KR20100058298A - Multi engine waste heat recovery appratus for ship and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박용 다기관 폐열 회수장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박용 다기관에서 발생되는 배기가스의 폐열을 독립적으로 회수하되 1,2차에 걸쳐 회수토록 하여 고온 및 저온 모두의 열원으로 재활용할 수 있도록 개선된 선박용 다기관 폐열 회수장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a marine manifold waste heat recovery apparatus and a method thereof, and more particularly, to recover the waste heat of the exhaust gas generated from the marine manifold independently, to be recovered in one or two cycles to be recycled to heat sources of both high and low temperatures. The present invention relates to an improved marine manifold waste heat recovery apparatus and a method thereof.
고유가 시대가 도래함에 따라, 선박에서는 점차적으로 선박추진의 효율을 높이고 전체적인 에너지를 절약하는 시스템들에 대한 관심이 고조되고 있다.With the advent of high oil prices, there is a growing interest in systems that will increase the efficiency of ship propulsion and save overall energy.
그러나, 선박을 운행하는데 있어 에너지는 추진용 주 엔진에서 대부분의 에너지를 소비하고 있으며, 주 엔진의 작동을 위해 소요되는 연료의 25%는 폐기 가스로 대기 중에 버려지고 있는 현실이다.However, in the operation of ships, most of the energy is consumed by the propulsion main engine, and 25% of the fuel required for the operation of the main engine is disposed of in the atmosphere as waste gas.
근자에 들어, 이러한 폐기 가스를 이용해 폐열의 일부를 회수하는 여러 시스템이 활발하게 도입되고 있다.In recent years, various systems for recovering a part of waste heat by using such waste gas are actively introduced.
그 가운데에서 주 엔진에서 발생하는 폐기 가스의 일부를 터보차져(Turbo charger)로부터 바이패스(by-pass)하여 터빈을 작동시킴으로써 전기를 생산하는 시 스템이 구성과 그 설치가 간단하여 많이 검토되고 있다.Among them, a system that generates electricity by operating a turbine by bypassing a part of the waste gas generated from the main engine from a turbo charger has been widely studied because of its simple configuration and installation. .
예컨대, 도 1은 종래기술에 따른 선박의 폐열회수 구성을 나타낸다.For example, Figure 1 shows the waste heat recovery configuration of the vessel according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 선박에 설치된 다수의 기관(E1,E2,E3,E4)중 가장 많은 배기가스를 발생시키는 메인기관(주기관)(E1)의 연도(10) 중간에 폐열을 열교환하여 증기를 생성할 수 있는 절탄기(Economizer)(20)를 설치하고, 이 절탄기(20)를 통해 회수되는 폐열을 보일러(30)를 거쳐 각종 장비, 예컨대 히터를 가동시키기 위한 열원으로 사용한다든지와 같이 재활용하는 형태가 대부분의 종래 폐열회수 구성이었다.As shown in FIG. 1, waste heat is exchanged in the middle of the
그런데, 보일러(30)를 통한 히팅용으로만 재활용할 경우에는 앞서 설명한 구조의 폐열 회수만으로도 충분하였으나 선박의 대형화 추세는 물론 선박내 열원을 필요로 하는 장비들이 많이 구비되어 있기 때문에 보다 더 효율적인 폐열 활용을 위해서는 용량이 매우 부족한 실정이며, 무엇보다도 사용하지 않는 기관(E2,E3,E4)으로부터 발생되는 폐열은 그대로 버려지고 있어 자원의 효율적인 재활용 측면에서 매우 비효율적이었다.By the way, in the case of recycling only for the heating through the boiler 30, it is enough to recover the waste heat of the structure described above, but the use of more efficient waste heat because there is a lot of equipment that requires a heat source in the vessel, as well as the trend of larger vessels For this purpose, the capacity is very insufficient, and most of all, the waste heat generated from the unused engines (E2, E3, E4) is being discarded as it is, which is very inefficient in terms of efficient recycling of resources.
바꾸어 말하자면, 그만큼 선박의 에너지 소비량이 증가되는 단점이 있었다.In other words, the ship's energy consumption was increased.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 선박용 다기관에서 발생되는 배기가스의 폐열을 회수하되 고온 및 저온 열원으로 활용할 수 있도록 별도의 구별된 폐회로를 구성하여 보다 효율적으로 회수함으로써 선박의 에너지 절감에 기여할 수 있도록 한 선박용 다기관 폐열 회수장치 및 그 방법을 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and has been created to solve this problem. However, it is possible to recover the waste heat generated from the exhaust gas generated in the ship manifold and configure a separate closed circuit to be utilized as a high and low temperature heat source. The main problem is to provide a marine manifold waste heat recovery apparatus and method which can contribute to the energy saving of the vessel by recovering more efficiently.
본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 선박에 구비된 다수의 기관과, 상기 기관에 각각 연결된 연도와, 상기 연도의 길이 중간에 각각 설치된 절탄기를 이용하여 상기 기관으로부터 발생된 폐열을 회수하는 장치에 있어서; 상기 각 절탄기의 하단으로부터 상단을 향해 간격을 두고 감겨 설치된 1,2,3단 코일과; 고열원의 증기 생산용 고압보일러와; 상기 고압보일러의 수통에 있는 물을 상기 2단 코일로 공급하도록 서로 병렬연결된 다수의 고압공급관과; 상기 2단 코일을 통해 열교환된 물을 상기 고압보일러로 회귀시키도록 2단 코일과 고압보일러간을 연결하며 서로 병렬연결된 다수의 고압회수관과; 상기 고압보일러를 거쳐 고온 증기화된 스팀을 상기 1단 코일을 거쳐 재가열하여 스팀터빈으로 연결시키는 고압배출관과; 저열원의 증기 생산용 저압보일러와; 상기 저압보일러의 수통에 있는 물을 상기 3단 코일과 연결시켜 열교환 후 회수하고, 회수된 저온의 물을 증기화시켜 필요개소로 배출하는 저압공급관, 저압회수관, 저압배출관을 포함하여 구성되는 것 을 특징으로 하는 선박용 다기관 폐열 회수장치를 제공한다.The present invention is a means for achieving the above-described problems, by using a plurality of engines provided in the ship, the year connected to each of the engines, and the use of a cutting machine installed respectively in the middle of the length of the waste heat generated from the engines A device for recovering; 1,2 and 3-stage coils, wound at intervals from the lower end to the upper end of each of the above-described cutters; A high pressure boiler for steam production of a high heat source; A plurality of high pressure supply pipes connected in parallel to each other to supply water in the water tank of the high pressure boiler to the second stage coil; A plurality of high-pressure recovery pipes connected in parallel with each other to connect the two-stage coil and the high-pressure boiler to return the heat-exchanged water through the two-stage coil to the high-pressure boiler; A high pressure discharge pipe for reheating the steam vaporized at high temperature through the high pressure boiler and passing through the first stage coil to a steam turbine; Low pressure boiler for steam production of low heat source; It comprises a low pressure supply pipe, a low pressure recovery pipe, a low pressure discharge pipe for connecting the water in the water tank of the low pressure boiler with the three-stage coil to recover after heat exchange, vaporized recovered low temperature water to discharge to the required place It provides a marine manifold waste heat recovery apparatus characterized in that.
이때, 상기 고압배출관에는 별도의 개폐밸브를 갖는 분기관이 더 연결된 것에도 그 특징이 있다.At this time, the high pressure discharge pipe is characterized in that the branch pipe having a separate on-off valve further connected.
또한, 상기 고압보일러를 통해 생성된 고열원의 스팀은 압력 6~12kg/㎠, 온도 150~300℃이고, 상기 저압보일러를 통해 생성된 저열원의 스팀은 압력 3~6kg/㎠, 온도 140~170℃인 것에도 그 특징이 있다.In addition, the steam of the high heat source generated through the high pressure boiler is pressure 6 ~ 12kg / ㎠, temperature 150 ~ 300 ℃, the steam of the low heat source generated through the low pressure boiler is pressure 3 ~ 6kg / ㎠, temperature 140 ~ It is also characteristic that it is 170 degreeC.
본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로, 선박에 구비된 다수의 기관과, 상기 기관에 각각 연결된 연도와, 상기 연도의 길이 중간에 각각 설치된 절탄기를 이용하여 상기 기관으로부터 발생된 폐열을 회수하는 장치에 있어서; 상기 각 절탄기의 하단으로부터 상단을 향해 간격을 두고 감겨 설치된 1,2,3단 코일과; 고열원의 증기 생산용 고압보일러와; 상기 고압보일러의 수통에 있는 물을 상기 2단 코일로 공급하도록 서로 병렬연결된 다수의 고압공급관과; 상기 2단 코일을 통해 열교환된 물을 상기 1단 코일로 순차 이동시킨 후 상기 고압보일러로 회귀시키도록 1단 코일과 고압보일러간을 연결하며, 서로 병렬연결된 다수의 고압회수관과; 상기 고압보일러를 거쳐 고온 증기화된 스팀을 스팀터빈으로 직접 연결시키는 고압배출관과; 저열원의 증기 생산용 저압보일러와; 상기 저압보일러의 수통에 있는 물을 상기 3단 코일과 연결시켜 열교환 후 회수하고, 회수된 저온의 물을 증기화시켜 필요개소로 배출하는 저압공급관, 저압회수관, 저압배출관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 다기관 폐열 회수장치를 제공한다.The present invention is another means for achieving the above object, the waste heat generated from the engine by using a plurality of engines provided in the vessel, the year connected to each of the engine and the cutting machine installed respectively in the middle of the length In the apparatus for recovering; 1,2 and 3-stage coils, wound at intervals from the lower end to the upper end of each of the above-described cutters; A high pressure boiler for steam production of a high heat source; A plurality of high pressure supply pipes connected in parallel to each other to supply water in the water tank of the high pressure boiler to the second stage coil; A plurality of high pressure recovery pipes connected between the first stage coil and the high pressure boiler so as to sequentially transfer the heat-exchanged water through the second stage coil to the first stage coil and return to the high pressure boiler; A high pressure discharge pipe for directly connecting the high temperature steamed steam to the steam turbine via the high pressure boiler; Low pressure boiler for steam production of low heat source; It is configured to include a low pressure supply pipe, a low pressure recovery pipe, a low pressure discharge pipe for connecting the water in the water tank of the low pressure boiler with the three-stage coil to recover after heat exchange, and vaporized the recovered low temperature water to discharge to the required place It provides a marine manifold waste heat recovery device characterized in that.
뿐만 아니라, 본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 또다른 수단으 로, 선박에 구비된 다수의 기관과, 상기 기관에 각각 연결된 연도와, 상기 연도의 길이 중간에 각각 설치된 절탄기를 이용하여 상기 기관으로부터 발생된 폐열을 회수하는 장치에 있어서; 상기 각 절탄기의 하단으로부터 상단을 향해 간격을 두고 감겨 설치된 1,2단 코일과; 고열원의 증기 생산용 고압보일러와; 상기 고압보일러의 수통에 있는 물을 상기 1단 코일과 연결시켜 열교환 후 회수하고, 회수된 고온의 물을 증기화시켜 스팀터빈으로 배출하는 고압공급관, 고압회수관, 고압배출관과; 저열원의 증기 생산용 저압보일러와; 상기 저압보일러의 수통에 있는 물을 상기 2단 코일과 연결시켜 열교환 후 회수하고, 회수된 저온의 물을 증기화시켜 필요개소로 배출하는 저압공급관, 저압회수관, 저압배출관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 다기관 폐열 회수장치를 제공할 수 있다.In addition, the present invention is another means for achieving the above problems, by using a plurality of engines provided in the ship, the year connected to each of the engines, respectively, and using a cutting machine installed in the middle of the length of the An apparatus for recovering waste heat generated from an engine; A first and second stage coils wound at intervals from the lower end to the upper end of each of the above mills; A high pressure boiler for steam production of a high heat source; A high pressure supply tube, a high pressure recovery tube, and a high pressure discharge tube for connecting the water in the high pressure boiler to the first stage coil to recover the heat exchange and recovering the recovered high temperature water into a steam turbine; Low pressure boiler for steam production of low heat source; It comprises a low pressure supply pipe, a low pressure recovery pipe, a low pressure discharge pipe for connecting the water in the water tank of the low pressure boiler with the two-stage coil to recover after heat exchange, and vaporized the recovered low temperature water to discharge to the required place A ship manifold waste heat recovery device may be provided.
이 경우, 상기 1단 코일은 상기 2단 코일보다 2~3배 더 긴 권취길이를 갖는 것에도 그 특징이 있다.In this case, the one-stage coil is also characterized by having a winding length 2-3 times longer than the two-stage coil.
아울러, 본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 또다른 수단으로, 선박에 구비된 다수의 기관과, 상기 기관에 각각 연결된 연도와, 상기 연도의 길이 중간에 각각 설치된 절탄기와, 열교환된 물을 증기화시키는 고압보일러 및 저압보일러를 구비하여 상기 기관으로부터 발생된 폐열을 회수하는 방법에 있어서; 상기 고압보일러의 수통에 있는 물을 상기 절탄기의 중단에 공급하여 예열한 후 다시 고압보일러로 회수시키는 과정과; 상기 회수 과정을 통해 예열된 물을 상기 고압보일러에서 증기화시키는 과정과; 상기 증기화 과정을 거쳐 증기화된 스팀을 다시 상기 절탄기의 하단에 공급하여 압력 6~12kg/㎠, 온도 150~300℃의 고온 스팀으로 재가 열하는 과정과; 상기 재가열 과정에서 얻어진 고온의 스팀을 스팀터빈으로 공급하는 과정과; 상기 저압보일러의 수통에 있는 물을 상기 절탄기의 상단에 공급하여 저온 열교환시킨 후 저압보일러로 다시 회수하고, 회수된 저온의 물을 증기화시켜 필요개소로 공급하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 다기관 폐열 회수방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention is another means for achieving the above problems, a plurality of engines provided in the ship, the year connected to each of the engines, the mills respectively installed in the middle of the length, the heat exchanged water A method for recovering the waste heat generated from the engine comprising a high pressure boiler and a low pressure boiler to vaporize; Supplying water in the water bottle of the high pressure boiler to the stop of the coal mill and preheating the water to recover the high pressure boiler; Vaporizing the water preheated through the recovery process in the high pressure boiler; Supplying steam vaporized through the steaming process to the bottom of the coal mill again and reheating it with hot steam having a pressure of 6 to 12 kg / cm 2 and a temperature of 150 to 300 ° C .; Supplying hot steam obtained in the reheating process to a steam turbine; It is characterized in that it comprises a step of supplying the water in the water tank of the low pressure boiler to the upper end of the pelletizer, the low-temperature heat exchange, and then recovering back to the low pressure boiler, vaporizing the recovered low temperature water and supplying it to the required place. A ship manifold waste heat recovery method can be provided.
나아가, 본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 또다른 수단으로, 선박에 구비된 다수의 기관과, 상기 기관에 각각 연결된 연도와, 상기 연도의 길이 중간에 각각 설치된 절탄기와, 열교환된 물을 증기화시키는 고압보일러 및 저압보일러를 구비하여 상기 기관으로부터 발생된 폐열을 회수하는 방법에 있어서; 상기 고압보일러의 수통에 있는 물을 상기 절탄기의 중단에 공급하여 예열한 후 다시 하단에 공급하여 고온의 물로 열교환시킨 다음 고압보일러로 회수시키는 과정과; 상기 회수 과정을 통해 얻어진 고온의 물을 상기 고압보일러에서 증기화시키는 과정과; 상기 증기화 과정을 거쳐 증기화된 압력 6~12kg/㎠, 온도 150~300℃를 갖는 고온의 스팀을 스팀터빈으로 공급하는 과정과; 상기 저압보일러의 수통에 있는 물을 상기 절탄기의 상단에 공급하여 저온 열교환시킨 후 저압보일러로 다시 회수하고, 회수된 저온의 물을 증기화시켜 필요개소로 공급하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 다기관 폐열 회수방법을 제공할 수 있다.Furthermore, the present invention is another means for achieving the above-described problems, a plurality of engines provided in the ship, the year connected to each of the engines, the mills respectively installed in the middle of the length, the heat exchanged water A method for recovering the waste heat generated from the engine comprising a high pressure boiler and a low pressure boiler to vaporize; Supplying water in the water bottle of the high pressure boiler to the stopper of the coal mill and preheating it, and then supplying it to the bottom to heat exchange with hot water and recovering the high pressure boiler; Vaporizing hot water obtained through the recovery process in the high pressure boiler; Supplying hot steam having a pressure of 6 to 12 kg / cm 2 and a temperature of 150 to 300 ° C. through the vaporization process to a steam turbine; It is characterized in that it comprises a step of supplying the water in the water tank of the low pressure boiler to the upper end of the pelletizer, the low-temperature heat exchange, and then recovering back to the low pressure boiler, vaporizing the recovered low temperature water and supplying it to the required place. A ship manifold waste heat recovery method can be provided.
본 발명에 따르면, 선박용 다기관에서 발생하는 배기가스의 폐열을 대부분 회수하여 고온 및 저온의 열원으로 재활용함으로써 버려지는 폐열을 효율적으로 사 용할 수 있고, 그에 따라 에너지 절감의 효과도 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to efficiently use the waste heat that is discarded by recovering most of the waste heat of the exhaust gas generated in the ship manifold and recycling it as a heat source of high and low temperatures, thereby achieving the effect of energy saving.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 선박용 다기관 폐열 회수장치의 일 예를 보인 구성블럭도이고, 도 3,4는 본 발명에 따른 선박용 다기관 폐열 회수장치의 다른 예를 보인 구성블럭도이다.Figure 2 is a block diagram showing an example of a marine manifold waste heat recovery apparatus according to the present invention, Figures 3 and 4 is a block diagram showing another example of a marine manifold waste heat recovery apparatus according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선박용 다기관 폐열 회수장치는 선박에 설치된 다기관(MULTI ENGINE)(100,102,104,106,108)에서 발생되는 모든 배가스의 폐열을 회수할 수 있도록 각 기관(100,102,104,106,108)에 절탄기(ECONOMIZER)(200,202,204,206,208)를 각각 독립적으로 설치하여 버려지는 모든 폐열을 회수할 수 있도록 구성된다.As shown in Figure 2, the marine manifold waste heat recovery apparatus according to the present invention, the engine crusher (100, 102, 104, 106, 108) in each engine (100, 102, 104, 106, 108) to recover the waste heat of all the exhaust gas generated in the manifold (MULTI ENGINE) (100, 102, 104, 106, 108) ECONOMIZER) (200, 202, 204, 206, 208) are independently installed so as to recover all the waste heat discarded.
이때, 상기 절탄기(200,202,204,206,208)는 상기 기관(100,102,104,106,108)에 연결된 각 연도(300,302,304,306,308)에 설치된다.At this time, the
그리고, 상기 절탄기(200,202,204,206,208)에는 상기 기관(100,102,104,106,108)에 가까운 쪽, 다시말해 상기 절탄기(200,202,204,206,208)의 하단으로부터 1,2,3단 코일에 걸쳐 폐열을 회수하기 위한 루프(파이프 회로)가 설치된다.In addition, a loop (pipe circuit) is installed in the
그리하여, 상기 루프중 1,2단 코일에서 인출된 폐열은 고열원(엔진 생성에너지의 약 6%)으로 사용하도록 하고, 3단 코일에서 인출된 폐열은 저열원으로 사용하 도록 함으로써 회수된 폐열을 보다 고효율적으로 활용할 수 있게 된다.Thus, the waste heat extracted from the first and second stage coils of the loop is used as a high heat source (about 6% of engine generated energy), and the waste heat extracted from the third stage coils is used as a low heat source. It can be utilized more efficiently.
여기에서, 선박에서 고열원이 요구되는 설비로는 스팀 터빈형 발전기(STEAM TURBINE GENERATOR)를 예로 들 수 있으며, 저열원이 요구되는 설비로는 종래와 같이 히팅용 열교환기인 히터를 예로 들 수 있다.Here, a steam turbine type generator (STEAM TURBINE GENERATOR) may be exemplified as a facility requiring a high heat source in a ship, and a heater, which is a heat exchanger for heating, may be exemplified as a facility requiring a low heat source.
이때, 스팀 터빈형 발전기를 돌리기 위해서는 고압보일러(400)와, 상기 고압보일러(400)의 수통에서 발생된 고열의 증기로 회전되는 스팀터빈(410) 및 상기 스팀터빈(410)에 연결되어 연동되면서 전기를 발생시키는 발전기(420)를 포함한다.At this time, in order to rotate the steam turbine-type generator is connected to the
그리고, 히팅용 증기를 만드는 보일러의 경우에는 고압일 필요가 없으므로 기존과 같은 저압보일러(500)가 구비되면 되고, 이 저압보일러(500)의 수통에서 발생된 저열의 증기를 히팅용 열원으로 사용게 된다.And, in the case of a boiler for making the steam for heating does not have to be a high pressure, the
이 경우, 보통 회수된 폐열을 재가열하여 활용할 수 있는 증기의 온도(끓는온도) 및 압력은 6~8.5kg/㎠, 254℃이고, 재가열하지 않고 곧바로 활용할 수 있는 증기의 온도(끓는 온도) 및 압력은 8.5kg/㎠, 177℃이므로, 선박에서 낮은 열원으로 사용되는 낮은 압력의 증기가 4kg/㎠, 151℃, 대형 유조선에서 보일러를 사용 가열하여 발전용이 아닌 펌프용 터빈을 돌리는 높은 압력의 증기가 18kg/㎠, 204℃임을 감안할 때, 본 발명에서는 고열원의 경우 고압보일러(400)를 사용하여 압력 6~12kg/㎠, 150~300℃의 온도를 갖는 증기를 만들도록 하고, 저열원의 경우 저압보일러(500)를 사용하여 압력 3~6kg/㎠, 온도는 140~170℃의 증기를 만들도록 하면 고비용을 들이지 않고도 회수된 폐열을 고열원 및 저열원으로 충분히 동시 활용할 수 있게 된다.In this case, the temperature (boiling temperature) and pressure of steam that can be recovered by reheating the waste heat recovered are usually 6 ~ 8.5kg / ㎠, 254 ℃, and the temperature (boiling temperature) and pressure of steam that can be utilized immediately without reheating. Is 8.5kg / ㎠, 177 ℃, so the low pressure steam used as a low heat source in ships is 4kg / ㎠, 151 ℃, and the boiler is used in a large tanker to heat the high pressure steam that turns the turbine for the pump, not for power generation. Considering that it is 18kg / cm 2, 204 ° C., in the present invention, a
한편, 상기 고압보일러(400)의 사용을 위해, 각 절탄기(일종의 열교환기)(200,202,204,206,208)의 1,2단 코일과 상기 고압보일러(400)간에는 물 혹은 증기를 이동시키기 위한 관로인 고압공급관(402), 고압회수관(404), 고압배출관(406)이 구비된다.On the other hand, for the use of the
또한, 상기 저압보일러(500)의 사용을 위해서도, 각 절탄기(200,202,204,206,208)의 3단 코일과 상기 저압보일러(400)간에는 물 혹은 증기를 이동시키기 위한 관로인 저압공급관(502), 저압회수관(504), 저압배출관(506)이 구비된다.In addition, in order to use the
이때, 이들 공급관, 회수관, 배출관들은 각 절탄기(200,202,204,206,208)에 코일형태로 감긴 1,2,3단 코일의 배관들과 병렬연결되도록 하여 동시 사용할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.At this time, these supply pipe, the recovery pipe, the discharge pipe is preferably configured to be used in parallel so as to be connected in parallel with the pipes of the 1,2,3 stage coil wound in coil form in each of the mills (200,202,204,206,208).
뿐만 아니라, 앞서 설명하였던 고압, 저압에 따른 온도는 상기 코일형태의 배관, 즉 상기 1,2,3단 코일을 감은 회수에 의해서도 어느 정도 조절할 수 있음은 물론이다.In addition, the temperature according to the high pressure and the low pressure described above can be adjusted to some extent by the number of windings of the coil-shaped pipe, that is, the 1,2- and 3-stage coils.
그리고, 상기 고압보일러(400)의 경우 고압공급관(402)은 고압보일러(400)와 절탄기의 2단 코일의 상단과 연결되고, 상기 고압회수관(404)은 2단 코일의 하단과 고압보일러(400)를 연결하며, 고압배출관(406)은 고압보일러(400)와 1단 코일을 연결한 후 스팀터빈(410)으로 연결되도록 구성된다.And, in the case of the
즉, 상기 스팀터빈(410)으로 배출되는 최종단인 고압배출관(406)이 1단 코일을 거쳐 최종 배출되도록 함으로써 2단 코일보다 더 높은 온도로 열교환될 수 있게 환경을 조성하며, 2단 코일을 먼저 경유하도록 한 것은 예열 기능을 갖도록 하기 위함이다.That is, the high
덧붙여, 상기 고압배출관(406)의 일부에는 별도의 개폐밸브(미도시)를 갖는 분기관(408)을 더 연결할 수 있으며, 이 분기관(408)은 예비 열원 인출용으로 구비해 둘 수 있다.In addition, a part of the high
뿐만 아니라, 상기 스팀터빈(410)과 연결되는 부분의 고압배출관(406)상에는 조절밸브(V)를 설치하여 배출량을 조절할 수 있도록 함도 바람직하다.In addition, it is also preferable to install a control valve (V) on the high-
다른 한편, 상기 저압보일러(500)의 경우 저압공급관(502)은 저압보일러(500)와 절탄기의 3단 코일 하단과 연결되고, 상기 저압회수관(504)은 3단 코일의 상단과 저압보일러(500)를 연결하며, 저압배출관(406)은 저압보일러(500)에서 필요개소로 직접 인출되게 구성된다.On the other hand, in the case of the
이와 같이, 본 발명 일실시예에서는 고압보일러(400)를 이용하여 1,2차의 열교환을 통해 필요한 온도와 압력을 갖는 증기를 만들고, 이를 스팀터빈(410)에 보내어 발전기(420)를 통해 전기를 생산할 수 있고, 또한 저압보일러(500)를 이용하여 히팅에 필요한 증기를 얻을 수 있도록 된 구성을 보여 준다.Thus, in one embodiment of the present invention by using the
다른 예로, 설명의 편의상 다기관중 어느 하나만을 떼어 보인 도 3에서는 저압보일러(500)의 연결구성이 도 2의 예와 같되, 고압보일러(400)의 연결구성이 도 2와 같이 복잡한 구성이 아니라, 고압보일러(400)를 나온 물이 곧바로 1단 코일과 2단 코일을 연속하여 순차로 혹은 2단코일과 1단 코일을 연속하여 순차로 거치면서 고열원으로 활용되도록 변형된 구성을 보여 준다.As another example, in FIG. 3 showing only one of the manifolds for convenience of description, the connection configuration of the
도 4는 또다른 예를 보여 주는 것으로, 저압보일러(500)의 연결구성은 도 2의 예시와 같고, 고압보일러(400)가 하나의 코일만을 거친 후 곧바로 스팀터빈(410)으로 배출되도록 한 구성인 바, 이 경우에는 스팀터빈(410)을 돌릴 수 있는 온도범위나 압력 등이 비교적 낮을 경우에 활용될 수 있을 것이다.Figure 4 shows another example, the configuration of the
즉, 이 경우에는 열교환용 코일이 1단, 2단 2개만 구비되되, 대신 상기 1단 코일이 앞서 설명한 예와 같은 효율을 얻기 위해 적어도 2단 코일보다 2~3배의 권취 길이를 갖도록 함이 바람직하다.That is, in this case, the heat exchange coil is provided with only one stage and two stages. Instead, the first stage coil has a winding length of two to three times greater than that of the two stage coils in order to obtain the efficiency as described above. desirable.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 폐열 회수방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the waste heat recovery method according to the invention made in such a configuration as follows.
여기에서 설명되는 폐열 회수방법은 도 2와 같은 루프(회로) 구조를 갖는 경우를 가장 바람직한 실시예로 선정하여 이를 기준으로 설명하는 것인 바, 다른 예를 보여주는 도 3,4의 경우에는 후술되는 설명과 차이를 가질 수 있으나 동일 범주의 것이므로 충분히 이해될 수 있을 것이다.The waste heat recovery method described herein is a case in which the loop (circuit) structure as shown in FIG. 2 is selected as the most preferred embodiment and described based on this. In the case of FIGS. Although it may differ from the description, it may be understood as it is of the same category.
먼저, 발전기(420)를 돌리기 위한 고압회로를 설명하자면 도 2에서와 같이, 고압보일러(400)의 수통에 있던 물은 펌프를 통해 각 절탄기(200,202,204,206,208)의 2단 코일로 이송된다.First, to describe the high-voltage circuit for turning the
이렇게 이송된 물은 상기 절탄기(200,202,204,206,208) 내에서 기관(100,102,104,106,108)으로부터 발생된 고열의 배기가스와 열교환되면서 온도 상승되게 되고, 이는 중온 정도에 해당하는 온도를 갖게 된다.The water thus transferred is heated in heat exchanger with the high-temperature exhaust gases generated from the
이어, 1차 열교환에 의해 온도상승된 물은 2단 코일로부터 인출되어 고압회 수관(404)을 타고 고압보일러(400)로 유입되어 증기화, 즉 스팀을 발생시키게 된다.Subsequently, the water heated up by the first heat exchange is withdrawn from the second stage coil and flows into the
발생된 스팀은 다시 고압배출관(406)을 통해 배출됨과 동시에 상기 각 절탄기(200,202,204,206,208)의 1단 코일로 흘러들어가 2차 열교환 과정, 즉 재가열과정을 거침으로써 고온의 증기(과열 증기)로 변하게 되고, 이 고온의 증기가 스팀터빈(410)으로 공급되어 이를 회전시킴으로써 발전기(420)를 통해 전기를 생성할 수 있게 된다.The generated steam is discharged through the high-
이와 같이, 고압회로는 "물 → 증기 발생 → 증기 가열"의 형태를 거쳐 스팀터빈(410)을 돌리는 루프를 이루게 된다.As such, the high-pressure circuit forms a loop for turning the
반면, 저압회로는 저압보일러(500) 수통의 물이 펌프에 의해 각 절탄기(200,202,204,206,208)의 3단 코일로 흘러들어가 이와 열교환되면서 온도 상승되게 되고, 이렇게 상승된 온도는 저온으로서 이후 저압회수관(504)을 타고 저압보일러(500)로 유입되어 저압 증기화되고, 이는 저압배출관(506)을 통해 각 필요개소로 제공되어 선박내 히팅 열원으로 사용하게 된다.On the other hand, in the low pressure circuit, the water in the water tank of the
다른 예로, 도 3의 경우는 고압회로 구성시 고압보일러(400)의 수통으로부터 나온 물이 1단 코일, 2단 코일을 연속적으로 거친 후 다시 고압보일러(400)로 들어가 증기화된 후 스팀터빈(410)으로 이동될 수도 있고, 혹은 고압보일러(400)의 수통으로부터 나온 물이 2단 코일, 1단 코일을 순차적으로 거친 후 다시 고압보일러(400)로 들어가 증기화된 후 스팀터빈(410)으로 이동될 수 있도록 동작할 수도 있는데, 이는 "물 → 증기 발생"의 형태를 거쳐 증기 재가열없이 곧바로 스팀터 빈(410)을 돌리는 루프를 이루게 된다.In another example, in the case of FIG. 3, water from the water tank of the
또다른 예로, 도 4의 경우는 고압회로 구성시 고압보일러(400)의 수통으로부터 나온 물이 1,2단 코일이 통합된 하나의 코일을 앞서 설명한 예들보다 비교적 오래 열교환되어(코일의 감은 수를 증가) 고열원을 확보한 후 다시 고압보일러(400)로 들어가 증기화된 후 곧바로 스팀터빈(410)으로 이동되어 이를 돌리도록 하는 루프를 이루게 된다.In another example, in the case of FIG. 4, water from the water tank of the high-
이와 같이, 본 발명은 선박에 설치된 다기관 전부의 폐열을 모두 회수하여 재활용하도록 함으로써 그 효율을 더욱 높이고, 에너지 낭비를 줄일 수 있게 된다.As described above, the present invention recovers and recycles all the waste heat of all the manifolds installed on the vessel, thereby further increasing the efficiency and reducing energy waste.
도 1은 종래 기술에 따른 선박용 다기관 폐열 회수장치를 보인 구성블럭도,1 is a block diagram showing a marine manifold waste heat recovery apparatus according to the prior art,
도 2는 본 발명에 따른 선박용 다기관 폐열 회수장치의 일 예를 보인 구성블럭도,Figure 2 is a block diagram showing an example of a marine manifold waste heat recovery apparatus according to the present invention,
도 3,4는 본 발명에 따른 선박용 다기관 폐열 회수장치의 다른 예를 보인 구성블럭도.Figure 3,4 is a block diagram showing another example of the marine manifold waste heat recovery apparatus according to the present invention.
♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧♧ description of the symbols for the main parts of the drawing ♧
100,102,104,106,108....기관 200,202,204,206,208....절탄기100,102,104,106,108 .... Institution 200,202,204,206,208 ....
300,302,304,306,308....연도 400....고압보일러300,302,304,306,308 ....
402....고압공급관 404....고압회수관402 ... high
406....고압배출관 408....분기관406 .... High
410....스팀터빈 420....발전기410 ....
500....저압보일러 502....저압공급관
504....저압회수관 506....저압배출관504 .... Low
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