KR101324128B1

KR101324128B1 - 폐기가스 처리 장치

Info

Publication number: KR101324128B1
Application number: KR1020120031628A
Authority: KR
Inventors: 박희준; 구근회; 김은경; 성용욱; 김용규
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-11-08
Also published as: KR20130109684A

Abstract

폐기가스 처리 장치 및 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐기가스 처리 장치는 엔진으로부터 발생된 폐기가스의 유동경로가 되는 배기라인에 결합된 유입관과, 상기 유입관의 내부로 흡수제를 분사하는 황산화물 처리부와, 상기 유입관에 결합되어 상기 흡수제와 상기 폐기가스용 접촉 공간을 갖는 리액터부와, 상기 리액터부에 배치되어 분진 및 질소산화물을 처리하는 필터모듈과, 상기 리액터부를 이격되게 감싸는 케이싱부를 포함할 수 있다.

Description

폐기가스 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING WASTE GAS}

본 발명은 폐기가스의 오염물질인 황산화물, 분진, 질소산화물을 종합적으로 제거하는 선박의 폐기가스 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

근래 들어 선박의 엔진 폐기가스(예: 배기가스)의 오염물질에 대한 환경규제가 점차 강화되고 있어 다양한 엔진 배기가스 후처리 기술 및 장치가 개발 및 적용되고 있다.

2016년부터 발효되는 티어(Tier) III의 경우 현재의 티어 II 대비 질소산화물(NOx)을 80%이상 줄여야 하며, 2013년부터 온실가스인 이산화탄소가 EEDI(Energy Efficiency Design Index)와 연계되어 규제의 적용대상이 된다.

또한 황산화물(SOx)에 대한 규제도 점차 강화되는 추세에 있으며, 분진(Particulate Matter, PM)은 현재 규제대상은 아니지만, 규제에 대한 논의가 진행되고 있어, 빠른 시일내에 규제대상에 포함될 가능성이 있다.

질소산화물 저감을 위한 대표적인 후처리 장치로 SCR(Selective Catalytic Reduction)장치가 있으며, 현재 티어 III의 유일한 대안으로 평가되고 있으며 현재 메인엔진 적용을 위한 저온촉매 기술의 개발이 진행 중이다.

황산화물에 대한 규제도 점차 강화되는 추세에 있는데, 황산화물 배출을 줄이기 위한 방법은 크게 두 가지로 나뉘어질 수 있다.

첫째는 황산화물을 화학적으로 후처리하는 방법으로 석회(lime)를 이용한 반건식 방법과 수산화나트륨(NaOH)를 이용하는 습식방식이 널리 쓰이고 있다.

두번째 방법으로 연료 자체를 저유황 연료로 사용하는 방식이 있는데, 현재 ECA(Emission Control Area)에서 저유황 연료를 사용하는 방식이 널리 사용되고 있다.

분진(PM)의 경우 자동차에서 이미 개발된 DPF(Diesel Particulate Filter) 기술이 널리 쓰이고 있다.

DPF에 분진이 여과되어 쌓이게 되는데, 일정량이 쌓인 후 연소를 통해 분진을 제거하는 방식이다.

위와 같이 질소산화물, 황산화물, 분진에 대한 각각의 후처리장치가 존재하고 있으나, 이러한 각각의 장치를 별도로 선박에 적용할 경우 장치비용 및 공간에 대한 문제, 압력손실에 대한 문제로 인해, 실제 각각의 장치를 선박에 장착하기에는 경제적, 공간적, 압력손실에 있어서 큰 부담이 따르게 된다.

따라서 보다 경제성이 있고 공간을 적게 차지하면서 압력손실을 최소화 하기 위해서는 일체형 종합후처리 장치가 요구되고 있다.

즉, 현재 환경규제가 ECA(Emission Control Area)인 연안지역에 한정되므로 공해상에서는 후처리장치를 사용하지 않고, 상대적으로 운항시간이 짧은 ECA 지역에서만 사용하는 방식이 채택되고 있다.

장기적으로 공해상까지 환경규제가 적용될 경우, 필연적으로 일체형 종합후처리장치가 필요로 하게 된다.

선박용으로 일체형 종합후처리장치가 개발되지 않은 상태이지만, 궁극적으로 일체형 종합후처리가 개발, 적용되어야, 보다 강화되는 환경규제에 대응할 수 있을 것이다.

발명의 배경이 되는 기술로는, 특허문헌과 같은 촉매 세라믹 필터가 개시되어 있으나, 이는 선박 엔진 배기가스의 집진장치로서 활용될 수 있을 뿐, 황산화물과 집진 및 질소산화물을 동시에 처리할 수 없는 단점이 있다.

즉, 별도의 황산화물 처리장치와 선박 엔진 배기가스의 집진장치를 동시에 설치할 경우, 배압손실은 선박 엔진의 성능 저하에 큰 영향을 줄 수 있다.

여기서, 배압손실이란, 폐기가스 배출관을 따라 배출되는 폐기가스가 폐기가스 배출관의 길이 또는 관경에 영향을 받거나, 소음기 등을 거치면서 속도변화 또는 유동방향전환 등을 통해 폐기가스 에너지 손실이 일어나는 것을 의미할 수 있다.

예컨대, 선박용 메인 엔진에 있어 엔진의 성능을 보증하기 위해 폐기가스가 빠져나가는 폐기가스 배출관의 후단에서의 배압손실을 300mmAq 이하로 규정하고 있다.

이런 폐기가스 배출관에는 이코노마이저 및 소음기가 설치되어 있으므로, 배압손실 규정에 여유가 없는 상황에서, 별도의 황산화물 처리장치와 집진장치를 폐기가스 배출관에 더 설치할 경우, 배압손실 증가로 인하여 선박 엔진의 성능 저하가 불가피한 상황이다.

공개특허공보 제10-2007-0099884호

본 발명의 실시예는 황산화물 처리부, 유입관, 분진 및 질소산화물 처리를 위한 촉매 세라믹 필터, 리액터부, 케이싱부를 일체형 장치로 마련하여 황산화물, 분진 및 질소산화물을 동시에 저감시킬 수 있는 폐기가스 처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진으로부터 발생된 폐기가스의 유동경로가 되는 배기라인에 결합된 유입관과, 상기 유입관의 내부로 흡수제를 분사하는 황산화물 처리부와, 상기 유입관에 결합되어 상기 흡수제와 상기 폐기가스용 접촉 공간을 갖는 리액터부와, 상기 리액터부에 배치되어 분진 및 질소산화물을 처리하는 필터모듈과, 상기 리액터부를 이격되게 감싸는 케이싱부를 포함하는 폐기가스 처리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 유입관은, 상기 케이싱부의 관통구멍과 상기 리액터부의 체결구멍을 기밀하게 관통한 후, 상기 유입관의 상부 끝단이 상기 리액터부의 바닥 위쪽으로 돌출되도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 케이싱부는, 상기 케이싱부의 천정에 관통하게 결합되고, 상기 유입관의 중심선과 일치되게 배치된 폐기가스 배출관; 및 상기 케이싱부의 관통구멍의 주변으로 상기 케이싱부의 바닥에 개폐 가능하게 마련되어 제 2 액세스도어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이싱부는, 상기 케이싱부의 내측면에 설치된 구동모터; 상기 구동모터의 모터회전축에 결합된 감속기; 상기 감속기의 구동풀리에 벨트로 연결된 피동풀리; 상기 리액터부의 높이 방향을 따라 배치되어 샤프트를 상기 케이싱부의 베어링 블록에 의해 회전 가능하게 지지하고 있고, 상기 피동풀리에 연결되어 상기 구동모터의 정회전 또는 역회전에 따라 유한한 원호 간격 사이에서 왕복회전하는 구동샤프트; 상기 필터모듈의 배치 간격을 따라 배열되어 상기 구동샤프트에 결합되고, 상기 구동샤프트의 정회전 또는 역회전에 따라 상기 필터모듈을 두드리는 타격구를 갖는 분진제거부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 황산화물 처리부는, 상기 폐기가스에 포함되어 있는 황산화물과 흡수반응을 하는 상기 흡수제를 공급해주도록 선체에 설치되고 흡수제 공급라인을 구비한 흡수제 저장공급부와, 상기 흡수제 공급라인에 연결되고 상기 케이싱부의 전단의 상기 유입관에 설치되어 상기 유입관의 내부로 흡수제를 분사하는 흡수제 분사노즐을 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예는, 상기 리액터부의 저면과 상기 케이싱부의 바닥 사이에 설치된 지지대를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 리액터부는, 상기 흡수제와 상기 폐기가스용 접촉 공간을 제공하기 위한 박스형 프레임을 포함하고, 상기 박스형 프레임은, 상기 필터모듈을 취부 가능하게 설치하기 위한 복수개의 모듈설치구멍이 마련된 측벽; 상기 유입관과 결합되기 위한 체결구멍과, 분진생성물 또는 석고생성물을 수거하기 위한 제 1 액세스도어가 마련되고, 상기 측벽의 하부와 연결된 바닥; 및 상기 측벽의 상부와 연결되어 밀폐된 천정을 가질 수 있다.

또한, 상기 필터모듈은, 상기 리액터부의 모듈설치구멍의 테두리에 취부될 수 있게 결합되고, 복수개의 필터설치구멍을 정면에 배치하고, 경사진 저면을 갖는 모듈프레임과, 상기 필터설치구멍에 각각 끼워져 결합되는 촉매 세라믹 필터를 포함하고, 상기 촉매 세라믹 필터는, 상기 케이싱부의 내측면을 향하는 일측 끝단부가 개방되어 상기 필터설치구멍에 일치되어 있고, 상기 리액터부의 중심을 향하도록 타측 끝단부가 밀폐되어 있는 중공몸체; 상기 중공몸체의 내층을 형성하는 질소산화물 제거용 촉매층; 및 상기 중공몸체의 외층을 형성하는 필터층을 가질 수 있다.

또한, 상기 필터모듈은, 상기 촉매 세라믹 필터를 상기 모듈프레임의 필터설치구멍에 고정시키는 필터고정부를 더 포함하고, 상기 필터고정부는, 상기 모듈프레임에 양측 끝단부를 고정한 하나 이상의 보강대; 및 상기 촉매 세라믹 필터의 밀폐된 상기 타측 끝단부를 각각 지지하도록 상기 촉매 세라믹 필터의 배치 간격을 따라 상기 보강대의 내측면에서 마련된 브래킷을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예는 선박용으로 폐기가스로부터 황산화물, 분진 및 질소산화물 제거를 위한 일체형 종합후처리장치로서, 각각의 장치를 구성하는 것에 비해 경제성이 있고, 장치의 설치 공간을 적게 차지하는 장점이 있다.

또한, 본 실시예는 엔진의 배기라인에 하나의 장치로서 설치됨에 따라, 기존의 장치들이 엔진의 폐기가스 배출라인에 복수개로 설치되어 엔진의 압력손실이 발생되는 것에 비하여, 상대적으로 압력손실 저하를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시예는 일체형 종합후처리를 통해 황산화물, 분진 및 질소산화물을 동시에 저감시켜 보다 강화되는 환경규제에 적극적으로 대응할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시예는 황산화물 처리를 위한 흡수제와 폐기가스용 접촉 공간을 갖는 리액터부를 제공하여, 황산화물 제거효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시예는 복수개의 촉매 세라믹 필터가 필터프레임에 장착된 필터모듈을 제공하고, 필터모듈을 리액터부의 모듈설치구멍에 용이하게 설치, 교환할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시예는 케이싱부의 내부에 분진제거부를 마련하여 리액터부의 필터모듈의 촉매 세라믹 필터를 통해 여과된 분진생성물 또는 석고(gypsum)생성물 등을 용이하게 제거 및 수거할 수 있어, 유지 보수 관리가 용이한 장점이 있다.

또한, 본 실시예는 리액터부를 케이싱부의 내부에서 지지할 수 있는 지지대를 제공하여, 리액터부를 케이싱부 내부에 안정되게 배치하고, 케이싱부를 통해 선체에 하중을 분산시킬 수 있고, 리액터부의 저면과 케이싱부의 바닥 사이를 이격시켜, 리액터부가 케이싱부의 중앙에 놓일 수 있게 함에 따라, 필터모듈을 통과한 공기의 유동공간을 확보하고 공기의 흐름을 개선시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐기가스 처리 장치의 구성을 보인 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 선박의 폐기가스 처리 장치의 분리사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 필터모듈의 사시도이다.
도 4는 도 3의 선 A-A를 따라 절단한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 폐기가스 처리 장치의 구성을 보인 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 장치는 엔진룸의 내부 또는 외부, 혹은 별도로 엔진룸 주변의 기계실을 이용하여 선박에 탑재되어 사용될 수 있다.

본 실시예는 황산화물(SOx)을 제거한 후, 분진(Particulate Matter, PM)과 질소산화물(NOx)을 차례로 제거하는 장치 구성으로서, 유입관(100), 황산화물 처리부(200), 리액터부(300), 필터모듈(400), 케이싱부(500)를 포함할 수 있다.

즉, 제거 처리 순서가 중요한 이유는, 황산화물이 질소산화물 환원제인 우레와(Urea)와 먼저 반응할 경우 NH4HSO4(Ammonium Bisulfate) 및 (NH4)2SO4(Ammonium Sulfate)를 생성하여 질소산화물 촉매에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다. 또한, 연료 성분 중에 포함된 일부 칼슘(Ca)성분이 황과 반응하여 석고(Gypsum)(Caso4, 2H2O)를 생성할 수 있기 때문이다. 또한, 분진(PM)이 질소산화물 촉매와 먼저 접촉하여 촉매 성능을 저하시킬 수 있으므로, 분진이 질소산화물 촉매에 도달하기 전에 제거되어야, 촉매의 성능저하를 방지하여 효과적으로 질소산화물을 제거할 수 있기 때문이다.

따라서, 황산화물이 먼저 제거될 필요가 있고, 이러한 구성으로서 본 실시예에서는 유입관(100)와 황산화물 처리부(200) 및 리액터부(300)가 제공될 수 있다.

유입관(100)은 엔진으로부터 발생된 폐기가스의 유동경로가 되도록 배기라인에 결합될 수 있다.

유입관(100)은 본 실시예의 장치 중심선(CL)을 따라 배치될 수 있다. 즉, 장치 중심선(CL)은 유입관(100)의 중심선이 될 수 있다.

유입관(100)은 케이싱부(500)의 바닥에 마련된 관통구멍(520)과 리액터부(300)의 체결구멍(310)을 기밀하게 관통한 후, 유입관(100)의 상부 끝단(110)이 리액터부(300)의 바닥 위쪽으로 돌출되도록 배치될 수 있다.

유입관(100)의 상부 끝단(110)이 리액터부(300)의 바닥 위쪽으로 돌출되어 있으므로, 유지 보수 또는 청소시 리액터부(300)의 바닥에 떨어진 이물질 들이 유입관(100) 쪽으로 쉽게 유입되지 않게 하는 역할을 담당할 수 있다.

황산화물 처리부(200)는 유입관(100)의 내부로 흡수제를 분사하는 역할을 담당할 수 있다. 여기서, 흡수제는 수산화칼슘[Ca(OH)2] 또는 수산화나트륨(NaOH) 등이 사용될 수 있다.

황산화물 처리부(200)는 폐기가스에 포함되어 있는 황산화물과 흡수반응을 하는 흡수제를 공급해주도록 선체에 설치되고 흡수제 공급라인(210)을 구비한 흡수제 저장공급부(220)와, 흡수제 공급라인(210)에 연결되고 케이싱부(500)의 전단의 유입관(100)에 설치되어 유입관(100)의 내부로 흡수제를 분사하는 흡수제 분사노즐(230)을 포함할 수 있다.

폐기가스의 흐름은 유입관(100)을 통해 리액터부(300)의 하단에서 상향으로 유입되어 리액터부(300)의 측면 방향으로 배출되는 형태를 띌 수 있다.

폐기가스가 리액터부(300)에 도달하기 전에 흡수제인 수산화칼슘이 유입관(100)의 직경 방향을 따라 분사될 수 있다. 수산화칼슘은 폐기가스 중에 포함되어 있는 황산화물 성분과 반응하여 분말형태로 바뀌게 된다.

리액터부(300)는 유입관(100)에 관통하게 결합되어 흡수제와 폐기가스간 접촉 시간을 연장시키기 위한 흡수제와 폐기가스용 접촉 공간을 제공하기 위해 바닥, 측벽, 천장을 갖는 박스형 프레임(320)을 포함할 수 있다.

여기서, 박스형 프레임(320)은 육면체형, 원통형, 중공육각 기둥형 등 어느 형태든 다양한 다각형 형상으로 구성될 수 있고, 이에 한정되지 않을 수 있다.

또한, 박스형 프레임(320)의 바닥에는 유입관(100)과 결합되기 위한 체결구멍(310)과, 분진생성물 또는 석고생성물 등을 수거하기 위해 개폐 가능한 하나 이상의 제 1 액세스도어(330)가 마련되어 있을 수 있다.

또한, 도시되어 있지는 않지만, 제 1 액세스도어(330)가 마련된 주변은 호퍼(hopper) 구조물로 형성되어, 분진생성물 또는 석고생성물 등이 제 1 액세스도어(330) 쪽으로 모이도록 구성될 수 있다.

필터모듈(400)은 리액터부(300)에 복수개로 배치되어 분진 및 질소산화물을 처리하는 장치 구성에 해당할 수 있다.

필터모듈(400)은 촉매 세라믹 필터(420)를 이용하여 분진을 먼저 제거한 후 질소산화물(NOx)을 처리하는 역할을 담당할 수 있다.

필터모듈(400)은 복수개의 촉매 세라믹 필터(420)를 배열 장착한 유니트 또는 모듈 형태로 구성되어 있으므로 교체가 용이한 장점이 있다.

케이싱부(500)는 리액터부(300)를 이격되게 감싸는 구조로 선체(10)에 지지되도록 설치될 수 있다. 케이싱부(500)는 황산화물, 분진, 질소산화물이 제거된 가스를 배출시키는 역할을 담당할 수 있다.

케이싱부(500)는 분진제거부(600)를 더 포함하고 있을 수 있다.

분진제거부(600)는 케이싱부(500)의 내측면에 설치된 구동모터(610)와, 구동모터(610)의 모터회전축에 결합된 감속기(620)와, 감속기(620)의 구동풀리에 벨트로 연결된 피동풀리(630)와, 리액터부(300)의 높이 방향을 따라 배치되어 샤프트를 케이싱부(500)의 베어링 블록(640)에 의해 회전 가능하게 지지하고 있고, 피동풀리(630)에 연결되어 구동모터(610)의 정회전 또는 역회전에 따라 유한한 원호 간격 사이에서 왕복회전하는 구동샤프트(650)와, 필터모듈(400)의 배치 간격을 따라 배열되어 구동샤프트(650)에 결합되고, 구동샤프트(650)의 정회전 또는 역회전에 따라 상기 필터모듈(400)을 두드리는 타격구(660)를 가질 수 있다.

분진제거부(600)의 구동모터(610)는 분진제거부(600)의 작동을 제어하는 제어기(미 도시)에 연결되어 있을 수 있다. 제어기에는 분진제거부(600)의 작동을 조작하기 위한 스위치, 동력 공급 제어회로가 마련되어 있을 수 있다.

분진제거부(600)는 타격구(660)로 필터모듈(400)을 두드려서, 그 충격력이 필터모듈(400)에 장착된 촉매 세라믹 필터(420)에 전달되게 한다.

이렇게 전달된 충격력은 촉매 세라믹 필터(420)의 분진생성물 또는 석고생성물 등을 촉매 세라믹 필터(420)로부터 분리시킨다. 이렇게 분리된 분진생성물 또는 석고생성물 등은 리액터부(300)의 바닥쪽으로 낙하될 수 있다.

분진제거부(600)는 진동을 발생시켜 필터모듈(400) 및 촉매 세라믹 필터에 발생된 진동을 인가시키는 펄서(pulser)로도 대체 구성될 수도 있다.

낙하된 분진생성물 또는 석고생성물 등은 장치 유지 보수기간 중에 리액터부(300)의 제 1 액세스도어(330)와 케이싱부(500)의 제 2 액세스도어(530)를 통해 외부로 배출 및 수거될 수 있다.

제 2 액세스도어(530)가 마련된 주변도 역시 호퍼 구조물로 형성되어, 분진생성물 또는 석고생성물 등이 제 2 액세스도어(330) 쪽으로 모이도록 구성될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 선박의 폐기가스 처리 장치의 분리사시도이다.

리액터부(300)의 박스형 프레임(320)은 필터모듈(400)을 취부 가능하게 설치하기 위한 복수개의 모듈설치구멍(321)이 마련된 측벽(322)을 포함할 수 있다. 여기서, 모듈설치구멍(321)은 박스형 프레임(320)이 육면체로 구성될 경우, 4개의 측면에 복수개로 마련될 수 있다.

또한, 박스형 프레임(320)은 유입관(100)이 관통되게 결합된 바닥(323)과, 측벽(322)의 상부와 연결되어 밀폐된 천정(324)을 가질 수 있다. 여기서, 박스형 프레임(320)의 천정(324)은 유입관(100)을 통해 전달된 폐기가스의 유동을 필터모듈(400) 쪽으로 유도하는 역할을 담당할 수 있다.

또한, 케이싱부(500)는 케이싱부의 천정에 관통하게 결합되고, 유입관(100)의 중심선(CL)과 일치되게 배치된 폐기가스 배출관(510)과, 유입관(100)을 기밀하게 관통시키도록 케이싱부(500)의 바닥(501)에 마련된 관통구멍(520)과, 관통구멍(520)의 주변으로 케이싱부(500)의 바닥(501)에 개폐 가능하게 마련되어 하나 이상의 제 2 액세스도어(530)를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예는 리액터부(300)의 저면과 케이싱부(500)의 바닥(501) 사이에 설치된 지지대(340)를 더 포함할 수 있다.

지지대(340)는 리액터부(300)를 케이싱부(500)의 내부에서 안정되게 지지하도록 리액터부(300)의 저면에 고정되는 상판과, 케이싱부(500)의 바닥(501)에 고정되는 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이에 개재된 트러스 구조물로 이루어질 수 있다.

케이싱부(500)의 바닥(501)은 리액터부(300)를 케이싱부(500)의 내부에 배치한 후, 케이싱부(500)의 저부를 마감하도록 케이싱부(500)에 결합될 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 필터모듈의 사시도이고, 도 4는 도 3의 선 A-A를 따라 절단한 단면도이다.

도 3 또는 도 4를 참조하면, 각각의 필터모듈(400)은 리액터부의 모듈설치구멍의 테두리에 취부될 수 있게 결합되고, 복수개의 필터설치구멍(411)을 정면에 배치하고, 경사진 저면(412)을 갖는 모듈프레임(410)과, 상기 필터설치구멍(411)에 각각 끼워져 결합되는 촉매 세라믹 필터(420)를 포함할 수 있다.

이때, 필터설치구멍(411)의 내측 테두리에는 촉매 세라믹 필터(420)의 개방된 일측 끝단부가 끼워지도록 단턱(411a)이 형성되어 있으므로, 이를 통해 촉매 세라믹 필터(420)가 고정될 수 있다.

모듈프레임(410)은 배면이 개방되어 있고, 저면(412)과 양측면과 상면이 정면의 테두리에 연결된 커버 형상을 가질 수 있고, 모듈프레임(410)의 저면(412)과 양측면 및 상면에서 절곡되어 정면과 평행한 테두리를 가질 수 있다.

모듈프레임(410)의 테두리에는 리액터부의 모듈설치구멍의 테두리의 볼트구멍에 일치되어 볼트를 결합시키기 위한 볼트구멍들이 형성되어 있을 수 있다.

또한, 각각의 촉매 세라믹 필터(420)는 케이싱부의 내측면을 향하는 일측 끝단부가 개방되어 상기 필터설치구멍(411)에 일치되어 있고, 상기 리액터부의 중심을 향하도록 타측 끝단부가 밀폐되어 있어서, 개방된 일측 끝단부쪽으로 유로(F)를 형성하는 중공몸체(421)과, 상기 중공몸체의 내층을 형성하는 질소산화물 제거용 촉매층(422)과, 상기 중공몸체(421)의 외층을 형성하는 필터층(423)을 가질 수 있다.

여기서, 중공몸체(421)는 다공성 세라믹으로 구성되어 있을 수 있다.

또한, 필터층(423)은 폐기가스의 분진, 분진생성물, 석고생성물을 여과시키는 역할을 담당할 수 있다.

또한, 질소산화물 제거용 촉매층(422)은 질소산화물 환원반응으로 제거시킬 수 있는 촉매제에 중공몸체(421)의 내층을 담지시키거나, 촉매제를 중공몸체(421)의 내층에 코팅시켜 제작될 수 있다.

촉매 세라믹 필터(420)의 배치 방향 또는 위치 또는 배열 방식은 여과 효율 또는 청소 효율을 고려하여 다양한 형태로 정해질 수 있고, 본 실시예의 도면에 도시된 것으로 한정되지 않을 수 있다.

또한, 상기 필터모듈(400)은 촉매 세라믹 필터(420)를 모듈프레임(410)의 필터설치구멍(411)에 고정시킨 상태를 견고하게 유지시키는 필터고정부(430)를 더 포함할 수 있다.

필터고정부(430)의 구조도 촉매 세라믹 필터(420)의 배열 방식에 대응하게 다양하게 구성될 수 있다.

예컨대, 필터고정부(430)는 얇은 스트립 형상 또는 필터모듈(400)의 폭에 상대적으로 작은 폭을 갖는 판 형상의 보강대(431) 또는 망사 형상의 덮개 구조물(미 도시)로 제작될 수 있어서, 촉매 세라믹 필터(420)의 일부분만을 가릴 뿐, 촉매 세라믹 필터(420)의 성능에 지장이 없고, 특히 촉매 세라믹 필터(420)의 청소를 위해 가해지는 충격력에 의해서 촉매 세라믹 필터(420)를 필터모듈(400) 쪽으로 견고하게 지지할 수 있는 역할을 담당할 수 있다.

이런 필터고정부(430)는 모듈프레임(410)에 양측 끝단부를 고정한 하나 이상의 보강대(431)와, 촉매 세라믹 필터(420)의 밀폐된 타측 끝단부를 각각 지지하도록 촉매 세라믹 필터(320)의 배치 간격을 따라 보강대(431)의 내측면에 마련된 브래킷(432, 433)을 가질 수 있다.

이때, 보강대(431)의 양측 끝단부는 모듈프레임(410)의 테두리에 고정나사를 이용하여 취부 가능하게 결합되어 있으므로, 촉매 세라믹 필터(420)를 새것으로 교체할 수 있게 된다.

이하, 본 실시예에 따른 폐기가스 처리 장치의 작동 방법에 대하여 설명하고자 한다.

도 2를 참조하면, 선박의 운항 또는 엔진의 가동시, 엔진에서 발생된 폐기가스는 엔진의 배기라인을 통해 유입관(100) 쪽으로 유입될 수 있다.

유입관(100)의 폐기가스가 리액터부(300)에 도달하기 전에, 황산화물 처리부(200)는 흡수제 분사노즐(230)로 흡수제를 분사한다.

흡수제의 수산화칼슘은 폐기가스의 황산화물 성분과 반응하여 분말형태의 석고생성물 또는 분진생성물로 전환되어 리액터부(300)의 내부로 유입된다.

리액터부(300)의 내부로 유입된 분말형태의 석고생성물 또는 분진생성물과, 폐기가스에 남아있을 수 있는 다른 분진 및 질소산화물을 갖는 폐기가스는 리액터부(300)의 내부에서 리액터부(300)의 측면 방향인 필터모듈(400) 쪽으로 유동하여, 필터모듈(400)의 촉매 세라믹 필터(420)의 필터층을 먼저 통과하게 된다.

이때, 폐기가스의 분진, 분진생성물, 석고생성물은 촉매 세라믹 필터(420)의 필터층(423)에 의해 여과 및 제거될 수 있다.

이후, 분진 등이 제거된 폐기가스는 촉매 세라믹 필터(420)의 질소산화물 제거용 촉매층을 통과하게 된다.

이에 따라, 폐기가스의 질소산화물이 촉매층의 질소산화물 촉매반응에 의해 제거되어, 결국 황산화물, 분진 및 질소산화물이 모두 제거된 폐기가스가 케이싱부(500)의 내부와 리액터부(300)의 외부 사이로 유입될 수 있다.

분진 및 질소산화물이 모두 제거된 폐기가스는 케이싱부(500)에 의해 유도되어 폐기가스 배출관(510)을 통해 대기 중으로 배출될 수 있다.

한편, 미리 정한 유지보수 기간 동안, 분진제거부(600)가 사용될 수 있다.

분진제거부(600)는 구동모터(610)의 구동력을 이용하여 구동샤프트(650) 및 타격구(660)를 정회전 또는 역회전시킬 수 있다.

이에 따라, 타격구(660)가 필터모듈(400)을 두드리고, 그 충격력이 필터모듈(400)에 장착된 촉매 세라믹 필터(420)에 전달될 수 있다.

이렇게 전달된 충격력은 촉매 세라믹 필터(420)의 분진생성물 또는 석고생성물 등을 촉매 세라믹 필터(420)로부터 분리시킬 수 있다.

이렇게 분리된 분진생성물 또는 석고생성물 등은 리액터부(300)의 바닥 또는 제 1 액세스도어(330) 쪽으로 낙하될 수 있다.

작업자는 케이싱부(500)의 제 2 액세스도어(530)을 통해 리액터부(300) 쪽으로 접근한 후, 제 1 액세스도어(330)를 열어 리액터부(300) 내부의 분진생성물 등을 수거 및 배출시킬 수 있다.

이와 같은 과정은 작업자에 의해 수작업에 의해 이루어질 수 있고, 진공흡입기 등의 청소 장비 등을 제 1 액세스도어(330)에 연결시켜 청소 장비에 의해 이루어질 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

100 : 유입관 200 : 황산화물 처리부
300 : 리액터부 400 : 필터모듈
500 : 케이싱부 600 : 분진제거부

Claims

엔진으로부터 발생된 폐기가스의 유동경로가 되는 배기라인에 결합된 유입관과,
상기 유입관의 내부로 흡수제를 분사하는 것으로, 상기 폐기가스에 포함되어 있는 황산화물과 흡수반응을 하는 상기 흡수제를 공급해주도록 선체에 설치되고 흡수제 공급라인을 구비한 흡수제 저장공급부와, 상기 흡수제 공급라인에 연결되고 상기 유입관에 설치되어 상기 유입관의 내부로 흡수제를 분사하는 흡수제 분사노즐을 포함하는 황산화물 처리부와,
상기 유입관에 결합되어 상기 흡수제와 상기 폐기가스용 접촉 공간을 갖는 리액터부와,
상기 리액터부에 배치되어 분진 및 질소산화물을 처리하는 필터모듈과,
상기 리액터부를 이격되게 감싸는 케이싱부를 포함하는
폐기가스 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유입관은,
상기 케이싱부의 관통구멍과 상기 리액터부의 체결구멍을 기밀하게 관통한 후, 상기 유입관의 상부 끝단이 상기 리액터부의 바닥 위쪽으로 돌출되도록 배치되는
폐기가스 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 케이싱부는,
상기 케이싱부의 천정에 관통하게 결합되고, 상기 유입관의 중심선과 일치되게 배치된 폐기가스 배출관; 및
상기 케이싱부의 관통구멍의 주변으로 상기 케이싱부의 바닥에 개폐 가능하게 마련되어 제 2 액세스도어를 포함하는
폐기가스 처리 장치.
엔진으로부터 발생된 폐기가스의 유동경로가 되는 배기라인에 결합된 유입관과,
상기 유입관의 내부로 흡수제를 분사하는 황산화물 처리부와,
상기 유입관에 결합되어 상기 흡수제와 상기 폐기가스용 접촉 공간을 갖는 리액터부와,
상기 리액터부에 배치되어 분진 및 질소산화물을 처리하는 필터모듈과,
상기 리액터부를 이격되게 감싸는 것으로,
케이싱부의 천정에 관통하게 결합되고 상기 유입관의 중심선과 일치되게 배치된 폐기가스 배출관; 상기 케이싱부의 관통구멍의 주변으로 상기 케이싱부의 바닥에 개폐 가능하게 마련된 제 2 액세스도어; 상기 케이싱부의 내측면에 설치된 구동모터; 상기 구동모터의 모터회전축에 결합된 감속기; 상기 감속기의 구동풀리에 벨트로 연결된 피동풀리; 상기 리액터부의 높이 방향을 따라 배치되어 샤프트를 상기 케이싱부의 베어링 블록에 의해 회전 가능하게 지지하고 있고, 상기 피동풀리에 연결되어 상기 구동모터의 정회전 또는 역회전에 따라 유한한 원호 간격 사이에서 왕복회전하는 구동샤프트; 및 상기 필터모듈의 배치 간격을 따라 배열되어 상기 구동샤프트에 결합되고 상기 구동샤프트의 정회전 또는 역회전에 따라 상기 필터모듈을 두드리는 타격구를 갖는 분진제거부를 포함하는 케이싱부를 포함하는
폐기가스 처리 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 리액터부의 저면과 상기 케이싱부의 바닥 사이에 설치된 지지대를 더 포함하는
폐기가스 처리 장치.
엔진으로부터 발생된 폐기가스의 유동경로가 되는 배기라인에 결합된 유입관과,
상기 유입관의 내부로 흡수제를 분사하는 황산화물 처리부와,
상기 유입관에 결합되어 상기 흡수제와 상기 폐기가스용 접촉 공간을 제공하기 위한 것으로서, 상기 필터모듈을 취부 가능하게 설치하기 위한 복수개의 모듈설치구멍이 마련된 측벽; 상기 유입관과 결합되기 위한 체결구멍과, 분진생성물 또는 석고생성물을 수거하기 위한 제 1 액세스도어가 마련되고, 상기 측벽의 하부와 연결된 바닥; 및 상기 측벽의 상부와 연결되어 밀폐된 천정을 갖는 박스형 프레임을 포함하는 리액터부와,
상기 리액터부에 배치되어 분진 및 질소산화물을 처리하는 필터모듈과,
상기 리액터부를 이격되게 감싸는 케이싱부를 포함하는
폐기가스 처리 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 필터모듈은,
상기 리액터부의 모듈설치구멍의 테두리에 취부될 수 있게 결합되고, 복수개의 필터설치구멍을 정면에 배치하고, 경사진 저면을 갖는 모듈프레임과,
상기 필터설치구멍에 각각 끼워져 결합되는 촉매 세라믹 필터를 포함하고,
상기 촉매 세라믹 필터는,
상기 케이싱부의 내측면을 향하는 일측 끝단부가 개방되어 상기 필터설치구멍에 일치되어 있고, 상기 리액터부의 중심을 향하도록 타측 끝단부가 밀폐되어 있는 중공몸체;
상기 중공몸체의 내층을 형성하는 질소산화물 제거용 촉매층; 및
상기 중공몸체의 외층을 형성하는 필터층을 갖는
폐기가스 처리 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 필터모듈은,
상기 촉매 세라믹 필터를 상기 모듈프레임의 필터설치구멍에 고정시키는 필터고정부를 더 포함하고,
상기 필터고정부는,
상기 모듈프레임에 양측 끝단부를 고정한 하나 이상의 보강대; 및
상기 촉매 세라믹 필터의 밀폐된 상기 타측 끝단부를 각각 지지하도록 상기 촉매 세라믹 필터의 배치 간격을 따라 상기 보강대의 내측면에서 마련된 브래킷을 갖는
폐기가스 처리 장치.