KR101368878B1 - Pretreatment apparatuf for reduction nox in engine - Google Patents
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Abstract
엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치는 수소분사엔진의 질소산화물의 배출을 저감시키기 위한 장치로서, 상기 수소분사엔진의 연료를 저장하는 액화수소탱크; 상기 액화수소탱크의 액화수소 또는 BOG(Boil-off Gas)의 공급경로가 되는 공급라인과 상기 수소분사엔진의 배기가스의 배출경로가 되는 배기라인간 교차 지점에 설치되는 열교환기; 및 상기 액화수소 또는 BOG의 냉열에 의해 상기 배기가스의 수분을 응축시켜 포집한 응축수를 저장하도록 상기 열교환기에 연결된 응축수탱크를 포함하고, 상기 응축수를 상기 수소분사엔진의 내부에 공급할 수 있다.A pretreatment apparatus for reducing engine nitrogen oxides is disclosed.
Pretreatment apparatus for reducing engine nitrogen oxide generation according to an embodiment of the present invention is a device for reducing the emission of nitrogen oxides of the hydrogen injection engine, liquefied hydrogen tank for storing the fuel of the hydrogen injection engine; A heat exchanger installed at an intersection point between a supply line serving as a supply path of liquefied hydrogen or BOG (Boil-off Gas) of the liquefied hydrogen tank and an exhaust line serving as an exhaust path of the exhaust gas of the hydrogen injection engine; And a condensate tank connected to the heat exchanger to store condensed water collected by condensing moisture in the exhaust gas by cold heat of the liquefied hydrogen or BOG, and supplying the condensed water to the hydrogen spray engine.
Description
본 발명은 수소엔진의 질소산화물에 관한 환경 규제에 대응하여 선박에서 필요한 물을 공급할 수 있는 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pretreatment apparatus for reducing engine nitrogen oxide generation that can supply water required by a ship in response to environmental regulations regarding nitrogen oxides of a hydrogen engine.
산업의 발달과 함께 발생되는 환경문제의 해결을 위해 많은 환경규제들이 대두되고 있으며 선박에 있어서도 여러 규제들이 강화되는 추세이다.Many environmental regulations are emerging in order to solve the environmental problems that arise with the development of the industry, and the regulations are tightened in the ship.
특히, 선박의 배기가스 오염물질에 대한 규제 중에서 Sox(황산화물), NOx(질소산화물)에 대해서는 보다 강화되는 추세에 있으며, 최근 들어 대표적인 온실가스인 CO2도 2013년부터 EEDI(Energy Efficiency Design Index)와 연계하여 규제가 시행될 예정이다.In particular, Sox (Sulfate Oxide) and NOx (Nitrogen Oxide) have been intensified among the regulations on ship exhaust pollutants. Recently, the representative greenhouse gas CO2 has also been strengthened since 2013. Regulations will be implemented in conjunction with the
궁극적으로 온실가스인 CO2를 발생시키지 않으면서도 효율이 높은 엔진효율을 위한 대안으로 수소를 연료로 하는 수소엔진이 떠오르고 있다.Ultimately, hydrogen fueled by hydrogen is emerging as an alternative to high engine efficiency without generating greenhouse gas (CO2).
장기적으로 볼 때, 탄화수소(HydroCarbon) 연료를 수소연료가 대체할 것으로 예측되고 있다.In the long run, it is predicted that hydrogen fuel will replace Hydrocarbon fuel.
이와 같이 수소엔진이 사용될 경우에 앞서 언급한 대로 CO2를 발생시키지 않을 수 있으나, 반면 수소의 높은 연소온도로 인해 NOx가 대량으로 발생할 수 있다.As such, when the hydrogen engine is used, it may not generate
수소엔진과 관련된 연구결과에는 수소엔진의 경우 디젤연료를 사용하는 엔진에 비해 NOx가 두배 가량 많이 발생한다는 보고가 있다.Research on hydrogen engines reports that hydrogen engines generate twice as much NOx as diesel engines.
또한 배기가스에 물(H2O)성분이 디젤엔진에 비해 많다는 것 또한 큰 특성중의 하나이다.In addition, the fact that the exhaust gas has more water (H 2 O) than the diesel engine is also one of the great characteristics.
따라서 이러한 수소엔진의 배기가스 성분의 특성을 이용하여 NOx를 효과적으로 제거할 수 있는 방안에 대해 고려할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to consider how to effectively remove the NOx by using the characteristics of the exhaust gas component of the hydrogen engine.
아무리 수소엔진이 엔진 효율이 높고, CO2를 발생시키지 않는다 할지라도, NOx 발생량이 많은 것에 대한 기술적인 대비가 이루어지지 않을 경우에는 실제 선박엔진 적용시 큰 걸림돌이 될 수 있으므로, 수소엔진의 배기가스의 특성을 이용하여 다량의 NOx발생량을 효과적으로 제거할 수 있는 방안이 대두되고 있다.Even if a hydrogen engine has high engine efficiency and does not generate CO2, if technical preparation is not made against a large amount of NOx generation, it may be a big obstacle in the actual ship engine application. A method for effectively removing a large amount of NOx generation by using characteristics has emerged.
발명의 배경이 되는 특허문헌은 청정 엔진의 운용을 위해 외부에서 공급되는 물을 배기가스로 가열한 후, 물분해장치에서 수소-산소 혼합기를 만들고, 수소-산소 혼합기를 혼합기 탱크를 경유하여 인젝터로 흡기포트 내부에 분사하는 기술을 개시하고 있을 뿐, 물 자체를 별도의 추가 에너지 없이 양산하는 기술이 포함되어 있지 않다.The patent document, which is the background of the invention, heats the externally supplied water for the operation of a clean engine with exhaust gas, and then makes a hydrogen-oxygen mixer in a water decomposition device, and the hydrogen-oxygen mixer is supplied to the injector via the mixer tank. It only discloses a technique for spraying inside the intake port, and does not include a technique for mass-producing water itself without additional energy.
본 발명의 실시예는 액화수소탱크의 액화수소 또는 BOG(Boil-off Gas)와 같은 수소연료와 수소분사엔진의 배기가스간 열교환을 통해 응축수를 생산하고, 생상된 응축수를 수소분사엔진에 공급하여 질소산화물을 제거하거나 선박에 필요한 용도로 활용할 수 있는 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to produce condensate through heat exchange between the liquefied hydrogen of the liquefied hydrogen tank or hydrogen fuel, such as BOG (Boil-off Gas) and the exhaust gas of the hydrogen injection engine, by supplying the produced condensate to the hydrogen injection engine The present invention aims to provide a pretreatment apparatus for reducing the generation of engine nitrogen oxides that can be used for removing nitrogen oxides or for use in ships.
본 발명의 일 측면에 따르면, 수소분사엔진의 질소산화물의 배출을 저감시키기 위한 장치에 있어서, 상기 수소분사엔진의 연료를 저장하는 액화수소탱크; 상기 액화수소탱크의 액화수소 또는 BOG(Boil-off Gas)의 공급경로가 되는 공급라인과 상기 수소분사엔진의 배기가스의 배출경로가 되는 배기라인간 교차 지점에 설치되는 열교환기; 및 상기 액화수소 또는 BOG의 냉열에 의해 상기 배기가스의 수분을 응축시켜 포집한 응축수를 저장하도록 상기 열교환기에 연결된 응축수탱크를 포함하고, 상기 응축수를 상기 수소분사엔진의 내부에 공급시키는 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, an apparatus for reducing the emission of nitrogen oxides of the hydrogen injection engine, comprising: a liquefied hydrogen tank for storing the fuel of the hydrogen injection engine; A heat exchanger installed at an intersection point between a supply line serving as a supply path of liquefied hydrogen or BOG (Boil-off Gas) of the liquefied hydrogen tank and an exhaust line serving as an exhaust path of the exhaust gas of the hydrogen injection engine; And a condensate tank connected to the heat exchanger to store condensate collected by condensing moisture in the exhaust gas by cold heat of the liquefied hydrogen or BOG, and generating an engine nitrogen oxide to supply the condensate to the hydrogen injection engine. A pretreatment device for abatement can be provided.
또한, 상기 수소분사엔진의 질소산화물 제거를 위한 수분요구량에 대응하게 상기 응축수탱크의 상기 응축수를 상기 수소분사엔진에 제공하도록, 상기 수소분사엔진과 상기 응축수탱크 사이에 결합된 응축수 공급부를 포함할 수 있다.In addition, a condensate supply unit coupled between the hydrogen injection engine and the condensate tank to provide the condensate of the condensate tank to the hydrogen injection engine in response to the moisture demand for nitrogen oxide removal of the hydrogen injection engine. have.
또한, 상기 열교환기는, 상기 액화수소 또는 BOG가 유동하는 열교환파이프; 상기 열교환파이프로부터 상기 액화수소 또는 BOG의 냉열을 전달 받고, 상기 냉열에 의해 상기 배기가스의 수증기를 응축수로 응축시키는 기수분리부; 및 상기 기수분리부와 상기 응축수탱크 사이에 결합된 응축수 배출라인을 포함할 수 있다.The heat exchanger may include a heat exchange pipe through which the liquefied hydrogen or BOG flows; A water separation unit receiving cold heat of the liquefied hydrogen or BOG from the heat exchange pipe and condensing water vapor of the exhaust gas into condensed water by the cold heat; And it may include a condensate discharge line coupled between the water separator and the condensate tank.
또한, 상기 열교환기는, 상기 열교환파이프의 출구에 결합된 회수라인; 및 상기 회수라인에 설치된 재처리설비를 더 포함할 수 있다.In addition, the heat exchanger, a recovery line coupled to the outlet of the heat exchange pipe; And it may further comprise a reprocessing facility installed in the recovery line.
또한, 상기 응축수탱크는, 상기 응축수 공급부에 상기 응축수를 공급하기 위한 분배라인을 더 포함할 수 있다.The condensate tank may further include a distribution line for supplying the condensate to the condensate supply unit.
또한, 상기 분배라인에는 EGR 스크러버수 공급부가 연결될 수 있다.In addition, the EGR scrubber water supply unit may be connected to the distribution line.
또한, 상기 분배라인에는 EGR 스크러버수 공급부 및 청수 공급부 중 적어도 하나가 연결될 수 있다.In addition, at least one of the EGR scrubber water supply unit and the fresh water supply unit may be connected to the distribution line.
또한, 상기 응축수 공급부는, 상기 수소분사엔진에 상기 응축수를 공급하기 위한 유입라인을 더 포함할 수 있다.In addition, the condensed water supply unit may further include an inlet line for supplying the condensed water to the hydrogen injection engine.
또한, 상기 유입라인에는 상기 수소분사엔진용 연료에 상기 응축수를 혼합시키는 유화유처리부, 상기 수소분사엔진의 실린더 내에 상기 응축수를 직접 분사하는 물직분사부, 상기 수소분사엔진에 사용할 공기내에 상기 응축수를 혼합시키는 습기처리부 중 어느 하나가 결합될 수 있다.The inlet line may include an emulsified oil treatment unit for mixing the condensed water with the fuel for the hydrogen injection engine, a water injection unit for directly injecting the condensed water into a cylinder of the hydrogen injection engine, and the condensed water in the air to be used for the hydrogen injection engine. Any one of the moisture treatment parts to be mixed may be combined.
본 발명의 실시예는 액화수소탱크의 액화수소 또는 BOG와 수소분사엔진의 배기가스간 열교환을 통해 수소분사엔진의 다량의 수증기를 함유한 배기가스에서 응축수를 만들어 포집하고, 포집된 응축수를 수소분사엔진에 공급하여 질소산화물 배출 규제를 만족시키면서, 응축수를 생산하여 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 스크러버 수공급부, 청수(fresh water) 공급부에 공급할 수 있다.An embodiment of the present invention is to make and collect condensed water from the exhaust gas containing a large amount of water vapor of the hydrogen injection engine through heat exchange between the liquefied hydrogen of the liquefied hydrogen tank or the exhaust gas of the BOG and the hydrogen injection engine, and the collected condensed water hydrogen injection Condensed water can be produced and supplied to the exhaust gas recirculation (ERG) scrubber water supply unit and fresh water supply unit while satisfying the nitrogen oxide emission regulation by supplying the engine.
본 실시예는 수소분사엔진으로부터 물을 회수하여 응축수로 만들기 위한 배기가스 열교환용 작동유체인 액화수소 또는 BOG를 사용함에 따라, 별도의 열교환용 작동유체가 필요 없으면서 열교환 효율이 월등하고, 이에 따라 열교환기 자체를 콤팩트하게 구성할 수 있다.This embodiment uses liquefied hydrogen or BOG, which is an exhaust gas heat exchange fluid for recovering water from the hydrogen injection engine to condensate, and thus does not require a separate heat exchange fluid. You can configure it compactly.
즉, 작동유체가 단순히 물 또는 부동액 혹은 일반적인 냉매일 경우, 배기가스의 유량과 유속이 빠른 수소분사엔진에서 물 회수율을 높이기 위해 배기가스와 작동유체간 접촉 면적을 크게 하여야 하고, 이를 위해 거대하고 복잡한 구조의 열교환기가 필요하게 되나, 본 실시예는 작동유체로서 액화수소 또는 BOG를 사용하기 때문에 열교환 효율이 높고 콤팩트한 열교환기를 선박에 탑재할 수 있다.In other words, when the working fluid is simply water, an antifreeze, or a general refrigerant, the contact area between the exhaust gas and the working fluid must be increased to increase the water recovery rate in the hydrogen injection engine having a high flow rate and flow rate. Although a heat exchanger is required, the present embodiment uses liquefied hydrogen or BOG as the working fluid, so that a heat exchanger having a high heat exchange efficiency and a compact heat exchanger can be mounted on the ship.
또한, 본 실시예는 열교환 효율이 높고 콤팩트한 구조의 열교환기에 의해 응축수의 생산 효율을 높이면서 수소분사엔진의 질소산화물 제거뿐만 아니라, 선박내 필요한 다양한 용도의 물을 양산할 수 있다.In addition, the present embodiment can mass-produce water for various uses required in ships, as well as removing nitrogen oxides of the hydrogen injection engine while increasing the production efficiency of condensed water by a heat exchanger having a high heat exchange efficiency and compact structure.
즉, 본 실시예는 응축수탱크의 응축수를 EGR 스크러버수로 사용할 수 있고, 선박 내에서 담수를 만들기 위해 보일러에 사용된 에너지를 사용하지 않고도 청수를 공급할 수 있다.That is, the present embodiment can use the condensed water in the condensate tank as EGR scrubber water, and can supply fresh water without using the energy used in the boiler to make fresh water in the vessel.
특히, 기존의 EGR 스크러버는 선박에서 기존에 사용된 물을 중화시키기 위해 수산화나트륨을 사용하였는데, 본 실시예는 중화가 필요 없는 청수와 같은 응축수를 EGR 스크러버에 공급함으로써, 기존의 수산화나트륨의 소비량을 감소시킬 수 있고, 이에 따른 비용 절감이 가능하다.In particular, the conventional EGR scrubber used sodium hydroxide to neutralize the water previously used in the ship, this embodiment is to supply the condensed water, such as fresh water that does not need neutralization, to the EGR scrubber, thereby reducing the consumption of the conventional sodium hydroxide It is possible to reduce the cost and thus reduce the cost.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치의 구성도.1 is a block diagram of a pretreatment apparatus for reducing engine nitrogen oxide generation according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a pretreatment apparatus for reducing engine nitrogen oxide generation according to a second embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들을 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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a pretreatment apparatus for reducing engine nitrogen oxide generation according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 제1 실시예는 액화수소탱크(100), 열교환기(200), 수소분사엔진(300), 응축수탱크(400), 응축수 공급부(500), EGR 스크러버수 공급부(600), 청수 공급부(700), 재처리설비(800)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the first embodiment includes a liquefied hydrogen tank 100, a
액화수소탱크(100)는 수소분사엔진(300)의 연료를 저장하는 구조물일 수 있다. 액화수소탱크(100)는 액화수소의 저장, 공급, 관리를 위한 부가 설비(미 도시) 또는 액화수소탱크(100)에서 발생되는 BOG의 공급, 회수, 관리를 위한 부가 설비(미 도시)를 더 포함할 수 있다.The liquefied hydrogen tank 100 may be a structure for storing fuel of the
액화수소탱크(100)는 수소분사엔진(300)용 연료의 공급경로가 되도록 액화수소탱크(100)와 수소분사엔진(300) 사이에 결합된 연료라인(101)과, 액화수소의 공급경로가 되도록 액화수소탱크(100)와 열교환기(200) 사이에 결합된 제1 공급라인(102)과, BOG의 공급경로가 되도록 액화수소탱크(100)와 열교환기(200) 사이에 결합된 제2 공급라인(103)과, 열교환을 끝낸 액화수소 또는 BOG의 회수경로가 되도록 열교환기(200)와 액화수소탱크(100) 사이에 결합된 회수라인(104)을 포함할 수 있다.The liquefied hydrogen tank 100 has a
회수라인(104)은 열교환파이프(210)의 출구에 연결되고, 열교환을 끝낸 액화수소 또는 BOG가 재처리설비(800), 기타 사용처 또는 액화수소탱크(100)로 유동할 수 있는 유동경로를 제공하는 역할을 담당할 수 있다. The
연료라인(101)과 제1, 제2 공급라인(102, 103) 및 회수라인(104)에는 액화수소 또는 BOG 등의 유체의 공급 및 차단을 위해 개폐되거나, 개폐량을 미세하게 조절할 수 있는 제어밸브(121, 122, 123, 124)가 결합될 수 있다.The
연료라인(101)과 제1, 제2 공급라인(102, 103) 및 회수라인(104)에는 미 도시된 유량계, 압력계, 온도계 등과 같은 계측설비와, 계측설비를 제어하기 위한 컨트롤러(미 도시)가 더 설치되어 있을 수 있다.In the
또한, 회수라인(104)에는 열교환을 끝낸 액화수소 또는 BOG를 다른 사용처로 공급하거나, 또는 액화수소탱크(100)로 회수시킬 수 있는 재처리설비(800)가 더 결합되어 있을 수 있다.In addition, the
예컨대, 재처리설비(800)는 BOG를 액화수소탱크(100)에 저장할 수 있도록 재액화설비이거나, 액화수소를 기화수소로 변환하여 사용처로 공급하기 위한 기화 또는 재기화설비일 수 있다.For example, the
열교환기(200)와 수소분사엔진(300)의 사이에는 배기가스의 배출경로가 되는 배기라인(310)이 결합되어 있을 수 있다.An
배기라인(310)은 열교환기(200)의 기수분리부(220)를 경유하여 배출설비 또는 EGR 장치로 공급될 수 있도록 연장될 수 있다.The
열교환기(200)는 액화수소탱크(100)의 액화수소 또는 BOG(Boil-off Gas)의 공급경로인 제1, 제2 공급라인(102, 103)과 상기 수소분사엔진의 배기가스의 배출경로가 되는 배기라인(310)의 교차 지점에 설치될 수 있다.The
열교환기(200)는 액화수소 또는 BOG가 유동하는 다수의 열교환파이프(210)를 포함할 수 있다.The
열교환파이프(210)는 일종의 열교환 수단으로 이에 한정되지 않고, 열교환을 수행하는 열교환 플레이트, 튜브 등과 같은 등가 수단으로 대체될 수 있다.The
또한, 열교환기(200)는 열교환파이프(210)로부터 액화수소 또는 BOG의 냉열을 전달 받도록 결합되고, 냉기에 의해 배기가스의 수증기를 응축수로 응축시켜 포집하는 기수분리부(220)를 포함할 수 있다. 응축수는 수증기를 응축하여 얻은 청수일 수 있다.In addition, the
또한, 열교환기(200)는 기수분리부(220)의 하부와 응축수탱크(400) 사이에 결합된 응축수 배출라인(230)을 포함할 수 있다.In addition, the
응축수 배출라인(230)에도 응축수의 공급 또는 차단을 제어하는 제어밸브(125, 126) 또는 유량계(미 도시)가 더 결합되어 있을 수 있다.
응축수탱크(400)는 응축 또는 포집된 응축수를 저장하는 역할을 담당할 수 있다. 이를 위해 응축수탱크(400)는 열교환기(200)에 연결될 수 있되, 더욱 상세하게 응축수 배출라인(230)을 통해 열교환기(200)에 결합됨으로써, 열교환기(200)의 기수분리부(220)로부터 응축수를 공급받아 저장할 수 있다.The
응축수탱크(400)는 응축수의 저장을 위한 구조물과, 저장된 응축수를 공급, 관리하기 위한 드레인, 배수라인 등의 부가 설비(미 도시)를 더 포함할 수 있다.The
응축수 공급부(500)는 수소분사엔진(300)의 질소산화물 제거를 위한 수분요구량에 대응하게 응축수탱크(400)의 응축수를 수소분사엔진(300)에 제공하는 역할을 담당할 수 있다.The condensed
응축수 공급부(500)는 수소분사엔진(300)의 질소산화물 제거를 위한 수분요구량 또는 기타 질소산화물에 관한 환경 규제를 만족시킬 수 있을 정도의 응축수량을 조절할 수 있는 응축수 공급 알고리즘을 갖는 제어부와, 제어부에 결합된 제어밸브와, 제어부에 접속되어 있는 통신부를 더 포함할 수 있다.The
또한, 응축수 공급부(500)는 수소분사엔진(300)과 응축수탱크(400) 사이에 연결될 수 있되, 더욱 상세하게 분배라인(410)을 통해 응축수탱크(400)에 결합됨으로써, 응축수탱크(400)로부터 응축수를 공급받을 수 있다.In addition, the
분배라인(410)은 응축수탱크(400)의 하류에 위치한 메인관으로부터 분기된 다수의 분기관과 응축수 공급밸브 및 유량계 등을 통칭하는 것으로 이해될 수 있다. 분배라인(410)은 응축수 공급부(500)에 응축수를 공급하거나, EGR 스크러버수 공급부(600)와 청수 공급부(700)에 연결되어 있을 수 있다. The
분배라인(410)에 연결된 응축수 공급부(500)는 수소분사엔진(300)에 응축수를 공급하기 위한 유입라인(510)을 포함할 수 있다.The condensed
EGR 스크러버수 공급부(600)는 수소분사엔진(300)과 결합되어 사용되는 기존 설비에 해당하는 EGR 스크러버(미 도시)에 적합한 형태로 응축수를 처리하여 공급하는 역할을 담당할 수 있다.The EGR scrubber
청수 공급부(700)는 수소분사엔진(300)이 설치된 사용처, 예컨대 선박 등에서 필요로 하는 청수를 관리하는 설비에 적합한 형태로 응축수를 처리하여 공급하는 역할을 담당할 수 있다.The fresh
예컨대, EGR 스크러버수 공급부(600)와 청수 공급부(700)는 스트레이너 또는 필터부, 유량계, 탁도계 등의 부가 설비를 더 구비하여, 사용처에 적합한 물을 제공하는 역할을 담당할 수 있다.For example, the EGR scrubber
이하, 본 실시예의 작용에 대하여 설명하고자 한다.Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described.
수소분사엔진(300)은 액화수소탱크(100)의 액화수소를 연소하여 엔진출력을 발생시킬 수 있다.The
액화수소의 연소에 따라 수소분사엔진(300)에서는 다량의 수증기를 함유한 배기가스가 발생될 수 있다.As the liquefied hydrogen is burned, exhaust gas containing a large amount of water vapor may be generated in the
수소분사엔진(300)의 배기가스는 배기라인(310) 및 열교환기(200)의 기수분리기(220)를 통해 유동할 수 있다.The exhaust gas of the
한편, 액화수소탱크(100)로부터 액화수소 또는 BOG는 열교환기(200)의 열교환파이프(210)에 공급될 수 있다.Meanwhile, liquefied hydrogen or BOG from the liquefied hydrogen tank 100 may be supplied to the
이런 경우 액화수소 또는 BOG의 냉열은 열교환파이프(210)를 통해 기수분리기(220)를 통과하는 배기가스에 전달될 수 있다.In this case, cold heat of liquefied hydrogen or BOG may be transmitted to the exhaust gas passing through the
냉열을 전달한 액화수소 또는 BOG는 회수라인(104) 및 재처리설비(800)를 통해서 액화수소탱크(100) 쪽으로 회수되거나, 별도의 사용처로 공급되어 사용될 수 있다.Liquefied hydrogen or BOG, which has delivered cold heat, may be recovered toward the liquefied hydrogen tank 100 through the
냉열을 전달받은 배기가스의 수증기는 응축되어 기수분리기(200)의 아래쪽에 포집되고, 이후, 응축수 배출라인(230)을 통해 응축수탱크(400)에 저장될 수 있다.The water vapor of the exhaust gas that has received the cold heat is condensed and collected at the bottom of the
응축수탱크(400)에 저장된 응축수는 분배라인(410)을 통해 EGR 스크러버수 공급부(600)와 청수 공급부(700)에 공급되거나, 응축수 공급부(500)에 공급될 수 있다.The condensed water stored in the
응축수 공급부(500)는 수소분사엔진(300)의 질소산화물 제거를 위한 수분요구량, 즉 질소산화물에 관한 환경 규제를 만족시킬 수 있을 정도로 수소분사엔진(300)에 공급할 응축수량에 대응하게 응축수량을 조절하면서 수소분사엔진(300)에 공급할 수 있다.The condensed
이런 경우, 수소분사엔진(300)은 응축수를 엔진 내부에 분사하여 질소산화물의 발생을 저감시킬 수 있게 된다.In this case, the
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a pretreatment apparatus for reducing engine nitrogen oxide generation according to a second embodiment of the present invention.
제 2 실시예는 제1 실시예에서 상세히 설명한 구성 이외에, 수소분사엔진(300)과 응축수 공급부(500) 사이로 유입라인(510)에 결합된 것으로서, 질소산화물 제거에 응축수를 활용할 수 있도록, 응축수와 액화수소를 가공하여 수소분사엔진(300)에서 질소산화물의 발생이 저감 또는 억제될 수 있게 하는 응축수 가공수단(900)을 더 포함할 수 있다.The second embodiment is coupled to the
응축수 가공수단(900)은 응축수를 유입받는 유입라인(510)과, 연료인 액화수소를 유입받는 연료라인(101) 사이에 연결되어 있을 수 있다. 이때, 응축수 가공수단(900)의 배출측은 수소분사엔진(300)의 연료유입측에 연결되어 있을 수 있다.The condensate processing means 900 may be connected between an
응축수 가공수단(900)은 수소분사엔진(300)용 연료에 응축수를 혼합시키는 유화유처리부(910)와, 수소분사엔진(300)의 실린더 내에 응축수를 직접 분사하는 물직분사부(920)와, 수소분사엔진(300)에 사용할 공기내에 응축수를 혼합시키는 습기처리부(930) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.The condensate processing means 900 includes an emulsified
유화유처리부(910)는 액화수소 또는 이와 유사한 수소분사엔진(300)용 연료에 응축수를 미리 정한 비율로 함유시켜 유화유(WFE, water in fuel emulsion)를 만들고, 유화유를 수소분사엔진(300)에 제공하는 일련의 장치 또는 설비를 의미할 수 있다. Emulsified
예컨대, 유화유의 연료속에 약 20%의 응축수 수분이 함유될 수 있고, 일반적으로 1%의 수분은 약 1%의 질소산화물의 발생을 억제하는 것으로 알려져 있다.For example, about 20% of condensate water may be contained in the fuel of emulsified oil, and generally 1% of moisture is known to suppress generation of about 1% of nitrogen oxides.
물직분사부(920)는 연료분사 노즐과 분리 또는 결합된 별도의 분사노즐로 응축수를 연소실에 공급하는 일련의 장치 또는 설비를 의미할 수 있다. 즉, 연료실에 분사된 응축수는 폭발행정이 시작되기 전에 연소실의 온도를 감소시켜 질소산화물의 형성을 감소시키며, 연료대비 응축수가 40 ~ 70% 정도 공급될 경우, 50 ~ 70%의 질소산화물을 감소시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.The
습기처리부(930)는 수소분사엔진(300)에 사용할 공기에 응축수 수분을 공급하여 혼합하는 일련의 장치 또는 설비일 수 있다. 예컨대 선박에서의 실험에 따르면 연료보다 약 3배 가량의 응축수가 소비될 수 있고, 이 경우 약 70 ~ 80%의 질소산화물이 감소될 수 있는 것으로 알려져 있다.The
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.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. For example, a person skilled in the art can change the material, size and the like of each constituent element depending on the application field or can combine or substitute the embodiments in a form not clearly disclosed in the embodiments of the present invention, Of the range. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and that such modified embodiments are included in the technical idea described in the claims of the present invention.
100 : 액화수소탱크 200 : 열교환기
300 : 수소분사엔진 400 : 응축수탱크
500 : 응축수 공급부 600 : EGR 스크러버수 공급부
800 : 재처리설비 900 : 응축수 가공수단100: liquefied hydrogen tank 200: heat exchanger
300: hydrogen injection engine 400: condensate tank
500: condensate water supply unit 600: EGR scrubber water supply unit
800: reprocessing facility 900: condensate processing means
Claims (8)
상기 수소분사엔진의 질소산화물 제거를 위한 수분요구량에 대응하게 상기 응축수탱크의 상기 응축수를 상기 수소분사엔진에 제공하도록, 상기 수소분사엔진과 상기 응축수탱크 사이에 결합된 응축수 공급부를 포함하는 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치.A liquefied hydrogen tank for storing fuel of the hydrogen injection engine in order to reduce the emission of nitrogen oxides from the hydrogen injection engine; A heat exchanger installed at an intersection point between a supply line serving as a supply path of liquefied hydrogen or BOG (Boil-off Gas) of the liquefied hydrogen tank and an exhaust line serving as an exhaust path of the exhaust gas of the hydrogen injection engine; And a condensate tank connected to the heat exchanger to store condensate collected by condensing moisture in the exhaust gas by cold heat of liquefied hydrogen or BOG.
An engine nitrogen oxide comprising a condensate supply unit coupled between the hydrogen injection engine and the condensate tank to provide the condensate of the condensate tank to the hydrogen injection engine in response to a water demand for removing nitrogen oxides from the hydrogen injection engine Pretreatment device to reduce generation.
상기 열교환기는,
상기 액화수소 또는 BOG가 유동하는 열교환파이프;
상기 열교환파이프로부터 상기 액화수소 또는 BOG의 냉열을 전달 받고, 상기 냉열에 의해 상기 배기가스의 수증기를 응축수로 응축시키는 기수분리부; 및
상기 기수분리부와 상기 응축수탱크 사이에 결합된 응축수 배출라인을 포함하는 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치.The method of claim 1,
The heat exchanger
A heat exchange pipe through which the liquefied hydrogen or BOG flows;
A water separation unit receiving cold heat of the liquefied hydrogen or BOG from the heat exchange pipe and condensing water vapor of the exhaust gas into condensed water by the cold heat; And
Pretreatment apparatus for reducing the generation of engine nitrogen oxide comprising a condensate discharge line coupled between the water separator and the condensate tank.
상기 열교환기는,
상기 열교환파이프의 출구에 결합된 회수라인; 및
상기 회수라인에 설치된 재처리설비를 더 포함하는 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치.The method of claim 3, wherein
The heat exchanger
A recovery line coupled to the outlet of the heat exchange pipe; And
A pretreatment apparatus for reducing engine nitrogen oxide generation further comprising a reprocessing facility installed in the recovery line.
상기 응축수탱크는,
상기 응축수 공급부에 상기 응축수를 공급하기 위한 분배라인을 더 포함하는 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치.The method of claim 3, wherein
The condensate tank,
And a distribution line for supplying the condensate to the condensate supply unit.
상기 분배라인에는 EGR 스크러버수 공급부 및 청수 공급부 중 적어도 하나가 연결되어 있는 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치.The method of claim 5, wherein
The distribution line is a pre-treatment apparatus for reducing the generation of engine nitrogen oxides is connected to at least one of the EGR scrubber water supply and fresh water supply.
상기 응축수 공급부는,
상기 수소분사엔진에 상기 응축수를 공급하기 위한 유입라인을 더 포함하는 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치.The method of claim 1,
The condensate water supply unit,
Pretreatment apparatus for reducing the generation of engine nitrogen oxides further comprises an inlet line for supplying the condensed water to the hydrogen injection engine.
상기 유입라인에는 상기 수소분사엔진용 연료에 상기 응축수를 혼합시키는 유화유처리부, 상기 수소분사엔진의 실린더 내에 상기 응축수를 직접 분사하는 물직분사부, 상기 수소분사엔진에 사용할 공기내에 상기 응축수를 혼합시키는 습기처리부 중 어느 하나가 결합되어 있는 엔진 질소산화물 발생 저감을 위한 전처리 장치.The method of claim 7, wherein
The inlet line includes an emulsion oil treatment unit for mixing the condensed water with the fuel for the hydrogen injection engine, a water direct injection unit for directly injecting the condensate into a cylinder of the hydrogen injection engine, and mixing the condensed water with air for use in the hydrogen injection engine. Pre-treatment device for reducing the generation of engine nitrogen oxide, which any one of the moisture treatment unit is coupled.
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KR1020120088022A KR101368878B1 (en) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Pretreatment apparatuf for reduction nox in engine |
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Citations (3)
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JPH07156892A (en) * | 1993-07-15 | 1995-06-20 | Deutsche Aerospace Airbus Gmbh | Method and device for supplying water into interior of aircraft |
JP2000208159A (en) * | 1999-01-18 | 2000-07-28 | Nissan Motor Co Ltd | Fuel cell system |
KR100482709B1 (en) * | 2000-03-23 | 2005-04-13 | 산요덴키가부시키가이샤 | Solid polymer fuel cell |
-
2012
- 2012-08-10 KR KR1020120088022A patent/KR101368878B1/en not_active IP Right Cessation
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