KR101471153B1 - 연료유 냉각 기능을 가지는 ｉｇｇ 칠러 유닛 및 방법 - Google Patents

연료유 냉각 기능을 가지는 ｉｇｇ 칠러 유닛 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 불활성가스의 냉각 뿐만 아니라, 연료유의 냉각에도 사용될 수 있도록 함으로써, 드라이 독킹(dry docking)시 뿐만 아니라, 평소 운항시에도 사용되도록 하여 활용도를 높일 수 있고, 별도의 연료유 냉각 시스템을 필요로 하지 않게 됨으로써 선박의 건조 비용을 절감할 수 있으며, 선박 내의 공간 활용도를 높일 수 있는 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛에 관한 것이다.
본 발명에 따른 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛은 냉각사이클에 의해 냉매를 냉각시키는 냉각부; 상기 냉각부의 냉매와의 열교환에 의해 냉각되는 냉각수를 순환 공급하는 냉각수순환라인; 상기 냉각수순환라인 상에 설치되고, 상기 냉각수와의 열교환에 의해 불활성가스를 냉각시키는 불활성가스냉각부; 상기 냉각수순환라인에 상기 불활성가스냉각부를 바이패스하도록 연결되는 바이패스라인; 상기 바이패스라인 상에 설치되고, 상기 냉각수와의 열교환에 의해 연료유를 냉각시키는 연료유쿨러; 및 상기 불활성가스냉각부와 상기 연료유쿨러 중 어느 하나에 상기 냉각수가 공급되도록 경로를 선택하는 경로조절부를 포함한다.

Description

연료유 냉각 기능을 가지는 ＩＧＧ 칠러 유닛 및 방법{IGG chiller unit with function for cooling fuel oil and method thereof}
본 발명은 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 불활성가스의 냉각 뿐만 아니라, 연료유의 냉각에도 사용되도록 구성된 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 추진 시스템은 기존 LNG선의 스팀 추진방식보다 발전된 추진 방식으로서, 원유와 가스를 연료로 번갈아 사용할 수 있으며, 연료 효율이 우수하다. DFDE 추진 LNG선은 불활성가스를 생산하는 IGG(Inert Gas Generator)를 구비하고 있다.
종래의 IGG에 대한 기술로는 한국공개특허 제10-2010-0037506호의 원유 또는 엘엔지/엘피지 운반선에 이용되는 불활성가스의 생성시스템이 있다. 이는 외부에서 배기가스를 받아들여 냉각 및 정제하거나 디젤유를 직접 연소시켜 발생된 배기가스를 냉각 및 정제하여 불활성가스를 생성하는 스크루버와, 상기 스크루버의 연소실과 연료공급라인에 의하여 연결되어 디젤유를 공급하는 연료공급부와, 상기 스크루버의 연소실과 연결되어 연소를 위한 공기를 공급하는 공기공급부와, 상기 스크루버의 하단 내부에 스펙타클 플랜지에 의하여 연결되어 배기가스를 공급하는 복수개의 보일러와, 상기 스크루버로부터 배출되는 불활성가스를 선박의 원유저장탱크로 송출하는 송출라인과, 상기 송출라인에 장착되어 불활성가스를 원유저장탱크쪽으로 송풍시키는 송풍기와, 상기 송출라인상에서 송풍기 다음에 장착되어 선박의 원유저장탱크로 송출되는 불활성가스의 역류를 방지하는 데크 워터 실을 포함하여 구성된다.
이와 같은 IGG로부터 발생되는 불활성 가스는 LNG 저장탱크에 잔류하는 증발가스가 외부의 공기 유입으로 폭발하는 것을 방지하도록 LNG 저장탱크에 충전될 수 있으며, DFDE 추진 시스템의 이중연료 엔진에 고압 가스가 공급되지 않을 때 공기 및 가스의 폭발적인 혼합물의 축적 위험을 없애기 위하여 정화를 위하여 공급될 수 있다.
종래의 DFDE 추진 LNG선에 구비된 IGG는 장비 특성상 칠러 유닛(chiller unit)을 가지는데, 이러한 IGG의 칠러 유닛은 약 5년에 1회, 드라이 독킹(dry docking)시에만 사용하므로, 평소 운항시에는 운전이 필요하지 않는다. 따라서 IGG의 칠러 유닛은 그 활용도가 낮을 뿐만 아니라, 선박의 건조 비용을 증가시키는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 불활성가스의 냉각 뿐만 아니라, 연료유의 냉각에도 사용되도록 함으로써 활용도를 높이고, 기존의 연료유 냉각을 위한 시스템의 생략이 가능하도록 하여 선박의 건조 비용을 절감하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 냉각사이클에 의해 냉매를 냉각시키는 냉각부; 상기 냉각부의 냉매와의 열교환에 의해 냉각되는 냉각수를 순환 공급하는 냉각수순환라인; 상기 냉각수순환라인 상에 설치되고, 상기 냉각수와의 열교환에 의해 불활성가스를 냉각시키는 불활성가스냉각부; 상기 냉각수순환라인에 상기 불활성가스냉각부를 바이패스하도록 연결되는 바이패스라인; 상기 바이패스라인 상에 설치되고, 상기 냉각수와의 열교환에 의해 연료유를 냉각시키는 연료유쿨러; 및 상기 불활성가스냉각부와 상기 연료유쿨러 중 어느 하나에 상기 냉각수가 공급되도록 경로를 선택하는 경로조절부를 포함하는 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛이 제공된다.
상기 냉각부는 기체 상태의 냉매를 청수와의 열교환에 의해 응축시키는 응축기; 상기 응축기에 의해 응축된 냉매를 냉각시키는 칠러; 및 상기 칠러에 의해 냉각된 냉매를 증발에 의해 냉각시키고, 상기 냉각수순환라인 상에 설치되는 증발기를 포함할 수 있다.
상기 냉각수순환라인에서 상기 바이패스라인이 분기되는 부분의 전단에 설치되는 브라인순환시스템을 더 포함할 수 있다.
상기 경로조절부는 상기 냉각수순환라인에서 상기 불활성가스냉각부의 전단과 상기 바이패스라인에서 상기 연료유쿨러의 전단에 각각 설치되는 제 1 및 제 2 밸브; 및 상기 냉각수순환라인에서 상기 불활성가스냉각부의 후단과 상기 바이패스라인에서 상기 연료유쿨러의 후단에 각각 설치되는 제 3 및 제 4 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 냉각사이클에 의해 냉매를 냉각시키는 냉각부; 상기 냉각부의 냉매와의 열교환에 의해 냉각되는 냉각수에 의해 불활성가스를 냉각시키는 불활성가스냉각부; 및 상기 냉각수에 의해 연료유를 냉각시키는 연료유쿨러를 포함하고, 상기 냉각수를 경로조절부에 의해 상기 불활성가스냉각부와 상기 연료유쿨러 중 어느 하나에 선택적으로 공급하는 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛이 제공된다.
상기 냉각부는 기체 상태의 냉매를 청수와의 열교환에 의해 응축시키는 응축기; 상기 응축기에 의해 응축된 냉매를 냉각시키는 칠러; 및 상기 칠러에 의해 냉각된 냉매를 증발에 의해 냉각시키고, 상기 냉매와의 열교환에 의해 냉각수를 냉각시키는 증발기를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 불활성가스의 냉각 뿐만 아니라, 연료유의 냉각에도 사용될 수 있도록 함으로써, 드라이 독킹(dry docking)시 뿐만 아니라, 평소 운항시에도 사용되도록 하여 활용도를 높일 수 있고, 별도의 연료유 냉각 시스템을 필요로 하지 않게 됨으로써 선박의 건조 비용을 절감할 수 있으며, 선박 내의 공간 활용도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛을 도시한 구성도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛(100)은 냉각사이클에 의해 냉매(refrigerant)를 냉각시키는 냉각부(110), 냉각부(110)의 냉매와의 열교환에 의해 냉각되는 냉각수(chilled water)에 의해 불활성가스(inert gas)를 냉각시키는 불활성가스냉각부(130)와, 냉각수에 의해 연료유를 냉각시키는 연료유쿨러(150)를 포함하고, 냉각수를 경로조절부(160)에 의해 불활성가스냉각부(130)와 연료유쿨러(150) 중 어느 하나에 선택적으로 공급할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시례에 따른 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛(100)은 냉각수의 경로 제공을 위하여, 냉각수순환라인(120)과 바이패스라인(140)을 더 포함할 수 있고, DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 추진 LNG선의 IGG(Inert Gas Generator; 10)에 구비될 수 있으며, 이에 한하지 않고 N2나 CO2 등의 불활성가스와 연료유의 냉각이 필요한 선박이나 해양 구조물 등에 설치될 수 있다. 여기서 연료유는 MGO(Marine Gas Oil)를 비롯하여 냉각을 필요로 하는 액상 연료 모두가 포함될 수 있다.
냉각부(110)는 냉각사이클에 의한 냉매의 냉각을 위하여, 일례로 기체 상태의 냉매를 청수(fresh water)와의 열교환에 의해 응축시켜서 액상으로 상변화시키는 응축기(condenser; 111)와, 응축기(111)에 의해 응축된 냉매를 다른 냉각유체나 용매 또는 그 밖의 다양한 방법에 의해 냉각시키는 칠러(chiller; 112)와, 칠러(112)에 의해 냉각된 냉매를 증발에 의해 냉각시키고, 냉매와의 열교환에 의해 냉각수를 냉각시키도록 냉각수순환라인(120)에 설치되는 증발기(113)를 포함할 수 있다. 또한 냉각부(110)는 냉매라인(114)에 설치될 수 있다.
냉각수순환라인(120)은 냉각부(110)의 냉매와의 열교환에 의해 냉각되는 냉각수를 순환 공급하기 위해 설치된다. 냉각수순환라인(120)에는 냉각수를 순환시키도록 하는 별도의 펌프가 마련될 수 있고, 이를 대신하여 브라인순환시스템(brine circulation system; 170)이 설치될 수 있다. 브라인순환시스템(170)은 냉각수순환라인(120)에서 바이패스라인(140)이 분기되는 부분의 전단에 설치될 수 있다.
불활성가스냉각부(130)는 냉각수순환라인(120) 상에 설치되고, 냉각수순환라인(120)을 통해 순환 공급되는 냉각수와의 열교환에 의해 불활성가스를 냉각시킨다. 여기서 불활성가스는 IGG(Inert Gas Generator; 10)로부터 공급되고, 불활성가스냉각부(130)에 의해 냉각되어 드라이어 유닛(dryer unit)을 거쳐서 카고 콤프레셔 룸(cargo compressor room)으로 공급될 수 있다.
바이패스라인(140)은 냉각수순환라인(120)에 불활성가스냉각부(130)를 바이패스하도록 연결된다.
연료유쿨러(150)는 바이패스라인(140) 상에 설치되고, 냉각수와의 열교환에 의해 연료유를 냉각시키고, 이를 위해 열교환기 형태를 가질 수 있다.
경로조절부(160)는 불활성가스냉각부(130)와 연료유쿨러(150) 중 어느 하나에 냉각수가 공급되도록 경로를 선택하는데, 이를 위해 다수의 양방향 밸브나 삼방향 밸브 등이 사용될 수 있다. 경로조절부(160)는 일례로 본 실시례에서처럼 냉각수순환라인(120)에서 불활성가스냉각부(130)의 전단과 바이패스라인(140)에서 연료유쿨러(150)의 전단에 각각 설치되는 제 1 및 제 2 밸브(161,162)와, 냉각수순환라인(120)에서 불활성가스냉각부(130)의 후단과 바이패스라인(140)에서 연료유쿨러(150)의 후단에 각각 설치되는 제 3 및 제 4 밸브(163,164)를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛에 따르면, 냉각부(110)의 응축기(111), 칠러(112) 및 증발기(113)에 의해 냉각사이클을 거치면서 냉각된 냉매가 증발기(113)에서 냉각수와 열교환되어 냉각수를 냉각시킨다. 냉각부(110)에 의해 냉각된 냉각수는 경로조절부(160)의 조작에 의해 불활성가스냉각부(130)와 연료유쿨러(150) 중 어느 하나로 선택적으로 공급됨으로써 불활성가스 또는 연료유의 냉각에 사용된다.
이와 같이 본 발명에 따른 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛(100)은 불활성가스의 냉각 뿐만 아니라, 연료유의 냉각에도 사용될 수 있도록 함으로써, 드라이 독킹(dry docking)시 뿐만 아니라, 평소 운항시에도 사용되도록 하여 활용도를 높일 수 있다. 또한 별도의 연료유 냉각 시스템을 필요로 하지 않게 됨으로써 선박의 건조 비용을 절감할 수 있으며, 선박 내의 공간 활용도를 높일 수 있다.
본 발명은 상기 실시례에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110 : 냉각부 111 : 응축기
112 : 칠러 113 : 증발기
114 : 냉매라인 120 : 냉각수순환라인
130 : 불활성가스냉각부 140 : 바이패스라인
150 : 연료유쿨러 160 : 경로조절부
161 : 제 1 밸브 162 : 제 2 밸브
163 : 제 3 밸브 164 : 제 4 밸브
170 : 브라인순환시스템

Claims (7)

  1. 냉각사이클에 의해 냉매를 냉각시키는 냉각부;
    상기 냉각부의 냉매와의 열교환에 의해 냉각되는 냉각수를 순환 공급하는 냉각수순환라인;
    상기 냉각수순환라인 상에 설치되고, 상기 냉각수와의 열교환에 의해 불활성가스를 냉각시키는 불활성가스냉각부;
    상기 냉각수순환라인에 상기 불활성가스냉각부를 바이패스하도록 연결되는 바이패스라인;
    상기 바이패스라인 상에 설치되고, 상기 냉각수와의 열교환에 의해 연료유를 냉각시키는 연료유쿨러; 및
    상기 불활성가스냉각부와 상기 연료유쿨러 중 어느 하나에 상기 냉각수가 공급되도록 경로를 선택하는 경로조절부를 포함하는, 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각부는,
    기체 상태의 냉매를 청수와의 열교환에 의해 응축시키는 응축기;
    상기 응축기에 의해 응축된 냉매를 냉각시키는 칠러; 및
    상기 칠러에 의해 냉각된 냉매를 증발에 의해 냉각시키고, 상기 냉각수순환라인 상에 설치되는 증발기를 포함하는, 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각수순환라인에서 상기 바이패스라인이 분기되는 부분의 전단에 설치되는 브라인순환시스템을 더 포함하는, 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 경로조절부는,
    상기 냉각수순환라인에서 상기 불활성가스냉각부의 전단과 상기 바이패스라인에서 상기 연료유쿨러의 전단에 각각 설치되는 제 1 및 제 2 밸브; 및
    상기 냉각수순환라인에서 상기 불활성가스냉각부의 후단과 상기 바이패스라인에서 상기 연료유쿨러의 후단에 각각 설치되는 제 3 및 제 4 밸브를 포함하는, 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛.
  5. 냉각사이클에 의해 냉매를 냉각시키는 냉각부;
    상기 냉각부의 냉매와의 열교환에 의해 냉각되는 냉각수에 의해 불활성가스를 냉각시키는 불활성가스냉각부; 및
    상기 냉각수에 의해 연료유를 냉각시키는 연료유쿨러를 포함하고,
    상기 냉각수를 경로조절부에 의해 상기 불활성가스냉각부와 상기 연료유쿨러 중 어느 하나에 선택적으로 공급하는, 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 냉각부는,
    기체 상태의 냉매를 청수와의 열교환에 의해 응축시키는 응축기;
    상기 응축기에 의해 응축된 냉매를 냉각시키는 칠러; 및
    상기 칠러에 의해 냉각된 냉매를 증발에 의해 냉각시키고, 상기 냉매와의 열교환에 의해 냉각수를 냉각시키는 증발기를 포함하는, 연료유 냉각 기능을 가지는 IGG 칠러 유닛.
  7. 불활성가스를 냉각하기 위한 IGG 칠러 유닛에서, IGG에서 나오는 불활성 가스를 냉각하기 위한 냉각수순환라인에 불활성가스냉각부를 바이패스하도록 바이패스라인을 연결하여 선박에서 사용하는 연료유를 냉각시키는 방법.
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