KR102460397B1 - Scavenge Air Cooling System for Ship - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 엔진에서 연료의 연소에 필요한 공기의 온도가 낮으면 엔진 효율이 향상되는 원리에 따라 엔진의 연소공기를 냉각시키는 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템은, 제1 쿨러에서 냉각된 청수를 배출하는 청수 공급라인;을 포함하되, 상기 청수 공급라인으로부터 분기되며, 상기 제1 쿨러에서 냉각된 청수를 엔진의 연소공기를 냉각시키는 연소공기 쿨러의 냉각수로써 공급하는 제1 순환라인; 및 상기 청수 공급라인으로부터 분기되며, 상기 제1 쿨러에서 냉각된 청수를 상기 연소공기 쿨러를 제외한 선박 내 다른 청수 수요처로 공급하는 제3 순환라인; 상기 제1 순환라인으로부터 분기되며, 상기 연소공기 쿨러를 통과하는 냉각수를 제2 쿨러에서 냉각시켜 공급 및 순환시키는 제2 순환라인;을 포함하되, 상기 제1 및 제3 순환라인에는 상기 청수 공급라인으로부터 공급되는 청수를 흡입하는 펌프가 각각 마련되고, 상기 제1 순환라인 및 제3 순환라인을 순환하는 청수는 해수에 의해 냉각되며, 상기 제2 순환라인을 순환하는 냉각수는 선박에 마련되는 공정용 냉매에 의해 냉각되는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a system for cooling combustion air of an engine according to the principle that engine efficiency is improved when the temperature of air required for combustion of fuel in an engine of a ship is low.
A marine engine combustion air cooling system according to the present invention includes; a fresh water supply line for discharging fresh water cooled by a first cooler, branching from the fresh water supply line, and burning the fresh water cooled by the first cooler for engine combustion a first circulation line for supplying air as cooling water of a combustion air cooler for cooling the air; and a third circulation line branched from the fresh water supply line and supplying the fresh water cooled by the first cooler to other fresh water consumers in the ship except for the combustion air cooler. a second circulation line branched from the first circulation line and cooling the cooling water passing through the combustion air cooler in a second cooler to supply and circulate; A pump for sucking the fresh water supplied from It is characterized in that it is cooled by a refrigerant.
Description
본 발명은 선박의 엔진에서 연료의 연소에 필요한 공기의 온도가 낮으면 엔진 효율이 향상되는 원리에 따라 엔진의 연소공기를 냉각시키는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system for cooling combustion air of an engine according to the principle that engine efficiency is improved when the temperature of air required for combustion of fuel in an engine of a ship is low.
선박에는 추진엔진(Main Engine), 발전엔진(Generator Engine) 등이 마련되는데, 이러한 엔진은 실린더 내로 일정수준 낮은 온도의 연소공기를 공급할수록 실린더 내부의 부식(Cold Corrosion)을 개선할 수 있고, 연료 소모량(SFOC; Specific Fuel Oil Consumption)을 절감할 수 있어 연료비를 절감할 수 있고 엔진 효율을 향상시킬 수 있다. Ships are equipped with a propulsion engine (Main Engine), a generator engine (Generator Engine), etc. These engines can improve the internal corrosion of the cylinder (Cold Corrosion) by supplying combustion air of a certain level and low temperature into the cylinder, and fuel Specific Fuel Oil Consumption (SFOC) can be reduced, thereby reducing fuel costs and improving engine efficiency.
이를 위해, 종래에는 일반적으로, 선박에서 활용되는 청수를 냉각 및 순환시키는 중앙 청수 냉각 시스템(Central Fresh Water Cooling System)을 갖추고, 중앙 냉각 시스템에서 냉각된 청수를 이용하여 연소공기를 냉각시킨다.To this end, in general, a central fresh water cooling system for cooling and circulating fresh water used in a ship is provided, and the combustion air is cooled using the fresh water cooled in the central cooling system.
중앙 청수 냉각 시스템은, 통상적으로 청수를 순환시키는 청수펌프(Cooling Fresh Water Pump)와 해수를 흡입하여 청수를 냉각시키는 해수펌프(Cooling Seawater Pump) 및 청수와 해수가 열 교환하는 열교환기를 마련하여, 열교환기를 기준으로 크게 2개의 냉각 순환 라인(Cooling Circuit)으로 구분된다. The central fresh water cooling system provides a cooling fresh water pump that normally circulates fresh water, a cooling seawater pump that sucks sea water to cool the fresh water, and a heat exchanger that exchanges heat with fresh water and sea water. It is largely divided into two cooling circuits based on the equipment.
이러한 중앙 청수 냉각 시스템은, 냉각된 청수의 온도가 약 36℃로 설계되어 있고, 엔진 연소공기의 온도는 청수 온도와의 열교환에 의해 결정되므로, 청수의 냉각 온도를 더 낮게 설정하여야 연소공기의 냉각 온도를 더 낮출 수 있으며, 청수의 냉각 온도는 청수를 냉각시키는 해수의 온도 및 열 교환량에 따라 결정되는데, 중앙 청수 냉각 시스템에서 냉각되는 청수는 연소공기를 냉각시키는 냉각수로만 활용되는 것이 아니라 선박 내 다른 청수 수요처로도 공급되기 때문에, 냉각 시스템 전체의 청수 냉각 설계 온도를 낮추는 것은 비효율적이다. In this central fresh water cooling system, the temperature of the cooled fresh water is designed to be about 36 ° C, and the engine combustion air temperature is determined by heat exchange with the fresh water temperature. Therefore, the cooling temperature of the fresh water must be set lower to cool the combustion air. The temperature can be lowered further, and the cooling temperature of the fresh water is determined by the temperature and heat exchange amount of the seawater that cools the fresh water. It is inefficient to lower the fresh water cooling design temperature of the entire cooling system because it is also supplied to other fresh water consumers.
즉, 해수의 온도가 높은 곳을 운항하거나, 해수의 온도가 높은 해상에 부유하여 작업하는 선박이나 해상구조물의 경우에는 중앙 청수 냉각 시스템에서 냉각되는 청수의 온도, 엔진 연소공기의 온도를 낮추는데 한계가 있고, 이를 위해 선박이라는 특수한 한정된 공간 내에, 연소공기를 냉각시키기 위한 별도의 냉각수 시스템을 마련한다는 것은 공간, 비용적 측면에서 불리하므로 선호되는 사항은 아니다.That is, in the case of ships or offshore structures that operate in places with high seawater temperatures or float in the seas with high seawater temperatures, there is a limit to lowering the temperature of the fresh water cooled by the central fresh water cooling system and the temperature of engine combustion air. For this purpose, it is not preferable to provide a separate cooling water system for cooling combustion air in a special limited space called a ship because it is disadvantageous in terms of space and cost.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하고자 안출된 것으로, 기존의 선박 내 중앙 청수 냉각 시스템의 설계 변경을 최소화하면서도 해수의 온도가 높더라도 엔진의 연소공기를 더 낮은 온도로 냉각시킬 수 있어 연료비를 절감하고 엔진 효율을 향상시킬 수 있는 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 제공하고자 한다.Therefore, the present invention was devised to improve the problems of the prior art as described above, and while minimizing the design change of the existing central fresh water cooling system in a ship, cooling the combustion air of the engine to a lower temperature even when the temperature of seawater is high It aims to provide a marine engine combustion air cooling system that can reduce fuel costs and improve engine efficiency.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 쿨러에서 냉각된 청수를 배출하는 청수 공급라인;을 포함하되, 상기 청수 공급라인으로부터 분기되며, 상기 제1 쿨러에서 냉각된 청수를 엔진의 연소공기를 냉각시키는 연소공기 쿨러의 냉각수로써 공급하는 제1 순환라인; 및 상기 청수 공급라인으로부터 분기되며, 상기 제1 쿨러에서 냉각된 청수를 상기 연소공기 쿨러를 제외한 선박 내 다른 청수 수요처로 공급하는 제3 순환라인; 상기 제1 순환라인으로부터 분기되며, 상기 연소공기 쿨러를 통과하는 냉각수를 제2 쿨러에서 냉각시켜 공급 및 순환시키는 제2 순환라인;을 포함하되, 상기 제1 및 제3 순환라인에는 상기 청수 공급라인으로부터 공급되는 청수를 흡입하는 펌프가 각각 마련되고, 상기 제1 순환라인 및 제3 순환라인을 순환하는 청수는 해수에 의해 냉각되며, 상기 제2 순환라인을 순환하는 냉각수는 선박에 마련되는 공정용 냉매에 의해 냉각되는, 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템이 제공된다. According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a fresh water supply line for discharging the fresh water cooled by the first cooler; includes, but is branched from the fresh water supply line, and the fresh water cooled by the first cooler a first circulation line for supplying as coolant of a combustion air cooler for cooling the combustion air of the engine; and a third circulation line branched from the fresh water supply line and supplying the fresh water cooled by the first cooler to other fresh water consumers in the ship except for the combustion air cooler. a second circulation line branched from the first circulation line and cooling the cooling water passing through the combustion air cooler in a second cooler to supply and circulate; A pump for sucking the fresh water supplied from A marine engine combustion air cooling system, cooled by a refrigerant, is provided.
바람직하게는, 상기 연소공기 쿨러로는 제1 순환라인 또는 제2 순환라인 중 어느 하나를 순환하며 냉각된 냉각수를 선택하여 공급할 수 있다. Preferably, the combustion air cooler may select and supply cooling water cooled by circulating any one of the first circulation line and the second circulation line.
바람직하게는, 상기 제1 순환라인에 마련된 펌프가 흡입하는 냉각수의 온도는, 상기 제3 순환라인에 마련된 펌프가 흡입하는 냉각수의 온도보다 낮거나 같을 수 있다. Preferably, the temperature of the coolant sucked by the pump provided in the first circulation line may be lower than or equal to the temperature of the coolant sucked by the pump provided in the third circulation line.
바람직하게는, 상기 제2 쿨러에서 냉각된 냉각수의 온도는, 상기 제1 쿨러에서 냉각된 냉각수의 온도보다 낮을 수 있다. Preferably, a temperature of the coolant cooled by the second cooler may be lower than a temperature of the coolant cooled by the first cooler.
바람직하게는, 상기 연소공기 쿨러에서 연소공기를 냉각시키고 배출되는 냉각수는, 상기 제1 쿨러에서 냉각된 냉각수의 온도가 설정온도보다 높은 경우, 상기 제2 순환라인을 순환하도록 제어될 수 있다. Preferably, the cooling water discharged after cooling the combustion air from the combustion air cooler may be controlled to circulate the second circulation line when the temperature of the cooling water cooled by the first cooler is higher than a set temperature.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 해수에 의해 냉각되어 엔진 연소공기를 냉각시키는 냉각수를 냉각 및 순환시키는 제1 쿨러; 및 상기 제1 쿨러에서 냉각된 냉각수를 이용하여 상기 엔진 연소공기를 냉각시키는 연소공기 쿨러;를 포함하되, 상기 해수의 온도가 설정온도보다 높으면 상기 냉각수를 제2 냉매를 이용하여 냉각시키는 제2 쿨러;를 포함하여, 상기 연소공기를 냉각시키는 냉각수를 제1 또는 제2 쿨러에서 선택하여 냉각시킴으로써, 해수의 온도에 관계없이 엔진 연소공기를 냉각시킬 수 있는 것을 특징으로 하는, 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템이 제공된다. According to another aspect of the present invention for achieving the above object, the first cooler for cooling and circulating the coolant cooled by seawater to cool the engine combustion air; and a combustion air cooler for cooling the engine combustion air using the coolant cooled by the first cooler, wherein the second cooler for cooling the coolant using a second refrigerant when the temperature of the seawater is higher than a set temperature Including; by selecting and cooling the coolant for cooling the combustion air from the first or second cooler, it is possible to cool the engine combustion air regardless of the temperature of the seawater, a marine engine combustion air cooling system this is provided
본 발명에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템에 의하면, 엔진의 연소공기를 엔진의 연소효율 향상을 위한 최소 온도로 냉각시킬 수 있고, 따라서 엔진 효율을 향상시킬 수 있고, 연료 소비를 절감할 수 있으며, 엔진의 실린더 부식 등을 개선하여 실린더 내부 상태(condition)를 향상시킬 수 있다.According to the engine combustion air cooling system for ships according to the present invention, it is possible to cool the combustion air of the engine to a minimum temperature for improving the combustion efficiency of the engine, thus improving the engine efficiency and reducing fuel consumption, By improving the cylinder corrosion of the engine, it is possible to improve the condition inside the cylinder (condition).
또한, 종래의 중앙 청수 냉각 시스템의 최소한의 설계 변경으로 운영할 수 있으며, 청수펌프의 운전 대수 조합, 용량(capacity) 및 부하(load)를 운전 모드(mode) 별로 최적화하여 실시할 수 있어 에너지를 절감할 수 있다. In addition, it can be operated with minimal design change of the conventional central fresh water cooling system, and energy can be saved by optimizing the combination of the number of operations of the fresh water pump, capacity, and load for each operation mode. can save
또한, 엔진 연소공기를 냉각시키기 위해 공급하는 냉각수의 온도와 선박 내 다른 청수 수요처로 공급하는 청수의 온도를 독립적으로 제어할 수 있어 운전 부하를 낮출 수 있고 에너지를 절감할 수 있다. In addition, it is possible to independently control the temperature of the coolant supplied to cool the engine combustion air and the temperature of the fresh water supplied to other fresh water consumers in the ship, thereby reducing the operating load and saving energy.
또한, 연소공기를 더 냉각시키기 위한 별도의 냉매를 따로 마련하지 않아도 되고, 선박에 마련되는 공정용 냉매를 사용할 수 있으므로 공간 및 비용의 부담이 적다. In addition, there is no need to separately provide a separate refrigerant for further cooling the combustion air, and since the refrigerant for the process provided in the ship can be used, the burden of space and cost is small.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 1 is a configuration diagram schematically illustrating a combustion air cooling system for a marine engine according to a first embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram schematically illustrating a combustion air cooling system for a marine engine according to a second embodiment of the present invention.
3 is a schematic configuration diagram illustrating a marine engine combustion air cooling system according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference signs to the elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are indicated by the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
이하, 본 명세서에서, 청수란 용어 그대로의 청수, 즉 해수를 담수화하여 정화한 청수를 선박 내 공정에서 필요한 물, 공정수(process water)로써 수요처로 공급하는 청수를 의미할 수 있고, 장치 또는 중간매체를 냉각시키기 위해 공급되는 냉각수(cooling water)를 의미할 수도 있으나, 본 발명에 따른 실시예들을 설명하기 위해, 편의상 냉각수라고 서술한 경우에도 반드시 장치 또는 매체를 냉각시키기 위한 목적으로 공급하는 냉각수로 한정하지는 않는다. 이하, 서술될 본 발명의 일 실시예에서는, 용어를 구별하기 위해 엔진 연소공기를 냉각시키기 위해 공급되는 청수는 '냉각수'라 하기로 하고, 엔진 연소공기의 냉각수 외에 다른 수요처로 공급되는 청수는 '청수'라 하기로 하며, 그 용어를 구별할 필요가 없는 경우에 따라서는 '청수'로 통일하여 지칭하기로 한다. 단, 앞서 설명한 바와 같이, 다른 수요처로 공급되는 청수 역시 냉각을 목적으로 공급되는 냉각수일 수 있다.Hereinafter, in the present specification, fresh water as the term refers to fresh water, that is, fresh water purified by desalination of seawater as water required for in-ship processes, process water, and may mean fresh water supplied to a consumer, and an apparatus or intermediate It may mean cooling water supplied to cool the medium, but in order to describe the embodiments according to the present invention, even if it is described as cooling water for convenience, it is necessarily a cooling water supplied for the purpose of cooling the device or medium. do not limit In one embodiment of the present invention to be described below, in order to distinguish the terms, fresh water supplied to cool the engine combustion air is referred to as 'cooling water', and the fresh water supplied to other consumers other than the cooling water of engine combustion air is ' 'Cheongsu', and in cases where there is no need to distinguish the terms, they will be referred to as 'Cheongsu'. However, as described above, the fresh water supplied to another consumer may also be the cooling water supplied for the purpose of cooling.
또한, 본 명세서에서, 엔진 연소공기를 냉각시키기 위해 공급되는 냉각수 및 청수 수요처로 공급되는 청수는 앞서 설명한 바와 같은 해수를 담수화한 청수일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 후술할 연소공기 쿨러 및 청수 수요처를 순환하는 글리콜 워터(Glycol Water) 등의 중간 매체로 활용되는 다른 유체일 수도 있으나 이하, 이러한 순환 유체를 앞서 설명한 바와 같이 '청수' 또는 '냉각수'라 하기로 한다. 단, 엔진 연소공기를 냉각시키기 위해 공급되는 냉각수와 청수 수요처로 공급되는 청수는 본 발명의 일 실시예들에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 순환하는 동일한 유체이며, 그 냉각시켜 공급하는 온도는 같을 수도 다를 수도 있다. In addition, in the present specification, the cooling water supplied to cool the engine combustion air and the fresh water supplied to the fresh water demander may be fresh water obtained by desalination of seawater as described above, but is not limited thereto, and a combustion air cooler and fresh water to be described later. It may be another fluid used as an intermediate medium, such as glycol water circulating through the consumer. Hereinafter, this circulating fluid will be referred to as 'fresh water' or 'cooling water' as described above. However, the cooling water supplied to cool the engine combustion air and the fresh water supplied to the fresh water demand are the same fluid circulating in the engine combustion air cooling system for ships according to embodiments of the present invention, and the temperature to be cooled and supplied is the same may be different.
또한, 본 명세서에서, 제1 냉매는 해수일 수 있고, 제2 냉매는 선박 내 다른 공정에서 순환하고 있는 냉매인 것을 바람직한 실시예로써 설명하기로 하나, 이에 한정하는 것은 아니고, 제2 냉매는 해수보다 낮은 온도이면서 선박에 엔진 연소공기를 냉각시키기 위해 별도로 더 마련되는 냉매가 아닌, 선박의 다른 냉매 수요처, 예를 들어 천연가스 액화시스템에서 천연가스를 액화시키는 액화질소와 같은 냉열원 또는 액화가스 저장탱크에서 발생하는 BOG를 활용할 수도 있다.In addition, in the present specification, the first refrigerant may be seawater, and the second refrigerant will be described as a preferred embodiment that the refrigerant is circulating in another process in the ship, but is not limited thereto, and the second refrigerant is seawater A cooling heat source or liquefied gas storage such as liquefied nitrogen that liquefies natural gas in a lower temperature, for example, a natural gas liquefaction system, other than a refrigerant provided separately for cooling the engine combustion air in a ship It is also possible to utilize the BOG generated in the tank.
또한, 본 명세서에서, 선박은 자항 능력을 갖춘 FPSO, LNG 운반선, 여객선, 화물선, 유조선 등일 수도 있고, 해상에 일정기간 부유 또는 정박하는 해양 시추 구조물 등의 해양구조물일 수도 있으며, 엔진(내연기관)이 구비되고, 엔진의 연소공기를 냉각시킬 필요가 있는 선박이라면 어디든 적용할 수 있다. 단, LNG(Liquefied Natural Gas), LEG(Liquefied Ethane Gas) 등 극저온의 액화가스를 엔진의 연료로써 또는 화물로써 저장하는 액화가스 저장탱크를 갖추고, 액화가스 저장탱크로부터 자연 기화하여 발생하는 BOG(Boil Off Gas) 또는 선박 내 공정에 활용되는 냉매를 얻을 수 있는 선박에 한정된다. 이하, 본 발명의 일 실시예들을 설명하기 위해 액화가스는 LNG, 즉 BOG는 LNG 저장탱크에서 발생하는 BOG인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In addition, in the present specification, a ship may be an FPSO, an LNG carrier, a passenger ship, a cargo ship, an oil tanker, etc. with self-navigation capability, or an offshore structure such as an offshore drilling structure floating or anchored in the sea for a certain period of time, and an engine (internal combustion engine) This is provided and can be applied to any ship that needs to cool the combustion air of the engine. However, it is equipped with a liquefied gas storage tank that stores cryogenic liquefied gas such as LNG (Liquefied Natural Gas) and LEG (Liquefied Ethane Gas) as engine fuel or cargo, and BOG (Boil) generated by natural vaporization from the liquefied gas storage tank Off Gas) or limited to ships that can obtain refrigerants used for in-ship processes. Hereinafter, in order to describe embodiments of the present invention, the liquefied gas is LNG, that is, BOG will be described as an example of BOG generated in an LNG storage tank.
또한, 본 명세서에서, 엔진(Engine)은, 연료를 연소시켜 동력을 얻을 수 있는 내연기관을 의미하며, 2행정 또는 4행정 기관일 수 있고, 디젤 엔진 등과 같이 오일을 연료로 할 수도 있으며, ME-GI 엔진 및 DFDE 등 LNG와 같은 액화가스를 기화시켜 가스 연료로 공급받을 수 있는 이중연료 엔진일 수도 있고, 주 추진 엔진 또는 발전 엔진일 수 있으나, 이에 한정하지 않고 냉각시킨 연소공기를 필요로 하는 엔진이라면 어디든 적용될 수 있다. 그러나, 액화가스를 연료로 공급받을 수 있는 이중연료 엔진인 것이 바람직하다.In addition, in this specification, the engine (Engine) means an internal combustion engine capable of obtaining power by burning fuel, may be a two-stroke or four-stroke engine, may use oil as a fuel, such as a diesel engine, ME -It may be a dual fuel engine that can be supplied as gas fuel by vaporizing liquefied gas such as LNG, such as GI engines and DFDEs, and may be a main propulsion engine or a power generation engine, but is not limited thereto. Any engine can be applied. However, it is preferable that the dual fuel engine can be supplied with liquefied gas as fuel.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 간략하게 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 간략하게 도시한 구성도이며, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 이하, 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예들에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 설명하기로 한다. 1 is a schematic diagram illustrating a combustion air cooling system for a marine engine according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a marine engine combustion air cooling system according to a second embodiment of the present invention. 3 is a configuration diagram schematically illustrating a marine engine combustion air cooling system according to a third embodiment of the present invention. Hereinafter, a marine engine combustion air cooling system according to embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3 .
먼저, 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명의 제1 내지 3 실시예에 공통적으로 해당되는 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 설명하기로 한다.First, with reference to FIGS. 1 to 3, a combustion air cooling system for a marine engine common to the first to third embodiments of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템은, 도 1 내지 3에 도시한 바와 같이, 엔진(미도시)의 연소공기를 냉각시키는 연소공기 쿨러(400)를 포함하고, 연소공기 쿨러(400)에서는 엔진으로 공급할 연소공기와 냉각수를 열교환시킴으로써 냉각수에 의해 냉각된 연소공기를 엔진으로 공급할 수 있다.A marine engine combustion air cooling system according to an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 to 3, includes a
또한, 연소공기 쿨러(400)로 연소공기를 냉각시키기 위해 공급되는 냉각수를 제1 냉매를 이용하여 냉각시키는 제1 쿨러(200)와, 제1 냉매, 즉, 해수를 흡입하여 제1 쿨러(200)로 공급하는 해수펌프(100) 및 해수 공급라인(SL)을 더 포함한다. In addition, the
해수펌프(100)는 다수 개 마련될 수 있으며, 필요한 해수 공급량에 따라 작동시키는 해수펌프(100)의 대수 또는 적어도 하나의 운전속도(rpm), 부하를 조절하여 필요한 유량만큼의 해수를 제1 쿨러(200)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서는 해수펌프(100)는 제1 해수펌프(100a), 제2 해수펌프(100b) 및 제3 해수펌프(100c)를 포함하여 3대가 마련될 수 있으며, 제3 해수펌프(100c)는 리던던시(redundancy)로 마련되는 것일 수 있다. A plurality of
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 내지 제3 해수펌프(100)에는 각각 VFD(Variable Frequency Drive) 제어가 가능하도록 VFD 모터가 장착될 수 있다. 또한 후술할 제2 냉매를 이용하여 냉각수를 냉각시키는 제2 냉각모드에서는, 제1 냉매를 이용하여 냉각수를 냉각시키는 제1 냉각모드와 비교하여 적어도 한 대 이상의 해수펌프(100b)를 운전하지 않거나, 적어도 한 대 이상의 해수펌프(100a)의 부하를 낮춰서 운전할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first to
예를 들어, 후술할 제2 냉각모드를 실시할 때, 청수 수요처에서 요구하는 온도에 따라 제1 쿨러(200)의 열 부하를 낮추고, 그에 따라 VFD 모터를 제어하여 해수펌프(100) 및 청수펌프(300)의 운전 부하를 낮추어 필요한 해수 유량만큼만 펌핑하도록 함으로써 에너지를 절감할 수 있다.For example, when performing the second cooling mode, which will be described later, the heat load of the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 쿨러(200)는 적어도 2대 이상 마련될 수 있으며, 냉각시킬 청수의 유량에 따라 2대를 동시에 운전하거나 1대만 운전할 수 있다. 예를 들어, 후술할 제1 냉각모드에서는 2대의 제1 쿨러(200a, 200b)를 모두 작동시켜 운전할 수 있고, 제2 냉각모드에서는 1대의 제1 쿨러(200b)만을 작동시켜 운전할 수 있다. Also, according to an embodiment of the present invention, at least two
제1 쿨러(200)에서 제1 냉매에 의해 냉각된 청수는 청수 공급라인(FL)을 통해 연소공기 쿨러(400) 또는 청수 수요처로 공급되며, 제1 쿨러(200)에서 냉각된 냉각수는 후술할 제1 내지 제3 실시예에 따른 청수펌프(300)에 의해 흡입되며, 청수펌프(300)에 의해 흡입된 청수는 제1 순환라인(FLb)을 통해 연소공기 쿨러(400)로 공급되거나, 제3 순환라인(FLa)을 통해 청수 수요처로 공급된다.The fresh water cooled by the first refrigerant in the
제1 쿨러(200)에서 제1 냉매에 의해 냉각되어 청수 공급라인(FL)을 통해 공급되는 청수의 온도는, 약 36℃일 수 있다. 이는 후술할 제2 쿨러(700)에서 제2 냉매에 의해 냉각되는 냉각수의 온도보다 높은 것을 특징으로 한다. The temperature of the fresh water cooled by the first refrigerant in the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 청수펌프(300) 또한 다수 대가 마련될 수 있고, 청수펌프(300) 각각에는 VFD 모터가 마련되어 냉각모드에 따라 그 운전속도 및 부하를 VFD 제어하여 에너지를 절감할 수 있고, 후술할 제1 및 제2 냉각모드에 따라 운전하는 청수펌프(300)의 대수가 달라질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of fresh water pumps 300 may also be provided, and a VFD motor is provided in each of the fresh water pumps 300 to VFD control the operation speed and load according to the cooling mode to save energy. Also, the number of fresh water pumps 300 operating according to the first and second cooling modes to be described later may vary.
본 발명의 일 실시예에서, 청수 수요처는 공기 응축기(Air Condenser), 공기 압축기(Air Compressor), 연료유 쿨러(Fuel Oil Cooler), 윤활유 쿨러(Lubrication Oil Cooler), 발전 엔진 쿨러(Generator-Engine Cooler) 등 선박 내에서 청수를 사용하는 각종 장비일 수 있다. In an embodiment of the present invention, fresh water demand is an air condenser, an air compressor, a fuel oil cooler, a lubrication oil cooler, a generator-engine cooler. ), etc., may be various equipment that use fresh water in ships.
또한, 연소공기 쿨러(400)에서 사용 후 회수되는 냉각수 및 청수 수요처에서 사용 후 회수되는 냉각수는 회수라인(FLc)을 통해 제1 쿨러(200)에서 다시 냉각시켜 순환하거나, 회수라인(FLc)으로부터 분기되어 제1 쿨러(200)를 우회하는 분기라인(FLd)을 포함하여, 청수 공급라인(FL)을 통해 순환하는 청수의 온도를 조절할 수 있다. 단, 연소공기 쿨러(400)에서 사용 후 회수되는 냉각수는 후술할 제2 냉각모드에서는 회수라인(FLc)을 통해 제1 쿨러(200)로 공급되지 않고, 후술할 제2 순환라인(FR)을 통해 제2 쿨러(700)로 공급될 수 있다. In addition, the cooling water recovered after use in the
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연소공기 쿨러(400)에서 연소공기를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수는, 연소공기 쿨러(400)에서 냉각시킬 연소공기의 온도, 제1 쿨러(200)에서 냉각되어 연소공기 쿨러(400)로 공급되는 냉각수의 온도 등에 따라 제1 쿨러(200)로 순환하는 제1 순환라인(FLb) 및 회수라인(FLc) 또는 제2 쿨러(700)로 순환하는 제2 순환라인(FR)으로 그 유로가 결정될 수 있다.That is, according to an embodiment of the present invention, the cooling water discharged after cooling the combustion air in the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연소공기 쿨러(400)에서 연소공기를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수를 제2 냉매를 이용하여 제2 쿨러(700)에서 냉각시키는 제2 순환라인(FR)을 포함할 수 있고, 제2 냉매는 선박의 LNG 저장탱크(미도시)에서 자연발생하는 BOG(Boil Off Gas) 또는 선박의 다른 냉각 또는 응축 내지는 액화 공정에서 활용되는 냉매일 수 있다. 따라서, 제2 쿨러(700)에는 BOG 또는 냉매를 제2 쿨러(700)로 공급하고, 제2 쿨러(700)에서 열교환 후 배출되는 BOG 또는 냉매를 회수하는 BOG 또는 냉매 공급라인(RL)이 연결된다. 단, 제2 쿨러(700)로 공급할 제2 냉매는 별도로 마련되는 구성은 아니다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the second circulation line (FR) for cooling the cooling water discharged after cooling the combustion air in the
즉, 제2 쿨러(700)에서는 연소공기 냉각수와 BOG 또는 연소공기 냉각수와 냉매가 열교환하고, 제2 쿨러(700)에서 냉각된 냉각수는 연소공기 쿨러(400)로 공급되며 순환하는데, 제2 쿨러(700)에서 냉각시켜 연소공기 쿨러(400)로 공급되는 냉각수는, 제1 쿨러(200)에서 냉각되어 연소공기 쿨러(400)로 공급되는 냉각수의 온도보다 낮은 것을 특징으로 한다. That is, in the
제2 쿨러(700)로 공급되는 BOG의 온도는 약 -40℃ 내지는 -146℃일 수 있고, 제2 쿨러(700)로 공급되는 제2 냉매, 즉 BOG 또는 냉매의 온도는 제1 쿨러(200)로 공급되는 제1 냉매의 온도보다 낮은 것을 특징으로 한다. The temperature of the BOG supplied to the
예를 들어 LNG는 상압 하에서, 약 -162℃에서 액화되고, 그 근방 온도에서 액체상태로 단열된 저장탱크에 엔진 연료 또는 화물로써 저장되는데, 저장탱크가 단열되어 있더라도 이 극저온의 액화가스는 지속적으로 자연기화하여 BOG를 발생시킨다. 저장탱크 내에서 발생한 BOG는 저장탱크의 내압을 상승시키는 원인이 되므로 이를 처리할 다양한 수단, 장치들이 선박에 마련되는데, 본 발명에 따르면, 제2 쿨러(700)는 LNG 저장탱크로부터 BOG 공급라인(RL)이 연결되어, BOG를 공급받아 냉각수를 냉각시키는 냉열원으로 활용할 수 있다. For example, LNG is liquefied at about -162°C under normal pressure and stored as engine fuel or cargo in a liquid insulated storage tank at a nearby temperature. Even if the storage tank is insulated, this cryogenic liquefied gas continues BOG is generated by natural vaporization. Since BOG generated in the storage tank is a cause of increasing the internal pressure of the storage tank, various means and devices to handle it are provided in the ship. According to the present invention, the
즉, 본 발명에 따르면, 제1 순환라인(FLb)의 제1 열교환기(200)에서 제1 냉매, 즉 해수의 온도가 너무 높아, 해수에 의해 냉각되는 냉각수의 온도가 연소공기 쿨러(400)에서 냉각되는 연소공기의 온도를 충분히 낮추지 못하게 되는 경우에는, 연소공기 쿨러(400)로 공급되는 냉각수를, 저장탱크 내에 저장되어 있는 LNG보다 약간 높은 정도의 온도로 LNG 저장탱크로부터 배출되는 BOG 또는 선박 내 순환하고 있는 냉매 이용하여 냉각수를 냉각시킬 수 있으므로, 해수의 온도에 상관없이, 별도의 냉매 순환 수단을 마련하지 않고도 연소공기 쿨러(400)에서 설계 최소 온도로 연소공기를 냉각시킬 수 있다. That is, according to the present invention, the temperature of the first refrigerant, ie, seawater, is too high in the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 냉매 수요처는, 선박의 공기 정화 유닛(Air Condition Unit), 불활성 가스 쿨링 유닛(Inert Gas Cooling Unit), 천연가스 액화 유닛 등 냉매를 사용하는 장비일 수 있고, 즉, 본 명세서에서 제2 냉매는 이러한 냉매를 사용하는 장비를 순환하는 냉매일 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the ship's refrigerant demand destination, the ship's air conditioning unit (Air Condition Unit), inert gas cooling unit (Inert Gas Cooling Unit), natural gas liquefaction unit, such as equipment using a refrigerant That is, in this specification, the second refrigerant may be a refrigerant circulating equipment using such refrigerant.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연소공기 쿨러(400)에서 연소공기를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수를 제1 순환라인(FLb) 및 회수라인(FLc)으로 순환시킬지, 제2 순환라인(FR)으로 순환시킬지 그 유로를 전환하는 제1 전환밸브(500)가 연소공기 쿨러(400)의 후단에 마련되고, 연소공기 쿨러(400)로 연소공기를 냉각시키기 위해 공급되는 냉각수를, 제1 쿨러(200)에서 냉각시킨 냉각수를 공급할지, 제2 쿨러(700)에서 냉각시킨 냉각수를 공급할지 그 유로를 전환하는 제2 전환밸브(800)가 연소공기 쿨러(400) 전단에 마련된다. In addition, according to an embodiment of the present invention, whether the cooling water discharged after cooling the combustion air in the
제1 전환밸브(500) 및 제2 전환밸브(800)는 삼방밸브(3 way valve)로 마련될 수 있으며, 제1 전환밸브(500)는 연소공기 쿨러(400) 후단으로부터 이어지는 제1 순환라인(FLb)과 회수라인(FLc) 및 제2 쿨러(700)의 전단으로 이어지는 제2 순환라인(FR)이 만나는 지점에 마련될 수 있고, 따라서, 제1 순환라인(FLb), 제2 순환라인(FR) 및 회수라인(FLc)과 연결될 수 있으며, 제2 전환밸브(800)는 제2 쿨러(700)의 후단으로부터 연장되는 제2 회수라인(FR), 연소공기 쿨러(400)의 전단으로 이어지는 제1 순환라인(FLb) 또는 청수 공급라인(FL)이 만나는 지점에 마련될 수 있고, 따라서 제2 순환라인(FR) 및 제1 순환라인(FLb) 또는 제2 순환라인(FR) 및 청수 공급라인(FL)과 연결될 수 있다. 제1 전환밸브(500) 및 제2 전환밸브(800)의 개방 방향의 전환은 도시되지 않은 제어부에 의해 제어될 수 있다. The
본 실시예에서, 회수라인(FLc)은 연소공기 쿨러(400)의 후단, 제1 전환밸브(500)의 후단으로부터 제1 쿨러(200)의 전단으로 이어지는 구간으로, 1 순환라인(FLb)으로써, 제1 순환라인(FLb)의 일부 구간을 의미하지만, 본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 편의상 회수라인(FLc)이라 칭하기로 한다. In this embodiment, the recovery line (FLc) is a section leading from the rear end of the
이하, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 순환라인(FLb)의 연소공기 쿨러(400), 제3 순환라인(FLa)의 청수 수요처로부터 사용 후 배출되는 냉각수 및 청수는 하나의 회수라인(FLc)으로 통합되어 연결될 수도 있고, 제1 순환라인(FLb) 및 제3 순환라인(FLa)이 각각 제1 쿨러(200)와 연결될 수도 있으나, 하나의 회수라인(FLc)으로 통합하여 연결되는 것을 예로 들기로 한다. 즉, 회수라인(FLc)은 제1 순환라인(FLb) 및 제3 순환라인(FLc)의 일부 구간, 연소공기 쿨러(400) 및 청수 수요처의 후단으로부터 제1 쿨러(200)로 연결되는 구간을 의미한다. Hereinafter, as shown in FIGS. 1 to 3, the cooling water and fresh water discharged after use from the
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템의 제1 내지 제3 실시예를 각각 설명하기로 한다. 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템은 연소공기 쿨러(400)에서 연소공기를 냉각시킬 냉각수를 제1 냉매를 이용하여 제1 쿨러(200)에서 냉각시키는 제1 냉각모드와, 제2 냉매를 이용하여 제2 쿨러(700)에서 냉각시키는 제2 냉각모드를 포함한다. 또한, 이하, 상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 해수펌프(100), 제1 쿨러(200) 및 청수펌프(300)는 다수 대가 마련될 수 있으나, 그 대수는 별도로 한정하는 바는 없고, 필요로하는 청수 또는 냉각수의 유량 등에 따라 그 마련되는 대수 및 운전되는 대수가 변경될 수 있다. 단, 이하 서술할 제1 내지 제3 실시예에서는, 3대의 해수펌프(100), 2대의 제1 쿨러(200) 및 3대의 청수펌프(300) 또는 2대의 연소공기 냉각용 펌프(300A) 및 2대의 수요처용 펌프(300B)가 마련되는 것을 예로 들어 설명하기로 하고, 후술할 냉각모드에 따른 운전 대수의 변화 역시 상황에 따라 변경될 수 있으나, 제2 냉각모드에서 운전되는 해수펌프(100) 및 제1 쿨러(200)의 운전 대수는 제1 냉각모드에서 운전되는 대수보다 적은 것을 특징으로 한다. 또한, 3대의 해수펌프(100)중 적어도 한 대의 해수펌프(100c), 3대의 청수펌프(300) 중 적어도 한 대의 청수펌프(300c) 및 2대의 연소공기 냉각용 펌프(300A) 중 적어도 한 대의 펌프와 2대의 수요처용 펌프(300B) 중 적어도 한 대의 펌프는 나머지 다른 하나 이상의 펌프가 작동 불가일 때 등 비상상황에서 운전할 수 있는 리던던시 펌프로 마련되는 것일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상술한 실시예에 따른 구성은 제1 내지 제3 실시예에 동일하게 적용될 수 있다. Hereinafter, first to third embodiments of a marine engine combustion air cooling system according to the first to third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 , respectively. The engine combustion air cooling system for ships according to the first to third embodiments of the present invention is a first cooling water for cooling the combustion air in the
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 설명하기로 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제1 쿨러(200)에서 제1 냉매에 의해 냉각된 청수를 연소공기 쿨러(400) 및 청수 수요처에서 필요로하는 유량만큼 청수펌프(300)에서 펌핑한 후, 청수펌프(300)에 의해 펌핑된 청수가, 청수펌프(300) 후단에서, 연소공기 쿨러(400)에서 필요로하는 유량만큼 제1 순환라인(FLb)으로, 청수 수요처에서 필요로하는 유량만큼 제3 순환라인(FLa)으로 분기되어 공급된다. 또한, 제2 전환밸브(800)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 청수펌프(300) 후단에서 연소공기 쿨러(400)의 전단으로 연결되는 제1 순환라인(FLb) 및 제2 쿨러(700) 후단으로부터 연소공기 쿨러(400)의 전단으로 연결되는 제2 순환라인(FR)의 분기지점에 마련되어, 제1 순환라인(FLb) 및 제2 순환라인(FR)과 연결된다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 기존의 중앙 청수 냉각 시스템의 구성을 그대로 적용하되, 제2 순환라인(FR)을 추가하여 설계 변경을 최소화하는 것을 특징으로 한다.First, a combustion air cooling system for a marine engine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 . As shown in Figure 1, according to the first embodiment of the present invention, fresh water cooled by the first refrigerant in the
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제2 순환라인(FR)에는 연소공기 쿨러(400)에서 연소공기를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수를 제2 쿨러(700)로 순환시키는 순환펌프(600)가 적어도 하나 이상 마련될 수 있다. According to the first embodiment of the present invention, the second circulation line (FR) has a circulation pump (600) for circulating the cooling water discharged after cooling the combustion air in the combustion air cooler (400) to the second cooler (700). At least one may be provided.
<제1 냉각모드> <First cooling mode>
제1 냉각모드로 운전할 때에는, 2대의 해수펌프(100a, 100b), 2대의 제1 쿨러(200a, 200b) 및 2대의 청수펌프(300a, 300b)가 운전되며, 제2 쿨러(700) 및 순환펌프(600)는 운전되지 않는다. 또한, 제1 전환밸브(500)는 연소공기 쿨러(400) 및 회수라인(FLc) 측으로 개방되고, 제2 전환밸브(800)는 청수펌프(300) 및 연소공기 쿨러(400) 측으로 개방되어, 제1 냉각모드에서는 냉각수가, 제1 쿨러(200), 청수펌프(300) 및 연소공기 쿨러(400)를 순환한다. When operating in the first cooling mode, two
제1 냉각모드로 운전할 때에는, 제1 쿨러(200)에서 청수와 제1 냉매가 열교환하여 연소공기를 원하는 온도로 냉각시키기 위한 냉열을 얻은 청수가 연소공기 쿨러(400)로 공급된다. 해수펌프(100)에 의해 흡입된 제1 냉매, 즉 해수는, 해수 공급라인(SL)을 통해 제1 쿨러(200)로 공급되고, 제1 쿨러(200)에서 냉각수를 냉각시킨 후 배출된다. When operating in the first cooling mode, fresh water obtained by heat exchange between fresh water and the first refrigerant in the
제1 쿨러(200)에서 제1 냉매에 의해 냉각된 냉각수는, 적어도 2개의 청수펌프(200a, 200b)를 작동시켜 연소공기 쿨러(400) 및 청수 수요처에서 필요로 하는 유량만큼 청수펌프(300)에 의해 펌핑되어, 연소공기 쿨러(400)에서 필요로 하는 유량만큼은 제1 순환라인(FLb)을 흐르면서 연소공기 쿨러(400)로 유입되거나, 나머지 유량은 제3 순환라인(FLa)으로 분기되어 적어도 일부는 제1 순환라인(FLb)으로부터 분기되는 제3 순환라인(FLa)으로 유입되어 제1 쿨러(200)에서 제1 냉매에 의해 냉각된 청수를 필요로 청수 수요처(Other Machinery Group)로 공급된다. 이때, 제1 냉각모드에서 청수펌프(300)에 의해 흡입되는 냉각된 청수 중 제1 순환라인(FLb)으로 공급되는 연소공기 냉각수와, 제3 순환라인(FLa)로 공급되는 청수의 온도는 동일하다. The cooling water cooled by the first refrigerant in the
이때, 제2 전환밸브(800)는 청수펌프(300)에 의해 흡입된 청수가 연소공기 쿨러(400)로 흐르도록 제1 순환라인(FLb) 및 연소공기 쿨러(400) 측으로 개방된다. At this time, the
연소공기 쿨러(400)로 공급된 냉각수는 연소공기 쿨러(400)에서 연소공기를 냉각시킨 후 배출되고, 회수라인(FLc)을 따라 다시 제1 쿨러(200)에서 해수와 열교환하여 냉각된다. The cooling water supplied to the
이때, 제1 전환밸브(500)는 연소공기 쿨러(400)에서 배출되는 냉각수가 제1 순환라인(FLb)의 회수라인(FLc)을 따라 제1 쿨러(200)로 공급되도록, 연소공기 쿨러(400) 및 제1 순환라인(FLb)의 회수라인(FLc) 측으로 개방된다. At this time, the
제1 쿨러(200)로 공급되는 연소공기를 냉각시킨 후 냉각수 및 청수 수요처로부터 회수되는 청수는 전량이 회수라인(FLc)을 통해 제1 쿨러(200)로 공급되어 전량이 제1 냉매에 의해 냉각되어 청수펌프(300)로 흡입될 수 있고, 또는 적어도 일부를 분기시키는 분기라인(FLd)을 통해 적어도 일부의 유량이 제1 쿨러(200)를 우회하여 청수펌프(300)로 흡입됨으로써 냉각수의 냉각온도를 조절할 수 있다. After cooling the combustion air supplied to the
상술한 바와 같이 제1 순환라인(FLb) 및 제3 순환라인(FLa)을 흐르는 청수는 제1 쿨러(200)에서 제1 냉매에 의해 냉각되는 순환 사이클을 형성할 수 있다. As described above, the fresh water flowing through the first circulation line FLb and the third circulation line FLa may form a circulation cycle in which the fresh water is cooled by the first refrigerant in the
<제2 냉각모드><Second cooling mode>
또는, 도 1에 도시된 바와 같이, 연소공기 쿨러(400)에서 연소공기를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수는 제2 순환라인(FR)으로 도입될 수도 있는데, 제1 냉매, 즉 해수와의 열교환으로는 엔진 연소공기를 냉각시키기에 충분하지 않은 경우, 작업자는 제2 순환라인(FR)의 제2 쿨러(700)에서 냉각수를 냉각시켜 연소공기를 냉각시킬 수 있다. 제2 순환라인(FR)을 흐르는 냉각수는 제2 쿨러(700)에서 제2 냉매에 의해 냉각되고, 제2 쿨러(700)에서 냉각된 후 연소공기 쿨러(400)로 재공급되는 순환 사이클을 형성할 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 1 , the cooling water discharged after cooling the combustion air in the
제2 냉각모드로 운전할 때에는, 1대의 해수펌프(100a), 1대의 제1 쿨러(200a), 1대의 청수펌프(300a) 및 제2 쿨러(700), 순환펌프(600)가 운전된다. 또한, 제1 전환밸브(500)는 연소공기 쿨러(400) 및 제2 순환라인(FR) 측으로 개방되고, 제2 전환밸브(800)는 제2 쿨러(700) 및 연소공기 쿨러(400) 측으로 개방되어, 제2 냉각모드에서는 냉각수가 연소공기 쿨러(400), 순환펌프(600) 및 제2 쿨러(700)를 순환하여, 제1 냉매의 온도가 충분히 낮지 않을 때에도, 더 낮은 온도의 연소공기를 엔진으로 공급할 수 있다. When operating in the second cooling mode, one
도시하지 않은 제어부는, 연소공기 쿨러(400)로 공급되는 냉각수의 온도가 제1 냉매로의 냉각만으로 충분하지 않다고 판단되면, 연소공기 쿨러(400)로부터 배출되는 냉각수가 제2 순환라인(FR)으로 흐르도록 제1 전환밸브(500)를 제2 순환라인(FR) 측으로 개방하도록 한다. 이때, 제1 전환밸브(500)는 제2 순환라인(FR) 측으로 100% 개방하여 연소공기 쿨러(600)로부터 배출되는 냉각수 전부가 제2 순환라인(FR)으로 유입되도록 할 수도 있고, 서서히 제2 순환라인(FR) 측으로 개방하여 연소공기 쿨러(600)로부터 배출되는 냉각수의 일부는 제1 순환라인(FLb)을 흐르고, 나머지 일부는 제2 순환라인(FR)으로 흐르도록 하는 과도기를 거칠 수 있다.When it is determined that the temperature of the cooling water supplied to the
제2 순환라인(FR)에 마련되는 순환펌프(600)는 연소공기 쿨러(400)로부터 제2 쿨러(700)로 냉각수가 유입되도록 연소공기 쿨러(400)로부터 배출된 후 제1 전환밸브(FR)의 유로전환으로 제2 순환라인(FR)으로 유입된 냉각수를 펌핑한다.The
제2 쿨러(700)로 순환펌프(600)에 공급된 냉각수는 냉매 공급라인(RL)으로 공급되는 제2 냉매와 열교환하여 상기 제1 쿨러(200)에서 냉각되어 배출되는 냉각수보다 더 낮은 온도로 냉각되어 배출된다. The cooling water supplied to the
순환펌프(600)에 의해 펌핑된 냉각수는, 전량이 제2 쿨러(700)로 공급될 수도 있고, 일부만을 제2 쿨러(700)에서 냉각시키고 나머지는 제2 쿨러(700)를 우회하도록 제1 밸브(V1)를 제어하여, 연소공기 쿨러(400)로 공급되는 온도를 조절할 수 있다. The entire amount of the cooling water pumped by the
단, 제2 순환라인(FR)을 통과하여 연소공기 쿨러(400)로 공급되는 냉각수의 온도는, 제1 쿨러(200)에서 제1 냉매에 의해 냉각된 냉각수의 온도보다 낮은 것을 특징으로 한다. However, the temperature of the cooling water supplied to the
즉, 해수, 즉 제1 냉매의 온도가 연소공기를 냉각시킬 만큼 충분히 낮아질 때까지, 작업자는 제2 냉각모드를 실시하여 냉각수가 제2 순환라인(FR)을 순환하면서 연소공기를 냉각시키도록 할 수 있다. That is, until the temperature of the seawater, that is, the first refrigerant is sufficiently low to cool the combustion air, the operator performs the second cooling mode to cool the combustion air while the cooling water circulates through the second circulation line (FR). can
냉각수가 제2 순환라인(FR)을 흐를 때, 제어부는 연소공기 쿨러(400)의 전단에 마련되는 제2 전환밸브(800)의 제1 순환라인(FLb) 측으로 개방되어 있던 개방방향을 제2 순환라인(FLb) 측으로 개방되도록 개방 방향을 전환한다. 제1 전환밸브(500)와 마찬가지로 제2 순환라인(FLb) 측으로 100% 개방할 수도 있고, 서서히 개방을 전환하는 과도기를 거칠 수 있다. When the cooling water flows through the second circulation line FR, the control unit changes the opening direction that was opened toward the first circulation line FLb of the
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 냉각수를 제2 순환라인(FR)로 흐르도록 하여 제2 쿨러(700)에서 냉각시킬 때에는, 제어부는 순환펌프(600) 및 제2 쿨러(700)를 작동시키고, BOG 또는 냉매가 냉매 공급라인(RL)으로 공급되도록 냉매 공급라인(RL)을 개방할 수 있으며, 제1 전환밸브(500) 및 제2 전환밸브(700)가 제2 순환라인(FR)을 측으로 개방되도록 제어할 수 있다.That is, according to the first embodiment of the present invention, when cooling in the
또한, 연소공기 냉각수를 제2 순환라인(FR)에서 제2 쿨러(700)로 냉각시킬 때, 제어부는 청수펌프(300a, 300b, 300c) 중 적어도 하나 이상의 작동을 중단시키거나 운전속도를 낮추어 냉각수를 제1 순환라인(FLb)에서 제1 쿨러(200)로 냉각시킬 때보다 더 적은 유량의 청수를 펌핑할 수 있다.In addition, when cooling the combustion air cooling water from the second circulation line FR to the
즉, 제2 냉각모드에서는 연소공기 쿨러(400)를 순환하는 냉각수가 순환펌프(600)에 의해 제2 순환라인(FR)을 순환하게 되므로, 청수펌프(300)는 청수 수요처로 공급할 청수만을 제1 냉각모드에서 연소공기 쿨러(400)로 냉각수를 공급하기 위해 작동하던 다수 개의 청수펌프(300) 중에서 적어도 하나의 청수펌프(300a)는 작동을 하지 않을 수 있다. 뿐만아니라, 제1 쿨러(200) 역시 청수 공급라인(FL)으로 공급할 청수의 양, 즉 연소공기 쿨러(400)로 공급할 냉각수의 양 만큼은 냉각시키지 않아도 되므로, 적어도 하나의 제1 쿨러(200a)는 작동하지 않을 수 있고, 해수펌프(100) 역시 마찬가지이다. That is, in the second cooling mode, since the cooling water circulating the
제2 냉각모드에서는 작동하는 해수펌프(100a, 100b, 100c), 제1 쿨러(200a, 200b) 및 청수펌프(300a, 300b, 300c)의 대수가 제1 냉각모드에서 작동하는 대수보다 적어도 하나 이상 적은 것을 특징으로 한다. In the second cooling mode, the number of the
제2 냉각모드를 실시할 때에는, 청수펌프(300)가 연소공기 쿨러(400)로 공급할 냉각수를 흡입하지 않아도 되므로, 해수펌프(100), 제1 쿨러(200) 및 청수펌프(300)에서는 제3 순환라인(FLa) 즉, 청수 수요처로 공급할 청수의 유량에 상응하는 대수만을 작동시키면 되는 것이다. When performing the second cooling mode, the
통상적으로, 청수펌프(300a) 보다는 순환펌프(600)가 더 작은 용량의 것으로 마련되고, 소비 전력 또한 적기 때문에 운영비용 및 에너지를 훨씬 절감할 수 있다. 한편, 청수 수요처로 공급할 청수는 엔진의 연소공기를 냉각시키는 냉각수 만큼 온도가 낮지 않아도 되므로, 중앙 청수 냉각 시스템에서 연소공기 쿨러(400)용 냉각수와 청수 수요처용 청수의 온도를 이원적으로 관리 및 제어할 수 있다. In general, the
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 설명하기로 한다. 제2 실시예는, 제1 실시예의 변형예로써, 이하, 제1 실시예로부터 변형되는 구성에 대해서만 설명하기로 한다. Next, a marine engine combustion air cooling system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 . The second embodiment is a modification of the first embodiment. Hereinafter, only the configuration modified from the first embodiment will be described.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 순환라인(FR)은 연소공기 쿨러(401) 후단에서 제1 전환밸브(501)에 의해 제1 순환라인(FLb)으로부터 분기되어, 제2 쿨러(700) 후단으로부터 제2 전환밸브(800)에 의해 청수펌프(300)의 전단으로 연결된다. According to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2 , the second circulation line FR is a first circulation line FLb by the first switching valve 501 at the rear end of the combustion air cooler 401 . is branched from and connected to the front end of the
제2 순환라인(FR)에는, 연소공기 쿨러(400)로부터 배출된 냉각수가 제2 쿨러(700)로 공급되도록 가압하는 부스팅펌프(601)가 마련된다. A boosting
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템의 작동에 관해 설명하기로 한다. 단, 제1 냉각모드의 경우, 제1 실시예와 동일하게 적용되므로, 그 설명을 생략하고, 제2 냉각모드의 경우만을 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 2, the operation of the combustion air cooling system for a marine engine according to a second embodiment of the present invention will be described. However, since the first cooling mode is applied in the same manner as in the first embodiment, the description thereof will be omitted and only the case of the second cooling mode will be described.
<제2 냉각모드> <Second cooling mode>
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 제2 냉각모드로 운전할 때에는, 1대의 해수펌프(100a), 1대의 제1 쿨러(200a), 2대의 청수펌프(300a) 및 제2 쿨러(700), 부스팅펌프(601)가 운전된다. 또한, 제1 전환밸브(500)는 연소공기 쿨러(400) 및 제2 순환라인(FR) 측으로 개방되고, 제2 전환밸브(800)는 제2 쿨러(700) 및 청수펌프(300) 측으로 개방되어, 제2 냉각모드에서는 냉각수가 연소공기 쿨러(400), 부스팅펌프(601), 제2 쿨러(700) 및 청수펌프(300a)를 순환하여, 제1 냉매의 온도가 충분히 낮지 않을 때에도, 더 낮은 온도의 연소공기를 엔진으로 공급할 수 있다. According to the second embodiment of the present invention, when operating in the second cooling mode, one
제1 냉매, 즉 해수를 이용하여 제1 쿨러(200)에서 연소공기 냉각수를 냉각시키는 것으로는 충분하지 않은 경우, 작업자는 제2 순환라인(FR)의 제2 쿨러(700)에서 연소공기 냉각수를 냉각시켜 연소공기를 냉각시키는 제2 냉각모드를 실시할 수 있다. If it is not enough to cool the combustion air cooling water in the
제어부는, 제2 냉각모드에서 부스팅펌프(601) 및 제2 쿨러(700)를 작동시키고, 제1 전환밸브(500) 및 제2 전환밸브(800)의 개방 방향을 전환시킨다. The control unit operates the boosting
연소공기 쿨러(400)를 통과한 냉각수를 제2 쿨러(700)에서 냉각시키기 위해, 제어부는 제1 전환밸브(500)를 연소공기 쿨러(400) 및 제2 순환라인(FR) 측으로 개방한다. In order to cool the coolant that has passed through the
또한, 제어부는 부스팅펌프(601)를 작동시켜, 부스팅펌프(601)가 연소공기 쿨러(400)를 통과한 냉각수를 흡입하여 제2 쿨러(701)로 펌핑하도록 하고, 냉매 공급라인(RL)을 개방하여, BOG 또는 냉매가 제2 쿨러(700)로 공급되도록 한다. In addition, the control unit operates the boosting
이 때, 부스팅펌프(601)에 의해 흡입되는 냉각수는, 연소공기 쿨러(400)에서 연소공기와 냉각한 후 온도가 상승한 냉각수 일 수 있고, 연소공기 쿨러(400)를 우회하는 라인(미도시)을 더 마련하여 연소공기 쿨러(400)를 통과하지 않고, 직접 제2 쿨러(700)로 공급될 수도 있다.At this time, the cooling water sucked by the boosting
부스팅펌프(601)에 의해 제2 쿨러(700)로 공급된 냉각수는 제2 쿨러(700)에서 제2 냉매와 열교환하여 냉각되고, 제2 쿨러(700)에서 제2 냉매와 열교환하여 냉각된 냉각수는 제2 쿨러(700)에서 배출된 후, 청수펌프(300a)에 의해 펌핑되어 연소공기 쿨러(400)로 공급된다. Cooling water supplied to the
이때 제어부는, 제2 전환밸브(801)를 제2 순환라인(FR) 및 청수펌프(300)의 전단 측으로 개방시키고, 제2 쿨러(700)에서 냉각된 냉각수가 청수펌프(300)에 의해 펌핑되어 연소공기 쿨러(400)로 공급되도록 할 수 있다. At this time, the control unit opens the second switching valve 801 to the front end of the second circulation line FR and the
제2 순환라인(FR)을 통과하여 연소공기 쿨러(400)로 공급되는 냉각수의 온도는 제1 쿨러(200)에서 제1 냉매에 의해 냉각된 냉각수의 온도보다 낮은 것을 특징으로 한다. 즉, 해수, 즉 제1 냉매의 온도가 연소공기를 냉각시킬 만큼 충분히 낮아질 때까지, 작업자는 제2 냉각모드를 실시하여 냉각수가 제2 순환라인(FR)을 순환하면서 연소공기를 냉각시키도록 할 수 있다. The temperature of the cooling water supplied to the
제2 실시예에 따른 제2 냉각모드에서 작동하는 해수펌프(100a, 100b, 100c) 및 제1 쿨러(200a, 200b)의 운전 대수는 제1 냉각모드에서 작동하는 대수보다 적어도 하나 이상 적은 것을 특징으로 한다.The operating number of the
해수펌프(100a, 100b, 100c) 및 청수펌프(300a, 300b, 300c)에는 VFD(Variable Frequency Drive) 모터를 장착하여, 제2 냉각모드를 실시할 때, 청수 수요처에서 요구하는 온도에 따라 제1 쿨러(200)의 열 부하를 낮추고, 그에 따라 VFD 모터를 제어하여 해수펌프(100) 및 청수펌프(300)의 운전 부하를 낮추어 필요한 해수 유량만큼만 펌핑하도록 함으로써 에너지를 절감할 수 있다.The
또한, 제2 실시예에 따르면, 제2 냉각모드에서 부스팅펌프(601)에 작동에 의해 운전 중이던 청수펌프(300a, 300b, 300c) 중 어느 하나의 청수펌프(300a)의 수두(head)를 감소시킬 수 있으며, 따라서 청수펌프(300a)의 부하를 감소시킬 수 있다. In addition, according to the second embodiment, the head of any one of the
다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템을 설명하기로 한다. 제3 실시예는 제1 실시예의 변형예로써, 이하, 제1 실시예로부터 변형되는 구성에 대해서만 설명하기로 한다. Next, a marine engine combustion air cooling system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 . The third embodiment is a modification of the first embodiment. Hereinafter, only the configuration modified from the first embodiment will be described.
본 발명의 제3 실시예에 의한 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템은, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 쿨러(200) 또는 제2 쿨러(700)에서 냉각된 냉각수를 흡입하여 연소공기 쿨러(400)로 공급하는 연소공기 냉각용 펌프(300A), 제1 쿨러(200)에서 냉각된 청수를 청수 수요처로 공급하는 수요처용 펌프(300B)가 각각 마련되는 것을 특징으로 한다. As shown in FIG. 3 , the marine engine combustion air cooling system according to the third embodiment of the present invention sucks the coolant cooled in the
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 연소공기 냉각용 냉각수와 청수 수요처로 공급할 청수의 온도를, 독립적으로 이원화시켜 제어하고 운영할 수 있다.That is, according to the third embodiment of the present invention, it is possible to control and operate the temperature of the cooling water for cooling the combustion air and the fresh water to be supplied to the fresh water demander, by independently dualizing the temperature.
<제1 냉각모드><First cooling mode>
예를 들어, 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 냉각모드는, 적어도 2대의 해수펌프(100a, 100b)를 가동시켜 해수를 흡입하고, 해수 공급라인(SL)을 통해 제1 쿨러(200)로 공급하며, 적어도 2대의 제1 쿨러(200a, 200b)를 가동시켜, 해수와 청수를 열교환시키고, 제1 쿨러(200a, 200b)에서 해수에 의해 냉각된 청수는 청수 공급라인(FL)을 통해 이송된다. For example, in the first cooling mode according to the third embodiment of the present invention, at least two
청수 공급라인(FL)으로 이송되는 냉각된 청수는, 필요한 유량에 따라 제1 순환라인(FLb) 및 제3 순환라인(FLa)으로 공급되는데, 이 때, 제1 순환라인(FLb)에서는 적어도 한 대의 연소공기 냉각용 펌프(300A)를 가동시켜 냉각수를 흡입하고, 흡입한 냉각수는 연소공기 쿨러(400)로 펌핑한다. 연소공기 쿨러(400)로 공급된 냉각수는 엔진 연소공기와 열교환하여 엔진 연소공기를 냉각시킨다. 엔진 연소공기를 냉각시킨 후 연소공기 쿨러(400)로부터 배출되는 냉각수는 회수라인(FLc)을 따라 제1 쿨러(200)로 회수되며, 제1 쿨러(200)에서 해수에 의해 냉각되며 순환한다. The cooled fresh water transferred to the fresh water supply line FL is supplied to the first circulation line FLb and the third circulation line FLa according to the required flow rate, and at this time, in the first circulation line FLb, at least one The cooling water is sucked by operating the
이때, 제2 전환밸브(800)는 청수펌프(200)에 의해 제1 순환라인(FLb)으로 펌핑된 냉각수가 연소공기 쿨러(400)로 공급되도록, 청수펌프(200) 및 연소공기 쿨러(400) 측으로 개방되어 있도록 제어하고, 제1 전환밸브(800)는 연소공기 쿨러(400)에서 연소공기를 냉각시키고 배출되는 냉각수가 회수라인(FLc)을 따라 제1 쿨러(200)로 공급되도록, 연소공기 쿨러(400) 및 회수라인(FLc) 측으로 개방되어 있도록 제어한다. At this time, the
또한, 제3 순환라인(FLa)에서는 제1 쿨러(200)에서 냉각된 청수를 적어도 한 대의 수요처용 펌프(300B)를 가동시켜 흡입하고, 흡입한 청수는 청수 수요처로 펌핑하여 공급해준다. 청수 수요처에서 사용 후 배출되는 청수는 회수라인(FLc)을 따라 다시 제1 쿨러(200)로 회수되며, 제1 쿨러(200)에서 해수에 의해 냉각되며 순환한다. 회수라인(FLc)으로 회수되는 청수는, 분기라인(FLd)을 따라 적어도 일부가 제1 쿨러(200)를 우회하도록 하여 청수 수요처로 공급되는 청수의 온도를 조절할 수 있다. 반면, 연소공기 쿨러(400)로 공급되는 냉각수의 온도는 후술할 제2 냉각모드 등에 의해 조절할 수 있다. In addition, in the third circulation line (FLa), the fresh water cooled by the
본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 냉각모드에서는, 제2 쿨러(700)는 가동되지 않으며, 후술할 제2 냉각모드에서 가동되는 제1 쿨러(200) 및 해수펌프(100)의 대수보다 각각 적어도 하나가 더 가동된다. In the first cooling mode according to the third embodiment of the present invention, the
<제2 냉각모드><Second cooling mode>
예를 들어, 본 발명의 제3 실시예에 따른 제2 냉각모드는, 연소공기 쿨러(400)에서 배출되는 냉각수를 제2 쿨러(700)에서 냉각시키는 것을 특징으로 하는데, 이 때 제어부는, 제2 쿨러(700)를 가동시키고, 제2 쿨러(700)로 냉각수를 냉각시키기 위한 제2 냉매, 예를 들어 BOG 또는 냉매를 공급하는 냉매 공급라인(RL)을 개방시킨다. 또한, 제어부는 제1 전환밸브(500)가 연소공기 쿨러(400)에서 배출되는 냉각수가 제2 순환라인(FR)을 통해 제2 쿨러(700)로 공급되도록 연소공기 쿨러(400) 및 제2 순환라인(FR)의 제2 쿨러(700) 측으로 개방되도록 제어하고, 제2 쿨러(400)에서 제2 냉매에 의해 냉각되어 배출되는 냉각수가 연소공기 쿨러(400)로 공급될 수 있도록, 제2 전환밸브(800)가 제2 순환라인(FR)의 제2 쿨러(700) 및 연소공기 냉각용 펌프(300A) 측으로 개방되도록 제어한다. 즉, 연소공기 쿨러(400)에서 연소공기를 냉각시키는 냉각수는, 제2 쿨러(700)를 포함하는 제2 순환라인(FR)을 순환하는 사이클이 형성된다. For example, the second cooling mode according to the third embodiment of the present invention is characterized in that the cooling water discharged from the
또한, 청수 수요처로는, 제1 쿨러(200)에서 냉각된 청수를 공급하며, 적어도 1대의 해수펌프(100a)를 가동시켜 해수를 흡입하고, 해수라인(SL)을 통해 제1 쿨러(200)로 공급하며, 적어도 1대의 제2 쿨러(200a)를 가동시켜, 해수와 청수를 열교환시키고, 제1 쿨러(200a)에서 해수에 의해 냉각된 청수는 청수 공급라인(FL)을 통해 이송된다.In addition, as a fresh water demand destination, fresh water cooled by the
청수 공급라인(FL)으로 이송되는 냉각된 청수는, 제3 순환라인(FLa)으로 공급되는데, 적어도 1대의 수요처용 펌프(300B)를 가동시켜 청수를 흡입하고, 청수 수요처로 펌핑하여 공급해준다. 청수 수요처에서 사용 후 배출되는 청수는 회수라인(FLc)을 따라 다시 제1 쿨러(200a)로 회수되며, 제1 쿨러(200a)에서 해수에 의해 냉각되며 순환한다. 회수라인(FLc)으로 회수되는 청수는, 분기라인(FLd)을 따라 적어도 일부가 제1 쿨러(200a)를 우회하도록 하여 청수 수요처로 공급되는 청수의 온도를 조절할 수 있다. The cooled fresh water transferred to the fresh water supply line (FL) is supplied to the third circulation line (FLa), at least one consumer pump (300B) is operated to suck the fresh water, and is pumped to the fresh water consumer and supplied. The fresh water discharged after use at the fresh water consumer is recovered to the first cooler 200a again along the recovery line FLc, and is cooled by seawater in the first cooler 200a and circulated. At least a portion of the fresh water recovered through the recovery line FLc bypasses the first cooler 200a along the branch line FLd to control the temperature of the fresh water supplied to the fresh water demander.
제2 냉각모드에서 제2 순환라인을 순환하며 연소공기 쿨러(400)로 공급되는 냉각수의 온도는 제3 순환라인을 순환하며 청수 수요처로 공급되는 청수의 온도보다 낮은 것을 특징으로 하고, 본 발명의 제3 실시예에 따른 제2 냉각모드에서는 상술한 제1 냉각모드와 비교하여 적어도 한 대의 해수펌프(100) 및 적어도 한 대의 제1 쿨러(200)를 덜 가동시킨다. In the second cooling mode, the temperature of the cooling water supplied to the
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 중앙 청수 시스템을 사용하는 선박에서, 상대적으로 더 낮은 온도로의 냉각을 요구하는 연소공기 쿨러(400)로 공급하는 냉각수의 온도와, 상대적으로 더 높은 온도의 청수를 필요로하는 청수 수요처로 공급하는 청수의 온도를 이원화하여 관리할 수 있고, 모드별로 가동시키는 장치의 대수나 부하 등을 적합하게 조합하여 사용할 수 있으므로 에너지를 절감할 수 있다. That is, according to the third embodiment of the present invention, in a ship using the central fresh water system, the temperature of the cooling water supplied to the
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 엔진 연소공기를 BOG 또는 냉매를 이용하여 최소온도로 냉각시킬 수 있고, 해수의 온도가 높아도 엔진 연소공기를 충분히 냉각시킬 수 있어 엔진 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 기존의 청수 냉각 시스템에서 제2 순환라인(FR) 추가 등 설계 변경을 최소화하여 펌프, 쿨러 등의 운전 조합 및 용량을 모드별로 최적화하여 에너지를 절감할 수 있다. 또한, BOG를 냉열원으로 활용함으로써 시스템에서 소비되는 에너지를 절약할 수 있다. 또한, 별도의 냉매 공급 및 재생 순환을 마련하지 않고도 선박 내 다른 공정에서 순환하고 있는 냉매를 활용할 수 있으므로, 공간적, 비용적 측면에서 부담이 적다.Therefore, according to the embodiment of the present invention, the engine combustion air can be cooled to a minimum temperature using BOG or a refrigerant, and the engine combustion air can be sufficiently cooled even when the temperature of seawater is high, thereby improving engine efficiency. In addition, by minimizing design changes such as adding a second circulation line (FR) in the existing fresh water cooling system, it is possible to save energy by optimizing the operation combination and capacity of the pump and cooler for each mode. In addition, energy consumed in the system can be saved by utilizing BOG as a cooling and heat source. In addition, since it is possible to utilize the refrigerant circulating in other processes in the ship without providing a separate refrigerant supply and regeneration circulation, the burden is small in terms of space and cost.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로 상술한 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the embodiments according to the present invention have been described, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is recognized by those of ordinary skill in the art. It is self-evident to Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.
100 : 해수펌프
200 : 제1 쿨러
300 : 청수펌프
400 : 연소공기 쿨러
600 : 제1 전환밸브
700 : 제2 쿨러
800 : 제2 전환밸브
FLb : 제1 순환라인
FR : 제2 순환라인100: sea water pump
200: first cooler
300: fresh water pump
400: combustion air cooler
600: first switching valve
700: second cooler
800: second switching valve
FLb: first circulation line
FR: 2nd circulation line
Claims (6)
상기 제1 쿨러로 해수를 공급하는 하나 이상의 해수펌프;를 포함하되,
상기 청수 공급라인으로부터 분기되며, 상기 제1 쿨러에서 냉각된 청수를 엔진의 연소공기를 냉각시키는 연소공기 쿨러의 냉각수로써 공급하는 제1 순환라인; 및
상기 청수 공급라인으로부터 분기되며, 상기 제1 쿨러에서 냉각된 청수를 상기 연소공기 쿨러를 제외한 선박 내 다른 청수 수요처로 공급하는 제3 순환라인;
상기 제1 순환라인으로부터 분기되며, 상기 연소공기 쿨러를 통과하는 냉각수를 제2 쿨러에서 냉각시켜 공급 및 순환시키는 제2 순환라인;을 포함하되,
상기 제1 및 제3 순환라인에는 상기 청수 공급라인으로부터 공급되는 청수를 흡입하는 펌프가 각각 마련되고,
상기 제1 순환라인 및 제3 순환라인을 순환하는 청수는 해수에 의해 냉각되며,
상기 제2 순환라인을 순환하는 냉각수는 선박에 마련되는 공정용 냉매에 의해 냉각되고,
상기 연소공기 쿨러는,
상기 제1 순환라인을 순환하면서 냉각된 냉각수를 공급받아 연소공기를 냉각시키는 제1 냉각모드; 및
상기 제2 순환라인을 순환하면서 냉각된 냉각수를 공급받아 연소공기를 냉각시키는 제2 냉각모드; 중 어느 하나의 모드로 운전되며,
상기 제1 냉각모드와 제2 냉각모드로 운전될 때 가동되는 해수펌프 및 제1 쿨러의 대수는 상이하고,
상기 제1 냉각모드에서 가동되는 해수펌프 및 제1 쿨러의 대수보다 제2 냉각모드에서 가동되는 해수펌프 및 제1 쿨러의 대수가 더 적은, 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템. a fresh water supply line for discharging fresh water cooled by one or more first coolers; and
At least one seawater pump for supplying seawater to the first cooler; including,
a first circulation line branched from the fresh water supply line and supplying the fresh water cooled by the first cooler as cooling water of a combustion air cooler for cooling combustion air of an engine; and
a third circulation line branched from the fresh water supply line and supplying the fresh water cooled by the first cooler to other fresh water consumers in the ship except for the combustion air cooler;
A second circulation line branched from the first circulation line, cooling the cooling water passing through the combustion air cooler in the second cooler, and supplying and circulating it;
Pumps for sucking the fresh water supplied from the fresh water supply line are provided in the first and third circulation lines, respectively,
The fresh water circulating in the first circulation line and the third circulation line is cooled by seawater,
The cooling water circulating in the second circulation line is cooled by the process refrigerant provided in the ship,
The combustion air cooler,
a first cooling mode for cooling the combustion air by receiving cooling water cooled while circulating the first circulation line; and
a second cooling mode for cooling the combustion air by receiving cooling water cooled while circulating the second circulation line; It operates in any one of the modes,
The number of seawater pumps and first coolers that are operated when operating in the first cooling mode and the second cooling mode are different,
The number of the seawater pump and the first cooler operated in the second cooling mode is smaller than the number of the seawater pump and the first cooler operated in the first cooling mode, marine engine combustion air cooling system.
상기 제1 순환라인에 마련된 펌프가 흡입하는 냉각수의 온도는,
상기 제3 순환라인에 마련된 펌프가 흡입하는 냉각수의 온도보다 낮거나 같은 것을 특징으로 하는, 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템. The method according to claim 1,
The temperature of the coolant sucked by the pump provided in the first circulation line is,
Combustion air cooling system for marine engines, characterized in that the temperature of the cooling water sucked by the pump provided in the third circulation line is equal to or lower than the temperature.
상기 제2 쿨러에서 냉각된 냉각수의 온도는,
상기 제1 쿨러에서 냉각된 냉각수의 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는, 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템. The method according to claim 1,
The temperature of the coolant cooled in the second cooler is,
A marine engine combustion air cooling system, characterized in that lower than the temperature of the coolant cooled in the first cooler.
상기 연소공기 쿨러에서 연소공기를 냉각시키고 배출되는 냉각수는,
상기 제1 쿨러에서 냉각된 냉각수의 온도가 설정온도보다 높은 경우,
상기 제2 순환라인을 순환하도록 제어되는, 선박용 엔진 연소공기 냉각 시스템. 5. The method according to claim 4,
The cooling water discharged after cooling the combustion air in the combustion air cooler,
When the temperature of the coolant cooled by the first cooler is higher than the set temperature,
Controlled to circulate the second circulation line, a marine engine combustion air cooling system.
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