KR20190125091A

KR20190125091A - 디젤 오일 냉각방법

Info

Publication number: KR20190125091A
Application number: KR1020180049386A
Authority: KR
Inventors: 박말용; 박근우
Original assignee: (주)마이텍
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-11-06
Also published as: KR102080391B1

Abstract

본발명은 디젤 오일 냉각방법에 관한 것으로, 상기 디젤 오일 냉각방법은 증발기(10)에서 열을 잃고 냉각되어 배출된 청수는 판형열교환기(20)로 유입된 후 열을 흡수한 후 배출되고 배출된 청수는 탱크(30)로 유입되며 탱크(30)에서 배출된 청수는 펌프(40)를 통해 공급된 후 다시 증발기(10)에 인입되고, 판형열교환기(20)에서 디젤기름이 유입된 후 열을 잃어 냉각된 후 배출되며, 상기 증발기(10)에서 열을 흡수하고 배출된 냉매는 어큐뮤레이터(100)와 솔레노이드밸브(50)와 전기히터(60)를 거쳐서 압축기(70)로 인입되고, 상기 압축기(70)에서 냉매가 압축되어 배출된 후 콘덴서(80)를 거쳐서 냉각된 후 솔레노이드밸브(50)를 거친 후 다시 증발기(10)에 유입되어 열을 교환하는 것으로,
본발명은 PPS, DPP용 Diesel Oil outlet 온도를 낮게 제어하여 점도를 높여주며 에너지절감이 되며, 발전기 부하변동이 적고, 압축기의 수명이 연장되는 현저한 효과가 있다.

Description

디젤 오일 냉각방법 {Diesel Oil Cooling Method}

본발명은 디젤 오일 냉각방법에 관한 것으로, PPS, DPP용 Diesel Oil outlet 온도를 낮게 제어하여 점도를 높여주며, 에너지절감이 되며, 발전기 부하변동이 적고, 압축기의 수명이 연장되는 것으로, PPS, DPP용 Diesel Oil 냉각방법에 관한 것이다.

일반적으로 선박 혹은 산업분야의 F.O(Fuel Oil, 연료유)로는 H.F.O (Heavy Fuel Oil, 중유 혹은 저급유)를 사용하고 있다.

하지만, 1997년 쿄토의정서에서 발효된 것처럼 환경오염의 문제로 점차 저급유인 HFO를 상대적으로 오염도가 덜한 D.O(Diesel Oil, 경유)로 변경하는 추세이다.

종래기술로서 등록특허공보 등록번호 10-0985463호에는 디젤유와 LNG 혼소를 위한 선박용 디젤엔진의 연료공급장치에 있어서, LNG를 저장하는 연료저장탱크(100)의 출구측으로부터 연장된 제1연료공급라인(101a); 상기 제1연료공급라인(101a)에 연결되어 엔진 스타팅시 오픈되는 제1전자밸브(104); 상기 제1전자밸브(104)를 통과한 액화상태의 LNG를 해수를 이용하여 기화시키는 기화기(102); 기화된 LNG가스에 포함된 불순물을 걸러주는 필터(108); 불순물이 걸러진 LNG가스를 소정의 농도 및 압력으로 조정하여 상기 선박용 디젤엔진의 연소실쪽으로 공급하는 압력조정기(110); 상기 전자밸브와, 기화기와, 압력조정기의 제어를 위한 ECU(112)를 포함하여 구성되며; 상기 기화기(102)의 하우징(103a)에는 열매체(해수)를 분사시키는 와류형 분사노즐(300)이 설치되되, 상기 와류형 분사노즐(300)은, 나사산을 갖는 체결부(302)와, 체결부(302)로부터 그 아래쪽으로 연장된 중공형의 원추형 몸체(304)와, 원추형 몸체(304)에는 나선방향을 따라 관통된 다수개의 분사구(306)와, 원추형 몸체(304)의 외면에는 나선방향으로 배열된 상기 분사구(306)와 일치되는 나선형의 가이드홈(308)으로 구성되며; 상기 원추형 몸체(304)의 회전을 유도하기 위하여, 원추형 몸체(304)의 상단부인 체결부(302)와 열매체 공급라인(312)은 편심라인(310)에 의하여 연결된 것을 특징으로 하는 디젤유와 LNG 혼소를 위한 선박용 디젤엔진의 연료공급장치가 공개되어 있다.

또한, 등록특허공보 등록번호 10-1295667호에는 LNG 저장탱크 내의 증발가스를 외부로 안내하는 증발가스 안내라인; 상기 LNG 저장탱크 내의 액체연료를 기체 및 액체로 분리하는 케틀형 열교환기; 상기 증발가스 안내라인과 연통하며 상기 케틀형 열교환기 내의 증발가스를 엔진으로 공급하는 증발가스 공급라인; 상기 LNG 저장탱크 내의 액체연료를 케틀형 열교환기로 공급하는 액체연료 공급라인; 상기 케틀형 열교환기 내에 충전된 액체연료를 LNG 저장탱크로 복귀시키는 액체연료 복귀라인; 및, 상기 케틀형 열교환기 내에 충전된 액체연료의 일부를 연소장치로 공급하는 액체연료 배출라인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케틀형 열교환기를 이용한 이종연료 디젤 엔진용 LNG 공급장치가 공개되어 있다.

그러나, D.O의 경우 온도가 높을 경우에는 기름의 점도가 낮아져서, 연료 펌프의 실링을 방해하고, 윤활 역할마저도 할 수 없기 때문에, 온도를 낮추어서 점도를 높여 주는 기계 장치가 필요하다.

이러한 기계장치가 D.O Chiller 혹은 M.G.O Chiller이다(MGO는 선박용 저유황유로 Marine Gas Oil)기존 선박용 MGO, MDO Chiller Unit는 직접열교환방식은 냉매 누설이 있으며,연료에 포함된 수분의 과냉각 문제가 있다. 간접열교환방식은 장비의 추가 및 복잡한 배관 Control 제어의 지연 문제가 발생한다.

본발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, PPS, DPP용 Diesel Oil outlet 온도를 낮게 제어하여 점도를 높여주며 에너지절감이 되며, 발전기 부하변동이 적고, 압축기의 수명이 연장되며, Diesel Oil의 온도(40℃±2) 를 실시간 계측하고 냉각수의 유량을 Inverter를 통해 조절하는 디젤 오일 냉각방법을 제공하고자 하는 것이다.

본발명은 디젤 오일 냉각방법에 관한 것으로, 상기 디젤 오일 냉각방법은 증발기(10)에서 열을 잃고 냉각되어 배출된 청수는 판형열교환기(20)로 유입된 후 열을 흡수한 후 배출되고 배출된 청수는 탱크(30)로 유입되며 탱크(30)에서 배출된 청수는 펌프(40)를 통해 공급되는 것으로 다시 증발기(10)에 인입되고, 판형열교환기(20)에서 디젤기름이 유입된 후 열을 잃어 냉각된 후 배출되며, 상기 증발기(10)에서 열을 흡수하고 배출된 냉매는 어큐뮤레이터(100)와 솔레노이드밸브(50)와 전기히터(60)를 거쳐서 압축기(70)로 인입되고, 상기 압축기(70)에서 냉매가 압축되어 배출된 후 콘덴서(80)를 거쳐서 냉각된 후 솔레노이드밸브(50)를 거친 후 다시 증발기(10)에 유입되어 열을 교환하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본발명은 PPS, DPP용 Diesel Oil outlet 온도를 낮게 제어하여 점도를 높여주며, 에너지절감이 되며, 발전기 부하변동이 적고, 압축기의 수명이 연장되는 현저한 효과가 있다.

도1은 본발명의 PPS, DPP용 Diesel Oil 냉각방법 계통도

본발명은 PPS, DPP용 Diesel Oil 냉각방법에 관한 것으로, 증발기(10)에서 열을 잃고 냉각되어 배출된 청수는 판형열교환기(20)로 유입된 후 열을 흡수한 후 배출되고, 배출된 청수는 탱크(30)로 유입되며 탱크(30)에서 배출된 청수는 펌프(40)를 통해 공급된 후 다시 증발기(10)에 인입되고, 판형열교환기(20)에는 디젤기름이 유입된 후 열을 잃어 냉각된 후 배출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 증발기(10)에서 열을 흡수하고 배출된 냉매는 어큐뮤레이터(100)와 솔레노이드밸브(50)와 전기히터(60)를 거쳐서 압축기(70)로 인입된다. 상기 압축기(70)에서 냉각수가 압축되어 배출된 후 콘덴서(80)를 거쳐서 냉각된 후 솔레노이드밸브(50)를 거친 후 다시 증발기(10)에 유입되어 열을 교환하는 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도1은 본발명의 PPS, DPP용 Diesel Oil 냉각방법 계통도이다.

DMA, DMC는 기름의 등급을 표기한 것으로 대표적인 저유황유로 엔진 입구 요구 조건은 40 ℃에 2cSt를 요구한다.

본발명에서는 R-134a 냉매를 활용하여, Evaporator에서 냉매를 사용해서, 청수를 냉각하고, 이후 냉각되어진 청수는 Plate Type 열교환기에서 D.O Chiller와 열교환을 하여, 40℃까지 D.O의 온도를 낮추는 System이다.

또한, 본발명의 장치는 선박이 아닌 육상 발전 플랜트 즉, 컨테이너에 설치하여, 이동이 용이한 PPS 및 DPP와 같은 소형 이동 발전소용으로 개발이 되어, 해당 용량이 상대적으로 적은 32 kw급으로 개발이 된다.

DPP = Diesel Power Plant

PPS = Packaged Power System

냉동 사이클의 기본은 “증발-압축-응축-팽창”

- 증발 : 냉매가 액체->기체, 냉매의 온도가 증가, Evaporator 열교환

- 압축 : 압축기로 냉매를 압축하면 기체이지만, 온도가 증가.

- 응축 : 온도가 증가된 냉매를 Condenser에서 냉각. 기체->액체

- 팽창 : 팽창밸브를 통하면, 압력이 떨어져, 냉매의 온도는 더욱 낮아진다.

선박용 D.O 혹은 MGO Chiller와 비교하면,

선박용은 Condenser가 수냉식(물로 냉매의 온도를 낮춤)이며, 육상용은 Condenser가 공랭식(공리로 냉매의 온도를 낮춤)이다.

종래 시스템은 엔진 부하 변동을 만족하기 위해서, 3 Way Control Valve를 통해, 상기 청수의 유량 조절. 제어 속도가 느려서, 응답이 느리다.

본발명은 냉매의 압력-온도에 따른 특성 파악으로 최적의 냉매 사이클을 완성하며, 기존의 3 Way Control Valve 대신 Inverter를 통한 유량조절로 시스템 부하변동에 빠른 응답이 가능하다.

환경규제로 인한 H.F.O. 대신 Diesel Oil(경유)를 사용하는 PPS, DPP용 연료 냉각 및 연료 공급 장치 System 발명에 관한 것이다.

부하변동에 따른 Control System으로서, 발전기 부하변동에 따라 점도 2cSt(±0.3), 온도 범위 40±2℃ 내 조절 가능한 Control System발명이다.

Compressor의 내구성을 보완하기 위한 안전장치 발명이다.

기존 Load Cooler, Hot Gas By-Pass 기능 Solenoid Valve로 Hot/Cold 냉매 양을 조절한다.

Accumulator 및 Electric Heater 적용하여 2단계로 Compressor를 보호한다. 지역 환경을 고려하여 IP54 적용한Modulation 구성장치를 적용한다.

10 : 증발기 20 : 판형열교환기
30 : 탱크 40 : 펌프
50 : 솔레노이드밸브 60 : 전기히터
70 : 압축기 80 : 콘덴서

Claims

PPS, DPP용 디젤오일의 출구 온도를 낮게 제어하여 점도를 높여주는 것을 특징으로 하는 디젤 오일 냉각방법
제1항에 있어서, 상기 디젤 오일 냉각방법은 증발기(10)에서 열을 잃고 냉각되어 배출된 청수는 판형열교환기(20)로 유입된 후 열을 흡수한 후 배출되고 배출된 청수는 탱크(30)로 유입되며 탱크(30)에서 배출된 청수는 펌프(40)를 통해 공급된 후 다시 증발기(10)에 인입되고, 판형열교환기(20)에서 디젤기름이 유입된 후 열을 잃어 냉각된 후 배출되며, 상기 증발기(10)에서 열을 흡수하고 배출된 냉매는 어큐뮤레이터(100)와 솔레노이드밸브(50)와 전기히터(60)를 거쳐서 압축기(70)로 인입되고, 상기 압축기(70)에서 냉매가 압축되어 배출된 후 콘덴서(80)를 거쳐서 냉각된 후 솔레노이드밸브(50)를 거친 후 다시 증발기(10)에 유입되어 열을 교환하는 것을 특징으로 하는 디젤 오일 냉각방법