KR101205702B1 - 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치 - Google Patents

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Abstract

선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치가 개시된다. 선박의 화물유 탱크(cargo oil tank)에서 생성된 원유 배출 가스의 배출통로상에 설치되며, 원유 배출 가스의 진행방향을 따라 설치되는 임펠러(impeller); 임펠러가 일축상에 결합되고, 임펠러가 원유 배출 가스의 유동 에너지에 의해 자유롭게 회전되도록 베어링에 의해 결합되는 연장샤프트(200); 및 임펠러 표면에 부착되는 오일미스트가 임펠러의 회전 원심력에 의해 임펠러에서 이탈되며 이송, 포집되도록 임펠러 둘레에 인접하게 설치되고, 오일미스트의 유동을 가장자리측으로 유도하도록 경사지게 형성되는 링형상의 오일트레이(oil tray)를 포함한다.

Description

선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치{treatment apparatus for gas vented from cargo oil tank of ship}
본 발명은 원유 배출 가스의 처리장치에 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액상 화물은 컨테이너 등의 용기에 넣지 않은 비포장 상태로 파이프를 통해 화물유 탱크(cargo oil tank) 등에 선적되고 있으며, 화물유 탱크 내부에서 원유가 증발되면서 원유 가스(vapour)가 생성되고, 선박의 흔들림에 의해 원유가 유동하게 되면서 오일 미스트(oil mist) 또한 생성된다.
화물유 탱크 내에서 원유 가스와 오일 미스트는 혼재된 상태로 원유 위에 부유하고 있게 되는데, 원유를 하역(loading)시키는 등의 작업 시, 탱크 내부의 가스를 벤트 덕트(vent duct), 벤트 포스트(vent post) 등을 통해 대기로 배출시키고 있다.
원유 가스와 오일 미스트가 혼재된 상태로 배출 중인 가스를 이하 원유 배출 가스라 하며, 원유 배출가스에 포함된 오일 미스트는 대기오염 및 해양 오염의 원인이 되며, 대기로 방출, 비산된 원유 배출 가스가 대기 중에서 냉각되면서 오일 미스트가 이슬비와 같이 갑판에 쏟아져 갑판이 원유로 검게 물들 때도 있다.
본 발명의 실시예들은, 선박의 화물유 탱크내에서 원유 가스와 혼재된 상태로 부유하게 되는 오일 미스트를, 대기로의 가스 배출 과정에서 원유 배출가스로부터 분리, 회수함으로써, 오일 미스트의 대기 방출로 인한 대기오염 및 해양 오염과, 오일 미스트의 비산, 냉각으로 인한 선박 갑판의 오염을 방지할 수 있도록 하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 화물유 탱크(cargo oil tank)에서 생성된 원유 배출 가스의 배출통로상에 설치되며, 원유 배출 가스의 진행방향을 따라 설치되는 임펠러(impeller);상기 임펠러가 일축상에 결합되고, 상기 임펠러가 원유 배출 가스의 유동 에너지에 의해 자유롭게 회전되도록 베어링에 의해 결합되는 연장샤프트;상기 임펠러 표면에 부착되는 오일미스트가 상기 임펠러의 회전 원심력에 의해 상기 임펠러에서 이탈되며 이송, 포집되도록 상기 임펠러 둘레에 인접하게 설치되고, 오일미스트의 유동을 가장자리측으로 유도하도록 경사지게 형성되는 링형상의 오일트레이(oil tray)를 포함하는 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치가 제공될 수 있다.
또한 상기 임펠러는, 상기 임펠러의 날개본체의 표면에 요철형성되어 오일 미스트가 부착가능한 표면적을 보다 확장시키며, 요철의 오목한 부분들이 서로 연속되게 연결되어 오일미스트의 유동경로를 형성하는 요철접속면을 더 포함하여 구성될 수 있다
또한 상기 임펠러는, 상기 임펠러의 날개표면에 원심방향으로 연속된 경로를 이루며 오목하게 형성되는 오일유도홈을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한 상기 연장샤프트는, 외면 둘레에 베어링이 결합되는 다수의 베어링결합부; 및 상기 베어링결합부 사이에 연결형성되고, 양단부가 상기 배출통로 상에 고정설치되며, 상기 베어링결합부에 결합되는 베어링의 이동을 구속하도록 상기 베어링 결합부에 비해 보다 확장된 축경을 가지는 축연장부를 포함하여 구성될 수 있다
또한 상기 오일트레이에 포집된 오일미스트를 외부로 배출시키는 경로를 제공하는 배출파이프(drain pipe)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한 상기 오일트레이는, 외부로의 오일미스트 배출이 이루어지는 부분측으로 기울어지도록 설치될 수 있다.
또한 원유 배출 가스의 진행 경로와 오일미스트의 포집 영역을 구획하도록 상기 오일트레이의 내측단부에 연결형성되고, 상기 임펠러에서 이탈된 오일이 부착되는 부착면과, 상기 부착면에 부착된 오일이 원심력에 의해 상기 오일트레이측으로 통과가능한 홀이 형성된 다공망 구조를 가지는 가이드망을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 선박의 화물유 탱크 내부로부터 대기중으로 배출되는 원유 배출 가스 중 원유 가스는 임펠러를 통과하여 그대로 배출되도록 하고, 오일 미스트는 임펠러의 표면에 부착시켜 원심력에 의해 오일트레이측으로 이송, 포집할 수 있다.
또한, 원유 가스로부터 오일 미스트를 분리하여 포집함으로써, 오일 미스트의 대기 방출로 인한 대기오염 및 해양 오염을 방지하고, 오일 미스트의 비산, 냉각으로 인한 선박 갑판의 오염을 방지할 수 있으며, 기존에 대기중으로 방출, 소모되던 원유를 다시 탱크로 회수시켜 이용할 수 있다.
도 1 - 본 발명에 따른 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치의 일실시예를 도시한 요부 종단면도
도 2 - 본 발명에 따른 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치의 일실시예를 도시한 요부 횡단면도
도 3 - 임펠러의 일실시예를 도시한 사시도 및 요부 횡단면도
도 4 - 연장샤프트의 일실시예를 도시한 요부 종단면도
도 5 - 본 발명에 따른 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치가 벤트 포스트상에 설치되는 일예를 도시한 개략도
도 6 - 본 발명에 따른 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치가 벤트 덕트상에 설치되는 일예를 도시한 개략도
본 발명에 따른 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치는, 선박의 화물유 탱크(cargo oil tank) 내부에서 원유가 증발되면서 생성되는 원유 가스(vapour)와, 선박의 흔들림에 의해 원유가 유동하게 되면서 생성된 오일 미스트(oil mist)가 혼재된 상태로 대기로 배출되는 원유 배출 가스 중 오일 미스트를 분리, 포집하는 장치에 관한 것이다.
원유 배출 가스의 배출통로가 되는 벤트 덕트(vent duct)(20)나 벤트 포스트(vent post)(10)상에 설치되어, 원유 가스는 그대로 진행, 통과하며 대기로 배출되도록 하면서, 화물유 탱크 내 증기 발생으로 인한 고압에 의해 고속으로 이동되는 원유 배출 가스의 유동 에너지를 원심력으로 전환하여 오일 미스트를 별도의 경로로 이송, 포집한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1, 2는 각각 본 발명의 일실시예를 도시한 요부 종단면도, 요부 횡단면도로, 원유 배출 가스의 유동이 수직방향으로 이루어지는 벤트 포스트(10)상에 설치된다.
도 1, 2를 참조하면, 다수의 임펠러(impeller)(100), 연장샤프트(200), 오일트레이(oil tray)(300)가 구비되며, 원유 배출 가스의 유동 방향으로 설치된 상기 연장샤프트(200)상에 상기 다수의 임펠러(100)가 연장샤프트(200)와 수직방향으로 연속하여 설치되고, 상기 오일트레이(300)가 상기 임펠러(100)의 둘레에 근접하게 설치된다.
상기 연장샤프트(200)는 상기 벤트 포스트(10) 내에서 원유 배출 가스의 진행방향을 따라 설치되며, 상기 임펠러(100)는 다수가 상기 연장샤프트(200)의 일축상에 결합된다.
상기 벤트 포스트(10)를 통과하는 원유 배출 가스의 유동 에너지에 의해 상기 임펠러(100) 각각이 자유롭게 회전될 수 있도록, 베어링(bearing)등의 결합부에 의해 상기 연장샤프트(200)축상에 연장샤프트(200)에 결합된다.
상기 벤트 포스트(10)의 구조, 크기, 원유 가스의 발생 정도에 따라 차이가 있으나, 일반적으로 원유 배출 가스는 벤트 포스트(10) 내에서 고속으로 이동한다.
예를 들어, 원유 배출 가스는 20 m/s 이상 내지 40 m/s 이하의 고속으로 벤트 포스트(10)내에서 이동할 수 있다.
다수의 상기 임펠러(100) 중 화물유 탱크에 보다 인접하게 위치하게 되는 상기 임펠러가 다른 임펠러에 비해 보다 고속이면서 오일 미스트 농도가 높은 원유 배출 가스와 접하게 된다.
상기 다수의 임펠러(100) 각각은 모터와 같은 별도의 동력원을 이용하여 회전 구동되는 것이 아니라, 원유 배출 가스의 유동 에너지에 의해 회전된다. 그러므로 상기 다수의 임펠러(100)는, 원유 배출 가스의 유속이 저감하므로 대기측으로 갈수록 점차적으로 그 회전 속도가 감소한다.
만약 모터와 같은 동력원을 이용하여 상기 연장샤프트(200)를 회전시키면, 상기 다수의 임펠러(100) 각각이 상기 연장샤프트(200)와 동일한 각속도로 회전하게 되며, 상기 다수의 임펠러(100) 각각을 다른 속도로 회전시키기 위해서는 다수의 모터를 이용하는 복잡한 설계가 이루어지게 된다.
또한, 모터를 이용하여 상기 임펠러(100)를 회전시키게 되면 상기 벤트 포스트(10) 내에 와류 등이 형성되거나 유속의 급격한 변화가 발생되어, 상기 임펠러(100)와 연장샤프트(200)에 부하가 걸리게 된다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 복잡한 전기, 전자 부품, 회로를 적용하지 않고도, 간단한 구조에 의해, 상기 임펠러(100) 각각의 회전 속도를 원유 배출 가스의 유속 변화에 맞추어 변화시킬 수 있다.
원유 배출 가스가 상기 다수의 임펠러(100)를 통과하는 과정에서, 원유 배출 가스에 포함된 오일 미스트는 상기 다수의 임펠러(100) 표면에 부착된다. 그리고, 다수의 임펠러(100) 표면에 부착되는 오일미스트의 부착량이 증가하면 상기 임펠러(100)의 회전 원심력이 크게 작용하게 되어 오일미스트는 상기 임펠러(100)의 원심방향 가장자리측으로 이동하게 된다.
상기 임펠러(100) 표면에 부착된 오일미스트가 상기 임펠러(100)의 회전 원심력에 의해 상기 임펠러(100)에서 이탈되면, 상기 임펠러(100) 둘레에 근접하게 설치된 링형상의 상기 오일트레이(300)측으로 이송된다.
상기 오일트레이(300)는, 오일미스트의 유동을 벤트 포스트(10)의 가장자리측으로 유도하도록, 오일 트레이(300)가 벤트 포스트(10)에 경사지게 형성된다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 오일트레이(300)는 상기 다수의 임펠러(100) 각각에 대응되게 다수가 상기 임펠러(100)가 설치된 전 영역에 걸쳐 고르게 분산되도록 설치되어, 오일미스트의 포집이 안정적으로 이루어지도록 한다.
본 발명의 실시예에서는 오일트레이(300)를 상술한 바와 같이, 임펠러에 대응되도록 고르게 분산되도록 설치되는 것으로 예시하였으나, 이는 일 실시예에 불과하며, 대응되지 않도록 또는 다른 다양한 방법으로 설치될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
상기 다수의 오일트레이(300) 각각에 이송, 포집되고, 상기 벤트 포스트(10)측으로 유도된 오일미스트는, 상기 벤트 포스트(10)에 연통되게 설치된 배출파이프(drain pipe)(400)를 통해 상기 벤트 포스트(10) 외부로 배출될 수 있다.
상기 오일트레이(300)를 형성함에 있어서, 외부로의 오일미스트 배출이 이루어지는 부분, 즉, 상기 벤트 포스트(20)측으로 기울어지도록 형성하면, 상기 오일트레이(300)에 포집된 오일미스트가 정체되는 일 없이 상기 벤트 포스트(10)측으로 명확하게 유동될 수 있다.
상기 오일트레이(300)의 내측단부상에는 상기 임펠러(100)에서 이탈된 오일미스트가 부착되는 부착면과, 상기 부착면에 부착된 오일미스트가 원심력에 의해 상기 오일트레이(300)측으로 통과가 가능한 홀을 가지는 다공망 구조의 가이드망(500)이 설치된다.
상기 가이드망(500)은, 상기 오일트레이(300)의 내측단부를 기준으로 원유 배출 가스의 진행 경로와 오일미스트 포집 영역을 구획하되, 원심력에 의해 상기 임펠러(100)에서 이탈된 오일미스트가 상기 오일트레이(300)측으로 통과하여 상기 오일트레이(300)에 포집될 수 있도록 한다.
도 3의 (a), (b)는 각각 상기 임펠러(100)의 일실시예를 도시한 사시도, 요부 횡단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 임펠러(100)는 상기 임펠러의 날개본체(110)의 표면에 요철접속면(120)과 오일유도홈(130)이 형성된 구조를 가진다.
상기 요철접속면(120)은, 오일 미스트의 부착이 이루어지는 상기 임펠러의 날개본체(100) 표면에 미세한 요철을 제공함으로써, 오일미스트의 부착 표면적을 넓혀, 오일 미스트의 부착, 수거 효율을 보다 향상시킨다.
상기 요철접속면(120)을 형성하는 요철의 볼록한 부분에 부착된 오일 미스트는, 상기 임펠러(100)의 회전에 의해 오목한 부분으로의 이동이 자연히 유도되므로, 요철의 오목한 부분들이 서로 연속되게 연결되도록 형성하면, 상기 요철접속면(120)상의 특정부분에 오일미스트가 고이지 않고 요철의 오목한 부분들이 형성하는 오일미스트의 유동경로를 따라 오일미스트는 원심방향으로 원활히 유동될 수 있다.
상기 오일유도홈(130)은, 상기 임펠러(100)의 날개표면에 원심방향으로 연속된 경로를 이루며 오목하게 형성되고, 가장자리부가 완만하게 경사형성되어, 상기 임펠러 날개본체(110)의 표면 전반에 걸쳐 분산되어 있는 오일미스트를 상기 오일유도홈(130)측으로 유도하여, 오일미스트의 응집이 보다 신속하게 이루어지도록 한다.
응집된 오일의 질량에 비례해서 상기 임펠러(100)의 회전 원심력이 작용하게 되므로, 상기 오일유도홈(130)에 의해 오일미스트의 응집 속도가 증가될수록 오일 미스트의 포집 효율도 향상된다.
상기 오일유도홈(130)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 원심방향으로 연속형성된 하나의 메인 유도홈(도면번호 미표기)과, 상기 메인 유도홈에 잔가지 형상으로 연결형성되는 다수의 분기 유도홈(도면번호 미표기)으로 이루질 수도 있으며, 상기 메인 유도홈에 해당되는 형태로 상기 임펠러(100)의 날개표면에 다수가 형성될수도 있다.
도 4는 상기 연장샤프트(200)의 일실시예를 도시한 요부 종단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 연장샤프트(200)는, 상기 임펠러(100)가 결합되는 다수의 베어링결합부(210)와, 상기 베어링결합부(210) 사이에 연결형성되고 양단부가 상기 벤트 포스트(10)상에 고정설치되는 축연장부(220)로 이루어진 구조를 가진다.
상기 베어링결합부(210)의 외면 둘레에는 상기 임펠러(100)의 자유 회전이 가능하도록 하는 베어링이 결합되며, 상기 축연장부(220)는 상기 베어링 결합부에 비해 보다 확장된 축경을 가지도록 형성되어 상기 베어링결합부(210)에 결합되는 베어링의 축방향 이동을 구속하는 걸림턱을 제공한다.
도 5, 6은 각각 본 발명에 따른 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치가 상기 벤트 포스트(10)상에 설치되는 일예와, 상기 벤트 덕트(20)상에 설치되는 일예를 도시한 개략도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예는, 대기로의 배출단부에 보다 인접한 위치에서 수직방향으로 연장형성되는 상기 벤트 포스트(10)상에 설치, 적용되어, 상기 벤트 포스트(10)를 통과하는 원유 배출 가스로부터 포집한 오일미스트를 상기 배출파이프(400)를 통해 화물유 탱크측으로 회수시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예는, 화물유 탱크에 보다 인접한 위치에서 수평방향으로 연장형성되는 상기 벤트 덕트(20)상에 설치, 적용되어, 상기 벤트 덕트(20)를 통과하는 원유 배출 가스로부터 포집한 오일미스트를 상기 배출파이프(400)를 통해 별도로 구비된 회수 탱크(gathering tank)로 회수시킬 수도 있다.
본 발명에 따른 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치의 실시예에 의하면, 선박의 화물유 탱크 내부로부터 대기중으로 배출되는 원유 배출 가스 중 원유 가스는 상기 임펠러(100)를 통과하여 그대로 배출시키고, 오일 미스트는 상기 임펠러(100)의 표면에 부착시켜 원심력에 의해 상기 오일트레이(300)측으로 이송, 포집시킬 수 있다.
이에 따라, 원유 배출 가스로부터 오일 미스트를 분리하여 포집함으로써, 오일 미스트의 대기 방출로 인한 대기오염 및 해양 오염을 방지하고, 오일 미스트의 비산, 냉각으로 인한 선박 갑판의 오염을 방지할 수 있으며, 기존에 대기중으로 방출, 소모되던 원유를 다시 탱크로 회수시켜 이용할 수 있다.
10 : 벤트 포스트 20 : 벤트 덕트
100 : 임펠러 110 : 날개본체
120 : 요철접속면 130 : 오일유도홈
200 : 연장샤프트 210 : 베어링결합부
220 : 축연장부 300 : 오일트레이
400 : 배출파이프 500 : 가이드망

Claims (7)

  1. 선박의 화물유 탱크(cargo oil tank)에서 생성된 원유 배출 가스의 배출통로상에 설치되며, 원유 배출 가스의 진행방향을 따라 설치되는 임펠러(impeller);
    상기 임펠러가 일축상에 결합되고, 상기 임펠러가 원유 배출 가스의 유동 에너지에 의해 자유롭게 회전되도록 베어링에 의해 결합되는 연장샤프트; 및
    상기 임펠러 표면에 부착되는 오일미스트가 상기 임펠러의 회전 원심력에 의해 상기 임펠러에서 이탈되며 이송, 포집되도록 상기 임펠러 둘레에 인접하게 설치되고, 오일미스트의 유동을 가장자리측으로 유도하도록 경사지게 형성되는 링형상의 오일트레이(oil tray);
    를 포함하되,
    상기 임펠러는,
    상기 임펠러의 날개본체의 표면에 요철형성되어 오일 미스트가 부착가능한 표면적을 보다 확장시키며, 요철의 오목한 부분들이 서로 연속되게 연결되어 오일미스트의 유동경로를 형성하는 요철접속면;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치.
  2. 삭제
  3. 선박의 화물유 탱크(cargo oil tank)에서 생성된 원유 배출 가스의 배출통로상에 설치되며, 원유 배출 가스의 진행방향을 따라 설치되는 임펠러(impeller);
    상기 임펠러가 일축상에 결합되고, 상기 임펠러가 원유 배출 가스의 유동 에너지에 의해 자유롭게 회전되도록 베어링에 의해 결합되는 연장샤프트; 및
    상기 임펠러 표면에 부착되는 오일미스트가 상기 임펠러의 회전 원심력에 의해 상기 임펠러에서 이탈되며 이송, 포집되도록 상기 임펠러 둘레에 인접하게 설치되고, 오일미스트의 유동을 가장자리측으로 유도하도록 경사지게 형성되는 링형상의 오일트레이(oil tray);
    를 포함하되,
    상기 임펠러는,
    상기 임펠러의 날개표면에 원심방향으로 연속된 경로를 이루며 오목하게 형성되는 오일유도홈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연장샤프트는,
    외면 둘레에 베어링이 결합되는 다수의 베어링결합부; 및
    상기 베어링결합부 사이에 연결형성되고, 양단부가 상기 배출통로 상에 고정설치되며, 상기 베어링결합부에 결합되는 베어링의 이동을 구속하도록 상기 베어링 결합부에 비해 보다 확장된 축경을 가지는 축연장부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오일트레이에 포집된 오일미스트를 외부로 배출시키는 경로를 제공하는 배출파이프(drain pipe);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 오일트레이는,
    외부로의 오일미스트 배출이 이루어지는 부분측으로 기울어지도록 형성된 것을 특징으로 하는 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치.
  7. 선박의 화물유 탱크(cargo oil tank)에서 생성된 원유 배출 가스의 배출통로상에 설치되며, 원유 배출 가스의 진행방향을 따라 설치되는 임펠러(impeller);
    상기 임펠러가 일축상에 결합되고, 상기 임펠러가 원유 배출 가스의 유동 에너지에 의해 자유롭게 회전되도록 베어링에 의해 결합되는 연장샤프트;
    상기 임펠러 표면에 부착되는 오일미스트가 상기 임펠러의 회전 원심력에 의해 상기 임펠러에서 이탈되며 이송, 포집되도록 상기 임펠러 둘레에 인접하게 설치되고, 오일미스트의 유동을 가장자리측으로 유도하도록 경사지게 형성되는 링형상의 오일트레이(oil tray); 및
    원유 배출 가스의 진행 경로와 오일미스트의 포집 영역을 구획하도록 상기 오일트레이의 내측단부에 연결형성되고, 상기 임펠러에서 이탈된 오일이 부착되는 부착면과, 상기 부착면에 부착된 오일이 원심력에 의해 상기 오일트레이측으로 통과가능한 홀이 형성된 다공망 구조를 가지는 가이드망;
    을 포함하는 선박 화물유 탱크의 배출 가스 처리장치.
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