KR101900637B1

KR101900637B1 - 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버

Info

Publication number: KR101900637B1
Application number: KR1020177019866A
Authority: KR
Inventors: 무네카츠 후루겐; 다다시 마키노; 가즈노리 다키카와
Original assignee: 우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2018-09-19
Also published as: EP3239483A4; CN107208514A; CN107208514B; WO2016104731A1; JPWO2016104731A1; EP3239483A1; KR20170089019A; JP6605502B2

Abstract

선박용 디젤 엔진의 배기 가스 중의 PM이 스크러버 처리수에 혼합되는 것을 저지하고, 선체의 흔들림이나 기울어짐에도 충분히 대응할 수 있는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버가 제공된다. 처리수(처리액)를 연직관의 내벽면을 따라서 막형으로 흘러내리게 하고, 또한 배기 가스를 연직관 내에 흘려서 반응을 행하게 하는 누벽 방식의 스크러버로서, 동체관 내에 다수의 원관(圓管)을 수직으로 설치함과 함께, 그 원관을 냉각수로 냉각시키는 구조로 하고, 원관 상부로부터 관내벽면을 따라서 처리수를 막형으로 흘러내리게 하여, 원관 하부로부터 도입되는 배기 가스와 반응시키는 구조로 한 것으로, 선체가 흔들리거나 기울어지더라도 원관의 내벽면을 흘러내리는 수막의 막두께가 거의 균일하게 유지됨과 함께, 배기 가스와 처리수가 심하게 충돌하여 비말이 생기는 일도 없고, 또한 수막이 끊어져 배기 가스가 처리수와 비접촉 상태가 되지도 않는 특징을 갖는다.

Description

선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버{SCRUBBER USED IN EXHAUST GAS PURIFICATION EQUIPMENT FOR MARINE DIESEL ENGINE}

본 발명은, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스에 포함되는 황산화물 등의 유해 가스를 제거하여 정화하는 배기 가스 처리 기술로서, 선박용, 발전용, 산업용 등의 특히 고농도로 황성분을 함유하는 중유(Fuel Oil)가 선박용 공업계에 있어서, 디젤유(Diesel Oil : DO), 선박용 디젤 연료(Marine Diesel Fuel : MDF) 또는 선박용 디젤유(Marine Diesel Oil : MDO), 선박용 연료유(Marine Fuel Oil : MFO), 중질 연료유(Heavy Fuel Oil : HFO), 잔차 연료유(Residual Fuel Oil : RFO)로 표기되지만 본 발명에 있어서는 이들 표기를 총칭하여 중유 등의 저질 연료로서 사용되는 것인 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 처리 기술에 관한 것이며, 보다 자세하게는 높은 온도의 배기 가스를 배출하는 대배기량 선박용 디젤 엔진에서의 가스와 입자의 확산 속도의 차이를 이용한 스크러버가 배치되는 배기 가스 정화 장치의 상기 스크러버에 관한 것이다.

각종 선박이나 발전기 및 대형 건설 기계, 나아가 각종 자동차 등의 동력원으로서 디젤 엔진이 광범위하게 채용되고 있지만, 이 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 카본을 주체로 하는 입상 물질(Particulate Matter : 이하 「PM」로 칭함)이나 황산화물(이하 「SOx」로 칭함), 질소 산화물(이하 「NOx」로 칭함)은, 주지하는 바와 같이 대기오염을 초래할 뿐만 아니라, 인체에 매우 유해한 물질이므로, 상기 배기 가스의 정화는 매우 중요하다. 이 때문에, 디젤 엔진의 연소 방식의 개선이나 각종 배기 가스 필터의 채용, 배기 가스 재순환법(Exhaust Gas Recirculation : 이하, 「EGR」로 칭함), 선택식 환원 촉매 탈초법(Selective Catalytic Ruduction : 이하, 「SCR」로 칭함), 코로나 방전을 이용하여 전기적으로 처리하는 방법 등 이미 수많은 제안이 이루어져 있고, 그 일부는 실제 이용되고 있다.

여기서, 디젤 엔진의 배기 가스 중의 PM(입상 물질)의 성분은, 유기 용제 가용분(SOF : Soluble Organic Fractions, 이하, 「SOF」로 칭함)과 유기 용제 불용분(ISF : Insoluble Organic Fractions, 이하, 「ISF」로 칭함)의 2가지로 나누어지지만, 그 중 SOF분은, 연료나 윤활유의 미연분이 주요 성분이며, 발암 작용이 있는 다환 방향족 등의 유해 물질이 포함된다. 한편, ISF분은, 전기 저항율이 낮은 카본(그을음)과 설페이트(Sulfate : 황산염) 성분을 주성분으로 하는 것이며, 이 SOF분 및 ISF분이 인체, 환경에 미치는 영향 때문에, 최대한 적은 배기 가스가 요구되고 있다. 특히, 생체에 있어서의 PM의 악영향의 정도는, 그 입자 직경이 nm 크기가 되는 경우에 특히 문제라고도 여겨지고 있다.

코로나 방전을 이용하여 전기적으로 처리하는 방법으로는, 예컨대 이하에 기재하는 방법 및 장치(특허문헌 1∼2)가 제안되어 있다.

즉, 본 출원인은 특허문헌 1에 있어서, 도 9에 그 개략을 나타낸 바와 같이, 배기 가스 통로(121)에 코로나 방전부(122-1)와 대전부(122-2)로 이루어진 방전 대전부(122)를 설치하여, 코로나 방전된 전자(129)를 배기 가스(G1) 중의 카본을 주체로 하는 PM(128)에 대전시키고, 상기 배기 가스 통로(121)에 배치한 포집판(123)으로 대전된 PM(128)을 포집하는 방식이며, 방전 대전부(122)에서의 전극침(124)은 배기 가스류의 흐름 방향 길이가 짧고, 또한 포집판(123)은 배기 가스류의 흐름 방향에 대하여 직각 방향으로 설치된 구성으로 한 디젤 엔진의 배기 가스용 전기식 처리 방법 및 장치를 제안하고 있다. 또 도면 중, 125는 시일 가스관, 126은 고압 전원 장치, 127은 배기 가스 유도관이다.

그러나, 상기 코로나 방전 등을 이용하여 전기적으로 배기 가스 중의 PM을 처리하는 디젤 엔진의 배기 가스 처리 기술에 있어서는, 이하에 기재하는 과제가 발생한다. 즉, 선박용 디젤 엔진에 있어서는, 황분이 적은 경유를 사용하는 자동차용 디젤 엔진에 비해 각별히 큰 배기량을 가지며 또한 중유 이하의 저질이며 황성분을 많이 함유하는(중유는 경유에 대하여 100∼3500배 정도의 황성분을 함유 : JIS K2204 : 2007 「경유」; 0.0010 질량% 이하, K2205-1990 「중유」; 0.5∼3.5 질량% 이하에 의함) 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진에, 예컨대 앞선 특허문헌 1에 기재된 배기 가스 정화 장치를 이용한 경우에는, 중유 이하의 저질 연료 중의 황성분이 배기 가스 및/또는 EGR 가스 중에 SOF로서 포함될 뿐만 아니라 설페이트가 되어, 엔진 구성 부품, 특히 배기 관계 부품을 부식시킨다고 하는 과제를 극복할 필요가 한다.

이러한 대책으로서, 본 출원인은 특허문헌 2에 기재된 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치를 제안한 바 있다. 이 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 예컨대 도 10에 그 개략을 나타낸 바와 같이, 고농도로 황성분을 함유하는 중유 등의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(E)(111)의 배기 매니폴드(E/M)(112) 하류의 배기관의 터보 차저(T/C)(114)의 터빈 휠(도시하지 않음) 하류에 배기 가스 쿨러(G/C)(115)를 설치하고, 또한 그 배기 가스 쿨러의 하류에 정전 싸이클론 배기 가스 정화 장치[ESP/C/DPF(Diesel Particulate Filter)(116)]를 설치하고, 그 하류 배관에 배기 가스 중의 SOx를 그 처리수에 용해하지만 PM은 처리수에 거의 용해ㆍ제거되지 않는 스크러버(이하 「PM 프리 스크러버」로 칭함)(113)를 설치하고, 에어 필터(A/F)(117) 하류의 흡기관에 터보 차저(T/C)(114)의 컴프레서 휠(도시하지 않음) 및 인터 쿨러(I/C)(118)를 경유하여 엔진의 흡기 매니폴드(I/M)(119)에 외부의 공기를 흡기시키도록 구성되는 장치를 제안하고 있다.

이 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치에서의 PM 프리 스크러버(113)로는, 도 11에 그 일례를 나타낸 바와 같이, 배기 가스 통로 또는 EGR 가스 통로에 설치된 스크러버 하우징(도시하지 않음) 내에, 섬유질이며 흡수성이 있는 엔드리스 벨트(120-1)를 처리수 탱크(120-2) 내에서 하부에 설치한 구동 롤(120-3) 및 상하 양쪽 부분에 설치한 종동 롤(120-4) 사이에 서펜타인형(구불구불한 형상)으로 설치하고, 배관(도시하지 않음) 및 모터(도시하지 않음)로 구동되는 순환 펌프(도시하지 않음)에 의해 상기 처리수 탱크(120-2) 내의 처리수(W)를, 공급 노즐(도시하지 않음)을 통해, 상기 엔드리스 벨트(120-1)의 표리 양면의 상부에 설치한 종동 롤(120-4) 바로 아래로부터 흘러내리게 하여 엔드리스 벨트 표리의 전체 표면을 항상 습윤시키는 구성으로 한 것이 알려져 있다. 도면 중, 120-5는 배기 가스 유로이다.

또한, 도 12에 다른 예를 나타내는 바와 같이, 유리 섬유나 카본 섬유, 아라미드 섬유 등을 골격으로 한, 바람직하게는 다공질의 세라믹제 소재로 이루어진 골함석과 평판을 교대로 적층하고, 골함석과 평판 사이의 터널형의 미소 단면의 배기 가스 유로(121-7)로 구성되는 허니컴 구조의 허니컴 코어(예컨대, 니치아스 주식회사 제조 상품명 : 허니컴 워셔)를 적층하여 허니컴 유닛 코어부(121-1)로서 설치하고, 그 허니컴 유닛 코어부에는 대략 균일하게 급수하는 급수 노즐 혹은 급수 덕트로 이루어진 급수부(121-2)를 배치하고, 그 급수부(121-2)로부터 급수된 스크러버 처리수(세정수)(W)가 상기 허니컴 유닛 코어부(121-1)의 사행하는 각 미소 유로의 표면을 습윤시키면서 흘러내리고, 언더트레이(121-3)에 도달한 후 처리수 탱크(121-4)로부터 펌프(P)로 급수부(121-2)에 보내져 순환 사용되는 구성으로 되어 있다. 도면 중, 121-5는 처리수 탱크, 121-6은 노즐 구멍이다.

특허문헌 1 : WO2006/064805호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2014-224527호 공보

그러나, 상기 특허문헌 2 등에 기재된 디젤 엔진 배기 가스 정화 장치에서의 PM 프리 스크러버에는 이하에 기재하는 문제점이 있다.

즉, 도 11에 나타내는 PM 프리 스크러버는, 그 스크러버를 구성하는 벨트형의 각 벽면에 존재하는(일부 흘러내리는) 처리수(W)의 박막층에 의해, 배기 가스 중의 SOx는 배기 가스 유로(120-5)의 각 벽면의 처리수의 표면 부근을 따라서 흐르는 동안에 처리수에 흡착되고 용해되어 그 농도가 격감되어 배출되지만, 배기 가스 중의 PM은 처리수의 표면을 따라서 흐르는 것만으로, 스크러버 처리수의 표면에 대하여 배기 가스가 심하게 충돌하는 일이 거의 없고, PM 프리 스크러버 처리수의 표면 부근에 일부가 접하고 또한 따르면서 원활하게 흐를 뿐이기 때문에, 서로 혼합되는 일이 없다. 그러나, 처리수 탱크(120-2) 내의 하부에 설치한 구동 롤(120-3)과 상하 양쪽 부분에 이격되어 설치한 종동 롤(120-4) 사이에는 엔드리스 벨트(120-1)가 서펜타인형으로 설치되기 때문에, 상하 롤 사이에 이격되어 권취된 엔드리스 벨트(120-1)는, 거친 바다 등으로 인해 선체가 앞뒤 흔들림(서징), 좌우 흔들림(스웨이징), 상하 흔들림(히빙), 선수 흔들림(요잉), 가로 흔들림(롤링), 세로 흔들림(피칭)에 의해 흔들린 경우에 그 선체의 흔들림에 따라 펄럭이게 되어, 상기 엔드리스 벨트(120-1)의 표면 부근에 비말이 생기고, 이 비말이 배기 가스와 처리수의 충돌을 유발하여 PM 입자의 처리수와의 접촉을 촉진시킬 우려가 있다.

또한, 도 12에 나타내는 허니컴 워셔를 이용한 PM 프리 스크러버의 경우는, 처리수의 수박막층 표면에 대하여 배기 가스가 수직에 가까운 각도로 심하게 교차ㆍ충돌하는 일이 거의 없고, 서로 혼합되지 않기 때문에 배기 가스 중의 SOx가 배기 가스 유로(121-7) 내에서 확실하게 제거되고, 입자인 PM은 거의 잔류하여 함유된 상태로 배출되게 된다. 그러나, 이 PM 프리 스크러버는, 스크러버 처리수의 수류량 범위의 폭이 그다지 크지 않아, 수류량을 배기 가스의 유량 증가(선박용 디젤 엔진 부하의 증대나 회전 속도 상승), 연료유의 황함유량의 증가, 항행 해역의 고규제 해역으로의 항행 등에 따라서 스크러버 처리수의 수류량을 대폭 증감시켜 대응하는 것을 용이하게 할 수 없다고 하는 난점이 있다.

또, 스크러버에는, 가압수식으로서 벤추리 스크러버, 제트 스크러버, 싸이클론 스크러버, 스프레이탑 등이 있고, 충전층식에는 충전탑, 유동층 스크러버 등 여러 가지 형태가 있지만, 어느 스크러버도 배기 가스류가 처리수의 표면에 대하여 서로 교차적으로 심하게 접촉하기 때문에, 배기 가스 중의 유기 용제 가용분, 즉, 연료 또는 윤활유 유래의 n-헥산 추출물을 주성분으로 하는 유성 혼합물이 처리수에 혼합되는 것을 피할 수 없고, 그 배수 처리에는 많은 공정수와 대규모 장치(유분을 포함한 처리 배수를 해양에 배출하지 않기 위한 저장 설비를 포함)가 필요했다.

한편, 액체를 액막의 형태로 기상 중에 분산시키는 액분산형 흡수 장치가 있고, 그 대표예로서 처리액을 수직으로 배치한 원관의 내벽면에 막형으로 흘러내리게 하고, 원관 하부로부터 반응 가스를 도입하여 반응을 행하게 하는 누벽 방식의 흡수 반응 장치가 알려져 있다. 그러나, 이 누벽 방식의 흡수 반응 장치는 육상에 설치ㆍ고정되는 설비용 장치이며 선박용이 아니기 때문에 선체의 흔들림이나 기울어짐에 대한 배려가 전혀 없어, 선체가 흔들리거나 기울어지거나 한 경우에 원관은 선체에 동기하여 흔들리거나 기울어지고, 경사의 상부에 위치하는 원관과 하부에 위치하는 원관에서는 원관에 유입되는 처리액의 유량에 큰 차가 생겨 내벽면을 흘러내리는 수막의 막두께가 불균일해지고, 극단적인 경우에는 심하게 유입되어 비말을 발생시켜 배기 가스와 처리액이 충돌하는 것이 우려되거나, 혹은 막이 끊어져(처리액이 끊어져) 원관의 내벽면이 노출되어 배기 가스가 처리액과 비접촉 상태가 되어 유해 물질의 함유량의 저감을 도모하지 못한 채 배출되는 것도 우려되는 등의 난점을 갖고 있었다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제를 감안하여, 특히 고농도로 황성분을 함유하는 중유 등의 저질 연료를 사용하는, 대배기량이며 고속 및/또는 대유량의 배기 가스가 배출되는 선박용 디젤 엔진의, 배기 가스 중의 PM이 처리수에 혼합되는 것을 저지하면서 SOx를 고효율로 제거하여 배기 가스를 정화함과 함께, PM이 스크러버 처리수에 혼합되는 것을 저지할 수 있을 뿐만 아니라, 거친 바다 등으로 인한 선체의 흔들림이나 기울어짐에도 충분히 대응하여 처리수와 배기 가스의 충돌을 회피할 수 있어 PM 입자와 처리수의 접촉, 혼합을 방지할 수 있고, 또한 배기 가스의 유량(선박용 디젤 엔진 부하), 연료유의 황함유량, 항행 해역의 규제치 등에 용이하게 대응할 수 있는, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버는, 기본적으로는 처리수(처리액)를, 수직으로 배치한 관체의 내벽면에 막형으로 흘러내리게 하고, 관체 하부로부터 관체 내에 배기 가스를 도입하여 흡수 반응을 행하게 하는 누벽 방식(기액 접촉 방식)을 채용한 것으로, 그 요지는, 엔진의 배기 매니폴드에 이어지는 배기관 혹은 EGR 배관에 설치하여, 처리수를, 수직관의 내벽면을 따라서 막형으로 흘러내리게 하고, 또한 배기 가스를 수직관 내에 흘려서 반응을 행하게 하는 누벽 방식의 스크러버로서, 양단 부근에 냉각수 유입관 및 냉각수 유출관을 갖는 동체관의 상하 양단부에 설치한 상부관판과 하부관판 사이에 복수개의 원관(누벽 유하관)을 수직으로 간격을 두고 설치함과 함께, 상기 상부관판의 상측에는 처리수 유입관을 갖는 상부 챔버를 동체관에 설치하며, 상기 하부관판의 하측에는 처리수 유출관을 갖는 하부 챔버를 동체관에 설치하고, 상기 상부 챔버의 상측에는 상기 원관의 내경보다 소직경의 외경을 가지며 또한 그 하단 개구 단부와 원관 내면의 원하는 간격을 유지하는 처리수 가이드 파이프를 각 원관에 대응 위치시켜 설치한 상부 가이드 파이프관판을 설치하고, 상기 하부 챔버의 하측에는 상기 원관의 내경보다 소직경의 외경을 가지며 또한 그 상단 개구 단부가 원관 내면과 원하는 간격을 유지하는 가스 가이드 파이프를 각 원관에 대응 위치시켜 설치한 하부 가이드 파이프관판을 설치하고, 상기 상부 가이드 파이프관판의 상측에 상부 커버를 가지고, 상기 하부 가이드 파이프관판의 하측에 하부 커버를 가지며, 처리수 가이드 파이프를 통해 공급되는 처리수를 원관의 내벽면을 따라서 막형으로 흘러내리게 하여, 가스 가이드 파이프로부터 원관 내에 도입되는 배기 가스와 반응시키는 구조로 이룬 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에서의 상기 처리수 가이드 파이프는, 하단 개구 단부를 나팔형으로 직경을 확장시키는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다. 또한, 상기 가스 가이드 파이프는, 상단 개구 단부를, 입을 오므린 형상(노즐형)으로 직경을 축소시키는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 원관(누벽 유하관) 내의 배기 가스의 흐름에 소용돌이를 발생시키기 위해, 상기 원관의 축심부에 원하는 축방향 간격으로 직경 방향으로 돌출부를 갖는 터뷸레이터를 설치하여 구성하는 것, 혹은 상기 원관 내의 배기 가스의 흐름에 소용돌이를 발생시키고 또한 상기 원관의 내주면의 둘레 방향으로의 처리수의 분산과, 상기 원관의 내주면에서의 처리수의 체류 시간의 장기화와 표면적의 증대를 도모하기 위해, 상기 원관의 내주면을 따르도록 나선형으로 난류 촉진 부재 또는 난류 제어 부재를 설치하여 구성하는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.

본 발명은 또한, 상기 원관(누벽 유하관)의 상단을 상부관판으로부터 돌출시키고, 그 돌출부 상호간에 선단에 상기 원관 선단 높이보다 높은 위치에 홈바닥이 위치하는 홈 및/또는 벽부에 관통 구멍을 갖거나 혹은 벽부 하단에 홈을 가지며, 상기 돌출부의 높이보다 높이가 높은 파티션 구조체를 구비하는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.

또한, 상기 본 발명의 파티션 구조체는 상기 상부 챔버와 동심의 외통 내에 설치되고, 또한 그 외통과 상기 상부 챔버 사이에 상기 홈 및/또는 상기 관통 구멍을 갖는 둑을 구비하는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 배기 가스 정화 장치용 스크러버를 수직 방향 직렬로 복수 배치한 다단 구조 혹은 다층 구조이며, 상측에 배치된 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 상기 하부 가이드 파이프관판과 하측에 배치된 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 상기 상부 가이드 파이프관판 사이에, 상기 상부 챔버 혹은 하부 챔버의 내경과 동일한 내경이며 상하에 어댑터 플랜지를 갖는 어댑터를 개재시켜 구성하는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.

본 발명에 따른, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버는, 이하에 기재하는 효과를 나타낸다.

(1). 처리수(처리액)를 수직으로 배치한 원관의 내벽면에 막형으로 흘러내리게 하고, 그 흘러내린 수막의 막두께가 균일하게 유지되어 막이 끊어지지도 않고, 원관 하부로부터 원관 내에 배기 가스를 도입하여 배기 가스와 처리수가 심하게 충돌하지도 않고 흡수 반응을 행하게 하는 누벽 방식이며, PM이 스크러버 처리수에 혼합되는 것을 효과적으로 저지할 수 있을 뿐만 아니라, 선체의 흔들림이나 기울어짐에 대한 배려로서, 선체가 흔들리거나 기울어진 경우에는 원관(누벽 유하관)에 유입되는 처리수의 유량에 차가 생기더라도 원관의 내벽면을 흘러내리는 수막의 막두께가 균일하게 유지됨과 함께, 배기 가스와 처리수가 심하게 충돌하여 비말이 생기는 일도 없고, 또한 수막이 끊어지지도 않으므로, 원관의 내벽면이 노출되어 배기 가스가 처리액과 비접촉 상태가 되는 일이 없도록 구성되어 있기 때문에, 거친 바다 등에 의한 선체의 흔들림이나 기울어짐에도 충분히 대응할 수 있다. 또한, 허니컴 워셔를 이용한 PM 프리 스크러버에 비교하여 처리수의 수량 범위의 폭을 대폭 증가시킬 수 있기 때문에, 배기 가스의 유량 증가(선박용 디젤 엔진 부하의 증대나 회전 속도 상승), 연료유의 황함유량의 증가, 항행 해역의 고규제 해역으로의 항행 등에 따라서 수량을 증감시킴으로써 용이하게 대응할 수 있다고 하는 우수한 효과를 나타낸다.

(2). 원관의 축심부에 원하는 축방향 간격으로 직경 방향으로 돌출부를 갖는 터뷸레이터를 설치하여 원관 내의 배기 가스의 흐름에 소용돌이를 발생시키거나, 혹은 단면이 삼각형인 선형 부재이면서 원관의 내주면을 따르도록 나선형으로 난류 제어 부재를 설치시킴으로써 배기 가스의 흐름에 소용돌이를 발생시키고, 또한 원관의 내주면의 둘레 방향으로의 처리수의 분산과, 원관의 내주면에서의 처리수의 체류 시간의 장기화와 표면적의 증대를 도모하여 상기 (1)에 기재하는 효과를 보다 증대시킬 수 있다.

(3). 원관의 상단을 상부관판으로부터 돌출시키고, 이 돌출부 상호간에 선단에 원관 선단 높이보다 높은 위치에 홈바닥이 위치하는 홈 및/또는 벽부의 관통 구멍 혹은 벽부 하단의 홈을 가지며, 상기 돌출 높이보다 높이가 높은 파티션 구조체를 설치함으로써, 거친 바다 등으로 인해 선체가 앞뒤 흔들림(서징), 좌우 흔들림(스웨이징), 선수 흔들림(요잉), 가로 흔들림(롤링), 세로 흔들림(피칭)에 의해 흔들려서 기울어져 상부 챔버 내에서 처리수면에 흔들림이 생긴 경우에, 파티션의 존재에 의해 각 파티션 내에 유입되는 처리수의 수량의 변동이 커지는 것을 방지할 수 있어 상기 변동이 작아지고, 따라서 원관(누벽 유하관)에 유입되는 처리수의 유량의 변동도 작아져, 가령 원관에 따라 다소의 차가 생기더라도 원관의 내벽면을 흘러내리는 수막의 막두께가 균일하게 유지됨과 함께, 배기 가스와 처리수가 심하게 충돌하여 비말이 생기는 일도 없고, 또한 수막이 끊어지지도 않기 때문에, 원관의 내벽면이 노출되어 배기 가스가 처리액과 비접촉 상태가 되지도 않고, 거친 바다 등으로 인한 선체의 흔들림이나 기울어짐에도 충분히 대응하여 처리수는 원관 내면을 따라서 수막이 되어 흘러내리기 때문에 상기 (1)에 기재하는 효과를 안정적으로 발현시킬 수 있다.

(4). 본 발명의 배기 가스 정화 장치용 스크러버를 수직 방향 직렬로 복수 배치함과 함께, 상측에 배치된 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 하부 가이드 파이프관판과 하측에 배치된 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 상부 가이드 파이프관판의 사이에, 상부 혹은 하부의 각 챔버 내경과 대략 동일 내경이며 상하에 어댑터 플랜지를 갖는 어댑터를 설치함으로써, 다단 혹은 다층의 직렬 배치가 가능해지고 SOx를 그 처리수에 의해 많이 용해시켜 배기 가스로부터의 SOx 제거율을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 제1 실시예를 나타내는 주요부 확대 종단면도이다.
도 2는 동일하게 본 발명에 관한 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 제2 실시예를 나타내는 주요부 확대 종단면도이다.
도 3은 동일하게 본 발명에 관한 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 제1 실시예, 제2 실시예의 배관 상황을 포함한 사시도이다.
도 4는 동일하게 본 발명에 관한 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 제3 실시예의 배관 상황을 포함한 사시도이다.
도 5는 동일하게 본 발명에 관한 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 제4 실시예를 나타내는 주요부 확대 종단면도이며, (a)는 원관의 단면도, (b)는 원관의 평면도이다.
도 6은 동일하게 본 발명에 관한 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 제5 실시예를 나타내는 주요부 확대 종단면도이며, (a)는 원관의 단면도, (b)는 원관의 평면도이다.
도 7은 동일하게 본 발명에 관한 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 제6 실시예를 나타내는 주요부 확대 종단면도이다.
도 8은 도 7에 나타내는 제6 실시예의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 주요부 확대도이며, (a)는 파티션 구조체의 상부의 일부를 나타내는 평면도이고, (b)는 그 파티션 구조체의 하부의 일부를 나타내는 횡단 평면도이다.
도 9는 종래의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 10은 종래의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 11은 도 10에 나타내는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치에서의 PM 프리 스크러버의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 10에 나타내는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치에서의 PM 프리 스크러버의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

도 1에 제1 실시예로서 나타내는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버는, 동체관(외벽관) 내에 설치한 복수 개의 원관 내에서 처리수(처리액)와 배기 가스를 흡수 반응시키는 방식의 누벽 다관식의 스크러버이며, 그 구조는 스크러버 본체를 구성하는 동체관(1), 냉각수 유입관(2-1), 냉각수 유출관(2-2), 상부관판(3), 하부관판(4), 원관(5), 상부 챔버(6), 하부 챔버(7), 처리수 유입관(8), 처리수 유출관(9), 상부 가이드 파이프관판(10), 하부 가이드 파이프관판(11), 처리수 가이드 파이프(12), 가스 가이드 파이프(13), 상부 커버(14), 하부 커버(15)로 구성되어 있다. W는 처리수, W-1은 수막, Wc은 냉각수, G는 배기 가스이다.

즉, 상하 양단 부근에 냉각수 유입관(2-1) 및 냉각수 유출관(2-2)을 갖는 동체관(1)의 상하 단부에 상위 플랜지(3-1) 및 하위 플랜지(4-1)를 돌출시켜 설치하고, 상위 플랜지(3-1)에 상부관판(튜브 시트)(3)을 설치하고, 하위 플랜지(4-1)에 하부관판(튜브 시트)(4)을 설치한다. 이 상부관판(3)과 하부관판(4) 사이에는, 내벽면을 따라서 처리수(W)가 막형으로 흘러내리게 하는 원관(5)을 수직으로 배치함과 함께 서로 원하는 간격을 유지하여 복수 개 설치한다. 그 때, 각 원관(5)은 그 상하 단부를 각각 상부관판(3) 및 하부관판(4)으로부터 외측으로 돌출시켜 수직으로 설치한다. 또한, 상기 상부관판(3)의 상측 위치에는, 그 상부관판(3)과 상하 방향으로 원하는 간격을 유지하여 상부 챔버(6)를 통해 상기 상위 플랜지(3-1)에 상부 가이드 파이프관판(10)을 부착하고 있다. 상부 챔버(6)에는 처리수 유입관(8)이 설치되고, 상부관판(3)과 상부 챔버(6) 사이에 처리수가 유입되도록 되어 있다. 상부 가이드 파이프관판(10)에는, 상기 원관(5)의 내경보다 소직경의 외경을 가지며 또한 그 하단이 원관(5) 내에 끼워지는 길이를 가짐과 함께 바람직하게는 그 하단 개구 단부를 원관(5) 내면과의 원하는 간격[원관(5) 내벽면을 흘러내리는 수막의 막두께에 상당함]을 유지하도록 나팔형으로 직경을 확장시킨 처리수 가이드 파이프(12)를, 각 원관에 대응 위치시켜 설치하여 고정하고, 상부관판(3)과 상부 챔버(6) 사이에 유입된 처리수(W)가 바람직하게는 각 처리수 가이드 파이프(12)를 통해 원관(5) 내에 유입되고 또한 그 관의 내면을 따라서 수막(W-1)이 되어 흘러내리는 구조로 되어 있다. 또한, 상기 하부관판(4)의 하측 위치에는, 그 하부관판(4)과 상하 방향으로 원하는 간격을 유지하여 하부 챔버(7)를 통해 상기 하위 플랜지(4-1)에 하부 가이드 파이프관판(11)이 부착되고, 하부관판(4)과 하부 챔버(7) 사이에 머물러 있는 처리수를 유출시키는 처리수 유출관(9)이 하부 챔버(7)에 부착되어 있다. 하부 가이드 파이프관판(11)에는, 상기 원관(5)의 내경보다 소직경의 외경을 가지며 또한 그 상단이 원관(5) 내부에 끼워지는 길이를 가짐과 함께 그 상단 개구 단부가 원관(5) 내면과 원하는 간격을 유지하도록 바람직하게는 입을 오므린 형상(노즐형)으로 직경을 축소시킨 가스 가이드 파이프(13)를 각 원관(5)에 대응 위치시켜 설치하여 고정하고 있다. 상기 상부 가이드 파이프관판(10)의 상측 및 하부 가이드 파이프관판(11)의 하측에는, 각각 상부 커버(14)와 하부 커버(15)가 고정되어 설치되고, 하부 커버(15)측으로부터 유입된 배기 가스(G)는 가스 가이드 파이프(13)로부터 각 원관(5) 내에 유입되어 그 관내를 상승하고, 상부 가이드 파이프관판(10)에 부착된 각 처리수 가이드 파이프(12)를 통해 상부 커버(14)측으로 유출되는 구조로 되어 있다.

또, 처리수 가이드 파이프(12)의 하단 개구부를 나팔형으로 형성한 것은, 원관(5) 내벽면에 원하는 두께의 수막을 형성시켜 흘러내리게 하기 위해서이며, 또한 가스 가이드 파이프(13)의 상부 개구부를, 입을 오므린 형상(노즐형)으로 형성한 것은, 원관(5) 내벽면을 흘러내려 온 처리수의 수막과 배기 가스의 충돌에 의한 비말의 발생을 방지하기 위해서이다.

상기 도 1에 나타내는 구성의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버에 있어서, 처리수(W)는 동체관(1)의 상부에 설치된 상부 챔버(6)에 접속된 처리수 유입관(8)으로부터 상부관판(3)과 상부 가이드 파이프관판(10) 사이에 공급되고, 처리수 가이드 파이프(12)를 통해 원관(5)의 내벽면을 따라서 수막(W-1)이 되어 흘러내린다. 한편, 하부 커버(15)측으로부터 동체관(1) 내에 유입된 배기 가스(G)는, 하부 가이드 파이프관판(11)에 부착된 가스 가이드 파이프(13)를 통해 원관(5) 내에 도입되어 원관(5) 내를 상승한다. 이때, 원관(5)의 내벽면을 따라서 흘러내리는 수막(W-1)과 그 원관(5) 내를 상승해 오는 배기 가스(G)가 흡수 반응하여, 배기 가스(G) 중의 SO₂가 수막(W-1)에 흡수된다. 또한, 원관(5) 내를 흘러내려 하부관판(4)과 하부 가이드 파이프관판(11) 사이에 머물러 있는 처리수는, 하부 챔버(7)에 부착된 처리수 유출관(9)을 통해 배출된다. 한편, 냉각수(Wc)는 동체관(1)의 측벽에 설치된 냉각수 유입관(2-1)으로부터 동체관(1) 내에 공급되고, 동체관(1) 내부의 원관(5)의 군(群)을 냉각시키면서 냉각수 유출관(2-2)으로부터 유출시키지만, 원관(5)의 군을 냉각시키는 이유는, 배기 가스(G) 중의 SOx의 처리수(W)에 대한 흡수ㆍ용해도가 처리수(W)의 수온 상승과 함께 저하되므로, 각 원관(5)을 외표면으로부터 냉각시켜 처리수(W)의 수막(W-1)의 온도를 적정 온도로 유지하기 위해서이다.

이와 같이 도 1에 나타내는 구성의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 경우, 처리수(W)는 동체관(1) 내에 수직으로 설치된 다수의 원관(5) 내를 원하는 막두께의 수막(W-1)이 되어 흘러내려, 그 원관(5)의 하부로부터 가스 가이드 파이프(13)를 통해 도입되어 상승해 오는 배기 가스와 흡수 반응하는 구조로 되어 있기 때문에, 상부관판(3)과 상부 가이드 파이프관판(10) 사이에 처리수(W)를 저류해 놓을 수 있는 것에 의해, 공급되는 처리수의 수류량 범위의 폭을 대폭 증가시킬 수 있다. 따라서, 이 PM 프리 스크러버는, 선체가 흔들리거나 기울어짐이 생긴 경우에는 원관(5)에 유입되는 처리수의 유량에 차가 생기더라도 원관(5)의 내벽면을 흘러내리는 수막(W-1)의 막두께가 거의 균일하게 유지됨과 함께, 배기 가스(G)와 처리수(W)가 심하게 충돌하여 비말이 생기는 일도 없고, 또한 수막(W-1)이 끊어지지도 않기 때문에, 원관(5)의 내벽면이 노출되어 배기 가스가 처리수와 비접촉 상태가 되는 일도 없게 된다. 또한, 배기 가스의 유량 증가(선박용 디젤 엔진 부하의 증대나 회전 속도 상승), 연료유의 황함유량의 증가, 항행 해역의 고규제 해역으로의 항행 등에 따라서 스크러버 처리수의 수량을 증감시켜 대응하는 것을 용이하게 할 수 있다.

도 2에 제2 실시예로서 나타내는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버는, 상기 제1 실시예의 상부관판(3)과 상부 가이드 파이프관판(10) 사이의 처리수 탱크부와, 하부관판(4)과 하부 가이드 파이프관판(11) 사이의 처리수 탱크부를 각각 크게 형성하고, 처리수 가이드 파이프(12)와 가스 가이드 파이프(13)를 장척으로 한 것 외에는, 상기 제1 실시예의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버와 동일한 구성으로 한 것이다.

도 2에 나타내는 구성의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 경우, 처리수(W)는 동체관(1)의 상부에 설치된 처리수 유입관(8)으로부터 상부 챔버(6)의 상부관판(3)과 상부 가이드 파이프관판(10) 사이에 공급되고, 장척의 처리수 가이드 파이프(12)를 통해 원관(5)의 내벽면을 따라서 수막(W-1)이 되어 흘러내린다. 한편, 하부 커버(15)측으로부터 동체관(1) 내에 유입된 배기 가스(G)는, 하부 가이드 파이프관판(11)에 부착된 장척의 가스 가이드 파이프(13)를 통해 원관(5) 내에 도입되어, 원관(5) 내를 상승한다. 이때, 원관(5)의 내벽면을 따라서 흘러내리는 수막(W-1)과 그 원관(5) 내를 상승해 오는 배기 가스(G)가 흡수 반응하여, 배기 가스(G) 중의 SO₂가 수막(W-1)에 흡수된다. 또한, 원관(5) 내를 흘러내려 하부관판(4)과 하부 가이드 파이프관판(11) 사이에 머물러 있는 처리수는, 하부 챔버(7)에 부착된 처리수 유출관(9)을 통해 배출한다. 한편, 냉각수(Wc)는 동체관(1)의 측벽에 설치된 냉각수 유입관(2-1)으로부터 동체관(1) 내에 공급되고, 동체관(1) 내부의 원관(5)의 군을 냉각시키면서 냉각수 유출관(2-2)으로부터 유출된다.

따라서, 이 도 2에 나타내는 스크러버의 경우도 상기 도 1에 나타내는 스크러버와 마찬가지로, 처리수(W)는 동체관(1) 내에 수직으로 설치된 다수의 원관(5) 내를 원하는 막두께의 수막(W-1)이 되어 흘러내려, 그 원관(5)의 하부로부터 장척의 가스 가이드 파이프(13)를 통해 도입되어 상승해 오는 배기 가스와 반응시키는 구조로 되어 있기 때문에, 상부관판(3)과 상부 가이드 파이프관판(10) 사이에 처리수를 저류해 놓을 수 있는 것에 의해, 공급되는 처리수의 수두압을 크게 취할 수 있어 수류량 범위의 폭을 대폭 증가시킬 수 있다. 따라서, 이 PM 프리 스크러버의 경우도, 선체가 흔들리거나 기울어짐이 생긴 경우에 원관(5)에 유입되는 처리수의 유량에 차가 생기더라도 원관(5)의 내벽면을 흘러내리는 수막(W-1)의 막두께가 거의 균일하게 유지됨과 함께, 배기 가스와 처리수가 심하게 충돌하여 비말이 생기는 일도 없고, 또한 수막(W-1)이 끊어지지도 않기 때문에, 원관(5)의 내벽면이 노출되어 배기 가스가 처리수와 비접촉 상태가 되는 일도 없게 된다. 또한, 배기 가스의 유량 증가(선박용 디젤 엔진 부하의 증대나 회전 속도 상승), 연료유의 황함유량의 증가, 항행 해역의 고규제 해역으로의 항행 등에 따라서 스크러버 처리수의 수량을 증감시켜 대응하는 것을 용이하게 할 수 있다.

또, 상기 도 1, 도 2에 나타내는 본 발명의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버는, 도 3에 배관 상황을 포함한 사시도로서 나타낸 바와 같이, 처리수 탱크(21)로부터 모터 구동 펌프(22)로 처리수(W)를 압송하여 해당 스크러버의 처리수 유입관(8)으로부터 상부 챔버(6) 내에 공급하고, 원관(5) 내에서의 반응 처리 후, 하부 챔버(7)에 부착된 처리수 유출관(9)을 통해 배출하고, 다시 처리수 탱크(21)로 되돌아가도록 배관 구성된다.

또한, 본 발명의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버는, 상기 도 3에 나타낸 바와 같은 단일 구성의 것에 한정되지 않고, 필요에 따라서 단일 구성의 스크러버를 복수로, 예컨대 어댑터를 통해 수직 방향 직렬로 배치하여 다단(다층) 구조로 하는 것도 가능하다. 도 4는 그 다단(다층) 구조의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버를 제3 실시예로서 나타낸 것이며, 예컨대 상측에 배치된 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 상기 하부 가이드 파이프관판(11)과 하측에 배치된 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 상기 상부 가이드 파이프관판(10) 사이에, 상기 하측에 배치된 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 상부 챔버(6) 또는 상기 상측에 배치된 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 하부 챔버(7)의 내경과 거의 동일한 내경이며 상하에 각각 어댑터 플랜지(16-1)를 갖는 어댑터(16)를 설치함으로써, 그 어댑터(16)를 통해 직렬로 이용하여 다단 구조로 하는 것도 가능하다. 이러한 다단화(다층화)에 의해 배기 가스 중의 SOx를 스크러버 처리수에 의해 많이 용해시켜 배기 가스로부터의 SOx 제거율을 더욱 향상시킬 수 있고, 배출 가스를 더욱 정화할 수 있다.

또한, 본 발명의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버는, 원관(5) 내에서의 처리수(W)와 배기 가스(G)의 흡수 반응을 촉진시키기 위해, 원관(5) 내의 축심 부근에서 배기 가스(G)의 흐름에 소용돌이, 바람직하게는 세로 소용돌이를 발생시키기 위한 터뷸레이터(난류 촉진 부재 또는 난류 제어 부재)를 설치할 수 있다. 도 5는 이러한 터뷸레이터를 구비한 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버를 제4 실시예로서 나타낸 것이며, 원관(5)의 축심에 설치한 샤프트(18)에, 이 샤프트의 반경 방향으로 돌출된 원판, 십자ㆍY자ㆍ단책형 블레이드 등으로 이루어진 터뷸레이터(18-1)를, 축방향으로 원하는 간격으로 또한 축심에 대하여 직각 혹은 경사 혹은 트위스트(twist)로 복수 매 설치할 수 있다. 또, 터뷸레이터(18-1)의 상기 경사각(θ)으로는 특별히 한정하는 것은 아니지만 90°∼140° 정도가 바람직하고, 또한, 십자ㆍY자ㆍ단책형의 각 블레이드의 둘레 방향의 배치 위상각 α는 블레이드의 형상에 따라서 적절하게 정하기로 한다.

이러한 터뷸레이터(18-1)의 설치에 의해 원관(5)의 축심 부근을 흐르는 배기 가스와 흘러내리는 처리수의 수막 부근을 흐르는 배기 가스를 서로 순환(교환ㆍ교체)시킬 수 있어 배기 가스 중의 SOx를 스크러버 처리수에 의해 많이 용해시켜 배기 가스로부터의 SOx 제거율을 더욱 향상시킬 수 있고, 배출 가스를 더욱 정화할 수 있다.

또한, 도 6에 제5 실시예로서 나타내는 본 발명의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버는, 원관(5) 내의 배기 가스(G)의 흐름에 소용돌이, 바람직하게는 세로 소용돌이를 발생시키고 또한 원관(5)의 둘레 방향으로의 처리수의 분산과 선회, 원관(5) 내에서의 처리수의 체류 시간의 장기화 및 접촉 표면적의 증대를 도모하기 위해, 예컨대 원관(5)의 내주면에 나선형으로 단면이 대략 삼각형인 난류 촉진 부재(19)를 부설하는 것도 가능하다. 또, 이 단면이 대략 삼각형인 난류 촉진 부재(19)는 선형 부재로 이루어지고, 원관(5)과 일체로(모재와의 일체 성형, 납땜, 용접으로) 또는 별체로 이루어지며, 반경 방향의 높이(h)는 원관(5)의 내경의 1/5∼1/3 정도의 높이가 바람직하고, 배기 가스 유입측의 경사각(θ1)은 15°∼40°, 유출측의 경사각(θ2)은 10°∼30°이 바람직하다. 단면이 대략 삼각형인 이러한 난류 촉진 부재(19)의 설치에 의해, 원관(5)의 축심 부근을 흐르는 배기 가스와 흘러내리는 처리수의 수막 부근을 흐르는 배기 가스를 서로 순환(교환ㆍ교체)시킬 수 있음과 함께 처리수의 표면적을 증대시키고 또한 난류 촉진 부재(19)의 나선 방향으로의 처리수의 분산화ㆍ선회화에 의해 원관 표면에서의 체류 시간을 장기화하여 배기 가스와의 접촉 기회를 증가시켜 배기 가스 중의 SOx를 스크러버 처리수에 의해 많이 용해시킴으로써 배기 가스로부터의 SOx 제거율을 더욱 향상시킬 수 있고, 배출 가스를 더욱 정화할 수 있다.

또한, 도 7, 도 8에 제6 실시예로서 나타내는 본 발명의 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버는, 원관(5)의 상단을 상부관판(3)으로부터 돌출시키고, 이 돌출부 상호간에 선단에 원관 선단 높이보다 높은 위치에 홈바닥이 위치하는 오버 플로우용의 홈(20-2)을 가지며 벽부 하단에 통류홈(20-3)을 갖고 및/또는 벽부에 관통 구멍(20-4)을 가지며 상기 돌출부의 돌출 높이보다 높이가 높은 파티션(칸막이벽)(20-1)을 각 원관마다 혹은 복수의 원관(5)을 둘러싸도록 외통(20-5) 내에 설치하여 구성한 파티션 구조체(20)를, 상부 챔버(6)의 내벽으로부터 떨어뜨려 상부관판(3) 상에 부설하고, 또한 상부 챔버(6)와 외통(20-5) 사이의 복수 개의 관통 구멍(20-4) 및/또는 벽부 하단의 통류홈(20-3)을 설치하고 또한 벽부 상단에 오버 플로우용의 홈(20-2)을 가진 둑(20-6)을 간격을 두고 설치한 것이다. 이와 같이 상부 챔버(6)의 내측에 관통 구멍(20-4), 통류홈(20-3), 오버 플로우용의 홈(20-2)이 있는 둑(20-6)을 통해 파티션 구조체(20)를 설치함으로써, 그 파티션 구조체(20)의 벽부의 상기 오버 플로우용의 홈(20-2), 벽부 하단의 통류홈(20-3)의 존재에 의해 각 파티션(20-1) 내의 처리수(W)의 수면이 낮은 위치로 유지되어 원관(5)에 대한 유하ㆍ유입을 균일화시킬 수 있음과 함께, 거친 바다 등으로 인해 선체가 앞뒤 흔들림(서징), 좌우 흔들림(스웨이징), 선수 흔들림(요잉), 가로 흔들림(롤링), 세로 흔들림(피칭) 등에 의해 흔들림이나 기울어짐이 생겨 상부 챔버 내에서 처리수면에 흔들림이 생긴 경우에도, 파티션 구조체(20)의 존재에 의해 파티션 내에 유입되는 처리수는 상기 복수 개의 관통 구멍(20-4), 벽부 하단의 통류홈(20-3), 벽부 상단의 오버 플로우용의 홈(20-2)으로부터 서서히 유입되게 되어 각 파티션(20-1) 사이의 수량의 변동이 커지는 것을 방지할 수 있으므로 변동이 작아지기 때문에, 처리수(W)의 수면의 파티션 구조체(20) 내에서의 헤드(head) 차는 작게 유지되어 원관(5)에 대한 유하ㆍ유입을 균일화시킬 수 있어서, 원관(5)에 따라 다소의 차가 생기더라도 원관(5)의 내벽면을 흘러내리는 수막의 막두께가 균일하게 유지됨과 함께, 배기 가스와 처리수가 심하게 충돌하여 비말이 생기는 일도 없고, 또한 수막이 끊어지지도 않기 때문에, 원관(5)의 내벽면이 노출되어 배기 가스가 처리액과 비접촉 상태가 되지도 않게 되어 스크러버를 보다 안정적으로 가동시킬 수 있다.

또, 상기 파티션 구조체(20)로는, 각 원관 1개마다 둘러싸는 경우 도 8에 나타낸 바와 같이 허니컴 구조가 일반적이고 원관(5)에 대한 유하ㆍ유입을 보다 균일화시킬 수 있지만, 원관(5)을 복수 개씩 둘러싸는 경우 파티션을 바둑판의 눈과 같은 배치로 한 구조로 할 수도 있다(도면 생략).

1 : 동체관
2-1 : 냉각수 유입관
2-2 : 냉각수 유출관
3 : 상부관판
3-1 : 상위 플랜지
4 : 하부관판
4-1 : 하위 플랜지
5 : 원관
6 : 상부 챔버
7 : 하부 챔버
8 : 처리수 유입관
9 : 처리수 유출관
10 : 상부 가이드 파이프관판
11 : 하부 가이드 파이프관판
12 : 처리수 가이드 파이프
13 : 가스 가이드 파이프
14 : 상부 커버
15 : 하부 커버
16 : 어댑터
16-1 : 어댑터 플랜지
18 : 샤프트
18-1 : 터뷸레이터
19 : 난류 촉진 부재
20 : 파티션 구조체
20-1 : 파티션
20-2 : 홈
20-3 : 통류홈
20-4 : 관통 구멍
20-5 : 외통
20-6 : 둑
21 : 처리수 탱크
22 : 모터 구동 펌프
W : 처리수
W-1 : 수막
Wc : 냉각수
G : 배기 가스
θ : 터뷸레이터의 경사각
θ1 : 배기 가스 유입측의 경사각
θ2 : 배기 가스 유출측의 경사각
h : 단면이 삼각형인 난류 촉진 부재의 반경 방향 높이

Claims

엔진의 배기 매니폴드에 이어지는 배기관 혹은 EGR 배관에 설치하여, 처리수를, 연직관의 내벽면을 따라서 막형으로 흘러내리게 하고, 또한 배기 가스를 연직관 내에 흘려서 반응을 행하게 하는 누벽 방식의 스크러버로서, 양단 부근에 냉각수 유입관 및 냉각수 유출관을 갖는 동체관의 상하 양단부에 설치한 상부관판과 하부관판 사이에 복수 개의 원관(圓管)(누벽 유하관)을 수직으로 간격을 두고 설치함과 함께, 상기 상부관판의 상측에는 처리수 유입관을 갖는 상부 챔버를 동체관에 설치하며, 상기 하부관판의 하측에는 처리수 유출관을 갖는 하부 챔버를 동체관에 설치하고, 상기 상부 챔버의 상측에는, 상기 원관의 내경보다 소직경의 외경을 가지며 또한 그 하단 개구 단부와 원관의 내면의 원하는 간격을 유지하는 처리수 가이드 파이프를 각 원관에 대응 위치시켜 설치한 상부 가이드 파이프관판을 설치하고, 상기 하부 챔버의 하측에는, 상기 원관의 내경보다 소직경의 외경을 가지며 또한 그 상단 개구 단부가 원관의 내면과 원하는 간격을 유지하는 가스 가이드 파이프를 각 원관에 대응 위치시켜 설치한 하부 가이드 파이프관판을 설치하고, 상기 상부 가이드 파이프관판의 상측에 상부 커버를 갖고, 상기 하부 가이드 파이프관판의 하측에 하부 커버를 가지며, 처리수 가이드 파이프를 통해 공급되는 처리수를 원관의 내벽면을 따라서 막형으로 흘러내리게 하여, 가스 가이드 파이프로부터 원관 내에 도입되는 배기 가스와 반응시키는 구조로 이룬 것을 특징으로 하는, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버.
제1항에 있어서, 상기 처리수 가이드 파이프는, 하단 개구 단부가 나팔형으로 직경을 확장시키고 있는 것을 특징으로 하는, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 가이드 파이프는, 상단 개구 단부가 입을 오므린 형상으로 직경을 축소시키고 있는 것을 특징으로 하는, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원관 내의 배기 가스의 흐름에 소용돌이를 발생시키기 위해, 상기 원관의 축심부에 원하는 축방향 간격으로, 직경 방향으로 돌출부를 갖는 터뷸레이터를 설치하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원관 내의 배기 가스의 흐름에 소용돌이를 발생시키고 또한 상기 원관의 내주면의 둘레 방향으로의 처리수의 분산과, 상기 원관의 내주면에서의 처리수의 체류 시간의 장기화와 표면적의 증대를 도모하기 위해, 상기 원관의 내주면을 따르도록 나선형으로 난류 촉진 부재 또는 난류 제어 부재를 설치하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원관의 상단을 상부관판으로부터 돌출시키고, 그 돌출부 상호간에 선단에 상기 원관의 선단 높이보다 높은 위치에 홈바닥이 위치하는 홈 및 벽부 중 어느 하나 또는 양자 모두의 관통 구멍 혹은 벽부 하단의 홈을 가지며, 상기 돌출부의 높이보다 높이가 높은 파티션 구조체를 구비하는 것을 특징으로 하는, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버.
제6항에 있어서, 상기 파티션 구조체는 상기 상부 챔버와 동심의 외통 내에 설치되고, 또한 그 외통과 상기 상부 챔버 사이에 상기 홈 및 상기 관통 구멍 중 어느 하나 또는 양자 모두를 갖는 둑을 구비하는 것을 특징으로 하는, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기 가스 정화 장치용 스크러버를 수직 방향 직렬로 복수 배치하여 구성한 다단 구조 혹은 다층 구조이며, 상측에 배치된 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 상기 하부 가이드 파이프관판과 하측에 배치된 배기 가스 정화 장치용 스크러버의 상기 상부 가이드 파이프관판 사이에, 상기 상부 챔버 혹은 하부 챔버의 내경과 동일한 내경이며 상하에 어댑터 플랜지를 갖는 어댑터를 개재시켜 구성한 것을 특징으로 하는, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치용 스크러버.