KR20230052347A - System of application cold energy for ship - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박용 냉열 운용 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡수식 냉동기 및 액화가스를 이용하는 선박용 냉열 운용 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cold heat operation system for ships, and more particularly, to a cold heat operation system for ships using an absorption chiller and liquefied gas.
일반적으로, LNG 운반선과 같은 선박에는 액화가스(LNG) 및 증발가스(BOG)를 연료로 사용하여 추진동력 또는 전력생산을 얻을 수 있는 엔진, 발전기 등의 내연기관이 마련된다.In general, ships such as LNG carriers are provided with internal combustion engines such as engines and generators that can obtain propulsion power or power generation by using liquefied gas (LNG) and boil-off gas (BOG) as fuel.
여기서 엔진은 연료의 흡입, 압축, 폭발 및 배기의 행정을 이용하여 동력(엔진출력)을 생성하게 된다. 이때, 연료의 흡입과정에서 연료와 함께 흡입되는 연소공기(Scavenge Air)가 유입되는데, 흡입공기의 압력을 상승시켜 엔진출력을 향상시키는 터보차져(Turbo Charge)가 설치된 선박이 다수 제안되고 있다. 터보차져는 연소기관에서 발생되는 배기가스를 이용한 배기터빈으로 구동되는 방식이다. 이 터보차져를 통과하는 흡입공기는 압력상승과 동시에 온도가 상승하게 되는데, 엔진출력을 위해 연소에 사용되는 연소공기(Scavenge Air)의 온도가 증가하면 엔진의 효율이 감소되는 문제가 발생하게 된다. 이에, 열교환기를 통해 연소공기의 온도를 낮추어 사용하고 있다.Here, the engine generates power (engine output) by using fuel intake, compression, explosion, and exhaust strokes. At this time, during the fuel intake process, scavenge air that is inhaled together with the fuel is introduced, and a number of ships equipped with turbochargers that improve engine output by increasing the pressure of the intake air have been proposed. A turbocharger is driven by an exhaust turbine using exhaust gas generated from a combustion engine. The temperature of the intake air passing through the turbocharger rises simultaneously with the pressure rise. When the temperature of the combustion air (scavenge air) used for combustion for engine output increases, the efficiency of the engine decreases. Accordingly, the temperature of the combustion air is lowered through the heat exchanger and used.
그러나, 외기온도, 해수온도, 습도 등의 외부환경조건에 따라 연소공기의 온도와 습도가 높은 경우가 발생하여 엔진 로드에 따른 실린더 내 압력제어가 어려우며, 그에 따른 엔진 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, there is a problem in that the temperature and humidity of the combustion air are high depending on external environmental conditions such as outside air temperature, seawater temperature, and humidity, making it difficult to control the pressure in the cylinder according to the engine load, thereby reducing engine efficiency.
또한, 변동하는 외부환경조건에 따라 선실 및 엔진룸의 적정한 온도, 습도를 유지하기 위해 공기조화기를 운전해야 하지만, 공기조화기를 운전하기 위하여 필요한 에너지 소모가 크며, 별도로 공기조화기에 냉열을 공급하기 위한 장치가 마련되어야 하는 문제점이 있다.In addition, although the air conditioner must be operated to maintain the appropriate temperature and humidity of the cabin and engine room according to the fluctuating external environmental conditions, the energy required to operate the air conditioner is large, and the air conditioner is separately supplied with cold heat. There is a problem that the device must be provided.
본 발명의 실시 예에 따른 선박용 냉열 운용 시스템은 흡수식 냉동기의 냉열을 이용하여 엔진의 연소공기를 추가 냉각시킴으로써 엔진의 효율을 상승시킬 수 있도록 한다.The cold heat operation system for ships according to an embodiment of the present invention can increase the efficiency of the engine by additionally cooling the combustion air of the engine using the cold heat of the absorption chiller.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 냉열 운용 시스템은 흡수식 냉동기 및 액화가스의 냉열 조절을 통해 요구되는 조건에서 엔진 및 공기조화기를 운전시킴은 물론, 공기조화기에 필요한 에너지를 절감할 수 있도록 한다.In addition, the cooling heat management system for ships according to an embodiment of the present invention enables the engine and the air conditioner to be operated under required conditions through the cooling and heat control of the absorption chiller and the liquefied gas, as well as to save the energy required for the air conditioner.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진에서 발생되는 배기가스를 이용하여 외부로부터 유입되는 연소공기를 압축하여 엔진으로 공급하는 터보차져; 상기 엔진을 냉각하는데 사용된 온수 또는 상기 배기가스를 열원으로 사용하여 냉열을 생성하는 흡수식 냉동기; 상기 터보차져에서 압축된 상기 연소공기와 열교환하도록 제1 작동유체가 순환되는 제1 순환유로를 갖춘 제1 열교환부와, 상기 제1 열교환부의 후방에 위치하여 상기 제1 열교환부에 의해 열교환된 연소공기와 열교환을 하도록 제2 작동유체가 순환되는 제2 순환유로를 갖춘 제2 열교환부를 포함하는 냉각유닛; 및 상기 흡수식 냉동기로부터 냉열을 공급받아 선실 및 엔진룸에 열교환된 공기를 공급하도록 마련되는 공기조화기;를 포함하고, 상기 제2 순환유로는 상기 제2 작동유체가 상기 흡수식 냉동기로부터 냉열을 공급받도록 상기 흡수식 냉동기와 연결되는 선박용 냉열 운용 시스템이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a turbocharger for compressing combustion air introduced from the outside using exhaust gas generated from the engine and supplying it to the engine; an absorption chiller generating cold heat by using the hot water used to cool the engine or the exhaust gas as a heat source; A first heat exchange unit having a first circulation passage through which a first working fluid circulates to exchange heat with the combustion air compressed in the turbocharger, and combustion heat exchanged by the first heat exchange unit located at the rear of the first heat exchange unit A cooling unit including a second heat exchange unit having a second circulation passage through which a second working fluid is circulated to exchange heat with air; and an air conditioner configured to receive cold heat from the absorption chiller and supply heat-exchanged air to the cabin and the engine room, wherein the second circulation passage allows the second working fluid to receive cold heat from the absorption chiller. A cold heat operation system for ships connected to the absorption chiller may be provided.
또한, 상기 터보차져를 통해 배기가스가 배출되는 출구단에는 이코노마이저가 마련될 수 있다.In addition, an economizer may be provided at an outlet end through which exhaust gas is discharged through the turbocharger.
또한, 상기 흡수식 냉동기가 상기 엔진을 냉각하는데 사용된 온수를 열원으로 사용하는 경우 상기 엔진과 흡수식 냉동기를 연결하며, 상기 온수가 순환되는 열원 순환유로가 마련될 수 있다.In addition, when the absorption chiller uses hot water used to cool the engine as a heat source, a heat source circulation passage connecting the engine and the absorption chiller and circulating the hot water may be provided.
또한, 상기 흡수식 냉동기가 상기 배기가스를 열원으로 사용하는 경우 상기 흡수식 냉동기와 연결되어 증기가 순환되는 열원 순환유로를 갖춘 열원 열교환부가 마련될 수 있다.In addition, when the absorption chiller uses the exhaust gas as a heat source, a heat source heat exchange unit having a heat source circulation passage through which steam is circulated in connection with the absorption chiller may be provided.
또한, 상기 흡수식 냉동기에는 상기 흡수식 냉동기로부터 발생되는 흡수열을 제거하기 위해 보조 작동유체가 순환되는 보조 순환유로가 연결될 수 있다.In addition, an auxiliary circulation passage through which an auxiliary working fluid is circulated may be connected to the absorption chiller in order to remove absorption heat generated from the absorption chiller.
또한, 상기 제2 순환라인과 연결되어 상기 제2 작동유체가 상기 공기조화기로 순환되도록 마련되는 제3 순환유로를 더 구비할 수 있다.In addition, a third circulation passage connected to the second circulation line and provided to circulate the second working fluid to the air conditioner may be further provided.
또한, 상기 제2 순환유로와 제3 순환유로가 접속하는 지점에는 제1 전환밸브가 마련되고, 상기 제1 전환밸브는 선택적으로 개폐되어 상기 흡수식 냉동기를 통한 상기 제2 작동유체가 상기 공기조화기 또는 제2 열교환부로 흐르도록 제어되는 3방향 밸브로 마련될 수 있다.In addition, a first switching valve is provided at a point where the second circulation passage and the third circulation passage are connected, and the first switching valve is selectively opened and closed so that the second working fluid passing through the absorption chiller passes through the air conditioner. Alternatively, it may be provided as a three-way valve controlled to flow into the second heat exchange unit.
또한, 액화가스를 이용하여 상기 공기조화기로 냉열을 공급하기 위한 액화가스 공급장치를 더 포함할 수 있다.In addition, a liquefied gas supply device for supplying cold heat to the air conditioner using liquefied gas may be further included.
또한, 상기 액화가스 공급장치는, 상기 액화가스가 저장되는 저장탱크; 상기 저장탱크에서 발생된 증발가스를 가열하여 수요처로 공급하는 제1 라인에 마련된 제1 가열기와, 상기 액화가스를 가열 및 기화시켜 수요처로 공급하는 제2 라인에 마련된 제2 가열기를 포함하는 가열유닛; 및 상기 제3 순환유로와 연결되어 상기 제2 작동유체가 상기 제1 가열기 또는 제2 가열기를 통해 상기 공기조화기로 순환되도록 마련되는 제4 순환유로;를 구비할 수 있다.In addition, the liquefied gas supply device includes a storage tank in which the liquefied gas is stored; A heating unit including a first heater provided in a first line for heating the boil-off gas generated in the storage tank and supplying it to a consumer, and a second heater provided in a second line for heating and vaporizing the liquefied gas and supplying the liquefied gas to a consumer. ; and a fourth circulation passage connected to the third circulation passage and provided to circulate the second working fluid to the air conditioner through the first heater or the second heater.
또한, 상기 제3 순환유로와 제4 순환유로가 접속하는 지점에는 제2 전환밸브가 마련되고, 상기 제2 전환밸브는 선택적으로 개폐되어 상기 공기조화기를 통한 상기 제2 작동유체가 상기 가열유닛 또는 상기 흡수식 냉동기로 흐르도록 제어되는 3방향 밸브로 마련될 수 있다.In addition, a second switching valve is provided at a point where the third circulation passage and the fourth circulation passage are connected, and the second switching valve is selectively opened and closed so that the second working fluid passing through the air conditioner passes through the heating unit or the heating unit. It may be provided with a three-way valve controlled to flow into the absorption chiller.
또한, 상기 제4 순환유로는 상기 제1 가열기 및 제2 가열기와 각각 연결되도록 분기되고, 상기 제4 순환유로의 분기된 지점에는 제3 전환밸브가 마련되고, 상기 제3 전환밸브는 선택적으로 개폐되어 상기 제2 작동유체가 상기 제1 가열기 또는 상기 제2 가열기로 흐르도록 제어되는 3방향 밸브로 마련될 수 있다.In addition, the fourth circulation passage is branched to be connected to the first heater and the second heater, respectively, and a third switching valve is provided at a branched point of the fourth circulation passage, and the third switching valve is selectively opened and closed. It may be provided with a three-way valve that is controlled so that the second working fluid flows to the first heater or the second heater.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 냉열 운용 시스템은 흡수식 냉동기의 냉열을 이용하여 엔진으로 유입되는 연소공기를 추가 냉각시킴과 동시에 습도를 낮추어줌으로써 엔진의 효율을 상승시키는 효과를 가진다.The cold heat management system for ships according to an embodiment of the present invention has an effect of increasing the efficiency of the engine by additionally cooling combustion air introduced into the engine and lowering the humidity at the same time by using the cold heat of the absorption chiller.
또한, 흡수식 냉공기 및 액화가스의 냉열을 조절하여 외부환경조건에 따라 요구되는 조건에서 엔진 및 공기조화기를 운전시킴으로써 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.In addition, it has an effect of improving efficiency by controlling the cooling heat of absorption cold air and liquefied gas to operate the engine and air conditioner under conditions required according to external environmental conditions.
또한, 공기조화기의 냉열에 필요한 에너지를 절감할 수 있는 효과를 가진다.In addition, it has an effect of reducing energy required for cooling and heating of the air conditioner.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 냉열 운용 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 냉열 운용 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 선박용 냉열 운용 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.The present invention will be specifically described by the drawings below, but since these drawings show preferred embodiments of the present invention, the technical spirit of the present invention should not be construed as being limited to the drawings.
1 is a diagram showing the configuration of a cold heat operation system for ships according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the configuration of a cold heat operation system for ships according to another embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the configuration of a ship cooling operation system according to another embodiment of the present invention.
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 examples are presented to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. The present invention may be embodied in other forms without being limited to only the embodiments presented herein. In the drawings, in order to clarify the present invention, illustration of parts irrelevant to the description may be omitted, and the size of components may be slightly exaggerated to aid understanding.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 냉열 운용 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a cold heat operation system for ships according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 선박용 냉열 운용 시스템(1)은 터보차져(120), 냉각유닛(130), 흡수식 냉동기(140), 공기조화기(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a ship
터보차져(120)는 엔진(110)에서 생성되는 배기가스를 이용하여 엔진(110)의 연소에 필요한 연소가스를 압축하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 터보차져(120)는 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스를 공급받아 회전력을 발생시키는 배기터빈(121)과, 배기터빈(121)과 연결되어 회전력을 전달받아 외부의 공기를 흡입 압축하여 엔진(110)으로 공급하는 압축터빈(122)을 포함한다. 이에, 터보차져(120)에서 압축된 연소공기는 엔진(110)으로 공급되고, 압축된 연소공기를 공급받은 엔진(110)은 대기압 상태의 흡입공기가 공급되는 경우에 비하여 과량의 연소공기를 공급받게 됨으로써 그 효율이 상승되게 된다.The
한편, 터보차져(120)에 의해 공기가 압축됨에 따라 온도가 상승하게 되며, 온도가 상승된 공기가 엔진(110)에 공급되는 경우 엔진효율이 저하되기 때문에 터보차져(120)와 엔진(110) 사이에는 터보차져(120)에서 압축된 연소공기를 냉각시키기 위한 냉각유닛(130)이 마련된다.On the other hand, as the air is compressed by the
냉각유닛(130)은 터보차져(120)로부터 흡입되는 공기의 흐름을 따라서 배치되는 복수개의 열교환부(131, 132)를 포함한다. 복수의 열교환부(131, 132) 중 일부는 흡수식 냉동기(140)로부터 냉열을 공급받아 냉각된 작동유체들이 순환되도록 마련되어 연소공기가 엔진(110)으로 유동되는 과정에서 냉각될 수 있도록 한다.The
보다 구체적으로, 냉각유닛(130)은 제1 열교환부(131)와, 제2 열교환부(132)를 구비하고, 제1 열교환부(131)는 터보차져(120)와 가장 인접하도록 배치되며, 제2 열교환부(132)는 제1 열교환부(131)의 후방에 배치된다.More specifically, the
제1 열교환부(131)에는 제1 작동유체(W1)가 순환되도록 제1 순환유로(133)가 연결되고, 제2 열교환부(132)에는 흡수식 냉동기(140)로부터 냉각된 제2 작동유체(W2)가 순환되도록 제2 순환유로(134)가 연결된다.The
제1 열교환부(131)는 제1 순환유로(133)를 통해 흡수식 냉동기(140)와 연결되지 않고 별도로 마련될 수 있다. 이에, 제1 순환유로(133)를 순환하는 제1 작동유체(W1)는 외부의 해수(海水)일 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았으나, 제1 순환유로(133)는 일단이 해수가 순환되는 별도의 열교환기와 연결되고, 열교환기로부터 열교환된 제1 작동유체(W1)가 연소공기를 냉각시키도록 타단이 제1 열교환부(131)와 연결되도록 마련될 수도 있다.The first
제2 열교환부(132)는 흡수식 냉동기(140)로부터 냉각된 제2 작동유체(W2)를 통해 연소공기를 냉각시키도록 마련될 수 있다. 이에, 제2 순환유로(134)는 제2 열교환부(132)와 흡수식 냉동기(140)를 연결하며, 제2 작동유체(W2)가 순환되도록 마련될 수 있다.The
이러한 제2 순환유로(134)가 흡수식 냉동기(140) 및 제2 열교환부(132)와 연결되어 제2 작동유체(W2)가 순환됨으로써 엔진(110) 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다. 구체적으로 살펴보면, 대기 중의 온도 습도가 높은 경우, 공기의 밀도가 낮고 목표온도(엔진에서 허용하는 연소공기의 가장 낮은 온도)까지 냉각이 어렵기 때문에, 흡수식 냉동기(140)를 통한 제2 작동유체(W2)가 제2 열교환부(132)를 통해 엔진(110)으로 유입되는 연소공기를 냉각시킴으로써 외부환경과 상관없이 온도를 떨어뜨려 목표온도에 도달할 수 있게 된다. 이에, 냉각효과로 습도를 최대한 낮춤으로써 공기의 밀도를 증가시켜 엔진(110)의 연소효율을 증가시키게 된다.The
흡수식 냉동기(140)는 엔진(110)을 냉각하는데 사용된 온수(hot water) 또는 배기가스를 열원으로 사용하여 냉수(chilled water)을 생성하도록 마련된다. 도시된 바에 따르면, 흡수식 냉동기(140)는 엔진(110)을 냉각하는데 사용된 온수를 열원으로 사용하도록 마련될 수 있다. 이러한 흡수식 냉동기(140)는 증발기, 흡수기, 재생기 및 응축기 등으로 구성될 수 있다.The
증발기는 냉매의 증발 잠열을 이용하여 연소공기를 냉각시킬 작동유체를 냉각시키기 위해 마련된다. 이에, 제2 순환유로(134)는 증발기 내부를 통과하도록 연결되어 제2 순환유로(134)를 순환하는 제2 작동유체(W2)가 증발기 내에서의 냉매의 증발 잠열에 의해 냉각된다. 본 실시 예에 따르면 냉매로서 청수(fresh water)가 사용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The evaporator is provided to cool the working fluid to cool the combustion air by using latent heat of evaporation of the refrigerant. Accordingly, the
흡수기는 증발기에서 증발된 냉매를 흡수하기 위해 마련된 것으로서, 증발기와 흡수기는 서로 연통될 수 있다. 이에, 증발기에는 내부에 흡수액이 저장되고, 흡수액은 증발된 냉매를 흡수시켜 증발기 내에서의 냉매의 증발 압력 및 온도를 일정하게 유지될 수 있도록 한다. 이때, 흡수액은 리튬브로마이드(LiBr) 수용액이 사용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The absorber is provided to absorb the refrigerant evaporated in the evaporator, and the evaporator and absorber may communicate with each other. Accordingly, an absorption liquid is stored inside the evaporator, and the absorption liquid absorbs the evaporated refrigerant so that the evaporation pressure and temperature of the refrigerant in the evaporator can be kept constant. In this case, an aqueous solution of lithium bromide (LiBr) may be used as the absorbent, but is not limited thereto.
또한, 흡수기 내에서의 흡수액이 증발된 냉매를 흡수할 때 발생하는 흡수열을 제거하기 위해 흡수기 내를 통과하도록 보조 작동유체가 순환되는 보조 순환유로(142) 마련될 수 있다. 상기 보조 작동유체는 해수가 사용될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.In addition, an
한편, 흡수액이 흡수작용을 계속하게 됨에 따라서 리튬브로마이드 수용액의 농도가 점점 묽어지면 냉매인 청수를 흡수하는 흡수작용의 효율이 점진적으로 감소된다.On the other hand, as the absorption liquid continues to absorb, as the concentration of the aqueous solution of lithium bromide gradually decreases, the absorption efficiency of absorbing fresh water, which is a refrigerant, gradually decreases.
따라서, 흡수액의 재생을 위한 재생기가 마련된다. 재생기는 흡수기의 흡수액을 공급받아 흡수액, 즉 묽어진 리튬브로마이드 수용액을 가열시켜 청수를 증발시킴으로써 농도를 증가시키는 흡수액 재생과정을 수행하는 역할을 한다. 이때, 재생기 내의 흡수액은 가열수단에 의해 가열되는데, 가열수단, 즉 열원으로서 엔진(110)을 냉각하는데 사용된 온수가 이용될 수 있다. 이에 열원 순환유로(141)가 재생기 내를 통과하도록 마련되어 온수를 통해 흡수액을 가열하게 된다.Thus, a regenerator for regenerating the absorbent liquid is provided. The regenerator receives the absorbent liquid from the absorber and serves to perform an absorbent regeneration process of increasing the concentration by heating the absorbent liquid, that is, a diluted lithium bromide aqueous solution, to evaporate fresh water. At this time, the absorbent liquid in the regenerator is heated by a heating means, that is, hot water used to cool the
응축기는 재생기에서 증발한 냉매 즉, 수증기를 응축시키기 위해 마련된다. 응축기 내에는 증발된 냉매 즉 수증기를 응축시키기 위한 열교환부로서 흡수기 내를 지나가는 보조 작동유체의 보조 순환유로(142)가 연장되어 설치될 수 있다. 따라서, 흡수기를 통과한 보조 작동유체는 응축기 내부에서의 증기 상태의 냉매로부터 열을 흡수하여, 증기상태의 냉매가 액체 상태로 응축될 수 있도록 한다.The condenser is provided to condense the refrigerant evaporated from the regenerator, that is, water vapor. In the condenser, as a heat exchange unit for condensing the evaporated refrigerant, that is, water vapor, an
그리고, 액체상태로 응축된 냉매, 즉 청수는 증발기로 재공급될 수 있다. 이에 증발기로 재공급된 액체상태의 냉매는 흡수식 냉동기(140) 내에서의 순환을 되풀이하며 냉열을 발생함으로써 제2 작동유체(W2)를 냉각시키게 된다.And, the refrigerant condensed in a liquid state, that is, fresh water, may be re-supplied to the evaporator. Accordingly, the refrigerant in a liquid state supplied to the evaporator repeats circulation in the
공기조화기(150)는 흡수식 냉동기(140)로부터 냉열을 공급받아 선실 및 엔진룸에 열교환된 공기를 공급하도록 마련된다. 이에 공기조화기(150)는 흡수식 냉동기(140)에 의해 냉각된 제2 작동유체(W2)가 순환되도록 마련될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 순환라인(134)과 연결되어 제2 작동유체(W2)가 공기조화기(150)로 순환되도록 마련되는 제3 순환유로(153)를 더 구비할 수 있다.The
제3 순환유로(153)는 흡수식 냉동기(140)로 유입되는 제2 순환유로(134)의 상류측 및 흡수식 냉동기(140)로부터 배출되는 제2 순환유로(134)의 하류측과 각각 연결되도록 마련될 수 있다. 또한, 흡수식 냉동기(140)의 하류측과 제2 작동유체(W2)가 공기조화기(150)로 유입되는 제3 순환유로(153)의 상류측 접속하는 지점에는 제1 전환밸브(151)가 마련될 수 있다. 여기서, 순환유로의 상류측은 작동유체가 유입되는 방향을 의미하고, 하류측은 작동유체가 배출되는 방향을 의미한다.The
제1 전환밸브(151)는 선택적으로 개폐되어 흡수식 냉동기(140)를 통한 제2 작동유체(W2)가 공기조화기(150) 또는 제2 열교환부(132)로 흐르도록 제어되는 3방향 밸브로 마련될 수 있다.The
이에 따라서, 흡수식 냉동기(140)에 의해 냉각되는 제2 작동유체(W2)가 제2 열교환부(132)를 통해 엔진(110)으로 유입되는 연소공기를 냉각시키고, 또한 선택적으로 공기조화기(150)를 순환하며 공기조화기(150)에 냉열을 전달하도록 함으로써 엔진(110) 및 공기조화기(150)의 운전효율을 향상시킴은 물론, 공기조화기(150)의 냉열에 필요한 에너지를 절감할 수 있는 효과를 가지게 된다.Accordingly, the second working fluid W2 cooled by the
상기와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 흡수식 냉동기(140)가 엔진(110)을 냉각하는데 사용된 온수를 열원으로 사용하는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 엔진(110)으로부터 발생되는 배기가스를 열원으로 사용할 수 있다. 이러한 실시 예가 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 냉열 운용 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서도 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다.According to one embodiment of the present invention as described above, although the
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 선박용 냉열 운용 시스템(1)은 앞선 실시 예와 비교시 흡수식 냉동기(140)에 열원을 공급하기 위해 연결되는 구조에 있어서 차이가 있을 뿐 나머지 구성은 동일하도록 마련된다. 즉, 본 실시 예에서는 터보차져(120)를 통과하는 배기가스를 흡수식 냉동기(140)의 열원으로 사용하도록 마련된다.Referring to FIG. 2 , the marine cooling and
도시된 바에 따르면, 흡수식 냉동기(140)가 배기가스를 열원으로 사용하는 경우 흡수식 냉동기(140)와 연결되어 증기가 순환되는 열원 순환유로(241)를 갖춘 열원 열교환부(240)가 마련될 수 있다. 즉, 열원 순환유로(141)가 재생기 내를 통과하도록 마련되어 배기가스에 의한 증기를 통해 흡수액을 가열하게 된다. 이때, 터보차져(120)를 통해 배기가스가 배출되는 출구단에는 이코노마이저(125 : economizer)가 마련될 수 있다. 이코노마이저(125)는 열원 순환유로(241)를 순환하는 작동유체가 배기가스의 폐열에 의하여 증기의 형태로 가열되도록 한다.As shown, when the
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 선박용 냉열 운용 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing the configuration of a ship cooling operation system according to another embodiment of the present invention.
본 실시 예는 액화가스 공급장치(300)를 마련하여 제2 작동유체(W2)에 냉열을 공급하는 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1의 실시 예의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 구성을 중심으로 설명한다.This embodiment has a difference only in the configuration of providing the liquefied
도 3을 참조하면, 선박용 냉열 운용 시스템(1)은 액화가스 공급장치(300)를 더 구비할 수 있다. 액화가스 공급장치(300)는 액화가스(LNG) 및 액화가스로부터 발생되는 증발가스(BOG : Boil Off Gas)를 수요처(110)로 공급하여 연료로서 사용되도록 함은 물론, 공기조화기(150) 또는 제2 열교환부(132)로 냉열을 제공하는 역할을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the cold
보다 구체적으로, 액화가스 공급장치(300)는 저장탱크(310), 가열유닛(320), 제4 순환유로(330)를 포함할 수 있다. 여기서 액화가스 공급장치(300)는 액화가스를 저장탱크(310)에 저장하고, 저장된 액화가스를 이용하거나 증발가스를 이용하여 수요처(110)에 공급하도록 마련될 수 있다.More specifically, the liquefied
도시된 바에 따르면, 저장탱크(310)로부터 발생되는 증발가스를 수요처(110)로 이송시키기 위한 경로를 제공하는 제1 라인(L1)과, 저장탱크(310)에 저장된 액화가스를 수요처(110)로 이송시키기 위한 경로를 제공하는 제2 라인(L2)을 포함할 수 있다.As shown, the first line (L1) for providing a path for transporting the boil-off gas generated from the
구체적으로, 제1 라인(L1)을 통해서 증발가스를 가열기(321)로 가열하고, 압축기(351)로 압축시켜서 연료로서 수요처(110)에 공급하거나, 제2 라인(L2)을 통해서 액화가스를 가열기(322)와 강제 기화기(352)에 의해 연료로서 수요처(110)에 공급될 수 있다. 이때, 제2 라인(L2)은 제1 라인(L1)의 압축기(351)와 연결될 수 있으며, 제2 라인(L2)에는 액화가스가 연료로서 사용되도록 메탄 넘버를 맞춰주는 기액분리기(353)가 마련될 수 있다.Specifically, the boil-off gas is heated by the
이러한 증발가스 및 액화가스를 이용하여 선박의 연료로서 사용되는 구성은 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.A configuration in which the boil-off gas and liquefied gas are used as fuel for ships is a well-known technique, so detailed descriptions thereof will be omitted.
한편, 수요처(110)는 앞서 전술된 배기가스가 배출되는 엔진(110)과 동일한 엔진일 수 있으나, 서로 다른 압력조건이나 다른 온도조건의 연료를 필요로 하는 엔진, 발전기, 보일러 등으로 마련될 수 있다.On the other hand, the
가열유닛(320)은 증발가스를 가열하도록 제1 라인(L1)에 마련된 제1 가열기(321)와, 액화가스를 가열하도록 제2 라인(L2)에 마련된 제2 가열기(322)를 구비한다.The
제4 순환유로(330)는 제1 가열기(321)와 제2 가열기(322) 통하도록 마련되어 증발가스 또는 액화가스를 통해 냉열을 공급받도록 마련된다. 보다 구체적으로, 제4 순환유로(330)는 제3 순환유로(153)와 연결되어 제2 작동유체(W2)가 제1 가열기(321) 또는 제2 가열기(322)를 통해 공기조화기(150)로 순환되도록 마련된다. 즉, 제4 순환유로(330)는 제2 작동유체(W2)가 공기조화기(150)로 유입되는 상류측 및 공기조화기(150)로부터 배출되는 하류측과 각각 연결되도록 마련될 수 있다. 또한, 공기조화기(150)로부터 제2 작동유체(W2)가 배출되는 제3 순환유로(153)의 하류측과 제2 작동유체(W2)가 가열유닛(320)으로 유입되는 제4 순환유로(330)의 상류측이 접속하는 지점에는 제2 전환밸브(331)가 마련될 수 있다.The
제2 전환밸브(331)는 선택적으로 개폐되어 공기조화기(150)를 통한 제2 작동유체(W2)가 가열유닛(320) 또는 흡수식 냉동기(150)로 흐르도록 제어되는 3방향 밸브로 마련될 수 있다.The
한편, 제4 순환유로(330)는 제2 전환밸브(331)에 의해 가열유닛(320)으로 제2 작동유체(W2)가 흐르는 경우 제1 가열기(321) 및 제2 가열기(322)와 각각 연결되도록 분기될 수 있다. 즉, 제4 순환유로(330)는 제1 가열기(321)와 연결되는 제1 분기유로(330a)와, 제2 가열기(322)와 연결되는 제2 분기유로(330b)를 구비할 수 있다. 이때, 분기된 제4 순환유로(330)의 제1 분기유로(330a)와 제2 분기유로(330b)는 각각 제1 가열기(321)와 제2 가열기(321)를 거쳐 합류되어 제3 순환라인(153) 즉 공기조화기(150)의 상류측과 연결되도록 마련된다.Meanwhile, the
이때, 제1 분기유로(330a)와 제2 분기유로(330b)가 분기된 지점에는 제3 전환밸브(341)가 마련된다. 제3 전환밸브(341)는 선택적으로 개폐되어 제2 작동유체(W2)가 제1 가열기(321) 또는 제2 가열기(322)로 흐르도록 제어되는 3방향 밸브로 마련될 수 있다. 이러한 제4 순환유로(330)의 제1 분기유로(330a)와 제2 분기유로(330b)가 각각 제1 가열기(321)와 제2 가열기(322)를 통하도록 마련됨에 따라, 제4 순환유로(330) 내의 제2 작동유체(W2)는 제1 가열기(321)를 통과하는 극저온의 증발가스 또는 제2 가열기(322)를 통과하는 극저온의 액화가스에 의해 열교환되며 냉각되게 된다. 따라서, 냉각된 제2 작동유체(W2)는 공기조화기(150)에 냉열을 제공함은 물론, 흡수식 냉동기(140)를 통해 제2 열교환부(132)로 순환되며 연소공기를 냉각시키게 된다.At this time, a
상기와 같이, 흡수식 냉동기(140)를 통하여 엔진(110)으로 유입되는 연소공기를 냉각시켜 엔진(110)의 효율을 향상시킴은 물론, 공기조화기(150)로 냉열을 공급함으로써 선실 및 엔진룸의 적정한 온도, 습도를 유지하기 위한 운전을 용이하게 수행할 수 있게 된다.As described above, the efficiency of the
한편, 미설명된 참조부호 '340'은 제4 순환유로(330)에 마련된 펌프로서, 제2 작동유체(W2)를 원활히 순환시키는 역할을 수행한다.Meanwhile, reference numeral '340', which has not been described, is a pump provided in the
한편, 흡수식 냉동기(140)에 이상이 발생되어 제2 열교환부(132)에 의해 연소공기의 냉각이 정상적으로 수행되지 않는 경우에는, 제1 및 제2 전환밸브(151, 331)를 작동시켜 제2 작동유체(W2)가 액화가스 공급장치(300)의 액화가스 또는 증발가스를 통해 냉열을 공급받아 냉각되도록 함으로써, 흡수식 냉동기(140)가 정상적으로 작동되지 않는 경우에도 연소공기의 냉각이 정상적으로 수행되도록 할 수 있게 된다.On the other hand, when an abnormality occurs in the
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by the limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention belongs Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
1 : 선박용 냉열 운용 시스템
110 : 엔진
120 : 터보차져
130 : 냉각유닛
140 : 흡수식 냉동기
150 : 공기조화기
300 : 액화가스 공급장치1: Cooling operation system for ships
110: engine
120: turbocharger
130: cooling unit
140: absorption chiller
150: air conditioner
300: liquefied gas supply device
Claims (11)
상기 엔진을 냉각하는데 사용된 온수 또는 상기 배기가스를 열원으로 사용하여 냉열을 생성하는 흡수식 냉동기;
상기 터보차져에서 압축된 상기 연소공기와 열교환하도록 제1 작동유체가 순환되는 제1 순환유로를 갖춘 제1 열교환부와, 상기 제1 열교환부의 후방에 위치하여 상기 제1 열교환부에 의해 열교환된 연소공기와 열교환을 하도록 제2 작동유체가 순환되는 제2 순환유로를 갖춘 제2 열교환부를 포함하는 냉각유닛; 및
상기 흡수식 냉동기로부터 냉열을 공급받아 선실 및 엔진룸에 열교환된 공기를 공급하도록 마련되는 공기조화기;를 포함하고,
상기 제2 순환유로는 상기 제2 작동유체가 상기 흡수식 냉동기로부터 냉열을 공급받도록 상기 흡수식 냉동기와 연결되는 선박용 냉열 운용 시스템.A turbocharger that compresses combustion air introduced from the outside using exhaust gas generated from the engine and supplies it to the engine;
an absorption chiller generating cold heat by using the hot water used to cool the engine or the exhaust gas as a heat source;
A first heat exchange unit having a first circulation passage through which a first working fluid circulates to exchange heat with the combustion air compressed in the turbocharger, and combustion heat exchanged by the first heat exchange unit located at the rear of the first heat exchange unit A cooling unit including a second heat exchange unit having a second circulation passage through which a second working fluid is circulated to exchange heat with air; and
An air conditioner provided to receive cold heat from the absorption chiller and supply heat-exchanged air to the cabin and engine room;
The second circulation passage is connected to the absorption chiller so that the second working fluid receives cold heat from the absorption chiller.
상기 터보차져를 통해 배기가스가 배출되는 출구단에는 이코노마이저가 마련되는 선박용 냉열 운용 시스템.According to claim 1,
An economizer is provided at an outlet through which exhaust gas is discharged through the turbocharger.
상기 흡수식 냉동기가 상기 엔진을 냉각하는데 사용된 온수를 열원으로 사용하는 경우 상기 엔진과 흡수식 냉동기를 연결하며, 상기 온수가 순환되는 열원 순환유로가 마련되는 선박용 냉열 운용 시스템.According to claim 1,
When the absorption chiller uses the hot water used to cool the engine as a heat source, the engine and the absorption chiller are connected, and a heat source circulation passage through which the hot water is circulated is provided.
상기 흡수식 냉동기가 상기 배기가스를 열원으로 사용하는 경우 상기 흡수식 냉동기와 연결되어 증기가 순환되는 열원 순환유로를 갖춘 열원 열교환부가 마련되는 선박용 냉열 운용 시스템.According to claim 1,
When the absorption chiller uses the exhaust gas as a heat source, a heat source heat exchange unit having a heat source circulation passage through which steam is circulated in connection with the absorption chiller is provided.
상기 흡수식 냉동기에는 상기 흡수식 냉동기로부터 발생되는 흡수열을 제거하기 위해 보조 작동유체가 순환되는 보조 순환유로가 연결되는 선박용 냉열 운용 시스템.According to claim 1,
Said absorption chiller is connected to an auxiliary circulation passage through which an auxiliary working fluid is circulated in order to remove absorption heat generated from the absorption chiller.
상기 제2 순환라인과 연결되어 상기 제2 작동유체가 상기 공기조화기로 순환되도록 마련되는 제3 순환유로를 더 구비하는 선박용 냉열 운용 시스템.According to claim 1,
The cold heat management system for a ship further comprising a third circulation passage connected to the second circulation line and provided to circulate the second working fluid to the air conditioner.
상기 제2 순환유로와 제3 순환유로가 접속하는 지점에는 제1 전환밸브가 마련되고,
상기 제1 전환밸브는 선택적으로 개폐되어 상기 흡수식 냉동기를 통한 상기 제2 작동유체가 상기 공기조화기 또는 제2 열교환부로 흐르도록 제어되는 3방향 밸브로 마련되는 선박용 냉열 운용 시스템.According to claim 6,
A first switching valve is provided at a point where the second circulation passage and the third circulation passage are connected,
The first switching valve is provided as a three-way valve that is selectively opened and closed so that the second working fluid through the absorption chiller flows to the air conditioner or the second heat exchange unit.
액화가스를 이용하여 상기 공기조화기로 냉열을 공급하기 위한 액화가스 공급장치를 더 포함하는 선박용 냉열 운용 시스템.According to claim 6,
Ship cooling operation system further comprising a liquefied gas supply device for supplying cold heat to the air conditioner using liquefied gas.
상기 액화가스 공급장치는,
상기 액화가스가 저장되는 저장탱크;
상기 저장탱크에서 발생된 증발가스를 가열하여 수요처로 공급하는 제1 라인에 마련된 제1 가열기와, 상기 액화가스를 가열 및 기화시켜 수요처로 공급하는 제2 라인에 마련된 제2 가열기를 포함하는 가열유닛; 및
상기 제3 순환유로와 연결되어 상기 제2 작동유체가 상기 제1 가열기 또는 제2 가열기를 통해 상기 공기조화기로 순환되도록 마련되는 제4 순환유로;를 구비하는 선박용 냉열 운용 시스템.According to claim 8,
The liquefied gas supply device,
a storage tank in which the liquefied gas is stored;
A heating unit including a first heater provided in a first line for heating the boil-off gas generated in the storage tank and supplying it to a consumer, and a second heater provided in a second line for heating and vaporizing the liquefied gas and supplying the liquefied gas to a consumer. ; and
and a fourth circulation passage connected to the third circulation passage and provided to circulate the second working fluid to the air conditioner through the first heater or the second heater.
상기 제3 순환유로와 제4 순환유로가 접속하는 지점에는 제2 전환밸브가 마련되고,
상기 제2 전환밸브는 선택적으로 개폐되어 상기 공기조화기를 통한 상기 제2 작동유체가 상기 가열유닛 또는 상기 흡수식 냉동기로 흐르도록 제어되는 3방향 밸브로 마련되는 선박용 냉열 운용 시스템.According to claim 9,
A second switching valve is provided at a point where the third circulation passage and the fourth circulation passage are connected,
The second switching valve is provided as a three-way valve that is selectively opened and closed so that the second working fluid through the air conditioner flows to the heating unit or the absorption chiller.
상기 제4 순환유로는 상기 제1 가열기 및 제2 가열기와 각각 연결되도록 분기되고,
상기 제4 순환유로의 분기된 지점에는 제3 전환밸브가 마련되고,
상기 제3 전환밸브는 선택적으로 개폐되어 상기 제2 작동유체가 상기 제1 가열기 또는 상기 제2 가열기로 흐르도록 제어되는 3방향 밸브로 마련되는 선박용 냉열 운용 시스템.
According to claim 9,
The fourth circulation passage is branched to be connected to the first heater and the second heater, respectively,
A third switching valve is provided at a branched point of the fourth circulation passage,
The third switching valve is provided as a three-way valve that is selectively opened and closed so that the second working fluid flows to the first heater or the second heater.
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---|---|---|---|
KR1020210135080A KR20230052347A (en) | 2021-10-12 | 2021-10-12 | System of application cold energy for ship |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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