KR20200064271A - 냉각용 해수공급시스템 - Google Patents

Abstract

냉각용 해수공급시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 냉각용 해수공급시스템은 해수를 공급하는 해수공급라인; 해수공급라인에 마련되며, 저장탱크로부터 공급받은 액화가스와 해수 간 열교환을 수행하여 액화가스를 기화시키는 동시에 해수를 냉각시키는 제1열교환부; 청수와 냉각된 해수 간 열교환을 수행하는 제2열교환부; 선박 내에 구비된 각종 장치에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각수로서 열교환된 청수를 순환 공급하는 냉각라인; 및 해수공급라인의 제1열교환부 후단과 제2열교환부를 연결하여, 제2열교환부에 냉각된 해수를 공급하는 연결라인;을 포함한다.

Description

냉각용 해수공급시스템{SEA WATER SUPPLYING SYSTEM USED FOR COOLING}

본 발명은 냉각용 해수공급시스템에 관한 것이다.

액화가스를 운반하는 선박은 재기화장치를 구비하여, 저장탱크에 저장된 LNG(Liquefied Natural Gas)와 같은 액화가스를 해수, 폐열 등과 같은 열원을 이용하여 기화시켜 수요처의 연료로 공급할 수 있다.

예컨대 한국등록특허 제10-1195149호(2012.10.22. 등록)는 해수를 이용하여 액화가스를 재기화시키고 사용된 해수는 배출시키는 시스템에 대해 개시하고 있다.

그러나, 상술한 바와 같이 액화가스와 열교환되어 냉각된 해수를 배출시킴으로써, 해수의 냉열을 효과적으로 활용하지 못한 면이 있다.

한국등록특허 제10-1195149호(2012.10.22. 등록)

본 발명의 실시 예는 재기화장치에서 액화가스와의 열교환에 의해 냉각된 해수를 선박 내에 구비된 각종 장치에서 발생하는 열을 냉각시키는 설비쿨링장치의 냉각수로 사용되는 청수와의 열교환을 위해 공급하여, 해수의 냉열을 효과적으로 이용하고, 전체 시스템의 효율성을 향상시키는 냉각용 해수공급시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해수를 공급하는 해수공급라인; 상기 해수공급라인에 마련되며, 저장탱크로부터 공급받은 액화가스와 상기 해수 간 열교환을 수행하여 상기 액화가스를 기화시키는 동시에 상기 해수를 냉각시키는 제1열교환부; 청수와 상기 냉각된 해수 간 열교환을 수행하는 제2열교환부; 선박 내에 구비된 각종 장치에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각수로서 상기 열교환된 청수를 순환 공급하는 냉각라인; 및 상기 해수공급라인의 상기 제1열교환부 후단과 상기 제2열교환부를 연결하여, 상기 제2열교환부에 상기 냉각된 해수를 공급하는 연결라인;을 포함하는 냉각용 해수공급시스템이 제공될 수 있다.

상기 냉각라인의 상기 제2열교환부 전단으로부터 상기 제2열교환부 후단으로 연결되어 청수가 상기 제2열교환부를 패스하면서 흐르도록 하는 바이패스라인과,

상기 바이패스라인을 통해 흐른 청수 및 상기 제2열교환부를 거친 청수의 양 중 하나 이상을 조절하여, 상기 바이패스라인을 통해 흐른 청수 및 상기 제2열교환부를 거친 청수의 혼합물을 설정된 온도로 맞추는 3-way 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 제1열교환부 및 상기 해수공급라인은 상기 선박의 재기화장치에 포함되고, 상기 냉각라인 및 상기 제2열교환부는 상기 선박의 설비쿨링장치에 포함되며, 상기 연결라인은 상기 재기화장치와 상기 설비쿨링장치를 연결하여, 상기 제1열교환부를 거쳐 냉각된 해수를 상기 제2열교환부로 공급할 수 있다.

상기 연결라인과 연결되도록 상기 설비쿨링장치가 위치한 선체 내부의 씨체스트 내측에 마련되며, 상기 연결라인을 통해 공급된 상기 냉각된 해수 및 상기 씨체스트 입구를 통해 유입된 해수를 혼합하여 저장하는 냉각해수저장부와, 상기 씨체스트 배출구를 통해 상기 냉각해수저장부에 저장된 해수를 배출시켜 상기 연결라인을 통해 상기 제2열교환부로 공급하는 해수펌프를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 냉각용 해수공급시스템은 재기화장치에서 액화가스와의 열교환에 의해 냉각된 해수를 선박 내에 구비된 각종 장치에서 발생하는 열을 냉각시키는 설비쿨링장치의 냉각수로 사용되는 청수와의 열교환을 위해 공급하여, 해수의 냉열을 효과적으로 이용하고, 전체 시스템의 효율성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각용 해수공급시스템을 나타낸다.
도 2는 선체 내부의 씨체스트 내측에 마련되며, 도 1의 냉각용 해수공급시스템의 냉각된 해수를 저장하는 냉각해수저장부를 나타낸다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각용 해수공급시스템을 나타내고, 도 2는 선체 내부의 씨체스트 내측에 마련되며, 도 1의 냉각용 해수공급시스템의 냉각된 해수를 저장하는 냉각해수저장부를 나타낸다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각용 해수공급시스템(100)은 해수를 공급하는 해수공급라인(L1)과, 해수공급라인(L1)에 마련되며, 저장탱크(미도시)로부터 공급받은 액화가스와 해수공급라인(L1)을 통해 공급받은 해수 간 열교환을 수행하여 액화가스를 기화시키는 동시에 해수를 냉각시키는 제1열교환부(110)와, 청수와 상술한 냉각된 해수 간 열교환을 수행하는 제2열교환부(120)와, 선박 내에 구비된 각종 장치에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각수로서 제2열교환부(120)에서 열교환된 청수를 순환 공급하는 냉각라인(L2)과, 해수공급라인(L1)의 제1열교환부(110) 후단과 제2열교환부(120)를 연결하여, 제2열교환부(120)에 냉각된 해수를 공급하는 연결라인(L3)을 포함한다.

또, 냉각용 해수공급시스템(100)은 냉각라인(L2)의 제2열교환부(120) 전단으로부터 제2열교환부(120) 후단으로 연결되어 청수가 제2열교환부(120)를 패스하면서 흐르도록 하는 바이패스라인(L4)과, 바이패스라인(L4)을 통해 흐른 청수 및 제2열교환부(120)를 거친 청수의 양 중 하나 이상을 조절하여, 바이패스라인(L4)을 통해 흐른 청수 및 제2열교환부(120)를 거친 청수의 혼합물을 설정된 온도로 맞추는 3-way 밸브(130)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 냉각용 해수공급시스템(100)은 선박의 재기화장치(101)와 설비쿨링장치(102)를 포함할 수 있으며, 상술한 제1열교환부(110) 및 해수공급라인(L1)은 선박의 재기화장치(101)에 포함되고, 냉각라인(L2) 및 제2열교환부(120)는 선박의 설비쿨링장치(102)에 포함될 수 있다. 그리고, 상술한 바와 같이 연결라인(L3)은 재기화장치(101)와 설비쿨링장치(102)를 연결하여, 제1열교환부(110)를 거쳐 냉각된 해수를 제2열교환부(120)로 공급할 수 있다.

또, 냉각용 해수공급시스템(100)은 설비쿨링장치(102)가 위치한 선체 내부의 씨체스트(103) 내측에 마련되며, 연결라인(L3)을 통해 공급된 냉각된 해수 및 씨체스트(103) 입구(103a)를 통해 유입된 해수를 혼합하여 저장하는 냉각해수저장부(140)와, 연결라인(L3)의 냉각해수저장부(140) 후단 즉, 씨체스트 배출구(140b) 쪽에 배치되어, 씨체스트 배출구(140b)를 통해 냉각해수저장부(140)에 저장된 해수를 배출시켜 연결라인(L3)을 통해 제2열교환부(120)로 공급하는 해수펌프(150)를 포함할 수 있다.

이러한 냉각용 해수공급시스템(100)는 각종 액화가스 운반선, 액화연료 RV(Regasification Vessel), 컨테이너선, 일반상선, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등을 포함하는 선박에 적용될 수 있다. 이하, 각 구성요소에 대해서 구체적으로 설명한다.

선박의 재기화장치(101)는 저장탱크(미도시)에 저장된 액화가스를 공급받아 기화시킨 후, 수요처의 연료로 공급한다.

저장탱크(미도시)는 단열상태를 유지하면서 연료를 액화상태로 저장하는 멤브레인형 탱크, SPB형 탱크 등을 포함할 수 있다. 저장탱크(미도시)에 저장된 액화가스는 예컨대 LNG(Liquefied Natural Gas), LPG(Liquefied Petroleum Gas), DME(Dimethylether), 에탄(Ethane) 중 어느 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

재기화장치(101)에 포함된 재기화플랜트(105)에는 재기화라인(L5)을 통해 제1열교환부(110)로 액화가스를 순환 공급하고, 제1열교환부(110)를 거쳐 기화된 액화가스를 처리 및 공급하는 각종 설비들이 마련될 수 있다.

제1열교환부(110)를 거쳐 기화된 액화가스는 수요처로 공급될 수 있으며, 수요처는 예컨대 선박의 엔진일 수 있다. 선박의 엔진은 DFDE(Dual Fuel Disel Electric) 엔진 등과 같은 저압(약 5~8bar)의 분사엔진, ME-GI 엔진(Man B&W 사의 Gas Injection 엔진)과 같은 고압(약 150~700bar)의 분사엔진 및 X-DF 엔진인 중압(약 16~18bar)의 연료가스로 연소가 가능한 중압가스 분사엔진을 포함할 수 있다. 이때, 재기화플랜트(105)는 상술한 기화된 액화가스를 엔진의 종류 및 연료공급조건에 맞게 온도, 상태, 압력 등이 변경하기 위한 다양한 처리 수단을 포함할 수 있다.

제1열교환부(110)는 해수를 열원으로 하여, 액화가스를 기화시킬 수 있다. 해수는 해수공급라인(L1)을 통해 제1열교환부(110)로 공급되며, 펌프(P1)에 의해 펌핑된 해수는 제1열교환부(110)를 거쳐 액화가스와 열교환되어 냉각된다.

제1열교환부(110)를 거쳐 냉각된 해수는 연결라인(L3)을 통해 설비쿨링장치(102)에 포함된 제2열교환부(120)로 공급된다.

설비쿨링장치(102)에는 설비냉각부(106)가 마련되며, 설비냉각부(106)는 선박 내에 구비된 각종 장치에서 발생하는 열을 냉각시키는 수단들을 포함하며, 이때 제2열교환부(120)를 거쳐 냉각된 청수를 활용한다. 이러한 설비냉각부(106)를 포함하는 설비쿨링장치(102)는 예컨대 기관실의 장치들의 열을 냉각시키기 위해 구비될 수 있다.

냉각라인(L2)을 통해 순환 공급되는 청수는 제2열교환부(120)에 의해 연결라인(L3)을 통해 공급된 냉각된 해수와 열교환되어 냉각된다. 이때, 냉각라인(L2)을 통해 공급된 청수 중 일부는 바이패스라인(L4)을 통해 제2열교환부(120)를 거치지 않고, 제2열교환부(120)를 거친 냉각된 청수와 혼합된다.

냉각라인(L2)의 제2열교환부(120) 후단에 마련된 온도측정부(T)는 상술한 혼합된 청수의 온도를 측정하여, 3-way 밸브(130)로 제공할 수 있다.

3-way 밸브(130)는 냉각라인(L2)의 제2열교환부(120) 후단에 마련되며, 온도측정부(T)로부터 제공받은 온도값을 기초로 제2열교환부(120)를 거치지 않도록 바이패스라인(L4)을 통해 흐른 청수 및 제2열교환부(120)를 거친 청수의 양 중 하나 이상을 조절하여, 바이패스라인(L4)을 통해 흐른 청수 및 제2열교환부(120)를 거친 청수의 혼합물을 설정된 온도로 맞출 수 있다. 예컨대 3-way 밸브(130)는 대략 36℃ 정도로 맞추기 위해, 제2열교환부(120)를 거치지 않도록 바이패스라인(L4)을 통해 흐른 청수 및 제2열교환부(120)를 거친 청수의 혼합물의 온도를 맞추기 위해 바이패스라인(L4)을 통해 흐른 청수 및 제2열교환부(120)를 거친 청수의 양 중 하나 이상을 조절할 수 있다.

이와 같이 온도가 맞추어진 청수는 설비냉각부(106)로 공급되어 각종 장치에서 발생하는 열을 냉각시키는 데에 사용될 수 있다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 설비쿨링장치(102)가 위치한 선체 내부의 씨체스트(103) 내측에는 냉각해수저장부(140)가 마련될 수 있으며, 상술한 연결라인(L3)을 통해 냉각된 해수를 공급받아 저장할 수 있다.

이러한 냉각해수저장부(140)에는 씨체스트(103)의 입구(103a)를 통해 유입된 해수가 상술한 연결라인(L3)을 통해 유입된 냉각된 해수와 함께 혼합되어 저장되며, 냉각된 해수에 의해 냉각해수저장부(140)에 저장된 해수의 온도가 전체적으로 낮아진다.

그리고, 냉각해수저장부(140)에 저장된 해수는 씨체스트 배출구(140b)를 통해 배출되되, 씨체스트 배출구(140b)에 배치된 해수펌프(150)에 의해 펌핑되어 연결라인(L3)을 통해 제2열교환부(120)로 공급된다.

이때, 상술한 냉각된 해수를 통해 냉각해수저장부(140) 내의 해수의 온도를 낮추어줌으로써, 해수펌프(150)의 작동을 최소화시켜 에너지를 절약할 수 있다. 즉, 3-way 밸브(130)에서 냉각청수의 온도를 예컨대 섭씨 36도로 조절하는데, 냉각해수저장부(140)의 온도가 낮으면 낮을수록 제2열교환부(120)에서 필요로 하는 해수의 양이 적어지므로 해수펌프(150)의 작동 최소화가 가능하다.

이와 같이, 재기화장치(101)에서 액화가스와의 열교환에 의해 냉각된 해수를 선박 내에 구비된 각종 장치에서 발생하는 열을 냉각시키는 설비쿨링장치(102)의 냉각수로 사용되는 청수와의 열교환을 위해 공급하여, 해수의 냉열을 효과적으로 이용하고, 전체 시스템의 효율성을 향상시킬 수 있다.

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 벗어남 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

101: 재기화장치 102: 설비쿨링장치
103: 씨체스트 110: 제1열교환부
120: 제2열교환부 130: 3-way 밸브
140: 냉각해수저장부 150: 해수펌프
L1: 해수공급라인 L2: 냉각라인
L3: 연결라인 L4: 바이패스라인
L5: 재기화라인

Claims (4)

1. 해수를 공급하는 해수공급라인;
   상기 해수공급라인에 마련되며, 저장탱크로부터 공급받은 액화가스와 상기 해수 간 열교환을 수행하여 상기 액화가스를 기화시키는 동시에 상기 해수를 냉각시키는 제1열교환부;
   청수와 상기 냉각된 해수 간 열교환을 수행하는 제2열교환부;
   선박 내에 구비된 각종 장치에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각수로서 상기 열교환된 청수를 순환 공급하는 냉각라인; 및
   상기 해수공급라인의 상기 제1열교환부 후단과 상기 제2열교환부를 연결하여, 상기 제2열교환부에 상기 냉각된 해수를 공급하는 연결라인;을 포함하는 냉각용 해수공급시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 냉각라인의 상기 제2열교환부 전단으로부터 상기 제2열교환부 후단으로 연결되어 청수가 상기 제2열교환부를 패스하면서 흐르도록 하는 바이패스라인과,
   상기 바이패스라인을 통해 흐른 청수 및 상기 제2열교환부를 거친 청수의 양 중 하나 이상을 조절하여, 상기 바이패스라인을 통해 흐른 청수 및 상기 제2열교환부를 거친 청수의 혼합물을 설정된 온도로 맞추는 3-way 밸브를 더 포함하는 냉각용 해수공급시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1열교환부 및 상기 해수공급라인은 상기 선박의 재기화장치에 포함되고,
   상기 냉각라인 및 상기 제2열교환부는 상기 선박의 설비쿨링장치에 포함되며,
   상기 연결라인은 상기 재기화장치와 상기 설비쿨링장치를 연결하여, 상기 제1열교환부를 거쳐 냉각된 해수를 상기 제2열교환부로 공급하는 냉각용 해수공급시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 연결라인과 연결되도록 상기 설비쿨링장치가 위치한 선체 내부의 씨체스트 내측에 마련되며, 상기 연결라인을 통해 공급된 상기 냉각된 해수 및 상기 씨체스트 입구를 통해 유입된 해수를 혼합하여 저장하는 냉각해수저장부와,
   상기 씨체스트 배출구를 통해 상기 냉각해수저장부에 저장된 해수를 배출시켜 상기 연결라인을 통해 상기 제2열교환부로 공급하는 해수펌프를 더 포함하는 냉각용 해수공급시스템.

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