KR20200065046A - System for producing compressed air using ship heat - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박 건조 기술 분야에 관한 것으로, 선박 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템을 제공한다. 상기 시스템에는 동력 서브시스템 및 압축 서브시스템이 포함되며, 상기 동력 서브시스템에는 증발기(1), 터보 팽창기(2), 응축기(3) 및 가압 펌프(4)가 포함되고, 상기 증발기(1), 터보 팽창기(2), 응축기(3) 및 가압 펌프(4)는 하나의 순환 루프를 구성하고, 실린더 슬리브 워터(cylinder sleeve water)에 의존하여 작동 매체를 가열하고, 나아가 터보 팽창기(2)를 회전시킨다. 상기 압축 서브시스템에는 압축기(7), 공기 병(8) 및 공기 공급 관로(9)가 포함되고, 상기 압축기(7)와 터보 팽창기(2)는 커플링에 의해 연결되고, 상기 압축기(7)의 공기 입구는 외부 공기 관로와 연통하고, 상기 압축기(7)의 공기 출구와 공기 병(8)의 공기 입구는 압축 공기 관로(10)를 통하여 연통되고, 상기 공기 병(8)의 공기 출구는 공기 공급 관로(9)와 연통한다. 상기 시스템은 선박의 메인 엔진 및/또는 보조 엔진의 실린더 슬리브 워터의 여열 및 폐열 보일러 및/또는 이코노마이저(economizer)의 여열을 이용하여 압축 공기를 생성하며, 이는 에너지 절약 및 효율 증가 효과가 우수하다.The present invention relates to the field of ship building technology, and provides a system for producing compressed air by using ship heat. The system includes a power subsystem and a compression subsystem, and the power subsystem includes an evaporator 1, a turbo expander 2, a condenser 3 and a pressure pump 4, the evaporator 1, The turbo expander 2, the condenser 3 and the pressurized pump 4 constitute one circulation loop, rely on cylinder sleeve water to heat the working medium, and further rotate the turbo expander 2 Order. The compression subsystem includes a compressor (7), an air bottle (8) and an air supply line (9), the compressor (7) and the turbo expander (2) are connected by a coupling, and the compressor (7) The air inlet communicates with the external air conduit, the air outlet of the compressor (7) and the air inlet of the air bottle (8) communicate through the compressed air conduit (10), and the air outlet of the air bottle (8) It communicates with the air supply line (9). The system generates compressed air using the heat of the cylinder sleeve water of the ship's main engine and/or the auxiliary engine and the heat of the waste heat boiler and/or economizer, which is excellent in energy saving and efficiency increase effect.
Description
본 발명은 선박 건조 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to the field of ship construction technology, and more particularly, to a system for producing compressed air using ship heat.
선박은 국가 간 무역을 위한 주요 운송수단으로 세계 경제 발전에 매우 중요한 역할을 한다. 통계에 따르면, 전 세계 90% 이상의 수출입 상품이 선박으로 운송된다. 종래의 상업용 운송 선박의 주요 추진 동력은 주로 디젤 엔진이다.Ships play a very important role in the development of the global economy as a major means of transportation for cross-border trade. According to statistics, more than 90% of imports and exports of goods worldwide are shipped by ship. The main propulsion power of a conventional commercial transportation vessel is mainly a diesel engine.
현재 선박용 디젤 엔진의 연소로 발생하는 열에너지의 50%만이 축계 추진 또는 발전에 사용되며, 나머지 50%는 압축 공기, 실린더 슬리브 워터 및 폐가스 등에 의해 제거되는데, 그 중 5.2%는 실린더 슬리브 워터가, 25.5%는 폐가스가 가져간다. 따라서 대량의 여열을 활용할 필요가 있다.Currently, only 50% of the thermal energy generated by combustion of marine diesel engines is used for shaft propulsion or power generation, and the remaining 50% is removed by compressed air, cylinder sleeve water and waste gas, of which 5.2% is cylinder sleeve water, 25.5 % Is taken by the waste gas. Therefore, it is necessary to utilize a large amount of heat.
최근에는 공기막 항력 저감 기술이 등장하고 있다. 공기막 항력 저감 기술은 선체 바닥부에 압축 공기를 분사하여 선체와 해수 사이에 공기막을 형성함으로써, 공기 윤활 효과를 얻어 선체와 물의 마찰 저항을 줄여 연료 소모를 감소시키는 기술을 의미한다. 공기 윤활 시스템은 바닥이 평평한 선박에 3% 내지 8%의 에너지 절약 효과를 제공할 수 있으며, 상기 시스템을 활용하려면 선박에 유량이 큰 저압 압축 공기를 제공할 수 있어야 한다.Recently, air-film drag reduction technology has emerged. Air membrane drag reduction technology refers to a technology that reduces air consumption by reducing the frictional resistance between the hull and water by obtaining an air lubricating effect by injecting compressed air at the bottom of the hull to form an air membrane between the hull and seawater. The air lubrication system can provide an energy saving effect of 3% to 8% on a flat-bottomed ship, and to utilize the system, it must be able to provide a low-pressure compressed air with a high flow rate to the ship.
선박의 메인 및 보조 엔진 시스템에서 여열 에너지를 충분히 활용하고 저비용으로 에너지 절약 및 효율 향상이라는 목표를 달성하는 것은 선박 건조 과정에서 시급히 해결해야 할 문제이다.It is an urgent problem to be solved in the ship building process to fully utilize the heat energy in the ship's main and auxiliary engine systems and achieve the goals of energy saving and efficiency improvement at low cost.
종래 기술의 단점을 고려하여, 본 발명의 목적은 종래의 선박에서 여열이 심각하게 낭비되는 문제를 해결하기 위하여, 선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템을 제공하는 데에 있다.In view of the shortcomings of the prior art, an object of the present invention is to provide a system for producing compressed air using the heat of the ship, in order to solve the problem that the heat is seriously wasted in a conventional ship.
본 발명의 목적은 하기의 기술적 해결책에 의해 구현된다.The object of the present invention is realized by the following technical solutions.
선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템에는 동력 서브시스템 및 압축 서브시스템이 포함되며, 상기 동력 서브시스템에는 증발기, 터보 팽창기, 응축기 및 가압 펌프가 포함되고, 상기 증발기 상에는 열원 출구와 열원 입구가 설치되고, 상기 증발기의 작동 매체 출구는 관로를 통해 터보 팽창기의 공기 입구까지 연결되고, 상기 터보 팽창기의 공기 출구는 관로를 통해 응축기의 입구까지 연결되고, 상기 응축기의 출구는 관로를 통해 가압 펌프의 입구까지 연결되고, 상기 가압 펌프의 출구는 관로를 통해 증발기의 작동 매체 입구까지 연결되고, 상기 열원 입구에는 실린더 슬리브 워터 유입관이 연결되고, 상기 열원 출구에는 실린더 슬리브 워터 리턴관이 연결되고, 실린더 슬리브 워터는 순차적으로 실린더 슬리브 워터 유입관과 열원 입구를 통하여 증발기 내로 유입되어 증발기 내의 작동 매체를 가열하며, 증발기 내의 작동 매체를 가열한 후의 실린더 슬리브 워터는 순차적으로 열원 출구와 실린더 슬리브 워터 리턴관을 통해 상기 시스템으로부터 배출되고, 상기 압축 서브시스템에는 압축기, 공기 병 및 공기 공급 관로가 포함되고, 상기 압축기와 터보 팽창기는 커플링에 의해 연결되고, 상기 압축기의 공기 입구는 외부 공기 관로와 연통하고, 상기 압축기의 공기 출구와 공기 병의 공기 입구는 압축 공기 관로를 통하여 연통되고, 상기 공기 병의 공기 출구는 공기 공급 관로와 연통한다.A system for producing compressed air using the heat of the ship includes a power subsystem and a compression subsystem, the power subsystem includes an evaporator, a turbo expander, a condenser and a pressurized pump, on which the heat source outlet and the heat source inlet Is installed, the working medium outlet of the evaporator is connected to the air inlet of the turbo inflator through a pipeline, the air outlet of the turbo expander is connected to the inlet of the condenser through a pipeline, and the outlet of the condenser is pressurized pump through the pipeline Is connected to the inlet of the, the outlet of the pressurized pump is connected to the working medium inlet of the evaporator through a pipe line, a cylinder sleeve water inlet pipe is connected to the heat source inlet, and a cylinder sleeve water return pipe is connected to the heat source outlet, The cylinder sleeve water is sequentially introduced into the evaporator through the cylinder sleeve water inlet pipe and the heat source inlet to heat the working medium in the evaporator, and the cylinder sleeve water after heating the working medium in the evaporator is sequentially the heat source outlet and the cylinder sleeve water return pipe Through the system, the compression subsystem includes a compressor, an air bottle and an air supply line, the compressor and the turbo expander are connected by a coupling, and the air inlet of the compressor communicates with an external air line , The air outlet of the compressor and the air inlet of the air bottle communicate through a compressed air pipe, and the air outlet of the air bottle communicates with an air supply pipe.
증발기 내에서 작동 매체는 실린더 슬리브 워터에 의하여 가열 및 증발되어 기체 상태로 전환되고, 기체 상태의 작동 매체는 순차적으로 증발기의 작동 매체 출구와 터보 팽창기의 공기 입구를 거치며, 증기는 터보 팽창기 내에서 팽창하여 터보 팽창기를 추진하는 회전축을 회전시키고, 기체 상태의 작동 매체는 터보 팽창기 내에서 팽창하여 출력을 낸 다음, 터보 팽창기의 공기 출구를 거쳐 응축기의 입구로 진입하고, 기체 상태의 작동 매체는 응축기 내에서 냉각 및 응축되며, 냉각 응축된 작동 매체는 가압 펌프를 거쳐 증발기 내로 유입되어 다음 순환으로 진입한다. 터보 팽창기는 압축기를 회전시키고, 압축기는 외부 공기 관로에서 온 공기를 압축시킨 후, 압축 공기 관로를 통해 공기 병까지 이송하고 공기 공급 관로를 거쳐 외부에 압축 공기를 공급한다.In the evaporator, the working medium is heated and evaporated by the cylinder sleeve water to be converted into a gaseous state, the gaseous working medium sequentially passes through the evaporator working medium outlet and the turbo inflator air inlet, and the steam expands in the turboexpander. By rotating the rotating shaft to propel the turbo inflator, the gaseous working medium expands within the turbo inflator to output, and then enters the inlet of the condenser through the air outlet of the turbo inflator, and the gaseous working medium in the condenser In the cooling and condensing, the cooling condensed working medium is introduced into the evaporator via a pressure pump and enters the next circulation. The turbo expander rotates the compressor, and the compressor compresses the air from the external air pipe, and then delivers the compressed air to the air bottle through the compressed air pipe and supplies the compressed air to the outside through the air supply pipe.
상기 시스템은 실린더 슬리브 워터를 이용하여 작동 매체를 가열 및 증발시키고 선박 내의 폐열을 효과적으로 사용하며 경제적인 이점이 있다.The system uses cylinder sleeve water to heat and evaporate the working medium, effectively use waste heat in the ship, and has economical advantages.
외부 공기 관로는 선박 상의 공기 본관(main pipe)이거나, 외부 공기 관로는 공기 흡입구와 압축기 사이의 연통 관로이다.The external air pipe is the main pipe on the ship, or the external air pipe is a communication pipe between the air inlet and the compressor.
바람직하게는, 상기 동력 서브시스템은 열교환기를 더 포함하고, 상기 열교환기는 실린더 슬리브 워터 유입관 상에 설치되고, 상기 열교환기 상에는 증기 입구와 증기 출구가 설치되고, 상기 증기 입구 상에는 증기 유입관이 연결되고, 상기 증기 출구에는 증기 리턴관이 연결되고, 증기는 순차적으로 증기 유입관과 증기 입구를 통해 열교환기 내로 유입되고, 열교환기 내의 실린더 슬리브 워터를 가열하며, 열교환기 내의 실린더 슬리브 워터를 가열한 후의 증기는 순차적으로 증기 출구와 증기 리턴관을 통해 상기 시스템으로부터 배출된다.Preferably, the power subsystem further includes a heat exchanger, the heat exchanger is installed on a cylinder sleeve water inlet pipe, a steam inlet and a steam outlet are installed on the heat exchanger, and a steam inlet pipe is connected on the steam inlet. A steam return pipe is connected to the steam outlet, and steam is sequentially introduced into the heat exchanger through the steam inlet pipe and the steam inlet, heating the cylinder sleeve water in the heat exchanger, and heating the cylinder sleeve water in the heat exchanger. Subsequent steam is sequentially discharged from the system through the steam outlet and steam return pipe.
실린더 슬리브 워터 유입관 상에 열교환기가 설치되고, 증기를 이용하여 증발기로 유입되는 실린더 슬리브 워터를 가열함으로써 실린더 슬리브 워터의 온도를 더욱 높이는 동시에, 선박 상의 증기를 효과적으로 이용함으로써 에너지 절약 및 효율 증가 효과를 낸다.A heat exchanger is installed on the cylinder sleeve water inlet pipe, and the temperature of the cylinder sleeve water is further increased by heating the cylinder sleeve water flowing into the evaporator using steam, while effectively using steam on the ship to save energy and increase efficiency. Pay.
바람직하게는, 상기 증기 유입관은 폐가스 보일러 및/또는 이코노마이저의 가스 출구에 연결되고, 상기 증기 리턴관은 폐가스 보일러 및/또는 이코노마이저의 물 입구에 연결된다.Preferably, the steam inlet pipe is connected to the gas outlet of the waste gas boiler and/or economizer, and the vapor return pipe is connected to the water inlet of the waste gas boiler and/or economizer.
선박 상의 폐열 보일러 및/또는 이코노마이저에 의해 생성된 증기를 이용하여 열교환기를 통과하는 실린더 슬리브 워터를 가열함으로써 선박 상에서 생성된 폐열을 충분히 활용할 수 있다.The waste heat generated on the ship can be fully utilized by heating the cylinder sleeve water passing through the heat exchanger using the steam generated by the waste heat boiler and/or economizer on the ship.
바람직하게는, 상기 응축기 상에는 냉각수 입구 및 냉각수 출구가 설치되고, 냉각수는 냉각수 입구를 거쳐 응축기 내로 유입되어 작동 매체를 냉각 및 응축시키고, 작동 매체를 냉각시킨 후의 냉각수는 냉각수 출구를 통하여 응축기로부터 배출된다.Preferably, a cooling water inlet and a cooling water outlet are installed on the condenser, and the cooling water flows into the condenser through the cooling water inlet to cool and condense the working medium, and the cooling water after cooling the working medium is discharged from the condenser through the cooling water outlet. .
바람직하게는, 상기 커플링은 탄성 커플링이다.Preferably, the coupling is an elastic coupling.
탄성 커플링은 2개의 축 사이의 편향 및 변위를 보상할 수 있고, 완충 및 진동 저감 성능을 구비하며, 이는 터보 팽창기와 압축기를 모두 보호하는 동시에 소음을 줄이는 역할을 한다.The elastic coupling can compensate for deflection and displacement between the two axes, and has cushioning and vibration reduction performance, which serves to protect both the turbo expander and compressor while reducing noise.
바람직하게는, 상기 실린더 슬리브 워터 유입관은 선박 메인 엔진의 실린더 슬리브 및/또는 보조 엔진의 실린더 슬리브와 연통하고, 상기 실린더 슬리브 워터 리턴관은 선박의 저온수 시스템과 연통한다.Preferably, the cylinder sleeve water inlet pipe communicates with the cylinder sleeve of the ship main engine and/or the cylinder sleeve of the auxiliary engine, and the cylinder sleeve water return pipe communicates with the ship's cold water system.
바람직하게는, 상기 압축 공기 관로 상에 체크 밸브가 직렬로 연결된다.Preferably, a check valve is connected in series on the compressed air conduit.
압축 공기 관로 상에 체크 밸브가 장착되어 공기의 역류를 효과적으로 방지하고 압축기를 보호할 수 있다.A check valve is mounted on the compressed air line to effectively prevent backflow of air and protect the compressor.
바람직하게는, 상기 공기 공급 관로 상에 압력 조절 밸브가 직렬로 연결된다.Preferably, a pressure regulating valve is connected in series on the air supply line.
압력 조절 밸브는 공기 공급 관로가 외부로 이송하는 압축 공기의 압력을 제어하는 데 사용된다.Pressure regulating valves are used to control the pressure of the compressed air that the air supply line carries outwards.
바람직하게는, 상기 터보 팽창기의 출구 압력은 0.5MPa 이상이다.Preferably, the outlet pressure of the turbo expander is 0.5 MPa or more.
바람직하게는, 상기 가압 펌프의 출구 압력은 0.5MPa 이상이다.Preferably, the outlet pressure of the pressurized pump is 0.5 MPa or more.
바람직하게는, 상기 증발기의 출구 압력은 0.5MPa 이상이다.Preferably, the outlet pressure of the evaporator is 0.5 MPa or more.
바람직하게는, 상기 동력 서브시스템에서 작동 매체는 R245fa이다.Preferably, the working medium in the power subsystem is R245fa.
바람직하게는, 상기 공기 공급 관로는 선박의 공기 윤활 시스템과 연통된다.Preferably, the air supply line is in communication with the ship's air lubrication system.
상기 시스템에 의해 생성된 압축 공기를 공기 윤활 시스템에 공급함으로써 상기 선박의 에너지 소비를 줄이고 상기 선박의 에너지 효율을 향상시킨다.By supplying compressed air generated by the system to an air lubrication system, energy consumption of the vessel is reduced and energy efficiency of the vessel is improved.
바람직하게는 상기 터보 팽창기와 압축기는 동일한 공공 베이스 상에 설치된다.Preferably the turbo expander and compressor are installed on the same public base.
터보 팽창기와 압축기를 동일한 공공 베이스 상에 설치하여, 터보 팽창기와 압축기를 용이하게 설치하고 터보 팽창기와 압축기 사이의 편차와 진동을 줄인다.By installing the turbo inflator and compressor on the same public base, it is easy to install the turbo inflator and compressor and reduce the deviation and vibration between the turbo inflator and the compressor.
바람직하게는, 상기 증발기와 응축기는 모두 열교환기이다.Preferably, both the evaporator and condenser are heat exchangers.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다. 즉, 상기 시스템은 선박의 메인 및 보조 엔진의 여열을 이용하고, 유기 작동 매체의 랭킨 사이클(Rankine cycle)을 통해 압축 공기를 생성하는데 직접 사용되며, 선박 운행 시 외부 전력이 필요 없으며 저비용의 방법으로 대량의 압축 공기를 획득하고, 공기 윤활 시스템 등 사용자에게 에너지 절약, 선박 저항 감소는 물론 선박의 전반적인 성능을 향상시켜 준다. 상기 시스템은 선박의 다른 시스템의 정상적인 운행에 영향을 미치지 않으면서 선박의 오염물 배출 지표 및 EEDI 에너지 효율 지수를 개선시켜 준다.The beneficial effects of the present invention are as follows. That is, the system is used directly to generate compressed air through the Rankine cycle of the organic working medium, utilizing the heat of the main and auxiliary engines of the ship, and requires no external power when operating the ship and is a low-cost method. It acquires a large amount of compressed air, and saves energy, reduces ship resistance, and improves the overall performance of the ship to users, such as an air lubrication system. The system improves the ship's pollutant emission indicators and EEDI energy efficiency index without affecting the normal operation of other systems on the ship.
도 1은 본 발명에 따른 선박 여열을 이용하여 공기를 생산하는 시스템의 전체 구조도이다.1 is an overall structural diagram of a system for producing air using ship heat exchange according to the present invention.
이하에서는 첨부도면과 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 선박 여열을 이용하여 공기를 생산하는 시스템에 대하여 더욱 상세하게 설명하며, 이를 통하여 본 발명의 구조적 특징과 구체적인 응용을 보다 명확하게 표현하나, 이는 본 발명의 보호 범위를 제한하지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and specific embodiments, the system for producing air by using the ship heat exchange according to the present invention will be described in more detail. Through this, the structural features and specific applications of the present invention will be more clearly expressed. This does not limit the protection scope of the present invention.
실시예 : 도 1에서 도시하는 바와 같이, 선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템은 동력 서브시스템 및 압축 서브시스템을 포함하고, 상기 동력 서브시스템은 증발기(1), 터보 팽창기(2), 응축기(3) 및 가압 펌프(4)를 포함하고, 상기 증발기(1) 상에는 열원 출구와 열원 입구가 설치되고, 상기 증발기(1)의 작동 매체 출구는 관로를 통해 터보 팽창기(2)의 공기 입구까지 연결되고, 상기 터보 팽창기(2)의 공기 출구는 관로를 통해 응축기(3)의 입구까지 연결되고, 상기 응축기(3)의 출구는 관로를 통해 가압 펌프(4)의 입구까지 연결되고, 상기 가압 펌프(4)의 출구는 관로를 통해 증발기(1)의 작동 매체 입구까지 연결되고, 상기 열원 입구에는 실린더 슬리브 워터 유입관(5)이 연결되고, 상기 열원 출구에는 실린더 슬리브 워터 리턴관(6)이 연결되고, 실린더 슬리브 워터는 순차적으로 실린더 슬리브 워터 유입관(5)과 열원 입구를 통하여 증발기(1) 내로 유입되어 증발기(1) 내의 작동 매체를 가열하며, 증발기(1) 내의 작동 매체를 가열한 후의 실린더 슬리브 워터는 순차적으로 열원 출구와 실린더 슬리브 워터 리턴관(6)을 통해 상기 시스템으로부터 배출되고, 상기 압축 서브시스템에는 압축기(7), 공기 병(8) 및 공기 공급 관로(9)가 포함되고, 상기 압축기(7)와 터보 팽창기(2)는 커플링에 의해 연결되고, 상기 압축기(7)의 공기 입구는 외부 공기 관로와 연통하고, 상기 압축기(7)의 공기 출구와 공기 병(8)의 공기 입구는 압축 공기 관로(10)를 통하여 연통되고, 상기 공기 병(8)의 공기 출구는 공기 공급 관로(9)와 연통한다.Example: As shown in Figure 1, the system for producing compressed air using the heat of the ship includes a power subsystem and a compression subsystem, the power subsystem comprising an evaporator (1), a turbo expander (2) , Condenser (3) and a pressurized pump (4), a heat source outlet and a heat source inlet is installed on the evaporator (1), the outlet of the working medium of the evaporator (1) the air of the turbo expander (2) through the pipeline Connected to the inlet, the air outlet of the turbo-expander 2 is connected to the inlet of the condenser 3 through the conduit, and the outlet of the condenser 3 is connected to the inlet of the pressurized pump 4 through the conduit, The outlet of the pressurized pump 4 is connected to the working medium inlet of the evaporator 1 through a pipeline, a cylinder sleeve
증발기(1) 내에서 작동 매체는 실린더 슬리브 워터에 의하여 가열 및 증발되어 기체 상태로 전환되고, 기체 상태의 작동 매체는 순차적으로 증발기(1)의 작동 매체 출구와 터보 팽창기(2)의 공기 입구를 거치며, 증기는 터보 팽창기(2) 내에서 팽창하여 터보 팽창기(2)를 추진하는 회전축을 회전시키고, 기체 상태의 작동 매체는 터보 팽창기(2) 내에서 팽창하여 출력을 낸 다음, 터보 팽창기(2)의 공기 출구를 거쳐 응축기(3)의 입구로 진입하고, 기체 상태의 작동 매체는 응축기(3) 내에서 냉각 및 응축되며, 냉각 응축된 작동 매체는 가압 펌프(4)를 거쳐 증발기(1) 내로 유입되어 다음 순환으로 진입한다. 터보 팽창기(2)는 압축기(7)를 회전시키고, 압축기(7)는 외부 공기 관로에서 온 공기를 압축시킨 후, 압축 공기 관로(10)를 통해 공기 병(8)까지 이송하고 공기 공급 관로(9)를 거쳐 외부에 압축 공기를 공급하며, 상기 시스템은 실린더 슬리브 워터를 이용하여 작동 매체를 가열 및 증발시키고 선박 내의 폐열을 효과적으로 사용하며 경제적인 이점이 있다.In the evaporator 1, the working medium is heated and evaporated by the cylinder sleeve water to be converted into a gaseous state, and the gaseous working medium sequentially switches the working medium outlet of the evaporator 1 and the air inlet of the turbo-expander 2. The steam expands in the turbo expander 2, rotates a rotating shaft that propels the turbo expander 2, and the gaseous working medium expands within the turbo expander 2 to produce an output, and then the turbo expander 2 ) Enters the inlet of the condenser 3 via the air outlet, the gaseous working medium is cooled and condensed in the condenser 3, and the cooled condensed working medium is passed through the pressure pump 4 to evaporator 1 Into the next cycle. The turbo expander (2) rotates the compressor (7), the compressor (7) compresses the air from the external air pipe, and then transports it to the air bottle (8) through the compressed air pipe (10) and supplies the air supply pipe ( Compressed air is supplied to the outside through 9), and the system uses cylinder sleeve water to heat and evaporate the working medium, effectively use waste heat in the ship, and has economical advantages.
본 실시예에서 상기 동력 서브시스템은 열교환기(11)를 더 포함하고, 상기 열교환기(11)는 실린더 슬리브 워터 유입관(5) 상에 설치되고, 상기 열교환기(11) 상에는 증기 입구와 증기 출구가 설치되고, 상기 증기 입구 상에는 증기 유입관(12)이 연결되고, 상기 증기 출구에는 증기 리턴관(13)이 연결되고, 증기는 순차적으로 증기 유입관(12)과 증기 입구를 통해 열교환기(11) 내로 유입되고, 열교환기(11) 내의 실린더 슬리브 워터를 가열하며, 열교환기(11) 내의 실린더 슬리브 워터를 가열한 후의 증기는 순차적으로 증기 출구와 증기 리턴관(13)을 통해 상기 시스템으로부터 배출된다.In this embodiment, the power subsystem further includes a heat exchanger (11), the heat exchanger (11) is installed on a cylinder sleeve water inlet pipe (5), the steam inlet and steam on the heat exchanger (11) An outlet is installed, a
실린더 슬리브 워터 유입관(5) 상에 열교환기(11)가 설치되고, 증기를 이용하여 증발기(1)로 유입되는 실린더 슬리브 워터를 가열함으로써 실린더 슬리브 워터의 온도를 더욱 높이는 동시에, 선박 상의 증기를 효과적으로 이용함으로써 에너지 절약 및 효율 증가 효과를 낸다.A heat exchanger 11 is installed on the cylinder sleeve
상기 증기 유입관(12)은 폐가스 보일러 및/또는 이코노마이저의 가스 출구에 연결되고, 상기 증기 리턴관(13)은 폐가스 보일러 및/또는 이코노마이저의 물 입구에 연결되며, 선박 상의 폐열 보일러 및/또는 이코노마이저에 의해 생성된 증기를 이용하여 열교환기(11)를 통과하는 실린더 슬리브 워터를 가열함으로써 선박 상에서 생성된 폐열을 충분히 활용할 수 있다. 상기 응축기(3) 상에는 냉각수 입구 및 냉각수 출구가 설치되고, 냉각수는 냉각수 입구를 거쳐 응축기(3) 내로 유입되어 작동 매체를 냉각 및 응축시키고, 작동 매체를 냉각시킨 후의 냉각수는 냉각수 출구를 통하여 응축기(3)로부터 배출된다.The
상기 냉각수 입구 상에는 냉각수 유입관(16)이 연결되고, 냉각수 유입관(16)의 일단은 냉각수 입구와 서로 연통하고, 상기 냉각수 유입관(16)의 타단은 선박 냉각수 공급 본관과 연통한다. 상기 냉각수 출구 상에는 냉각수 리턴관(17)이 설치되고, 냉각수 리턴관(17)의 일단은 냉각수 출구와 서로 연통하고, 상기 냉각수 리턴관(17)의 타단은 선박 냉각수 리턴 본관과 연통한다.A cooling
상기 커플링은 탄성 커플링이며, 탄성 커플링은 2개 축 사이의 편향 및 변위를 보상할 수 있고, 완충 및 진동 저감 성능을 구비하며, 이는 터보 팽창기(2)와 압축기(7)를 모두 보호하는 동시에 소음을 줄이는 역할을 한다. 상기 실린더 슬리브 워터 유입관(5)은 선박 메인 엔진의 실린더 슬리브 및/또는 보조 엔진의 실린더 슬리브와 연통하고, 상기 실린더 슬리브 워터 리턴관(6)은 선박의 저온수 시스템과 연통한다. 상기 압축 공기 관로(10) 상에 체크 밸브(14)가 직렬로 연결되고, 압축 공기 관로(10) 상에 체크 밸브(14)가 장착되어 공기의 역류를 효과적으로 방지하고 압축기(7)를 보호할 수 있다. 상기 공기 공급 관로(9) 상에 압력 조절 밸브(15)가 직렬로 연결되고, 압력 조절 밸브(15)는 공기 공급 관로(9)가 외부로 이송하는 압축 공기의 압력을 제어하는 데 사용된다.The coupling is an elastic coupling, the elastic coupling can compensate for deflection and displacement between the two axes, and has cushioning and vibration reduction performance, which protects both the turbo expander 2 and the compressor 7 At the same time, it serves to reduce noise. The cylinder sleeve
상기 터보 팽창기(2)의 출구 압력은 0.5MPa 이상이고, 상기 가압 펌프(4)의 출구 압력은 0.5MPa 이상이고, 상기 동력 서브시스템에서 작동 매체는 R245fa이고, 상기 공기 공급 관로(9)는 선박의 공기 윤활 시스템과 연통하고, 상기 시스템에 의해 생성된 압축 공기를 공기 윤활 시스템에 공급함으로써 상기 선박의 에너지 소비를 줄이고 상기 선박의 에너지 효율을 향상시킨다. 상기 터보 팽창기(2)와 압축기(7)는 동일한 공공 베이스 상에 설치되고, 터보 팽창기(2)와 압축기(7)를 동일한 공공 베이스 상에 설치하여, 터보 팽창기(2)와 압축기(7)를 용이하게 설치하고 터보 팽창기(2)와 압축기(7) 사이의 편차와 진동을 줄인다.The outlet pressure of the turbo expander 2 is 0.5 MPa or more, the outlet pressure of the pressure pump 4 is 0.5 MPa or more, and the working medium in the power subsystem is R245fa, and the air supply pipe 9 is a ship By communicating with the air lubrication system of, and supplying the compressed air generated by the system to the air lubrication system, the energy consumption of the ship is reduced and the energy efficiency of the ship is improved. The turbo expander 2 and the compressor 7 are installed on the same public base, and the turbo expander 2 and the compressor 7 are installed on the same public base, so that the turbo expander 2 and the compressor 7 are installed. It is easy to install and reduces the deviation and vibration between the turbo expander 2 and the compressor 7.
1: 증발기
2: 터보 팽창기
3: 응축기
4: 가압 펌프
5: 실린더 슬리브 워터 유입관
6: 실린더 슬리브 워터 리턴관
7: 압축기
8: 공기 병
9: 공기 공급 관로
10: 압축 공기 관로
11: 열교환기
12: 증기 유입관
13: 증기 리턴관
14: 체크 밸브
15: 압력 조절 밸브
16: 냉각수 유입관
17: 냉각수 리턴관1: evaporator
2: Turbo inflator
3: condenser
4: pressurized pump
5: Cylinder sleeve water inlet pipe
6: Cylinder sleeve water return tube
7: Compressor
8: Air bottle
9: Air supply pipeline
10: compressed air pipeline
11: heat exchanger
12: steam inlet pipe
13: steam return pipe
14: check valve
15: pressure regulating valve
16: Cooling water inlet pipe
17: coolant return tube
Claims (9)
상기 시스템은 동력 서브시스템 및 압축 서브시스템이 포함되며, 상기 동력 서브시스템에는 증발기(1), 터보 팽창기(2), 응축기(3) 및 가압 펌프(4)가 포함되고, 상기 증발기(1) 상에는 열원 출구와 열원 입구가 설치되고, 상기 증발기(1)의 작동 매체 출구는 관로를 통해 터보 팽창기(2)의 공기 입구까지 연결되고, 상기 터보 팽창기(2)의 공기 출구는 관로를 통해 응축기(3)의 입구까지 연결되고, 상기 응축기(3)의 출구는 관로를 통해 가압 펌프(4)의 입구까지 연결되고, 상기 가압 펌프(4)의 출구는 관로를 통해 증발기(1)의 작동 매체 입구까지 연결되고, 상기 열원 입구에는 실린더 슬리브 워터 유입관(5)이 연결되고, 상기 열원 출구에는 실린더 슬리브 워터 리턴관(6)이 연결되고, 실린더 슬리브 워터는 순차적으로 실린더 슬리브 워터 유입관(5)과 열원 입구를 통하여 증발기(1) 내로 유입되어 증발기(1) 내의 작동 매체를 가열하며, 증발기(1) 내의 작동 매체를 가열한 후의 실린더 슬리브 워터는 순차적으로 열원 출구와 실린더 슬리브 워터 리턴관(6)을 통해 상기 시스템으로부터 배출되고, 상기 압축 서브시스템에는 압축기(7), 공기 병(8) 및 공기 공급 관로(9)가 포함되고, 상기 압축기(7)와 터보 팽창기(2)는 커플링에 의해 연결되고, 상기 압축기(7)의 공기 입구는 외부 공기 관로와 연통하고, 상기 압축기(7)의 공기 출구와 공기 병(8)의 공기 입구는 압축 공기 관로(10)를 통하여 연통되고, 상기 공기 병(8)의 공기 출구는 공기 공급 관로(9)와 연통하는 것을 특징으로 하는 선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템.In the system for producing compressed air using the heat of the ship,
The system includes a power subsystem and a compression subsystem, which includes an evaporator 1, a turbo expander 2, a condenser 3 and a pressure pump 4, on the evaporator 1 A heat source outlet and a heat source inlet are installed, the working medium outlet of the evaporator 1 is connected to the air inlet of the turbo expander 2 through a pipe line, and the air outlet of the turbo expander 2 is a condenser 3 through a pipe line ) Is connected to the inlet, the outlet of the condenser 3 is connected to the inlet of the pressurized pump 4 through the pipeline, the outlet of the pressurized pump 4 through the pipeline to the inlet of the working medium of the evaporator 1 The cylinder sleeve water inlet pipe 5 is connected to the heat source inlet, the cylinder sleeve water return pipe 6 is connected to the heat source outlet, and the cylinder sleeve water is sequentially connected to the cylinder sleeve water inlet pipe 5. It flows into the evaporator 1 through the heat source inlet to heat the working medium in the evaporator 1, and the cylinder sleeve water after heating the working medium in the evaporator 1 sequentially heat source outlet and cylinder sleeve water return pipe 6 Through the system, the compression subsystem includes a compressor (7), an air bottle (8) and an air supply line (9), the compressor (7) and the turbo expander (2) by coupling Connected, the air inlet of the compressor 7 communicates with an external air conduit, the air outlet of the compressor 7 and the air inlet of the air bottle 8 communicate through the compressed air conduit 10, the air The air outlet of the bottle (8) is a system for producing compressed air by using the heat of the ship, characterized in that the communication with the air supply pipe (9).
상기 동력 서브시스템은 열교환기(11)를 더 포함하고, 상기 열교환기(11)는 실린더 슬리브 워터 유입관(5) 상에 설치되고, 상기 열교환기(11) 상에는 증기 입구와 증기 출구가 설치되고, 상기 증기 입구 상에는 증기 유입관(12)이 연결되고, 상기 증기 출구에는 증기 리턴관(13)이 연결되고, 증기는 순차적으로 증기 유입관(12)과 증기 입구를 통해 열교환기(11) 내로 유입되고, 열교환기(11) 내의 실린더 슬리브 워터를 가열하며, 열교환기(11) 내의 실린더 슬리브 워터를 가열한 후의 증기는 순차적으로 증기 출구와 증기 리턴관(13)을 통해 상기 시스템으로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템.According to claim 1,
The power subsystem further includes a heat exchanger (11), the heat exchanger (11) is installed on a cylinder sleeve water inlet pipe (5), a steam inlet and a steam outlet are installed on the heat exchanger (11) , A steam inlet pipe 12 is connected to the steam inlet, a steam return pipe 13 is connected to the steam outlet, and steam is sequentially introduced into the heat exchanger 11 through the steam inlet pipe 12 and the steam inlet. The inflow, heating the cylinder sleeve water in the heat exchanger 11, and steam after heating the cylinder sleeve water in the heat exchanger 11 are sequentially discharged from the system through the steam outlet and the steam return pipe 13 A system that produces compressed air by using the heat of the vessel.
상기 증기 유입관(12)은 폐가스 보일러 및/또는 이코노마이저의 가스 출구에 연결되고, 상기 증기 리턴관(13)은 폐가스 보일러 및/또는 이코노마이저의 물 입구에 연결되는 것을 특징으로 하는 선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템.According to claim 2,
The steam inlet pipe 12 is connected to the gas outlet of the waste gas boiler and/or economizer, and the steam return pipe 13 is connected to the water inlet of the waste gas boiler and/or economizer to utilize the heat of the vessel. System to produce compressed air.
상기 응축기(3) 상에는 냉각수 입구 및 냉각수 출구가 설치되고, 냉각수는 냉각수 입구를 거쳐 응축기(3) 내로 유입되어 작동 매체를 냉각 및 응축시키고, 작동 매체를 냉각시킨 후의 냉각수는 냉각수 출구를 통하여 응축기(3)로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템.According to claim 1,
A cooling water inlet and a cooling water outlet are installed on the condenser 3, and the cooling water flows into the condenser 3 through the cooling water inlet to cool and condense the working medium, and the cooling water after cooling the working medium is condenser through the cooling water outlet ( 3) A system for producing compressed air by using the heat of the ship, characterized in that it is discharged from.
상기 커플링은 탄성 커플링인 것을 특징으로 하는 선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템.According to claim 1,
The coupling is a system for producing compressed air using the residual heat of the vessel, characterized in that the elastic coupling.
상기 실린더 슬리브 워터 유입관(5)은 선박 메인 엔진의 실린더 슬리브 및/또는 보조 엔진의 실린더 슬리브와 연통하고, 상기 실린더 슬리브 워터 리턴관(6)은 선박의 저온수 시스템과 연통하는 것을 특징으로 하는 선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템.According to claim 1,
The cylinder sleeve water inlet pipe (5) communicates with the cylinder sleeve of the ship's main engine and/or the cylinder sleeve of the auxiliary engine, and the cylinder sleeve water return pipe (6) communicates with the ship's cold water system. A system that produces compressed air using the heat of the ship.
상기 압축 공기 관로(10) 상에 체크 밸브(14)가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템.According to claim 1,
A system for producing compressed air using the heat of the ship, characterized in that the check valve (14) is connected in series on the compressed air pipe (10).
상기 공기 공급 관로(9) 상에 압력 조절 밸브(15)가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템.According to claim 1,
System for producing compressed air by using the heat of the ship, characterized in that the pressure control valve 15 is connected in series on the air supply pipe (9).
상기 터보 팽창기(2)의 출구 압력은 0.5MPa 이상인 것을 특징으로 하는 선박의 여열을 이용하여 압축 공기를 생산하는 시스템.According to claim 1,
The system for producing compressed air by using the heat of the ship, characterized in that the outlet pressure of the turbo expander (2) is 0.5MPa or more.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |