 공기용 배관
85 : BOG 액화 장치
87 : BOG 액화 탱크
89 : BOG 액화 열교환기
91 : BOG 공급 배관
93 : BOG 취출 배관
95 : 저온 질소 공급 라인 (제 4 질소 공급 라인)
97 : LNG 반송 배관
1A: Working gas circulating engine system
3: engine
3a:
3b:
5: Circulation path
7: supercharger
7a: Turbine
7b: Compressor
7c:
9: Condenser
9a:
9b: drain pipe
11; Adsorption dehumidifier
13: Absorption type carbon dioxide removal device
15: Cold separation device (oxygen supply device)
17: Low-pressure nitrogen supply line (first nitrogen supply line, second nitrogen supply line)
18: High pressure nitrogen supply line (second nitrogen supply line, third nitrogen supply line)
19: first heat exchanger
21: Second heat exchanger
22: Third heat exchanger
23a: first adsorption tower
23b: second adsorption tower
25a: first compressor
25b: a second compressor
25c: third compressor
25d: Pressure reducer
25e: fifth compressor
27a: first cooler
27b: second cooler
27c: third cooler
27d: third heater
27e: fourth cooler
29a: First heater
29b: second heater
31: Exit piping
33a: First take-off pipe
33b: Second take-off pipe
35a: First surge tank
35b: Second surge tank
37a: first vacuum pump
37b: second vacuum pump
39a: first return pipe
39b: second return pipe
41: Carbon dioxide discharge piping
46: Adsorption tower
48: Freezer
50: rectification tower
50a: Lower tower
50b: upper tower
52: liquid pump for oxygen
54: oxygen supply path
56: Supply air cooling heat exchanger
60: Cooling /
62: Nitrogen gas compressor
64: Nitrogen gas cooler
66: LNG supply piping
68: CNG supply piping
70: Filter
72: main air compressor
74: air cooler
76: air bypass flow
78: heat exchanger
80: Expansion valve
82: Piping for expanded air
85: BOG Liquefaction Device
87: BOG liquefaction tank
89: BOG Liquefied Heat Exchanger
91: BOG supply piping
93: BOG outlet piping
95: low temperature nitrogen supply line (fourth nitrogen supply line)
97: LNG return piping

Claims (6)

아르곤을 주성분으로 하는 가스를 작동 가스로 하는 엔진과,
그 엔진의 배기부와 급기부를 접속하여 작동 가스를 순환시키는 순환 경로와,
상기 엔진에 산소를 공급하는 산소 공급 장치를 구비한 작동 가스 순환형 엔진 시스템으로서,
상기 산소 공급 장치는, 공기를 심랭 분리하는 심랭 분리 장치로 되어 있고,
상기 순환 경로에는, 상기 엔진으로부터 배기된 배기 가스로부터 수분을 제거하는 흡착식 제습 장치가 형성되고,
상기 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 취출하는 제 1 질소 공급 라인을 구비하고,
그 제 1 질소 공급 라인으로부터 유도된 질소를, 상기 흡착식 제습 장치의 흡착제의 재생 가스로서 사용하며,
상기 엔진에 공급되는 연료는, 탄소 함유 연료가 되고,
상기 순환 경로에는,
상기 엔진으로부터 배출되는 배기 가스에 의해 구동되는 터빈 및 그 터빈의 동력을 얻어 상기 작동 가스를 압축하는 컴프레서를 갖는 과급기와,
그 과급기의 상기 컴프레서의 하류측에 형성되어 상기 배기 가스로부터 이산화탄소를 제거하는 흡착식 이산화탄소 제거 장치가 형성되어 있고,
상기 흡착식 제습 장치의 상류에서, 상기 컴프레서에 의해 승압된 후의 배기 가스를 상기 제 1 질소 공급 라인으로부터 유도된 질소로 냉각하고, 냉각된 배기 가스를 흡착식 제습 장치로 유도하며, 그 후 배기 가스를 흡착식 이산화탄소 제거 장치로 유도하는, 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
An engine using an argon-based gas as a working gas,
A circulation path for circulating the working gas by connecting the exhaust part and the supply part of the engine,
And an oxygen supply device for supplying oxygen to the engine, wherein the operating gas circulation type engine system comprises:
Wherein the oxygen supply device is a hypo-chilling separator for separating and separating air,
A dehumidification device for removing moisture from the exhaust gas exhausted from the engine is formed in the circulation path,
And a first nitrogen supply line for taking out the nitrogen separated by the hypothermic separation apparatus,
Nitrogen derived from the first nitrogen supply line is used as a regeneration gas for the adsorbent of the adsorption dehumidifier,
The fuel supplied to the engine becomes a carbon-containing fuel,
In the circulation path,
A supercharger having a turbine driven by exhaust gas discharged from the engine and a compressor for obtaining power of the turbine and compressing the working gas;
An adsorption type carbon dioxide removing device formed on the downstream side of the compressor of the supercharger for removing carbon dioxide from the exhaust gas,
The exhaust gas that has been pressurized by the compressor is cooled by nitrogen introduced from the first nitrogen supply line and the cooled exhaust gas is introduced into a dehumidifying device for adsorption, To the carbon dioxide removal device.
제 1 항에 있어서,
상기 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 취출하는 제 2 질소 공급 라인을 구비하고,
그 제 2 질소 공급 라인으로부터 유도되는 질소를 이용하여, 상기 엔진에 공급되는 상기 작동 가스 및 상기 산소를 냉각시키는 열교환기가 형성되어 있는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
The method according to claim 1,
And a second nitrogen supply line for taking out the nitrogen separated by the hypochlorite separator,
And a heat exchanger for cooling the working gas and the oxygen supplied to the engine is formed using nitrogen derived from the second nitrogen supply line.
제 1 항에 있어서,
상기 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 질소 가스 압축기에 의해 가압한 후에 취출하는 제 3 질소 공급 라인을 구비하고,
그 제 3 질소 공급 라인으로부터 공급된 질소에 의해 터빈이 구동되어 발전하는 발전 장치가 형성되어 있는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
The method according to claim 1,
And a third nitrogen supply line for removing the nitrogen separated by the hypochlorite separator after being pressurized by a nitrogen gas compressor,
And a power generation device in which a turbine is driven by the nitrogen supplied from the third nitrogen supply line to generate electric power is formed.
제 1 항에 있어서,
상기 엔진에 공급되는 연료는, 액화 가스가 되고,
상기 심랭 분리 장치는, 상기 액화 가스가 상기 엔진에 공급되기 전에 그 액화 가스로부터 냉열을 얻는 열교환기를 구비하고 있는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
The method according to claim 1,
The fuel supplied to the engine becomes liquefied gas,
Wherein the cool-air separating device includes a heat exchanger for obtaining cold heat from the liquefied gas before the liquefied gas is supplied to the engine.
제 1 항에 있어서,
심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 취출하는 제 4 질소 공급 라인을 구비하고,
그 제 4 질소 공급 라인으로부터 공급된 질소와 상기 액화 가스의 저장 탱크로부터 발생한 보일 오프 가스를 열교환시켜 그 보일 오프 가스를 냉각 액화하는 열교환기를 구비하고 있는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
The method according to claim 1,
And a fourth nitrogen supply line for taking out the nitrogen separated by the hypochlorite separator,
And a heat exchanger for exchanging heat between the nitrogen supplied from the fourth nitrogen supply line and the boil-off gas generated from the storage tank of the liquefied gas to cool and boil the boil-off gas.
엔진의 배기부와 급기부를 접속하여 아르곤을 주성분으로 하는 작동 가스를 순환시키는 작동 가스 순환형 엔진 시스템의 운전 방법으로서,
상기 엔진에 대해, 심랭 분리 장치에 의해 공기를 심랭 분리한 산소를 공급하고,
상기 작동 가스가 순환하는 순환 경로에서, 흡착식 제습 장치에 의해 상기 엔진으로부터 배기된 배기 가스로부터 수분을 제거하고,
상기 심랭 분리 장치에 의해 분리된 질소를 제 1 질소 공급 라인으로 취출하고,
그 제 1 질소 공급 라인으로부터 유도된 질소를, 상기 흡착식 제습 장치의 흡착제의 재생 가스로서 사용하며,
상기 엔진에 공급되는 연료는, 탄소 함유 연료가 되고,
상기 순환 경로에는,
상기 엔진으로부터 배출되는 배기 가스에 의해 구동되는 터빈 및 그 터빈의 동력을 얻어 상기 작동 가스를 압축하는 컴프레서를 갖는 과급기와,
그 과급기의 상기 컴프레서의 하류측에 흡착식 이산화탄소 제거 장치가 형성되며,
상기 흡착식 이산화탄소 제거 장치에서 상기 배기 가스로부터 이산화탄소를 제거하고,
상기 흡착식 제습 장치의 상류에서, 상기 컴프레서에 의해 승압된 후의 배기 가스를 상기 제 1 질소 공급 라인으로부터 유도된 질소로 냉각하고, 냉각된 배기 가스를 흡착식 제습 장치로 유도하며, 그 후 배기 가스를 흡착식 이산화탄소 제거 장치로 유도하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템의 운전 방법.
A method of operating a working gas circulating engine system for circulating an operating gas containing argon as a main component by connecting an exhaust part and an oil supply part of an engine,
The engine is supplied with oxygen separated from the air by air-cooling separation device,
In the circulation path in which the operating gas circulates, water is removed from the exhaust gas exhausted from the engine by the adsorption dehumidifier,
The nitrogen separated by the hypothermic separation apparatus is taken out to the first nitrogen supply line,
Nitrogen derived from the first nitrogen supply line is used as a regeneration gas for the adsorbent of the adsorption dehumidifier,
The fuel supplied to the engine becomes a carbon-containing fuel,
In the circulation path,
A supercharger having a turbine driven by exhaust gas discharged from the engine and a compressor for obtaining power of the turbine and compressing the working gas;
An adsorption type carbon dioxide removing device is formed on the downstream side of the compressor of the supercharger,
The adsorbing carbon dioxide removing device removes carbon dioxide from the exhaust gas,
The exhaust gas that has been pressurized by the compressor is cooled by nitrogen introduced from the first nitrogen supply line and the cooled exhaust gas is introduced into a dehumidifying device for adsorption, A method of operating a working gas recirculating engine system leading to a carbon dioxide removing device.
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