KR20160131799A - 응축수의 폐열을 이용한 선박 또는 해양 구조물용 온음용수 공급 장치 및 온음용수 공급 방법 - Google Patents

응축수의 폐열을 이용한 선박 또는 해양 구조물용 온음용수 공급 장치 및 온음용수 공급 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박 또는 해양 구조물에서 스팀 시스템(steam system)에 사용된 응축수의 폐열을 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)에 활용함으로써, 낭비되는 에너지를 절감할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 선박 또는 해양 구조물에서 스팀 시스템(steam system)에 사용된 응축수의 폐열을 열교환을 통해 온음용수 공급 시스템의 온수기(calorifier)에 활용함으로써, 응축수를 냉각시키기 위한 별도의 설비 및 에너지가 불필요하게 되며, 음용수의 가열에 필요한 에너지를 절감할 수 있다는 효과가 있으며, 바이패스(by-pass)라인을 포함한 제어 시스템을 구성함으로써, 스팀 주입 노즐(steam injection system) 등의 추가적인 설비 없이도 급수 탱크 내의 온도를 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.

Description

응축수의 폐열을 이용한 선박 또는 해양 구조물용 온음용수 공급 장치 및 온음용수 공급 방법{A potable water feeding apparatus for ship or offshore platform using waste heat from condensate and a potable water feeding method therewith}
본 발명은 선박 또는 해양 구조물에서 스팀 시스템(steam system)에 사용된 응축수의 폐열을 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)에 활용함으로써, 낭비되는 에너지를 절감할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
음용수 공급 시스템(potable water system)은 선원들의 위생수 및 음용수를 공급하는 시스템으로서, 조수기(fresh water generator)에서 생성된 청수를 청수 탱크에서 저장 후 경수화 장치 및 살균기를 거쳐서 선원들에게 공급하는 것으로, 대표적인 음용수 공급 시스템으로는 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)을 들 수 있으며, 온수기(calorifier)가 여기에 포함된다.
온수기는 일반적으로 전기 히터(heater)가 적용되고, 경우에 따라서는 증기(steam)을 이용하는 경우도 있다.
한편, 선박이나 해양 구조물에서 스팀은 탱크, 히터, 공기조화시스템, 발전기 등 선박 내의 다양한 설비를 운용하기 위해 사용된다. 이러한 스팀은 보일러에서 물을 가열함으로써 생성할 수 있는데, 직접 연료를 연소시켜서 발생하는 연소열로서 스팀을 생성하는 방법 외에도 선박 메인엔진에서 배출되는 배기가스의 폐열을 이용하여 스팀을 생성하는 방법도 있다. 이때, 배기가스 이코노마이저(Exhaust Gas Economizer, EGE)를 사용함으로써 배기가스와 보일러수의 열교환을 통해 배기가스의 폐열을 보일러에 전달할 수 있다.
이렇게 스팀을 공급하여 선박 내의 설비를 운용하는 시스템을 스팀 시스템(steam system)이라고 하며, 도 1은 종래의 스팀 시스템에서 스팀 및 응축수가 순환하는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 1과 같이, 급수 탱크(11)로부터 보일러(13)로 물이 공급되면, 물은 보일러(13)에서 가열되어 스팀으로 변환되고, 이 스팀은 선박 내에서 스팀을 필요로 하는 스팀 소모부(18)에서 열을 소모하게 된다. 열이 소모된 스팀은 스팀 트랩(steam trap)(19)에서 응축되어 응축수로서 급수 탱크(11)로 회수된다.
급수 탱크(11)에 저장된 물의 용존산소를 제거하는 것이 매우 중요한데, 이는 물에 녹아 있는 용존산소에 의해 캐비테이션(cavitation)이 발생할 수 있고, 이러한 캐비테이션은 소음, 진동 및 급수 탱크 내부 침식 등의 문제를 일으킬 수 있기 때문이다.
헨리의 법칙(Henry's law)에 따르면 물에 녹을 수 있는 산소의 양은 온도가 높을수록 낮아지기 때문에, 용존산소를 제거하기 위해서는 물의 온도가 높을수록 유리하지만, 물의 온도가 높아질수록 포화증기압도 높아지기 때문에 급수 탱크(11) 또는 급수 펌프(12)에 균열 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 급수 탱크(11)의 온도는 약 80 ℃ ~ 99 ℃로 유지하는 것이 가장 바람직하다.
그런데, 스팀트랩(19)을 통해 응축된 응축수의 온도는 약 110 ℃ 정도이기 때문에, 응축수를 바로 급수 탱크(11)로 회수하면 응축수의 높은 온도 때문에 급수 탱크(11) 내부를 바람직한 온도로 유지할 수 없다.
따라서, 응축수를 냉각시켜 급수 탱크(11)로 회수해야 하는데, 응축수가 급수 탱크로 회수되기 전에 응축기(20)를 통과하게 하여 냉각수와의 열교환을 통해 응축수를 냉각시킴으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다.
그러나, 이렇게 응축수를 응축기(20)에서 바로 냉각시켜버리면, 응축수의 폐열을 활용하지 못한다는 문제점이 발생한다.
또한, 응축수가 필요 이상으로 냉각되어 급수 탱크(11) 내부의 온도가 요구되는 온도보다 낮아질 경우, 보일러(13)에서 생성되는 스팀을 급수 탱크(11)로 주입하는 스팀 주입 노즐(steam injection system)(53) 등의 추가적인 구성이 필요하게 된다.
본 발명에서는 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 선박의 스팀 시스템에 사용된 응축수의 폐열을 음용수 공급 시스템에 활용하는 기술을 제공한다.
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제2015-0020965호
(특허문헌 2) 대한민국 공개실용신안공보 제2012-0006037호
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선박 또는 해양 구조물에서 스팀 시스템(steam system)에 사용된 응축수의 폐열을 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)에 활용하여 낭비되는 에너지를 절감하고, 바이패스(by-pass)라인을 포함하는 제어 시스템을 통해 급수 탱크 내의 온도를 일정하게 유지하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
이러한 종래 기술의 문제점 및 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 스팀 순환부(A)에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수(hot potable water) 공급 장치를 제공하며, 좀 더 구체적으로는 스팀 순환부(A); 온수기(calorifier)(10); 공급라인(1); 및 제 1 회수라인(2);를 포함하며, 스팀 순환부(A)에서 배출되는 응축수가 공급라인(1)을 통해 온수기(10)로 공급되어 음용수와 열교환 된 후, 제 1 회수라인(2)을 통해 온수기(10)로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 선박용 온음용수 공급 장치를 제공한다.
본 발명의 스팀 순환부(A)는 물을 저장하는 급수 탱크(11); 급수 탱크(11)로부터 공급된 물이 스팀(steam)으로 변환되는 보일러(13); 보일러(13)로부터 공급되는 스팀의 열이 소모되는 스팀 소모부(18); 및 열이 소모된 스팀이 응축되는 스팀트랩(steam trap)(19);을 포함하도록 구성하여, 상기 공급라인(1)은 스팀트랩(19) 및 온수기(10)를 연결하고, 상기 제 1 회수라인(2)은 온수기(10) 및 급수 탱크(11)를 연결하도록 설계될 수 있다.
또한, 상기 스팀 순환부(A)에는 배기가스 이코노마이저(exhaust gas economizer)(16);가 더 포함되어, 선박의 메인엔진(15)에서 배출되는 배기가스와 보일러(13)의 보일러수가 배기가스 이코노마이저(16)에서 열교환 되도록 구성할 수 있다.
한편 본 발명의 스팀 순환부(A)는, 보일러(13) 내의 압력을 측정하는 압력 센서(28); 스팀 제어부(29); 스팀이 응축되는 응축기(condenser)(20); 보일러(13)와 응축기(20)를 연결하는 덤핑 라인(4); 및 덤핑 라인(4) 상에 설치된 과잉스팀 덤핑 밸브(30);를 더 포함하여, 압력 센서(28)에 측정되는 압력이 설정 압력을 초과하면, 스팀 제어부(29)가 과잉스팀 덤핑 밸브(30)를 제어하여, 덤핑 라인(4)을 통해 응축기(20)로 공급되는 스팀의 양을 증가시키도록 할 수 있으며, 응축기(20) 및 급수 탱크(11)를 연결하는 제 2 회수라인(5);을 더 포함하도록 구성할 수 있다.
그리고, 공급라인(1) 상에 설치된 온도조절밸브(27); 응축수 제어부(26); 급수 탱크(11) 내의 온도를 측정하는 온도 센서(25); 및 온도조절밸브(27) 및 급수 탱크(11)를 연결하는 바이패스(by-pass)라인(3);을 더 포함하도록 하여, 온도 센서에 측정되는 온도가 설정 온도 범위 외의 값이면, 응축수 제어부가 온도조절밸브를 제어하여, 바이패스라인을 통해 회수되는 응축수의 양을 변화시키도록 구성할 수 있으며, 제 1 회수라인(2) 상에 설치된 검유탱크(observation tank)(22); 및 검유탱크(22) 내의 오일 양을 측정하는 오일센서(23);를 더 포함하도록 구성할 수도 있다.
한편 본 발명의 선박용 온음용수 공급 장치는 조수기(fresh water generator)(38)에서 생성된 청수(fresh water)를 저장하는 청수 탱크(31); 청수 탱크(31)에 저장된 청수를 청수 탱크(31) 외부로 공급하는 청수 공급 펌프(32); 청수 공급 펌프(32)와 연결되어 외부로 공급되는 청수의 공급량을 조절하는 청수 취수 용기(fresh water hydrophore vessel)(33); 청수 취수 용기(33)로부터 도입되는 청수에 미네랄(mineral)을 공급하는 경수화 장치(34); 및 경수화 장치(34)로부터 도입되는 청수를 살균하여 살균된 청수를 음용수로서 온수기(10)에 공급하는 살균기(35);를 더 포함할 수 있다.
상기 온음용수 공급 장치에는 청수 취수 용기(33) 내부의 압력을 측정하는 청수 압력센서(36); 및 청수 압력센서(36)와 청수 공급 펌프(32)에 연결된 청수 제어부(39);가 더 포함되도록 하여, 청수 제어부(39)가 청수 압력센서(36)에 측정되는 압력에 기초하여 청수 공급 펌프(32)를 제어함으로써, 청수 취수 용기(33) 내의 청수의 양을 일정하게 유지하도록 설계할 수 있다.
또한, 본 발명은 위와 같은 선박용 온음용수 공급 장치를 포함하는 선박 또는 해양 구조물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태로서 스팀 시스템에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 방법을 들 수 있는데, 구체적으로는 스팀 시스템에 사용된 응축수가 공급라인(1)을 통해 온수기(10)로 공급되는 이송 단계; 응축수가 온수기(10)에서 음용수와 열교환 되는 가열 단계; 열교환 된 응축수가 제 1 회수라인(2)을 통해 온수기(10)로부터 배출되는 회수 단계;를 포함하는 선박용 온음용수 공급 방법을 제공한다.
본 발명의 스팀 시스템은 급수 탱크(11)로부터 보일러(13)로 물이 공급되는 단계; 보일러(11)로 공급된 물이 스팀(steam)으로 변환되는 단계; 변환된 스팀이 스팀 소모부(18)로 공급되어 열이 소모되는 단계; 및 열이 소모된 스팀이 스팀트랩(steam trap)(19)에서 응축수로 변환되는 단계;를 포함하도록 구성하여, 상기 이송 단계는 스팀트랩에서 변환된 응축수가 공급라인(1)을 통해 온수기(10)로 공급되는 단계이고, 상기 회수 단계는 열교환 된 응축수가 제 1 회수라인(2)을 통해 급수 탱크(11)로 회수되는 단계가 되도록 할 수 있다.
또한, 상기 스팀 시스템은 보일러(13)의 보일러수가 배기가스 이코노마이저(16)로 공급되는 단계; 선박의 메인엔진(15)에서 배출되는 배기가스와 보일러수가 배기가스 이코노마이저(16)에서 열교환 되는 단계; 및 열교환 된 보일러수가 보일러(13)로 회수되는 단계;를 더 포함하도록 구성할 수 있다.
한편 본 발명의 스팀 시스템은, 보일러(13) 내의 압력이 설정 압력을 초과하면, 스팀 제어부(29)가 과잉스팀 덤핑 밸브(30)를 제어하여, 보일러(13)로부터 응축기(20)로 공급되는 스팀의 양을 증가시키는 단계; 및 응축기(20)에서 스팀이 응축되는 단계;를 더 포함하도록 할 수 있으며, 응축기(10)에서 응축된 응축수가 급수 탱크(11)로 회수되는 단계;를 더 포함하도록 설계될 수도 있다.
그리고, 급수 탱크(11) 내의 온도가 설정 온도 범위 외의 값이면, 응축수 제어부(26)가 공급라인(1) 상에 설치된 온도조절밸브(27)를 제어하여, 스팀 트랩(19)으로부터 상기 급수 탱크(11)로 직접 회수되는 응축수의 양을 변화시키는 단계;를 더 포함하도록 구성할 수 있다.
또한, 제 1 회수라인(2)을 통과하는 응축수의 일부가 제 1 회수라인(2) 상에 설치된 검유탱크(observation tank)(22)에 공급되는 단계; 및 오일 센서(23)를 통해 검유탱크(22)에 공급된 응축수 내의 오일 양을 측정하는 단계;를 더 포함하도록 설계할 수도 있다.
한편 본 발명의 선박용 온음용수 공급 방법은 조수기(fresh water generator)(38)에서 생성된 청수(fresh water)가 청수 탱크(31)에 저장되는 단계; 청수 탱크(31)에 저장된 청수가 청수 공급 펌프(32)를 통해 청수 탱크(31) 외부로 공급되는 청수의 양을 조절하는 청수 취수 용기(fresh water hydrophore vessel)(33)로 공급되는 단계; 청수 취수 용기(33)로부터 경수화 장치(34)로 청수가 도입되어 미네랄(mineral)이 공급되는 단계; 경수화 장치(34)로부터 살균기(35)로 청수가 도입되어 살균되는 단계; 및 살균된 청수가 음용수로서 온수기(10)에 공급되는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 선박용 온음용수 공급 방법은 청수 취수 용기(33) 내의 압력에 기초하여 청수 제어부(39)가 청수 공급 펌프(32)를 제어함으로써, 청수 취수 용기(33) 내의 청수의 양을 일정하게 유지하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박 또는 해양 구조물에서 스팀 시스템(steam system)에 사용된 응축수의 폐열을 열교환을 통해 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)의 온수기(calorifier)에 활용함으로써, 응축수를 냉각시키기 위한 별도의 설비 및 에너지가 불필요하게 되며, 음용수의 가열에 필요한 에너지를 절감할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 바이패스(by-pass)라인을 포함한 제어 시스템을 구성함으로써, 스팀 주입 노즐(steam injection system) 등의 추가적인 설비 없이도 급수 탱크 내의 온도를 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 스팀 시스템을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 온음용수 시스템(B)과 연결되는 스팀 시스템(A)을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 스팀 시스템(B)과 연결되는 온음용수 시스템(A)을 도식적으로 나타낸 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
"제 1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 온음용수 시스템(B)과 연결되는 스팀 시스템(A)을 도식적으로 나타낸 것이다.
선박 또는 해양 구조물에 설치되는 급수 탱크(11)에는 물이 저장되어 있다가 급수 펌프(12)에 의해 보일러와 연결되는 라인(7)을 따라 보일러(13)로 공급된다.
보일러(13)에서는 공급된 물을 가열하여 스팀으로 변환한다. 이때, 보일러(13)에서 직접 연료를 연소시켜 발생하는 연소열로 물을 가열할 수도 있지만, 배기가스 이코노마이저(exhaust gas economizer)(16)를 통해 가열된 보일러수를 이용해 물을 가열할 수도 있다.
더 구체적으로는, 보일러의 보일러수를 펌프(14)를 통해 배기가스 이코노마이저(16)로 공급하고, 배기가스 이코노마이저(16)에서 선박의 메인엔진(15)에서 배출되는 배기가스와 열교환시킨 뒤, 다시 보일러(13)로 회수함으로써 배기가스의 폐열을 활용할 수 있다. 이렇게 열교환에 의해 가열된 보일러수는 급수 탱크(11)에서 공급된 물을 가열하여 스팀으로 변환하는데 사용되며, 보일러수와 열교환 된 배기가스(17)는 기타 사용처로 공급된다.
보일러(13)는 응축기(condenser)(20)와 덤핑 라인(4)을 통해 연결될 수 있으며, 덤핑 라인(4) 상에는 덤핑 라인(4)을 통과하는 스팀의 양을 조절하는 과잉스팀 덤핑 밸브(30)가 설치될 수 있다.
이는, 보일러(13)에서 생성되는 스팀의 양이 스팀 소모부(18)에서 소모되는 스팀의 양보다 많을 경우 보일러(13) 내의 압력이 과도하게 증가한다는 문제가 발생하므로, 보일러(13) 내의 압력을 측정하는 압력 센서(28)에 측정되는 압력이 설정 압력을 초과하면 스팀 제어부(29)가 과잉스팀 덤핑 밸브(30)를 제어하여 덤핑 응축기(20)로 공급되는 스팀의 양을 증가시키도록 하기 위함이다.
응축기(20)로 공급된 스팀은 응축되어 응축수로 변환되고, 이 응축수는 필요에 따라 제 2 회수라인(5)을 통해 급수 탱크(11)로 다시 회수될 수 있다.
응축기(20)에서는 스팀이 냉각수 공급 시스템(21)에서 공급되는 냉각수와 열교환 됨으로써 응축되며, 응축기(20)로서 덤핑 응축기(dumping condenser) 또는 응축수 냉각기(condensate drain cooler)를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
보일러(13)에서 변환된 스팀은 스팀 소모부(18)와 연결되는 라인(8)을 통해 스팀 소모부(18)로 공급된다. 스팀 소모부(18)에는 탱크, 히터, 공기조화시스템, 발전기 등 스팀을 필요로 하는 선박의 모든 설비가 포함될 수 있다.
스팀 소모부(18)에서 열이 소모된 스팀은 스팀트랩(steam trap)(19)에서 응축되어 응축수로 변환되며, 공급라인(1)을 통해 온음용수 공급 시스템(B)의 온수기(calorifier)(10)로 공급된다.
온수기(10)로 공급된 응축수는 온수기(10)에서 음용수와 열교환 된 후, 제 1 회수라인(2)을 통해 급수 탱크(11)로 회수된다.
이때, 공급라인(1) 상에는 온도조절밸브(27)가 설치될 수 있는데, 공급 탱크(11) 내의 온도를 측정하는 온도 센서(25)에 측정되는 온도가 설정 온도 범위를 벗어나면, 응축수 제어부(26)가 온도조절밸브(27)를 제어하여, 온도조절밸브(27)와 연결된 바이패스(by-pass)라인(3)을 통해 급수 탱크(11)로 직접 회수되는 응축수의 양을 변화시키도록 하기 위함이다.
구체적으로는, 바이패스라인(3)을 통해 회수되는 응축수의 온도가 온수기(10)에서 열교환 된 후 회수되는 응축수의 온도보다 높기 때문에, 온도 센서(25)에 측정되는 온도가 설정 온도 범위를 초과하면 바이패스라인(3)을 통해 회수되는 응축수의 양을 감소시키고, 온도 센서(25)에 측정되는 온도가 설정 온도 범위 미만이면 바이패스라인(3)을 통해 회수되는 응축수의 양을 증가시킨다.
급수 탱크(11)의 설정 온도 범위는 80 ℃ 내지 99 ℃인 것이 바람직하다. 급수 탱크(11) 내의 물이 80 ℃ 미만이면 용존산소 농도가 높아서 캐비테이션(cavitation)이 발생할 수 있으며, 99 ℃를 초과하면 포화증기압이 높아져서 급수 탱크(11) 또는 급수 펌프(12) 등의 설비에 균열이 발생할 수 있기 때문이다.
제 1 회수라인(2) 또는 바이패스라인(3) 상에는 검유탱크(observation tank)(22)가 설치될 수 있다. 이는 회수되는 응축수 내에 오일 성분이 있는 경우 스팀 시스템을 오염시킬 수 있기 때문에, 급수 탱크(11)로 회수되는 응축수의 일부를 검유탱크(22)로 공급하여, 오일 센서(23)를 이용해 검유탱크(22)로 공급된 응축수 내의 오일 양을 측정하기 위함이다. 오일 센서(23)에 측정된 오일 양에 대한 정보는 오일을 제어하는 오일 제어 시스템(24)으로 보내진다.
급수 탱크(11)로 회수된 응축수는 다시 급수 펌프(12)에 의해 보일러(13)로 공급됨으로써 스팀 시스템(A)을 순환한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 스팀 시스템(B)과 연결되는 온음용수 시스템(A)을 도식적으로 나타낸 것이다.
배에서 필요한 물인 청수(fresh water)는 조수기(fresh water generator)(38)에서 만들어진다. 조수기(38)는 구조에 따라 튜브형(tube type)과 플레이트형(plate type)이 될 수 있다.
조수기(38)에서 생성된 청수는 청수 탱크(31)에 저장되어 있다가 청수 공급 펌프(32)에 의해 청수 탱크(31) 외부로 공급된다.
청수 공급 펌프(32)는 외부로 공급되는 청수의 공급량을 조절하는 청수 취수 용기(fresh water hydrophore vessel)(33)가 연결될 수 있는데, 이 청수 취수 용기(33)는 청수 취수 용기(33) 내에 압축공기를 주입하는 압축공기 주입부(37), 청수 취수 용기(33) 내의 압력을 측정하는 청수 압력센서(36) 및 청수 제어부(39)를 포함할 수 있다.
이는, 실제 소모되는 양을 실시간으로 확인하여 그에 맞는 유량을 공급하는 것이 어렵기 때문에 도입하는 취수 시스템(hydrophore system)으로서, 해당 용기에 압축공기 주입부(37)를 통해 압축공기를 공급 후 청수를 도입하면 상부에 있는 공기부분이 압축되는 원리를 적용하여, 청수 압력센서(36)에서 측정되는 압력이 설정된 압력보다 낮으면 청수 취수 용기(33) 내에 청수의 양이 적다는 의미이기 때문에 청수 제어부(39)가 청수 공급 펌프(32)를 작동시켜서 청수를 용기에 채우고, 압력이 설정된 압력보다 높으면 용기 내에 청수의 양이 많다는 의미이기 때문에 청수 공급 탱크(31)의 작동을 중단시켜서 일정한 양의 청수를 유지할 수 있도록 하는 것이다.
청수의 일부는 청수 취수 용기(33)로부터 선박 내 각 장비의 냉각, 청소 등에 사용되는 상수(service water)(42)로서 이용될 수 있고, 나머지는 경수화 장치(34)로 도입되어 미네랄(mineral)이 공급된다. 조수기(38)에서 생산된 청수의 경우, pH, 경도, 미네랄의 부재로 음용수로 바로 사용하기 부적합하기 때문에, 여과기의 기능도 수행할 수 있는 경수화 장치(34)를 통해 pH 조절 및 각종 미네랄의 첨가 등을 거칠 수 있다.
경수화 장치(34)로부터 도입되는 청수는 살균기(35)에서 살균되어 선박의 음용수 공급 시스템에서 사용하는 음용수가 되어, 이 중 일부는 상온의 음용수(potable water) 사용처로 보내지고, 나머지는 온수기(10)에 공급된다.
온수기(10)에서 응축수의 폐열을 전달받아 가열된 온음용수(hot potable water)는 그 소모처로 보내진다.
1: 공급라인 2: 제 1 회수라인
3: 바이패스라인 4: 덤핑 라인
5: 제 2 회수라인 10: 온수기
11: 급수 탱크 12: 급수 펌프
13: 보일러 14: 펌프
15: 메인엔진 16: 배기가스 이코노마이저
17: 열교환 된 배기가스 18: 스팀 소모부
19: 스팀트랩 20: 응축기
21: 냉각수 공급 시스템 22: 검유탱크
23: 오일 센서 24: 오일 제어 시스템
25: 온도 센서 26: 응축수 제어부
27: 온도조절밸브 28: 압력 센서
29: 스팀 제어부 30: 과잉스팀 덤핑 밸브
31: 청수 탱크 32: 청수 공급 펌프
33: 청수 취수 용기 34: 경수화 장치
35: 살균기 36: 청수 압력 센서
37: 압축공기 주입부 38: 조수기
39: 청수 제어부

Claims (19)

  1. 선박용 온음용수(hot potable water) 공급 장치에 있어서,
    스팀 순환부(A);
    온수기(calorifier)(10);
    공급라인(1); 및
    제 1 회수라인(2);를 포함하며,
    상기 스팀 순환부(A)에서 배출되는 응축수가 상기 공급라인(1)을 통해 상기 온수기(10)로 공급되어 음용수와 열교환 된 후, 상기 제 1 회수라인(2)을 통해 상기 온수기(10)로부터 배출되는 것을 특징으로 하는, 스팀 순환부에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스팀 순환부(A)는,
    물을 저장하는 급수 탱크(11);
    상기 급수 탱크(11)로부터 공급된 물이 스팀(steam)으로 변환되는 보일러(13);
    상기 보일러(13)로부터 공급되는 스팀의 열이 소모되는 스팀 소모부(18); 및
    상기 열이 소모된 스팀이 응축되는 스팀트랩(steam trap)(19);을 포함하며,
    상기 공급라인(1)은 상기 스팀트랩(19) 및 상기 온수기(10)를 연결하고, 상기 제 1 회수라인(2)은 상기 온수기(10) 및 상기 급수 탱크(11)를 연결하는 것을 특징으로 하는, 스팀 순환부에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스팀 순환부(A)는,
    배기가스 이코노마이저(exhaust gas economizer)(16);를 더 포함하며,
    선박의 메인엔진(15)에서 배출되는 배기가스와 상기 보일러(13)의 보일러수가 상기 배기가스 이코노마이저(16)에서 열교환 되는 것을 특징으로 하는, 스팀 순환부에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 스팀 순환부(A)는,
    상기 보일러(13) 내의 압력을 측정하는 압력 센서(28);
    스팀 제어부(29);
    스팀이 응축되는 응축기(condenser)(20);
    상기 보일러(13)와 상기 응축기(20)를 연결하는 덤핑 라인(4); 및
    상기 덤핑 라인(4) 상에 설치된 과잉스팀 덤핑 밸브(30);를 더 포함하며,
    상기 압력 센서(28)에 측정되는 압력이 설정 압력을 초과하면, 상기 스팀 제어부(29)가 상기 과잉스팀 덤핑 밸브(30)를 제어하여, 상기 덤핑 라인(4)을 통해 상기 응축기(20)로 공급되는 스팀의 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 스팀 순환부에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 스팀 순환부(A)는,
    상기 응축기(20) 및 상기 급수 탱크(11)를 연결하는 제 2 회수라인(5);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스팀 순환부에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 스팀 순환부(A)는,
    상기 공급라인(1) 상에 설치된 온도조절밸브(27);
    응축수 제어부(26);
    상기 급수 탱크(11) 내의 온도를 측정하는 온도 센서(25); 및
    상기 온도조절밸브(27) 및 상기 급수 탱크(11)를 연결하는 바이패스(by-pass)라인(3);을 더 포함하며,
    상기 온도 센서에 측정되는 온도가 설정 온도 범위 외의 값이면, 상기 응축수 제어부가 상기 온도조절밸브를 제어하여, 상기 바이패스라인을 통해 회수되는 응축수의 양을 변화시키는 것을 특징으로 하는, 스팀 순환부에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 스팀 순환부(A)는,
    상기 제 1 회수라인(2) 상에 설치된 검유탱크(observation tank)(22); 및
    상기 검유탱크(22) 내의 오일 양을 측정하는 오일센서(23);를 더 포함하는, 스팀 순환부에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 선박용 온음용수 공급 장치는,
    조수기(fresh water generator)(38)에서 생성된 청수(fresh water)를 저장하는 청수 탱크(31);
    상기 청수 탱크(31)에 저장된 청수를 상기 청수 탱크(31) 외부로 공급하는 청수 공급 펌프(32);
    상기 청수 공급 펌프(32)와 연결되어 외부로 공급되는 청수의 공급량을 조절하는 청수 취수 용기(fresh water hydrophore vessel)(33);
    상기 청수 취수 용기(33)로부터 도입되는 청수에 미네랄(mineral)을 공급하는 경수화 장치(34); 및
    상기 경수화 장치(34)로부터 도입되는 청수를 살균하여 상기 살균된 청수를 음용수로서 상기 온수기(10)에 공급하는 살균기(35);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스팀 순환부에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 청수 취수 용기(33) 내부의 압력을 측정하는 청수 압력센서(36); 및
    상기 청수 압력센서(36) 및 청수 공급 펌프(32)와 연결된 청수 제어부(39);를 더 포함하며,
    상기 청수 제어부(39)가 상기 청수 압력센서(36)에 측정되는 압력에 기초하여, 상기 청수 공급 펌프(32)를 제어함으로써, 상기 청수 취수 용기(33) 내의 청수의 양을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는, 스팀 순환부에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 선박용 온음용수 공급 장치를 포함하는, 선박 또는 해양 구조물.
  11. 선박용 온음용수(hot potable water) 공급 방법에 있어서,
    스팀 시스템에 사용된 응축수가 공급라인(1)을 통해 온수기(calorifier)(10)로 공급되는 이송 단계;
    상기 응축수가 상기 온수기(10)에서 음용수와 열교환 되는 가열 단계;
    상기 열교환 된 응축수가 제 1 회수라인(2)을 통해 상기 온수기(10)로부터 배출되는 회수 단계;를 포함하는, 스팀 시스템에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 스팀 시스템은,
    급수 탱크(11)로부터 보일러(13)로 물이 공급되는 단계;
    상기 보일러(11)로 공급된 물이 스팀(steam)으로 변환되는 단계;
    상기 변환된 스팀이 스팀 소모부(18)로 공급되어 열이 소모되는 단계; 및
    상기 열이 소모된 스팀이 스팀트랩(steam trap)(19)에서 응축수로 변환되는 단계;를 포함하며,
    상기 이송 단계는 상기 스팀트랩에서 변환된 응축수가 상기 공급라인(1)을 통해 상기 온수기(10)로 공급되는 단계이고, 상기 회수 단계는 상기 열교환 된 응축수가 제 1 회수라인(2)을 통해 상기 급수 탱크(11)로 회수되는 단계인 것을 특징으로 하는, 스팀 시스템에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 스팀 시스템은,
    상기 보일러(13)의 보일러수가 배기가스 이코노마이저(16)로 공급되는 단계;
    선박의 메인엔진(15)에서 배출되는 배기가스와 상기 보일러수가 상기 배기가스 이코노마이저(16)에서 열교환 되는 단계; 및
    상기 열교환 된 보일러수가 상기 보일러(13)로 회수되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스팀 시스템에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 스팀 시스템은,
    상기 보일러(13) 내의 압력이 설정 압력을 초과하면, 스팀 제어부(29)가 과잉스팀 덤핑 밸브(30)를 제어하여, 상기 보일러(13)로부터 응축기(20)로 공급되는 스팀의 양을 증가시키는 단계; 및
    상기 응축기(20)에서 스팀이 응축되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스팀 시스템에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 스팀 시스템은,
    상기 응축기(10)에서 응축된 응축수가 상기 급수 탱크(11)로 회수되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스팀 시스템에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 스팀 시스템은,
    상기 급수 탱크(11) 내의 온도가 설정 온도 범위 외의 값이면, 응축수 제어부(26)가 상기 공급라인(1) 상에 설치된 온도조절밸브(27)를 제어하여, 상기 스팀 트랩(19)으로부터 상기 급수 탱크(11)로 직접 회수되는 응축수의 양을 변화시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스팀 시스템에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 스팀 시스템은,
    상기 제 1 회수라인(2)을 통과하는 응축수의 일부가 상기 제 1 회수라인(2) 상에 설치된 검유탱크(observation tank)(22)에 공급되는 단계; 및
    오일 센서(23)를 통해 상기 검유탱크(22)에 공급된 응축수 내의 오일 양을 측정하는 단계;를 더 포함하는, 스팀 시스템에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 방법.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 선박용 온음용수 공급 방법은,
    조수기(fresh water generator)(38)에서 생성된 청수(fresh water)가 청수 탱크(31)에 저장되는 단계;
    상기 청수 탱크(31)에 저장된 청수가 청수 공급 펌프(32)를 통해 상기 청수 탱크(31) 외부로 공급되는 청수의 양을 조절하는 청수 취수 용기(fresh water hydrophore vessel)(33)로 공급되는 단계;
    상기 청수 취수 용기(33)로부터 경수화 장치(34)로 청수가 도입되어 미네랄(mineral)이 공급되는 단계;
    상기 경수화 장치(34)로부터 살균기(35)로 청수가 도입되어 살균되는 단계; 및
    상기 살균된 청수가 음용수로서 상기 온수기(10)에 공급되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스팀 시스템에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 선박용 온음용수 공급 방법은,
    상기 청수 취수 용기(33) 내의 압력에 기초하여, 청수 제어부(39)가 상기 청수 공급 펌프(32)를 제어함으로써, 상기 청수 취수 용기(33) 내의 청수의 양을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는, 스팀 시스템에 사용된 응축수의 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 방법.
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