KR101675445B1 - 세정 집진 장치, 엔진 시스템 및 선박 - Google Patents

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타카미치 호소노
히로타카 타카타
히데카즈 이와사키
모토히코 니시무라
마사노리 히가시다
테츠오 노가미
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

세정 집진 장치(31)는, 고온의 배기가스를 도입하는 배기가스 유입 통로(41)와, 배기가스 유입 통로(41)를 따라 도입하는 배기가스에 세정수를 분사하는 분사부(42)와, 분사부(42)에서 분사된 세정수를 바닥면에서 수용하는 상단실(43)과, 상단실(43)의 하부에 위치하는 하단실(44)과, 상단실(3)의 바닥면(51)에서 하부로 연장되고 하부 부분에 마련된 개구부(57)가 하단실(44) 내에서 개구되며 상단실(43)의 바닥면(51)에서 수용된 세정수를 하단실(44)에 배수하는 동시에 상단실(43) 내의 배기를 가속하여 하단실(44)에 인도하는 연통관(45)과, 하단실(43)에 인도된 배기가스를 흡입하여 배출하는 배기가스 유출 통로(46)를 포함한다.

Description

세정 집진 장치, 엔진 시스템 및 선박{WET SCRUBBER DEVICE, ENGINE SYSTEM, AND SHIP}
본 발명은, 디젤 엔진의 배기가스에 포함된 SOx 및 매진(媒塵)을 제거하는 세정 집진 장치에 관한 것이다. 또한, 이러한 세정 집진 장치를 포함한 엔진 시스템 및 선박에 관한 것이다.
선박에 탑재되어 있는 디젤 엔진은, 자동차용 엔진 등 다른 엔진과 마찬가지로, NOx의 배출 규제가 국제적으로 강화되는 추세에 있다. NOx의 생성을 억제하는 방법으로서, 배기가스의 일부를 연소실에 되돌려서 실린더 내의 산소 농도를 감소시키는 배기가스 재순환(EGR)이 있다. 배기가스를 재순환하는 경우에는, 그 배기가스에 포함된 SOx 및 부유입자형 매진을 제거할 필요가 있다. 배기가스에서 SOx 및 매진을 제거하는 장치로는, 세정 집진 장치(스크러버)가 있다.
세정 집진 장치는, 유수식과 가압수식으로 분류할 수 있다. 유수식 세정 집진 장치는, 용기 등에 담아둔 세정수(유수)에 배기가스를 통과시키는 방식으로 배기가스에서 SOx 및 매진을 제거한다(예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조). 이러한 유수식 세정 집진 장치는, 유수의 수위가 성능에 영향을 주기 때문에, 선박에 탑재하면 유수의 수면이 흔들림에 따라 일정한 성능을 유지할 수 없다. 또한, 유수식 세정 집진 장치는, 배기가스가 수면 근처의 세정수를 뿜어 올려 버리기 때문에 대형의 미스트 세퍼레이터가 필요하게 된다.
한편, 가압수식 세정 집진 장치는, 세정수를 가압하여 미세한 물방울로 만들고, 이러한 미세한 물방울에 SOx 및 매진을 접촉시킴으로써 배기가스에서 SOx 및 매진을 제거한다. 가압식 세정 집진 장치로서 대표적인 것은, 벤츄리관을 이용한 세정 집진 장치이다. 벤츄리관에 배기가스와 안개 모양의 세정수를 통과시키면, 스로트부에서 배기가스가 가속하고, 가속된 배기가스가 세정수를 가압하여 미세화시킨다. 가압수식 세정 집진 장치는, 선박의 흔들림에 의한 영향이 미미하고, 또한 대형의 미스트 세퍼레이터도 불필요하다.
일본특허공보 특개평11-90170호 일본특허공보 특개 2010-203431호
본 발명에 따른 벤츄리관을 이용한 세정 집진 장치에 있어서, 세정수는 배기가스를 냉각하는 냉각수로서 기능하는 것이 효율적이다. 그런데, 벤츄리관을 통과하는 세정수는 안개 모양이기 때문에, 벤츄리관을 통과시킬 수 있는 세정수의 양은 한정되어 있다. 이러한 이유로, 벤츄리관을 이용한 세정 집진 장치는, 다량의 세정수를 분사할 수 없고, 그 결과, 세정수로는 배기가스를 충분히 냉각할 수 없다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로, 다량의 세정수를 분사함으로써 배기가스를 효율적으로 냉각할 수 있는 동시에 상기 세정수의 일부를 미세화하여 미세화된 세정수가 배기가스에 포함된 SOx 및 매진을 포집할 수 있는 세정 집진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 세정 집진 장치는, 디젤 엔진의 배기가스에 포함된 SOx 및 매진을 제거하는 세정 집진 장치로서, 고온의 배기가스를 도입하는 배기가스 유입 통로와, 상기 배기가스 유입 통로를 따라 도입하는 배기가스에 세정수를 분사하는 분사부와, 상기 분사부에서 분사된 세정수를 바닥면에서 수용하는 상단실과, 상기 상단실의 하부에 위치하는 하단실과, 상기 상단실의 바닥면에서 수용된 세정수를 상기 하단실에 배수하는 동시에 상기 상단실 내의 배기를 상기 하단실에 인도하는 연통관과, 상기 하단실에 인도된 배기가스를 흡입하여 배출하는 배기가스 유출 통로를 구비하고 있다.
이러한 구성에 따르면, 세정수를 다량으로 분사하더라도 상기 세정수의 대부분은 액체 모양으로 형성되므로 상단실에서 연통관의 내측면을 따라 이동되어 하단실에 배수된다. 한편, 안개 모양의 세정수는 액체 모양의 세정수의 내측을 배기가스와 함께 통과한다. 이로써 안개 모양의 세정수가 세분화되어 배기가스 중의 SOx 및 매진을 효율적으로 포집할 수 있다.
또한, 상기 세정 집진 장치에 있어서, 상기 연통관은, 상기 상단실의 바닥면에서 하부로 연장되어 있으며, 하부 부분에 마련된 개구부가 상기 하단실 내에서 개구될 수 있다.
또한, 상기 세정 집진 장치에 있어서, 상기 연통관은 복수 개로 구비되고, 상기 각 연통관의 개구부는, 상기 하단실의 중앙 근처를 중심으로 하는 가상 원의 대략 접선 방향(엄밀하게 접선 방향일 필요는 없다)으로 개구되도록 형성할 수 있다. 이러한 구성에 따르면, SOx 및 매진을 포집한 세정수가 개구부에서 방출되면, 하단 실 내에서 선회하게 된다. 그러면, 원심력에 의해 SOx 및 매진을 포집한 세정수가 하단실의 내벽에 포집된다. 따라서 배기가스에 포함된 SOx 및 매진을 더욱 확실하게 포집할 수 있다.
또한, 상기 세정 집진 장치에 있어서, 상기 배기가스 유출 통로는 상기 하단실의 상부 중앙 부분에서 상기 하단실의 배기가스를 흡입하도록 구성할 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 개구부에서 배출된 안개 모양의 세정수가 상부를 향해 나선형으로 선회하기 때문에, 세정수가 더 매끄러운 선회류가 되어 SOx 및 매진의 포집 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 세정 집진 장치에 있어서, 상기 세정 집진 장치의 배기가스 유량이 감소하면, 상기 분사부에서 분사되는 세정수의 양을 증가하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 디젤 엔진의 부하가 감소함에 따라 배기가스의 유량이 줄더라도 세정수의 분사량을 늘림으로써 연통관 내의 유효 면적이 작아져서 상기 연통관 내의 배기가스의 유속을 적절한 범위 내에 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 예에 따른 엔진 시스템은, 디젤 엔진과, 상기 세정 집진 장치를 구비하고 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 선박은, 상기 엔진 시스템을 구비하고 있다.
상술한 세정 집진 장치에 따르면, 다량의 세정수를 분사함으로써 배기가스를 효율적으로 냉각할 수 있는 동시에 상기 세정수의 일부를 미세화하여 미세화된 세정수가 배기가스에 포함된 SOx 및 매진을 포획할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템의 블록도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 세정 집진 장치의 계통도이다.
도 3은, 도 2의 연통관의 하부 부분의 확대도이다.
도 4는, 도 2에 도시된 하단실의 수평 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 대해 도를 참조하면서 설명한다. 이하에서는, 모든 도면에 걸쳐 동일하거나 동등한 요소에는 같은 도면부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
<엔진 시스템>
먼저, 본 실시예에 따른 엔진 시스템(101)에 대해 설명한다. 도 1은, 엔진 시스템(101)의 블록도이다. 도 1 중 굵은 실선은 소기가스의 흐름을 도시하고 있으며, 굵은 점선은 배기가스의 흐름을 도시하고 있다. 본 실시예에 따른 엔진 시스템(101)은, 선박(100)에 탑재된 선박용 엔진 시스템(101)이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진 시스템(101)은, 디젤 엔진(10)과, 과급기(20)와, 배기가스 재순환 유닛(30)을 구비하고 있다.
디젤 엔진(10)은, 엔진 시스템(101)의 중심이 되는 구성 요소이다. 디젤 엔진(10)은 추진용 프로펠러(미도시)에 연결되어 있으며, 상기 프로펠러를 회전시킨다. 본 실시예의 디젤 엔진(10)은, 대형 선박용이며, 이른바 중유를 연료로 하기 때문에, 그 배기가스에는 SOx뿐만 아니라 그을음을 주성분으로 하는 다량의 매진이 포함된다.
과급기(20)는, 디젤 엔진(10)에 압축 공기를 공급하기 위한 장치이다. 과급기(20)는, 터빈부(21)와 컴프레서부(22)를 갖고 있다. 터빈부(21)에는 디젤 엔진(10)으로부터 배기가스가 공급되고, 배기가스의 에너지에 의해 터빈부(21)가 회전한다. 터빈부(21)와 컴프레서부(22)는 샤프트부(23)에 의해 연결되어 있으며, 터빈부(21)가 회전함에 따라 컴프레서부(22)도 회전한다. 컴프레서부(22)가 회전하면, 외부에서 받아들인 대기가 압축되고, 압축된 대기는 소기가스로서 디젤 엔진(10)에 공급된다.
배기가스 재순환 유닛(30)은, 디젤 엔진(10)에 배기가스를 되돌리는 유닛이다. 디젤 엔진(10)에서 배출된 배기가스는, 과급기(20)뿐만 아니라 배기가스 재순환 유닛(30)에 공급된다. 상세하게는 후술하지만, 배기가스 재순환 유닛(30)에 공급된 배기가스는, SOx 및 매진이 제거되고 디젤 엔진(10)으로 되돌려진다. 디젤 엔진(10)에서 배출되는 배기가스는, 산소 농도가 낮기 때문에 이것을 디젤 엔진(10)에 되돌림으로써 연소 온도가 낮아진다. 그 결과, 디젤 엔진(10)에서 배출되는 NOx의 배출량을 줄일 수 있다.
<배기가스 재순환 유닛>
다음으로, 본 실시예의 배기가스 재순환 유닛(30)에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 상술한 바와 같이, 배기가스 재순환 유닛(30)은, 디젤 엔진(10)에 배기가스를 되돌리는 유닛이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배기가스 재순환 유닛(30)은, 세정 집진 장치(스크러버)(31)와, 폐수 처리 장치(32)와, EGR 블로워(33)를 가지고 있다.
세정 집진 장치(31)는, 디젤 엔진(10)의 배기가스에서 SOx 및 부유입자형 물질인 매진을 제거하는 장치이다. 상술한 바와 같이, 대형 선박용 디젤 엔진의 배기가스에는, 다량의 SOx 및 매진이 포함되기 때문에, 대형 선박에 사용되는 배기가스 재순환 유닛에는 세정 집진 장치가 필요하게 된다. 세정 집진 장치(31)는, 배기가스에서 SOx 및 매진을 제거하기 위해 세정수를 사용한다. 세정 집진 장치(31)에서 사용된 세정수의 일부는, 스크러버 폐수로서 폐수 처리 장치(32)에 배출된다. 그 외에 세정 집진 장치(31)의 상세한 내용에 대해서는 후술한다.
폐수 처리 장치(32)는, 세정 집진 장치(31)에서 배출된 스크러버 폐수를 처리하는 장치이다. 스크러버 폐수에는, 다량의 SOx 및 매진이 포함되기 때문에 그대로는 선박 외부로 배수할 수 없다. 스크러버 폐수를 선박 외부로 배수하는 것이면, 폐수 처리 장치(32)에 의해 스크러버 폐수의 탁도를 소정의 값 이하로 낮출 필요가 있다. 일례로, 폐수 처리 장치(32)는, 내부에 원심분리기를 구비하고 있으며, 이 원심분리기에 의해 스크러버 폐수에서 SOx 및 매진을 제거한다.
EGR 블로워(33)는, 세정 집진 장치(31)를 경유한 배기가스를 승압하고, 승압된 배기가스를 소기가스로서 디젤 엔진(10)에 되돌리는 장치이다. EGR 블로워(33)는, 블로워(34)와 전동 모터(35)를 가지고 있다. 블로워(34)는, 전동 모터(35)에 의해 구동된다. 세정 집진 장치(31)에 의해 SOx 및 매진이 제거된 배기가스는, 이러한 방식으로 구동된 블로워(34)에 의해 승압된다. 그리고 EGR 블로워(33)(블로워(34))에 의해 승압된 배기가스는, 과급기(20)에서 압축된 대기와 혼합되어 디젤 엔진(10)에 공급된다.
<세정 집진 장치>
다음으로, 본 실시예에 따른 세정 집진 장치(31)에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 여기서, 도 2는, 세정 집진 장치(31)의 계통도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 세정 집진 장치(31)는, 배기가스 유입 통로(41)와, 분사부(42)와, 상단실(43)과, 하단실(44)과, 연통관(45)과, 배기가스 유출 통로(46)와, 제어 장치(47)를 구비하고 있다. 이하, 이러한 각 구성 요소에 대해 차례로 설명한다.
배기가스 유입 통로(41)는, 디젤 엔진(10)에서 배출된 배기가스를 세정 집진 장치(31)의 내부에 도입하는 통로이다. 디젤 엔진(10)에서 배출된 배기가스는, 온도가 높은 상태에서 세정 집진 장치(31)에 도입된다. 본 실시예의 배기가스 유입 통로(41)는, 관 모양으로 형성되어 있으며, 하류 측이 상단실(43)에 연결되어 있다. 요컨대, 배기가스 유입 통로(41)를 통과한 배기가스는, 그 다음에 상단실(43)에 유입된다. 배기가스 유입 통로(41)에는, 배기가스 유량계(48)가 설치되어 있으며, 배기가스 유입 통로(41)를 통과하는 배기가스의 유량(이하, 단지 "배기가스 유량"이라고 칭한다)을 측정하고 있다. 배기가스 유량계(48)에서 측정한 배기가스 유량에 대한 신호는, 제어 장치(47)에 전송된다.
분사부(42)는, 배기가스 유입 통로(41)가 도입하는 배기가스에 세정수를 분사하는 장치이다. 본 실시예에서는, 배기가스 유입 통로(41)의 2곳에 분사부(42)가 배치되어 있다. 분사부(42)에서 분사되는 세정수는, 하단실(44)의 바닥 부분에 모인 세정수를 재이용한 것으로, 분사부(42)에는 순환 펌프(49)에 의해 퍼 올려서 공급된다. 순환 펌프(49)의 출력(회전수), 즉 분사부(42)에서 분사되는 세정수의 양(이하, "분사 유량"이라고 칭한다)은, 제어 장치(47)에 의해 제어된다. 또한, 순환 펌프(49)와 분사부(42) 사이에 분사 유량을 측정하는 세정수 유량계(40)가 설치되어 있으며, 세정수 유량계(40)에서 측정한 분사 유량에 대한 신호는, 제어 장치(47)에 전송된다. 제어 장치(47)에 의한 분사 유량의 제어 방법에 대해서는 후술한다.
여기서, 세정 집진 장치(31)에 도입되는 배기가스는 온도가 높기 때문에, 재순환시키려면 배기가스의 온도를 낮출 필요가 있다. 본 실시예에서는, 분사부(42)에서 분사되는 세정수는, 냉각수로도 기능한다. 따라서, 배기가스 유입 통로(41)를 통과하는 초기 단계에서, 배기가스에 다량의 세정수를 분사할 수 있도록, 분사부(42)는 배기가스 유입 통로(41)에 설치되어 있다. 또한, 더 많은 세정수를 분사할 수 있도록, 본 실시예에 따른 세정 집진 장치(31)는, 분사부(42)를 2개 구비하고 있다.
상단실(43)은, 세정 집진 장치(31) 중 상부에 위치하는 방이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 세정 집진 장치(31)의 내부는, 원반 부재(50)로 분할되어 있으며, 원반 부재(50)의 상부 측이 상단실(43)이 되고, 하부 측이 하단실(44)이 된다. 따라서, 원반 부재(50)의 상면이 상단실(43)의 바닥면(51)에 해당한다. 또한, 상단실(43)은 원통형의 형상을 가지고 있으며, 상기 상단실의 중앙을 배기가스 유출 통로(46)가 상하 방향으로 관통하고 있다. 상단실(43)에는, 배기가스 유입 통로(41)로부터 배기가스와 다량의 세정수가 유입된다. 분사부(42)에서 분사된 세정수는, 상단실(43)에서는 대부분이 안개 모양이 아니라 액체 모양이 된다. 요컨대, 상단실(43)의 바닥면(51)은, 분사부(42)에서 분사된 액체 모양의 세정수를 수용하게 된다.
하단실(44)은, 상단실(43)의 하부에 위치하는 방이다. 하단실(44)은, 상단실(43)과 마찬가지로 원통형의 형상을 가지고 있다. 상단실(43)의 바닥면(51)에 소량으로 모인 액체 모양의 세정수는, 연통관(45)을 통해 하단실(44)에 배수된다. 하단실(44)에 배수된 세정수는, 하단실(44)의 바닥 부분에 모인다. 바닥 부분에 모인 세정수는 일부가 순환 펌프(49)를 통해 분사부(42)에서 분사되고, 또한 다른 일부가 스크러버 폐수로서 폐수 처리 장치(32)를 거쳐 선박 외부로 배출된다. 또한, 선박 외부로 배출된 스크러버 폐수와 같은 양의 세정수가, 보급수 탱크(52)에서 공급수 공급 펌프(53)를 통해 하단실(44) 내에 공급된다. 또한, 하단실(44) 내에는, 탈황용 가성소다가 가성소다 공급 탱크(54)에서 가성소다 공급 펌프(55)를 통해 공급된다. 이로써 가성소다를 포함한 세정수가 분사부(42)에서 분사되어 배기가스에서 황산화물(SOx)이 제거된다. 또한, 세정수의 pH 값을 관측하고, 그 값에 따라 가성소다의 공급량을 결정할 수 있다.
또한, 세정 집진 장치(31)에는, 상단실(43)과 하단실(44)을 연결하도록 차압계(56)가 설치되어 있다. 차압계(56)는, 상단실(43)과 하단실(44)의 차압(이하, "내부 압력"이라고 칭한다)을 측정하고 내부 차압에 대한 신호를 제어 장치(47)에 전송한다. 상단실(43)은 디젤 엔진(10)의 배기가스가 유입되고, 또한 후술하는 바와 같이, 하단실(44)은 배기가스 유출 통로(46)를 통해 EGR 블로워(33)의 입구 측에 연결되어 있다(도 1 참조). 그리고 상단실(43)과 하단실(44)을 연결하는 연통관(45)의 내경은 그다지 크지는 않다. 따라서, 상단실(43)과 하단실(44) 사이에는, 비교적 큰 압력 차이가 생긴다.
연통관(45)은, 상단실(43) 내의 배기가스 및 세정수를 하단실(44)에 인도하는 관 부재이다. 본 실시예에 따른 세정 집진 장치(31)는, 복수의 연통관(45)을 구비하고 있다. 각 연통관(45)은, 상단실(43)의 바닥면(51)에서 하부로 연장되어 있으며, 하부 부분은 하단실(44)의 상하 방향 중앙 근처에 위치하고 있다. 각 연통관(45)은, 상단에서 하단까지 직경이 일정하며 단면이 링 형상의 원형 관이다. 각 연통관(45)의 상단은, 원반 부재(50)를 관통하여 상단실(43)의 바닥면(51)까지 이르고 있다. 즉, 연통관(45)의 상단은 상단실(43)에 개구되어 있다. 각 연통관(45)의 상면 절단면은, 상단실(43)의 바닥면(51)과 대략 동일면 상에 위치하고 있다. 한편, 각 연통관(45)의 하단은 하단실(44) 내의 상하 방향 중앙 근처에 위치하고 있다.
도 3은, 연통관(45)의 하부 부분의 확대도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각 연통관(45)은, 하단면은 하부 부분의 측면에 개구부(57)가 형성되어 있다. 개구부(57)는, 연통관(45)이 연장되는 방향(연직 방향)에 대하여 수직의 방향(수평 방향)으로 개구되어 있다. 상단실(43) 내의 배기가스 및 세정수는, 연통관(45)의 상단에서 들어가서 내부를 지나고 개구부(57)에서 배출된다. 도 3의 경우, 지면 상부에서 하부로 흐른 배기가스 및 세정수는, 개구부(57)에서 지면 앞쪽으로 배출된다. 또한, 본 실시예에서는, 연통관(45)의 하부 부분의 2곳에 원형의 개구부(57)가 형성되어 있지만, 개구부(57)는 1곳에 형성될 수 있고, 그 형상도 특별히 한정되지 않는다.
도 4는, 하단실(44) 중 상부 측에 있어서의 수평 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각 연통관(45)은, 하단실(44)의 중앙 부분(중심축)을 중심으로 하는 3개의 가상 원(C1~C3) 상의 어느 하나에 배치되어 있다. 도 4 중의 연통관(45)에서 연장되는 화살표는, 개구부(57)가 개구되는 방향, 즉 배기가스 및 세정수가 방출되는 방향을 도시하고 있다. 도 4의 화살표로 도시된 바와 같이, 각 연통관(45)의 개구부(57)는, 그 연통관(45)이 배치된 가상 원(C1~C3)의 접선 방향으로 개구되도록 형성되어 있다. 또한, 각 연통관(45)의 개구부(57)는 같은 원주 방향(도 4에서는 시계 방향)으로 개구되어 있다. 개구부(57)에서 배기가스는 직각 방향으로 방향 전환된다. 배기가스 중에 있는 SOx 및 매진을 포함한 안개의 물방울은 그 관성으로 방향을 바꾸지 못하고 상당량 낙하한다. 또한, 연통관(45)의 내면을 따라 흘러내린 세정수도 낙하한다. 미세화된 안개는 배기가스와 함께 하단실(44) 안을 선회한다.
배기가스 유출 통로(46)는, 하단실(44)에서 배기가스를 흡입하여 배출하는 통로이다. 본 실시예의 배기가스 유출 통로(46)는, 통형의 배관이며, 상류 측의 단부(도 2에 도시하는 단부)가 하단실(44)의 상부의 중앙 부분에 개구되어 있다. 그리고 배기가스 유출 통로(46)는, 상단실(43)의 중앙을 상하 방향으로 관통하고, 하류 측의 단부는 EGR 블로워(33)의 입구 측(상류 측)에 연결되어 있다(도 1 참조). EGR 블로워(33)의 입구 측에서는 배기가스가 이동되기 때문에, 하단실(44) 내의 배기가스는, 배기가스 유출 통로(46)에 이동되도록 하단실(44)의 상부에서 배출된다.
여기서, 세정 집진 장치(31) 내에 있어서의 배기가스 및 세정수의 흐름에 대해 설명한다. 배기가스 유입 통로(41)에 들어간 고온의 배기가스는, 분사부(42)에서 분사되는 다량의 세정수에 의해 냉각된다. 세정수의 대부분은 액체 모양이 되어 상단실(43)의 바닥면(51) 상에 소량으로 모인 후에, 연통관(45)의 내측면을 따라 하단실(44)에 배수된다. 또한, 연통관(45)의 내경은, 액체 모양의 세정수가 연통관(45)을 막지 않을 치수로 설정되어 있다. 한편, 배기가스와 안개 모양의 세정수는, 액체 모양의 세정수의 내측을 흐르도록 하여 연통관(45)을 통과한다. 본 실시예의 연통관(45)은 내측면을 따라 흐르는 액체 모양의 세정수가 벤츄리관의 스로트부와 같은 역할을 하여 배기가스는 흘러내리는 세정수로 단면적이 작아진 연통관(45)을 통과할 때에 급격히 가속한다. 그러면 안개 모양의 세정수는, 배기가스에 의해 미세화되어 배기가스에 포함된 SOx 및 매진을 효율적으로 포집한다.
그 후, 배기가스, SOx 및 매진을 포집한 안개 모양의 세정수는, 연통관(45)의 개구부(57)로부터 하단실(44) 내로 방출된다. 상기와 같이, 연통관(45)의 개구부(57)는, 각 가상 원(C1~C3)의 접선 방향으로 개구되어 있기 때문에, 각 연통관(45)에서 방출된 안개 모양의 세정수는, 선회류(도 4에서는 시계 방향)가 되어 하단실(44)의 상부에 위치하는 배기가스 유출 통로(46)로 이동된다. SOx 및 매진을 포집한 세정수는 선회함으로써 그 세정수 또는 SOx 및 매진이 원심력에 의해 하단실(44)의 내벽에 보수된다. 이상이 배기가스 및 세정수의 흐름이다.
제어 장치(47)는, CPU 등으로 구성되어 있으며, 분사 유량(분사부(42)에서 분사되는 세정수의 양)을 조절하는 장치이다. 본 실시예의 제어 장치(47)는, 배기가스 유량계(48)에서 전송받은 신호에 따라 배기가스 유량을 얻고, 세정수 유량계(40)에서 전송받은 신호에 따라 분사 유량을 얻고, 또한 차압계(56)에서 전송받은 신호에 따라 내부 차압을 얻는다. 그리고 제어 장치(47)는, 배기가스 유량, 분사 유량, 및 내부 차압에 따라 제어 신호를 계산하여 생성하고 그 제어 신호를 순환 펌프(49)에 전송한다.
여기서, 아무런 제어를 하지 않는 경우에는, 예를 들어 디젤 엔진(10)의 부하가 감소하면 배기가스 유량이 감소하여 내부 차압이 감소한다. 그 결과, 연통관(45)을 통과하는 배기가스의 속도가 감소해버린다. 이와 같은 경우에는, SOx 및 매진을 효율적으로 포집할 수 없어질 우려가 있다. 왜냐하면, 세정수가 효율적으로 SOx 및 매진을 포집하려면, 배기가스의 속도가 소정의 속도 범위 내(예를 들어, 60~90m/s)이어야 하기 때문이다. 따라서, 세정 집진 장치(31)를 통과하는 배기가스 유량이 감소했을 경우에는, 어떤 방법으로든 연통관(45)을 통과하는 배기가스의 속도를 증가시킬 필요가 있다.
따라서 본 실시예의 제어 장치(47)는, 세정 집진 장치(31)를 통과하는 배기가스 유량이 감소했는지 여부를 내부 차압의 증감으로 판단하고, 세정 집진 장치 (31)를 통과하는 배기가스 유량이 감소한 것으로 판단했을 경우에는, 순환 펌프(49)를 제어하여 분사 유량을 증가시킨다. 분사 유량이 증가하면, 연통관(45)의 내측면을 따라 흐르는 액체 모양의 세정수가 증가하여 배기가스와 안개 모양의 세정수가 실제로 통과할 수 있는 연통관(45)의 단면적(이하, "유효 단면적"이라고 칭한다)이 감소한다. 그리고 유효 단면적이 감소하면, 배기가스의 속도는 증가하게 된다. 이로써 내부 차압이 증가한다. 또한, 이와는 반대로, 세정 집진 장치(31)를 통과하는 배기가스 유량이 증가했을 경우에는, 제어 장치(47)는 분사 유량을 줄이는 제어를 한다. 이로써 연통관(45)의 내측면을 따라 흐르는 액체 모양의 세정수가 줄어 유효 단면적이 증가한다. 이로써 연통관(45) 내의 배기가스 속도를 소정의 속도 범위 내(예를 들어, 60~90m/s)에 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 세정 집진 장치(31)에서는, 분사 유량을 조절함으로써 연통관(45)의 유효 면적을 변화시키고, 나아가 연통관(45)을 통과하는 배기가스의 속도가 적절한 범위에 들어가도록 조절하고 있다. 세정 집진 장치(31) 내의 배기가스 유량은, 세정수에서 발생하는 증기나 안개로 변화할 수 있기 때문에 연통관(45)의 입구 출구의 차압(내부 차압)과 연통관(45)에 있어서의 배기가스 속도의 상관관계로 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서는, 내부 차압의 신호에 따라 디젤 엔진(10)의 부하를 판단하고 있지만, 거버너 랙(연료 분사량)의 신호에 따라 판단할 수도 있고, 디젤 엔진(10)의 회전수 신호에 따라 판단할 수도 있다. 그때에는, EGR율의 변화도 고려할 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 세정수가 효율적으로 SOx 및 매진을 포집하려면, 배기가스 속도가 중요하지만, 그 외에도 액체 가스 비율이 중요하게 된다. 상기 "액체 가스 비율"이란, 연통관(45)을 통과하는 배기가스 유량에 대한 연통관(45)을 통과하는 안개 모양의 세정수의 유량을 의미한다. 액체 가스 비율은, 예를 들면 0.5~1.5L/m3인 것이 바람직하다. 또한, 연통관(45)을 통과하는 안개 모양의 세정수의 유량은, 분사 유량에서 추정할 수 있다. 제어 장치(47)는, 얻은 배기가스 유량 및 분사 유량에 따라 액체 가스 비율을 계산한다. 그리고 계산된 액체 가스 비율이 적절한 범위에서 벗어나 있을 경우에는, 순환 펌프(49)를 제어하여 액체 가스 비율이 적절한 범위에 들어가도록 분사 유량을 증감한다. 또한, 배기가스의 속도 및 액체 가스 비율 중 어느 하나를 적절한 범위에 들어가도록 조절했을 때, 다른 하나가 적절한 범위에서 벗어나는 경우도 발생할 수 있다. 이러한 경우에는, 더욱 효율적으로 SOx 및 매진을 포집한다는 관점에서, 어느 하나가 적절한 범위에 들어가도록 분사 유량을 조절한다.
이상이 본 실시예에 따른 세정 집진 장치(31)의 설명이다. 이와 같이 본 실시예에 따른 세정 집진 장치(31)에 의하면, 배기가스를 냉각하기 위해 다량의 세정수를 분사했다고 해도 그 대부분이 액체 모양으로 되어 연통관(45)을 막지 않고 상단실(43)에서 하단실(44)로 배출된다. 그리고 분사된 세정수 중 안개 모양이 된 세정수는, 흘러내리는 세정수로 단면적이 작아진 연통관(45) 안을 통과할 때에 미세화되어 배기가스에 포함된 SOx 및 매진을 포집할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 세정 집진 장치(31)에 의하면, 세정수에 의해 배기가스에서 SOx 및 매진을 제거할 뿐만 아니라 배기가스를 냉각하는 냉각수로서의 기능도 충분히 수행할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 세정 집진 장치(31)는, 일반적인 유수식 세정 집진 장치와는 달리, 흔들림이 발생하는 선박에 탑재하여도 성능을 일정하게 유지할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해 도를 참조하여 설명했지만, 구체적인 구성은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계 변경 등이 있더라도 본 발명에 포함된다.
본 발명에 따른 세정 집진 장치에 따르면, 다량의 세정수를 분사함으로써 배기가스를 효율적으로 냉각할 수 있는 동시에 상기 세정수의 일부를 미세화하여 미세화된 세정수가 배기가스의 SOx 및 매진을 포집할 수 있다. 따라서 세정 집진 장치의 기술분야에 있어서 유익하다.
31: 세정 집진 장치
41: 배기가스 유입 통로
42: 분사부
43: 상단실
44: 하단실
45: 연통관
46: 배기가스 유출 통로
51: 바닥면
57: 개구부
100: 선박
101: 엔진 시스템

Claims (7)

  1. 디젤 엔진의 배기가스에 포함된 SOx 및 매진을 제거하는 세정 집진 장치로서,
    고온의 배기가스를 도입하는 배기가스 유입 통로;
    상기 배기가스 유입 통로를 따라 도입하는 배기가스에 세정수를 분사하는 분사부;
    상기 분사부에서 분사된 세정수를 바닥면에서 수용하는 상단실;
    상기 상단실의 하부에 위치하는 하단실;
    상기 상단실의 바닥면에서 수용된 세정수를 상기 하단실에 배수하는 동시에 상기 상단실 내의 배기 가스를 상기 하단실의 세정수의 수면보다 위쪽에 위치하는 공간에 인도하는 연통관; 및
    상기 하단실에 인도된 배기가스를 흡입하여 배출하는 배기가스 유출 통로를 구비한 것을 특징으로 하는 세정 집진 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연통관은, 상기 상단실의 바닥면으로부터 하부로 연장되어 있으며, 하부 부분에 마련된 개구부가 상기 하단실 내에서 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 세정 집진 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연통관은 복수 개로 구비되고,
    상기 각 연통관의 개구부는, 상기 하단실의 중앙을 중심으로 하는 가상 원의 접선 방향으로 개구되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세정 집진 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배기가스 유출 통로는 상기 하단실의 상부 중앙 부분에서 상기 하단실의 배기가스를 흡입하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 세정 집진 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세정 집진 장치의 배기가스 유량이 감소하면, 상기 분사부에서 분사되는 세정수의 양을 증가하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 세정 집진 장치.
  6. 디젤 엔진 및 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 세정 집진 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  7. 제6항에 따른 엔진 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 선박.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK178135B1 (en) * 2014-03-28 2015-06-15 Man Diesel & Turbo Deutschland An internal combustion engine, and a method of removing sulphur oxides from exhaust gas
EP3266702B1 (en) 2015-03-04 2021-04-28 Samsung Heavy Industries Co., Ltd. Pollutant reduction device and method
JP6188033B2 (ja) * 2015-03-13 2017-08-30 三菱重工業株式会社 スクラバ、排ガス処理装置、船舶
FR3035440B1 (fr) * 2015-04-24 2020-01-31 Claude Jules Joseph Vansuyt Dispositif de filtration humide des rejets gazeux en sortie de pot d'echappement d'un vehicule a moteur thermique
WO2017010192A1 (ja) * 2015-07-15 2017-01-19 富士電機株式会社 排ガスを処理するシステム
JP6982463B2 (ja) * 2017-10-25 2021-12-17 臼井国際産業株式会社 気液分離装置
CN108005759A (zh) * 2017-12-29 2018-05-08 中船动力研究院有限公司 船用柴油机废气再循环装置
US11346309B2 (en) * 2018-08-23 2022-05-31 Volvo Truck Corporation Method for operating an internal combustion engine system
FR3092363A1 (fr) * 2019-01-31 2020-08-07 Denis Philippe Baron Dispositif pour l’élimination de particules dans les gaz d’échappement des moteurs à combustion interne
FR3093652B1 (fr) * 2019-03-13 2022-09-16 Lab Sa Installation d’épuration par voie humide de fumées d’échappement d’un moteur d’un navire marin
JP7394606B2 (ja) * 2019-11-29 2023-12-08 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション デミスタユニット
CN111336039A (zh) * 2020-04-24 2020-06-26 江苏海事职业技术学院 一种基于脱硫塔的船舶柴油机废气再循环装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007326007A (ja) 2006-06-07 2007-12-20 Sharp Corp 排ガス処理方法および排ガス処理装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59131228U (ja) * 1983-02-22 1984-09-03 三菱重工業株式会社 気液接触装置
JPH01159027A (ja) * 1987-09-16 1989-06-22 Chiyoda Corp 排ガス処理方法及び装置
JPH06190240A (ja) * 1992-12-28 1994-07-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 円筒型排煙脱硫装置
JPH07229418A (ja) * 1994-02-21 1995-08-29 Hitachi Ltd 排ガス浄化装置
JPH08252423A (ja) * 1995-03-15 1996-10-01 Chiyoda Corp 排ガス処理装置
JP4000637B2 (ja) 1997-09-19 2007-10-31 千代田化工建設株式会社 排煙脱硫装置および排煙脱硫方法
JPH11128672A (ja) * 1997-11-05 1999-05-18 Chiyoda Corp 排煙脱硫装置
KR20010055381A (ko) * 1999-12-10 2001-07-04 허 태 학 비빔밥 피자의 제조방법
FI114112B (fi) * 2001-03-14 2004-08-13 Marioff Corp Oy Menetelmä polttomoottorin pakokaasujen puhdistamiseksi ja laitteisto kostean ilman syöttämiseksi polttomoottoriin
FR2893669B1 (fr) * 2005-11-18 2008-01-11 Lab Sa Sa Laveur pour l'epuration de gaz d'echappement d'un moteur diesel, son procede de mise en oeuvre, et vehicule marin correspondant
JP5244334B2 (ja) * 2007-05-01 2013-07-24 三菱ふそうトラック・バス株式会社 内燃機関の排気浄化装置
CN201079730Y (zh) * 2007-08-08 2008-07-02 孙泽云 布袋除尘反应器
DE102009010808B3 (de) 2009-02-27 2010-08-19 Man Diesel Filial Af Man Diesel Se, Tyskland Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Motorabgas
JP2012081451A (ja) * 2010-10-14 2012-04-26 Babcock Hitachi Kk 酸素燃焼式燃焼装置の排ガス処理装置と方法及びそのための湿式排煙脱硫方法と装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007326007A (ja) 2006-06-07 2007-12-20 Sharp Corp 排ガス処理方法および排ガス処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2918803A1 (en) 2015-09-16
JPWO2014045578A1 (ja) 2016-08-18
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JP5807124B2 (ja) 2015-11-10
CN104508264A (zh) 2015-04-08
KR20150032321A (ko) 2015-03-25
EP2918803A4 (en) 2016-09-21

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