KR20190031358A - Generating apparatus of ship - Google Patents

Generating apparatus of ship Download PDF

Info

Publication number
KR20190031358A
KR20190031358A KR1020170118451A KR20170118451A KR20190031358A KR 20190031358 A KR20190031358 A KR 20190031358A KR 1020170118451 A KR1020170118451 A KR 1020170118451A KR 20170118451 A KR20170118451 A KR 20170118451A KR 20190031358 A KR20190031358 A KR 20190031358A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piston
cylinder
working fluid
storage tank
heat
Prior art date
Application number
KR1020170118451A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102334536B1 (en
Inventor
이호기
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020170118451A priority Critical patent/KR102334536B1/en
Publication of KR20190031358A publication Critical patent/KR20190031358A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102334536B1 publication Critical patent/KR102334536B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F03G7/061—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element
    • F03G7/06112—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using the thermal expansion or contraction of enclosed fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Disclosed is a generation apparatus of a ship, capable of providing excellent controllability. According to one embodiment of the present invention, the generation apparatus of a ship comprises: a first cylinder having a first piston and a second cylinder having a second piston, which are connected to each other through a common flow path; a first heat exchange unit to heat working fluid in the cylinder by heating fluid; a second heat exchange unit using cold generated when evaporating liquefied gas supplied from a storage tank to an engine to cool the working fluid flowing into the second cylinder; and a generation unit to generate electricity based on rotational force of a rotary shaft rotated by repetitive action of the first and second pistons. The working fluid in the first cylinder flows into the second cylinder through the common flow path while being heated and expanded by the first heat exchange unit to push up the second piston of the second cylinder. The working fluid flowing into the second cylinder pushes down the second piston while being cooled and contracted by the second heat exchange unit to return the mechanically connected first piston to a first position.

Description

선박의 발전장치{GENERATING APPARATUS OF SHIP}{GENERATING APPARATUS OF SHIP}

본 발명은 선박의 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generating apparatus for a ship.

온실가스 및 각종 대기오염 물질의 배출에 대한 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)의 규제가 강화됨에 따라 조선 및 해운업계에서는 기존 연료인 중유, 디젤유의 이용을 대신하여, 청정 에너지원인 천연가스를 선박의 연료가스로 이용하는 경우가 많아지고 있다.As the regulations of the International Maritime Organization (IMO) on the emission of greenhouse gases and various air pollutants have been strengthened, the shipbuilding and marine industries have replaced natural fuels such as heavy oil and diesel oil, And it is often used as a fuel gas of a ship.

연료가스 중에서 널리 이용되고 있는 천연가스(Natural Gas)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하며, 통상적으로 그 부피를 1/600로 줄인 액화가스(Liquefied Gas) 상태로 변환시켜 저장 및 운반을 하고 있다.Natural gas, which is widely used in fuel gas, is mainly composed of methane, and is usually stored and transported into a liquefied gas state in which the volume thereof is reduced to 1/600.

이러한 액화가스는 선체에 단열 처리되어 설치되는 저장탱크에 수용되어 저장 및 수송되며, 선박의 엔진은 액화가스 또는 증발가스(Boiled Off Gas) 등을 연료가스로 공급받아 구동된다. 여기서, 증발가스는 저장탱크 내부에 수용된 액화가스가 자연적으로 기화하여 발생되는 자연증발가스 및 액화가스를 강제적으로 기화시켜 생산한 강제증발가스를 포함한다. 액화가스 또는 증발가스는 압축 및 기화 등의 처리과정을 거쳐 엔진이 요구하는 조건에 맞추어 공급된다.The liquefied gas is stored and transported in a storage tank which is installed in a heat insulation treatment on the hull, and the engine of the ship is driven by supplying liquefied gas or boiled off gas to the fuel gas. Here, the evaporation gas includes a natural evaporation gas generated by naturally vaporizing the liquefied gas contained in the storage tank, and a forced evaporation gas produced by forcibly vaporizing the liquefied gas. The liquefied gas or the evaporated gas is supplied according to the conditions required by the engine through a process such as compression and vaporization.

한편, 통상적으로 저장탱크에 저장된 액화가스는 예컨대 대략 14도 정도의 해수와 열교환되어 기화된 후, 엔진의 연료공급조건에 맞게 대략 160도 정도의 보일러 스팀과 열교환되어 가열된다. 이때, 액화가스 기화 과정에서 발생하는 냉열 에너지는 재활용되지 못하고 외부로 배출되었다.On the other hand, the liquefied gas stored in the storage tank is heat-exchanged with seawater of about 14 degrees, for example, and is vaporized. Then, the liquefied gas is heat-exchanged with boiler steam of about 160 degrees to meet the fuel supply condition of the engine. At this time, the cold energy generated in the liquefied gas vaporization process was not recycled but discharged to the outside.

이에, 종래에는 냉열을 회수하여 발전 등에 이용하는 다양한 방법을 제시한 바 있다. 관련된 종래기술로서, 한국공개특허 제10-2012-0010334호(2012.02.03. 공개)를 참조하기 바란다.Accordingly, conventionally, various methods for recovering cold and heat for power generation have been proposed. As a related art, see Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0010334 (published on Mar. 23, 2012).

한국공개특허 제10-2012-0010334호(2012.02.03. 공개)Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0010334 (published on March 23, 2012)

본 발명의 실시 예는 선박의 보일러 스팀 및 액화가스 기화 시 발생하는 냉열 간의 온도 차를 이용하여 서로 공통유로를 통해 연결된 두 실린더의 작동유체가 가열 팽창 및 냉각 수축 작용을 하도록 하고, 이를 통해 발전을 수행하도록 하여, 발전의 효율성 및 구성의 간편성, 제어의 우수성을 높일 수 있는 선박의 발전장치를 제공하고자 한다. The embodiment of the present invention allows the working fluid of two cylinders, which are connected to each other through a common flow path, to perform a thermal expansion and a cooling and shrinking operation by using a temperature difference between boiler steam of a ship and cold heat generated when liquefied gas is vaporized, So as to improve the efficiency of the power generation, the simplicity of the configuration, and the superiority of the control.

본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 공통유로를 통해 연결되며, 제1피스톤을 가진 제1실린더와 제2피스톤을 가진 제2실린더; 가열유체에 의해 상기 제1실린더 내의 작동유체를 가열시키는 제1열교환부; 저장탱크로부터 엔진으로 공급되는 액화가스를 기화시키는 과정에서 발생하는 냉열을 이용하여 상기 제2실린더 내로 이동한 상기 작동유체를 냉각시키는 제2열교환부; 및 상기 제1피스톤과 상기 제2피스톤의 반복 동작에 의해 회동되는 회전축의 회전력을 기초로 전기를 발생시키는 발전부;를 포함하되, 상기 제1실린더 내의 작동유체는 상기 제1열교환부에 의해 가열 팽창하면서 상기 공통유로를 통해 제2실런더로 흘러 들어가 상기 제2실린더 내의 제2피스톤을 위쪽으로 밀어내고, 상기 제2실린더 내로 유입된 상기 작동유체는 상기 제2열교환부에 의해 냉각 수축되면서 상기 제2피스톤을 아래쪽으로 끌어 내려 기계적으로 연결된 상기 제1피스톤을 처음 위치로 복귀시키는 선박의 발전장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: a second cylinder connected to a common flow path, the first cylinder having a first piston and the second piston; A first heat exchanger for heating the working fluid in the first cylinder by a heating fluid; A second heat exchanger for cooling the working fluid moved into the second cylinder by using cold heat generated in the process of vaporizing the liquefied gas supplied from the storage tank to the engine; And a power generating unit generating electricity based on a rotational force of a rotating shaft rotated by a repetitive operation of the first piston and the second piston, wherein the working fluid in the first cylinder is heated by the first heat exchanging unit The working fluid flowing into the second cylinder is cooled and shrunk by the second heat exchanging part, and the working fluid flowing into the second cylinder is cooled and shrunk by the second heat exchanging part, And the second piston is dragged downward to return the first piston mechanically connected to the initial position.

상기 제1피스톤과 상기 제2피스톤의 각각의 피스톤축은 회전축을 중심으로 회전하는 플라이휠의 고정축을 공통접점으로 하여 서로 회동 가능하게 연결될 수 있다.The piston shafts of the first piston and the second piston may be rotatably connected to each other with the fixed shaft of the flywheel rotating around the rotation shaft as a common contact point.

상기 작동유체는 헬륨, 수소 및 프로판 중 어느 하나를 포함하고, 상기 가열유체는 해수 및 선박 내의 스팀 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The working fluid may include any one of helium, hydrogen, and propane, and the heating fluid may include either seawater or steam in the vessel.

본 발명의 실시 예에 의한 선박의 발전장치는 선박의 보일러 스팀 및 액화가스 기화 시 발생하는 냉열 간의 온도 차를 이용하여 서로 공통유로를 통해 연결된 두 실린더의 작동유체가 가열 팽창 및 냉각 수축 작용을 하도록 하고, 이를 통해 발전을 수행하도록 하여, 발전의 효율성 및 구성의 간편성, 제어의 우수성을 높일 수 있다. The ship's power generating apparatus according to the embodiment of the present invention uses the temperature difference between the boiler steam of the ship and the cold heat generated when the liquefied gas is vaporized so that the working fluid of the two cylinders connected to each other through the common flow path performs the heat expansion and cooling shrinkage So that the power generation can be performed, thereby improving the efficiency of the power generation, the simplicity of the configuration, and the superiority of the control.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 연료공급시스템에서, 액화가스 기화 시 발생하는 냉열을 발전장치로 공급하는 모습을 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 발전장치의 세부 구성도이다.
도 3a와 도 3b는 도 2에 도시된 발전장치의 동작 과정을 도시한 것이다.FIG. 1 is a view showing a state in which cool heat generated during liquefied gas vaporization is supplied to a power generator in a fuel supply system for a ship according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed configuration diagram of the power generation apparatus shown in FIG.
FIGS. 3A and 3B illustrate the operation of the generator shown in FIG. 2. FIG.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided to fully convey the spirit of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. The present invention is not limited to the embodiments shown herein but may be embodied in other forms. For the sake of clarity, the drawings are not drawn to scale, and the size of the elements may be slightly exaggerated to facilitate understanding.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 연료공급시스템(100)은 선박 엔진이 요구하는 메탄가에 맞게 연료가스를 효과적으로 공급할 수 있다. 또, 연료공급시스템(100)은 액화가스 기화 시 발생하는 냉열을 후술할 발전장치(101)으로 공급할 수 있다. 이하에서는 연료공급시스템(100)을 먼저 설명하고, 이어서 발전장치(101)을 설명한다.Referring to FIG. 1, the fuel supply system 100 according to the embodiment of the present invention can effectively supply the fuel gas to meet the methane demanded by the marine engine. Further, the fuel supply system 100 can supply cold power generated during liquefied gas vaporization to the power generation apparatus 101 to be described later. Hereinafter, the fuel supply system 100 will be described first, and then the power generation apparatus 101 will be described.

연료공급시스템(100)은 발전장치(100)와 함께 예컨대 액화연료 운반선, 액화연료 RV(Regasification Vessel), 컨테이너선, 일반상선, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등을 포함하는 각종 선박에 구비될 수 있다.The fuel supply system 100 may be used in conjunction with the power generation apparatus 100 to provide a fuel for a liquefied fuel carrier, a liquefied fuel RV (Regasification Vessel), a container ship, a general merchant vessel, an LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off- Floating Storage and Regasification Unit), and the like.

연료공급시스템(100)은 액화가스 및 액화가스의 증발가스를 저장하는 저장탱크(10)와, 저장탱크(10)로부터 증발가스를 공급받아 압축하는 압축부(20)와, 압축부(20)에 의해 압축된 증발가스를 저장하는 압력탱크(25)와, 열교환부(30)와, 저장탱크(10)로부터 공급받은 액화가스를 열교환부(30)로 전달하며, 열교환부(30), 기화기(40), 기액분리기(50), 히터(55) 및 엔진(E)을 연결하는 연료공급라인(L1)과, 저장탱크(10)로부터 공급받은 액화가스의 증발가스를 압축부(20)로 전달하며, 압축부(20), 압력탱크(25), 열교환부(30) 및 저장탱크(10)를 연결하는 메탄가충족라인(L2)과, 메탄가충족라인(L2)의 압력탱크(25) 후단에 마련된 제어밸브(60)와, 제어밸브(60)의 개폐를 제어하는 제어부(80)를 포함한다.The fuel supply system 100 includes a storage tank 10 for storing evaporative gas of liquefied gas and liquefied gas, a compression section 20 for receiving and compressing the evaporation gas from the storage tank 10, A heat exchanger 30 and a liquefied gas supplied from the storage tank 10 to a heat exchanger 30 and a heat exchanger 30, A fuel supply line L1 for connecting the engine 40 to the engine E and the gas-liquid separator 50, the heater 55, and the engine E, and an evaporation gas of the liquefied gas supplied from the storage tank 10 to the compression unit 20 And a methane met satisfying line L2 connecting the compression section 20, the pressure tank 25, the heat exchanging section 30 and the storage tank 10 and the downstream end of the pressure tank 25 of the methane metering line L2 And a control unit 80 for controlling the opening and closing of the control valve 60. The control unit 60 controls the opening /

여기서, 제어부(80)는 엔진(E)에서 요구하는 연료의 메탄성분 함유량에 비해 연료공급라인(L1)을 통해 엔진(E)으로 공급되는 연료의 메탄성분 함유량이 낮다고 판단된 경우, 제어밸브(60)를 개방시켜, 압력탱크(25)에 저장된 상술한 압축된 증발가스가 열교환부(30)로 공급되도록 한다.If it is determined that the methane content of the fuel supplied to the engine E through the fuel supply line L1 is lower than the methane content of the fuel required by the engine E, 60 so that the above-mentioned compressed evaporative gas stored in the pressure tank 25 is supplied to the heat exchange unit 30. [

그리고, 열교환부(30)는 제어밸브(60) 개방에 따라 압력탱크(25)로부터 공급된 압축된 증발가스를 저장탱크(10)로부터 공급받은 액화가스와 열교환시켜 액화시킨다. 이후, 열교환부(30)에 의해 액화된 증발가스는 메탄가충족라인(L2)을 통해 저장탱크(10)에 저장된다.The heat exchange unit 30 heat-exchanges the compressed evaporative gas supplied from the pressure tank 25 with the liquefied gas supplied from the storage tank 10 in accordance with the opening of the control valve 60 to liquefy it. Thereafter, the evaporated gas liquefied by the heat exchanging section 30 is stored in the storage tank 10 through the methane satisfaction fulfilling line L2.

이하, 연료공급시스템(100)에 대해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the fuel supply system 100 will be described in detail.

상술한 저장탱크(10)는 예컨대 LNG(Liquefied Natural Gas)를 저장할 수 있으며, 다른 예에서는 엔진(E)의 연료로 사용되며, 액화 가능한 다른 물질을 저장할 수도 있다. 저장탱크(10)는 단열상태를 유지하면서 연료를 액화상태로 저장하는 멤브레인형 탱크, SPB형 탱크 등을 포함할 수 있다. 상술한 엔진(E)은 예컨대, DFDE(Dual Fuel Disel Electric) 엔진 등과 같은 저압(약 5~8bar)의 분사엔진, 중압(약 16~18bar)의 연료가스로 연소가 가능한 중압가스 분사엔진 등을 포함할 수 있다.The above-described storage tank 10 may store, for example, Liquefied Natural Gas (LNG), and in another example, it may be used as fuel for the engine E and may store other liquefied materials. The storage tank 10 may include a membrane type tank, an SPB type tank, and the like which store the fuel in a liquefied state while maintaining an adiabatic state. The engine E may be a low pressure (about 5 to 8 bar) injection engine such as a DFDE (Dual Fuel Disel Electric) engine or a medium pressure gas injection engine capable of burning with a fuel gas of medium pressure (about 16 to 18 bar) .

저장탱크(10)에 저장된 액화가스의 증발가스는 메탄가충족라인(L2)을 통해 압축부(20)로 공급된다. 메탄가충족라인(L2)은 저장탱크(10)에 저장된 액화가스의 증발가스를 압축부(20)로 보내며, 압축부(20), 압력탱크(25), 열교환부(30) 및 저장탱크(10)를 연결한다.The evaporated gas of the liquefied gas stored in the storage tank 10 is supplied to the compression section 20 through the methane satisfaction fulfilling line L2. The methane satisfaction line L2 sends the evaporated gas of the liquefied gas stored in the storage tank 10 to the compression section 20 and the compression section 20, the pressure tank 25, the heat exchange section 30 and the storage tank 10 ).

압축부(20)는 다단의 압축기(21)와 냉각기(22)를 포함할 수 있으며, 저장탱크(10)로부터 공급받은 액화가스의 증발가스를 설정된 압력에 따라 압축시킨다.The compression unit 20 may include a multi-stage compressor 21 and a cooler 22, and compresses the evaporated gas of the liquefied gas supplied from the storage tank 10 according to a set pressure.

압력탱크(25)는 압축부(20)에 의해 압축된 증발가스를 저장한다. 압력탱크(25)에 저장된 압축된 증발가스는 제어밸브(60) 개방 시 설정된 압력으로 열교환부(30)로 공급될 수 있다.The pressure tank 25 stores the evaporated gas compressed by the compressing section 20. The compressed evaporated gas stored in the pressure tank 25 can be supplied to the heat exchanger 30 at a pressure set when the control valve 60 is opened.

저장탱크(10)에 저장된 액화가스는 연료공급라인(L1)을 통해 열교환부(30)로 거쳐 엔진(E) 쪽으로 공급된다.The liquefied gas stored in the storage tank 10 is supplied to the engine E through the heat exchange unit 30 through the fuel supply line L1.

연료공급라인(L1)는 저장탱크(10)로부터 공급된 액화가스를 열교환부(30)로 전달하며, 열교환부(30), 기화기(40), 기액분리기(50), 히터(55) 및 엔진(E)을 연결한다.The fuel supply line L1 transfers the liquefied gas supplied from the storage tank 10 to the heat exchange unit 30 and is connected to the heat exchange unit 30, the vaporizer 40, the gas-liquid separator 50, the heater 55, (E).

평상 시, 메탄성분 함유량이 높은 저장탱크(10)의 증발가스는 엔진(E)의 연료로 소비되지 않고, 압력탱크(25)에 저장된다. The evaporated gas of the storage tank 10 having a high methane content is not consumed in the fuel of the engine E but is stored in the pressure tank 25.

따라서, 저장탱크(10)로부터 공급된 액화가스는 별도의 열교환을 수행하지 않고 열교환부(30)를 통과하여 기화기(40)로 이동한다.Therefore, the liquefied gas supplied from the storage tank 10 passes through the heat exchange unit 30 and moves to the vaporizer 40 without performing any heat exchange.

기화기(40)는 열교환부(30)를 통과하여 공급된 상술한 액화가스를 공급받아 기화시킨다. 여기서, 기화기(40)는 액화가스를 예컨대 해수와 열교환하여 기화시킬 수 있다. 이때 액화가스 기화 시 발생하는 냉열은 콜드 에너지(Cold Energy)로서 후술할 발전장치(101)의 제2열교환부(140)로 공급될 수 있다.The vaporizer 40 receives the supplied liquefied gas through the heat exchanging part 30 and vaporizes it. Here, the vaporizer 40 can vaporize the liquefied gas by heat exchange with, for example, seawater. At this time, the cold heat generated in the liquefied gas vaporization may be supplied to the second heat exchanging unit 140 of the power generation apparatus 101, which will be described later, as a cold energy.

기액분리기(50)는 기화기(40)에 의해 기화된 액화가스를 액체성분과 기체성분으로 분리시킨다. 여기서, 기액분리기(50)에 의해 분리된 액체성분은 회수라인(L3)을 통해 저장탱크(10)에 저장되고, 기체성분은 연료공급라인(L1)을 통해 히터(55)로 공급된다.The gas-liquid separator 50 separates the liquefied gas vaporized by the vaporizer 40 into a liquid component and a gaseous component. Here, the liquid component separated by the gas-liquid separator 50 is stored in the storage tank 10 through the recovery line L3, and the gas component is supplied to the heater 55 through the fuel supply line L1.

히터(55)는 기액분리기(40)에 의해 분리된 기체성분을 엔진(E)의 연료공급조건에 맞게 가열시킨다. The heater 55 heats the gas component separated by the gas-liquid separator 40 to meet the fuel supply condition of the engine E.

이와 같은 구성을 통해, 메탄성분 함유량이 높은 저장탱크(10)의 증발가스는 엔진(E)의 연료로 소비되지 않고, 압력탱크(25)에 지속적으로 저장된 상태에서, 액화가스를 엔진(E)의 연료로 공급할 수 있다.The evaporated gas of the storage tank 10 having a high methane content is not consumed as the fuel of the engine E but is continuously stored in the pressure tank 25 to supply the liquefied gas to the engine E, As fuel.

이러한 연료공급시스템(100)은 엔진(E)의 출력 또는 연료공급라인(L1)의 엔진(E) 전단의 압력값을 측정하는 센서부(70)를 마련할 수 있다.The fuel supply system 100 may be provided with a sensor unit 70 for measuring the output of the engine E or the pressure value of the front end of the engine E of the fuel supply line L1.

제어부(80)는 센서부(70)에 의해 측정된 값을 기초로, 엔진(E)에서 요구하는 연료의 메탄성분 함유량에 비해 연료공급라인(L1)을 통해 엔진(E)으로 공급되는 연료의 메탄성분 함유량이 낮다고 판단된 경우, 제어밸브(60)를 개방시킨다.The control unit 80 determines the amount of the fuel supplied to the engine E through the fuel supply line L1 in comparison with the methane content of the fuel required by the engine E based on the value measured by the sensor unit 70 When it is determined that the methane content is low, the control valve 60 is opened.

이 경우, 압력탱크(25)에 저장된 압축된 증발가스는 열교환부(30)로 공급되며, 저장탱크(10)로부터 공급된 액화가스와 열교환을 수행하여 액화된다.In this case, the compressed evaporated gas stored in the pressure tank 25 is supplied to the heat exchange unit 30, and is liquefied by performing heat exchange with the liquefied gas supplied from the storage tank 10.

열교환부(30)를 거쳐 액화된 증발가스는 메탄가충족라인(L2)을 통해 저장탱크(10)로 저장되고, 열교환부(30)를 거쳐 열교환된 액화가스는 상술한 기화기(40)로 흘러간다.The evaporated gas liquefied through the heat exchanging section 30 is stored in the storage tank 10 through the methane satisfaction fulfilling line L2 and the liquefied gas heat exchanged through the heat exchanging section 30 flows to the evaporator 40 .

여기서, 메탄가충족라인(L2)의 열교환부(30) 후단에는 감압밸브(90)가 마련되어, 열교환부(30)를 거쳐 액화된 증발가스를 감압시킬 수 있다. 열교환부(30)를 거쳐 액화된 증발가스는 감압밸브(90)에 의해 온도가 내려간 상태에서 저장탱크(10)로 주입되며, 이를 통해 저장탱크(10) 내의 전체적인 메탄성분 함유량을 맞추는 동시에 메탄 증발을 억제하여 메탄가를 일정하게 유지시킬 수 있다.A pressure reducing valve (90) is provided at a downstream end of the heat exchanging part (30) of the methane metering line (L2) to reduce the evaporated gas liquefied through the heat exchanging part (30). The evaporated gas liquefied through the heat exchanging unit 30 is injected into the storage tank 10 in a state where the temperature is lowered by the pressure reducing valve 90 to adjust the overall methane content in the storage tank 10, The methane content can be kept constant.

상술한 구성을 통해 엔진(E)이 요구하는 적정 메탄가를 효과적으로 맞출 수 있어, 엔진 피스톤의 마모, 엔진 효율 저하, 노킹 등의 문제를 사전에 방지할 수 있다.It is possible to effectively match the proper methane price required by the engine E through the above-described structure, and to prevent problems such as abrasion of the engine piston, deterioration of the engine efficiency, and knocking.

한편, 종래에는 저장탱크에 저장된 액화가스는 예컨대 대략 14도 정도의 해수와 열교환되어 기화된 후, 엔진의 연료공급조건에 맞게 대략 160도 정도의 보일러 스팀과 열교환되어 가열된다. 이러한 과정에서 발생하는 냉열 에너지는 활용되지 못하고 외부로 배출되었다.Conventionally, the liquefied gas stored in the storage tank is heat-exchanged with seawater of about 14 degrees, for example, and is vaporized. Then, the liquefied gas is heat-exchanged with boiler steam of about 160 degrees to meet the fuel supply condition of the engine. The cold energy generated in this process was not utilized but was discharged to the outside.

그러나, 본 발명은 상술한 바와 같이 액화가스를 기화시키는 과정에서 발생하는 냉열을 발전장치(101)으로 보내어, 발전에 활용할 수 있다.However, according to the present invention, the cold heat generated during the process of vaporizing the liquefied gas as described above can be sent to the power generation apparatus 101 and utilized for power generation.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 발전장치(101)는 서로 공통유로(R)를 통해 연결되며, 제1피스톤(111)을 가진 제1실린더(110)와 제2피스톤(121)을 가진 제2실린더(120)와, 가열유체에 의해 제1실린더(110) 내의 작동유체를 가열시키는 제1열교환부(130)와, 기화기(40)에 의해 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 기화시키는 과정에서 발생하는 냉열을 이용하여 제2실린더(120) 내로 이동한 작동유체를 냉각시키는 제2열교환부(140)와, 제1피스톤(111)과 제2피스톤(121)의 반복 동작에 의해 회동되는 회전축(161)의 회전력을 기초로 전기를 발생시키는 발전부(150)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에서는 기화기(40)에 의해 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 기화시키는 과정에서 발생하는 냉열을 이용하여 제2실린더(120) 내로 이동한 작동유체를 냉각시키는 것을 예로 들어 설명하지만, 다른 실시 예에서는 기화기(40)에 의해 저장탱크(10)에 저장된 액화가스를 기화시키는 과정에서 발생하는 냉열뿐 아니라, 어떤 과정을 통해 발생된 냉열 에너지든 제2실린더(120) 내로 이동한 작동유체를 냉각시킬 수 있는 정도라면 사용 가능하다.Referring to FIG. 2, a power generation apparatus 101 of a ship according to an embodiment of the present invention includes a first cylinder 110 having a first piston 111 and a second cylinder 110, A first heat exchanger 130 for heating the working fluid in the first cylinder 110 by the heating fluid and a second heat exchanger 130 for heating the working fluid in the storage tank 10 by the vaporizer 40, A second heat exchanging part 140 for cooling the working fluid moved into the second cylinder 120 by using the cold heat generated in the process of vaporizing the stored liquefied gas and a second heat exchanging part 140 for cooling the first and second pistons 111 and 121, And a power generating unit 150 that generates electricity based on the rotational force of the rotating shaft 161 that is rotated by the repetitive operation of the rotating shaft 161. In the embodiment of the present invention, the working fluid moved into the second cylinder 120 is cooled by using the cold heat generated in the process of vaporizing the liquefied gas stored in the storage tank 10 by the vaporizer 40 However, in another embodiment, not only the cold energy generated in the process of vaporizing the liquefied gas stored in the storage tank 10 by the vaporizer 40, but also the cold energy generated through a certain process is transferred into the second cylinder 120 It can be used as long as it can cool the working fluid.

여기서, 제1피스톤(111)과 제2피스톤(121)의 각각의 피스톤축(111a, 121a)은 플라이휠(160)의 고정축(X)을 공통접점으로 하여 서로 회동 가능하게 연결될 수 있다. 플라이휠(160)은 회전축(161)을 중심으로 회전할 수 있다.The piston shafts 111a and 121a of the first and second pistons 111 and 121 are rotatably connected to each other with the fixed shaft X of the flywheel 160 as a common contact point. The flywheel 160 can rotate about the rotation axis 161. [

또, 제1피스톤(111)과 제2피스톤(121)은 90도 위상차를 갖고 동작할 수 있다. 그리고, 상술한 작동유체는 헬륨, 수소 및 프로판 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 가열유체는 해수 및 선박 내의 스팀 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the first piston 111 and the second piston 121 can operate with a phase difference of 90 degrees. And, the above-mentioned working fluid may include any one of helium, hydrogen, and propane, and the heating fluid may include either seawater or steam in the vessel.

발전장치(101)의 동작을 위해, 제1실린더(110) 내의 작동유체는 제1열교환부(130)에 의해 가열 팽창하면서 공통유로(R)를 통해 제2실런더(120)로 흘러 들어가 제2실린더(120) 내의 제2피스톤(121)을 위쪽으로 밀어낸다. 이후, 제2실린더(120) 내로 유입된 작동유체는 제2열교환부(140)에 의해 냉각 수축되면서 제2피스톤(121)을 끌어 내려 기계적으로 연결된 제1피스톤(111)을 처음 위치로 복귀시킨다. The working fluid in the first cylinder 110 flows into the second cylinder liner 120 through the common flow path R while being heated and expanded by the first heat exchanging part 130, The second piston 121 in the second cylinder 120 is pushed upward. Thereafter, the working fluid introduced into the second cylinder 120 is cooled and shrunk by the second heat exchanging part 140 to draw the second piston 121 to return the first piston 111 mechanically connected to the first position .

이하, 선박의 발전장치(101)의 세부 동작 과정에 대해서 설명한다.Hereinafter, the detailed operation process of the power generating apparatus 101 of the ship will be described.

도 3a의 (a)를 참조하면, 제1실린더(110) 내의 작동유체는 제1열교환부(130)에 의해 가열 팽창하고, 제1피스톤(111)을 밀어 올리면서 공통유로(R)를 통해 제2실린더(120)로 흘러 들어가게 된다. 3A, the working fluid in the first cylinder 110 is heated and expanded by the first heat exchanging unit 130, and the first piston 111 is pushed up, and the working fluid in the first cylinder 110 flows through the common flow channel R And flows into the second cylinder 120.

다음으로, 도 3a의 (b)를 참조하면, 가열 팽창하여 공통유로(R)를 통해 제2실린더(120)로 유입된 작동유체의 압력으로 제2피스톤(121)이 위로 밀려 올라가면서 외부에 일을 하는 동안 제1피스톤(111)은 거의 제자리에 머물게 된다. 3A, the second piston 121 is pushed up by the pressure of the working fluid which has been heated and expanded to flow into the second cylinder 120 through the common flow path R, During operation, the first piston 111 remains substantially in place.

다음으로, 도 3b의 (c)를 참조하면, 상승한 제2피스톤(121)이 거의 제자리에 머물러 있는 동안, 제2실린더(120) 내로 유입된 작동유체는 제2열교환부(140)에 의해 냉각 수축된다.3B, the working fluid introduced into the second cylinder 120 is cooled by the second heat exchanging part 140 while the raised second piston 121 remains almost in place, Contracted.

다음으로, 도 3b의 (d)를 참조하면, 냉각 수축된 작동유체는 제2피스톤(121)을 끌어 내려 기계적으로 연결된 제1피스톤(111)을 처음 위치로 복귀시킨다. 제2피스톤(121)이 회전 관성과 냉각된 작동유체의 수축에 의해 아래로 내려오는 동안 제1피스톤(111)은 제2실린더(120) 출입구를 차단하면서 거의 제자리에 머물러 있게 된다. Next, referring to FIG. 3 (d), the cooled and shrunk working fluid draws the second piston 121 back to return the first piston 111 mechanically connected to the initial position. While the second piston 121 descends due to the rotational inertia and the contraction of the cooled working fluid, the first piston 111 remains almost in place while shutting off the second cylinder 120 entrance.

상술한 과정을 반복하는 동안, 발전부(150)는 제1피스톤(111)과 제2피스톤(121)의 반복 동작에 의해 회동되는 회전축(161)의 회전력을 기초로 전기를 발생시키게 된다.The power generation unit 150 generates electricity based on the rotational force of the rotary shaft 161 rotated by the repetitive operation of the first piston 111 and the second piston 121. [

종래에는 압축기, 터빈 등을 이용한 발전을 수행하였으나, 본 발명은 상술한 바와 같이 제1열교환기(130)와 제2열교환기(140)를 이용한 온도 차에 의해 발전을 효과적으로 수행할 수 있으며, 장치 구성의 단순화와 함께 제어를 원활하게 수행할 수 있다.The power generation using the compressor, the turbine, and the like has been conventionally performed. However, the present invention can effectively perform power generation by the temperature difference using the first heat exchanger 130 and the second heat exchanger 140 as described above, The control can be smoothly performed together with the simplification of the configuration.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.The foregoing has shown and described specific embodiments. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention described in the following claims It will be possible.

10: 저장탱크 20: 압축부
25: 압력탱크 30: 열교환부
60: 제어밸브 70: 센서부
80: 제어부 90: 감압밸브
101: 발전장치 110: 제1실린더
111: 제1피스톤 120: 제2실린더
121: 제2피스톤 130: 제1열교환부
140: 기화기 150: 발전부
160: 플라이휠 161: 회전축10: storage tank 20: compression section
25: pressure tank 30: heat exchanger
60: control valve 70: sensor unit
80: control unit 90: pressure reducing valve
101: power generation device 110: first cylinder
111: first piston 120: second cylinder
121: second piston 130: first heat exchanger
140: vaporizer 150: power generator
160: flywheel 161: rotary shaft

Claims (3)

서로 공통유로를 통해 연결되며, 제1피스톤을 가진 제1실린더와 제2피스톤을 가진 제2실린더;
가열유체에 의해 상기 제1실린더 내의 작동유체를 가열시키는 제1열교환부;
저장탱크로부터 엔진으로 공급되는 액화가스를 기화시키는 과정에서 발생하는 냉열을 이용하여 상기 제2실린더 내로 이동한 상기 작동유체를 냉각시키는 제2열교환부; 및
상기 제1피스톤과 상기 제2피스톤의 반복 동작에 의해 회동되는 회전축의 회전력을 기초로 전기를 발생시키는 발전부;를 포함하되,
상기 제1실린더 내의 작동유체는 상기 제1열교환부에 의해 가열 팽창하면서 상기 공통유로를 통해 제2실런더로 흘러 들어가 상기 제2실린더 내의 제2피스톤을 위쪽으로 밀어내고,
상기 제2실린더 내로 유입된 상기 작동유체는 상기 제2열교환부에 의해 냉각 수축되면서 상기 제2피스톤을 아래쪽으로 끌어 내려 기계적으로 연결된 상기 제1피스톤을 처음 위치로 복귀시키는 선박의 발전장치.A second cylinder connected to each other through a common flow path, the first cylinder having a first piston and the second piston;
A first heat exchanger for heating the working fluid in the first cylinder by a heating fluid;
A second heat exchanger for cooling the working fluid moved into the second cylinder by using cold heat generated in the process of vaporizing the liquefied gas supplied from the storage tank to the engine; And
And a power generator for generating electricity based on a rotational force of a rotary shaft rotated by the repetitive operation of the first piston and the second piston,
The working fluid in the first cylinder is heated and expanded by the first heat exchanging part, flows into the second sealer through the common flow path, pushes the second piston in the second cylinder upward,
Wherein the working fluid introduced into the second cylinder is cooled and shrunk by the second heat exchanging part to draw the second piston downward to return the first piston mechanically connected to the first position. 제1항에 있어서,
상기 제1피스톤과 상기 제2피스톤의 각각의 피스톤축은 상기 회전축을 중심으로 회전하는 플라이휠의 고정축을 공통접점으로 하여 서로 회동 가능하게 연결된 선박의 발전장치.The method according to claim 1,
And the piston shafts of the first piston and the second piston are rotatably connected to each other with the fixed shaft of the flywheel rotating about the rotation shaft as a common contact point. 제1항에 있어서,
상기 작동유체는 헬륨, 수소 및 프로판 중 어느 하나를 포함하고,
상기 가열유체는 해수 및 선박 내의 스팀 중 어느 하나를 포함하는 선박의 발전장치.The method according to claim 1,
Wherein the working fluid comprises any one of helium, hydrogen and propane,
Wherein the heating fluid includes at least one of seawater and steam in the ship.
KR1020170118451A 2017-09-15 2017-09-15 Generating apparatus of ship KR102334536B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170118451A KR102334536B1 (en) 2017-09-15 2017-09-15 Generating apparatus of ship

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170118451A KR102334536B1 (en) 2017-09-15 2017-09-15 Generating apparatus of ship

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190031358A true KR20190031358A (en) 2019-03-26
KR102334536B1 KR102334536B1 (en) 2021-12-07

Family

ID=65949830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170118451A KR102334536B1 (en) 2017-09-15 2017-09-15 Generating apparatus of ship

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102334536B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110128079A (en) * 2010-05-20 2011-11-28 대우조선해양 주식회사 Container carrier carrying reefer containers
KR20120010334A (en) 2010-07-26 2012-02-03 대우조선해양 주식회사 Method and apparatus for reliquefying boil-off gas using cold-heat power generation
JP2013158228A (en) * 2012-01-31 2013-08-15 Osamu Ikeda Compressed gas type temperature difference power generation device
KR20160024203A (en) * 2014-08-25 2016-03-04 임창식 Generator unit using renewable energy
JP2017505876A (en) * 2014-01-29 2017-02-23 ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータＮｕｏｖｏ Ｐｉｇｎｏｎｅ Ｓ．Ｒ．Ｌ． Compressor train with Stirling engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110128079A (en) * 2010-05-20 2011-11-28 대우조선해양 주식회사 Container carrier carrying reefer containers
KR20120010334A (en) 2010-07-26 2012-02-03 대우조선해양 주식회사 Method and apparatus for reliquefying boil-off gas using cold-heat power generation
JP2013158228A (en) * 2012-01-31 2013-08-15 Osamu Ikeda Compressed gas type temperature difference power generation device
JP2017505876A (en) * 2014-01-29 2017-02-23 ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータＮｕｏｖｏ Ｐｉｇｎｏｎｅ Ｓ．Ｒ．Ｌ． Compressor train with Stirling engine
KR20160024203A (en) * 2014-08-25 2016-03-04 임창식 Generator unit using renewable energy

Also Published As

Publication number Publication date
KR102334536B1 (en) 2021-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2808634B1 (en) Liquefied gas treatment system
US20070271932A1 (en) Method for vaporizing and heating a cryogenic fluid
KR102286696B1 (en) Gas Treatment System and Vessel having same
WO2020241688A1 (en) Water-borne floating facility
KR20150121321A (en) A Treatment System of Liquefied Gas
KR20180033734A (en) Gas Treatment System and Vessel having same
KR101904416B1 (en) A Liquefied Gas Treatment System
KR20140002745A (en) Regasification plant
KR20140084832A (en) LNG Vaporizing System Using Cooling Sea Water From Engine Room
KR20150138995A (en) A Treatment System of Liquefied Gas
KR102426559B1 (en) System and Method for Liquefied Gas Regasification System with Organic Rankine Cycle
KR20110130050A (en) Eco regasification apparatus and method
KR20190031358A (en) Generating apparatus of ship
KR20160068179A (en) Reliquefaction system
KR101929606B1 (en) Treatment system of liquefied gas
KR102046600B1 (en) Liquefied Gas Treatment System and Liquefied Gas Carrier having the same
KR20160034518A (en) Treatment system of liquefied gas
KR20160034522A (en) Treatment system of liquefied gas
KR20200011307A (en) Liquefied Gas Treatment System and Liquefied Gas Carrier having the same
KR102320565B1 (en) Gas treatment system and ship having the same
KR20150115127A (en) A Treatment System of Liquefied Gas
KR20200048095A (en) Driving System And Method For Regasification Ship
KR20180134451A (en) Fuel gas supply system
KR101557555B1 (en) A Treatment System and Method of Liquefied Gas
KR101549745B1 (en) A Treatment System of Liquefied Gas

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant