KR101722982B1 - An internal combustion engine, and a method of removing sulphur oxides from exhaust gas - Google Patents
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Abstract
해양 선박용 내연 기관은 적어도 하나의 염기 저장 탱크, 버퍼 탱크 및 세척 유닛을 포함하는 배기 시스템을 갖는다. 염기 저장 탱크는 염기 주입 라인을 통해 버퍼 탱크로 염기를 공급하는 주입 장치를 갖는다. 버퍼 탱크는 세척수 공급 라인을 통해 세척 유닛의 준비된 세척수 유입부에 연결되는 알칼리성 세척수 공급 라인 유출부를 갖고, 세척수 유입부를 더 갖는다. 세척 유닛은 스플리터를 통해 세척수 유입부에 연결된 소비된 세척수 유출부와, 연소실로부터의 하나 이상의 가스 유입부와, SOx가 감소된 배기가스 유출부를 더 포함한다. The marine marine internal combustion engine has an exhaust system including at least one base storage tank, a buffer tank and a cleaning unit. The base storage tank has an injection device for supplying a base to the buffer tank through a base injection line. The buffer tank has an alkaline wash water supply line outlet connected to the prepared wash water inlet of the cleaning unit through a wash water supply line, and further has a wash water inlet. The cleaning unit further comprises a spent wash water outlet connected to a washing water inflow part, and at least one gas inlet from the combustion chamber, SO x is reduced the exhaust gas outlet portion through the splitter.
Description
본 발명은 연소실을 갖는 복수의 실린더 및 배기 시스템을 갖는 해양 선박용 내연 기관으로서, 상기 배기 시스템은 적어도 염기 저장 탱크, 버퍼 탱크 및 세척 유닛을 포함하고, 상기 염기 저장 탱크는 염기 주입 라인을 통해 버퍼 탱크에 염기를 공급하기 위한 주입 장치를 가지고; 상기 버퍼 탱크는 준비된 세척수 공급 라인을 통해 세척 유닛의 준비된 세척수 유입부에 연결되는 알칼리성 세척수 공급 유출부를 더 구비하고 상기 버퍼 탱크는 세척수 유입부를 더 포함하고; 상기 세척 유닛은 스플리터를 통해 세척수 유입부에 연결되는 소비된 세척수 유출부를 더 포함하고, 상기 세척 유닛은 연소실로부터 유래하는 하나 이상의 배기가스 유입부 및 SOx가 감소된 배기가스 유출부를 더 포함하는 내연 기관에 관한 것이고, 다른 면에서 본 발명은 배기가스로부터 황산화물을 제거하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an internal combustion engine for a marine vessel having a plurality of cylinders and an exhaust system having a combustion chamber, the exhaust system comprising at least a base storage tank, a buffer tank and a cleaning unit, An injection device for supplying a base to the device; The buffer tank further includes an alkaline washing water supply outlet connected to the prepared washing water inlet of the washing unit through a prepared washing water supply line, and the buffer tank further includes a washing water inlet; Wherein the cleaning unit further comprises a spent wash water outlet connected to the wash water inlet via a splitter and wherein the cleaning unit further comprises at least one exhaust gas inlet from the combustion chamber and an exhaust gas outlet with reduced SO x , The present invention relates to a method for removing sulfur oxides from an exhaust gas.
황 함량이 낮은 연료 오일을 연소하거나 배기가스를 세정함으로써 선박으로부터 SOx 배출을 줄이는 것이 요구된다. 지난 수년간, 대형의 내연 디젤 엔진의 배기 배출에 관한 국제적 및 국내적 법적 요건이 더 엄격해져 왔다. 일반적으로 배기가스를 세정하는 것이 더 세정된 연료 오일을 사용하는 것보다 비용 면에서 더 효율적임이 인정된다. By combusting a low sulfur content fuel oil or clean the exhaust gas is required to reduce the SO x discharged from the vessel. Over the years, international and domestic legal requirements for exhaust emissions from large-scale internal combustion diesel engines have become more stringent. It is generally recognized that cleaning the exhaust gas is more cost effective than using cleaner fuel oil.
습식 SOx 세척은 배기가스로부터 황산화물을 제거하는 방법이다. 전반적으로, 두 가지 형태의 습식 세척 기술이 있다: "개방형 루프 가동"이라 명칭되는 한 형태의 세척에서는, 바다로부터 해수가 세척기로 끌어올려져 이후 다시 바다로 방출된다. 해수는 바다로 다시 방출되기 전에 개방형 루프 가동 내 산성 가스들을 중화시키는 탄산염 및 다른 염들을 자연발생적으로 포함한다. 이는 WO 2008/015487호에 기술되어 있다. Wet SO x scrubbing is a method of removing sulfur oxides from the exhaust gas. Overall, there are two types of wet cleaning techniques: in one type of cleaning called "open loop operation", seawater is drawn from the sea into the washer and then released back into the sea. Sea water spontaneously contains carbonates and other salts that neutralize acidic gases in the open loop operation before being released back into the ocean. This is described in WO 2008/015487.
"폐쇄형 루프 가동"이라 명칭되는 다른 형태의 세척에서는, 폐쇄형 루프 내 세척기를 통해 담수가 끌어올려진다. 세척수의 pH 값은 세척수에 염기를 첨가함으로써 원하는 범위의 pH 내로 유지되고 이를 재순환하여 실질적으로 세척수가 바다로 배출되지 않는다. In another type of cleaning, termed "closed loop operation ", fresh water is drawn up through a washer in a closed loop. The pH value of the wash water is maintained within a desired range of pH by adding a base to the wash water and is recirculated so that substantially no wash water is discharged to the ocean.
SOx 제거를 용이하게 하는 화학 반응은 개방형 루프 세척기이든 폐쇄형 루프 세척기이든 동일하다. SOx는 물 및 산소와 반응하여 황산염 및 하이드로늄 이온(H3O+)를 형성하고, (또는 황산(H2SO4) 및 아황산(H2SO3)을 형성한다). 배기가스 내 황의 대부분은 이산화황(SO2)의 형태이다(약 95%). 이산화황이 물과 혼합될 때 하기의 반응이 일어난다:The chemical reaction that facilitates SO x removal is the same whether it is an open loop cleaner or a closed loop cleaner. SO x reacts with water and oxygen to form sulfates and hydronium ions (H 3 O + ) (or form sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and sulfurous acid (H 2 SO 3 )). Most of the sulfur in the exhaust gas is in the form of sulfur dioxide (SO 2 ) (about 95%). When sulfur dioxide is mixed with water, the following reaction takes place:
염기와의 반응에 의해 아황산수소(HSO3 -) 및 아황산(SO3 2 -) 이온이 형성된다: Hydrogen sulfite (HSO 3 - ) and sulfurous acid (SO 3 2 - ) ions are formed by reaction with a base:
이산화황이 용해될 때, 아황산수소염과 아황산염은 또한 산소를 포함하는 물에서 황산염(SO4 2 -)으로 바로 산화된다. When sulfur dioxide is dissolved, hydrogen sulfite and sulfite are also directly oxidized to sulfate (SO 4 2 - ) in water containing oxygen.
배기가스 내 황의 약 5%는 SO3의 형태이다. SO3가 물과 혼합될 때 하기의 반응이 일어난다: About 5% of the sulfur in the exhaust gas is in the form of SO 3 . When SO 3 is mixed with water, the following reaction takes place:
결과로 나오는 H3O+ 는 황을 효과적으로 제거하고 세척 시스템의 부식을 방지하기 위해 중화되어야 한다. 폐쇄형 루프 가동에서는, 중화는 대부분의 경우 수산화나트륨(NaOH)와 같은 수성 강염기를 첨가함으로써 이루어진다. The resulting H 3 O + must be neutralized to effectively remove sulfur and prevent corrosion of the cleaning system. In closed loop operation, neutralization is achieved in most cases by adding an aqueous strong base such as sodium hydroxide (NaOH).
폐쇄형 루프 가동 내 세척기는 US 2008/004435호에 개시되어 있는데, 여기서 담수와 수산화나트륨과 같은 첨가된 황 제거제로 이루어진 세척용액이 세척수 내를 순환한다. 황 제거제의 양은 과량의 세척용액이 순환하지 않도록 최적화되고, pH는 약 pH 6 정도 수치로 낮게 유지되는데 이는 황산화물을 효과적으로 제거하는데 필요한 양 만큼의 첨가된 황 제거제만이 사용되기 때문이다. A closed loop internal wash chamber is described in US 2008/004435 wherein fresh water and wash solution consisting of added sulfur remover such as sodium hydroxide circulate in the wash water. The amount of sulfur remover is optimized so that no excess cleaning solution is circulated, and the pH is kept low at about pH 6 because only the amount of added sulfur remover required to effectively remove sulfur oxides is used.
개방형 루프 배열에서는 이는 해수의 자연적인 부분인 탄산수소염(HCO3 -)에 의해 얻어진다. In open-loop arrangements, this is achieved by hydrocyanic acid (HCO 3 - ), a natural part of the seawater.
그러므로 궁극적으로 SO2는 가능한 한 바다로 방출되거나 연안에 배치되는 염 형태인 황산염으로서 제거된다. So ultimately SO 2 possible It is removed as sulfate which is released into the sea or placed in the coast.
폐쇄형 루프 세척기 배열에서는, SOx를 고효율적으로 제거하기 위해서 pH를 일정 정도 내로 유지하는 것이 필수적이다. 그러나, 산성 가스가 세척 유닛으로 들어가 중화 첨가제와 반응할 때, pH는 떨어진다. In a closed loop dishwasher arrangement, it is essential to maintain the pH within a certain range in order to remove SO x very efficiently. However, when the acid gas enters the cleaning unit and reacts with the neutralizing additive, the pH drops.
현재, 이중 알칼리 시스템이 석회암(탄산칼슘) 세척기 또는 소석회(수산화칼슘)세척기를 능가하는데, 이는 이중 알칼리 세척기가 작동하기 더 쉽고 시약 비용이 더 낮기 때문이다. Presently, the double alkali system surpasses the limestone (calcium carbonate) scrubber or calcium hydroxide scrubber because the dual alkaline scrubber is easier to operate and the reagent cost is lower.
탄산나트륨 또는 탄산수소나트륨과 같은 각종 알칼리 시약이 사용되어 왔다. 나트륨염의 용해도는 칼슘염의 용해도보다 훨씬 높고, 따라서 세척기에서 모든 염들은 용액상태로서 액체에는 고체가 실질적으로 없다. 아황산나트륨을 포함하는 액체는 세척기에서 회수하여, 반응 탱크에서 석회(CaO) 또는 석회암을 이용하여 알칼리도가 재생되고 폐기물로서 석고 및 탄산나트륨(또는 탄산수소나트륨) 세척액을 형성한다. 탄산나트륨 일부는 폐기물 스트림으로서 손실되며 오버플로우 탱크 내에 첨가될 필요가 있다. 칼슘은 슬러리 내의 석고 또는 미반응 탄산칼슘으로서 제거된다. Various alkali reagents such as sodium carbonate or sodium hydrogen carbonate have been used. The solubility of the sodium salt is much higher than the solubility of the calcium salt, so that all salts in the wash are in solution and there is substantially no solids in the liquid. Liquid containing sodium sulfite is recovered in a washer, alkalinity is regenerated using lime (CaO) or limestone in the reaction tank, and gypsum and sodium carbonate (or sodium hydrogencarbonate) washes are formed as waste. A portion of the sodium carbonate is lost as a waste stream and needs to be added to the overflow tank. Calcium is removed as gypsum in the slurry or unreacted calcium carbonate.
비록 이중 시스템이 통상적인 석회암 세척기에서 일어나는 주된 스케일링을 극복하여 왔으나, 아황산염, 황산염 및 탄산염과 같은 가스와 세척수간의 반응 산물을 포함하는 침전된 고체가 여전히 형성된다. 비록 폐기물의 일부가 재가공되고 재사용될 수 있으나, 석고와 같은 다른 것들은 세척 시스템의 응고를 야기하거나 대형 저장 챔버를 요구할 수 있다. Although the dual system has overcome the dominant scaling occurring in conventional limestone scrubbers, precipitated solids still form, including reaction products between gas and wash water, such as sulfites, sulphates and carbonates. Although some of the waste may be reworked and reused, others such as gypsum may cause clotting of the cleaning system or require large storage chambers.
US 3,913,394호에는 산화칼슘 또는 수산화칼슘을 사용하는 경우의 스케일링 문제를 수산화칼슘 세척 시스템에 수산화마그네슘을 첨가함으로써 극복하는 방법이 기술되어 있다. 마그네슘 이온은 염기를 덜 첨가하면서 더 높은 알칼리도(pH 5.5-10.0)의 세척수를 제공한다. 마그네슘염이 칼슘염보다 용해도가 높기 때문에, 칼슘염의 형성은 감소할 것이고, 따라서 세척 시스템 내 스케일링은 덜 일어나다. 그러나 pH 10.0보다 높을 경우, 수산화마그네슘은 세척수에 용해되지 않으므로 감소된는 스케일링 효과는 얻어질 수 없을 것이다. 따라서, 이 시스템은 전통적인 칼슘 세척기에 기반한다. US 3,913,394 describes a method of overcoming the scaling problem in the case of using calcium oxide or calcium hydroxide by adding magnesium hydroxide to a calcium hydroxide cleaning system. Magnesium ions provide wash water with higher alkalinity (pH 5.5-10.0) while adding less base. Because the magnesium salt is more soluble than the calcium salt, the formation of the calcium salt will be reduced, thus scaling less in the cleaning system. However, when the pH is higher than 10.0, the magnesium hydroxide will not dissolve in the wash water, so a reduced scaling effect will not be obtained. Thus, the system is based on a traditional calcium scrubber.
현재 알칼리 폐쇄형 루프 세척기에 관련된 다른 문제는 산의 공격으로 인한 부식으로서, 따라서 장치는 내산성일 것이 요구된다. 부식을 방지하기 위해 알칼리성 제제가 첨가되어 산도를 완화시키다. 흔히 사용되는, 예를 들어 수산화나트륨을 사용하는 것의 한 문제는 배기가스로부터의 산성 가스를 중화시키기 위해 대량으로 이를 첨가하는 것이 필요하지만, 수산화나트륨은 비싸다. Another problem currently associated with alkali-occlusive loop cleaners is corrosion due to acid attack, and therefore the device is required to be acid resistant. To prevent corrosion, an alkaline agent is added to alleviate the acidity. One common problem with the use of, for example, sodium hydroxide is that it requires the addition of large quantities thereof in order to neutralize the acid gas from the exhaust gas, but sodium hydroxide is expensive.
따라서, 본 발명은 세척의 효율성을 양보할 필요 없이 부식 문제를 줄이고 동시에 가동 및 설치 비용을 감소시키는 것을 목적으로 한다. Thus, the present invention aims to reduce corrosion problems without reducing the efficiency of cleaning, while at the same time reducing operating and installation costs.
이 목적을 위해, 본 발명의 일 측면은 배기가스로부터 황산화물(SOx)을 제거하는 방법으로서, 상기 방법은For this purpose, one aspect of the present invention is a method for removing sulfur oxides (SO x ) from an exhaust gas,
a. 버퍼 탱크(A1)에 담수에 기초한 세척수 스트림(L1)을 제공하는 단계;a. Providing a wash water stream (L1) based on fresh water to the buffer tank (A1);
b. 상기 세척수 스트림(L1)에 강염기, 즉 알칼리 수산화물, 알칼리토 수산화물 또는 임의의 적용가능한 강염기를 첨가하여 알칼리성 세척수 스트림(L2)을 얻는 단계;b. Adding a strong base, i. E. Alkali hydroxide, alkaline earth hydroxide or any applicable strong base, to the wash water stream (L1) to obtain an alkaline wash water stream (L2);
c. 세척 유닛(A2)에 상기 알칼리성 세척수 스트림을 공급하는 단계;c. Supplying the alkaline wash water stream to the cleaning unit (A2);
d. 상기 세척 유닛 내의 알칼리성 세척수 스트림(2)에 이산화탄소를 포함하는 배기가스(G1)를 제공하여 황산화물이 감소된 세척된 가스(G2)와 황산화물 및 알칼리 수산화물의 양이온으로부터 형성된 침전염을 포함하는 소비된 세척수 스트림(L3)을 얻는 단계; 및d. (G1) containing carbon dioxide in the alkaline wash water stream (2) in the washing unit to reduce the consumption of sulfuric acid (G2), which comprises saline formed from cations of sulfuric acid and alkali hydroxides, To obtain a washed wash water stream (L3); And
e. 상기 소비된 세척수 스트림(L3)으로부터 침전염을 제거하여 단계 a에서 사용되는 세척수(L1)를 발생시키는 단계를 포함하고, e. Removing the stinging salts from the spent wash water stream (L3) to generate wash water (L1) used in step a,
지배적인 조건에서 상기 알칼리성 세척수의 pH가 탄산수소염/탄산염 평형의 pKa 근처 또는 그 위에 유지되도록 하는 비율로 상기 강염기, 즉 알칼리 수산화물, 알칼리토 수산화물 또는 임의의 적용가능한 강염기가 상기 세척수 스트림(L1)에 첨가된다. That is, an alkali hydroxide, an alkaline earth hydroxide or any applicable strong base, is added to the wash water stream (L1) at a rate such that the pH of the alkaline wash water is maintained near or above the pKa of the bicarbonate / carbonate equilibrium under the prevailing conditions .
지배적인 조건에서 탄산수소염/탄산염의 버퍼 용량 내에 pH를 유지할 때, 배기가스 중의 CO2는 세척수 내의 물과 반응하여 CO3 2 - 및 HCO3 - 가 된다. 따라서 세척수 내에 존재하는 CO3 2 - 는 배기가스의 황산화물에서 유래하는 산을 중화시켜, 부식이 방지된다. When maintaining the pH in the buffer capacity of the bicarbonate / carbonate in the prevailing conditions, CO 2 in the exhaust gas reacts with the water in the wash water 3 CO 2 - is a - and HCO 3. Therefore, the CO 3 2 - present in the wash water neutralizes the acid derived from the sulfur oxides of the exhaust gas, thereby preventing corrosion.
탄산수소염 버퍼 시스템의 pKa는 약 10이고, 시스템 내 바람직한 pH는 10 초과, 더욱 바람직하게는 10, 11 또는 12와 같은 10-12이다. 상기 강염기는 높은 pH를 유지하고 알칼리성 세척수를 탄산수소염/탄산염 평형의 pKa 근처 또는 그 위로 유지하기에 적절할 것이다.The pKa of the bicarbonate buffer system is about 10 and the preferred pH in the system is 10-12, such as 10, 11, or 12, more preferably. The strong base will be adequate to maintain a high pH and maintain the alkaline wash water near or above the pKa of the bicarbonate / carbonate equilibrium.
강염기는 용액에서 완전히 해리되는 염기이다. 따라서, 염기와 용매의 반응은 충분히 완전해서 수용액 중에 해리되지 않은 용질 분자를 남기지 않는다. Strong bases are bases that dissociate completely in solution. Thus, the reaction of the base with the solvent is sufficiently complete, leaving no dissociated solute molecules in the aqueous solution.
일 구현예에서 상기 강염기는 알칼리 수산화물 또는 알칼리토 수산화물, 또는 비수산화물 염기이다. 세척수를 알칼리화하기에 적절한 알칼리 수산화물의 예로는 수산화칼륨(KOH), 수산화세슘(CsOH), 수산화나트륨(NaOH), 수산화리튬(LiOH), 수산화루비듐(RbOH)이고, 바람직한 염기는 NaOH 및 KOH이고, 가장 바람직하기로는 NaOH이다. 세척수를 알칼리화하기에 적절한 알칼리토 수산화물의 예로는 수산화스트론튬(Sr(OH)2), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 수산화칼슘(Ca(OH)2) 및 수산화바륨(Ba(OH)2)이다. 암모니아(NH3)와 같은 비수산화물 강염기 또한 사용될 수 있다. 알칼리 수산화물, 알칼리토 수산화물 및 비수산화물 염기의 조합 또한 고려된다. In one embodiment, the strong base is an alkali hydroxide or alkaline earth hydroxide, or a non-hydroxide base. Examples of suitable alkaline hydroxides for alkalizing wash water are potassium hydroxide (KOH), cesium hydroxide (CsOH), sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH), rubidium hydroxide (RbOH), preferred bases are NaOH and KOH, Most preferably NaOH. Examples of suitable alkaline earth hydroxide to alkaline washing water is strontium hydroxide (Sr (OH) 2), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2), calcium hydroxide (Ca (OH) 2) and barium hydroxide (Ba (OH) 2) to be. Non-hydroxide bases, such as ammonia (NH 3) may also be used. Combinations of alkali hydroxides, alkaline earth hydroxides and non-hydroxide bases are also contemplated.
일 구현예에서 배기가스는 세척 유닛에 제공되기 전에 또는 그와 동시에 냉각된다. 배기가스가 냉각될 때, 배기가스로 가는 알칼리 세척수의 유속은 감소될 수 있다. In one embodiment, the exhaust gas is cooled before or simultaneously with the cleaning unit. When the exhaust gas is cooled, the flow rate of the alkali washing water to the exhaust gas can be reduced.
다른 일 구현예에서, 내연 기관에 의해 생산되는 에너지에 대한 알칼리성 세척수의 유속은 2,0 내지 3.0 l/kWh, 바람직하게는 2.5 l/kWh의 범위이다. 이는 충분한 냉각 및 배기가스의 세척 모두를 보증할 것이다. In another embodiment, the flow rate of the alkaline wash water to the energy produced by the internal combustion engine is in the range of 2.0 to 3.0 l / kWh, preferably 2.5 l / kWh. This will ensure both sufficient cooling and exhaust gas cleaning.
알칼리성 세척수의 pH가 25℃, 1기압에서 9-12의 범위, 또는 바람직하게는 10-12의 범위, 더욱 바람직하게는 10-11의 범위가 되도록 세척수에 염기가 첨가된다. A base is added to the wash water such that the pH of the alkaline wash water is in the range of 25 DEG C, 1 atm, 9-12, or preferably 10-12, more preferably 10-11.
일 구현예에서 단계 c)의 알칼리성 세척수 스트림에 배기가스를 제공하기 전에 세척수에 하나 이상의 CO2, H2CO3, HCO3 - 및 CO3 2 -가 첨가되어 탄산수소염/탄산염 버퍼 시스템을 만든다. 공정 중에 탄산염의 첨가는 보통 공정을 시작할 때 행해진다. In one embodiment, one or more of CO 2 , H 2 CO 3 , HCO 3 - and CO 3 2 - is added to the wash water prior to providing the exhaust gas to the alkaline wash water stream of step c) to form a bicarbonate / carbonate buffer system. The addition of carbonate during the process is usually done at the start of the process.
배기가스 내의 산성 가스로 인한 배기 시스템의 부식을 억제하기 위해서, 산성가스가 알칼리성 세척수에 용해될 때 세척 시스템에 염기를 주입함으로써 pH 값이 충분히 높게 유지된다. To inhibit corrosion of the exhaust system due to acid gases in the exhaust gas, the pH value is kept sufficiently high by introducing a base into the cleaning system when the acid gas is dissolved in the alkaline wash water.
배기가스 내 이산화탄소가 물과 반응하여 탄산수소염 및 탄산염을 형성할 수 있도록 하는 조건을 제공함으로써, 탄산수소염/탄산염 산/염기 쌍의 반응의 버퍼링 효과에 의해 알칼리 영역 내에서 실질적으로 일정한 pH 값이 세척 과정 내내 얻어지는 조건이 제공된다. By providing the conditions under which carbon dioxide in the exhaust gas can react with water to form hydrogencarbonates and carbonates, a substantially constant pH value in the alkaline region is removed by the buffering effect of the bicarbonate / carbonate / base pair reaction Conditions are obtained throughout the course.
그것은 종래 기술의 방법보다 더 낮은 비율의 알칼리 수산화물의 사용에 의해 배기가스 자체로부터 생기는 버퍼 시스템이다. 따라서 시스템은 가스에 존재하는 SOx 및 NOx를 위해 배기가스를 처리할 수 있고 동시에 가스의 산도에 의한 pH의 변동을 완화시킨다. 이는 그러지 않은 경우의 산성 환경에 의한 장비의 부식 위험 및 시스템 내 다량의 슬러지 생산이 없다. It is a buffer system resulting from the exhaust gas itself by the use of a lower proportion of alkali hydroxide than prior art processes. Thus, the system can treat the exhaust gas for SO x and NO x present in the gas while at the same time alleviating pH fluctuations due to the acidity of the gas. This has the risk of corrosion of the equipment due to the acidic environment when it is not and there is not a large amount of sludge production in the system.
다른 이점은 배기가스 내 이산화탄소의 일부가 물에 용해되어 이산화탄소의 방출이 감소되는 것이다. Another advantage is that a portion of the carbon dioxide in the exhaust gas is dissolved in water and the emission of carbon dioxide is reduced.
세척된 가스는 선택적으로 여과된 후, 환경으로 배출되거나, 또는 추가로 세정된다. 대안적으로, 세척된 가스는 다시 한번 세척되어 SOx의 완벽한 제거를 더욱보장하거나, 혹은 배기가스의 재순환이 적절한 경우 내연 기관의 주입구 공기 측으로 부분적으로 재순환 될 수 있다. The cleaned gas is selectively filtered and then discharged to the environment or further cleaned. Alternatively, the cleaned gas is washed once again can be partially recycled to the air inlet side of the further ensure a complete removal of SO x, or when the recirculation of the exhaust gas proper internal combustion engine.
폐쇄형 루프의 세척기 시스템에 적용되는 물은 담수로서, 이는 임의의 탄산염을 포함하지 않는다는 의미이다. 그러므로, 종래 기술에서 개시된 높은 pH에서의 많은 침전물에 관한 문제는 피할 수 있다. 배기가스를 발생하는 내연 기관에 의해 추진되는 선박에서 담수는 통상적으로 담수 발생기에서 낮은 압력에서 해수의 증발에 의해 발생된다. The water applied to the washer system of the closed loop is fresh water meaning that it does not contain any carbonate. Therefore, problems associated with many precipitates at high pH as disclosed in the prior art can be avoided. Fresh water in a ship propelled by an internal combustion engine generating exhaust gas is typically generated by evaporation of seawater at low pressure in a fresh water generator.
배기가스는 통상적으로 약 5-7 부피%의 이산화탄소를 포함한다. 약 10-11을초과하는 높은 pH에서, 하기 반응식에 따라 이산화탄소는 물과 반응하여 탄산수소염/탄산염을 형성한다. The exhaust gas typically contains about 5-7% by volume of carbon dioxide. At high pH above about 10-11, carbon dioxide reacts with water to form bicarbonate / carbonate according to the following scheme.
여기서 평형은 H+ 이온을 소비하는 수산화물의 다량 존재로 인해 탄산염 쪽으로 치우칠 것이다. Where the equilibrium will be biased towards carbonate due to the presence of large amounts of hydroxides consuming H + ions.
버퍼 효과 내에서, (상기에서 기술한 대로) 물에서 산을 형성하는 배기가스 내의 산성 가스(SOx, CO2, NOx)는 하기 식에서 예시되는 바와 같이 물에 용해된 탄산수소염/탄산염의 알칼리화도에 의해 초기에 중성화된다: Within the buffer effect, the acid gas (SO x , CO 2 , NO x ) in the exhaust gas forming an acid in water (as described above) is converted to the alkaline of the bicarbonate / carbonate dissolved in the water It is initially neutralized by:
따라서 이와 같이 형성된 탄산수소염은 본 발명에 따른 염기의 첨가로 인해 그의 염기 형태(탄산염 및 물)로 변형된다. 반응식 참조:The thus formed hydrogencarbonate is transformed into its basic form (carbonate and water) by the addition of the base according to the invention. See reaction formula:
배기가스 자체로부터 유래한 탄산수소염/탄산염의 버퍼 용량을 이용하는 것이 유리하고, 또한 수산화나트륨과 같은 알칼리 수산화물의 소비는 중화가 알칼리 수산화물만으로 이루어지는 표준 세척기 가동에 비해 작을 것이다. 보다 소량의 염기가 공급되기 때문에 종래기술의 방법에 비해 방출이 최소화될 것이다. 최종적으로 세척기 내의 보다 높은 평균값의 안정적인 pH 수치로 인해 SOx의 제거가 보다 효율적이 된다. It is advantageous to use the buffer capacity of the bicarbonate / carbonate derived from the exhaust gas itself and the consumption of alkali hydroxide such as sodium hydroxide will be smaller than that of the standard wash machine in which the neutralization consists solely of alkali hydroxide. Since a smaller amount of base is supplied, the emission will be minimized compared to the prior art methods. Finally, the removal of SO x is more efficient due to the stable pH value of the higher average value in the scrubber.
탄산수소염/탄산염 버퍼 용량을 사용하는 다른 이점은 pH의 국소적 저하를 방지함으로써 부식을 방지하는 것이다. 이는 부식을 피할 수 있어, 보다 저렴한 장비가 채용될 수 있음을 의미한다. Another benefit of using the bicarbonate / carbonate buffer capacity is to prevent corrosion by preventing local degradation of pH. This means that corrosion can be avoided and cheaper equipment can be employed.
본 발명의 다른 측면에서, 연소실을 갖는 복수의 실린더 및 배기 시스템을 갖는 해양 선박용 내연 기관으로서, 상기 배기 시스템은 적어도 염기 저장 탱크, 버퍼 탱크 및 세척 유닛을 포함하고, In another aspect of the present invention, an internal combustion engine for a marine vessel having a plurality of cylinders and an exhaust system having a combustion chamber, the exhaust system comprising at least a base storage tank, a buffer tank and a cleaning unit,
상기 염기 저장 탱크가 염기 주입 라인을 통해 버퍼 탱크에 염기를 공급하는 주입 장치를 가지고; 상기 버퍼 탱크는 준비된 세척수 공급 라인을 통해 상기 세척 유닛의 준비된 세척수 유입부에 연결되는 알칼리성 세척수 공급 라인 유출부를 더 구비하고, 상기 버퍼 탱크는 세척수 유입부를 더 포함하고; 상기 세척 유닛은 스플리터를 통해 세척수 유입부에 연결되는 소비된 세척수 유출부를 더 포함하고, 상기 세척 유닛은 연소실로부터의 하나 이상의 배기가스 유입부 및 SOx가 감소된 배기가스 유출부를 더 포함하고, 상기 배기 시스템이 pH 센서를 더 구비하고, 상기 배기 시스템은 pH 센서로부터 측정된 pH 값을 수신하도록 개조된 제어 유닛을 가지고, 상기 제어 유닛은 염기 저장 탱크로부터 염기를 첨가하는 주입 장치를 제어하도록 개조되어 지배적인 조건에서 알칼리성 세척수의 pH가 탄산수소염/탄산염의 버퍼 용량 내로 유지되는 내연 기관이 제공된다. Said base storage tank having an injection device for supplying a base to a buffer tank through a base injection line; The buffer tank further comprises an alkaline washing water supply line outlet connected to the prepared washing water inlet of the washing unit through a prepared washing water supply line, the buffer tank further comprising a washing water inlet; Wherein the cleaning unit further comprises a spent wash water outlet connected to the wash water inlet via a splitter, wherein the cleaning unit further comprises at least one exhaust gas inlet from the combustion chamber and an exhaust gas outlet with reduced SO x , The exhaust system further comprises a pH sensor and the exhaust system has a control unit adapted to receive a measured pH value from a pH sensor and the control unit is adapted to control an injection device for adding a base from a base storage tank An internal combustion engine is provided in which the pH of the alkaline wash water is maintained within the buffer capacity of the bicarbonate / carbonate under the dominant conditions.
탄산수소염/탄산염 버퍼 용량을 사용하는 이점은 pH의 국소적 저하를 방지함으로써 부식을 방지하는 것이다. 이는 부식을 피할 수 있고 따라서 보다 저렴한 장비가 채용될 수 있음을 의미한다. The advantage of using a bicarbonate / carbonate buffer capacity is to prevent corrosion by preventing localized degradation of pH. This means that corrosion can be avoided and therefore less expensive equipment can be employed.
일 구현예에서, 배기 시스템의 부품들의 파이프 및 장비는 비내부식성 강철, 플라스틱 물질, 강화 플라스틱 물질, 섬유 강화 물질 또는 유리섬유 강화 플라스틱 중 하나로부터 선택되는 물질로 만들어진다. In one embodiment, the pipes and equipment of the components of the exhaust system are made of a material selected from non-corrosive steel, plastic material, reinforced plastic material, fiber reinforced material or glass fiber reinforced plastic.
다른 일 구현예에서 상기 세척 유닛은 비내부식성 강철(non-corrosion resistant steel), 플라스틱 물질, 강화 플라스틱 물질, 섬유 강화 물질 또는 유리섬유 강화 플라스틱 중 하나로부터 선택되는 물질로 만들어진 벽을 포함한다. In another embodiment, the cleaning unit comprises a wall made of a material selected from one of non-corrosion resistant steel, plastic material, reinforced plastic material, fiber reinforced material or glass fiber reinforced plastic.
배기가스는 다양한 고온으로서, 보통 약 450℃이다. 알칼리성 세척수의 차가운 담수가 배기가스를 냉각시키기는 하나, 세척기 유동을 감소시키기 위해 배기가스를 더 냉각시키는 것이 유리하다. 이는 예를 들어 세척 유닛의 상류에 적어도 하나의 배기가스 냉각기를 제공하는 것에 의해 얻어진다. 배기가스를 냉각함으로써, 세척 유닛에 공급되는 배기가스는 온도가 40 내지 100℃ 범위의 떨어질 수 있고 이로 인해 세척 유닛에 더 가볍고 더 저렴한 장비를 사용하는 것이 가능하다.The exhaust gas has various high temperatures, usually about 450 ° C. Although the cold fresh water of the alkaline wash water cools the exhaust gas, it is advantageous to further cool the exhaust gas to reduce the scrubber flow. This is achieved, for example, by providing at least one exhaust gas cooler upstream of the cleaning unit. By cooling the exhaust gas, the temperature of the exhaust gas supplied to the cleaning unit can fall in the range of 40 to 100 占 폚, which makes it possible to use lighter and cheaper equipment for the cleaning unit.
일 구현예에서, 배기가스 유입부를 통해 배기가스에 물을 주입함으로써 냉각이 행해진다. 이 물의 주입은 또한 시스템 내의 물 평형(water balance)을 보장한다. In one embodiment, cooling is performed by injecting water into the exhaust gas through the exhaust gas inlet. This injection of water also ensures a water balance in the system.
다른 일 구현예에서, 세척기 장치로 유동하는 배기가스에 알칼리성 세척수를 분무하기 위한 하나 이상의 분무 장치가 구비된 세척 유닛에 의해 냉각이 행해진다. 세척 유닛 내로 알칼리성 세척수를 분무함으로써 세척 유닛 내의 압력 강하가 방지되고 따라서 세척 유닛을 통해 가스를 구동(drive) 시키는데 필요한 동력이 최소화된다. 또한, 알칼리성 세척수 액적의 운동은 있을 수 있는 스케일의 퇴적 또는 침전된 슬러지의 막음(plugging)을 방지한다. In another embodiment, cooling is performed by a cleaning unit having at least one atomizing device for atomizing the alkaline wash water into the exhaust gas flowing into the washer device. By spraying the alkaline wash water into the cleaning unit, the pressure drop in the cleaning unit is prevented and therefore the power required to drive the gas through the cleaning unit is minimized. In addition, the movement of the alkaline wash water droplets prevents possible accumulation of scale or plugging of the settled sludge.
상기 세척 유닛이 세척 유닛 내의 배기가스 유동 경로를 지나 연장되는 제1 부피의 충전 물질 위에 위치하는 제1열 분무 장치가 구비된 챔버를 가지고, 선택적으로 상기 챔버가 세척 유닛 내의 배기가스 유동 경로를 지나 연장되는 적어도 하나의 제2 부피의 충전 물질 위에 위치한 적어도 하나의 제2열 분무 장치를 갖는 것이 또한 고려된다. Wherein the cleaning unit has a chamber having a first thermal atomizing device located over a first volume of fill material extending through the exhaust gas flow path in the cleaning unit and optionally the chamber passes through an exhaust gas flow path in the cleaning unit It is also contemplated to have at least one second thermal spraying device positioned above at least one second volume of filling material extending therefrom.
상기의 조합, 즉 세척 유닛의 상류 및 세척 유닛 내 양쪽에 냉각기가 구비되는 것이 또한 고려된다. It is also contemplated that a combination of the above, i. E., A cooler, on both the upstream of the wash unit and the inside of the wash unit.
상기 충전 물질은 가스와 접촉하는 액체 표면을 개량한다. 이는 평형을 향상시켜 세척 효율을 증가시킨다. 일 구현예에서, 상기 충전 물질은 플라스틱 바디 또는 플라스틱 시트로 만들어진다. The filling material improves the liquid surface in contact with the gas. This improves the equilibrium and increases the cleaning efficiency. In one embodiment, the filling material is made of a plastic body or a plastic sheet.
또한, 강력한 냉각이 60℃ 미만, 예를 들어 30-55℃, 35-50℃, 40-55℃, 예를 들어 40℃의 온도를 제공하므로, 표면적이 더 넓어 보다 더 효율적인 배기가스의 세척이 가능한 플라스틱으로 만들어진 충전 물질을 사용하는 것이 유리하다. 플라스틱 충전 물질은 또한 60℃보다 높은 온도에서 사용될 수 있다. Further, since the strong cooling provides a temperature of less than 60 ° C, for example 30-55 ° C, 35-50 ° C, 40-55 ° C, for example 40 ° C, the surface area is wider, It is advantageous to use a filling material made of plastic. Plastic filling materials may also be used at temperatures higher than 60 < 0 > C.
다른 일 구현에에서, 세척 유닛과 버퍼 탱크를 연결하는 스플리터가 존재한다. 이는 사용된 버퍼를 방출하는 것을 허용할 것이다. In another embodiment, there is a splitter connecting the cleaning unit and the buffer tank. This will allow to release the buffer used.
이하에서 본 발명에 따른 구현예들이 도면을 참조하여 보다 더 자세히 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기 시스템의 흐름도이다.
도 2는 세척 유닛의 상류에 위치한 간접 배기가스 냉각기가 구비된 본 발명에 따른 배기 시스템의 흐름도이다.
도 3은 세척 유닛 내에 통합된 본 발명에 따른 배기 시스템의 흐름도이다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
1 is a flow chart of an exhaust system according to the present invention.
2 is a flow diagram of an exhaust system according to the invention with an indirect exhaust gas cooler located upstream of the cleaning unit.
3 is a flow diagram of an exhaust system according to the present invention incorporated in a cleaning unit.
도 1에 도시된 배기 시스템 또는 폐쇄형의 루프 세척기를 작동시키기 위해서, 배기 시스템(B)에 담수가 공급되고, 이 담수는 임의의 지점으로 공급될 수 있으나, 초기에 버퍼 탱크(A1)로 공급되는 것이 바람직하다. 염기, 예를 들면 알칼리 수산화물이 염기 주입 라인(L0)을 통해 버퍼 탱크(A1) 내의 물에 첨가되어, CO2가 물과 반응하여 탄산염이 되는 pH 값에 도달한다. 이러한 방법으로 준비된 세척수 스트림(L2)이 얻어진다. 염기, 예를 들어 알칼리 수산화물을 담수에 첨가하는 것은 pH가 9-12의 범위, 또는 적절하게는 10-12의 범위, 더욱 바람직하게는 10-11의 범위가 될 때까지 계속되는 것이 바람직하다. 탄산염/탄산수소염 평형의 pKa는 실온에서 10.23이고, 그러므로 온도에 따라서, pH 값은 평형이 탄산염쪽으로 치우치는 한 변할 수 있다(pKa 는 -log10Ka이고, 여기서 Ka가 산도 상수임). In order to operate the exhaust system shown in FIG. 1 or the closed loop cleaner, fresh water is supplied to the exhaust system B, and this fresh water can be supplied to any point, but is initially supplied to the buffer tank A1 . A base such as an alkali hydroxide is added to the water in the buffer tank A1 through the base injection line L0 to reach a pH value at which CO 2 reacts with water to become a carbonate. In this way, a prepared wash water stream L2 is obtained. It is preferred that the addition of a base, for example an alkali hydroxide, to fresh water continues until the pH is in the range of 9-12, or suitably in the range of 10-12, more preferably in the range of 10-11. The pKa of the carbonate / bicarbonate equilibrium is 10.23 at room temperature, and therefore, depending on the temperature, the pH value can vary as long as the equilibrium is biased towards the carbonate (pKa is -log 10 Ka, where Ka is the acidity constant).
염기는 보통 고체 또는 수용액으로 제공되는데 이는 화학산업에서 대량으로 입수 가능하기 때문이다. NaOH는 통상적으로 사용하기 전에 물에 용해될 수 있는 펠릿 혹은 플레이크 형태이거나 50% 이하의 수용액으로 입수 가능하다. 안전성 면에서 수용액이 바람직하다. The base is usually provided as a solid or aqueous solution, as it is available in large quantities in the chemical industry. NaOH is usually in the form of pellets or flakes which can be dissolved in water before use or in an aqueous solution of 50% or less. An aqueous solution is preferred from the viewpoint of safety.
알칼리성 세척수의 제조 후 또는 알칼리성 세척수의 재도입과 동시에, 복수의 실린더를 갖고 각각이 연소실(A4)을 갖는 내연 기관은 낮은 엔진 부하에서 정적 상태에서 시동되고 가동된다. 복수의 연소실이 있고, 그 개수가 정수 n으로 표시되며, 이는 통상적으로 크로스헤드 타입의 2행정 연소 엔진의 경우 4 내지 15이고, 4행정 중속 연소 기관의 4 내지 36이다. 2행정 타입의 내연 기관은 MC 또는 ME 타입과 같은 MAN Diesel and Turbo사 제품일 수 있고, RTA 또는 RTA-flex 타입과 같은 Wartsila사 제품일 수 있고, 또는 Mitsubishi사 제품일 수 있다. 이들 기관들은 컨테이너 선박, 벌크 화물선, 오일 운반선, 제품유 운반선, 자동차 화물선, 연락선, 가스 운반선, 로로선(Ro-Ro Vessels), 공급선 등과 같은 선박의 추진 기관으로 사용된다. 4행정 타입의 내연 기관은 상기 언급된 선박 타입의 기관실의 보조 기관이거나, 혹은 여객선, 크루즈선, 해상 크레인 설치(offshore installation) 등의 선박의 추진 기관이다. 내연 기관은 또한 전기를 그리드에 공급하는 정치형 발전소의 원동기로도 사용될 수 있다. 내연 기관은 보통 터보 엔진이며, 보통 중유 타입 또는 솔라유 타입의 연료 오일이 공급되거나, 연료 가스가 공급된다. After the production of the alkaline wash water or the reintroduction of the alkaline wash water, the internal combustion engine having a plurality of cylinders and each having the combustion chamber A4 is started and operated in a static state at a low engine load. There are a plurality of combustion chambers, the number of which is represented by an integer n, which is typically 4 to 15 for a two-stroke combustion engine of the crosshead type and 4 to 36 for a four-stroke medium-speed combustion engine. The two-stroke type internal combustion engine may be a MAN Diesel and Turbo company such as MC or ME type, a Wartsila company such as RTA or RTA-flex type, or a Mitsubishi company. These agencies are used as propulsion engines for vessels such as container ships, bulk carriers, oil carriers, product carriers, cargo ships, ferry lines, gas carriers, Ro-Ro vessels, The four-stroke type internal combustion engine is an auxiliary engine of the engine room of the above-mentioned ship type or a propulsion engine of a ship such as a passenger ship, a cruise ship, and an offshore installation. The internal combustion engine can also be used as a prime mover of a stationary power plant that supplies electricity to the grid. The internal combustion engine is usually a turbo engine, and is usually supplied with fuel oil of heavy oil type or solar oil type, or is supplied with fuel gas.
배기가스(G1n, 여기서 n은 연소실로부터의 가스 스트림의 개수임)가 세척 유닛(A2)으로 향한다. Exhaust (G1 n, where n is the number Im of the gas stream from the combustion chamber), the gas is directed to the cleaning unit (A2).
세척 유닛(A2)에 하나 이상의 층에서 하나 이상의 분무 장치가 구비되어 알칼리성 세척수 스트림(L2)이 제1열 분무 장치 등으로 인도될 수 있다. The cleaning unit A2 may be provided with one or more spraying devices in one or more layers so that the alkaline wash water stream L2 may be led to the first thermal spraying device or the like.
배기가스가 세척수와 접촉할 때 산성 가스가 세척수에 용해되어 특히 SOx로부터 형성되는 황산을 중화시키는데 사용되는 버퍼를 제공한다. When the exhaust gas contacts the wash water, the acid gas is dissolved in the wash water to provide a buffer used to neutralize sulfuric acid formed from SO x in particular.
세척으로부터 세척된 가스(G2)와 소비된 세척수(L3)가 제공된다. A gas G2 that has been cleaned from the cleaning and a spent cleaning water L3 are provided.
세척된 가스(G2)는 함량이 4.0 내지 5.0 부피-%, 바람직하게는 약 4.5 부피-% 범위의 CO2와, 함량이 0 내지 10 ppm인 SOx와 함께 세척 유닛(A2)을 떠난다. 세척 유닛(A2)의 이 배출구로부터 세척된 가스(G2)는 배기가스 파이프로 유동한다. The cleaned gas (G2) is a content of 4.0 to 5.0 vol -%, preferably from about 4.5 volume-off to the cleaning unit (A2) with the SO x and CO 2% of the range, the content is 0 to 10 ppm. The gas G2 cleaned from this outlet of the cleaning unit A2 flows to the exhaust gas pipe.
세척된 가스(G2)가 하나 이상의 부가 세척 단계를 거치는 것이 또한 고려된다. 그러므로 사용된 세척기 가스 배출구는 제2 세척 유닛에 연결된다. 제2 세척 유닛에는 버퍼 탱크, 바람직하게는 버퍼 탱크(A1)로부터 제공되는 본 발명에 따른 세척수가 공급된다. 세개 이상의 연속적인 세척 유닛이 고안될 수 있다. 또한 사용된 세척기 가스 배출구가 NOx 세척기에 연결되거나 또는 배기가스의 일부가 내연 기관의 공기 주입구 측으로 재순환되는 배기가스 재순환 시스템에 연결되는 것이 또한 고려된다. It is also contemplated that the washed gas G2 undergoes one or more additional washing steps. Therefore, the washer gas outlet used is connected to the second cleaning unit. The second washing unit is supplied with the washing water according to the present invention provided from the buffer tank, preferably from the buffer tank Al. Three or more successive cleaning units may be devised. It is also contemplated that the washer gas outlet used is connected to a NO x scrubber or connected to an exhaust gas recirculation system where a portion of the exhaust gas is recirculated to the air inlet side of the internal combustion engine.
수산화염기, 탄산염 버퍼 및 황산염을 포함하는 소비된 세척수 스트림(L3)은 세척 유닛(A2)으로부터 통상적으로 중간 스플리터(A3)를 거쳐 버퍼 탱크(A1)로 향한다. The spent wash water stream (L3) containing hydroxide bases, carbonate buffer and sulphate is directed from the wash unit (A2) via the intermediate splitter (A3) to the buffer tank (A1).
스플리터(A3)는 소비된 세척수(L4)의 일부를 정화기(clarifier), 여과 유닛, 응집 유닛, 원심분리기 또는 침전조(미도시)일 수 있는 정화 유닛(clarifying unit)으로 향하게 할 수 있다. The splitter A3 may direct a portion of the spent wash water L4 to a clarifying unit, which may be a clarifier, a filtration unit, a flocculation unit, a centrifuge or a sedimentation tank (not shown).
다른 일 구현예(미도시)에서, 버퍼 탱크 및/또는 세척 유닛 내 침강 침전물은 개별 유닛으로부터 수거하여 정화 유닛으로 향하게 하는 것이 또한 고려된다. In another embodiment (not shown), it is also contemplated that the buffer tanks and / or sediment precipitates in the cleaning unit collect from individual units and direct them to the purification unit.
정화 유닛은 농축조, 원심분리기 또는 다른 그러한 고체-액체 분리기 또는 단순 침강 탱크일 수 있다. The purifying unit may be a concentrator, a centrifuge or other such solid-liquid separator or a simple settling tank.
정화 유닛에서, 소비된 세척수(L4)의 일부가 유지되어 소비된 세척수로부터 고체가 침전할 것이고, 이 고체는 탄산염, 아황산염 및 황산염과 같은 화합물이다. 이 침전물은 정화 유닛에서 소비된 세척수의 하부의 진한 부분을 형성하고 이 분획은 폐기될 수 있고, 상층액은 배기 시스템으로 돌아갈 수 있다. In the purification unit, a portion of the spent wash water (L4) will be retained and the solid will precipitate from the spent wash water, which is a compound such as carbonate, sulfite and sulfate. This precipitate forms a dark part of the lower part of the wash water consumed in the purifying unit, which can be discarded and the supernatant can be returned to the exhaust system.
소비된 세척수(L3)는 버퍼 탱크로 돌아간다. 서로에 대한 탱크의 위치에 따라 하나 이상의 액체 펌프가 액체의 순환을 용이하게 하기 위해 위치할 수 있다. The spent wash water (L3) is returned to the buffer tank. Depending on the position of the tank relative to each other, one or more liquid pumps may be positioned to facilitate circulation of the liquid.
아황산염, 황산염 및 탄산염의 침전 슬러리의 방출을 보상하기 위해서, 가동 중에 버퍼 탱크 등의 시스템에 보충수가 공급될 수 있다. Supplementary water may be supplied to the system, such as a buffer tank, during operation to compensate for the release of the precipitating slurry of sulfites, sulfates and carbonates.
세척하는 동안 형성된 고체의 재현탁용 슬러지 탱크가 있을 수 있다. 만일 알칼리 수산화물이 수산화나트륨이면, 세척동안 형성되는 염들은 다음과 같다:There may be a resuspension tank of solids formed during washing. If the alkali hydroxide is sodium hydroxide, the salts formed during washing are:
세척기 내의 칼슘 이온의 농도는 담수의 사용으로 인해 매우 낮으며 이는 해수의 사용에 대비된다. The concentration of calcium ions in the dishwasher is very low due to the use of fresh water, which is prepared for the use of seawater.
알칼리성 세척수의 높은 알칼리도로 인하여, 탄산수소염 및 탄산염 사이의 평형은 탄산염 쪽으로 치우친다. 이로 인해 원하지 않은 탄산칼슘 침전 형성의 위험이 보통 있다. 그러나 특히 나트륨염은 칼슘염에 비해 용해도가 높아서, 보다 더 신속히 침전하여 용액에 칼슘 이온을 남길 것이다. 그러므로, 소량의 칼슘의 존재에도 불구하고, 석회자국(scale)(주로 CaCO3) 또는 석고(CaSO4·2H2O)의 형성은 본 발명에 따른 시스템에서는 무시될 수 있다. Due to the high alkalinity of the alkaline wash water, the equilibrium between the bicarbonate and the carbonate is biased toward the carbonate. This usually creates the risk of undesired calcium carbonate precipitation. However, especially sodium salts are more soluble than calcium salts and will precipitate more quickly and leave calcium ions in the solution. Therefore, despite the presence of small amounts of calcium, the formation of scale (mainly CaCO 3 ) or gypsum (CaSO 4 .2H 2 O) can be ignored in the system according to the invention.
공정 중 임의의 지점에서 pH는 측정될 수 있다. 가장 적절하게는 pH는 버퍼 탱크(A1) 및/또는 세척 유닛(A2) 내에서 측정된다. pH에 관한 정보는 버퍼탱크에 수산화나트륨의 주입을 평가하는데 사용되어, 적절한 알칼리 pH가 세척 유닛에 제공되는 것을 보장하고, 세척시 추가로 모니터링할 경우 원하는 반응을 구동하기에 충분히 높은 알카리도를 보장할 수 있다. The pH can be measured at any point in the process. Most preferably, the pH is measured in the buffer tank (A1) and / or the cleaning unit (A2). The information about the pH is used to evaluate the injection of sodium hydroxide into the buffer tank to ensure that the appropriate alkaline pH is provided to the cleaning unit and to ensure that the alkalinity is high enough to drive the desired reaction when further monitoring during cleaning .
다른 일 구현예에서 배기가스(G1)는 세척 유닛(A2)에 도입되기 전 또는 세척 유닛(A2)에 있는 동시에 냉각된다.In another embodiment, the exhaust gas G1 is cooled before it is introduced into the cleaning unit A2 or simultaneously in the cleaning unit A2.
세척 유닛으로부터 상류의 배기가스 냉각기(A5) 위치는 도 2에 도시되어 있다. 세척 유닛(A2)에 통합된 배기가스 냉각기는 도 3에 도시되어 있다. 나머지 스트림 및 유닛은 도 1에 도시된 것과 동일하다. The location of the exhaust gas cooler A5 upstream from the scrubbing unit is shown in Fig. An exhaust gas cooler incorporated in the cleaning unit A2 is shown in Fig. The remaining streams and units are the same as those shown in Fig.
배기가스 냉각기(A5)는 간접 열교환기, 예를 들어 가스를 냉각하기 위해 해수 또는 물을 사용하는 판상 열교환기와 같은 직접 또는 간접 열 교환기일 수 있다. 전달되는 열은 필요한 경우 선박 내 다른 곳을 가열하는데 사용될 수 있다. The exhaust gas cooler A5 may be an indirect heat exchanger, for example a direct or indirect heat exchanger, such as a plate heat exchanger using seawater or water to cool the gas. The heat transferred can be used to heat elsewhere in the ship if necessary.
만일 배기가스 냉각기가 직접 냉각기이면, 물은 세척 유닛으로 들어오기 전 또는 들어옴과 동시에 가스 스트림 내로 단순히 분무될 것이다. 만일 물이 냉각에 사용된다면, 이는 시스템의 보충수를 구성할 수 있다. If the exhaust gas cooler is a direct cooler, water will simply spray into the gas stream either before or during entry into the cleaning unit. If water is used for cooling, it can constitute a make-up water for the system.
냉각기로의 유입구에서 배기가스는 통상적으로 온도가 약 450℃이다. 세척 유닛으로의 유입구에서 배기가스는 냉각 후에 약 100℃의 범위의 온도를 가질 것이다. The exhaust gas at the inlet to the cooler is typically at a temperature of about 450 ° C. The exhaust gas at the inlet to the scrubbing unit will have a temperature in the range of about 100 캜 after cooling.
냉각이 세척 유닛에 제공되는 것이 또한 고려될 수도 있으며, 이는 단독 냉각수단으로서 제공될 수도 있고 또는 세척 유닛(A2)에 가스를 공급하기 전 또는 그와 동시에 하는 냉각에 더해서 제공될 수 있다. 세척 유닛(A2)에서의 냉각은 소정 부피의 알칼리성 세척수 또는 담수를 분무하는 하나 이상의 분무 장치를 세척 유닛에 제공함으로써 얻어질 수 있다. 이런 방식으로 표면은 더 커질 것이고 온도는 약 40℃와 같은 60℃ 미만으로 감소할 것이다. It may also be considered that cooling is provided to the cleaning unit, which may be provided as a sole cooling means or may be provided in addition to the cooling before or simultaneously with the supply of the gas to the cleaning unit A2. Cooling in the cleaning unit A2 can be obtained by providing the cleaning unit with one or more spray devices that spray a predetermined volume of alkaline wash water or fresh water. In this way, the surface will be larger and the temperature will decrease to less than 60 캜, such as about 40 캜.
상기 언급한 구현예들의 상세는 본 발명의 범위 내에서 추가의 구현예들에 결합될 것이다. The details of the above-mentioned embodiments will be incorporated into further embodiments within the scope of the present invention.
Claims (20)
a. 담수에 기초한 세척수 스트림(L1)을 버퍼 탱크(A1)에 제공하는 단계;
b. 강염기를 상기 세척수 스트림(L1)에 첨가하여 알칼리성 세척수 스트림(L2)을 얻는 단계;
c. 상기 알칼리성 세척수 스트림(L2)을 세척 유닛(A2)에 공급하는 단계;
d. CO2를 포함하는 배기가스(G1)를 상기 세척 유닛(A2) 내의 알칼리성 세척수 스트림(L2)에 제공하여, 황산화물(SOx)이 감소된 세척된 가스(G2)와, 상기 황산화물 및 상기 강염기로부터의 양이온으로부터 형성된 침전염을 포함하는 소비된 세척수 스트림(L3)을 얻는 단계; 및
e. 상기 소비된 세척수 스트림(L3)으로부터 침전염을 제거하여 단계 a에서 사용되는 세척수 스트림(L1)를 발생시키는 단계를 포함하고;
상기 배기가스(G1)를 단계 c의 상기 알칼리성 세척수 스트림에 제공하기 전에 CO2, H2CO3, HCO3 - 및 CO3 2- 중 적어도 하나가 상기 세척수 스트림(L1)에 첨가되어 탄산수소염/탄산염 버퍼 시스템을 만들고,
부식 문제를 줄이고 pH의 변동을 완화할 목적으로, 상기 알칼리성 세척수의 pH가 탄산수소염/탄산염 평형의 pKa보다 높게 유지되도록 하는 비율로 상기 강염기가 상기 세척수 스트림(L1)에 첨가되는 방법. A method for removing sulfur oxides (SOx) from an exhaust gas in an exhaust system (B) of an internal combustion engine having a plurality of cylinders provided with a combustion chamber (A4)
a. Providing a wash water stream (L1) based on fresh water to the buffer tank (A1);
b. Adding a strong base to the wash water stream (L1) to obtain an alkaline wash water stream (L2);
c. Feeding the alkaline wash water stream (L2) to the cleaning unit (A2);
d. To provide an exhaust gas (G1) containing CO 2 to alkaline wash water stream (L2) in the washing unit (A2), and sulfur oxides (SO x) is decreased with a cleaning gas (G2), the sulfur oxides and the Obtaining a spent wash water stream (L3) comprising precipitates formed from cations from strong bases; And
e. Removing the stinging salts from the spent wash water stream (L3) to produce a wash water stream (L1) used in step a;
At least one of CO 2 , H 2 CO 3 , HCO 3 - and CO 3 2- is added to the wash water stream (L 1) prior to providing the exhaust gas (G 1) to the alkaline wash water stream of step c) Carbonate buffer system,
Wherein the strong bases are added to the wash water stream (L1) at a rate such that the pH of the alkaline wash water is maintained above the pKa of the bicarbonate / carbonate equilibrium for the purpose of reducing corrosion problems and alleviating pH fluctuations.
상기 염기 저장 탱크(A0)는 염기 주입 라인(L0)을 통해 상기 버퍼 탱크(A1)에 염기를 공급하기 위한 주입 장치를 가지고;
상기 버퍼 탱크(A1)는 준비된 세척수 공급 라인을 통해 상기 세척 유닛(A2)의 준비된 세척수 유입부에 연결되는 알칼리성 세척수 공급 라인 유출부(L2)를 더 구비하고, 상기 버퍼 탱크는 세척수 유입부(L1)를 더 포함하고;
상기 세척 유닛은 스플리터(A3)를 통해 상기 세척수 유입부(L1)에 연결되는 소비된 세척수 유출부(L3)를 더 포함하고, 상기 세척 유닛(A2)은 상기 연소실(A4)로부터 유래되는 하나 이상의 배기가스 유입부(G1) 및 SOx가 감소된 배기가스 유출부(G2)를 더 포함하고, 상기 배기 시스템(B)이 pH 센서를 더 구비하고,
세척수 공급 라인은 비내부식성 강철로 제조된 파이프로 제조된 것이고, 부식 문제를 줄이고 pH의 변동을 완화할 목적으로, 상기 배기 시스템은 pH 센서로부터 측정된 pH 값을 수신하는 제어 유닛을 가지고, 상기 제어 유닛은 상기 염기 저장 탱크(A0)로부터의 염기를 첨가하는 상기 주입 장치를 제어하여 알칼리성 세척수의 pH를 탄산수소염/탄산염의 버퍼 용량 내로 유지시키는 내연 기관. An internal combustion engine for a marine vessel having a plurality of cylinders having a combustion chamber (A4) and an exhaust system (B), the exhaust system comprising at least a base storage tank (A0), a buffer tank (A1) and a cleaning unit
The base storage tank A0 has an injection device for supplying a base to the buffer tank A1 through a base injection line L0;
The buffer tank A1 further includes an alkaline washing water supply line outlet L2 connected to a prepared washing water inlet of the washing unit A2 through a prepared washing water supply line, );
The washing unit further includes a spent washing water outlet L3 connected to the washing water inlet L1 through a splitter A3 and the washing unit A2 is connected to the washing chamber A2 via one or more further comprising an exhaust gas inlet portion (G1) and SO x decreases the exhaust gas outlet portion (G2), and the exhaust system (B) is further provided with a pH sensor,
The wash water supply line is made of a pipe made of non-corrosive steel and has a control unit for receiving a pH value measured from a pH sensor for the purpose of reducing corrosion problems and alleviating pH fluctuations, Unit controls the injection device to add a base from the base storage tank (A0) to maintain the pH of the alkaline wash water within the buffer capacity of the bicarbonate / carbonate.
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