KR101577856B1 - 스크러버 유닛 장치 - Google Patents

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바르실라 핀랜드 오이
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Abstract

본 발명은 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치에 관한 것이다. 장치는 배기 가스 유동을 수용하기 위한 스크러버 유닛 (1), 스크러빙 매체의 소스로부터 스크러버 유닛 (1) 으로 스크러빙 매체를 공급하기 위한 펌프 수단 (2), 및 스크러버 유닛 (1) 으로부터 스크러빙 매체를 배출하기 위한 수단을 포함한다. 에너지 효율적인 스크러빙 프로세스를 제공하기 위해서, 스크러버 유닛 장치는 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출된 스크러빙 매체를 수용하도록 배치된 터빈 유닛 (4) 을 더 포함한다. 스크러빙된 배기 가스는 스크러버 유닛 (1) 으로부터 별도로 배출된다.

Description

스크러버 유닛 장치{SCRUBBER UNIT ARRANGEMENT}
본 발명은 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치에 관한 것이고, 이 장치는 청구항 1 의 전제부에 따라 배기 가스 유동을 수용하기 위한 스크러버 유닛, 스크러빙 매체의 소스 (source) 로부터 스크러버 유닛으로 스크러빙 매체를 제공하기 위한 펌프 수단, 및 스크러버 유닛으로부터 스크러빙 매체를 배출하기 위한 수단을 포함한다.
종래에 해양 선박용 기계 장치는 디젤 엔진, 오일 연소 보일러, 소각로 등과 같은 하나 이상의 연소 유닛을 포함한다. 연소 유닛은 보통 독립 배기 가스 덕트 조립체를 가져서, 배기 가스의 정화도 각각의 연소 유닛에 대해 별도로 발생한다.
오일 연소 보일러에서 나오는 가스는 때때로 연도 가스라고 한다. 디젤 엔진의 가스는 주로 배기 가스로 불린다. 하기에서, 일반적인 용어 배기 가스는 모든 관련된 유형의 연소 유닛의 가스와 관련하여 사용될 것이다.
배기 가스 배출물은, 연소 유닛의 성능을 향상시킴으로써, 청정 연료를 사용함으로써, 또는 배기 가스를 정화함으로써, 감소시킬 수 있다.
이전의 공지된 해결법에서, 배기 가스의 정화와 관련하여, 기계 장치는 산화질소 (NOx) 를 위한 배기 가스 정화 시스템을 구비하였다.
하지만, 현재 특히 항구 조건과 해안 근처에서 배기 가스 배출물을 감소시키려는 수요의 증가로 인해, 종래의 연료용 중유와 같은 황이 풍부한 연료에서 나오는 산화황 (SOx) 을 정화할 필요가 있을 것이다.
일반적으로 배기 가스는 배기 가스 정화 시스템, 즉 알칼리 세척액과 같은 스크러빙 매체가 배기 가스로 분무되는 스크러버 유닛으로 안내되어서, 알칼리 성분이 배기 가스의 산 성분과 반응한다. 스크러빙 매체는 보통 소위 프로세스 탱크로부터 공급된다. 스크러빙 매체는 배기 가스 유동으로부터 SOx, 그 밖의 성분뿐만 아니라 열을 흡수한다.
스크러버 유닛은 일반적으로 매우 크고 상당한 높이를 가진다. 또한, 스크러버 유닛은 보통 배기 가스 덕트 시스템의 단부에서 거의 최종 구성요소로서 설치된다. 해양 선박에서, 배기 가스는 보통 스택에서 밖으로 수직으로 안내되므로, 스크러버 유닛은 해양 선박 구조물에서 매우 높이 배치되어야 한다.
해수 스크러버는 고정 적용에서 황을 제거하기 위해 사용되었고 현재 해양 선박용으로도 고려된다.
해수 스크러버는 SOx 제거를 위해 충분히 높은 레벨로 pH 를 유지하기 위해서 해수의 천연 알칼리도를 이용한다. 알칼리도가 제한되므로, 효율적인 스크러빙 프로세스를 달성하기 위해서 큰 상대적 유량 흐름이 필요하다. 이것은, 특히 해수가 해양 선박에서 스크러빙 매체로 사용될 때, 상당한 높이까지 위로 펌핑되어야 하는 다량의 물 때문에 높은 에너지 소비를 유발한다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 방지하고 효율적인 방식으로 효과적인 배기 가스 배출물 제어를 제공하는 스크러버 유닛을 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 1 에 따른 스크러버 유닛 및 청구항 13 에 따른 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 기본 사상은 효율적이고 경제적인 배기 가스 정화 프로세스, 즉 스크러빙 프로세스를 달성하기 위해 스크러버 유닛으로부터 스크러빙 매체의 배출 유동의 유체 정역학 에너지를 이용하는 것이다. 이것을 얻기 위해서, 스크러버 유닛 장치는 스크러버 유닛으로부터 배출된 스크러빙 매체를 수용하도록 배치된 터빈 유닛을 더 포함하여서, 스크러빙된 배기 가스가 스크러버 유닛으로부터 별도로 배출되도록 배치된다.
유리하게도, 펌프 수단은 터빈 유닛과 독립적으로 배치되어서, 펌프 수단은 전기 모터를 구비하고 터빈 유닛은 발전기를 구비한다. 이런 식으로, 터빈 유닛에 의해 가동되는 발전기에 의해 발생된 전력은 예를 들어 펌프 수단의 전기 모터를 구동하기 위해 또는 해양 선박 상의 호텔 로드 (hotel load) 와 같은 다른 목적을 위해 전기 네트워크를 통하여 분배될 수 있다.
대안적으로, 펌프 수단과 터빈 유닛은 기계적으로 상호 연결될 수 있다. 이런 식으로, 터빈 유닛은 펌프 수단을 직접 구동할 수 있다. 부가적으로, 터빈 유닛에 의해 제공되는 구동력이 충분하지 않다면, 펌프 수단은 펌프 수단을 구동하는데 사용될 수 있는 전기 모터를 구비하는 것이 유리하다. 대안적으로, 결합된 전기 모터와 발전기가 펌프 수단에 연결될 수 있다. 이것은, 터빈 유닛이 펌프 수단에 의해 필요한 것보다 많은 힘을 제공하는 경우에, 잉여 전기 에너지를 생성하기 위해 마련된다.
따라서, 터빈 유닛은 펌프 수단을 위한 구동력 및/또는 예컨대 해양 선박 상의 호텔 로드와 같은 다른 소비자들을 위한 잉여 전력을 제공하기 위해서 배치될 수 있다.
유리하게도, 장치는 스크러버 유닛으로부터 배출되는 스크러빙 매체로부터 불순물을 처리하기 위한, 특히 제거하기 위한 처리 유닛을 포함한다. 따라서, 처리 유닛은 스크러빙 매체의 유동 방향에서 스크러버 유닛의 하류에 배치된다. 처리 유닛은 스크러빙 유닛 장치의 구성에 따라 스크러빙 매체의 유동 방향에서 터빈 유닛의 상류 또는 스크러빙 매체의 유동 방향에서 터빈 유닛의 하류 중 어느 하나에 위치할 수 있다.
바람직하게, 장치는 스크러빙 매체가 주변으로 배출되기 전에 스크러버 유닛으로부터 배출되는 스크러빙 매체의 pH 제어를 위한 희석 유닛을 더 포함한다. 이것은 해수가 스크러빙 매체로서 사용되고 사용된 스크러빙 매체가 주변 해양으로 배출되는 해양 선박과 관련하여 특히 유리하다.
희석 목적으로, 장치는 유리하게도 희석 유닛에 희석 매체를 공급하기 위한 수단을 구비한다. 이러한 수단은 상황에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다.
본 발명은, 스크러빙 매체가 해수일 때 특히 유리하다. 본 발명이 스크러빙 매체로서 해수를 사용하는 해양 선박에 배치될 때 추가 장점들이 이용 가능하다.
본 발명의 유리한 특징들은 청구항 2 내지 청구항 12, 청구항 14 및 청구항 15 에 주어진다.
하기에서, 본 발명은 단지 예로서 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명을 실시하기 위한 유리한 일반적인 레이아웃을 도시한다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시형태를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 제 3 실시형태를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 제 4 실시형태를 도시한다.
도 1 은 주변 해양 (50) 에서 작동되도록 배치된 해양 선박 (40) 을 도시한다. 본 발명은 유리하게도 이러한 해양 선박 (40) 에 배치된다.
본 발명의 스크러버 유닛 장치는 스크러버 유닛 (1) 과, 스크러빙 매체, 이 경우에 해수를 스크러빙 매체의 소스 (SM) (공급관 (21) 을 향한 수평 블록 화살표로 표시) 로부터 공급관 (21) 을 통하여 스크러버 유닛 (1) 으로 공급하기 위한 펌프 수단 (2) 을 포함한다. 상기 소스는 주변 해양 (50) 이다. 스크러버 유닛 (1) 은 해양 선박 (40) 상의 연소 유닛 (미도시) 으로부터 배기 가스 유동을 수용한 후 스크러빙하도록 의도된다.
따라서, 유체 스크러빙 매체, 즉 해수는 스크러버 유닛 (1) 으로 안내되어서, 이것은 스크러빙을 목적으로 스크러버 유닛 (1) 으로 안내된 배기 가스 유동과 접촉하여 반응한다. 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출된 사용된 스크러빙 매체는 배출관 (22) 을 거쳐 터빈 유닛 (4) 으로 안내되도록 배치된다. 스크러빙 매체의 유동은 터빈 유닛 (4) 을 구동하는데 사용되어서 하향 유동하는 배출된 스크러빙 매체의 유체 정역학 에너지를 획득한다. 배기 가스의 스크러빙된 유동은 스크러버 유닛 (1) 으로부터 별도로 배출된다 (블록 화살표로 표시된 배기 가스 유동).
터빈 유닛 (4) 에 앞서, 배출된 스크러빙 매체는 특히 불순물을 제거하기 위한 처리 유닛 (6) 으로 안내된다. 터빈 유닛 (4) 다음에, 배출되고 사용된 스크러빙 매체는 인출관 (25) 을 통하여 주변 해양 (50) 으로 배출되기 전에 환경 요건을 고려하여 필요하다면 희석 유닛 (7) 으로 안내된다.
어떤 상황에서는, 예컨대 높은 스크러빙 매체 유동 때문에, 처리 유닛 (6) 에서 처리 및/또는 희석 유닛 (7) 에서의 희석이 불필요할 수도 있다.
도 1 에 도시된 스크러버 유닛 장치는 기본적으로 아래 도 2 에서 묘사된 본 발명에 대응한다. 그러나, 아래 도 2 내지 도 5 에 묘사된 모든 실시형태들이 이러한 해양 선박 (40) 에 동일하게 배치될 수 있음은 분명하다.
스크러빙 매체의 유동 방향은 화살표 라인으로 표시되고 배기 가스의 유동 방향은 수직 블록 화살표로 표시된다.
하기에서, 본 발명의 다양한 실시형태는 이하 자세히 설명될 것이다.
도 2 는 스크러빙 프로세스를 수행하기 위한 스크러버 유닛 장치에 관한 본 발명의 제 1 실시형태를 도시한다. 스크러버 유닛 장치는 스크러버 유닛 (1) 및, 스크러빙 매체의 소스 (SM) (공급관 (21) 을 향한 수평 블록 화살표 (SM) 로 표시) 로부터 공급관 (21) 을 통하여 스크러버 유닛 (1) 으로 스크러빙 매체를 공급하기 위한 펌프 수단 (2) 을 포함한다. 스크러버 유닛 (1) 은 연소 유닛 (미도시) 으로부터 배기 가스 유동 (하부 수직 블록 화살표로 표시) 을 수용한 후 스크러빙하도록 의도된다. 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출된 사용된 스크러빙 매체는 유체 스크러빙 매체의 하향 유동의 유체 정역학 에너지를 획득하기 위해서 터빈 유닛 (4) (아래에서 더 자세히 설명) 으로 안내되도록 배치된다. 스크러버 유닛 장치는 스크러버 유닛 (1) 으로부터 사용된 스크러빙 매체를 배출하기 위한 수단을 포함한다. 이런 수단은 제 1 구성요소로서 배출관 (22) 을 포함한다.
스크러빙된 배기 가스는 스크러버 유닛 (1) 으로부터 별도로 배출된다 (상부 수직 블록 화살표로 표시).
스크러빙 매체의 유동 방향은 화살표 라인으로 표시되고 배기 가스의 유동 방향은 전술한 수직 블록 화살표로 표시된다.
펌프 수단 (2) 은 펌프 수단 (2) 을 구동하기 위한 전기 모터 (3) 를 구비한다. 스크러빙 매체는 공급관 (21) 을 통하여 스크러버 유닛 (1) 의 상부 (11) 로 펌프 수단 (2) 에 의하여 펌핑된다. 스크러빙 매체가 스크러버 유닛 (1) 내 배기 가스와 상호작용한 후, 사용된 스크러빙 매체는 스크러버 유닛 (1) 의 하부 (12) 로부터 배출관 (22) 을 통하여 배출된다. 스크러빙된 배기 가스는 스크러버 유닛 (1) 으로부터 별도로 배출된다.
그 후, 배출된 스크러빙 매체는 배출관 (22) 을 통하여 처리 유닛 (6) 으로, 처리 유닛 (6) 으로부터 터빈 유닛 (4) 으로 더 안내되어, 유체 유동의 유체 정역학 에너지를 획득한다. 발전기 (5) 는 터빈 유닛 (4) 에 연결된다.
이 실시형태에서 펌프 수단 (2) 과 터빈 유닛 (4) 은 서로 독립적으로 배치된다 (파선으로 표시). 펌프 수단 (2) 은 전기 모터 (3) 에 의해 구동되도록 배치되고 터빈 유닛 (4) 은 발전기 (5) 를 구동하도록 배치된다. 따라서, 터빈 유닛 (4) 은 펌프 수단 (4) 에 구동력, 이 경우에 전력을 제공하도록 배치될 수 있다.
터빈 유닛 (4) 다음에, 배출되는 사용된 스크러빙 매체가 희석 유닛 (7) 으로 안내되고, 희석 유닛으로부터 스크러빙 매체는 인출관 (25) 을 통하여 주변, 수역, 또는 그 밖의 적절한 수용 수단 (미도시) 으로 배출된다. 희석을 위해 그리고 pH 제어를 위해 (아래에서 더 자세히 설명), 희석 유닛 (7) 은 희석 매체, 예컨대 깨끗한 (또는 미사용) 스크러빙 매체를 구비할 수 있다. 희석 매체는 다양한 수단에 의해 희석 유닛 (7) 에 제공될 수 있다. 이것은 예컨대 이송관 (23) 에 의해 표시된 바와 같이 주변 해양으로부터, 피드백관 (24) 에 의해 표시된 바와 같이 펌프 수단 (2) 의 상류에서 공급관 (21) 으로부터, 또는 아래에서 더 자세히 설명되는 것처럼 다른 소스로부터 공급될 수 있다.
본 발명은 해수가 스크러빙 매체로서 사용되는 해양 선박 (40) (도 1) 에 배치될 때 특히 유리하다. 이것은 이제 단지 예로서만 기술될 것이다.
해수, 즉 스크러빙 매체는 해양 선박 (40) (도 1) 이 작동되는 주변 해양 (50) (도 1) 으로부터 펌프 수단 (2) 에 의해 펌핑되고 해양 선박의 연소 유닛 (미도시) 으로부터 배기 가스 (수직 화살표로 표시된 배기 가스 유동) 를 세척하기 위해 공급관 (21) 을 통하여 스크러버 유닛 (1) 으로 공급된다.
스크러버 유닛 (1) 은 보통 해양 선박 (40) (도 1) 에서 배기 가스 덕트 장치의 단부에 거의 최종 구성요소로서 설치되고, 이것은 실제로 스크러버 유닛이 해양 선박 구조물에서 매우 높다는 것을 의미한다. 이것은 약 10 ~ 50 미터의 높이일 수 있다. 연소 유닛 (미도시) 으로부터 배기 가스는 스크러빙을 목적으로 스크러버 유닛 (1) 으로 안내된다.
해수가 스크러버 유닛 (1) 을 통하여 안내된 후, 해수는 배출관 (22) 을 통하여 그리고 처리 유닛 (6) 을 통하여 터빈 유닛 (4) 으로 배출되는데, 배출된 해수 유동의 유체 정역학 에너지는 터빈 유닛 (4) 에 의해 구동되는 발전기 (5) 에 의하여 에너지, 이 경우에 전력을 발생시키는데 사용된다. 그 후, 이 전력은 펌프 수단 (2) 을 구동하기 위해 그리고/또는 예컨대 해양 선박에 탑재된 호텔 로드를 위한 전력으로서 전기 네트워크 (60) 를 통하여 분배될 수 있다.
스크러빙된 배기 가스는 스크러버 유닛 (1) (상부 블록 화살표로 표시) 으로부터 별도로 배출된다.
터빈 유닛 (4) 이 펌프 수단 (2) 에 의해 필요한 것보다 더 많은 동력을 제공한다면, 임의의 잉여 전력이 예컨대 해양 선박에 탑재된 호텔 로드를 위해 전기 네트워크 (60) 를 통하여 분배될 수 있다. 터빈 유닛 (4) 이 더 많은 동력을 제공할 가능성은, 물이 보통 스크러버 유닛 (1) 내 배기 가스로부터 응축된다는 사실에 기인한다. 따라서, 이것은 스크러빙 프로세스를 위해 스크러버 유닛 (1) 으로 펌핑되는 물의 유동보다 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출되는 물의 유동이 더 많도록 유발할 수도 있다.
일반적으로 이러한 전기 네트워크에 연결된 보조 발전기 세트도 이용할 수 있는 전력에 대해 여분 (redundancy) 을 보장하기 위해서 해양 선박에 제공된다.
먼저, 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출된 해수는 사용된 해수로부터 불순물을 제거하기 위해서 처리 유닛 (6) 에서 처리된다. 터빈 유닛 (4) 다음에, 배출된 해수가 현행 환경 기준을 만족시키도록 보장하기 위해서 배출된 해수는 주로 pH 제어를 위해 희석 유닛 (7) 으로 안내된다.
한편, 필요한 황 (SOx) 스크러빙 효율을 달성하기 위해서 충분히 높은 pH 가 스크러버 유닛 (1) 에 요구된다. 이것은 스크러빙 프로세스를 위해 스크러버 유닛 (1) 으로 펌핑되어야 하는 해수의 양을 결정한다. 다른 한편으로, 해양 선박에서 주변 해양으로 배출되는 물에 적용되는 환경 기준은 이 배출되는 물에 대해 더 엄격한 pH 요건을 설정한다. 실제로, 이것은 스크러빙 프로세스가 더 적은 물로 수행될 수 있어서, 펌프 수단 (2) 에 의해 스크러빙 유닛 (1) 으로 더 적은 양의 해수를 펌핑하는 것이 충분하다는 것을 의미한다.
이런 식으로 또한 펌프 수단 (2) 을 위한 펌핑 에너지 요건이 최적화될 수 있는데 왜냐하면 이것은 스크러버 유닛 (1) 에서 발생하는 실제 스크러빙 프로세스를 위해 요구되는 해수의 양을 줄이는 방법을 제공하기 때문이다.
상기 환경 기준을 따르도록 보장하기 위해서, 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출된 후 처리 유닛 (6) 에서 희석 유닛 (7) 으로 안내되는 해수는 유리하게도 희석을 목적으로 예컨대 희석 유닛 (7) 의 새로운 해수와 혼합된다. 이런 새로운 해수는 이송관 (23) 에 의해 표시된 대로 주변 해양으로부터 또는 피드백관 (24) 에 의해 표시된 대로 펌프 수단 (2) 의 상류에서 공급관 (22) 으로부터 적절히 제공될 수 있다. 당연히 별도의 펌프가 이 목적을 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 희석수는 또한 예컨대 연소 유닛의 중앙 냉각기 또는 해양 선박 (40) 에 탑재된 다른 기계류로부터 제공될 수 있다. 분명히, 이처럼 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출되는 해수가 현행 환경 기준을 충족시킨다면, 추가 희석이 필요하지 않을 수도 있음을 이해해야 한다.
희석 유닛 (7) 으로 물의 펌핑은 비교적 적은 에너지를 요구하는데, 왜냐하면 희석 유닛 (7) 으로 물을 펌핑하기 위한 리프팅 높이는 해양 선박 (40) 의 구조물에서 높이 위치한 스크러버 유닛 (1) 으로 물을 펌핑하기 위한 리프팅 높이보다 훨씬 낮기 때문이다. 이것은 스크러빙 프로세스의 에너지 효율을 더 증가시킨다.
그 후 이렇게 처리된 그리고 필요하다면 전술한 대로 희석된 해수는, 인출관 (25) 을 통하여 주변 해양 (50) 으로 다시 배출될 수 있다.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시형태를 도시한다. 이 실시형태는 도 2 에서 전술한 실시형태에 대응한다. 도 2 의 실시형태에 대한 차이점은, 배출된 스크러빙 매체가 먼저 터빈 유닛 (4) 으로 안내되고 그 후 처리 유닛 (6) 으로 안내된다는 것이다. 처리 유닛 (6) 다음에, 배출된 스크러빙 매체가 희석 유닛 (7) 으로 안내된다. 비록 전기 네트워크 (60) (도 2) 가 도시되지 않았지만, 전기 네트워크는 전술한 대로 대응하는 방식으로 이 실시형태와 관련하여 배치될 수 있음이 분명하다.
또한, 예컨대 배출된 스크러빙 매체가 현행 환경 기준을 따르도록 하는 높은 스크러빙 매체 유동으로 인해, 위의 도 2 와 도 3 의 실시형태와 관련하여 설명된 바와 같은 처리 유닛 (6) 에서의 처리가 불필요할 수도 있다.
도 4 는 스크러빙 프로세스를 수행하기 위한 스크러버 유닛 장치에 관한 본 발명의 제 3 실시형태를 도시한다. 스크러버 유닛 장치는 스크러버 유닛 (1) 및, 스크러빙 매체의 소스 (SM) (공급관 (21) 을 향한 수평 블록 화살표로 표시) 로부터 공급관 (21) 을 통하여 스크러버 유닛 (1) 으로 스크러빙 매체를 공급하기 위한 펌프 수단 (2) 을 포함한다. 스크러버 유닛 (1) 은 연소 유닛 (미도시) 으로부터 배기 가스 유동 (하부 수직 블록 화살표로 표시) 을 수용한 후 스크러빙하도록 의도된다. 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출되는 사용된 스크러빙 매체는 유체 스크러빙 매체의 하향 유동의 유체 정역학 에너지를 획득하기 위해서 터빈 유닛 (4) (아래에서 더 자세히 설명) 으로 안내되도록 배치된다. 스크러버 유닛 장치는 스크러버 유닛 (1) 으로부터 스크러빙 매체를 배출하기 위한 수단을 포함한다. 이 수단은 제 1 구성요소로서 배출관 (22) 을 포함한다.
스크러빙된 배기 가스는 별도로 스크러버 유닛 (1) (상부 수직 블록 화살표로 표시) 으로부터 배출된다.
스크러빙 매체의 유동 방향은 화살표 라인으로 표시되고 배기 가스의 유동 방향은 전술한 수직 블록 화살표로 표시된다.
이 실시형태에서, 펌프 수단 (2) 과 터빈 유닛 (4) 은 기계적으로 서로 연결된다 (파선으로 표시). 기계적 연결부 (8) 는 예컨대 샤프트에 의하여 배치될 수 있다. 유리하게도, 이러한 연결부, 예컨대 샤프트는 클러치, 기어, 또는 다른 대응하는 기구와 같은 커플링을 구비하고, 이것은 다른 작동 조건에 대해 펌프 수단 (2) 과 터빈 유닛 (4) 을 서로 분리할 수 있는 가능성을 제공한다.
이 실시형태는 또한 펌프 수단 (2) 이 펌프 수단 (2) 을 구동하기 위한 전기 모터 (3) 를 구비하고 있음을 보여준다. 하지만, 펌프 수단 (2) 과 터빈 유닛 (4) 이 기계적으로 연결되므로, 결합된 전기 모터와 발전기 (30) 가 전기 모터 (3) 대신에 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 예컨대 터빈 유닛 (4) 이 펌프 수단 (2) 에 요구되는 것보다 더 많은 동력을 제공한다면, 결합된 펌프 수단과 터빈 유닛 장치는 예컨대 해양 선박에 탑재된 호텔 로드를 위한 부가적 전기 에너지를 발생시키기 위해서 사용될 수 있다.
기계적 연결부의 대안으로서, 유체 정역학 동력 전달도 가능할 것이다.
따라서, 터빈 유닛 (4) 은 펌프 수단 (2) 을 위해 구동력을 제공하도록 배치될 수 있다.
터빈 유닛 (4) 이 더 많은 동력을 제공할 수 있는 가능성은, 물이 보통 스크러버 유닛 (1) 내 배기 가스로부터 응축된다는 사실에 기인한다. 따라서, 이 결과 스크러버 유닛 (1) 으로부터 더 많은 물의 유동이 배출될 수 있고, 이 물의 유동은 스크러빙 프로세스를 위해 스크러버 유닛 (1) 내로 펌핑된다.
일반적으로 이러한 전기 네트워크에 연결된 보조 발전기 세트도, 이용할 수 있는 전력에 대해 여분을 보장하기 위해서 해양 선박에 제공된다.
스크러빙 매체는 공급관 (21) 을 통하여 스크러버 유닛 (1) 의 상부 (11) 로 펌프 수단 (2) 에 의해 펌핑된다. 스크러빙 매체가 스크러버 유닛 (1) 의 배기 가스와 상호작용한 후, 사용된 스크러빙 매체는 스크러버 유닛 (1) 의 하부 (12) 로부터 배출관 (22) 을 통하여 배출된다.
스크러빙된 배기 가스는 스크러버 유닛 (1) 으로부터 별도로 배출된다 (상부 수직 블록 화살표로 표시).
그 후, 배출된 스크러빙 매체는 배출관 (22) 을 통하여 처리 유닛 (6) 으로 그리고 또한 처리 유닛 (6) 으로부터 터빈 유닛 (4) 으로 안내된다. 터빈 유닛 (4) 다음에, 배출된 스크러빙 매체가 희석 유닛 (7) 으로 안내되고, 희석 유닛으로부터 스크러빙 매체는 인출관 (25) 을 통하여 주변, 수역, 또는 다른 적절한 수용 수단 (미도시) 으로 배출된다. 희석을 위해 그리고 pH 제어를 위해 (아래에서 더 자세히 설명), 희석 유닛 (7) 은 예컨대 깨끗한 (또는 미사용) 스크러빙 매체와 같은 희석 매체를 구비할 수 있다. 희석 매체는 다양한 수단에 의해 희석 유닛 (7) 으로 제공될 수 있다. 이것은 예컨대 이송관 (23) 에 의해 표시된 바와 같이 주변 해양으로부터, 피드백관 (24) 에 의해 표시된 바와 같이 공급관 (21) 으로부터, 또는 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이 다른 소스로부터 공급될 수 있다.
본 발명은, 해수가 스크러빙 매체로서 사용되는 해양 선박 (40) (도 1) 에 배치될 때 특히 유리하다. 이것은 이제 단지 예로서만 기술될 것이다.
해수, 즉 스크러빙 매체는 해양 선박 (40) (도 1) 이 작동되는 주변 해양 (50) (도 1) 으로부터 펌프 수단 (2) 에 의해 펌핑되고 해양 선박 상의 연소 유닛 (미도시) 으로부터 배기 가스 (수직 화살표로 표시된 배기 가스 유동) 를 세척하기 위해 공급관 (21) 을 통하여 스크러버 유닛 (1) 으로 공급된다.
스크러버 유닛 (1) 은 보통 해양 선박 (40) (도 1) 상의 배기 가스 덕트 장치의 단부에서 거의 최종 구성요소로서 설치되는데, 이것은 실제로 스크러버 유닛이 해양 선박의 구조물 내에서 매우 높이 있음을 의미한다. 이것은 약 10 ~ 50 미터의 높이일 수 있다. 연소 유닛 (미도시) 으로부터 배기 가스는 스크러빙을 목적으로 스크러버 유닛 (1) 으로 안내된다.
해수가 스크러버 유닛 (1) 을 통하여 안내된 후, 해수는 배출관 (22) 과 처리 유닛 (6) 을 통하여 터빈 유닛 (4) 으로 안내되고, 터빈 유닛 (4) 과 펌프 수단 (2) 이 기계적으로 연결되어 있으므로, 배출되는 해수 유동의 유체 정역학 에너지는 에너지, 이 경우에는 기계적으로 이송 가능한 구동력을 발생시키는데 사용된다. 따라서, 터빈 유닛 (4) 은 직접 펌프 수단 (2) 을 구동할 수 있다. 터빈 유닛 (4) 으로부터 충분한 구동력을 사용할 수 없다면, 전기 모터 (3) 가 펌프 수단 (2) 을 구동하기 위해 사용될 수 있다.
다른 한편으로는, 결합된 전기 모터와 발전기 (30) 가 전기 모터 (3) 대신에 배치될 수 있다. 이것은 터빈 유닛 (4) 이 펌프 수단 (2) 에 의해 요구되는 것보다 많은 동력을 제공한다면 잉여 전력을 발생시킬 수 있는 가능성을 제공할 것이다. 그 후, 임의의 잉여 전력은 예컨대 해양 선박에 탑재된 호텔 로드를 위해 전기 네트워크 (60) 를 통하여 분배될 수 있다.
스크러빙된 배기 가스는 스크러버 유닛 (1) 으로부터 별도로 배출된다 (상부 수직 블록 화살표로 표시).
터빈 유닛 (4) 이 더 많은 동력을 제공할 가능성은, 물이 보통 스크러버 유닛 (1) 내 배기 가스로부터 응축된다는 사실에 기인한다. 따라서, 이것은 스크러빙 프로세스를 위해 스크러버 유닛 (1) 으로 펌핑되는 물의 유동보다 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출되는 물의 유동이 더 많도록 유발할 수도 있다.
먼저, 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출되는 해수는 사용된 해수로부터 불순물을 제거하기 위해서 처리 유닛 (6) 에서 처리된다. 터빈 유닛 (4) 다음에, 배출된 해수가 현행 환경 기준을 충족시키도록 보장하기 위해서 배출된 해수는 주로 pH 제어를 위해 희석 유닛 (7) 으로 안내된다.
한편, 필요한 황 (SOx) 스크러빙 효율을 달성하기 위해서 충분히 높은 pH 가 스크러버 유닛 (1) 에서 필요하다. 이것은 스크러빙 프로세스를 위해 스크러버 유닛 (1) 으로 펌핑되어야 하는 해수의 양을 결정한다. 다른 한편으로는, 해양 선박으로부터 주변 해양으로 배출되는 물에 적용하는 환경 기준이 이 배출되는 물에 대해 더욱 엄격한 pH 요건을 설정한다. 실제로, 이것은 스크러빙 프로세스가 더 적은 물로 수행될 수 있어서, 펌프 수단 (2) 에 의해 스크러빙 유닛 (1) 으로 더 적은 양의 해수를 펌핑하는 것이 충분하다는 것을 의미한다.
이런 식으로 또한 펌프 수단 (2) 을 위한 펌핑 에너지 요건이 최적화될 수 있는데 왜냐하면 이것은 스크러버 유닛 (1) 에서 발생하는 실제 스크러빙 프로세스를 위해 요구되는 해수의 양을 줄이는 방법을 제공하기 때문이다.
상기 환경 기준의 준수를 보장하기 위해서, 스크러빙 유닛 (1) 으로부터 배출된 후 처리 유닛 (6) 으로부터 희석 유닛 (7) 으로 안내되는 해수는 유리하게도 예컨대 희석을 목적으로 희석 유닛 (7) 에서 새로운 해수와 혼합된다. 이런 새로운 해수는 이송관 (23) 에 의해 표시된 바와 같이 주변 해양으로부터 또는 피드백관 (24) 에 의해 표시된 바와 같이 펌프 수단 (2) 의 상류에서 공급관 (22) 으로부터 적절히 제공될 수 있다. 별도의 펌프가 이 목적을 위해 당연히 사용될 수 있다. 대안적으로, 희석수는 또한 예컨대 연소 유닛의 중앙 냉각기 또는 해양 선박 (40) 에 탑재된 다른 기계류로부터 제공될 수 있다. 분명히, 이처럼 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출된 해수가 현행 환경 기준을 충족시킨다면, 추가 희석이 불필요할 수도 있음을 이해해야 한다.
희석 유닛 (7) 으로 물의 펌핑은 비교적 적은 에너지를 요구하는데, 왜냐하면 희석 유닛 (7) 으로 물을 펌핑하기 위한 리프팅 높이는 해양 선박 (40) 의 구조물에서 높이 위치한 스크러버 유닛 (1) 으로 물을 펌핑하기 위한 리프팅 높이보다 훨씬 낮기 때문이다. 이것은 스크러빙 프로세스의 에너지 효율을 더 증가시킨다.
이렇게 처리되고 필요하다면 전술한 대로 희석된 해수는 그 후 인출관 (25) 을 통하여 주변 해양으로 배출될 수 있다.
도 5 는 본 발명의 제 4 실시형태를 도시한다. 이 실시형태는 도 4 에서 전술한 실시형태에 대응한다. 도 4 의 실시형태에 관한 차이점은, 배출된 스크러빙 매체가 먼저 터빈 유닛 (4) 으로 안내된 후 처리 유닛 (6) 으로 안내된다는 것이다. 처리 유닛 (6) 다음에, 배출된 스크러빙 매체는 희석 유닛 (7) 으로 안내된다. 전기 네트워크 (60) (도 4) 는 도시되지 않았지만, 이것은 전술한 바와 대응하는 방식으로 이 실시형태와 관련하여 배치될 수 있음이 분명하다.
또한 위의 도 2 와 도 3 의 실시형태와 관련하여 설명된 바와 같은 처리 유닛 (6) 에서 처리는 배출된 스크러빙 매체가 현행 환경 기준을 따르도록 하는 높은 스크러빙 매체 유동 때문에 불필요할 수 있다.
상세한 설명과 관련된 도면은 단지 본 발명의 기본 사상을 분명히 하도록 의도된다. 본 발명은 다음 청구항 범위 내에서 펌프 수단, 스크러버 유닛, 터빈 유닛, 선택적 처리 유닛, 선택적 희석 유닛, 전기 네트워크, 발전기, 전기 모터 등의 개수를 세부적으로 변경할 수도 있다.

Claims (15)

  1. 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치로서, 배기 가스 유동을 수용하기 위한 스크러버 유닛 (1), 스크러빙 매체의 소스 (SM) 로부터 스크러버 유닛 (1) 으로 스크러빙 매체를 공급하기 위한 펌프 수단 (2), 및 스크러버 유닛 (1) 으로부터 스크러빙 매체를 배출하기 위한 수단을 포함하는 상기 스크러버 유닛 장치에 있어서,
    상기 스크러버 유닛 장치는 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출된 스크러빙 매체를 수용하도록 배치된 터빈 유닛 (4) 을 더 포함하고, 스크러빙된 배기 가스가 스크러버 유닛 (1) 으로부터 별도로 배출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프 수단 (2) 은 터빈 유닛 (4) 과 독립적으로 배치되고, 상기 펌프 수단 (2) 은 전기 모터 (3) 를 구비하며, 상기 터빈 유닛 (4) 은 발전기 (5) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 터빈 유닛 (4) 은 펌프 수단 (2) 에 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    전기 모터 (3) 가 상기 펌프 수단 (2) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    결합된 전기 모터와 발전기 (30) 가 상기 펌프 수단 (2) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 배출된 스크러빙 매체를 처리하기 위한 처리 유닛 (6) 을 더 포함하고, 상기 처리 유닛 (6) 은 스크러빙 매체의 유동 방향에서 스크러버 유닛 (1) 의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리 유닛 (6) 은 스크러빙 매체의 유동 방향에서 터빈 유닛 (4) 의 상류에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리 유닛 (6) 은 스크러빙 매체의 유동 방향에서 터빈 유닛 (4) 의 하류에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 pH 제어를 위해 희석 유닛 (7) 을 더 포함하고, 상기 희석 유닛 (7) 은 배출된 스크러빙 매체를 수용하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 장치는 희석 유닛 (7) 에 희석 매체를 제공하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크러빙 매체는 해수인 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 장치는 해양 선박 (40) 에 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하기 위한 스크러버 유닛 장치.
  13. 스크러버 유닛 장치에서 배기 가스를 정화하는 방법으로서, 상기 방법에서 배기 가스는 스크러버 유닛 (1) 으로 안내되고, 스크러빙 매체는 스크러빙 매체의 소스 (SM) 로부터 스크러버 유닛 (1) 으로 펌프 수단 (2) 에 의해 공급되고, 상기 방법에서 스크러빙 매체는 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출되는, 배기 가스를 정화하는 방법에 있어서,
    상기 스크러버 유닛 (1) 으로부터 배출된 스크러빙 매체는 터빈 유닛 (4) 으로 안내되고, 스크러빙된 배기 가스는 스크러버 유닛 (1) 으로부터 별도로 배출되는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 터빈 유닛 (4) 은 펌프 수단 (2) 을 위한 구동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 터빈 유닛 (4) 은 잉여 전력을 제공하는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 정화하는 방법.
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