KR101824108B1 - Exhaust gas pollutant reduction and winterization integrated system for arctic vessel - Google Patents

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Abstract

극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템은 메인 엔진에서 배출되는 고온의 배기가스가 지나가는 배기가스 주입관; 상기 배기가스 주입관에 연결되어 상기 배기가스의 폐열을 회수하는 이코노마이저; 상기 이코노마이저의 후단에 연결되어 상기 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물을 흡수 제거하는 배기 오염물질 저감장치; 상기 배기 오염물질 저감장치를 통과한 배기가스를 배출하는 배기가스 배출관; 방한장치와 상기 이코노마이저 사이에 연결되어, 상기 이코노마이저에서 회수한 폐열을 상기 방한장치로 공급하는 공급관을 포함할 수 있다. An integrated system for pollutant abatement and anti-cold treatment for polar ships is disclosed. An integrated system for exhaust pollutant reduction and anti-cold treatment for polar ships according to an embodiment of the present invention includes an exhaust gas injection pipe through which a high temperature exhaust gas discharged from a main engine passes; An economizer connected to the exhaust gas injection pipe to recover waste heat of the exhaust gas; An exhaust pollutant reduction device connected to a rear end of the economizer to absorb and remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas; An exhaust gas discharge pipe for discharging the exhaust gas passed through the exhaust pollutant abatement device; And a supply pipe connected between the evaporator and the economizer, for supplying the waste heat recovered from the economizer to the evaporator.

Description

극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템{Exhaust gas pollutant reduction and winterization integrated system for arctic vessel}(Exhaust gas pollutant reduction and winterization integrated system for arctic vessel)

본 발명은 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated system for reducing pollutants and treating air pollution in polar ships.

통상적으로 북해(North Sea, 영국 주변)에 설치되는 해양 플랫폼 혹은 극지를 운항하는 선박과 같은 해양 구조물에 구비되는 가드 레일(Guard rail), 핸드 레일(Handrail), 벽(Wall), 문(Door), 계단(Stairway) 등에는 운항 지역 특성 상 방한 처리(Winterization)가 요구된다. Generally, a guard rail, a handrail, a wall, a door, etc. installed in an offshore structure such as a marine platform installed in the North Sea (or around the UK) , Stairway, etc., winterization is required due to the characteristics of the area of operation.

이 경우 방한 처리의 경우 노(櫓) 또는 방망이로 얼음을 깨는 기계적 방법과, 폐열을 활용해 주요장비의 얼음을 녹이는 열적 방법, 코팅 및 화학약품 사용 방법 등으로 크게 구분된다. 한국공개특허 제10-2013-0055086호에 개시된 것과 같이 일반적으로 전기 히터와 같은 장치를 이용하여 전열(Electrical Heat)을 발생시켜 실시하는 방법도 있다. 여기서, 전열 방법의 경우 별도의 전기 히터 설비를 필요로 하며, 전기를 이용하고 있어 그 가격이 비싼 문제점이 있다. In this case, the cold treatment can be broadly classified into a mechanical method of breaking ice with a oar or a bat, a thermal method of dissolving ice of the main equipment using waste heat, a coating method, and a chemical use method. Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0055086 discloses a method of generating electrical heat by using an apparatus such as an electric heater. Here, in the case of the electric heating method, a separate electric heater is required, and electricity is used, which is expensive.

또한, 일반적으로 선박에 설치되는 각종 엔진은 화석연료를 연소하여 동력을 생성한다. 이 때, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 황산화물(SOx), 질소산 화물(NOx), 미세분진(PM) 등의 유해물질을 포함하고 있으며, 이로 인해, 배기가스를 그대로 배출할 경우 대기오염을 초래할 수 있다. 이러한 이유로, 선박의 대기오염에 대한 환경규제가 강화되고 있으며, 각종 규제를 만족시키기 위해 다양한 처리장치가 선박에 적용되고 있다.Generally, various engines installed on a ship generate power by burning fossil fuels. At this time, the exhaust gas generated in the combustion process of the fuel includes harmful substances such as sulfur oxides (SOx), nitrogen oxides (NOx), fine dusts (PM), etc. Therefore, It can cause air pollution. For these reasons, environmental regulations for air pollution of vessels are being strengthened, and various processing devices are being applied to ships in order to satisfy various regulations.

HFO (황 함유 3.5% 정도) 연료를 사용하여 극지를 운항하는 선박의 경우 현재까지 배기가스 오염에 관련된 규제가 없지만, 극지방선박 운항안전코드인 폴라코드(Polar code)가 작성되어 협의 중에 있는 실정이다. In the case of ships operating in polar regions using HFO (about 3.5% of sulfur) fuel, Polar code, which is the safety code for polar ship operating safety, has been prepared and is under discussion .

따라서, 극지 운항 선박에 대해 배기가스 오염물 제거 역시 향후에는 필수적인 기능으로 채택될 필요성이 있다. Therefore, it is necessary that the pollutant removal of pollutants from polar ships is adopted as an essential function in the future.

한국공개특허 제2013-0055086호 (2013.05.28 공개) - 동결방지용 전기히터를 이용한 보일러의 온수 예열 운전방법Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0055086 (published on May 31, 2013) - Method for preheating hot water of boiler using electric heater for freeze prevention

본 발명은 극지 운항 선박에 대해서 방한처리와 배기가스 오염물질(질소산화물, 황산화물, 미세분진 등) 제거를 동시에 수행하는 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide an integrated system for reducing exhaust pollutants and treating air pollution in polar-operated vessels, which simultaneously performs an antifreeze treatment and an exhaust gas pollutant (nitrogen oxide, sulfur oxide, fine dust, etc.)

본 발명은 저온 작동 배기가스 처리장치를 통해 열에너지 사용이 절약되고, 이코노마이저를 메인 엔진 근처로 이동 배치할 수 있어 에너지 손실을 줄인 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a system for reducing exhaust pollutants and an integrated treatment system for pollutants for polar ships, which can save the use of thermal energy through a low temperature operation exhaust gas treatment device and move the economizer near the main engine, thereby reducing energy loss.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 메인 엔진에서 배출되는 고온의 배기가스가 지나가는 배기가스 주입관; 상기 배기가스 주입관에 연결되어 상기 배기가스의 폐열을 회수하는 이코노마이저; 상기 이코노마이저의 후단에 연결되어 상기 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물을 흡수 제거하는 배기 오염물질 저감장치; 상기 배기 오염물질 저감장치를 통과한 배기가스를 배출하는 배기가스 배출관; 방한장치와 상기 이코노마이저 사이에 연결되어, 상기 이코노마이저에서 회수한 폐열을 상기 방한장치로 공급하는 공급관을 포함하는 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus comprising: an exhaust gas injection pipe through which a high temperature exhaust gas discharged from a main engine passes; An economizer connected to the exhaust gas injection pipe to recover waste heat of the exhaust gas; An exhaust pollutant reduction device connected to a rear end of the economizer to absorb and remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas; An exhaust gas discharge pipe for discharging the exhaust gas passed through the exhaust pollutant abatement device; And a supply pipe connected between the evaporator and the economizer for supplying the waste heat recovered from the economizer to the cold storage device.

상기 이코노마이저는 상기 메인 엔진의 후단에 위치하여, 상대적 열손실을 최소화할 수 있다.The economizer is located at the rear end of the main engine, so that the relative heat loss can be minimized.

상기 이코노마이저에서 회수된 폐열에 포함된 수분을 분리하는 수분분리기를 더 포함하되, 상기 공급관을 통해 상기 폐열을 전달하기 이전에 상기 수분분리기를 거치게 될 수 있다.And a water separator for separating moisture contained in the waste heat recovered from the economizer, wherein the waste water can be passed through the water separator before the waste heat is transferred through the supply pipe.

상기 배기 오염물질 저감장치는, 일산화질소를 이산화질소로 만드는 산화제를 생성하는 산화장치와; 해수 혹은 청수를 세정수로 분사하여 상기 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물을 흡수 제거하는 스크러버를 포함할 수 있다.The exhaust pollutant abatement apparatus comprises an oxidation apparatus for generating an oxidant for converting nitrogen monoxide into nitrogen dioxide; And a scrubber for spraying seawater or fresh water with cleansing water to absorb and remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas.

상기 산화장치는 전기분해 방식으로 상기 산화제를 생성할 수 있다.The oxidizing device can generate the oxidizing agent in an electrolytic manner.

상기 산화장치는 플라즈마에 의해 오존을 상기 산화제로 생성할 수 있다.The oxidizing device can generate ozone by the plasma with the oxidizing agent.

상기 산화장치에서 만들어진 산화제는 노즐, 초음파진동자, 스프레이, 가열판 중 하나 이상을 사용하여 액체 상태에서 미립자화하거나 액적화 또는 증기화되어 상기 배기가스와 접촉하게 될 수 있다.The oxidizing agent produced in the oxidizing apparatus may be atomized in a liquid state using a nozzle, an ultrasonic vibrator, a spray, or a heating plate, or may be brought into contact with the exhaust gas by being dropletized or vaporized.

상기 스크러버에 의해 생성된 질산 및 황산을 중화하기 위한 중화제를 투입하여 상기 세정수를 중화시킬 수 있다.A neutralizing agent for neutralizing nitric acid and sulfuric acid produced by the scrubber may be added to neutralize the washing water.

상기 스크러버는 상기 이코노마이저에서 회수된 폐열을 공급받아 상기 세정수의 동결을 방지할 수 있다.The scrubber can receive the waste heat recovered from the economizer to prevent freezing of the washing water.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 극지 운항 선박에 대해서 방한처리와 배기가스 오염물(질소산화물, 황산화물, 미세분진 등) 제거를 동시에 수행하는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, there is an effect of performing the antifreeze treatment and the removal of exhaust gas pollutants (nitrogen oxides, sulfur oxides, fine dusts, etc.) simultaneously on the polar ship.

또한, 저온 작동 배기가스 처리장치를 통해 열에너지 사용이 절약되고, 이코노마이저를 메인 엔진 근처로 이동 배치할 수 있어 에너지 손실을 줄인 효과가 있다. Further, the use of thermal energy is saved through the low-temperature operation exhaust gas treatment device, and the economizer can be moved and disposed near the main engine, thereby reducing energy loss.

도 1은 종래 배기 오염물질 저감 시스템을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 도 3의 정화유닛을 확대하여 도시한 단면도,
도 5는 도 3의 연료전지모듈을 확대하여 도시한 도면,
도 6은 해수공급관으로 공급된 해수가 스크러버를 통과한 후 외부로 직접 배출되는 개루프(open loop) 방식을 도시한 것,
도 7은 해수공급관으로 공급된 해수가 스크러버를 통과한 후 순환관을 통하여 재순환되는 폐루프(close loop) 방식을 도시한 것,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 9는 도 8의 전처리유닛을 확대하여 도시한 단면도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전처리유닛을 확대하여 도시한 단면도,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전처리유닛을 확대하여 도시한 단면도,
도 12는 해수공급관으로 공급된 해수가 스크러버를 통과한 후 외부로 직접 배출되는 개루프 방식을 도시한 것,
도 13은 해수공급관으로 공급된 해수가 스크러버를 통과한 후 순환관을 통하여 재순환되는 폐루프방식을 도시한 것.
1 shows a conventional exhaust pollutant abatement system,
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an exhaust pollutant reduction and anti-cold treatment integrated system for polar-operated marine vessels according to an embodiment of the present invention;
3 is a schematic view of an exhaust pollutant abatement apparatus according to an embodiment of the present invention,
Fig. 4 is an enlarged cross-sectional view of the purifying unit of Fig. 3,
FIG. 5 is an enlarged view of the fuel cell module of FIG. 3,
6 shows an open loop system in which seawater supplied to a sea water supply pipe is directly discharged to the outside after passing through a scrubber,
7 shows a closed loop system in which seawater supplied to a sea water supply pipe is recirculated through a circulation pipe after passing through a scrubber,
8 is a schematic view of an exhaust pollutant reduction apparatus according to a second embodiment of the present invention,
Fig. 9 is an enlarged cross-sectional view of the pretreatment unit of Fig. 8,
10 is an enlarged cross-sectional view of a pretreatment unit according to another embodiment of the present invention;
11 is an enlarged cross-sectional view of a pretreatment unit according to another embodiment of the present invention,
12 shows an open-loop system in which seawater supplied to a sea water supply pipe is directly discharged to the outside after passing through a scrubber,
13 shows a closed loop system in which sea water supplied to a sea water supply pipe is recirculated through a circulation pipe after passing through a scrubber.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈", "…유닛" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Also, the terms " part, "" module," " unit, "and the like, which are described in the specification, mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software .

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.It is to be understood that the components of the embodiments described with reference to the drawings are not limited to the embodiments and may be embodied in other embodiments without departing from the spirit of the invention. It is to be understood that although the description is omitted, multiple embodiments may be implemented again in one integrated embodiment.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

기존의 배기가스 오염물 제거 방식으로는 질소산화물(NOx)를 저감하는 SCR과 EGR이 개발되어 있다. SCR은 촉매와 암모니아를 사용하여 NOx를 N2로 분해함으로써 NOx를 저감시키며, EGR은 배기가스 중 일부의 질소를 연소기관으로 재순환함으로써 연소에 필요한 산소 농도를 낮추어 NOx 발생을 저감시킨다. 황산화물(SOx)을 저감하는 방식으로는 스크러버가 개발되어 있다. 스크러버는 물을 배기가스에 스프레이 함으로써 황산화물을 흡착하여 제거하게 된다. 하지만, 실제로 현재 극지를 운항하는 선박에는 배출가스 저감장치가 장착되어 있지 않고, 방한장치만 설치되어 있는 상황이다.SCR and EGR, which reduce nitrogen oxides (NOx), have been developed as a conventional method for removing exhaust gas pollutants. SCR reduces NOx by decomposing NOx into N2 by using catalyst and ammonia. EGR reduces NOx production by lowering the oxygen concentration required for combustion by recirculating part of the exhaust gas to the combustion engine. A scrubber has been developed as a method for reducing sulfur oxides (SOx). The scrubber absorbs and removes sulfur oxides by spraying water into the exhaust gas. However, in fact, ships currently operating in the polar regions are not equipped with exhaust gas abatement devices, and are equipped with only a cooling device.

도 1은 종래 배기 오염물질 저감 시스템을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a conventional exhaust pollutant reduction system.

도 1을 참조하면, 기존에는 배기 오염물질 저감을 위해 SCR(2) 혹은 EGR을 사용하게 되는데, SCR(2) 혹은 EGR의 경우에는 요소수 투입에 의한 암모니아 제조 때문에 300도(℃) 이상의 고온이 필요하다. 따라서, 메인 엔진(1)의 후단에는 이코노마이저(3)가 배치되지 못하고, 배기 오염물질 저감 장치인 SCR(2) 등이 배치될 수 밖에 없는 한계가 있었다. Referring to FIG. 1, SCR (2) or EGR is used to reduce exhaust pollutants. In the case of SCR (2) or EGR, a high temperature of 300 ° C need. Therefore, the economizer 3 can not be disposed at the rear end of the main engine 1, and the SCR 2, which is an exhaust pollutant reduction device, can not be disposed.

본 발명에서는 이러한 한계를 극복하고 이코노마이저를 메인 엔진 근처로 배치시켜 열 회수 효율을 향상시켜 극지 운항 선박에서 효율적인 방한처리가 가능하게 할 수 있게 한다. The present invention overcomes these limitations and improves the heat recovery efficiency by disposing the economizer near the main engine, thereby making it possible to efficiently perform the cold treatment in the polar ship.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템의 개략적인 구성도이다. 2 is a schematic block diagram of an integrated system for reducing exhaust pollutants and processing for antifreeze for polar ships according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템은 극지 운항 선박에 마련되어 방한처리와 배기 오염물(질소산화물, 황산화물, 미세분진 등) 제거를 동시에 수행하는 것을 특징으로 한다.The system for integrating the exhaust pollutant reduction and anti-cold treatment for polar ships according to an embodiment of the present invention is provided on an polar ship and is characterized by simultaneously performing a cold treatment and removal of exhaust pollutants (nitrogen oxides, sulfur oxides, fine dusts, etc.) do.

본 실시예에 따른 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템(100)은 메인 엔진(10)의 후단에 근접하여 배치되는 이코노마이저(20)와, 이코노마이저(20)의 후단에 배치되는 배기 오염물질 저감장치(30)를 기본 골격으로 포함한다. The system 100 for integrating the exhaust pollutant abatement and anti-cold treatment for the polar ship according to the present embodiment includes an economizer 20 disposed close to the rear end of the main engine 10 and an exhaust gas purifier 20 disposed at the rear end of the economizer 20, And includes the material abatement device 30 as a basic skeleton.

메인 엔진(10)은 연소기관의 일종으로, 연료를 연소하여 선박에 필요한 각종 동력을 발생시키는 장치이다. The main engine 10 is a type of combustion engine, and is a device for generating various kinds of power required for a ship by burning fuel.

이코노마이저(20)는 메인 엔진(10)의 후단에 설치되어 배기가스의 폐열을 회수하는 장치이다. 메인 엔진(10)의 연소 후 배출되는 배기가스는 온도가 250~300도(℃)이다. 이 열에너지를 재사용하기 위해서 메인 엔진(10)의 배기가스가 배출되는 통로(배기가스 주입관)에 열교환기를 설치하여 스팀(steam)을 생산하기 위한 열원으로 사용한다.The economizer 20 is installed at the rear end of the main engine 10 to recover waste heat of the exhaust gas. The exhaust gas discharged after combustion of the main engine 10 has a temperature of 250 to 300 degrees Celsius. In order to reuse the thermal energy, a heat exchanger is installed in a passage (exhaust gas injection pipe) through which the exhaust gas of the main engine 10 is discharged, and is used as a heat source for producing steam.

이코노마이저(20)에서 생성된 스팀은 수증기가 필요한 설비(50)로 전송되며, 이코노마이저(20)에서 회수된 열에너지는 공급관을 통해 방한이 필요한 설비(60)와 후술할 스크러버(34)로 공급되어 동결 방지 용도로 사용될 수 있다. 여기서, 열에너지를 전달하는 과정에서 포함된 수분을 분리하기 위한 수분분리기(미도시)가 설치되어 있어, 이를 거치도록 함으로써 건조된 열에너지가 열을 필요로 하는 방한설비(60)로 공급되도록 할 수 있다. The steam generated in the economizer 20 is transferred to the facility 50 requiring steam and the heat energy recovered from the economizer 20 is supplied to the facility 60 that needs to be cooled through the supply pipe and the scrubber 34, It can be used for prevention. Here, a water separator (not shown) for separating the water contained in the process of transferring the thermal energy is provided, so that the dried thermal energy can be supplied to the cold storage facility 60 requiring heat .

본 실시예에서 이코노마이저(20)는 메인 엔진(10)에 근접하여 설치되어 에너지 손실을 줄일 수 있는데, 이는 후술할 배기 오염물질 저감장치(30)가 저온에서도 작동 가능하여 배기 오염물질 저감장치(30)를 이코노마이저(20)의 후단으로 배치시킬 수 있기 때문이다. In this embodiment, the economizer 20 is installed close to the main engine 10 to reduce the energy loss. This is because the exhaust pollutant abatement device 30, which will be described later, can operate even at a low temperature so that the exhaust pollutant abatement device 30 Can be disposed at the rear end of the economizer 20.

배기 오염물질 저감장치(30)는 산화장치(32)와 스크러버(34)를 포함하며, 이코노마이저(20)에서 배출된 저온의 배기가스가 이들을 거치면서 질소산화물, 황산화물, 분진과 같은 배기 오염물질이 제거된다. The exhaust pollutant abatement device 30 includes an oxidation device 32 and a scrubber 34. The exhaust gas discharged from the economizer 20 passes through them to generate exhaust pollutants such as nitrogen oxides, Is removed.

산화장치(32)에는 전기분해에 의해 산화제를 생성하는 방식 혹은 플라즈마에 의한 산화제인 오존을 생성하는 방식이 적용될 수 있다. 이 경우 배기가스의 온도가 높을 필요가 없어 저온 동작이 가능하게 된다. 이러한 배기 오염물질 저감장치(30)에 대해서는 이후 관련 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. A method of generating an oxidizing agent by electrolysis or a method of generating ozone which is an oxidizing agent by plasma may be applied to the oxidizing device 32. In this case, since the temperature of the exhaust gas does not need to be high, the low temperature operation becomes possible. Such an exhaust pollutant abatement device 30 will be described later in detail with reference to related drawings.

스크러버(34)의 작동에는 해수 혹은 청수가 사용되는데, 밸러스트 탱크(미도시)의 밸러스트 수(ballast water)를 스크러버 처리용액으로 사용할 경우 극지방에서 어는 것을 방지하는 효과가 있을 수 있다. Seawater or fresh water is used for the operation of the scrubber 34. When ballast water of a ballast tank (not shown) is used as a scrubber treatment solution, it may have an effect of preventing freezing in the polar region.

또한, 스크러버(34)는 이코노마이저(20)에서 회수된 폐열을 공급받아 사용 해수 혹은 청수의 동결 방지 용도로 사용할 수도 있다. Also, the scrubber 34 may be used to prevent freezing of spent seawater or fresh water by receiving the waste heat recovered from the economizer 20.

그리고 최종적으로 배출가스 규정을 만족한 배기가스가 배기가스 배출관을 통해 연돌(40)을 거쳐 대기 중으로 방출된다. Finally, the exhaust gas satisfying the emission gas regulation is discharged to the atmosphere via the stack 40 via the exhaust gas discharge pipe.

이때 고온이 필요한 SCR 혹은 EGR 대신에 저온 작동 가능한 산화장치(32) 및 스크러버(34)를 이용함으로써, 이코노마이저(20)의 위치가 메인 엔진(10) 가까이로 이동하고, 물을 사용하는 스크러버(34)에는 방한 시스템이 적용될 수 있다. 여기서, 스크러버(34)는 폐회로 시스템으로 작동할 수 있다. The position of the economizer 20 is moved close to the main engine 10 by using the oxidizing device 32 and the scrubber 34 capable of operating at low temperatures in place of the SCR or EGR requiring high temperature and the scrubber 34 ) Can be applied to the cold weather system. Here, the scrubber 34 may operate as a closed-loop system.

저온 작동 가능한 배기 오염물질 저감장치(30)를 사용함으로써 열에너지 사용이 절약되고, 이로 인해 이코노마이저(20)를 메인 엔진(10) 가까이로 이동시킬 수 있어 에너지 손실을 줄이고, 열 회수 효율을 향상시킬 수 있게 된다. By using the exhaust pollutant abatement device 30 capable of operating at a low temperature, the use of heat energy is saved, thereby moving the economizer 20 close to the main engine 10, thereby reducing energy loss and improving heat recovery efficiency .

또한, 배기가스 오염물 제거를 배기 오염물질 저감장치(30)에서 한번에 처리할 수 있어 공간 절약 효과도 있을 수 있다. 그리고 스크러버(34)는 폐회로 시스템으로 작동하여 선박 외부로 해양 오염물 투기가 방지될 수 있고, SCR에 필요한 암모니아를 사용할 필요가 없는 효과가 있다. Further, the exhaust gas pollutant removal can be performed at one time by the exhaust pollutant abatement device 30, and space saving effect can also be obtained. Further, the scrubber 34 operates as a closed circuit system, so that dumping of marine pollutants to the outside of the ship can be prevented, and ammonia necessary for SCR is not needed.

배기 오염물질 저감장치(30)의 제1 실시예에 대해 설명하기로 한다. The first embodiment of the exhaust pollutant abatement device 30 will be described.

제1 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치는 배기가스에 포함된 각종 오염물질(질소산화물, 황산화물, 분진 등)의 농도를 줄여 배기기준에 적합한 공기를 배출함과 동시에 배기가스의 농도를 줄이는 데 사용된 세정수의 처리가 동시에 이루어질 수 있는 장치이다. The exhaust pollutant reduction apparatus according to the first embodiment reduces the concentration of various pollutants (nitrogen oxides, sulfur oxides, dusts, etc.) contained in the exhaust gas to discharge air suited to the exhaust standards and reduce the concentration of the exhaust gas And the treatment of the washing water used for the washing can be performed simultaneously.

배기 오염물질 저감장치는, 해수를 전기분해하는 정화유닛에서 생성된 산화제로 배기가스에 포함된 일산화질소(NO)를 산화시키고, 동시에 동일한 정화유닛에서 생성된 중화제로 산성화된 세정수를 중화시킴으로써, 시스템의 설치 및 유지 비용이 감소할 뿐만 아니라 선박 내 공간 활용도가 증가할 수 있다. The exhaust pollutant abatement apparatus oxidizes nitrogen monoxide (NO) contained in the exhaust gas with an oxidizing agent generated in a purification unit for electrolyzing seawater and at the same time neutralizes the cleansing water acidified with the neutralizing agent produced in the same purification unit, Not only the installation and maintenance cost of the system is reduced, but also the space utilization in the ship can be increased.

이하, 도 3 내지 도 5을 참조하여, 제1 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the exhaust pollutant reduction apparatus according to the first embodiment will be described in detail with reference to Figs. 3 to 5. Fig.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 정화유닛을 확대하여 도시한 단면도이고, 도 5는 도 3의 연료전지모듈을 확대하여 도시한 도면이다.3 is an enlarged view of the purification unit of FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the enlargement of the fuel cell module of FIG. 3 Fig.

본 발명에 따른 배기 오염물질 저감장치(11)는 배기가스관(110)과, 해수공급관(120)과, 세정수공급관(130)과, 스크러버(140)와, 정화유닛(150)과, 연료전지모듈(190) 및 세정수배출관(141)을 포함한다. The exhaust pollutant abatement apparatus 11 according to the present invention includes an exhaust gas pipe 110, a seawater supply pipe 120, a cleaning water supply pipe 130, a scrubber 140, a purification unit 150, A module 190, and a rinse water discharge pipe 141.

배기가스관(110)은 이코노마이저(20)를 통과한 배기가스가 이동하는 관으로, 스크러버(140)에 연결된다. 배기가스관(110)은 이코노마이저(20)의 배기관에 직접 연결되어, 이코노마이저(20)에서 열교환에 의해 배기열의 대부분을 재활용하고 남은 폐가스가 이동하는 통로가 될 수 있다. The exhaust gas pipe 110 is connected to the scrubber 140 as a pipe through which the exhaust gas passing through the economizer 20 is moved. The exhaust gas pipe 110 is directly connected to the exhaust pipe of the economizer 20 and can be used as a passage through which waste gas remaining after the heat exchange in the economizer 20 is recycled and the remaining waste gas moves.

해수공급관(120)은 외부로부터 해수를 유입받아 공급하는 관으로, 해수를 가압하는 적어도 하나의 펌프(P1)가 설치되어 해수를 스크러버(140)로 원활하게 공급 할 수 있다. 그러나, 해수공급관(120)이 해수를 스크러버(140)로 공급하는 것으로 한정될 것은 아니며, 필요에 따라 밸러스트 탱크 등으로 해수를 공급할 수도 있다.The seawater supply pipe 120 is a pipe through which seawater is introduced from the outside, and at least one pump P1 for pressurizing the seawater is installed to smoothly supply the seawater to the scrubber 140. However, the seawater supply pipe 120 is not limited to supplying the seawater to the scrubber 140, and may also supply seawater to the ballast tank if necessary.

해수공급관(120)의 일 측에는 세정수공급관(130)이 분지되어 스크러버(140)로 연결될 수 있으며, 해수공급관(120)과 세정수공급관(130)의 연결부분에는 제1 제어밸브(125)가 설치될 수 있다. 제1 제어밸브(125)는 삼방밸브 형태로 형성되어, 세정수공급관(130)을 통하여 공급되는 해수의 양을 조절하거나 세정수공급관(130)으로 분지되어 공급되는 해수와 해수공급관(120)을 통하여 유동하는 해수의 비율을 조절할 수 있다. 이러한 해수공급관(120)은 세정수공급관(130)의 후단에 혼합관(122)과 해수배출관(123)이 차례로 연결된다. 혼합관(122)은 후술할 정화유닛(150)으로부터 전기분해 반응이 끝난 해수가 유동하며, 해수배출관(123)은 외부로 해수를 배출할 수 있다.The first control valve 125 is connected to the connecting portion between the seawater supply pipe 120 and the cleaning water supply pipe 130. The first control valve 125 is connected to the first water supply pipe 120, Can be installed. The first control valve 125 is formed in the form of a three-way valve so as to control the amount of seawater supplied through the cleansing water supply pipe 130 or the sea water and the seawater supply pipe 120 branched by the cleansing water supply pipe 130 It is possible to control the ratio of the seawater flowing through. The sea water supply pipe 120 is connected to the mixing pipe 122 and the sea water discharge pipe 123 at the rear end of the washing water supply pipe 130. In the mixing pipe 122, the electrolysis-completed seawater flows from the purification unit 150 to be described later, and the seawater discharge pipe 123 can discharge the seawater to the outside.

세정수공급관(130)은 해수 또는 청수 또는 해수와 청수의 혼합수 중 적어도 하나인 세정수를 스크러버(140)로 공급하는 관으로, 일단부가 해수공급관(120) 또는 청수공급관(126)에 연결되고 타단부가 스크러버(140)에 연결될 수 있다. 즉, 세정수공급관(130)은 해수와 청수를 선택적으로 공급받을 수 있다. 이하, 세정수가 해수인 것으로 한정하여, 세정수공급관(130)을 통해 주로 해수가 유입되어 스크러버(140)로 공급되는 과정을 보다 중점적으로 설명한다.The cleaning water supply pipe 130 is connected to the seawater supply pipe 120 or the fresh water supply pipe 126 at one end thereof to supply the scrubber 140 with at least one of seawater or fresh water or mixed water of seawater and fresh water And the other end may be connected to the scrubber 140. That is, the washing water supply pipe 130 can selectively receive seawater and fresh water. Hereinafter, the process of mainly supplying the seawater to the scrubber 140 through the washing water supply pipe 130 is described more specifically.

해수공급관(120)을 통해 외부로부터 유입되는 해수는 세정수공급관(130)을 통해 유동하여 스크러버(140)로 공급된다. 스크러버(140)는 배기가스관(110)을 통해 유입되는 배기가스에 세정수공급관(130)을 통해 공급되는 세정수를 분무하여 배기가스와 세정수를 기액 접촉시키는 장치로, 통상의 습식 스크러버(scrubber)일 수 있다. 이 때, 세정수공급관(130)은 스크러버(140) 내부에 위치한 단부가 스크러버(140)의 상부에 배치되며, 복수 개로 분지되어 세정수를 미립자 형태로 분무할 수 있다. 즉, 스크러버(140)의 상부에 배치된 세정수공급관(130)은 배기가스관(110)이 위치한 스크러버(140)의 하부를 향하여 세정수를 분무하며, 이로 인해, 배기가스와 세정수를 효과적으로 접촉시킬 수 있다. 스크러버(140) 내부에서 배기가스와 세정수가 접촉함에 따라 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 및 분진 등의 오염물질이 제거될 수 있으며, 질소산화물, 황산화물 및 분진 등의 오염물질이 제거된 배기가스는 별도의 배출관(142)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배출관(142)을 통해 배출되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물 및 분진 등의 오염물질이 제거된 상태이므로, 배기 기준에 적합하게 되어 연돌(40)을 통해 대기 중에 그대로 배출할 수 있다.The seawater flowing from the outside through the sea water supply pipe 120 flows through the washing water supply pipe 130 and is supplied to the scrubber 140. The scrubber 140 is a device for gas-liquid contacting the exhaust gas and the washing water by spraying the washing water supplied through the washing water supply pipe 130 to the exhaust gas flowing through the exhaust gas pipe 110. The scrubber 140 is a conventional scrubber ). At this time, the cleaning water supply pipe 130 is disposed at the upper portion of the scrubber 140 at the end portion located inside the scrubber 140, and is branched into a plurality of sprays so as to spray the cleaning water in a particulate form. That is, the cleaning water supply pipe 130 disposed at the upper portion of the scrubber 140 sprays the washing water toward the lower portion of the scrubber 140 where the exhaust gas pipe 110 is located, thereby effectively contacting the exhaust gas and the washing water . As the exhaust gas and washing water come into contact with the inside of the scrubber 140, contaminants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, and dusts contained in the exhaust gas can be removed, and contaminants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, The exhaust gas can be discharged to the outside through a separate discharge pipe 142. [ Since the exhaust gas discharged through the discharge pipe 142 is in a state in which contaminants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, and dusts are removed, it can be discharged to the atmosphere through the stack 40 in accordance with the exhaust standards.

스크러버(140) 내부에서 오염물질이 포함된 배기가스와 접촉하여 질소산화물, 황산화물 및 분진 등이 포함된 세정수는 세정수배출관(141)을 통해 스크러버(140) 외부로 배출된다.Cleaning water containing nitrogen oxides, sulfur oxides, dust, and the like comes into contact with the exhaust gas containing contaminants in the scrubber 140 and is discharged to the outside of the scrubber 140 through the washing water discharge pipe 141.

한편, 정화유닛(150)은 해수를 전기분해하여 수소와, 질소계산화물을 산화시키는 산화제 또는 산성화된 세정수를 중화시키는 중화제를 생성하는 것으로, 배기가스관(110) 또는 해수공급관(120) 또는 스크러버(140)에 연결될 수 있다. 다시 말해, 정화유닛(150)은 배기가스관(110) 또는 해수공급관(120) 또는 스크러버(140)에 산화제 또는 중화제를 공급할 수 있다. On the other hand, the purifying unit 150 generates a neutralizing agent for neutralizing the hydrogen, the oxidizing agent for oxidizing the nitrogen-calculating cargo, or the acidified cleaning water by electrolyzing the seawater. The purifying unit 150 is connected to the exhaust gas pipe 110, (Not shown). In other words, the purifying unit 150 can supply the oxidizing agent or neutralizing agent to the exhaust gas pipe 110 or the sea water supply pipe 120 or the scrubber 140.

또한, 정화유닛(150)은 해수를 전기분해하여 살균제를 만들 수도 있다. 이렇게 생성된 살균제는 제2 주입관(157)과 제3 주입관(158)을 통해 스크러버(140)와 해수공급관(120)에 공급되어 해수 중의 미생물을 살균할 수 있다. 이후, 살균 처리된 해수는 해수배출관(123)을 통해 해양으로 방류되기 전, 센서부(124)에서 과잉 산화제양을 확인하게 된다. 이 때, 해수에 과잉의 산화제가 포함되었을 경우, 티오황산나트륨를 첨가하여 산화제양을 낮춘 후 해양으로 방출한다.In addition, the purification unit 150 may electrolyze the seawater to produce a bactericide. The sterilizing agent thus generated is supplied to the scrubber 140 and the seawater supply pipe 120 through the second injection pipe 157 and the third injection pipe 158 to sterilize the microorganisms in the seawater. Thereafter, the sterilized seawater is checked for the amount of excess oxidant in the sensor unit 124 before being discharged to the ocean through the sea water discharge pipe 123. At this time, when excess oxidizing agent is contained in seawater, sodium thiosulfate is added to lower the amount of oxidizing agent and released into the ocean.

정화유닛(150)은 전기분해조(151)와, 양전극판(152a)과 음전극판(152b), 및 정류기(153)를 포함한다. The purifying unit 150 includes an electrolytic bath 151, a positive electrode plate 152a and a negative electrode plate 152b, and a rectifier 153.

도 4를 참조하여 설명하면, 전기분해조(151)는 내부에 수용공간이 형성된 통 또는 챔버로, 해수공급관(120)을 통해 공급된 해수가 수용된다. 전기분해조(151)는 일 측에 해수공급관(120)으로부터 분지된 해수유입관(121)이 연결되어 해수를 공급받으며, 해수유입관(121) 상에는 적어도 하나의 펌프(P2)가 설치되어 해수를 전기분해조(151)로 원활하게 공급할 수 있다. 전기분해조(151)는 내부에 양전극판(152a)과 음전극판(152b)이 설치된다.Referring to FIG. 4, the electrolytic bath 151 receives the sea water supplied through the sea water supply pipe 120 into a cylinder or chamber having a receiving space therein. The electrolysis tank 151 is connected to a sea water inflow pipe 121 branched from the sea water supply pipe 120 at one side and receives the sea water. At least one pump P2 is installed on the sea water inflow pipe 121, Can be smoothly supplied to the electrolytic bath 151. In the electrolytic bath 151, a positive electrode plate 152a and a negative electrode plate 152b are provided.

양전극판(152a)과 음전극판(152b)은 전기분해조(151) 내부에 해수의 유동 방향으로 배치되며, 일정 간격 이격되어 서로 마주보며 배치된다. 양전극판(152a)과 음전극판(152b) 사이에는 친수성 다공질 막으로 형성된 격막(154)이 설치되어, 전기분해조(151)는 내부가 양전극판(152a)이 위치하는 제1 영역(151a)과 음전극판(152b)이 위치하는 제2 영역(151b)으로 분할될 수 있다. 그러나, 격막(154)이 친수성 다공질 막으로 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 다양한 구조의 막으로 변형되거나 필요에 따라 격막(154)이 생략될 수도 있다. 이러한 양전극판(152a)과 음전극판(152b)은 각각 케이블을 통해 정류기(153)와 전기적으로 연결된다.The positive electrode plate 152a and the negative electrode plate 152b are disposed in the electrolytic bath 151 in the flow direction of the seawater and are spaced apart from each other at regular intervals. A diaphragm 154 formed of a hydrophilic porous film is provided between the positive electrode plate 152a and the negative electrode plate 152b. The electrolytic bath 151 has a first region 151a in which the positive electrode plate 152a is located, And the second region 151b where the negative electrode plate 152b is located. However, the diaphragm 154 is not limited to being formed of a hydrophilic porous membrane, and may be deformed into a membrane having various structures, or the diaphragm 154 may be omitted, if necessary. The positive electrode plate 152a and the negative electrode plate 152b are electrically connected to the rectifier 153 through a cable, respectively.

정류기(153)는 양전극판(152a)과 음전극판(152b)에 각각 정류된 전류를 공급한다. 도면 상에는 정류기(153)가 전기분해조(151)의 외부에 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 정류기(153)는 전기분해조(151)의 내부에 설치될 수도 있다.The rectifier 153 supplies the rectified current to the positive electrode plate 152a and the negative electrode plate 152b, respectively. For example, the rectifier 153 may be installed inside the electrolytic bath 151. The rectifier 153 may be installed inside the electrolytic bath 151, for example.

전기분해조(151) 내부에서는 정류기(153)로부터 공급된 전류에 의해 해수에 포함된 염화나트륨(NaCl)이 전기분해되며, 이로 인해, 양전극판(152a)에서는 산화반응이 일어나면서 염소가스(Cl2)가 발생되고, 음전극판(152b)에서는 수소가스(H2)와 수산기(OH-)가 발생된다. 이 때, 염소가스(Cl2)와 수산기(OH-)가 화학반응을 일으켜 산화력이 강한 차아염소산나트륨(NaOCl)과 차아염소산(HOCl)을 생성한다. 전기분해조(151) 내부에는 생성된 산화제 또는 살균제 또는 중화제의 농도를 측정하는 농도측정센서(155)가 마련되므로, 정류기(153)는 농도측정센서(155)에서 측정된 농도값에 연계하여 공급되는 전류의 세기를 조절할 수 있다.In the electrolytic bath 151, sodium chloride (NaCl) contained in the seawater is electrolyzed by the current supplied from the rectifier 153, so that an oxidation reaction occurs in the positive electrode plate 152a, and chlorine gas (Cl 2 And hydrogen gas (H 2 ) and hydroxyl group (OH - ) are generated in the negative electrode plate 152b. At this time, a chemical reaction between chlorine gas (Cl 2 ) and hydroxyl group (OH - ) generates sodium hypochlorite (NaOCl) and hypochlorous acid (HOCl) having high oxidizing power. The concentration measuring sensor 155 measures the concentration of the oxidizing agent or the sterilizing agent or the neutralizing agent generated in the electrolytic bath 151 so that the rectifier 153 can supply the concentration value measured by the concentration measuring sensor 155 The current intensity can be adjusted.

구체적으로, 양전극판(152a)에서는 다음과 같은 반응이 일어난다.Specifically, the following reaction occurs in the positive electrode plate 152a.

Figure 112015105097013-pat00001
Figure 112015105097013-pat00001

또한, 음전극판(152b)에서는 다음과 같은 반응이 일어난다.In the negative electrode plate 152b, the following reaction occurs.

Figure 112015105097013-pat00002
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결론적으로,In conclusion,

Figure 112015105097013-pat00003
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즉, 산화제는 해수를 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 차아염소산(HOCl)일 수 있으며, 정화유닛(150)은 제1 주입관(156)을 통해 배기가스관(110)에 산화제를 액상으로 미립자화하여 분사할 수 있다. 구체적으로, 정화유닛(150)은 제1 주입관(156)을 통해 배기가스관(110)에 산화제를 분사하여 배기가스에 포함된 일산화질소를 이산화질소로 산화시킬 수 있다. 이산화질소는 일산화질소에 비하여 물에 쉽게 용해되므로 스크러버(140)에서 세정수에 녹아 쉽게 제거될 수 있다. 제1 주입관(156)은 배기가스관(110)에 액체산화제를 미립자화하여 분사하거나, 배기가스관(110)에 설치된 별도의 분무유닛(111)을 통하여 배기가스에 액체산화제를 분무할 수 있다. 분무유닛(111)은 노즐, 초음파진동자, 스프레이, 가열판 등을 사용하여 액체산화제를 미립자화하거나 액적화, 또는 증기화할 수 있다.That is, the oxidizing agent may be sodium hypochlorite (NaOCl) or hypochlorous acid (HOCl) produced by electrolyzing seawater, and the purifying unit 150 may oxidize the exhaust gas pipe 110 through the first injection pipe 156 It can be sprayed into fine particles in a liquid phase. Specifically, the purifying unit 150 can oxidize the nitrogen monoxide contained in the exhaust gas into nitrogen dioxide by injecting the oxidizing agent into the exhaust gas pipe 110 through the first injection pipe 156. Since the nitrogen dioxide is easily dissolved in water as compared with the nitrogen monoxide, it can easily be dissolved in the washing water in the scrubber 140 and can be easily removed. The first injection pipe 156 can atomize the liquid oxidizing agent into the exhaust gas pipe 110 and spray the liquid oxidizing agent to the exhaust gas through a separate spray unit 111 provided in the exhaust gas pipe 110. The atomizing unit 111 can be atomized, dropletized, or vaporized using a nozzle, an ultrasonic vibrator, a spray, a heating plate, or the like.

또한, 중화제는 해수를 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 차아염소산나트륨(NaOCl)의 희석액일 수 있으며, 정화유닛(150)은 제2 주입관(157)을 통해 스크러버(140)에 중화제를 주입할 수 있다. 구체적으로, 중화제는 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이 세정수와 반응하여 산성화된 세정수를 중화시킬 수 있다. 질소산화물(NOx)과 황산화물(Sox)은 해수와 반응하면 각각 질산(HNO3)과 황산(H2SO4)을 생성하게 되므로, 정화유닛(150)은 차아염소산나트륨(NaOCl)을 스크러버(140)에 분사하여 산성화된 세정수를 중화시킬 수 있다. 스크러버(140) 내부에서 는 다음과 같은 반응이 일어난다.The purifying unit 150 may be a diluent of sodium hypochlorite (NaOCl) or sodium hypochlorite (NaOCl) produced by electrolysis of seawater and the purifying unit 150 may be a diluent of the scrubber 140 A neutralizing agent can be injected. Specifically, the neutralizing agent can neutralize the cleansing water that has been acidified by reacting nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) with the washing water. When the nitrogen oxide (NOx) and sulfur oxides (Sox) react with seawater, nitric acid (HNO 3 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) are produced, respectively. Thus, the purification unit 150 removes sodium hypochlorite (NaOCl) 140 to neutralize the acidified cleaning water. In the scrubber 140, the following reaction occurs.

Figure 112015105097013-pat00004
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차아염소산나트륨(NaOCl)은 질산(HNO3) 및 황산(H2SO4)과 반응하여 차아염소산(HOCl)을 추가로 생성하므로, 세정수 중에 포함된 미생물을 살균할 수도 있다. 이 때, 차아염소산(HOCl)은 약한 산(acidic) 성분을 띄고 있으므로, 별도의 중화제, 예를 들어, 티오황산나트륨(Na2S2O3), 수산화나트륨(NaOH)을 첨가할 수도 있다.Sodium hypochlorite (NaOCl) reacts with nitric acid (HNO 3 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) to generate additional hypochlorous acid (HOCl), so that the microorganisms contained in the washing water can be sterilized. At this time, since hypochlorous acid (HOCl) has a weak acidic component, a separate neutralizing agent such as sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3) and sodium hydroxide (NaOH) may be added.

이러한 정화유닛(150)은 제3 주입관(158)을 통해 해수공급관(120)에 살균제를 주입하여 혼합관(122) 및 해수배출관(123)을 통해 해상으로 배출되는 해수 중의 미생물을 살균시킬 수 있다. 한편, 정화유닛(150)은 제2 주입관(157)을 통해 스크러버(140)에 직접 중화제(NaOH)를 주입할 수도 있으며, 정화유닛(150)에서 공급된 중화제로 세정수의 중화가 충분히 이루어지지 않을 경우, 별도의 중화제 주입 유닛(미도시)을 추가하여 2차 중화단계를 거칠 수도 있다.The purifying unit 150 injects sterilizing agent into the seawater supplying pipe 120 through the third inlet pipe 158 to sterilize microorganisms in the seawater discharged to the sea through the mixing pipe 122 and the seawater discharging pipe 123 have. Meanwhile, the purifying unit 150 may inject the neutralizing agent (NaOH) directly into the scrubber 140 through the second injection pipe 157. When the neutralizing agent supplied from the purifying unit 150 sufficiently neutralizes the washing water Otherwise, a second neutralization step may be added by adding a separate neutralizing agent injection unit (not shown).

해수의 전기분해에 의해 생성된 수소는 물에 대한 용해도가 매우 낮으므로(수소 용해도: 0.0016g/kg), 별도의 기액분리기(도시되지 않음)를 통해 물로부터 쉽게 분리된 후 연료전지모듈(190)로 공급될 수 있으며, 연료전지모듈(190)은 산소와 정화유닛(150)으로부터 공급된 수소를 공급받아 전기를 생성할 수 있다. 예를 들어, 연료전지모듈(190)은 50℃ - 200℃의 저온에서 운전되며 소용량 출력에 적합한 고분자 전해질형 연료전지로 형성될 수 있다. 고분자 전해질형 연료전지는 수소이온교환 특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하는 연료전지로, 발전효율이 높고 출력 밀도가 크며 부하변화에 대한 응답특성이 빠른 장점이 있다. 그러나, 연료전지모듈(190)이 고분자 전해질형 연료전지로 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 저온에서 작동하는 다양한 연료전지로 변형될 수 있다. 예를 들어, 연료전지모듈(190)은 인산형 연료전지로 형성될 수도 있다.Since the hydrogen produced by the electrolysis of seawater is very low in solubility in water (hydrogen solubility: 0.0016 g / kg), it is easily separated from water through a separate gas-liquid separator (not shown) , And the fuel cell module 190 can generate electricity by receiving the hydrogen supplied from the oxygen and purifying unit 150. [ For example, the fuel cell module 190 may be formed of a polymer electrolyte fuel cell suitable for a low-capacity output operation at a low temperature of 50 ° C to 200 ° C. A polymer electrolyte fuel cell is a fuel cell that uses a polymer membrane having hydrogen ion exchange characteristics as an electrolyte. The fuel cell has high power generation efficiency, high output density, and fast response to load changes. However, the fuel cell module 190 is not limited to being formed of a polymer electrolyte fuel cell, and may be modified into various fuel cells operating at a low temperature. For example, the fuel cell module 190 may be formed of a phosphoric acid type fuel cell.

연료전지모듈(190)은 산소를 포함하는 공기와 수소를 공급받아 전기를 생성 한다. 여기서, 공기라 함은 일반적으로 자연 상태에서 얻을 수 있는 약 80%의 질소 와 약 20%의 산소로 구성된 일반적인 공기에 한정될 것은 아니며, 산소의 농도가 일반적인 공기보다 높거나 낮을 수 있으며, 일반적인 공기의 조성물질과 다른 물질이 일부 포함될 수도 있다. 즉, 공기라 함은, 연료전지모듈(190)에서 필요한 산소를 포함하고 있는 기체를 통칭할 수 있다.The fuel cell module 190 receives air containing oxygen and hydrogen to generate electricity. Here, air is not limited to general air, which is generally obtained in a natural state, and is composed of about 80% nitrogen and about 20% oxygen. The concentration of oxygen may be higher or lower than that of general air, Some of the materials may be included. That is, the air can be collectively referred to as a gas containing oxygen required in the fuel cell module 190.

해수공급관(120) 또는 해수공급관(120)으로부터 분지된 해수유입관(121) 상에는 해수에 전해질을 공급하는 전해질탱크(199)가 마련될 수 있으며, 이때, 전해질은 염화나트륨(NaCl)일 수 있다. 선박은 전세계 해역을 운항하며, 해역에 따라 해수에 포함된 염분의 농도가 서로 다를 수 있다. 특히, 해수에 포함된 염분의 농도가 너무 낮을 경우, 중화유닛(150)에서 전기분해가 원활하게 이루어지지 않으며, 이로 인해, 적합한 농도를 갖는 산화제 또는 중화제가 생성되지 않아 배기가스가 배출기준을 만족시키지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 해수공급관(120) 또는 해수유입관(121) 상에 전해질을 공급하는 전해질탱크(199)가 마련됨으로써, 염화나트륨이 적게 포함된 해수가 유입된 경우에도 중화유닛(150)에서 전기분해가 원활하게 이루어질 수 있으며, 이로 인해, 산화제 또는 중화제가 용이하게 생성될 수 있다.The electrolytic tank 199 may be provided on the seawater inlet pipe 121 branched from the sea water supply pipe 120 or the sea water supply pipe 120 to supply the electrolytic solution to the seawater. Here, the electrolyte may be sodium chloride (NaCl). Vessels operate worldwide, and depending on the sea area, the concentration of salt contained in seawater may be different. Particularly, when the concentration of the salt contained in the seawater is too low, the electrolysis in the neutralization unit 150 is not smoothly performed, so that an oxidizing agent or a neutralizing agent having an appropriate concentration is not generated, It may happen that it can not be done. The electrolytic tank 199 for supplying the electrolytic solution on the sea water supply pipe 120 or the sea water inflow pipe 121 is provided so that electrolysis is smoothly performed in the neutralization unit 150 even when seawater containing sodium chloride is introduced Whereby an oxidizing agent or a neutralizing agent can be easily produced.

세정수배출관(141)은 스크러버(140) 내부의 세정수를 배출하는 관으로, 필터유닛(160)을 통하여 해수공급관(120)과 다시 연결될 수 있다. 즉, 세정수배출관(141)은 필터유닛(160)을 통하여 세정수에 포함된 고체상 입자를 분리한 후, 외부로 배출할 수 있다. 세정수배출관(141)은 반드시 해수공급관(120)과 연결될 필요는 없으며, 독립적으로 선박의 외부와 연결될 수도 있다.The washing water discharge pipe 141 is a pipe for discharging washing water in the scrubber 140 and can be connected to the sea water supply pipe 120 through the filter unit 160. That is, the washing water discharge pipe 141 can separate the solid particles contained in the washing water through the filter unit 160, and then discharge it to the outside. The washing water discharge pipe 141 is not necessarily connected to the sea water supply pipe 120, and may be connected to the outside of the ship independently.

세정수배출관(141)에는 순환관(181)이 연결될 수 있다. 순환관(181)은 세정수배출관(141)을 통하여 배출되는 세정수를 세정수공급관(130)으로 재순환시키는 관으로, 세정수를 외부로 배출할 필요가 없는 경우 세정수를 스크러버(140)로 순환시켜 재사용할 수 있다. A circulation pipe 181 may be connected to the washing water discharge pipe 141. The circulation pipe 181 is a pipe through which the washing water discharged through the washing water discharge pipe 141 is recirculated to the washing water supply pipe 130. When it is not necessary to discharge the washing water to the outside, Can be circulated and reused.

세정수배출관(141)과 순환관(181) 사이에는 재순환탱크(180)가 설치될 수 있다. 재순환탱크(180)는 스크러버(140)를 통하여 배출된 세정수 중 일부를 저장할 수 있으며, 순환관(181)을 통하여 일정한 양의 세정수가 순환될 수 있도록 일종의 버퍼 탱크(buffer tank) 역할을 할 수 있다. A recirculation tank 180 may be provided between the washing water discharge pipe 141 and the circulation pipe 181. The recycle tank 180 may store a part of the washing water discharged through the scrubber 140 and may serve as a buffer tank so that a certain amount of washing water can be circulated through the circulation pipe 181 have.

재순환탱크(180)는 원심분리기, 중력분리기, 필터 중 어느 하나를 포함하여 세정수에 포함된 고체상 입자를 분리하고 순환관(181)을 통해 세정수를 재순환시킬 수 있다.The recirculation tank 180 may include any one of a centrifugal separator, a gravity separator, and a filter to separate the solid particles included in the washing water and recycle the washing water through the circulation tube 181.

세정수공급관(130)은 해수공급관(120), 청수공급관(126) 및 순환관(181)과 연결되어 있어, 배기가스의 농도, 스크러버(140)의 처리 용량, 세정수의 농도 및 오염도 등을 고려하여 해수, 청수, 순환수를 적절히 섞어 스크러버(140)로 공급할 수 있다.The cleaning water supply pipe 130 is connected to the seawater supply pipe 120, the fresh water supply pipe 126 and the circulation pipe 181 so that the concentration of the exhaust gas, the treatment capacity of the scrubber 140, The seawater, the fresh water, and the circulating water may be suitably mixed and supplied to the scrubber 140.

필터유닛(160)은 스크러버(140)의 후단에 설치되어 스크러버(140)로부터 배출되는 세정수에 포함된 고체상 입자 등을 분리하는 장치로, 재순환탱크(180)와 같이 원심분리기, 중력분리기, 필터 중 적어도 하나를 이용하여 고체상 입자를 분리한 후 슬러지탱크(170)로 배출할 수 있다. 필터유닛(160)은 펌프(P1)와 제1 제어밸브(125) 사이의 해수공급관(120)에 연결될 수 있다. 즉, 해수공급관(120)으로부터 공급되는 해수는 필터유닛(160)을 통과한 후 세정수공급관(130)을 통해 스크러버(140)로 공급되며, 스크러버(140)를 통과한 세정수는 다시 필터유닛(160)을 통과할 수 있다. 즉, 하나의 필터유닛(160)으로 외부에서 유입된 해수와 스크러버(140)를 통과한 세정수를 모두 필터링할 수 있다. 또한, 필터유닛(160)은 하나 또는 두 개를 사용하되, 세정수배출관(141)을 통과한 세정수 또는 해수공급관(120)을 통과한 해수 속의 포함된 입자가 큰 물질 제거에 공통으로 또는 독립적으로 사용할 수도 있다.The filter unit 160 is disposed at the rear end of the scrubber 140 and separates the solid particles contained in the washing water discharged from the scrubber 140. The filter unit 160 includes a centrifugal separator, The solid phase particles may be separated and discharged to the sludge tank 170 by using at least one of them. The filter unit 160 may be connected to the sea water supply pipe 120 between the pump P1 and the first control valve 125. [ That is, the seawater supplied from the seawater supply pipe 120 is supplied to the scrubber 140 through the cleaning water supply pipe 130 after passing through the filter unit 160, and the washing water, which has passed through the scrubber 140, Lt; RTI ID = 0.0 > 160 < / RTI > That is, both the seawater introduced from the outside and the washing water passing through the scrubber 140 can be filtered by the single filter unit 160. It is also possible to use one or two filter units 160 in which the contained particles in the washing water passing through the washing water discharge pipe 141 or the seawater passing through the sea water supply pipe 120 are used commonly or independently .

필터유닛(160)을 통과한 세정수 또는 해수에는 제3 주입관(158)을 통해 중화제 또는 살균제가 분사될 수 있다. 필터유닛(160)과 해수배출관(123) 사이에는 해수와 세정수의 혼합수가 배출되는 혼합관(122)이 설치될 수 있으며, 제3 주입관(158)은 해수공급관(120) 또는 혼합관(122)에 연결될 수 있다. 해수배출관(123) 상에는 센서부(124)가 설치되어 있어, 배출되는 세정수와 해수 중에 포함된 총잔류산화제양(total residual oxidant), pH값, 미생물 농도 중 적어도 하나를 실시간으로 파악할 수 있다. 센서부(124)는 예를 들어, TRO(Total Residual Oxidant) 센서일 수 있으며, 정화유닛(150)은 센서부(124)의 결과값에 따라 산화제, 중화제, 살균제의 공급량을 조절할 수 있다.A neutralizing agent or a sterilizing agent may be injected into the washing water or seawater having passed through the filter unit 160 through the third injection pipe 158. A mixing pipe 122 may be provided between the filter unit 160 and the sea water discharge pipe 123 to discharge mixed water of seawater and washing water and a third injection pipe 158 may be connected to the sea water supply pipe 120 or the mixing pipe 122, respectively. The sensor unit 124 is provided on the sea water discharge pipe 123 to detect at least one of the total residual oxidant, the pH value, and the microbial concentration contained in the discharged washing water and seawater in real time. For example, the sensor unit 124 may be a TRO (Total Residual Oxidant) sensor, and the purifying unit 150 may adjust the supply amount of the oxidizing agent, the neutralizing agent, and the sterilizing agent according to the result of the sensor unit 124.

혼합관(122)을 통해 배출되는 세정수와 해수는 해수배출관(123)을 통해 외부로 배출된다. The washing water and the sea water discharged through the mixing pipe 122 are discharged to the outside through the sea water discharge pipe 123.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 배기 오염물질 저감장치(30)의 작동과정에 대해 좀 더 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to Figs. 6 and 7, the operation of the exhaust pollutant abatement device 30 will be described in more detail.

도 6은 해수공급관으로 공급된 해수가 스크러버를 통과한 후 외부로 직접 배출되는 개루프(open loop) 방식을 도시한 것이며, 도 7은 해수공급관으로 공급된 해수가 스크러버를 통과한 후 순환관을 통하여 재순환되는 폐루프(close loop) 방식을 도시한 것이다.6 shows an open loop system in which seawater supplied to a sea water supply pipe is directly discharged to the outside after passing through a scrubber. FIG. 7 is a view showing an open loop system in which seawater supplied to a sea water supply pipe passes through a scrubber, And a closed loop system in which the gas is recirculated through the gas supply pipe.

먼저, 도 6을 참조하면, 해수공급관(120)을 통하여 유입된 해수 중 일부는 세정수공급관(130)을 통하여 스크러버(140)로 공급되며, 나머지 일부는 해수유입관(121)을 통하여 정화유닛(150)으로 공급된다. 세정수는 스크러버(140) 상부에서 분사되며, 스크러버(140)의 하부에는 세정수가 일정 수위로 채워질 수 있다. 이 때, 배기가스관(110)을 통하여 공급된 배기가스는 스크러버(140)의 하부에서 분사될 수 있다.6, some of the seawater introduced through the seawater supply pipe 120 is supplied to the scrubber 140 through the cleansing water supply pipe 130 and the remaining part of the seawater is supplied to the purification unit 140 through the seawater inlet pipe 121, (150). The washing water is sprayed on the upper portion of the scrubber 140, and the washing water can be filled in the lower portion of the scrubber 140 at a certain level. At this time, the exhaust gas supplied through the exhaust gas pipe 110 may be injected from the lower portion of the scrubber 140.

정화유닛(150)은 해수를 전기분해하여 생성한 산화제를 배기가스가 스크러버(140)로 공급되기 전에 분사하여 일산화질소를 이산화질소로 산화시킬 수 있다. The purifying unit 150 can oxidize nitrogen monoxide to nitrogen dioxide by injecting the oxidizing agent generated by electrolyzing the seawater before the exhaust gas is supplied to the scrubber 140.

정화유닛(150)은 세정수의 pH값을 고려하여 해수공급관(120) 또는 스크러버(140)에 중화제를 함께 분사할 수 있다.The purifying unit 150 may inject the neutralizing agent into the seawater supply pipe 120 or the scrubber 140 together with the pH value of the washing water.

한편, 배기가스는 스크러버(140) 하부에 채워진 세정수 속에서 분사될 수 있으며, 이로 인해, 1차로 질소산화물 황산화물, 분진 등의 오염물질이 제거될 수 있다. 또한, 스크러버(140) 상부에서 분사되는 세정수에 의해 2차로 오염물질이 제거될 수 있다. 이러한 과정을 통하여 배기가스 내부의 오염물질은 제거되며, 오염물질이 제거된 배기가스는 배출관(142)을 통하여 외부로 배출된다.On the other hand, the exhaust gas can be injected in the washing water filled in the lower part of the scrubber 140, whereby contaminants such as nitrogen oxides, sulfur oxides and dust can be primarily removed. In addition, contaminants may be removed from the scrubber 140 by the washing water sprayed on the scrubber 140. Through this process, the pollutants in the exhaust gas are removed, and the exhaust gas from which the pollutants are removed is discharged to the outside through the discharge pipe 142.

스크러버(140)를 통과한 세정수는 질소산화물, 황산화물, 분진 등의 오염물질을 포함하고 있으며, 세정수배출관(141)을 통하여 필터유닛(160)으로 이동한다. 필터유닛(160)은 세정수 내부의 고체상 입자 등의 오염물질을 분리하여 슬러지탱크(170)로 저장하며, 오염물질이 분리된 세정수는 해수배출관(123)을 통하여 외부로 배출된다. 이 때, 센서부(124)에서 측정한 해수배출관(123)을 통과하는 세정수의 총잔류산화제양과 pH값이 기준치를 벗어나는 경우, 티오황산나트륨를 혼합관(122)에 주입하거나(미도시) 제2 주입관(157)을 통해 정화유닛(150)에서 생산된 중화제를 스크러버(140)에 주입하여 총잔류산화제양과 pH값을 기준치 이내로 맞춘 후 외부로 배출한다.The washing water that has passed through the scrubber 140 contains contaminants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, and dusts and moves to the filter unit 160 through the washing water discharge pipe 141. The filter unit 160 separates contaminants such as solid particles in the washing water and stores them in the sludge tank 170. The cleansing water from which contaminants are separated is discharged to the outside through the sea water discharge pipe 123. At this time, when the total residual oxidizing agent amount and the pH value of the washing water passing through the sea water discharge pipe 123 measured by the sensor unit 124 are out of the reference value, sodium thiosulfate is injected into the mixing pipe 122 (not shown) The neutralizing agent produced in the purifying unit 150 is injected into the scrubber 140 through the injection pipe 157 to adjust the total amount of residual oxidizing agent and the pH value within the standard value and then discharged to the outside.

정화유닛(150)에서 해수의 전기분해에 의해 생성된 수소는 연료전지모듈(190)로 공급되며, 연료전지모듈(190)에서 생성된 전기는 정화유닛(150) 또는 펌프(P1, P2)의 동력원으로 사용되거나 배터리모듈(195)에 저장될 수 있다.Hydrogen produced by the electrolysis of seawater in the purifying unit 150 is supplied to the fuel cell module 190 and electricity generated in the fuel cell module 190 is supplied to the purifying unit 150 or the pumps P1 and P2 May be used as a power source or may be stored in the battery module 195.

한편, 해수공급관(120)을 통해 염화나트륨이 적게 포함된 해수가 유입된 경우, 전해질탱크(199)는 해수유입관(121)을 유동하는 해수에 전해질을 공급할 수 있다.Meanwhile, when seawater containing sodium chloride is introduced through the seawater supply pipe 120, the electrolyte tank 199 can supply the electrolyte to seawater flowing through the seawater inlet pipe 121.

이어서, 도 7를 참조하여 설명하면, 해수공급관(120)을 통하여 유입된 해수 중 일부는 스크러버(140)로 공급되고, 일부는 정화유닛(150)으로 공급된다. 스크러버(140)를 통과하여 세정수배출관(141)으로 배출된 세정수는 재순환탱크(180)에 일시 저장되었다가 다시 순환관(181)을 통하여 세정수공급관(130)으로 순환된다. 즉, 도 7의 과정은 세정수가 순환관(181)을 통하여 재순환하는 점을 제외하면 나머지 과정은 도 6의 과정도 실질적으로 동일하다. 7, some of the seawater introduced through the seawater supply pipe 120 is supplied to the scrubber 140, and a part of the seawater is supplied to the purification unit 150. [ The washing water that has passed through the scrubber 140 and discharged to the washing water discharge pipe 141 is temporarily stored in the recirculation tank 180 and then circulated to the washing water supply pipe 130 through the circulation pipe 181. That is, the process of FIG. 7 is substantially the same as the process of FIG. 6 except that the washing water is recirculated through the circulation pipe 181.

해수공급관(120)을 통하여 유입된 해수는 세정수공급관(130), 스크러버(140), 세정수배출관(141), 재순환탱크(180), 순환관(181)을 순차적으로 순환하며, 해수의 오염도, pH값 등을 고려하여 도 6의 과정과 도 7의 과정을 병행할 수 있다. 도 7의 과정은 해수의 배출이 제한되는 지역을 통과할 경우(예컨대, 극지 운항 중)와 같이, 외부로 해수를 배출할 수 없는 경우에 사용될 수 있다. 세정수를 다시 재순환함으로써 세정수의 오염이 심할 경우, 필터유닛(160)을 통하여 고체상 입자를 제거한 후 외부로 배출하고, 다시 새로운 해수를 스크러버(140)로 공급할 수 있다.The seawater flowing through the sea water supply pipe 120 sequentially circulates through the washing water supply pipe 130, the scrubber 140, the washing water discharge pipe 141, the recirculation tank 180 and the circulation pipe 181, , pH value, etc., the process of FIG. 6 and the process of FIG. 7 can be performed in parallel. The process of FIG. 7 can be used when the seawater can not be discharged to the outside, such as when passing through an area where the discharge of seawater is restricted (for example, during polar operation). If the washing water is highly contaminated by recirculating the washing water again, it is possible to remove the solid particles through the filter unit 160 and discharge the washing water to the outside, and then supply the fresh seawater to the scrubber 140 again.

이하, 도 8 내지 도 13을 참조하여, 제2 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the exhaust pollutant reduction apparatus according to the second embodiment will be described in detail with reference to Figs. 8 to 13. Fig.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배기 오염물질 저감장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 전처리유닛을 확대하여 도시한 단면도이다.FIG. 8 is a schematic view of an exhaust pollutant reduction apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the pretreatment unit of FIG.

본 발명에 따른 배기 오염물질 저감장치는 배기가스관(210)과, 세정수공급관(230)과, 스크러버(240)와, 산화유닛(250)과, 전처리유닛(260), 및 세정수배출관(241)을 포함한다.The exhaust pollutant reduction apparatus according to the present invention includes an exhaust gas pipe 210, a cleaning water supply pipe 230, a scrubber 240, an oxidation unit 250, a pre-treatment unit 260, and a cleaning water discharge pipe 241 ).

배기가스관(210)은 이코노마이저(20)를 통과한 배기가스가 이동하는 관으로, 스크러버(240)에 연결된다. 배기가스관(210)은 이코노마이저(20)의 배기관에 직접 연결되어, 이코노마이저(20)에서 열교환에 의해 배기열의 대부분을 재활용하고 남은 폐가스가 이동하는 통로가 될 수 있다.The exhaust gas pipe 210 is connected to the scrubber 240 as a pipe through which the exhaust gas passing through the economizer 20 moves. The exhaust gas pipe 210 is directly connected to the exhaust pipe of the economizer 20 so that most of the exhaust heat can be recycled by heat exchange in the economizer 20 and the remaining waste gas can be moved.

세정수공급관(230)은 해수 또는 청수 또는 해수와 청수의 혼합수 중 적어도 하나인 세정수를 스크러버(240)로 공급하는 관으로, 일단부가 해수공급관(220) 또는 청수공급관(226)에 연결되고 타단부가 스크러버(240)에 연결될 수 있다. 즉, 세정수공급관(230)은 해수와 청수를 선택적으로 공급받을 수 있다. 이하, 세정수가 해수인 것으로 한정하여, 세정수공급관(230)을 통해 주로 해수가 유입되어 스크러버(240)로 공급되는 과정을 보다 중점적으로 설명한다.The cleaning water supply pipe 230 is connected to the seawater supply pipe 220 or the fresh water supply pipe 226 at one end thereof for supplying the scrubber 240 with at least one of seawater or fresh water or mixed water of seawater and fresh water And the other end may be connected to the scrubber 240. That is, the washing water supply pipe 230 can selectively receive seawater and fresh water. Hereinafter, a description will be given of the process of mainly supplying the seawater into the scrubber 240 through the cleansing water supply pipe 230 while limiting the cleansing water to seawater.

해수공급관(220)은 외부로부터 해수를 유입받아 공급하는 관으로, 해수를 가 압하는 적어도 하나의 펌프(P1)가 설치되어 해수를 스크러버(240)로 원활하게 공급할 수 있다. 그러나, 해수공급관(220)이 해수를 스크러버(240)로 공급하는 것으로 한정될 것은 아니며, 필요에 따라 밸러스트 탱크 등으로 해수를 공급할 수도 있다. The seawater supply pipe 220 is a pipe through which seawater is supplied from the outside and is supplied with at least one pump P1 that pressurizes the seawater to smoothly supply the seawater to the scrubber 240. However, the present invention is not limited to the case where the sea water supply pipe 220 supplies seawater to the scrubber 240, and it is also possible to supply seawater to a ballast tank if necessary.

해수공급관(220)의 일 측에는 세정수공급관(230)이 분지되어 스크러버(240)로 연결되며, 해수공급관(220)과 세정수공급관(230)의 연결부분에는 제어밸브(225)가 설치될 수 있다. 제어밸브(225)는 삼방밸브 형태로 형성되어, 세정수공급관(230)을 통하여 공급되는 해수의 양을 조절하거나 세정수공급관(230)으로 분지되어 공급되는 해수와 해수공급관(220)을 통하여 유동하는 해수의 비율을 조절할 수 있다. 이러한 해수공급관(220)은 세정수공급관(230)의 후단에 혼합관(222)과 해수배출관(223)이 차례로 연결된다. 혼합관(222)은 후술할 중화제공급부(300)의 중화제가 주입된 해수가 유동하며, 해수배출관(223)은 외부로 해수를 배출할 수 있다.A cleaning water supply pipe 230 is branched to the scrubber 240 at one side of the sea water supply pipe 220 and a control valve 225 is installed at a connection portion between the sea water supply pipe 220 and the washing water supply pipe 230 have. The control valve 225 is formed in the form of a three-way valve so as to control the amount of seawater supplied through the cleansing water supply pipe 230 or flow through the seawater supplied through the cleansing water supply pipe 230, The ratio of the sea water to the sea water can be adjusted. In the sea water supply pipe 220, the mixing pipe 222 and the sea water discharge pipe 223 are sequentially connected to the rear end of the washing water supply pipe 230. In the mixing pipe 222, seawater into which the neutralizing agent of the neutralizing agent supply unit 300 to be described later flows, and the seawater discharge pipe 223 can discharge seawater to the outside.

해수공급관(220)을 통해 외부로부터 유입되는 해수는 세정수공급관(230)을 통해 유동하여 스크러버(240)로 공급된다. 스크러버(240)는 배기가스관(210)을 통해 유입되는 배기가스에 세정수공급관(230)을 통해 공급되는 세정수를 분무하여 배기가스와 세정수를 기액 접촉시키는 장치로, 통상의 습식 스크러버(2scrubber)일 수 있다. 이때, 세정수공급관(230)은 스크러버(240) 내부에 위치한 단부가 스크러버(240)의 상부에 배치되며, 복수 개로 분지되어 세정수를 미립자 형태로 분무할 수 있다. 즉, 스크러버(240)의 상부에 배치된 세정수공급관(230)은 배기가스관(210)이 위치한 스크러버(240)의 하부를 향하여 세정수를 분무하며, 이로 인해, 배기가스와 세정수를 효과적으로 접촉시킬 수 있다. 스크러버(240) 내부에서 배기가스와 세정수가 접촉함에 따라 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물 및 분진 등의 오염물질이 제거될 수 있으며, 질소산화물, 황산화물 및 분진 등의 오염물질이 제거된 배기가스는 별도의 배출관(242)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배출관(242)을 통해 배출되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물, 및 분진 등의 오염물질이 제거된 상태이므로, 배기 기준에 적합하게 되어 대기 중에 그대로 배출할 수 있다.The seawater flowing from the outside through the sea water supply pipe 220 flows through the washing water supply pipe 230 and is supplied to the scrubber 240. The scrubber 240 is a device for gas-liquid contact between the exhaust gas and the washing water by spraying the washing water supplied through the washing water supply pipe 230 to the exhaust gas flowing through the exhaust gas pipe 210. The scrubber 240 is a conventional scrubber ). At this time, the cleansing water supply pipe 230 is disposed at the upper part of the scrubber 240 at the end located inside the scrubber 240, and is branched into a plurality of sprays to spray the cleansing water in the form of fine particles. That is, the cleansing water supply pipe 230 disposed at the upper portion of the scrubber 240 sprays the cleansing water toward the lower portion of the scrubber 240 where the exhaust gas pipe 210 is located, thereby effectively contacting the exhaust gas with the cleansing water . As the exhaust gas and washing water come into contact with the inside of the scrubber 240, contaminants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, and dusts contained in the exhaust gas can be removed, and contaminants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, The exhaust gas may be discharged to the outside through a separate discharge pipe (242). Since the exhaust gas discharged through the discharge pipe 242 is in a state in which contaminants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, and dust have been removed, the exhaust gas can be discharged to the atmosphere in accordance with the exhaust standards.

스크러버(240) 내부에서 오염물질이 포함된 배기가스와 접촉하여 질소산화물, 황산화물, 및 분진 등이 포함된 세정수는 세정수배출관(241)을 통해 스크러버(240) 외부로 배출된다. 이 때, 스크러버(240) 내부의 세정수는 질소산화물과 황산화물이 용해되어 강산성의 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)을 형성하므로, 세정수에 포함된 미생물을 사멸시킬 수 있다.Cleaning water containing nitrogen oxides, sulfur oxides, dust, and the like comes into contact with the exhaust gas containing contaminants in the scrubber 240 and is discharged to the outside of the scrubber 240 through the washing water discharge pipe 241. At this time, the washing water in the scrubber 240 dissolves nitrogen oxides and sulfur oxides to form strong acidic sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and nitric acid (HNO 3 ), so that the microorganisms contained in the washing water can be killed .

한편, 배기가스관(210)을 통하여 공급되는 배기가스는 전처리유닛(260)을 통 과하여 미세분진이 제거되고, 산화유닛(250)을 통과하여 1차로 정화되며, 다시 스크 러버(240)를 통해 2차로 정화될 수 있다.Meanwhile, the exhaust gas supplied through the exhaust gas pipe 210 passes through the pretreatment unit 260 to remove fine dust, passes through the oxidation unit 250 and is primarily purified, It can be cleaned by car.

산화유닛(250)은 펄스코로나 방전을 하거나 자외선을 조사하여 배기가스를 산화시키는 장치로, 배기가스관(210)에 연결될 수 있다. 이하, 산화유닛(250)이 펄스 코로나 방전을 하여 배기가스를 산화시키는 구조를 보다 중점적으로 설명한다.The oxidation unit 250 may be connected to the exhaust gas pipe 210 as an apparatus for oxidizing the exhaust gas by applying pulse corona discharge or irradiating ultraviolet rays. Hereinafter, the structure in which the oxidation unit 250 performs the pulse corona discharge to oxidize the exhaust gas will be described more specifically.

산화유닛(250)은 펄스 고전압에 의해 코로나 방전이 되면 배기가스가 플라즈 마 상태가 되어 오존과 O2, OH 등의 산화성 라디칼을 발생시켜 질소산화물이나 황산화물 등의 오염물질을 제거한다. 산화유닛(250)은 배기가스가 아래의 반응식에 따라 반응하여 배기가스 내의 오염물질, 즉, 황산화물 또는 질소산화물을 산화시킬 수 있다. When the corona discharge is caused by the pulse high voltage, the oxidation unit 250 becomes a plasma state, and generates ozone and oxidizing radicals such as O 2 and OH to remove contaminants such as nitrogen oxides and sulfur oxides. The oxidation unit 250 can oxidize the pollutants in the exhaust gas, i.e., sulfur oxides or nitrogen oxides, by reacting the exhaust gas according to the following reaction formula.

Figure 112015105097013-pat00005
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전처리유닛(260)은 배기가스에 포함된 미세분진을 제거하는 장치로, 배기가 스관(210)에 연결되되 산화유닛(250)의 전단에 위치할 수 있다. 전처리유닛(260)은 미세분진에 물분자를 분사하여 배기가스의 미세분진 농도를 감소시키거나, 미세분진의 투과율이 낮은 분리막을 이용하여 미세분진 농도를 감소시키거나, 사이클론(cyclone) 방식의 원심분리기를 이용하여 미세분진 농도를 감소시킬 수 있다. 이하, 도 9를 참조하여, 전처리유닛(260)이 미세분진에 물분자를 분사하여 배기가스의 미세분진 농도를 감소시키는 구조를 보다 중점적으로 설명한다.The pretreatment unit 260 is a device for removing fine dust contained in the exhaust gas, and the exhaust gas may be connected to the tubing 210 and may be located at the front end of the oxidation unit 250. The pretreatment unit 260 reduces the fine dust concentration of the exhaust gas by spraying water molecules into the fine dust, reduces the fine dust concentration by using a separation membrane having a low transmittance of the fine dust, Separators can be used to reduce the fine dust concentration. Hereinafter, with reference to Fig. 9, a structure in which the pretreatment unit 260 injects water molecules into the fine dust to reduce the fine dust concentration of the exhaust gas will be described more specifically.

해수공급관(220)은 일 측이 분지되어 전처리유닛(260)에 연결될 수 있으며, 외부로부터 유입된 해수를 전처리유닛(260)에 분사할 수 있다. 이 때, 해수공급 관(220)의 단부에는 노즐유닛(262)이 결합되므로, 해수를 미립자화하여 분사할 수 있다. 또한, 청수공급관(226)은 일 측이 분지되어 전처리유닛(260)에 연결될 수 있으며, 청수를 전처리유닛(260)에 분사할 수 있다. 이 때, 청수공급관(226)의 단부에는 노즐유닛(262)이 결합되므로, 청수를 미립자화하여 분사할 수 있다. 즉, 전처리유닛(260)은 해수, 청수, 해수와 청수의 혼합수를 선택적으로 공급받을 수 있다.The seawater supply pipe 220 may be branched on one side and connected to the preprocessing unit 260, and may inject the seawater introduced from the outside to the preprocessing unit 260. At this time, since the nozzle unit 262 is coupled to the end of the seawater supply pipe 220, the seawater can be made into fine particles and sprayed. In addition, the fresh water supply pipe 226 may be branched on one side and connected to the pre-processing unit 260, and may spray fresh water to the pre-processing unit 260. At this time, since the nozzle unit 262 is coupled to the end of the fresh water supply pipe 226, fresh water can be atomized and injected. That is, the preprocessing unit 260 can selectively receive mixed water of seawater, fresh water, seawater and fresh water.

전처리유닛(260)에 해수 또는 청수 또는 해수와 청수의 혼합수가 분사됨으로써, 배기가스 내 미세분진은 물분자를 흡수하여 가라앉게 되며, 이로 인해, 전처리 유닛(260)을 통과하여 산화유닛(250)으로 공급되는 배기가스의 미세분진 농도가 감소할 수 있다. 산화유닛(250)에 미세분진 농도가 감소된 배기가스가 공급됨으로써, 산화유닛(250) 내부에 위치하여 펄스 코로나 방전을 유도하는 전극(도시되지 않음)에 미세분진이 흡착되는 것을 방지할 수 있어 배기가스의 산화효율이 향상될 수 있다. 또한, 산화유닛(250)이 자외선을 조사하는 경우, 미세분진이 자외선의 조사 경로를 차단하는 것을 방지할 수 있어 산화효율이 향상될 수 있다.The fine dust in the exhaust gas absorbs and sinks water molecules so that the oxidizing unit 250 passes through the preprocessing unit 260. The pretreatment unit 260 is provided with an air- The concentration of the fine dust in the exhaust gas supplied to the exhaust gas can be reduced. By supplying exhaust gas with a reduced fine dust concentration to the oxidation unit 250, it is possible to prevent fine dust from being adsorbed on an electrode (not shown) that is located inside the oxidation unit 250 and induces a pulse corona discharge The oxidation efficiency of the exhaust gas can be improved. Further, when the oxidation unit 250 irradiates ultraviolet rays, it is possible to prevent the fine dust from blocking the irradiation path of ultraviolet rays, and the oxidation efficiency can be improved.

그러나, 해수공급관(220) 및 청수공급관(226)의 단부에 노즐유닛(262)이 결합되는 것으로 한정될 것은 아니며, 해수 또는 청수를 미립자화하여 분사할 수 있는 다양한 구조로 변형될 수 있다. 예를 들어, 전처리유닛(260)과 해수공급관(220) 사이 또는 전처리유닛(260)과 청수공급관(226) 사이에는 수증기를 발생시키는 수증기 발생 유닛(미도시)이 결합될 수도 있다. 여기서, 수증기라 함은 물의 완전한 기체 상태만을 의미하는 것이 아니라 액체 상태의 물이 무화(霧化)되어 작은 입자를 이루는 상태를 포함할 수 있다. 수증기 발생유닛을 통해 발생된 수증기는 펌핑유닛(미도시)을 통하여 전처리유닛(260) 내부에 고압으로 분사될 수 있다.However, the present invention is not limited to the connection of the nozzle unit 262 to the ends of the sea water supply pipe 220 and the fresh water supply pipe 226, and may be modified into various structures capable of spraying seawater or fresh water into fine particles. For example, a water vapor generating unit (not shown) for generating water vapor may be coupled between the pretreatment unit 260 and the sea water supply pipe 220, or between the pretreatment unit 260 and the fresh water supply pipe 226. Here, the term " water vapor " does not mean only a complete gas state of water, but may include a state in which liquid water is atomized to form small particles. The water vapor generated through the water vapor generating unit can be injected into the pre-processing unit 260 at a high pressure through a pumping unit (not shown).

전처리유닛(260)의 일 측에는 포집관(261)이 연결될 수 있다. 포집관(261)은 전처리유닛(260)을 통과한 해수 또는 청수를 세정수공급관(230)으로 공급하는 관으로, 필요에 따라 선택적으로 개방될 수 있다. 포집관(261)은 전처리유닛(260)을 통과한 해수 또는 청수를 후술한 순환관(291)에 공급할 수도 있다. 즉, 포집관(261)은 분지되어 세정수공급관(230)에 연결되거나 순환관(291)에 연결될 수 있다.A collecting pipe 261 may be connected to one side of the pretreatment unit 260. The collecting pipe 261 is a pipe for supplying seawater or fresh water that has passed through the pretreatment unit 260 to the cleansing water supply pipe 230, and can be selectively opened as needed. The collection pipe 261 may supply seawater or fresh water that has passed through the pre-treatment unit 260 to the circulation pipe 291 described later. That is, the collecting pipe 261 may be branched and connected to the washing water supply pipe 230 or to the circulation pipe 291.

한편, 스크러버(240) 내부에 생성된 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)은 중화제공급부(300)를 통하여 공급된 중화제에 의해 중화될 수 있다. 예를 들어, 중화제는 알칼리 용액, 즉, 수산화나트륨(NaOH) 또는 차아염소산나트륨(NaOCl)일 수 있으며, 해수 등을 전기분해하여 얻을 수 있다. 따라서, 중화제공급부(300)는 단순히 중화제가 저장된 중화제 탱크를 포함할 수도 있으며, 전기분해장치를 포함하여 중화제를 직접 생산하는 장치일 수도 있다. 중화제공급부(300)가 전기분해장치를 포함하여 중화제를 직접 생산하는 경우, 중화제공급부(300)의 일 측에는 해수공급관(220)으로부터 분지된 해수유입관(221)이 연결되어 해수를 공급받을 수 있다. 해수유입관(221) 상에는 적어도 하나의 펌프(P2)가 설치되어 해수를 중화제공급부(300)로 원활하게 공급할 수 있다. Meanwhile, the sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and nitric acid (HNO 3 ) generated in the scrubber 240 can be neutralized by the neutralizing agent supplied through the neutralizing agent supply unit 300. For example, the neutralizing agent may be an alkali solution, that is, sodium hydroxide (NaOH) or sodium hypochlorite (NaOCl), and may be obtained by electrolysis of seawater or the like. Accordingly, the neutralizing agent supplying unit 300 may include a neutralizing agent tank in which the neutralizing agent is stored, or may be an apparatus for directly producing the neutralizing agent including the electrolyzing apparatus. In the case where the neutralizing agent supply unit 300 includes the electrolytic apparatus and directly produces the neutralizing agent, the neutralizing agent supplying unit 300 may be connected to one side of the neutralizing agent supplying unit 300 through a seawater inlet pipe 221 branched from the sea water supplying pipe 220, . At least one pump P2 is installed on the seawater inlet pipe 221 to supply seawater to the neutralizer supply unit 300 smoothly.

중화제공급부(300)는 중화제를 스크러버(240)에 공급하거나 해수공급관(220)에 공급하거나 포집관(261)에 공급할 수 있다. 다시 말해, 중화제공급부(300)는 제1 주입관(310)을 통해 스크러버(240)에 중화제를 공급하거나, 제2 주입관(320)을 통해 해수공급관(220)에 중화제를 공급하거나, 제3 주입관(3330)을 통해 포집관(261)에 중화제를 공급할 수 있다.The neutralizing agent supply unit 300 may supply the neutralizing agent to the scrubber 240, the sea water supply pipe 220, or the collection pipe 261. In other words, the neutralizing agent supply unit 300 supplies the neutralizing agent to the scrubber 240 through the first injection pipe 310, supplies the neutralizing agent to the seawater supply pipe 220 through the second injection pipe 320, The neutralizing agent can be supplied to the collecting pipe 261 through the injection pipe 3330.

중화제공급부(300)가 중화제를 스크러버(240)에 공급할 경우, 세정수가 배기가스와 접하고 난 후 순차적으로 접하도록 제어할 수 있다. 즉, 세정수 내부의 미생물 살균을 위하여 배기가스와 세정수가 먼저 접하여 황산과 질산에 의해 미생물을 사멸시킨 후, 중화제가 세정수에 섞여 세정수를 적정 pH가 되도록 중화시킬 수 있다. 이러한 과정을 통하여 스크러버(240) 내에서 배기가스 내의 오염물질을 제거하고, 세정수의 미생물을 사멸하고 세정수를 중화시키는 과정이 한번에 이루어질 수 있다.When the neutralizing agent supplying unit 300 supplies the neutralizing agent to the scrubber 240, the washing water can be controlled to be in contact with the exhaust gas sequentially and subsequently. That is, in order to sterilize microorganisms inside the washing water, the exhaust gas and the washing water come into contact first, microorganisms are killed by sulfuric acid and nitric acid, and then the neutralizing agent is mixed with the washing water to neutralize the washing water to a proper pH. Through this process, a process of removing contaminants in the exhaust gas in the scrubber 240, destroying microorganisms in the washing water, and neutralizing the washing water can be performed at once.

전술한 바와 같이, 포집관(261)은 내부에 전처리유닛(260)을 통과한 해수 또 는 청수가 유동한다. 전처리유닛(260)을 통과한 해수 또는 청수는 미세분진 및 오염 물질 등을 포함하여 산성을 띄므로, 중화제공급부(300)는 중화제를 공급하여 pH를 적절하게 조절할 수 있다.As described above, seawater or fresh water passing through the pretreatment unit 260 flows into the collection pipe 261. The seawater or fresh water that has passed through the pretreatment unit 260 is acidic including fine dust and contaminants, so that the neutralizing agent supply unit 300 can appropriately adjust the pH by supplying a neutralizing agent.

세정수배출관(241)은 스크러버(240) 내부의 세정수를 배출하는 관으로, 필터 유닛(270)을 통하여 해수공급관(220)과 다시 연결될 수 있다. 즉, 세정수배출관(241)은 필터유닛(270)을 통하여 세정수에 포함된 고체상 입자를 분리한 후, 외부로 배출할 수 있다. 그러나, 세정수배출관(241)은 반드시 해수공급관(220)과 연결될 필요는 없으며, 독립적으로 선박의 외부와 연결될 수도 있다.The rinse water discharge pipe 241 is a pipe for discharging rinse water inside the scrubber 240 and can be connected to the sea water supply pipe 220 through the filter unit 270. That is, the washing water discharge pipe 241 can separate the solid particles contained in the washing water through the filter unit 270 and then discharge it to the outside. However, the washing water discharge pipe 241 does not necessarily have to be connected to the sea water supply pipe 220, and may be independently connected to the outside of the ship.

세정수배출관(241)에는 순환관(291)이 연결될 수 있다. 순환관(291)은 세정수 배출관(241)을 통하여 배출되는 세정수를 세정수공급관(230)으로 재순환시키는 관으로, 세정수를 외부로 배출할 필요가 없는 경우 세정수를 스크러버(240)로 순환시켜 재사용할 수 있다. 세정수배출관(241)과 순환관(291) 사이에는 재순환탱크(290)가 설치될 수 있다. 재순환탱크(290)는 스크러버(240)를 통하여 배출된 세정수 중 일부를 저장할 수 있으며, 순환관(291)을 통하여 일정한 양의 세정수가 순환될 수 있도록 일종의 버퍼탱크(buffer tank) 역할을 할 수 있다. 재순환탱크(290)는 원심분리기, 중력분리기, 필터 중 어느 하나를 포함하여 세정수에 포함된 고체상 입자를 분리하고 순환관(291)을 통해 세정수를 재순환시킬 수 있다.A circulation pipe 291 may be connected to the washing water discharge pipe 241. The circulation pipe 291 is a pipe through which the washing water discharged through the washing water discharge pipe 241 is recirculated to the washing water supply pipe 230. When it is not necessary to discharge the washing water to the outside, Can be circulated and reused. A recirculation tank 290 may be provided between the washing water discharge pipe 241 and the circulation pipe 291. The recycle tank 290 may store a part of the washing water discharged through the scrubber 240 and may serve as a buffer tank so that a certain amount of washing water can be circulated through the circulation pipe 291 have. The recirculation tank 290 may include any one of a centrifugal separator, a gravity separator, and a filter to separate the solid phase particles contained in the washing water and recycle the washing water through the circulation tube 291.

세정수공급관(230)은 해수공급관(220), 청수공급관(226), 순환관(291) 및 포집관(261)과 연결되어 있어, 배기가스의 농도, 스크러버(240)의 처리 용량, 세정수의 농도 및 오염도 등을 고려하여 해수, 청수, 순환수를 적절히 섞어 스크러버(240)로 공급할 수 있다.The cleaning water supply pipe 230 is connected to the sea water supply pipe 220, the fresh water supply pipe 226, the circulation pipe 291 and the collecting pipe 261 so that the concentration of the exhaust gas, the treatment capacity of the scrubber 240, The fresh water, and the circulating water may be appropriately mixed and supplied to the scrubber 240 in consideration of the concentration and the degree of contamination.

필터유닛(270)은 스크러버(240)의 후단에 설치되어 스크러버(240)로부터 배출 되는 세정수에 포함된 고체상 입자 등을 분리하는 장치로, 재순환탱크(290)와 같이 원심분리기, 중력분리기, 필터 중 적어도 하나를 이용하여 고체상 입자를 분리한 후 슬러지탱크(280)로 배출할 수 있다. 필터유닛(270)은 펌프(P1)와 제어밸브(225) 사이의 해수공급관(220)에 연결될 수 있다. 즉, 해수공급관(220)으로부터 공급되는 해수는 필터유닛(270)을 통과한 후 세정수공급관(230)을 통해 스크러버(240)로 공급되며, 스크러버(240)를 통과한 세정수는 다시 필터유닛(270)을 통과할 수 있다. 즉, 하나의 필터유닛(270)으로 외부에서 유입된 해수와 스크러버(240)를 통과한 세정수를 모두 필터링할 수 있다. 또한, 필터유닛(270)은 하나 또는 두 개를 사용하되, 세정수배출관(241)을 통과한 세정수 또는 해수공급관(220)을 통과한 해수 속의 포함된 입자가 큰 물질 제거에 공통으로 또는 독립적으로 사용할 수도 있다.The filter unit 270 separates the solid particles contained in the washing water discharged from the scrubber 240 and is installed at the rear end of the scrubber 240. The filter unit 270 includes a centrifugal separator, The solid phase particles may be separated and discharged to the sludge tank 280. [ The filter unit 270 may be connected to the sea water supply pipe 220 between the pump P1 and the control valve 225. [ That is, the seawater supplied from the seawater supply pipe 220 is supplied to the scrubber 240 through the cleaning water supply pipe 230 after passing through the filter unit 270, and the washing water, which has passed through the scrubber 240, (Not shown). That is, both the seawater introduced from the outside and the washing water passing through the scrubber 240 can be filtered by one filter unit 270. It is also possible to use one or two filter units 270 to remove the washing water passing through the washing water discharge pipe 241 or the seawater having passed through the sea water supply pipe 220, .

필터유닛(270)을 통과한 세정수 또는 해수에는 제2 주입관(320)을 통해 중화제 또는 살균제가 분사될 수 있다. 필터유닛(270)과 해수배출관(223) 사이에는 해수와 세정수의 혼합수가 배출되는 혼합관(222)이 설치될 수 있으며, 제2 주입관(320)은 해수공급관(220) 또는 혼합관(222)에 연결될 수 있다. 해수배출관(223) 상에는 센서부(224)가 설치되어 있어, 배출되는 세정수와 해수 중에 포함된 총잔류산화제양(total residual oxidant), pH값, 미생물 농도 중 적어도 하나를 실시간으로 파악할 수 있다. 센서부(224)는 예를 들어, TRO(Total Residual Oxidant) 센서일 수 있으며, 중화제공급부(300)는 센서부(224)의 결과값에 따라 산화제, 중화제, 살균제의 공급량을 조절할 수 있다.Neutralizing agent or disinfectant may be injected into the washing water or seawater having passed through the filter unit 270 through the second infusion tube 320. A mixing pipe 222 may be provided between the filter unit 270 and the sea water discharge pipe 223 to discharge the mixed water of seawater and washing water and the second injection pipe 320 may be connected to the sea water supply pipe 220 or the mixing pipe 222, respectively. A sensor unit 224 is provided on the sea water discharge pipe 223 to detect at least one of the total residual oxidant, the pH value, and the microbial concentration contained in the discharged washing water and seawater in real time. The sensor unit 224 may be, for example, a TRO (Total Residual Oxidant) sensor, and the neutralizer supply unit 300 may adjust the amount of the oxidizing agent, the neutralizing agent, and the sterilizing agent according to the result of the sensor unit 224.

혼합관(222)을 통해 배출되는 세정수와 해수는 해수배출관(223)을 통해 외부 로 배출된다.The washing water and the seawater discharged through the mixing pipe 222 are discharged to the outside through the sea water discharge pipe 223.

이하, 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전처리유닛(260a)에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the preprocessing unit 260a according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전처리유닛을 확대하여 도시한 단면도이다. 10 is an enlarged cross-sectional view of a pretreatment unit according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전처리유닛(260a)은 미세분진의 투과율이 낮은 분리막(263)을 이용하여 미세분진 농도를 감소시킨다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 전처리유닛(260a)은 미세분진의 투과율이 낮은 분리막(263)을 이용하여 미세분진 농도를 감소시키는 것을 하는 것을 제외하면, 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되, 별도의 언급이 없는 한, 나머지 구성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.The pretreatment unit 260a according to another embodiment of the present invention reduces the fine dust concentration by using the separation membrane 263 having a low transmittance of fine dust. The pretreatment unit 260a according to another embodiment of the present invention is substantially the same as the above-described embodiment except that the fine dust concentration is reduced by using the separation membrane 263 having a low transmittance of fine dust. Therefore, the description will be focused on, but unless otherwise noted, the description of the remaining components is replaced by the foregoing.

전처리유닛(260a)은 적어도 하나의 분리막(263)을 이용하여 산화유닛(250)으로 유입되는 배기가스의 미세분진의 농도를 감소시킨다. 분리막(263)은 미세분진의 투과율이 낮아 미세분진의 투과를 차단하는 막을 의미한다. 본 발명에서 분리막(263)은 미세분진의 투과를 완벽하게 차단할 수 있는 막에 한정될 것은 아니며, 미세분진의 농도를 조절할 수 있을 정도의 분리막이라면 어떠한 것도 가능할 것이다.The pretreatment unit 260a uses at least one separator 263 to reduce the concentration of fine dust in the exhaust gas flowing into the oxidation unit 250. The separation membrane 263 means a membrane which has a low transmittance of fine dust and blocks the transmission of fine dust. In the present invention, the separation membrane 263 is not limited to a membrane that can completely block the transmission of fine dust, and any separation membrane capable of controlling the concentration of fine dust may be used.

분리막(263)은 도시된 바와 같이 전처리유닛(260a) 내부에 설치될 수도 있고, 배기가스관(210) 내부에 직접 설치될 수도 있다. 또한, 분리막(263)은 배기가스의 이 동 방향을 따라 다단으로 배치되어 미세분진의 농도를 단계적으로 감소시킬 수도 있다.The separation membrane 263 may be installed inside the pretreatment unit 260a or directly inside the exhaust gas pipe 210 as shown in the figure. In addition, the separation membrane 263 may be arranged in multiple stages along the moving direction of the exhaust gas to reduce the concentration of the fine dust stepwise.

분리막(263)은 전처리유닛(260a)을 횡방향으로 분할하여 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)으로 분리할 수 있다. 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)은 분리막(263)을 사이 에 두고 각각 양 측에 형성되며, 제1 영역(A1)은 이코노마이저(20)와 연결되는 영역이며, 제2 영역(A2)은 산화유닛(250)과 연결되는 영역일 수 있다. 이 때, 제2 영역(A2)은 제1 영역(A1)보다 낮은 압력으로 설정되어 배기가스관(210)을 통해 유입된 배기가스는 제1 영역(A1)에서 분리막(263)을 통하여 제2 영역(A2)으로 이동할 수 있다. 전술한 바와 같이 분리막(263)은 미세분진의 투과율이 낮은 특성을 가지므로, 배기가스관(210)을 통하여 유입된 배기가스에 포함된 미세분진이 투과하는 것을 차단할 수 있다. 즉, 제2 영역(A2)에 존재하는 배기가스의 미세분진 농도는 제1 영역(A1)에 존재하는 배기가스의 미세분진 농도보다 낮게 유지될 수 있다.The separation membrane 263 can be divided into the first region A1 and the second region A2 by dividing the pretreatment unit 260a in the transverse direction. The first region A1 and the second region A2 are formed on both sides of the separation membrane 263 and the first region A1 is connected to the economizer 20 and the second region A2 A2 may be a region connected to the oxidation unit 250. [ At this time, the second region A2 is set to a lower pressure than the first region A1, and the exhaust gas flowing through the exhaust gas pipe 210 flows through the separator 263 in the first region A1, (A2). As described above, since the separation membrane 263 has a low transmittance of fine dust, it can block the fine dust contained in the exhaust gas flowing through the exhaust gas pipe 210 from being transmitted. That is, the fine dust concentration of the exhaust gas present in the second region A2 can be kept lower than the fine dust concentration of the exhaust gas present in the first region A1.

이하, 도 11를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전처리유닛(260b)에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the preprocessing unit 260b according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 11는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전처리유닛을 확대하여 도시한 단 면도이다.11 is an enlarged cross-sectional view of a pretreatment unit according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전처리유닛(260b)은 사이클론(cyclone) 방식의 원심분리기(264)를 이용하여 미세분진 농도를 감소시킨다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전처리유닛(260b)은 사이클론(cyclone) 방식의 원심분리기(264)를 이용하여 미세분진 농도를 감소시키는 것을 제외하면, 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되, 별도의 언급이 없는 한, 나머지 구 성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.The pretreatment unit 260b according to another embodiment of the present invention reduces the fine dust concentration by using a cyclone centrifuge 264. The pretreatment unit 260b according to another embodiment of the present invention is substantially the same as the above embodiment except that the fine dust concentration is reduced by using a cyclone centrifuge 264. Therefore, the emphasis will be on the description of the remaining components, unless otherwise noted.

전처리유닛(260b)은 배기가스관(210)을 통해 공급되는 배기가스를 공급받아 미세분진을 분리하는데, 이 때, 원심분리기(264)를 이용할 수 있다. 원심분리기(264)는 도시된 바와 같이, 사이클론 방식의 고체 분리 장치로 형성된다. 즉, 배기가스관(210)으로부터 공급되는 미세분진이 포함된 배기가스를 원심분리기(264) 내부에 접선 방향으로 공급하면, 밀도 차에 의해 미세분진이 제거된 배기가스와 미세분진으로 분리된다. 미세분진은 원심력에 의해 선회하면서 원추벽에 모이고, 원추부(264a)를 통하여 배출된다. 미세분진이 제거된 배기가스는 원심분리기(264)의 중심부에 모여 선회 와류를 형성하며 상승하여 원통부(264b)를 통해 배출된다. 원추부(264a)를 통해 배출된 미세분진 및 미세분진을 포함하는 배기가스는 별도의 입자제거기로 공급되며, 원통부(264b)를 통해 배출된 미세분진이 제거된 배기가스는 배기가스관(210)을 통해 산화유닛(250)으로 공급된다.The pretreatment unit 260b receives the exhaust gas supplied through the exhaust gas pipe 210 to separate the fine dust. At this time, the centrifugal separator 264 can be used. The centrifugal separator 264 is formed of a cyclone type solid separation device as shown. That is, when the exhaust gas containing the fine dust supplied from the exhaust gas pipe 210 is supplied to the centrifugal separator 264 in the tangential direction, the fine dust is separated into the exhaust gas from which the fine dust is removed by the density difference and the fine dust. The fine dust is collected by the centrifugal force while being rotated by the centrifugal force and discharged through the conical portion 264a. The exhaust gas from which fine dust has been removed collects at the center of the centrifugal separator 264 to form a swirling vortex and is discharged through the cylindrical portion 264b. The exhaust gas containing the fine dust and the fine dust discharged through the conical portion 264a is supplied to a separate particle eliminator and the exhaust gas from which the fine dust discharged through the cylindrical portion 264b is removed is supplied to the exhaust gas pipe 210, To the oxidation unit 250. [

이하, 도 12 및 도 13을 참조하여, 배기 오염물질 저감장치(21)의 작동과정에 대해 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to Figs. 12 and 13, the operation of the exhaust pollutant abatement device 21 will be described in more detail.

도 12는 해수공급관으로 공급된 해수가 스크러버를 통과한 후 외부로 직접 배출되는 개루프 방식을 도시한 것이며, 도 13은 해수공급관으로 공급된 해수가 스크러버를 통과한 후 순환관을 통하여 재순환되는 폐루프방식을 도시한 것이다.FIG. 12 shows an open loop system in which seawater supplied to a sea water supply pipe is directly discharged to the outside after passing through a scrubber, and FIG. 13 is a view showing an open loop system in which seawater supplied to a sea water supply pipe passes through a scrubber, Loop manner.

먼저, 도 12를 참조하면, 해수공급관(220)을 통하여 유입된 해수 중 일부는 세정수공급관(230)을 통하여 스크러버(240)로 공급되며, 일부는 해수유입관(221)을 통하여 중화제공급부(300)로 공급될 수 있다. 세정수는 스크러버(240) 상부에서 분사되며, 스크러버(240)의 하부에는 세정수가 일정 수위로 채워질 수 있다. 이 때, 배기가스관(210)을 통하여 공급되는 배기가스는 전처리유닛(260)과 산화유닛(250)을 차례로 거친 후 스크러버(240)의 하부에서 분사될 수 있다. 전처리유닛(260)은 해수공급관(220)으로부터 해수를 공급받아 미세분진에 분사하며, 산화유닛(250)은 펄스코로나 방전을 하거나 자외선을 조사하여 배기가스 내 일산화질소를 이산화질소로 산화시킬 수 있다.12, a portion of the seawater introduced through the seawater supply pipe 220 is supplied to the scrubber 240 through the wash water supply pipe 230, and a part of the seawater is supplied to the neutralizer supply pipe 221 through the seawater inlet pipe 221 300). The washing water is sprayed on the upper portion of the scrubber 240, and the washing water can be filled to a certain level below the scrubber 240. At this time, the exhaust gas supplied through the exhaust gas pipe 210 may be injected from the lower portion of the scrubber 240 after passing through the pretreatment unit 260 and the oxidation unit 250 in order. The pretreatment unit 260 receives seawater from the seawater supply pipe 220 and injects the fine seawater into the fine dust, and the oxidation unit 250 can pulse-corona discharge or irradiate ultraviolet rays to oxidize nitrogen monoxide in the exhaust gas to nitrogen dioxide.

중화제공급부(300)는 해수를 전기분해하여 중화제를 생성할 수 있으며, 세 정수의 pH값을 고려하여 해수공급관(220) 또는 스크러버(240)에 중화제를 분사할 수 있다. 또한, 중화제공급부(300)는 전처리유닛(260)을 통과한 후 포집관(261)을 유동 하는 해수에 중화제를 분사하여 pH를 조절할 수 있다. pH가 조절된 포집관(261) 내부의 해수는 세정수공급관(230)을 통해 스크러버(240)로 공급될 수 있다.The neutralizing agent supplying unit 300 may electrolyze the seawater to generate a neutralizing agent. The neutralizing agent may be injected into the seawater supplying pipe 220 or the scrubber 240 in consideration of the pH value of the three purified water. In addition, the neutralizing agent supply unit 300 can adjust pH by injecting a neutralizing agent into the seawater flowing through the collecting pipe 261 after passing through the pretreatment unit 260. The seawater in the pH-regulated collecting pipe 261 may be supplied to the scrubber 240 through the washing water supply pipe 230.

한편, 배기가스는 스크러버(240) 하부에 채워진 세정수 속에서 분사될 수 있 으며, 이로 인해, 1차로 질소산화물 황산화물, 분진 등의 오염물질이 제거될 수 있 다. 또한, 스크러버(240) 상부에서 분사되는 세정수에 의해 2차로 오염물질이 제거 될 수 있다. 이러한 과정을 통하여 배기가스 내부의 오염물질은 제거되며, 오염물 질이 제거된 배기가스는 배출관(242)을 통하여 외부로 배출된다.On the other hand, the exhaust gas can be injected in the washing water filled in the lower part of the scrubber 240, and thus, contaminants such as nitrogen oxides, sulfur oxides and dusts can be removed first. In addition, contaminants can be removed from the scrubber 240 by the washing water sprayed on the scrubber 240. Through this process, the pollutants in the exhaust gas are removed, and the exhaust gas from which the pollutants have been removed is discharged to the outside through the discharge pipe 242.

스크러버(240)를 통과한 세정수는 질소산화물, 황산화물, 분진 등의 오염물질을 포함하고 있으며, 세정수배출관(241)을 통하여 필터유닛(270)으로 이동한다. 필터유닛(270)은 세정수 내부의 고체상 입자 등의 오염물질을 분리하여 슬러지탱크(280)로 저장하며, 오염물질이 분리된 세정수는 해수배출관(223)을 통하여 외부로 배출된다. 이 때, 센서부(224)에서 측정한 해수배출관(223)을 통과하는 세정수의 총잔류산화제양과 pH값이 기준치를 벗어나는 경우, 티오황산나트륨를 혼합관(222)에 주입하거나(그림 미도시) 제1 주입관(310)을 통해 중화제공급부(300)에서 생성된 중화제를 스크러버(240)에 주입하여 총잔류산화제양과 pH값을 기준치 이내로 맞춘 후 외부로 배출한다. The washing water that has passed through the scrubber 240 contains contaminants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, and dusts and moves to the filter unit 270 through the washing water discharge pipe 241. The filter unit 270 separates contaminants such as solid particles in the washing water and stores the separated contaminants in the sludge tank 280. The cleansing water from which the contaminants are separated is discharged to the outside through the sea water discharge pipe 223. At this time, when the total residual oxidizing agent amount and the pH value of the washing water passing through the sea water discharge pipe 223 measured by the sensor unit 224 are out of the reference value, sodium thiosulfate is injected into the mixing pipe 222 The neutralizer generated in the neutralizer supply unit 300 is injected into the scrubber 240 through the injection pipe 310 to adjust the total amount of the residual oxidizer and the pH value within the standard value and then discharged to the outside.

이어서, 도 13을 참조하여 설명하면, 해수공급관(220)을 통하여 유입된 해수 중 일부는 스크러버(240)로 공급되어 세정수로 사용되고, 일부는 중화제공급부(300)로 공급되어 중화제를 생성하는데 사용된다. 배기가스관(210)을 통하여 공급되는 배기가스는 전처리유닛(260)과 산화유닛(250)을 차례로 거친 후 스크러버(240)에 분사되는데, 전처리유닛(260)은 해수공급관(220)으로부터 공급된 해수를 미세분진에 분사하여 배기가스의 미세분진 농도를 감소시킨다.13, some of the seawater introduced through the seawater supply pipe 220 is supplied to the scrubber 240 to be used as cleansing water, and a part of the seawater is supplied to the neutralizing agent supply unit 300 to generate a neutralizing agent do. The exhaust gas supplied through the exhaust gas pipe 210 passes through the pretreatment unit 260 and the oxidation unit 250 in order and is then injected into the scrubber 240. The pretreatment unit 260 is connected to the seawater supply pipe 220, Is sprayed to the fine dust to reduce the fine dust concentration of the exhaust gas.

스크러버(240)를 통과하여 세정수배출관(241)으로 배출된 세정수는 재순환탱 크(290)에 일시 저장되었다가 다시 순환관(291)을 통하여 세정수공급관(230)으로 순환 한다.The cleansing water discharged to the cleansing water discharge pipe 241 through the scrubber 240 is temporarily stored in the recycling tank 290 and then circulated to the cleansing water supply pipe 230 through the circulation pipe 291.

중화제공급부(300)는 세정수의 pH값을 고려하여 스크러버(240)와 포집관(261)에 중화제를 분사하며, pH가 조절된 포집관(261) 내부의 해수는 순환관(291)에 공급 될 수 있다.The neutralizing agent supplying unit 300 injects the neutralizing agent into the scrubber 240 and the collecting pipe 261 in consideration of the pH value of the washing water and supplies the seawater inside the collecting pipe 261 whose pH is adjusted to the circulating pipe 291 .

해수공급관(220)을 통하여 유입된 해수는 세정수공급관(230), 스크러버(240), 세정수배출관(241), 재순환탱크(290), 순환관(291)을 순차적으로 순환하며, 해수의 오 염도, pH값 등을 고려하여 도 12의 과정과 도 13의 과정을 병행할 수 있다. 도 13의 과정은 해수의 배출이 제한되는 지역을 통과할 경우와 같이, 외부로 해수를 배출할 수 없는 경우에 사용될 수 있다.The seawater flowing through the sea water supply pipe 220 sequentially circulates through the washing water supply pipe 230, the scrubber 240, the washing water discharge pipe 241, the recirculation tank 290 and the circulation pipe 291, The process of FIG. 12 and the process of FIG. 13 can be performed in consideration of salinity, pH value, and the like. The process of FIG. 13 can be used when the seawater can not be discharged to the outside, such as when passing through a region where the discharge of seawater is limited.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

100: 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템
10: 메인 엔진 20: 이코노마이저
32: 산화장치 34: 스크러버
30: 배기 오염물질 저감장치 40: 연돌
100: Integrated system for exhaust pollutant reduction and cold treatment
10: main engine 20: economizer
32: Oxidizer 34: Scrubber
30: exhaust pollutant abatement device 40: stack

Claims (9)

메인 엔진에서 배출되는 고온의 배기가스가 지나가는 배기가스 주입관;
상기 배기가스 주입관에 연결되어 상기 배기가스의 폐열을 회수하는 이코노마이저;
상기 이코노마이저의 후단에 연결되어 상기 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물을 흡수 제거하는 배기 오염물질 저감장치;
상기 배기 오염물질 저감장치를 통과한 배기가스를 배출하는 배기가스 배출관;
방한장치와 상기 이코노마이저 사이에 연결되어, 상기 이코노마이저에서 회수한 폐열을 상기 방한장치로 공급하는 공급관을 포함하되,
상기 배기 오염물질 저감장치는 저온 작동 가능하여, 상기 이코노마이저가 상기 메인 엔진의 후단에 위치하여 상대적으로 열에너지 손실을 최소화하며,
상기 배기 오염물질 저감장치는,
일산화질소를 이산화질소로 만드는 산화제를 생성하는 산화장치와;
해수 혹은 청수를 세정수로 분사하여 상기 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물을 흡수 제거하는 스크러버와;
상기 스크러버에 연결되며, 상기 이코노마이저를 통과한 배기가스가 이동하는 배기가스관과;
외부로부터 해수를 유입받아 공급하는 해수공급관과;
청수탱크에 연결된 청수공급관과;
일단이 상기 해수공급관 혹은 상기 청수공급관에 연결되고 타단이 상기 스크러버 내에 배치되는 세정수공급관과;
상기 스크러버에서 상기 배기가스와 접촉한 세정수를 상기 스크러버 외부로 배출하는 세정수배출관과;
상기 세정수배출관을 상기 해수공급관과 연결하며, 상기 세정수 혹은 상기 해수에 포함된 고체상 입자를 분리하는 필터유닛과;
상기 세정수 혹은 상기 해수를 배출하는 해수배출관과;
상기 필터유닛과 상기 해수배출관 사이에 상기 해수와 상기 세정수의 혼합수가 배출되는 혼합관을 포함하되,
상기 산화장치는, 상기 해수공급관을 통해 공급받은 해수를 전기분해하여 수소와, 질소계산화물을 산화시키는 산화제와, 산성화된 세정수를 중화시키는 중화제와, 해수 중의 미생물을 살균하는 살균제를 생성하고, 상기 배기가스관, 상기 스크러버, 상기 해수공급관에 각각 제1 주입관, 제2 주입관, 제3 주입관을 통해 연결되는 정화유닛을 포함하며,
상기 제1 주입관을 통해 상기 배기가스관에 산화제를 분사하여 상기 배기가스에 포함된 일산화질소를 이산화질소로 산화시키고,
상기 제2 주입관을 통해 상기 스크러버에 중화제를 주입하여 산성화된 세정수를 중화시키며,
상기 제3 주입관을 통해 상기 살균제를 주입하여 상기 혼합수의 미생물을 살균하고,
상기 수소는 물로부터 분리되어 연료전지로 공급되고, 상기 연료전지는 산소를 포함하는 공기와 수소를 공급받아 전기를 생성하는, 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템.
An exhaust gas injection pipe through which a high temperature exhaust gas discharged from the main engine passes;
An economizer connected to the exhaust gas injection pipe to recover waste heat of the exhaust gas;
An exhaust pollutant reduction device connected to a rear end of the economizer to absorb and remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas;
An exhaust gas discharge pipe for discharging the exhaust gas passed through the exhaust pollutant abatement device;
And a supply pipe connected between the evaporator and the economizer for supplying the waste heat recovered from the economizer to the evaporator,
The exhaust pollutant abatement device is operable at a low temperature so that the economizer is located at the rear end of the main engine to minimize the relative loss of heat energy,
The exhaust pollutant abatement device comprises:
An oxidizing device for producing an oxidizing agent for converting nitrogen monoxide into nitrogen dioxide;
A scrubber for spraying seawater or fresh water with cleansing water to absorb and remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas;
An exhaust gas pipe connected to the scrubber and through which the exhaust gas passed through the economizer moves;
A sea water supply pipe for supplying and supplying seawater from outside;
A fresh water supply pipe connected to the fresh water tank;
A cleaning water supply pipe having one end connected to the seawater supply pipe or the fresh water supply pipe and the other end disposed in the scrubber;
A scrubbing water discharge pipe for discharging the scrubbing water in contact with the exhaust gas in the scrubber to the outside of the scrubber;
A filter unit connecting the washing water discharge pipe to the seawater supply pipe and separating solid particles contained in the washing water or the seawater;
A seawater discharge pipe for discharging the washing water or the seawater;
And a mixed pipe through which the mixed water of the seawater and the washing water is discharged between the filter unit and the sea water discharge pipe,
The oxidizing apparatus electrolyzes the seawater supplied through the seawater supply pipe to generate hydrogen, an oxidizing agent for oxidizing the nitrogen-containing cargo, a neutralizing agent for neutralizing the acidified washing water, and a sterilizing agent for sterilizing the microorganisms in the seawater, And a purification unit connected to the exhaust gas pipe, the scrubber, and the seawater supply pipe through a first injection pipe, a second injection pipe, and a third injection pipe,
An oxidizing agent is injected into the exhaust gas pipe through the first injection pipe to oxidize nitrogen monoxide contained in the exhaust gas to nitrogen dioxide,
And injecting a neutralizing agent into the scrubber through the second injection pipe to neutralize the acidified washing water,
Sterilizing microorganisms of the mixed water by injecting the sterilizing agent through the third injection tube,
Wherein the hydrogen is separated from water and supplied to the fuel cell, and the fuel cell generates electricity by receiving air and hydrogen containing oxygen.
제1항에 있어서,
상기 세정수배출관을 상기 세정수공급관과 연결하여, 상기 세정수를 재순환시키는 순환관과;
상기 세정수배출관과 상기 순환관 사이에 배치되어 버퍼 탱크 역할을 수행하는 재순환탱크를 더 포함하되,
상기 스크러버를 통과하여 상기 세정수배출관으로 배출된 세정수는 상기 재순환탱크에 일시 저장되었다가 상기 순환관을 통하여 상기 세정수공급관으로 순환되는 폐루프 구조의 해수 순환이 이루어지는 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템.
The method according to claim 1,
A circulation pipe connecting the washing water discharge pipe to the washing water supply pipe and recirculating the washing water;
And a recirculation tank disposed between the clean water discharge pipe and the circulation pipe and serving as a buffer tank,
The washing water discharged through the scrubber and discharged to the washing water discharge pipe is temporarily stored in the recirculation tank and circulated to the washing water supply pipe through the circulation pipe. And cold integration integrated system.
제1항에 있어서,
상기 이코노마이저에서 회수된 폐열에 포함된 수분을 분리하는 수분분리기를 더 포함하되,
상기 공급관을 통해 상기 폐열을 전달하기 이전에 상기 수분분리기를 거치게 되는 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a water separator for separating moisture contained in the waste heat recovered from the economizer,
And a system for integrating exhaust pollutant reduction and antifreeze treatment for polarized ships to be passed through the water separator before the waste heat is delivered through the supply pipe.
메인 엔진에서 배출되는 고온의 배기가스가 지나가는 배기가스 주입관;
상기 배기가스 주입관에 연결되어 상기 배기가스의 폐열을 회수하는 이코노마이저;
상기 이코노마이저의 후단에 연결되어 상기 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물을 흡수 제거하는 배기 오염물질 저감장치;
상기 배기 오염물질 저감장치를 통과한 배기가스를 배출하는 배기가스 배출관;
방한장치와 상기 이코노마이저 사이에 연결되어, 상기 이코노마이저에서 회수한 폐열을 상기 방한장치로 공급하는 공급관을 포함하되,
상기 배기 오염물질 저감장치는 저온 작동 가능하여, 상기 이코노마이저가 상기 메인 엔진의 후단에 위치하여 상대적으로 열에너지 손실을 최소화하며,
상기 배기 오염물질 저감장치는,
해수 혹은 청수를 세정수로 분사하여 상기 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물을 흡수 제거하는 스크러버와;
상기 스크러버에 연결되며, 상기 이코노마이저를 통과한 배기가스가 이동하는 배기가스관과;
외부로부터 해수를 유입받아 공급하는 해수공급관과;
청수탱크에 연결된 청수공급관과;
일단이 상기 해수공급관 혹은 상기 청수공급관에 연결되고 타단이 상기 스크러버 내에 배치되는 세정수공급관과;
상기 스크러버에서 상기 배기가스와 접촉한 세정수를 상기 스크러버 외부로 배출하는 세정수배출관과;
상기 세정수배출관을 상기 세정수공급관과 연결하여, 상기 세정수를 재순환시키는 순환관과;
상기 세정수배출관을 상기 해수공급관과 연결하며, 상기 세정수 혹은 상기 해수에 포함된 고체상 입자를 분리하는 필터유닛과;
상기 세정수 혹은 상기 해수를 배출하는 해수배출관과;
상기 필터유닛과 상기 해수배출관 사이에 상기 해수와 상기 세정수의 혼합수가 배출되는 혼합관과;
상기 배기가스관에 배치되어, 배기가스에 포함된 미세분진을 제거하는 전처리유닛과,
상기 전처리유닛과 상기 스크러버 사이에 배치되어, 펄스코로나 방전 혹은 자외선 조사를 통해 상기 전처리유닛을 거친 배기가스를 산화시키는 산화유닛을 포함하되,
상기 전처리유닛의 일 측에 연결되며 선택적으로 개방되어 상기 전처리유닛을 통과한 해수 또는 청수를 상기 세정수공급관 혹은 상기 순환관으로 공급하는 포집관을 더 포함하고,
상기 산화유닛은, 상기 해수공급관으로부터 분지된 해수유입관을 통해 공급받은 해수를 전기분해하여 중화제를 생성하고, 상기 스크러버, 상기 해수공급관, 상기 포집관에 각각 제1 주입관, 제2 주입관, 제3 주입관이 연결되어 상기 중화제를 공급하는 중화제공급부를 포함하며,
상기 제1 주입관을 통해 상기 세정수가 상기 배기가스와 접하고 난 후 상기 중화제가 접하도록 제어하여 상기 세정수의 미생물 사멸 및 중화 과정이 한번에 이루어지게 되는, 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템.
An exhaust gas injection pipe through which a high temperature exhaust gas discharged from the main engine passes;
An economizer connected to the exhaust gas injection pipe to recover waste heat of the exhaust gas;
An exhaust pollutant reduction device connected to a rear end of the economizer to absorb and remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas;
An exhaust gas discharge pipe for discharging the exhaust gas passed through the exhaust pollutant abatement device;
And a supply pipe connected between the evaporator and the economizer for supplying the waste heat recovered from the economizer to the evaporator,
The exhaust pollutant abatement device is operable at a low temperature so that the economizer is located at the rear end of the main engine to minimize the relative loss of heat energy,
The exhaust pollutant abatement device comprises:
A scrubber for spraying seawater or fresh water with cleansing water to absorb and remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas;
An exhaust gas pipe connected to the scrubber and through which the exhaust gas passed through the economizer moves;
A sea water supply pipe for supplying and supplying seawater from outside;
A fresh water supply pipe connected to the fresh water tank;
A cleaning water supply pipe having one end connected to the seawater supply pipe or the fresh water supply pipe and the other end disposed in the scrubber;
A scrubbing water discharge pipe for discharging the scrubbing water in contact with the exhaust gas in the scrubber to the outside of the scrubber;
A circulation pipe connecting the washing water discharge pipe to the washing water supply pipe and recirculating the washing water;
A filter unit connecting the washing water discharge pipe to the seawater supply pipe and separating solid particles contained in the washing water or the seawater;
A seawater discharge pipe for discharging the washing water or the seawater;
A mixing tube in which mixed water of the seawater and the washing water is discharged between the filter unit and the sea water discharge pipe;
A pretreatment unit disposed in the exhaust gas pipe for removing fine dust contained in the exhaust gas;
And an oxidation unit disposed between the pretreatment unit and the scrubber for oxidizing the exhaust gas passing through the pretreatment unit through pulse corona discharge or ultraviolet irradiation,
Further comprising a collecting pipe connected to one side of the pretreatment unit and selectively opened to supply seawater or fresh water passed through the pretreatment unit to the cleansing water supply pipe or the circulation pipe,
The oxidizing unit electrolyzes the seawater supplied through the seawater inlet pipe branched from the seawater supply pipe to generate a neutralizing agent. The scrubber, the seawater supply pipe, and the collecting pipe are connected to a first injection pipe, And a neutralization agent supply unit to which the third injection pipe is connected to supply the neutralization agent,
Wherein the control unit controls the neutralizing agent to contact the washing water after the washing water is in contact with the exhaust gas through the first injection pipe so that the microbial death and neutralization process of the washing water is performed at once, system.
제4항에 있어서,
상기 해수공급관의 일 측이 분지되어 상기 전처리유닛에 연결되되 상기 해수공급관의 단부에는 제1 노즐유닛이 결합되어 해수를 미립자화여 분사하고,
상기 청수공급관의 일 측이 분지되어 상기 전처리유닛에 연결되되 상기 청수공급관의 단부에는 제2 노즐유닛이 결합되어 청수를 미립자화하여 분사하여 상기 배기가스 내 미세분진이 물분자를 흡수하여 가라앉게 되는, 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템.
5. The method of claim 4,
The first nozzle unit is coupled to the end of the seawater supply pipe to spray the seawater into fine particles,
And the second nozzle unit is coupled to the end of the clean water supply pipe so that the fine water is atomized and injected so that fine particles in the exhaust gas absorb the water molecules and sink , An integrated system for reducing exhaust pollutants and processing cold water for polar ships.
제4항에 있어서,
상기 전처리유닛은,
상기 전처리유닛을 횡방향으로 분할하여 제1 영역과 제2 영역으로 분리하며, 미세분진의 투과를 차단하는 분리막을 더 포함하되,
상기 제1 영역은 상기 이코노마이저와 연결되고 상기 제2 영역은 상기 산화유닛과 연결되며,
상기 제2 영역이 상기 제1 영역보다 낮은 압력으로 설정되는, 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템.
5. The method of claim 4,
The pre-
Further comprising a separation membrane that separates the pretreatment unit into a first region and a second region by dividing the pretreatment unit in the transverse direction and shields the transmission of fine dust,
Wherein the first region is connected to the economizer and the second region is connected to the oxidation unit,
Wherein the second region is set at a lower pressure than the first region.
제4항에 있어서,
상기 전처리유닛은 사이클론 방식의 원심분리기이며,
상기 배기가스관으로부터 공급되는 미세분진이 포함된 배기가스를 상기 원심분리기 내부에 접선 방향으로 공급하면 밀도 차에 의해 미세분진이 분리되어 원심력에 의해 선회하면서 원추벽에 모여 원추부를 통해 배출되고,
미세분진이 제거된 배기가스는 상기 원심분리기의 중심부에 모여 선회 와류를 형성하며 상승하여 원통부를 통해 배출되어 상기 산화유닛으로 공급되는, 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템.
5. The method of claim 4,
The pretreatment unit is a cyclone centrifuge,
When the exhaust gas containing the fine dust supplied from the exhaust gas pipe is supplied in the tangential direction to the inside of the centrifugal separator, fine dust is separated due to the density difference and is collected by the centrifugal force while being collected by the centrifugal force,
The exhaust gas from which fine dust is removed collects at a central portion of the centrifugal separator to form a swirling vortex and is discharged through a cylindrical portion to be supplied to the oxidation unit.
삭제delete 제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 스크러버는 상기 이코노마이저에서 회수된 폐열을 공급받아 상기 세정수의 동결을 방지하는 극지 운항 선박용 배기 오염물질 저감 및 방한처리 통합 시스템.
The method according to claim 1 or 4,
Wherein the scrubber is supplied with waste heat recovered from the economizer to prevent freezing of the washing water.
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