KR20170114396A - 선박의 폐열회수 시스템 - Google Patents

선박의 폐열회수 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박의 폐열회수 시스템에 관한 것으로서, 내연기관에서 발생되는 배기가스를 배출하는 배기관 상에 마련되며, 상기 배기가스의 열 에너지를 회수하여 생산된 증기를 증기터빈에 공급하는 배열회수보일러; 및 상기 내연기관의 자체 열을 냉각시키고, 상기 내연기관을 냉각시킬 때 발생되는 열 에너지를 상기 배열회수보일러로 공급하는 엔진 냉각장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 폐열회수 시스템 {System for recycling wasted heat of vessel}
본 발명은 선박의 폐열회수 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 추진용 또는 발전용 엔진에서 연료를 연소하여 발생하는 열 에너지 중 대략 50% 정도는 각각 추진이나 발전에 사용되지만, 나머지는 거의 대부분 배기가스의 형태 또는 엔진 냉각용 냉각수에 의한 열교환을 통해 외부로 배출되는 형태로 소비된다. 이와 같은 형태로 배출되는 열은 내연기관의 추진이나 발전 등에 유용한 형태로 전환되지 못하고 버려지는 폐열이라 할 수 있다.
외부로 배출되는 폐열중 일부라도 회수하여 이를 유용한 에너지로 재활용할 수 있도록, 선박에는 다양한 폐열회수 시스템을 마련하여 연료의 절약을 도모하고 있으며, 이러한 폐열회수 시스템은 선박에서 소모하는 전체 에너지를 절감하는 데 크게 기여하고 있다.
최근에는 외부로 배출되는 폐열중 일부를 회수함으로써 에너지를 절감할 수 있는 고효율의 선박 또는 친환경 선박에 대한 필요성이 대두됨에 따라, 이미 선박 분야에서는 수년 전부터 엔진으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 직접 작동유체로 사용하는 가스터빈(또는 파워터빈이라고 함)과 고온의 배기가스의 열을 이용하여 생산된 증기의 일부를 작동유체로 사용하는 증기터빈 등을 추가적으로 설치하여 전력을 생산할 수 있도록 한 이른바 배열회수보일러(HRSG: Heat Recovery Steam Generator)가 구비된 폐열회수 시스템이 널리 적용되고 있다.
또한, 선박에 설치되는 내연기관으로서의 엔진은 공기와 연료의 혼합물이 연소실에서 연소될 때 많은 열이 발생하는데, 이 열은 엔진의 금속재료를 쉽게 손상시키거나 변형시킬 수 있으므로 일정한 범위 내로 억제시키기 위하여, 엔진 냉각시스템을 엔진에 설치하고 있으며, 실린더 헤드 및 블록에 일체구조로 된 냉각수가 순환하는 통로인 엔진재킷을 이용하는 엔진 냉각장치가 널리 적용되고 있다.
이러한 엔진 냉각장치에서 엔진을 냉각한 후에 열이 발생되는데, 발생된 폐열을 회수하여 재활용, 예를 들어 선박의 난방 등 열이 필요한 각종 서비스 시스템으로 공급하는 등 재활용하는 방안이 연구되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 선박의 폐열회수 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 폐열회수 시스템은, 내연기관(10)에서 발생되는 배기가스를 배출하는 배기관(11) 상에 배열회수보일러(20)가 마련되고, 배열회수보일러(20)에 의해 생산된 증기에 의해 구동되며 발전기(40)를 구동시키는 증기터빈(30)이 작동유체가 순환하는 발전용 순환라인(80) 상에 마련된다.
배열회수보일러(20)는, 배기가스가 흐르는 반대 방향 또는 작동유체가 흐르는 방향을 따라 순서대로 절탄기(22), 증발기(23), 과열기(24)라고 하는 다수의 열교환기가 전열관(21) 내부에 설치된다. 이러한 다수의 열교환기(22, 23, 24)는 전열관(21)을 통과하는 배기가스와 발전용 순환라인(80)을 순환하는 작동유체를 상호 열교환시킴에 의해 액체상태의 작동유체로부터 증기를 생산시켜 증기터빈(30)에 공급할 수 있도록 한다. 증발기(23)에는 증기드럼(23a)을 포함한다.
발전용 순환라인(80)은, 배열회수보일러(20)와 증기터빈(30) 사이를 작동유체가 액체상태와 증기상태로 순환할 수 있도록 구성될 수 있으며, 이러한 발전용 순환라인(80) 상에는 증기터빈(30)으로부터 배출되는 증기상태의 작동유체를 액체상태로 변화시키는 콘덴서(50)가 마련되고, 콘덴서(50)에서 응축된 작동유체를 배열회수보일러(20)에 급수하는 발전용 순환펌프(60)가 마련될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 내연기관(10)에서 발생되는 열을 냉각시키는 엔진 냉각장치(90)는, 내연기관(10)에 설치되어 냉각수가 순환하는 통로인 엔진재킷(91), 엔진재킷(91)을 경유한 고온의 냉각수를 냉각시키는 쿨러(92), 쿨러(92)에서 냉각된 냉각수를 엔진재킷(91)에 공급하는 냉각용 순환펌프(93), 엔진재킷(91)과 쿨러(92) 사이를 냉각수가 순환할 수 있도록 구성되는 냉각용 순환라인(94)으로 구성된다.
상기한 엔진 냉각장치(90)에서 내연기관(10)을 냉각한 후에 발생되는 열은, 선박의 난방 등 열이 필요한 각종 서비스 시스템(70)으로 공급하여 활용하고 있다.
그런데 종래의 폐열회수 시스템은, 콘덴서(50)에서 응축된 작동유체의 온도가 40℃ ~ 50℃ 범위이고, 이러한 온도 범위를 갖는 작동유체가 발전용 순환펌프(60)에 의해 절탄기(22)에 공급될 경우, 배기가스 중에 포함되어 있는 황산화물의 응축에 의한 저온 부식 등의 문제가 발생하여, 절탄기(22)의 수명 단축 및 고장의 원인이 되고, 이로 인하여 유지보수 및 교체 등의 공수가 많이 소요되는 문제가 있다.
국내 공개특허공보 제10-2011-0116738호 (공개일: 2011년 10월 26일)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 배열회수보일러의 절탄기의 저온 부식을 방지하도록 하는 선박의 폐열회수 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박의 폐열회수 시스템은, 내연기관에서 발생되는 배기가스를 배출하는 배기관 상에 마련되며, 상기 배기가스의 열 에너지를 회수하여 생산된 증기를 증기터빈에 공급하는 배열회수보일러; 및 상기 내연기관의 자체 열을 냉각시키고, 상기 내연기관을 냉각시킬 때 발생되는 열 에너지를 상기 배열회수보일러로 공급하는 엔진 냉각장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 엔진 냉각장치는, 상기 내연기관에 설치되며, 냉각수로서 작동유체가 순환하는 통로인 엔진재킷으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 배열회수보일러, 상기 증기터빈, 상기 엔진 냉각장치 사이에는, 상기 작동유체가 순환하는 순환라인이 구성되고, 상기 순환라인 상에는 상기 증기터빈으로부터 배출되는 증기상태의 상기 작동유체를 액체상태로 변화시키는 콘덴서가 마련되고, 상기 콘덴서에서 응축된 상기 작동유체를 상기 엔진재킷으로 급수하는 순환펌프가 마련되고, 상기 순환펌프로부터 급수된 상기 작동유체로 상기 내연기관을 냉각시킨 후 상기 배열회수보일러로 공급하는 상기 엔진재킷이 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 배열회수보일러는, 상기 배기관 상에 마련되는 전열관; 상기 배기가스가 흐르는 방향을 따라 상기 전열관의 하류측에 설치되며, 상기 순환펌프로부터 급수되어 상기 엔진재킷을 경유하면서 1차 가열된 액체상태의 상기 작동유체를 공급받아 상기 배기가스의 열로 2차 가열하는 절탄기; 상기 배기가스가 흐르는 방향을 따라 상기 전열관의 중간에 설치되며, 상기 절탄기로부터 공급되는 2차 가열된 상기 작동유체를 상기 배기가스의 열로 3차 가열하는 증발기; 및 상기 배기가스가 흐르는 방향을 따라 상기 전열관의 상류측에 설치되며, 상기 증발기로부터 공급되는 3차 가열된 상기 작동유체를 상기 배기가스의 열로 4차 가열하여 생산된 과열 증기를 상기 증기터빈으로 공급하는 과열기를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 증발기는, 증기드럼을 포함하고, 상기 증기드럼은, 상기 증발기에서 발생된 포화 증기의 기액분리를 행함과 함께, 그 내부를 소정의 수위로 유지함으로써 포화 증기와의 밸런스가 유지되도록 구성되며, 기액분리된 액체상태의 상기 작동유체를 상기 증발기로 재도입되도록 하고, 포화 증기 상태의 상기 작동유체를 상기 과열기로 공급되도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 엔진재킷은, 상기 순환펌프로부터 급수되는 상대적으로 저온의 상기 작동유체에 상기 절탄기의 출구로 배출되는 상대적으로 고온의 상기 작동유체를 합류시켜, 엔진 냉각 시에 필요로 하는 적절한 온도로 유지된 상기 작동유체가 공급될 수 있다.
구체적으로, 상기 절탄기의 출구로부터 분지되어 상기 순환펌프와 상기 엔진재킷 사이를 연결하는 상기 순환라인까지 연장되는 환류라인이 더 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 환류라인 상에는, 상기 절탄기로부터 배출되어 상기 순환라인에 합류되는 상기 작동유체의 유량을 조절하는 밸브가 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 선박의 폐열회수 시스템은, 콘덴서에서 응축되면서 상대적으로 저온 상태가 된 작동유체가 엔진 냉각장치로서의 엔진재킷을 경유한 후 절탄기로 공급되도록 구성함으로써, 절탄기에 상대적으로 고온 상태의 작동유체가 공급될 수 있어, 배기가스 중에 포함되어 있는 황산화물의 응축에 의한 저온 부식을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선박의 폐열회수 시스템은, 절탄기의 저온 부식을 방지함으로써, 절탄기의 유지보수 및 교체 등의 공수를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선박의 폐열회수 시스템은, 엔진재킷으로부터 회수한 열을 배열회수보일러와 연계시킴으로써, 전체 열효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선박의 폐열회수 시스템은, 발전용 및 냉각용으로서의 순환펌프로부터 엔진재킷으로 급수되는 상대적으로 저온의 작동유체에 절탄기의 출구로 배출되는 상대적으로 고온의 작동유체 일부를 합류시켜 엔진 냉각 시에 필요로 하는 적절한 온도의 작동유체가 엔진재킷에 공급될 수 있도록 함으로써, 기존의 엔진 냉각장치의 구성요소인 쿨러, 냉각용 순환펌프 등의 설비를 생략하고 엔진재킷만으로 엔진 냉각장치를 구현할 수 있어, 기존의 엔진 냉각장치에 대비하여 본 발명의 엔진 냉각장치를 콤팩트화할 수 있을 뿐만 아니라, 설비 원가를 절감할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 선박의 폐열회수 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 폐열회수 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열회수 시스템의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐열회수 시스템은, 내연기관(100), 배열회수보일러(200), 증기터빈(300), 발전기(400), 콘덴서(500), 순환펌프(600), 엔진 냉각장치(700), 순환라인(800), 환류라인(900)을 포함하여 구성될 수 있다.
내연기관(100)은, 선박을 추진하기 위해 탑재되며, 연료 연소 시 고온의 배기가스가 발생된다. 배기가스는 내연기관(100)에 연결된 배기관(101)을 통해 외부로 배출된다.
배열회수보일러(200)는, 내연기관(100)에서 발생되는 배기가스를 배출하는 배기관(101) 상에 마련될 수 있으며, 증기를 생산하여 증기터빈(300)에 공급할 수 있도록, 전열관(210), 절탄기(220), 증발기(230), 과열기(240)를 포함하여 구성될 수 있다.
전열관(210)은, 배기관(101) 상에 마련될 수 있으며, 내연기관(100)에서 발생되는 배기가스의 열 에너지를 회수할 수 있도록, 내부에 절탄기(220), 증발기(230), 과열기(240)라고 하는 다수의 열교환기가 구비될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
절탄기(220), 증발기(230), 과열기(240)는, 배기가스가 흐르는 반대 방향 또는 작동유체가 흐르는 방향을 따라 순서대로 설치될 수 있으며, 전열관(210)을 통과하는 배기가스와 순환라인(800)를 순환하는 작동유체를 상호 열교환시킴에 의해 액체상태의 작동유체로부터 증기를 생산시켜 증기터빈(300)에 공급할 수 있도록 한다.
절탄기(220)는, 배기가스가 흐르는 방향을 따라 전열관(210)의 하류측에 설치될 수 있으며, 순환펌프(600)로부터 급수되어 엔진 냉각장치(700)로서의 엔진재킷(710)을 경유하면서 1차 가열된 액체상태의 작동유체를 공급받아 배기가스의 열로 2차 가열하고, 2차 가열된 작동유체의 대부분을 증발기(230)에 구비되는 증기드럼(231)으로 공급하고, 2차 가열된 작동유체의 일부분을 엔진재킷(710)으로 환류시킨다.
절탄기(220)에서 2차 가열된 작동유체의 온도는 내연기관(100)의 용량에 따라 다를 수 있는데, 예를 들어 100℃ ~ 150℃일 수 있다.
이를 통해 본 실시예는, 절탄기(220)에 공급되는 작동유체가 순환펌프(600)로부터 저온의 작동유체, 예를 들어 40℃ ~ 50℃의 작동유체가 직접 공급되는 것이 아니라, 엔진재킷(710)을 경유하면서 1차 가열된 상대적으로 고온의 작동유체가 공급됨으로써, 배기가스의 열로 2차 가열 시에 배기가스 중에 포함되어 있는 황산화물의 응축에 의한 저온 부식을 방지할 수 있게 한다.
증발기(230)는, 배기가스가 흐르는 방향을 따라 전열관(210)의 중간에 설치될 수 있으며, 절탄기(220)로부터 공급되는 2차 가열된 작동유체를 배기가스의 열로 3차 가열하여 과열기(240)로 공급할 수 있다.
증발기(230)에는 증기드럼(231)이 구비될 수 있다.
증기드럼(231)은, 증발기(230)에서 발생된 포화 증기의 기액분리를 행함과 함께, 그 내부를 소정의 수위로 유지함으로써 포화 증기와의 밸런스가 유지되도록 구성될 수 있으며, 증기드럼(231)에서 기액분리된 액체상태의 작동유체를 증발기(230)로 재도입되도록 하고, 포화 증기 상태의 작동유체를 과열기(240)로 공급될 수 있도록 한다.
과열기(240)는, 배기가스가 흐르는 방향을 따라 전열관(210)의 상류측에 설치될 수 있으며, 증발기(230)로부터 공급되는 3차 가열된 작동유체를 배기가스의 열로 4차 가열하여 증기터빈(300)으로 공급할 수 있다.
과열기(240)에서 4차 가열되어 생산된 과열 증기는 온도 및 압력이 내연기관(100)의 용량에 따라 다를 수 있는데, 예를 들어 200℃ ~ 500℃ 및 10기압 ~ 40기압 일 수 있다.
증기터빈(300)은, 순환라인(800) 상에 마련될 수 있으며, 배열회수보일러(200)의 과열기(240)로부터 공급되는 과열 증기에 의해 구동되며, 발전기(400)를 구동시킬 수 있다.
발전기(400)는, 증기터빈(300)과 축으로 연결될 수 있으며, 증기터빈(300)의 회전에 따라 연동하여 전력을 생산할 수 있다.
콘덴서(500)는, 순환라인(800) 상에 마련될 수 있으며, 증기터빈(300)으로부터 배출되는 과열 증기를 강제 응축시켜 액체상태의 작동유체를 순환펌프(600)로 공급할 수 있다. 이때, 응축된 액체상태의 작동유체의 온도는, 예를 들어 40℃ ~ 50℃일 수 있다.
순환펌프(600)는, 증기터빈(300)을 구동시켜 발전기(400)를 통해 전력을 발생시키는 발전용 및 엔진 냉각장치(700)의 엔진재킷(710)을 통해 내연기관(100)을 냉각시키는 냉각용으로서, 순환라인(800) 상에 마련될 수 있으며, 콘덴서(500)로부터 공급되는 액체상태의 작동유체를 엔진 냉각장치(700)로서의 엔진재킷(710)으로 급수할 수 있다.
엔진 냉각장치(700)는, 내연기관(100)의 자체 열을 냉각시킬 수 있으며, 내연기관(100)을 냉각할 때 발생되는 열 에너지를 배열회수보일러(200)에 공급할 수 있다. 이러한 엔진 냉각장치(700)는, 내연기관(100)에 설치되어 냉각수로서의 작동유체가 순환하는 통로인 엔진재킷(710)으로 이루어질 수 있다.
엔진재킷(710)은, 내연기관(100)에 설치되어 순환라인(800) 상에 마련될 수 있으며, 순환펌프(600)로부터 급수되는 작동유체에 의해 내연기관(100)을 냉각시킬 수 있다.
그런데 내연기관(100)으로서의 엔진은 냉각을 위해 공급되는 작동유체(냉각매체)의 온도에 따라 열피로도가 발생될 수 있고, 엔진의 열피로도를 최소화 하기 위하여 엔진 제조업체별로 다르지만 엔진재킷(710)으로 공급되는 냉각매체로서의 작동유체의 온도를 70℃ 내외의 적절한 온도로 유지하는 것이 필요하다.
즉, 엔진재킷(710)으로 공급되는 작동유체는 엔진 냉각 시에 필요로 하는 적절한 온도(예를 들어, 70℃ 내외)로 유지되어야 한다.
따라서, 순환펌프(600)로부터 급수되는 상대적으로 저온(예를 들어, 40℃ ~ 50℃)의 작동유체가 직접 엔진재킷(710)으로 공급될 경우 엔진의 열피로도가 발생될 수 있기 때문에, 엔진재킷(710)은 순환펌프(600)로부터 급수되는 상대적으로 저온의 작동유체에 절탄기(220)의 출구로 배출되는 상대적으로 고온(예를 들어, 100℃ ~ 150℃)의 작동유체 일부를 합류시켜 엔진 냉각 시에 필요로 하는 적절한 온도(예를 들어, 70℃ 내외)의 작동유체를 공급받도록 한다.
상기한 엔진재킷(710)에서는, 순환펌프(600)로부터 급수되는 작동유체와 내연기관(100)에서 발생되는 자체 열이 열교환되는데, 이때 내연기관(100)은 작동유체의 냉열에 의해 냉각되고 작동유체는 내연기관(100)의 온열에 의해 온도가 상승되어 엔진재킷(710)의 출구를 통해 배출되어 배열회수보일러(200)의 절탄기(220)로 공급될 수 있다.
순환라인(800)은, 증기터빈(300)을 구동시켜 발전기(400)를 통해 전력을 발생시키고 엔진 냉각장치(700)의 엔진재킷(710)을 통해 내연기관(100)을 냉각시키는 발전용 및 냉각용으로서, 배열회수보일러(200), 증기터빈(300), 엔진 냉각장치(700) 사이를 작동유체가 액체상태와 증기상태로 순환할 수 있도록 구성될 수 있으며, 이러한 순환라인(800) 상에는 증기터빈(300)으로부터 배출되는 증기상태의 작동유체를 액체상태로 변화시키는 콘덴서(500)가 마련되고, 콘덴서(500)에서 응축된 작동유체를 엔진재킷(710)으로 급수하는 순환펌프(600)가 마련되고, 순환펌프(600)로부터 급수된 작동유체로 내연기관(100)을 냉각시킨 후 절탄기(220)로 공급하는 엔진재킷(710)이 마련될 수 있다.
환류라인(900)은, 절탄기(220)의 출구로부터 분지되어 순환펌프(600)와 엔진재킷(710) 사이를 연결하는 순환라인(800)까지 연장되도록 구성될 수 있으며, 이러한 환류라인(900) 상에는 절탄기(220)로부터 배출되어 순환라인(800)에 합류되는 작동유체의 유량을 조절할 수 있는 밸브(910)가 마련될 수 있다.
밸브(910)는, 내연기관(100) 냉각 시에 필요로 하는 적절한 온도(예를 들어, 70℃ 내외)의 작동유체를 엔진재킷(710)에 공급할 수 있도록, 순환펌프(600)로부터 급수되는 상대적으로 저온(예를 들어, 40℃ ~ 50℃)의 작동유체에 합류되는 절탄기(220)의 출구로 배출되는 상대적으로 고온(예를 들어, 100℃ ~ 150℃)의 작동유체의 유량을 조절할 수 있게 한다.
이와 같이 본 실시예는, 콘덴서(500)에서 응축되면서 상대적으로 저온 상태가 된 작동유체가 엔진 냉각장치(700)로서의 엔진재킷(710)을 경유한 후 절탄기(220)로 공급되도록 구성함으로써, 절탄기(220)에 상대적으로 고온 상태의 작동유체가 공급될 수 있어, 배기가스 중에 포함되어 있는 황산화물의 응축에 의한 저온 부식을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 절탄기(220)의 저온 부식을 방지함으로써, 절탄기(220)의 유지보수 및 교체 등의 공수를 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 엔진재킷(710)으로부터 회수한 열을 배열회수보일러(200)와 연계시킴으로써, 전체 열효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예는, 발전용 및 냉각용으로서의 순환펌프(600)로부터 엔진재킷(710)으로 급수되는 상대적으로 저온의 작동유체에 절탄기(220)의 출구로 배출되는 상대적으로 고온의 작동유체 일부를 합류시켜 엔진 냉각 시에 필요로 하는 적절한 온도의 작동유체가 엔진재킷(710)에 공급될 수 있도록 함으로써, 기존의 엔진 냉각장치(90)의 구성요소인 쿨러(92), 냉각용 순환펌프(93) 등의 설비를 생략하고 엔진재킷(710)만으로 엔진 냉각장치(700)를 구현할 수 있어, 기존의 엔진 냉각장치(90)에 대비하여 본 발명의 엔진 냉각장치(700)를 콤팩트화할 수 있을 뿐만 아니라, 설비 원가를 절감할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 내연기관 101: 배기관
200: 배열회수보일러 210: 전열관
220: 절탄기 230: 증발기
231: 증기드럼 240: 과열기
300: 증기터빈 400: 발전기
500: 콘덴서 600: 순환펌프
700: 엔진 냉각장치 710: 엔진재킷
800: 순환라인 900: 환류라인
910: 밸브

Claims (8)

  1. 내연기관에서 발생되는 배기가스를 배출하는 배기관 상에 마련되며, 상기 배기가스의 열 에너지를 회수하여 생산된 증기를 증기터빈에 공급하는 배열회수보일러; 및
    상기 내연기관의 자체 열을 냉각시키고, 상기 내연기관을 냉각시킬 때 발생되는 열 에너지를 상기 배열회수보일러로 공급하는 엔진 냉각장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엔진 냉각장치는,
    상기 내연기관에 설치되며, 냉각수로서 작동유체가 순환하는 통로인 엔진재킷으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배열회수보일러, 상기 증기터빈, 상기 엔진 냉각장치 사이에는, 상기 작동유체가 순환하는 순환라인이 구성되고,
    상기 순환라인 상에는 상기 증기터빈으로부터 배출되는 증기상태의 상기 작동유체를 액체상태로 변화시키는 콘덴서가 마련되고, 상기 콘덴서에서 응축된 상기 작동유체를 상기 엔진재킷으로 급수하는 순환펌프가 마련되고, 상기 순환펌프로부터 급수된 상기 작동유체로 상기 내연기관을 냉각시킨 후 상기 배열회수보일러로 공급하는 상기 엔진재킷이 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 배열회수보일러는,
    상기 배기관 상에 마련되는 전열관;
    상기 배기가스가 흐르는 방향을 따라 상기 전열관의 하류측에 설치되며, 상기 순환펌프로부터 급수되어 상기 엔진재킷을 경유하면서 1차 가열된 액체상태의 상기 작동유체를 공급받아 상기 배기가스의 열로 2차 가열하는 절탄기;
    상기 배기가스가 흐르는 방향을 따라 상기 전열관의 중간에 설치되며, 상기 절탄기로부터 공급되는 2차 가열된 상기 작동유체를 상기 배기가스의 열로 3차 가열하는 증발기; 및
    상기 배기가스가 흐르는 방향을 따라 상기 전열관의 상류측에 설치되며, 상기 증발기로부터 공급되는 3차 가열된 상기 작동유체를 상기 배기가스의 열로 4차 가열하여 생산된 과열 증기를 상기 증기터빈으로 공급하는 과열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 증발기는, 증기드럼을 포함하고,
    상기 증기드럼은, 상기 증발기에서 발생된 포화 증기의 기액분리를 행함과 함께, 그 내부를 소정의 수위로 유지함으로써 포화 증기와의 밸런스가 유지되도록 구성되며, 기액분리된 액체상태의 상기 작동유체를 상기 증발기로 재도입되도록 하고, 포화 증기 상태의 상기 작동유체를 상기 과열기로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 엔진재킷은,
    상기 순환펌프로부터 급수되는 상대적으로 저온의 상기 작동유체에 상기 절탄기의 출구로 배출되는 상대적으로 고온의 상기 작동유체를 합류시켜, 엔진 냉각 시에 필요로 하는 온도로 유지된 상기 작동유체가 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 절탄기의 출구로부터 분지되어 상기 순환펌프와 상기 엔진재킷 사이를 연결하는 상기 순환라인까지 연장되는 환류라인이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 것을 선박의 폐열회수 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 환류라인 상에는,
    상기 절탄기로부터 배출되어 상기 순환라인에 합류되는 상기 작동유체의 유량을 조절하는 밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 폐열회수 시스템.
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