KR102027237B1 - Wet scrubber system for ship - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박용 습식 스크러버 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박에 탑재되어 배출가스의 정화로 대기오염을 방지하는 선박용 습식 스크러버 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a marine wet scrubber system, and more particularly, to a marine wet scrubber system mounted on a vessel to prevent air pollution by purifying exhaust gas.
선박용 스크러버 시스템은 주기, 보기 등의 엔진에서 배출하는 연소가스에서 유황과 유해입자 물질을 제거한다. IMO MEPC 259(68):2015 결의안에 의하면 선박용 스크러버의 배출가스 및 배출 세정수에 대한 한계치를 규정하며, 승인기관에서는 이 결의안에 따라 시험결과를 반영하여 운용 승인을 처리한다. Marine scrubber systems remove sulfur and harmful particles from the combustion gases emitted by engines such as cycles and bogies. The resolution of IMO MEPC 259 (68): 2015 sets limits on the discharge of gas and scrubbers for ship scrubbers, and the approval body processes operational approvals in accordance with the test results.
선박용 습식 스크러버 시스템은 해수를 사용하는 개방루프, 담수를 사용하는 폐쇄루프, 양자를 사용하는 하이브리드 방식으로 대별할 수 있다. 어느 경우에나 수질 오염을 방지하고 최소한의 물을 사용하는 것은 중요한 설계요소이다.Marine wet scrubber systems can be divided into open loops using sea water, closed loops using fresh water, and hybrid systems using both. In either case, preventing water pollution and using minimal water is an important design element.
선박용 스크러버 시스템과 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제1796958호, 한국 공개특허공보 제2019-0033181호 등이 알려져 있다.Korean Patent Publication No. 1796958, Korean Patent Publication No. 2019-0033181, etc. are known as prior art documents that can be referred to in relation to a ship scrubber system.
전자는 유입된 폐수에 포함된 미세 먼지 및 유기물을 제거하는 여과 처리부; 상기 폐수에 포함된 질소암모늄이 용해되지 않도록 제2 용매를 첨가하여 질소 암모늄을 추출하는 추출부; 상기 폐수를 가열하여 상기 제2 용매가 분리되도록 하여 황산 암모늄을 추출하는 증류부; 등을 포함한다. 이에, 폐수의 오염물질을 자원화시킬 수 있는 효과를 기대한다.The former is a filtration processing unit for removing the fine dust and organic matter contained in the introduced wastewater; An extraction unit for extracting nitrogen ammonium by adding a second solvent so that nitrogen ammonium contained in the waste water is not dissolved; A distillation unit for heating the wastewater to separate the second solvent and extracting ammonium sulfate; And the like. Therefore, it is expected that the effect that can be the resources of the pollutants in the waste water.
후자는 연료유를 소모하여 배기가스를 배출하는 연소부; 연소부로부터 배출되는 배기가스 성분 중 황산화물(SOx)을 정제하는 스크러버; 및 스크러버의 전단에 배치되어 상기 연소부로부터 배출되는 배기가스를 혼합하고, 배기가스 중의 폐열을 이용하여 스팀을 생산하는 통합 이코노마이저;를 포함한다. 이에, 스크러빙 워터(해수)의 소모량 및 에너지 절감을 기대한다.The latter is a combustion unit for exhausting the exhaust gas by consuming fuel oil; A scrubber for purifying sulfur oxides (SOx) among the exhaust gas components discharged from the combustion unit; And an integrated economizer disposed at the front end of the scrubber to mix the exhaust gas discharged from the combustion unit and produce steam using waste heat in the exhaust gas. Therefore, it is expected to reduce the consumption amount and energy of the scrubbing water (sea water).
다만, 전자의 선행문헌에 의하면 스크러빙 워터의 소모량을 감소하기 미흡하고, 후자의 선행문헌에 의하면 이코노마이저의 부가에 대비한 실질적 효율성이 낮은 편이다.However, according to the former prior document, the consumption of scrubbing water is insufficient to be reduced, and according to the latter prior document, the practical efficiency for the addition of the economizer is low.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 선박에 탑재되어 배출가스의 정화로 대기오염을 방지하는 과정에서 선외로 배출되는 해수에 기인하는 에너지로 일부 재순환을 유발하는 선박용 습식 스크러버 시스템을 제공하는 데 있다.An object of the present invention for improving the conventional problems as described above, the marine wet scrubber mounted on the vessel to cause some recirculation with energy due to the sea water discharged outboard in the process of preventing air pollution by purification of the exhaust gas. To provide a system.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기관과 배기덕트를 갖춘 선박의 습식 스크러버 시스템에 있어서: 상기 배기덕트에서 인입되는 배기가스에 세정수관과 배출수관으로 유동하는 해수를 분사하는 스크러버; 상기 배출수관 상에 설치되는 수차발전기에서 생성된 전력으로 세정수관에 설치된 급수펌프의 동력을 분담하는 가동수단; 및 상기 스크러버와 가동수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a wet scrubber system of a ship having an engine and an exhaust duct: a scrubber for injecting seawater flowing into the washing water pipe and the discharge water pipe to the exhaust gas introduced from the exhaust duct; Movable means for sharing the power of the water supply pump installed in the washing water pipe with the power generated in the water generator installed on the discharge water pipe; And control means for controlling the scrubber and the movable means with a set algorithm.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 스크러버에서 배출되는 해수의 오염도를 저감하기 위한 폐수처리기를 더 구비하고, 상기 폐수처리기는 수분분리부, 중화처리부, 탈황처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a detailed configuration of the present invention, further comprising a wastewater treatment unit for reducing the pollution of the seawater discharged from the scrubber, the wastewater treatment unit is characterized in that it comprises a water separation unit, a neutralization treatment unit, a desulfurization treatment unit.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 배출수관과 세정수관 사이에 해수 재순환을 위해 연결되는 환수수관, 환수수관과 배출수관의 교차점에서 해수를 펌핑하도록 설치되는 수격펌프를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.According to a detailed configuration of the present invention, characterized in that it further comprises a water pump installed to pump the sea water at the intersection of the return water pipe, the return water pipe and the discharge water pipe connected for recycling the sea water between the discharge water pipe and the washing water pipe.
본 발명의 변형예로서, 상기 가동수단은 배출수관 상에서 열전소자를 기반으로 전력을 생성하는 폐열회수기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.As a variant of the invention, the movable means is characterized in that it further comprises a waste heat recovery for generating power based on the thermoelectric element on the discharge water pipe.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단은 마이컴 회로로 구성되는 제어기, 기관의 부하변동을 검출하는 부하검출기, 해수의 유동량 변화를 검출하는 유량검출기, 세정수관의 해수 유량을 조절하는 유량조절기를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to a detailed configuration of the present invention, the control means includes a controller consisting of a microcomputer circuit, a load detector for detecting a load change of the engine, a flow detector for detecting a change in the flow rate of the seawater, a flow regulator for adjusting the seawater flow rate of the washing water pipe It is characterized by including.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 선박에 탑재되어 배출가스를 정화하는 스크러버에서 선외로 배출되는 해수에 기인하는 에너지로 일부 재순환을 유발하여 수질 오염 방지와 스크러빙 워터 절약을 도모하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, there is an effect of preventing water pollution and saving scrubbing water by causing some recirculation with energy due to seawater discharged outboard from the scrubber mounted on the vessel to purify the exhaust gas.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 주요부를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 회로 연결을 나타내는 블록도1 is a schematic diagram showing main parts of a system according to the present invention.
2 is a block diagram showing the circuit connection of the system according to the invention.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 기관(10)과 배기덕트(15)를 갖춘 선박의 습식 스크러버 시스템에 관하여 제안한다. 선박의 기관(10)은 주기 외에 보기를 포함할 수 있으며, 배기덕트(15)의 상류 측에서 배기가스를 스크러버로 보낸다. 개방형의 습식 스크러버를 대상으로 하지만 이에 한정되지 않고 개방형과 폐쇄형을 포함하는 하이브리드형의 스크러버에도 적용이 가능하다.The present invention proposes a wet scrubber system of a ship with an engine (10) and an exhaust duct (15). The
본 발명에 따르면 스크러버(20)가 상기 배기덕트(15)에서 인입되는 배기가스에 세정수관(21)과 배출수관(27)으로 유동하는 해수를 분사하는 구조를 이르고 있다. 도 1을 참조하면, 배기가스는 스크러버(20)의 측면 하부에서 상면으로 유동하고, 해수는 스크러버(20)의 측면 상부에서 하면으로 분사된 상태로 유동한다. 세정수관(21)은 선체 외부나 밸러스트 탱크 등에서 해수를 취수하여 스크러버(20)로 보내도록 급수펌프(22)와 함께 설치된다. 배출수관(27)은 스크러버(20)에서 배기가스의 미세먼지를 비롯한 분진, 황산화물, 질소산화물 등을 흡수한 해수(폐수)를 배출하도록 설치된다.According to the present invention, the
한편, 도 1을 참조하면, 세정수관(21)을 통하여 스크러버(20)에 유입되는 해수 유량의 변동폭이 큰 경우 세정수관(21) 상에 세정수조(23)를 더 설치하는 것이 바람직하다.Meanwhile, referring to FIG. 1, when the fluctuation range of the seawater flow rate flowing into the
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 스크러버(20)에서 배출되는 해수의 오염도를 저감하기 위한 폐수처리기(30)를 더 구비하고, 상기 폐수처리기(30)는 수분분리부(32), 중화처리부(34), 탈황처리부(36)를 포함한다.According to a detailed configuration of the present invention, the
도 1을 참조하면, 배출수관(27) 상에서 수차발전기(41)의 하류측에 폐수처리기(30)가 설치된 상태를 예시한다. 개방식 스크러버 시스템에 있어서 배출수관(27)으로 배출되는 해수를 폐수처리기(30)를 거쳐 방류하면 해양 오염의 가능성을 축소하는데 유리하다. Referring to FIG. 1, a
도 2를 참조하면, 폐수처리기(30)는 수분분리부(32), 중화처리부(34), 탈황처리부(36) 중 하나 또는 복수로 적용한다. 수분분리부(32)는 폐수에서 분진 등의 고형분을 걸러내고 수분만 유동시킨다. 수분분리부(32)로서 여과 방식, 원심분리 방식 등에서 선택 가능하다. 중화처리부(34)는 폐수가 선외로 방출되거나 스크러버(20)로 재순환하기 적합한 pH 6.5 이상으로 중화한다. 중화처리부(34)로서 물리ㆍ화학적 방식이 적용되지만 생물학적 방식을 포함할 수 있다. 탈황처리부(36)는 폐수중의 유독성 황산화물을 분리한다. 탈황처리부(36)로서 화학적 산화방식, 분리방식, 침전방식 등에서 선택 가능하다.Referring to FIG. 2, the
또한, 본 발명에 따르면 가동수단이 상기 배출수관(27) 상에 설치되는 수차발전기(41)에서 생성된 전력으로 세정수관(21)에 설치된 급수펌프(22)의 동력을 분담하는 구조이다. 가동수단은 스크러버(20)로 인하여 유발되는 에너지를 활용하여 스크러버 시스템의 효율을 높인다. 가동수단의 일예로 배출수관(27) 상에 수차발전기(41)를 설치할 수 있다. 수차발전기(41)의 방식은 배출수관(27)의 낙차와 유량을 고려하여 결정한다. Further, according to the present invention, the movable means shares the power of the
한편, 도시에는 생략하나 필요에 따라 세정수관(21)의 세정수조(23)와 같은 별도의 수조를 배출수관(27)의 상류측에 설치할 수 있다.On the other hand, although not shown in the drawing, a separate water tank such as the
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 배출수관(27)과 세정수관(21) 사이에 해수 재순환을 위해 연결되는 환수수관(25), 환수수관(25)과 배출수관(27)의 교차점에서 해수를 펌핑하도록 설치되는 수격펌프(43)를 더 구비한다.According to the detailed configuration of the present invention, the seawater at the intersection of the
도 1을 참조하면, 배출수관(27) 상에서 폐수처리기(30)의 하류측에 수격펌프(43)가 설치되고 수격펌프(43)에서 상류의 세정수관(21) 측으로 환수수관(25)이 연결된 상태를 예시한다. 폐수처리기(30)를 거쳐 정화된 폐수(정화수)가 수격펌프(43)와 환수수관(25)으로 유입된다. 수격펌프(43)는 배출수관(27)을 유동하는 정화수의 낙차 에너지를 동력원으로 환수수관(25)을 통한 일부 정화수의 펌핑과 재순환을 유발한다. 세정수관(21)에서 스크러버(20)로 투입되는 정화수의 양만큼 스크러빙 워터(해수)를 절감할 수 있다. Referring to FIG. 1, a
본 발명의 변형예로서, 상기 가동수단은 배출수관(27) 상에서 열전소자를 기반으로 전력을 생성하는 폐열회수기(45)를 더 구비한다.As a variant of the invention, the movable means further comprises a
도 1을 참조하면, 배출수관(27)에서 스크러버(20)에 인접하여 폐열회수기(45)가 설치된 상태를 예시한다. 폐열회수기(45)는 폐수의 열에너지를 이용하여 열전소자에서 전력을 생산하는 외에 여타 시스템의 가온을 위한 열원으로 활용될 수 있다. 폐열회수기(45)의 열전소자는 폐수와 접하는 고온블록과 대기와 접하는 저온블록 사이에 배치되고, 생성되는 전력을 이용하여 수차발전기(41)와 마찬가지로 급수펌프(22)의 동력을 분담한다. 물론 경우에 따라서는 급수펌프(22) 외에 폐수처리기(30)의 동력을 분담할 수도 있다.Referring to FIG. 1, a waste
또한, 본 발명에 따르면 제어수단이 상기 스크러버(20)와 가동수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 구조이다. 도 2에서, 제어수단의 제어기(52)를 중심으로 하는 회로 연결을 예시한다. 제어기(52)는 스크러버(20) 외에 폐수처리기(30), 수차발전기(41) 등과 관련된 제어 알고리즘을 수행한다.In addition, according to the present invention, the control means is configured to control the
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단은 마이컴 회로로 구성되는 제어기(52), 기관(10)의 부하변동을 검출하는 부하검출기(54), 해수의 유동량 변화를 검출하는 유량검출기(56), 세정수관(21)의 해수 유량을 조절하는 유량조절기(58)를 구비한다.According to the detailed configuration of the present invention, the control means includes a
도 2를 참조하면, 마이컴 회로로 구성된 제어기(52)의 입력인터페이스에 부하검출기(54), 유량검출기(56) 등이 연결되고, 출력인터페이스에 급수펌프(22), 폐수처리기(30), 수차발전기(41), 유량조절기(58) 등이 연결된다. 제어기(52)는 기관(10)에 설치된 부하검출기(54)의 신호로 배기가스의 처리량을 연산하고, 세정수관(21)과 환수수관(25)에 설치된 유량검출기(56)의 신호로 해수의 유동량을 연산한다. 유량조절기(58)는 세정수관(21)에 설치되고 급수펌프(22)와 연계하여 스크러버(20)로 투입되는 해수량을 조절한다.Referring to FIG. 2, a
작동의 일예로서, 제어기(52)는 스크러버(20)로 유입되는 배기가스의 처리량에 대응하여 급수펌프(22) 및 유량조절기(58)로 스크러버(20)에 투입되는 해수 유량을 단계적으로 조절하는 동시에 환수수관(25)의 해수(정화수) 유량에 대응하여 급수펌프(22) 및 유량조절기(58)를 제어하여 세정수관(21)으로 유입되는 해수 유량의 미소한 증감도 유발한다. 이 과정에서 수차발전기(41), 폐열회수기(45)에서 생성되는 전력을 이용하므로 에너지 효율 향상을 도모한다.As an example of operation, the
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the described embodiments and that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.
10: 기관 15: 배기덕트
20: 스크러버 21: 세정수관
22: 급수펌프 23: 세정수조
25: 환수수관 27: 배출수관
30: 폐수처리기 32: 수분분리부
34: 중화처리부 36: 탈황처리부
41: 수차발전기 43: 수격펌프
45: 폐열회수기 52: 제어기
54: 부하검출기 56: 유량검출기
58: 유량조절기10: engine 15: exhaust duct
20: scrubber 21: washing water pipe
22: water supply pump 23: washing water tank
25: return water pipe 27: discharge water pipe
30: wastewater treatment device 32: water separator
34: neutralization treatment unit 36: desulfurization treatment unit
41: water turbine generator 43: water hammer pump
45: waste heat recovery unit 52: controller
54: Load Detector 56: Flow Detector
58: flow regulator
Claims (5)
상기 배기덕트(15)에서 인입되는 배기가스에 세정수관(21)과 배출수관(27)으로 유동하는 해수를 분사하는 스크러버(20);
상기 배출수관(27) 상에 설치되는 수차발전기(41)에서 생성된 전력으로 세정수관(21)에 설치된 급수펌프(22)의 동력을 분담하는 가동수단; 및
상기 스크러버(20)와 가동수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지되,
상기 세정수관(21) 상에 세정수조(23)를 더 설치하고,
상기 배출수관(27)과 세정수관(21) 사이에 해수 재순환을 위해 연결되는 환수수관(25), 환수수관(25)과 배출수관(27)의 교차점에서 해수를 펌핑하도록 설치되는 수격펌프(43)를 더 구비하고,
상기 가동수단은 배출수관(27) 상에서 열전소자를 기반으로 전력을 생성하는 폐열회수기(45)를 더 구비하며,
상기 제어수단은 마이컴 회로로 구성되는 제어기(52), 기관(10)의 부하변동을 검출하는 부하검출기(54), 해수의 유동량 변화를 검출하는 유량검출기(56), 세정수관(21)의 해수 유량을 조절하는 유량조절기(58)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 습식 스크러버 시스템.In an open wet scrubber system of a ship with an engine (10) and an exhaust duct (15):
A scrubber (20) for injecting seawater flowing into the washing water pipe (21) and the discharge water pipe (27) to the exhaust gas introduced from the exhaust duct (15);
Movable means for sharing the power of the water supply pump 22 installed in the washing water pipe (21) with the power generated by the water generator (41) installed on the discharge water pipe (27); And
Control means for controlling the scrubber 20 and the movable means with a set algorithm;
The washing water tank 23 is further installed on the washing water pipe 21,
Water hammer pump 43 is installed to pump the sea water at the intersection of the return water pipe 25, the return water pipe 25 and the discharge water pipe 27 is connected between the discharge water pipe 27 and the washing water pipe 21 for seawater recycling. ),
The movable means further comprises a waste heat recovery unit 45 for generating electric power based on the thermoelectric element on the discharge water pipe 27,
The control means includes a controller 52 composed of a microcomputer circuit, a load detector 54 for detecting a load change of the engine 10, a flow detector 56 for detecting a change in the flow rate of seawater, and a seawater of the washing water pipe 21. Wet scrubber system for ships, characterized in that it comprises a flow regulator (58) for adjusting the flow rate.
상기 스크러버(20)에서 배출되는 해수의 오염도를 저감하기 위한 폐수처리기(30)를 더 구비하고, 상기 폐수처리기(30)는 수분분리부(32), 중화처리부(34), 탈황처리부(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 습식 스크러버 시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a wastewater treatment unit 30 for reducing the pollution degree of the seawater discharged from the scrubber 20, the wastewater treatment unit 30 is a water separation unit 32, neutralization treatment unit 34, desulfurization treatment unit 36 Wet scrubber system for ships comprising a.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20220019528A (en) | 2020-08-10 | 2022-02-17 | 유한회사 우솔산업 | Apparatus for corrosion preventive system of scrubber for ship |
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- 2019-07-19 KR KR1020190087846A patent/KR102027237B1/en active IP Right Grant
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