KR101334914B1 - 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치에 관한 것이며, 본 발명의 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치는 배기가스의 유동경로 상에 마련되며, 배기가스에 포함된 질소산화물을 처리하는 선택적 촉매 환원부(Selective Catalytic Reduction); 상기 선택적 촉매 환원부를 통해 질소산화물이 처리된 배기가스에 전압을 인가하여 양극 또는 음극 중 어느 하나의 극성으로 하전시키는 하전부; 내부에서 해수와 상기 하전부를 통해 하전된 배기가스를 접촉시킴으로써 황산화물 또는 입자상 물질 (PM:Particulate Matter) 중에서 적어도 어느 하나를 처리하는 공간을 제공하는 챔버부; 상기 하전부로 제공되는 배기가스에 포함되는 열을 상기 챔버부로부터 배출되는 배기가스에 전달함으로써 상기 챔버부로부터 배출되는 배기가스가 미스트 상태로 배출되는 것을 방지하는 열교환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 유입되는 고온의 배기가스에 포함되는 열을 배출되는 배기가스로 전달하여 배기가스의 하전율을 향상시킴과 동시에 배출되는 배기가스에 포함되는 수증기를 포화시켜 미스트 상태로 배출되는 것을 방지할 수 있는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치가 제공된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 유입되는 고온의 배기가스에 포함되는 열을 배출되는 배기가스로 전달하여 배기가스의 하전율을 향상시킴과 동시에 배출되는 배기가스에 포함되는 수증기를 포화시켜 미스트 상태로 배출되는 것을 방지할 수 있는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치가 제공된다.
Description
본 발명은 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하전부로 제공되는 배기가스와 챔버부로부터 배출되는 배기가스를 열교환시킴으로써 선박으로부터 배출되는 배기가스가 미스트 상태로 배출되는 것을 방지하고, 하전부에 유입되는 배기가스의 온도를 낮춤으로써 하전효율을 향상시킬 수 있는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치에 관한 것이다.
최근 들어, 선박 또는 자동차로부터 배출되는 배기가스에 의하여 환경오염 등의 문제가 야기되어 배기가스를 처리하는 방법에 대한 많은 관심이 집중되고 있다.
이러한 배기가스 내에 포함되는 오염물을 처리하기 위하여 보통 습식 스크러버 방식의 포집 방법과 전기집진법(Electrostatic precipitation)과 이들의 혼합된 방식을 사용한다.
일반적인 습식 스크러버 방식의 포집 방법은 오염된 공기에 물을 분사시켜 생성되는 액적, 액막, 기포 등에 공기 중의 부유하고 있는 먼지입자들이 접촉함으로써 관성충돌, 직접흡수, 확산이 이루어져 먼지입자들을 제거하는 방식이다. 이러한 방식은 구조가 간단하고 별도로 필터를 청소, 교체할 필요 없이 사용한 세정용 물만 교체하면 되므로 유지비용이 적을 뿐만 아니라, 단일 장치에서 가스 흡수와 분진을 동시에 포집할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 비교적 큰 입자만 처리할 수 있으며 집진 효율이 낮다는 단점이 있다.
전기집진법(Electrostatic precipitation)은 기체 중에 부유하는 입자를 코로나 방전(corona discharge)으로 하전하고 여기에 전계를 형성시켜 정전기력으로 포집 제거하는 것으로, 그 성능 특성은 포집되는 입자의 전기저항률에 크게 좌우된다. 특히, 전기저항률이 높은 입자의 경우 '역전리(back corona) 현상' 이라고 하는 이상현상이 발생하여 집진 성능이 저하된다. 이러한 역전리 현상은 대전되어 집진판에 부착된 분진압자를 전기적으로 중화시켜 입자를 재비산시키는 경우도 발생시킨다. 따라서, 포집하려는 입자의 특성에 집진 성능이 크게 영향을 받게 되며, 집진판에 포집된 입자의 제거를 위한 추가 공정이 필요할 뿐만 아니라, 가스상의 배출물질의 경우 포집이 어렵다는 단점이 있다.
이러한 단점을 해결하기 위해 국내 특허등록 제634,490호 및 제929,905호의 양극성 복합 정전 유전체 응집 방식의 입자상 물질(PM:Particulate Matter) 포집장치가 제시되었다.
그러나, 이러한 양극성 복합 정전 유전체 응집 방식의 입자상 물질(PM:Particulate Matter) 포집 장치는 HCL, HF 등의 강부식성 산성가스가 포함되는 배기가스에는 적용하기 어렵다. 즉, 방전판 및 집진판이 쉽게 부식되어 교체시기가 빨라지므로 교체비용, 교체시 가동중지로 인한 유지비용 상승 및 처리효율 저감 등의 문제점이 발생한다.
이러한 일반적인 문제점을 제외하더라도 배기가스에 포함된 수증기가 연무 형태로 배출됨으로써 주변 주민들에게 불안감을 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하전부에 유입되는 배기가스와 챔버부로부터 배출되는 배기가스를 열교환함으로써 배기가스의 하전율을 향상시킴과 동시에 챔버부로부터 배출되는 배기가스에 포함되는 수증기를 가열하여 미스트 상태로 배출되는 것을 방지할 수 있는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 선박으로부터 배출되는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치에 있어서, 배기가스의 유동경로 상에 마련되며, 배기가스에 포함된 질소산화물을 처리하는 선택적 촉매 환원부(Selective Catalytic Reduction);상기 선택적 촉매 환원부를 통해 질소산화물이 처리된 배기가스에 전압을 인가하여 양극 또는 음극 중 어느 하나의 극성으로 하전시키는 하전부; 내부에서 해수와 상기 하전부를 통해 하전된 배기가스를 접촉시킴으로써 황산화물 또는 입자상 물질 (PM:Particulate Matter) 중에서 적어도 어느 하나를 처리하는 공간을 제공하는 챔버부; 상기 하전부로 제공되는 배기가스에 포함되는 열을 상기 챔버부로부터 배출되는 배기가스에 전달함으로써 상기 챔버부로부터 배출되는 배기가스가 미스트 상태로 배출되는 것을 방지하는 열교환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 하전부는 복수개가 서로 이격되게 마련되어 이격 공간을 형성하며, 상기 이격공간으로 배기가스가 유동하도록 안내하는 가이드부; 상기 이격 공간 사이에 마련되며, 고전압을 발생시켜 배기가스를 하전시키는 탄소섬유로 마련되는 방전부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 챔버부는 배기가스가 유입되는 유입부; 상기 유입부와 배출부 사이에서 황산화물 또는 입자상 물질(PM:Particulate Matter) 중 적어도 하나를 처리하는 처리부; 황산화물 또는 입자상 물질(PM:Particulate Matter) 중 적어도 하나를 처리한 배기가스를 배출하는 배출부;를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 처리부는 상기 유입부를 통해 제공되는 배기가스의 유동방향과 반대방향으로 상기 하전부를 통해 하전된 배기가스의 극성과 반대되는 극성을 가지는 해수를 분무하는 분무부; 상기 분무부와 상기 유입부 사이에 마련되며, 상기 분무부로부터 분무되는 해수의 유동속도를 감소시켜 해수와 배기가스와의 접촉시간을 향상시키는 패킹(packing) 부재;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분무부로 공급되는 해수의 pH를 조절하는 pH 조절부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 처리부는 복수개의 층으로 마련되어 배기가스의 처리효율을 향상시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 유입되는 배기가스와 배출되는 배기가스 사이에 열교환시킴으로써 유입되는 배기가스의 하전율을 향상시키고 배출되는 배기가스가 미스트 상태로 배출되는 것을 방지할 수 있는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치가 제공된다.
또한, 배기가스의 하전시 탄소섬유를 이용함으로써 전력소비를 절감하고 전기집진부이 부식을 방지할 수 있다.
또한, 배출되는 배기가스와 열교환하여 냉각된 배기가스가 챔버부에 유입됨으로써 패킹부재의 소재를 다양하게 선택할 수 있다.
또한, 처리부를 복수개의 층으로 형성하여 배기가스의 오염물 처리효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 도 1의 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치에서 하전부를 통해 배기가스를 하전시키는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 도 1의 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치에서 처리부를 통해 배기가스를 처리하는 모습을 개략적으로 도시한 모습이고,
도 4는 도 1의 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치에서 열교환부를 통해 배출부 측의 배기가스의 상태변화를 개략적으로 도시한 T-S 선도이다.
도 2는 도 1의 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치에서 하전부를 통해 배기가스를 하전시키는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 도 1의 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치에서 처리부를 통해 배기가스를 처리하는 모습을 개략적으로 도시한 모습이고,
도 4는 도 1의 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치에서 열교환부를 통해 배출부 측의 배기가스의 상태변화를 개략적으로 도시한 T-S 선도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치는 선박의 엔진으로부터 발생한 고온의 배기가스에 포함되는 열을 배출되는 배기가스에 전달하여 유입되는 배기가스를 냉각함으로써 하전율을 향상시키고, 배출되는 배기가스를 가열함으로써 배기가스가 미스트 상태로 배출되는 것을 방지하는 것으로서 선택적 촉매 환원부(110)와 하전부(120)와 챔버부(130)와 열교환부(140)를 포함한다.
상기 선택적 촉매 환원부(Selective Catalytic Reduction)(110)는 선택적 촉매 환원법을 통해 배기가스에 포함되는 질소산화물을 처리하는 것이다. 선택적 촉매 환원부(110)로 유입되는 배기가스에 포함되는 NO, NO2 등의 질소산화물은 선택적 촉매 환원부(110)을 통해 N2 및 O2와 같이 유해하지 않은 물질로 환원되어 다음 과정을 수행하도록 배출된다.
도 2는 도 1의 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치에서 하전부를 통해 배기가스를 하전시키는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 상기 하전부(120)는 선택적 촉매 환원부를 통해 질소산화물이 처리된 배기가스를 제공받아, 양(+)극 또는 음(-)극 중 어느 하나의 극성을 가지도록 배기가스를 하전시키는 것으로, 방전부(121)와 가이드부(122)를 포함한다.
상기 방전부(121)는 에 양(+)극 또는 음(-)극 중 어느 하나의 극성을 갖는 전하를 공급하여 방전부(121)를 통과하는 배기가스가 전체적으로 양극 또는 음극 중 어느 하나의 극성을 갖도록 하는 것으로서, 선택적 촉매 환원부(110)를 통해 질소산화물이 처리된 배기가스의 유동방향을 따라 복수개가 나란하게 이격되되 후술할 가이드부(122)의 사이마다 배치되게 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치(100)에 따르면, 방전부(121)는 수㎛ 에서 수십㎛의 직경을 가지는 탄소섬유로 마련될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 가이드부(122)는 복수개가 서로 이격되게 배치되어 이격공간을 형성하며, 선택적 촉매 환원부(110)를 통해 질소산화물이 처리된 배기가스가 이격공간을 따라 유동하도록 배기가스의 유동방향을 안내하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치(100)에 따르면, 가이드부(122)는 선택적 촉매 환원부(110)를 통해 질소산화물이 처리된 배기가스의 유동방향을 따라 복수개가 나란하게 이격되며, 지면과 접지하여 방전부(121) 사이에 전기장의 크기를 최대로 마련하나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 방전부(121)와 전기적으로 연결되어, 방전부(121)가 양(+)극 또는 음(-)극 중 어느 하나의 극성을 갖는 전하를 배출하도록 전압을 공급하는 전압공급장치(123)를 더 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
여기서, 전압공급장치(123)는 교류전압을 공급하도록 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 챔버부(130)는 선택적 촉매 환원부(110)를 통해 질소산화물이 처리된 배기가스를 내부로 제공받아 황산화물 또는 입자상 물질(PM:Particulate matter) 중 적어도 어느 하나를 처리한 후 배출시키는 것으로, 유입부(131)와 처리부(132)와 배출부(136)를 포함한다.
상기 유입부(131)는 선택적 촉매 환원부(110)를 통해 질소산화물이 처리된 배기가스가 유입되는 통로로서, 챔버부(130)의 하측에 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 도 1의 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치에서 처리부를 통해 배기가스를 처리하는 모습을 개략적으로 도시한 모습이다.
도 3을 참고하면, 상기 처리부(132)는 배기가스에 포함되는 황산화물 또는 입자상 물질(PM:Particulate matter) 중 적어도 어느 하나를 처리하는 것으로서, 분무부(133)와 패킹(packing) 부재(134)를 포함한다.
상기 분무부(133)는 양극 또는 음극 중 다른 하나의 극성을 가지는 해수를 분사함으로써, 해수와 배기가스에 포함되는 황산화물 또는 입자상 물질(PM) 중 적어도 어느 하나가 전기적 인력에 의해 해수에 포집되도록 하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치(100)에서 분무부(133)는 해수를 하측으로 분사하는 분사노즐의 형태로 마련되며, 분무부(133) 측에 하전된 배기가스가 갖는 극성과 반대극성의 전하를 제공하는 전하발생기(미도시)를 추가적으로 마련할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 분무부(133)로 제공되는 해수는 선박 운항시의 바다에서부터 직접 공급받을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 분무부(133)로 제공되는 해수의 pH 농도를 조절하도록 pH조절부(135)를 더 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 패킹부재(134)는 챔버부(130) 내부에서 상측으로 유동하는 배기가스와 분무부(133)로부터 분사되어 하측으로 유동하는 해수들이 접촉하는 공간으로서, 배기가스 또는 해수 중 적어도 어느 하나의 유동속도를 감속시켜 해수와 배기가스의 접촉시간을 향상시키고 해수와 배기가스가 접촉되는 공간을 확대하는 것이다.
즉, 배기가스에 포함되는 황산화물 또는 입자상 물질들이 해수 상에 포집되기 위해서는 해수와 배기가스가 전기적으로 반응해야 하므로 패킹부재(134)를 통해 해수와 배기가스의 접촉공간을 협소하게 유도함으로써 접촉확률을 향상시키며, 유체가 패킹부재(134)를 따라 유동하므로 패킹부재(134)가 마련된 공간 내에서 유동속도가 크게 축소하여 배기가스와 반응할 수 있는 시간을 향상시킬 수 있다.
한편, 처리부(132)는 분무부(133)와 패킹부재(134)를 하나의 층으로 하여, 챔버부(130) 내부에 복수개의 층으로 마련되어 배기가스에 포함되는 황산화물 또는 입자상 물질의 대다수, 바람직하게는 전부를 해수와의 반응을 통해 처리할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 배출부(136)는 황산화물 또는 입자상 물질까지 처리된 배기가스를 배출하는 것으로 본 발명의 일실시예에서는 챔버부(130)의 상측에 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열교환부(140)는 챔버부(130)로 유입되기 위한 배기가스에 포함되는 열을 배출부(136)를 통해 배출되는 배기가스에 전달하는 것이다.
즉, 열교환부(140)를 통해 하전부(120)를 통과하기 전의 배기가스를 냉각하고 배출부(136)로부터 배출되는 배기가스를 가열한다. 이는, 하전부(120)에 유입되는 배기가스에 온도를 낮춤으로써 배기가스의 하전율을 향상시킬 수 있음과 동시에 배출부(136)로부터 배출되는 배기가스, 특히 수증기를 가열하여 적어도 포화수증기 상태로 배출되게 함으로써 배기가스가 미스트 상태로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 열교환부(140)는 선택적 촉매 환원부(110)와 하전부(120) 사이에 마련되는 열흡수부(141)와 배출부(136) 측에 마련되어 열흡수부(141)를 통해 흡수한 열을 배출되는 배기가스 측으로 전달하는 열방출부(142)로 마련될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 열흡수부(141)와 열방출부(142) 사이에는 열을 전달하는 작동유체가 유동하는 유동로(143)가 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
지금부터는 상술한 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치의 일실시예의 작동에 대하여 배기가스의 유동을 기준으로 설명한다.
질소산화물, 황산화물 또는 입자상 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 배기가스가 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치(100)로 유입되는 경우, 먼저 선택적 촉매 환원부(110)를 통과한다.
선택적 촉매 환원부(110)에서는 배기가스에 포함되는 질소산화물을 처리하며 NO, NO2 등의 질소산화물을 N2 및 O2 로 분해한다.
한편, 선택적 촉매 환원 작용을 하는 장치는 주지한 기술이므로 여기서는 선택적 촉매 환원 반응에 대한 자세한 설명은 생략한다.
질소산화물이 처리된 배기가스는 열흡수부(141)를 통과하는 과정에서 열흡수부열(140)에 열을 제공한 후 냉각된다. 한편, 열흡수부(141)로부터 열을 흡수한 작동 해수는 유동로(143)를 따라 열방출부(142) 측으로 유동하며 열방출부(143)에서 배출되는 배기가스 측으로 열을 전달한 후 다시 열흡수부(141) 측으로 복귀한다.
한편, 냉각된 배기가스는 하전부(120)를 통과하며, 양극 또는 음극 중 어느 하나의 극성을 가지며 방전부(122)를 통해 방출되는 이온을 통해 이온과 동일한 극성을 가지게 된다.
하전된 배기가스는 유입부(131)를 통해 챔버부(130)의 내부로 제공된다.
먼저, 배기가스의 포함된 황산화물을 분무부(133)를 통해 분무되는 해수에 흡수되어 습식 집진된다. 이러한 탈황방법은 주지한 기술이므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
챔버부(130) 내측에서 하전된 배기가스는 챔버부(130) 상측에 마련된 배출부(136)를 향하여 유동하며, 유동하는 과정에서 패킹부재(134)가 마련된 영역을 통과하며, 패킹부재(134)가 마련된 영역에서 분무부(133)를 통해 분무되는 해수와 반응한다.
여기서, 해수는 배기가스와의 사이에서 인력이 발생하도록 양극 또는 음극 중 다른 하나의 극성을 가지며, 특히, 해수와 반대극성을 가지는 입자상 물질(PM)이 브라운 운동을 통해 분무되는 해수로부터 이탈하지 않고 전기적 인력에 의해 유체상에 접촉하도록 반응한다.
일반적으로 분무되는 해수보다 미소한 크기를 갖는 입자상 물질은 브라운 운동에 의해 유동하는 해수를 회피하기 때문에 본 발명의 일실시예에서는 해수와 배기가스가 서로 다른 극성을 갖도록 유도하여 정전기적 인력에 의해 용이하게 유체와 배기가스가 접촉할 수 있도록 안내한다.
또한, 패킹부재(134)는 접촉면적이 넓게 마련되고, 패킹부재(134) 사이의 공극이 최소화하도록 마련되므로 분무부(133)로부터 분무되는 해수는 패킹부재(134)의 외면을 따라 유동하기 때문에 유동 속도가 크게 감소한다.
해수가 패킹부재(134)를 통과하는 동안에 유동속도가 감소하기 때문에 단위시간당 반응하는 배기가스의 양이 많아지므로 동일한 영역에서 더 많은 배기가스와 해수를 반응시킬 수 있다. 즉, 패킹부재(134)를 통해 황산화물 또는 입자상 물질 중 적어도 어느 하나의 처리효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치(100)는 처리부(132)를 2층 구조로 마련하므로 배기가스의 처리효율을 더 향상시킬 수 있다.
처리부(132)를 통해 황산화물 또는 입자상 물질까지 처리된 배기가스는 배출부(136)를 통해 외부 또는 다른 장치로 배출된다.
여기서, 열방출부(142)를 통해 열을 흡수하여 적어도 포화수증기상태, 바람직하게는 과포화상태의 수증기가 상태변화를 한다. 배출부(136)를 통해 이상영역에 해당하는 수증기를 포함하는 배기가스가 배출되는 경우, 배출시 미스트(mist) 상태로 백무를 형성하며 배출될 수 있어 외관상 오염물질이 배출되는 것으로 오인받을 수 있다.
따라서, 포화수증기 상태, 바람직하게는 과포화상태의 수증기로 상태변화시켜 배기가스를 배출한다면 미스트(mist) 상태로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 도 1의 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치에서 열교환부를 통해 배출부 측의 배기가스의 상태변화를 개략적으로 도시한 T-S 선도이다.
도 4를 참고하면, (a) 지점은 열교환부(140)가 없는 배기가스 처리장치에서 배출부(136)로부터 배출되는 배기가스에 포함되는 수증기의 상태량을 나타내며. (b) 지점은 열교환ㅂ부40)를 통해 가열된 상태의 배기가스에 포함되는 수증기의 상태량을 나타내고 해칭된 영역은 열방출부(142)로부터 제공된 열량을 의미한다.
즉, 열교환부(140)를 통해 가열되지 않은 상태의 물은 액체-기체가 혼합된 상태이므로, 이 상태로 배출되는 경우 액체 상태의 물로 인해 미스트(mist)가 발생할 수 있다. 따라서, 열방출부(142)를 통해 가열된 물은 (b) 상태로 배출되며, (b) 상태에서는 액체 상태의 물은 존재하지 않으므로 배기가스의 배출시 미스트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100: 열교환기를 이용한 배기가스 처리장치
110: 선택적 촉매 환원부 120: 하전부
130: 챔버부 140: 열교환부
110: 선택적 촉매 환원부 120: 하전부
130: 챔버부 140: 열교환부
Claims (6)
- 선박으로부터 배출되는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치에 있어서,
배기가스의 유동경로 상에 마련되며, 배기가스에 포함된 질소산화물을 처리하는 선택적 촉매 환원부(Selective Catalytic Reduction);
상기 선택적 촉매 환원부를 통해 질소산화물이 처리된 배기가스에 전압을 인가하여 양극 또는 음극 중 어느 하나의 극성으로 하전시키는 하전부;
내부에서 해수와 상기 하전부를 통해 하전된 배기가스를 접촉시킴으로써 황산화물 또는 입자상 물질(PM:Particulate Matter) 중에서 적어도 어느 하나를 처리하는 공간을 제공하는 챔버부;
상기 하전부로 제공되는 배기가스에 포함되는 열을 상기 챔버부로부터 배출되는 배기가스에 전달함으로써 상기 챔버부로부터 배출되는 배기가스가 미스트 상태로 배출되는 것을 방지하는 열교환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치. - 제 1항에 있어서,
상기 하전부는 복수개가 서로 이격되게 마련되어 이격 공간을 형성하며, 상기 이격공간으로 배기가스가 유동하도록 안내하는 가이드부; 상기 이격 공간 사이에 마련되며, 고전압을 발생시켜 배기가스를 하전시키는 탄소섬유로 마련되는 방전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치. - 제 1항에 있어서,
상기 챔버부는 배기가스가 유입되는 유입부; 상기 유입부와 배출부 사이에서 황산화물 또는 입자상 물질(PM:Particulate Matter) 중 적어도 하나를 처리하는 처리부; 황산화물 또는 입자상 물질(PM:Particulate Matter) 중 적어도 하나를 처리한 배기가스를 배출하는 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치. - 제 3항에 있어서,
상기 처리부는 상기 유입부를 통해 제공되는 배기가스의 유동방향과 반대방향으로 상기 하전부를 통해 하전된 배기가스의 극성과 반대되는 극성을 가지는 유체를 분무하는 분무부; 상기 분무부와 상기 유입부 사이에 마련되며, 상기 분무부로부터 분무되는 해수의 유동속도를 감소시켜 해수와 배기가스와의 접촉시간을 향상시키는 패킹(packing) 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치. - 제 4항에 있어서,
상기 분무부로 공급되는 해수의 pH를 조절하는 pH 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치. - 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리부는 복수개의 층으로 마련되어 배기가스의 처리효율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 열교환기를 이용하는 선박용 배기가스 처리장치.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160012613A (ko) * | 2014-07-24 | 2016-02-03 | 현대중공업 주식회사 | 선박 배기가스 처리장치 |
| KR20160026078A (ko) * | 2014-08-29 | 2016-03-09 | 현대중공업 주식회사 | 선박 배기가스 처리장치 |
| KR20160050182A (ko) * | 2014-10-28 | 2016-05-11 | 한국기계연구원 | 선박용 배기가스 탈황장치 |
| KR101718482B1 (ko) * | 2016-01-04 | 2017-03-21 | (주)에프테크 | 선박용 배기가스 처리시스템 및 이를 이용한 처리방법 |
| KR101936598B1 (ko) * | 2017-12-01 | 2019-01-09 | 주식회사 애니텍 | 정전 분무 방식의 배기가스 처리 장치 및 이를 이용한 방법 |
| KR102031210B1 (ko) * | 2018-05-02 | 2019-10-11 | 한국에너지기술연구원 | 선박용 배기가스 저감장치 및 오염물질 제거방법 |
| KR102252802B1 (ko) | 2020-02-12 | 2021-05-14 | 김상봉 | 선박엔진으로부터 배출되는 배기가스의 매연저감장치 |
| KR102392621B1 (ko) | 2022-03-24 | 2022-04-28 | 김상봉 | 선박엔진의 배기가스 저감장치 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009052440A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 舶用排ガス処理装置 |
| KR20120007683A (ko) * | 2010-07-15 | 2012-01-25 | 주식회사 시뮬레이션테크 | 배기가스 오염물 저감시스템과 그 모니터링 방법 |
| KR101190604B1 (ko) * | 2010-02-23 | 2012-10-15 | 한국기계연구원 | 유해가스 처리장치 |
-
2013
- 2013-05-03 KR KR1020130050207A patent/KR101334914B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009052440A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 舶用排ガス処理装置 |
| KR101190604B1 (ko) * | 2010-02-23 | 2012-10-15 | 한국기계연구원 | 유해가스 처리장치 |
| KR20120007683A (ko) * | 2010-07-15 | 2012-01-25 | 주식회사 시뮬레이션테크 | 배기가스 오염물 저감시스템과 그 모니터링 방법 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160012613A (ko) * | 2014-07-24 | 2016-02-03 | 현대중공업 주식회사 | 선박 배기가스 처리장치 |
| KR102110619B1 (ko) * | 2014-07-24 | 2020-05-13 | 한국조선해양 주식회사 | 선박 배기가스 처리장치 |
| KR20160026078A (ko) * | 2014-08-29 | 2016-03-09 | 현대중공업 주식회사 | 선박 배기가스 처리장치 |
| KR102204774B1 (ko) * | 2014-08-29 | 2021-01-18 | 한국조선해양 주식회사 | 선박 배기가스 처리장치 |
| KR20160050182A (ko) * | 2014-10-28 | 2016-05-11 | 한국기계연구원 | 선박용 배기가스 탈황장치 |
| KR101630074B1 (ko) * | 2014-10-28 | 2016-06-14 | 한국기계연구원 | 선박용 배기가스 탈황장치 |
| KR101718482B1 (ko) * | 2016-01-04 | 2017-03-21 | (주)에프테크 | 선박용 배기가스 처리시스템 및 이를 이용한 처리방법 |
| KR101936598B1 (ko) * | 2017-12-01 | 2019-01-09 | 주식회사 애니텍 | 정전 분무 방식의 배기가스 처리 장치 및 이를 이용한 방법 |
| KR102031210B1 (ko) * | 2018-05-02 | 2019-10-11 | 한국에너지기술연구원 | 선박용 배기가스 저감장치 및 오염물질 제거방법 |
| KR102252802B1 (ko) | 2020-02-12 | 2021-05-14 | 김상봉 | 선박엔진으로부터 배출되는 배기가스의 매연저감장치 |
| KR102392621B1 (ko) | 2022-03-24 | 2022-04-28 | 김상봉 | 선박엔진의 배기가스 저감장치 |
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