KR102200359B1 - treatment system of boil-off gas and ship having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증발가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 선박에 관한 것으로서, 저장탱크; 상기 저장탱크의 증발가스를 압축하여 수요처로 전달하는 압축기; 및 상기 수요처의 배기에서 수분을 제거하는 개질기를 포함하며, 상기 개질기는, 상기 압축된 증발가스를 이용하여 상기 배기에서 수분을 제거하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a boil-off gas treatment system and a ship having the same, comprising: a storage tank; A compressor for compressing the boil-off gas of the storage tank and delivering it to a customer; And a reformer for removing moisture from the exhaust of the consumer, wherein the reformer is characterized in that the reformer removes moisture from the exhaust using the compressed evaporative gas.

Description

증발가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 선박{treatment system of boil-off gas and ship having the same}Boil-off gas treatment system and ship having the same {treatment system of boil-off gas and ship having the same}

본 발명은 증발가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a boil-off gas treatment system and a ship having the same.

최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.According to recent technological developments, liquefied gases such as Liquefied Natural Gas and Liquefied Petroleum Gas have been widely used in place of gasoline or diesel.

액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.Liquefied natural gas is liquefied by cooling methane obtained by refining natural gas collected from a gas field. It is a colorless and transparent liquid that contains almost no pollutants and has a high calorific value. Liquefied petroleum gas, on the other hand, is a fuel made into a liquid by compressing gas containing propane (C3H8) and butane (C4H10) as main components from oil fields together with oil at room temperature. Liquefied petroleum gas, like liquefied natural gas, is colorless and odorless, and is widely used as fuel for home, business, industrial and automobiles.

이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크(10)에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크(10)에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다. 이러한 액화가스를 연료로 사용하는 엔진이 구동되기 위해서 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 액화가스의 상태와는 다를 수 있다. Such liquefied gas is stored in a liquefied gas storage tank 10 installed on the ground or in a liquefied gas storage tank 10 provided on a ship, which is a transportation means for sailing the ocean, and the liquefied natural gas is The volume is reduced to 1/600, and liquefied petroleum gas is reduced to 1/260 for propane and 1/230 for butane by liquefaction, which has the advantage of high storage efficiency. The temperature and pressure required to drive the engine using the liquefied gas as fuel may differ from the state of the liquefied gas stored in the tank.

또한 LNG를 액상으로 보관할 때 탱크로 열침투가 발생함에 따라 일부 LNG가 기화되어 증발가스(BOG: Boil off Gas)가 생성되는데, 이러한 증발가스는 증발가스 재액화 시스템상에 문제를 일으킬 수 있어 기존에는 증발가스를 외부로 배출시켜 태우는 방법(기존에는 탱크 압력을 낮춰 탱크의 파손 위험을 제거하기 위해서 증발가스를 단순히 외부로 배출 처리하였다.)으로 소비를 시킴으로서 문제를 해결하고자 하였으나 이는 환경오염과 자원낭비의 문제를 일으키고 있다. In addition, when LNG is stored in a liquid state, some LNG is vaporized as heat permeation occurs into the tank to generate boil off gas (BOG).These boil-off gases can cause problems in the boil-off gas reliquefaction system. To solve the problem, the problem was solved by discharging the boil-off gas to the outside and burning it (previously, the boil-off gas was simply discharged to the outside to remove the risk of damage to the tank by lowering the tank pressure). It is causing the problem of waste.

따라서 최근에는 증발가스를 효율적으로 처리하는 기술로서, 생성된 증발가스를 재액화시켜 저장탱크로 되돌리거나, 증발가스를 압축하여 엔진에 공급하는 등의 활용방안이 이루어지고 있으나 이러한 활용에도 충분한 증발가스의 소모가 이루어지지 아니하여 효율적인 자원의 활용이 이루어지지 아니한바, 이에 대한 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다.Therefore, in recent years, as a technology to efficiently process boil-off gas, a method of utilization such as re-liquefying the generated boil-off gas and returning it to a storage tank, or compressing the boil-off gas and supplying it to the engine has been implemented. As the consumption of resources has not been made, efficient use of resources has not been achieved, and continuous research and development for this has been conducted.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 증발가스를 이용하여 배기 내의 수분을 효율적으로 제거할 수 있고, 또한 배기의 질소산화물을 환원시킬 수 있는 증발가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 선박을 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to efficiently remove moisture in exhaust gas using evaporation gas, and evaporation capable of reducing nitrogen oxides in exhaust It is to provide a gas treatment system and a ship having the same.

본 발명의 일 측면에 따른 증발가스 처리 시스템은, 저장탱크; 상기 저장탱크의 증발가스를 압축하여 수요처로 전달하는 압축기; 및 상기 수요처의 배기에서 수분을 제거하는 개질기를 포함하며, 상기 개질기는, 상기 압축된 증발가스를 이용하여 상기 배기에서 수분을 제거하는 것을 특징으로 한다.Boil-off gas treatment system according to an aspect of the present invention, the storage tank; A compressor for compressing the boil-off gas of the storage tank and delivering it to a customer; And a reformer for removing moisture from the exhaust of the consumer, wherein the reformer is characterized in that the reformer removes moisture from the exhaust using the compressed evaporative gas.

구체적으로, 상기 증발가스는, 메탄(CH4)을 포함하며, 상기 개질기는, 수분(H2O)과 상기 메탄(CH4)의 화학반응으로 상기 배기의 수분을 일산화탄소와 수소로 변화시킬 수 있다.Specifically, the boil-off gas includes methane (CH4), and the reformer may change the moisture in the exhaust into carbon monoxide and hydrogen through a chemical reaction of moisture (H2O) and the methane (CH4).

구체적으로, 상기 개질기는, 하기 화학식에 따른 화학반응을 이용할 수 있다.Specifically, the modifier may use a chemical reaction according to the following formula.

[화학식] H2O + CH4 -> CO + 3H2 [Chemical Formula] H 2 O + CH 4 -> CO + 3H 2

구체적으로, 수분이 제거된 상기 배기에서 상기 수소를 분리하는 분리기를 더 포함할 수 있다.Specifically, a separator for separating the hydrogen from the exhaust from which moisture has been removed may be further included.

구체적으로, 상기 분리기를 거친 상기 배기에 포함된 질소산화물을 환원시켜 상기 배기를 정화시키는 환원기를 더 포함할 수 있다.Specifically, it may further include a reducing group for purifying the exhaust by reducing nitrogen oxides contained in the exhaust through the separator.

구체적으로, 상기 환원기는, 암모니아를 이용하여 하기 화학식에 따른 화학반응을 통해 상기 배기를 정화시킬 수 있다.Specifically, the reducing group may purify the exhaust gas through a chemical reaction according to the following formula using ammonia.

[화학식] 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O[Chemical Formula] 4NO + 4NH 3 + O 2 4N 2 + 6H 2 O

구체적으로, 상기 환원기는, 상기 증발가스를 이용하여 하기 화학식에 따른 화학반응을 통해 상기 배기를 정화시킬 수 있다.Specifically, the reducer may purify the exhaust gas through a chemical reaction according to the following formula using the evaporation gas.

[화학식] 2NO + CH4 + O2 -> N2 + CO2 + 2H2O[Chemical Formula] 2NO + CH 4 + O 2 -> N 2 + CO 2 + 2H 2 O

구체적으로, 상기 환원기는, 상기 일산화탄소를 이용하여 하기 화학식에 따른 화학반응을 통해 상기 배기를 정화시킬 수 있다.Specifically, the reducing group may purify the exhaust gas through a chemical reaction according to the following formula using the carbon monoxide.

[화학식] 2NO + 2CO -> N2 + 2CO2 [Chemical Formula] 2NO + 2CO -> N 2 + 2CO 2

구체적으로, 상기 저장탱크에서 상기 수요처까지 연결되는 증발가스 공급라인; 상기 증발가스 공급라인에서 분기되어 상기 개질기 및 상기 정화기 중 적어도 상기 개질기에 연결되는 증발가스 분기라인; 및 상기 수요처에서 상기 개질기, 상기 분리기 및 상기 환원기에 연결되는 배기라인을 더 포함할 수 있다.Specifically, a boil-off gas supply line connected from the storage tank to the customer; A boil-off gas branch line branched from the boil-off gas supply line and connected to at least the reformer of the reformer and the purifier; And it may further include an exhaust line connected to the reformer, the separator and the reducer at the customer.

구체적으로, 상기 배기라인에서 상기 개질기를 우회하도록 마련되는 우회라인을 더 포함할 수 있다.Specifically, a bypass line provided to bypass the reformer in the exhaust line may be further included.

구체적으로, 상기 분리기에서 상기 수요처로 연결되어 상기 분리기에서 분리된 상기 수소를 상기 수요처로 전달하는 수소 전달라인을 더 포함할 수 있다.Specifically, a hydrogen delivery line connected from the separator to the consumer and transferring the hydrogen separated by the separator to the consumer may be further included.

본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 증발가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 한다.A ship according to an aspect of the present invention is characterized in that it has the boil-off gas treatment system.

본 발명에 따른 증발가스 처리 시스템 및 이를 구비하는 선박은, 증발가스를 통한 개질 반응을 이용하여 배기 내 수분을 제거할 수 있으며, 증발가스 및 수분 제거 시 발생하는 일산화탄소를 이용해 배기 내 질소산화물을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 개질기를 통하여 생성되는 수소를 엔진에 일부 도입함으로써, 엔진 효율의 증대를 기대할 수 있다.The boil-off gas treatment system and the ship having the same according to the present invention can remove moisture in the exhaust by using a reforming reaction through the boil-off gas, and effectively remove nitrogen oxides in the exhaust by using carbon monoxide generated when removing boil-off gas and moisture. Can be removed. In addition, by introducing some hydrogen generated through the reformer into the engine, it is possible to expect an increase in engine efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템의 개념도.1 is a conceptual diagram of a boil-off gas treatment system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서 증발가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 메탄(CH4)을 포함하는 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있다. 이때 증발가스는 자연 기화된 LNG 등인 BOG(Boil Off Gas)를 의미할 수 있다.Hereinafter, the boil-off gas may be LPG, LNG, ethane, or the like, and may mean liquefied natural gas (LNG) including methane (CH4). At this time, the boil-off gas may mean BOG (Boil Off Gas), such as naturally vaporized LNG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는 본 발명의 증발가스 처리 시스템(1)에 대해 설명하며, 본 발명은 증발가스 처리 시스템(1)과 이를 가지는 선박을 포함하는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the boil-off gas treatment system 1 of the present invention will be described, and the present invention includes the boil-off gas treatment system 1 and a ship having the same.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a boil-off gas treatment system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 처리 시스템(1)은, 저장탱크(10), 압축기(20), 개질기(30), 분리기(40), 환원기(50)를 포함한다.1, the boil-off gas treatment system 1 according to an embodiment of the present invention includes a storage tank 10, a compressor 20, a reformer 30, a separator 40, and a reducer 50. Include.

저장탱크(10)는, 액상의 액화가스를 저장한다. 저장탱크(10)는 약 1bar 내외의 압력으로 액화가스를 저장할 수 있다. 다만 저장탱크(10)에 저장된 액화가스는 자연 기화될 수 있으며, 이때 저장탱크(10) 내에 자연 기화된 액화가스가 증발가스로서 존재할 수 있다.The storage tank 10 stores liquid liquefied gas. The storage tank 10 can store liquefied gas at a pressure of about 1 bar. However, the liquefied gas stored in the storage tank 10 may be naturally vaporized, and in this case, the liquefied gas naturally vaporized in the storage tank 10 may exist as a boil-off gas.

본 실시예에서 저장탱크(10)에 발생된 증발가스는, 수요처(60)에 전달되어 소비될 수 있고 또는 재액화장치(14)에 의해 재액화되어 리턴될 수 있다. 이때 수요처(60)는 엔진이거나 터빈, 도시가스 등 다양하게 결정될 수 있다.In this embodiment, the boil-off gas generated in the storage tank 10 may be delivered to the customer 60 and consumed, or may be re-liquefied by the re-liquefaction device 14 and returned. At this time, the demand source 60 may be variously determined, such as an engine, a turbine, and city gas.

압축기(20)는, 저장탱크(10)의 증발가스를 압축하여 수요처(60)로 전달한다. 이를 위해 저장탱크(10)에서 수요처(60)까지는 증발가스 공급라인(11)이 마련될 수 있고, 증발가스 공급라인(11)에는 압축기(20)가 놓일 수 있다.The compressor 20 compresses the boil-off gas of the storage tank 10 and delivers it to the customer 60. To this end, a boil-off gas supply line 11 may be provided from the storage tank 10 to the customer 60, and a compressor 20 may be placed on the boil-off gas supply line 11.

압축기(20)는 다단으로 구성될 수 있으며, 수요처(60)의 요구 압력에 따라 증발가스의 압축을 결정할 수 있다. 다만 다단 압축기(20)의 중간단에서 증발가스 분기라인(12)이 분기되어 개질기(30) 및/또는 환원기(50)로 연결될 수 있다. 이는 개질기(30), 환원기(50) 등에서 필요로 하는 증발가스의 압력이 수요처(60)의 요구 압력보다 낮을 수 있기 때문이다.The compressor 20 may be configured in multiple stages, and compression of the boil-off gas may be determined according to the required pressure of the customer 60. However, at the intermediate stage of the multi-stage compressor 20, the boil-off gas branch line 12 may be branched and connected to the reformer 30 and/or the reducer 50. This is because the pressure of the boil-off gas required by the reformer 30, the reducer 50, and the like may be lower than the required pressure of the customer 60.

압축기(20)에서 압축된 증발가스는, 수요처(60)로 전달되어 소비될 수 있다. 다만 수요처(60)가 요구하는 증발가스의 양 대비 저장탱크(10)에서 발생하는 양이 더 많아 잉여 증발가스가 발생할 수 있는데, 이 경우 잉여 증발가스는 압축기(20)의 하류에서 재액화장치(14)로 전달될 수 있다.The boil-off gas compressed by the compressor 20 may be delivered to the consumer 60 and consumed. However, since the amount generated in the storage tank 10 is greater than the amount of boil-off gas required by the customer 60, excess boil-off gas may be generated. In this case, the surplus boil-off gas is reliquefied at the downstream of the compressor 20 ( 14) can be delivered.

이를 위해 증발가스 공급라인(11)에서 압축기(20)와 수요처(60) 사이에는, 증발가스 액화라인(13)이 분기될 수 있다. 증발가스 액화라인(13)은 증발가스 공급라인(11)에서 분기되어 저장탱크(10)로 연결될 수 있으며, 재액화장치(14)가 마련될 수 있다.To this end, the boil-off gas liquefaction line 13 may be branched between the compressor 20 and the customer 60 in the boil-off gas supply line 11. The boil-off gas liquefaction line 13 may be branched from the boil-off gas supply line 11 and connected to the storage tank 10, and a re-liquefaction device 14 may be provided.

재액화장치(14)는 질소, 혼합냉매(MR), 증발가스나 액화가스 등 다양한 냉열원을 사용하여 잉여 증발가스를 액화시킬 수 있는 것이며, 또는 냉열원을 사용하지 않거나 냉열원에 더하여, 줄톰슨 밸브에 의한 감압을 통해 잉여 증발가스를 액화시킬 수도 있다.The reliquefaction device 14 is capable of liquefying excess evaporated gas using various cold heat sources such as nitrogen, mixed refrigerant (MR), evaporated gas or liquefied gas, or does not use a cold heat source or in addition to a cold heat source, Excess boil-off gas can also be liquefied through decompression by a Thompson valve.

압축기(20)로부터 증발가스를 공급받아 연소시키는 수요처(60)는, 배기를 생성한다. 이때 배기에는 각종 유해화합물이 존재하는데, 그 중 특히 질소산화물인 NOx가 문제될 수 있다.The consumer 60, which receives the boil-off gas from the compressor 20 and burns it, generates exhaust gas. At this time, there are various harmful compounds in the exhaust gas, among which NOx, which is a nitrogen oxide, may be a problem.

수요처(60)가 고압가스 분사엔진인 ME-GI 엔진일 경우, 약 300bar의 높은 압력을 갖는 증발가스를 소비하는 과정에서 많은 양의 NOx를 배기로 배출하게 된다. 이때 선박이 항해하는 지역에 따라, 배기 규제인 Tier III가 적용되면 NOx를 포함하는 배기는 그대로 배출될 수 없고 반드시 제거되어야 한다. 따라서 본 실시예는, 수요처(60)의 배기에 혼합된 질소산화물을 제거하기 위해 후술한 구성들을 이용할 수 있다.When the consumer 60 is a high-pressure gas injection engine ME-GI engine, a large amount of NOx is discharged as exhaust in the process of consuming boil-off gas having a high pressure of about 300 bar. At this time, depending on the area in which the ship is sailing, if Tier III emission regulation is applied, the exhaust containing NOx cannot be discharged as it is and must be removed. Therefore, in this embodiment, the following configurations can be used to remove nitrogen oxides mixed in the exhaust of the customer 60.

개질기(30)는, 수요처(60)의 배기에서 수분을 제거한다. 배기에는 수분이 3 내지 10% 정도 포함될 수 있으며, 질소산화물의 환원처리 이전에 본 실시예는 수분 제거를 수행할 수 있다.The reformer 30 removes moisture from the exhaust of the customer 60. The exhaust may contain about 3 to 10% moisture, and the present embodiment may perform moisture removal prior to reduction treatment of nitrogen oxides.

종래에는 일반적인 제습기를 이용하여, 배기의 온도를 낮춘 후 수분만 흡착하는 흡착제를 사용하였다. 그러나 본 발명은, 제습으로 수분을 제거하는 대신, 개질(reforming)로 수분을 제거할 수 있다.Conventionally, using a general dehumidifier, an adsorbent that absorbs only moisture was used after lowering the temperature of the exhaust gas. However, in the present invention, instead of removing moisture by dehumidification, it is possible to remove moisture by reforming.

이때 개질기(30)는 증발가스를 이용할 수 있다. 이를 위해 증발가스 공급라인(11)에서 증발가스 분기라인(12)이 분기되어 개질기(30)로 연결될 수 있으며, 개질기(30)의 상류에서 증발가스 분기라인(12)에는 증발가스의 유량 조절을 위한 밸브(12a)가 마련될 수 있다.At this time, the reformer 30 may use boil-off gas. To this end, the boil-off gas branch line 12 can be branched from the boil-off gas supply line 11 and connected to the reformer 30, and the boil-off gas branch line 12 upstream of the reformer 30 controls the flow rate of the boil-off gas. A valve 12a for may be provided.

개질기(30)는 메탄을 포함하며 압축기(20)에 의해 압축된 증발가스를 이용하여, 수분(H20)과 메탄의 화학반응으로 배기의 수분을 일산화탄소와 수소로 변화시킬 수 있다. 이때 개질기(30)는 하기 화학식 1에 따른 화학반응을 이용할 수 있다.The reformer 30 contains methane and may change the moisture in the exhaust into carbon monoxide and hydrogen through a chemical reaction between moisture (H20) and methane by using the evaporation gas compressed by the compressor (20). At this time, the reformer 30 may use a chemical reaction according to Formula 1 below.

[화학식 1] H2O + CH4 -> CO + 3H2 [Chemical Formula 1] H 2 O + CH 4 -> CO + 3H 2

따라서 본 실시예는, 제습을 대신하여 개질을 이용해 배기에서 수분을 효과적으로 제거할 수 있으며, 흡착제 등의 구성을 마련하지 않고 증발가스를 이용하면 되므로 시스템을 단순화 시킬 수 있다.Accordingly, in this embodiment, moisture can be effectively removed from the exhaust by using reforming instead of dehumidification, and the system can be simplified since it is possible to use evaporation gas without providing a configuration such as an adsorbent.

다만 배기의 수분함량이 적으면, 본 실시예는 배기가 개질기(30)를 우회하도록 할 수 있으며, 이를 위해 수요처(60)의 배기를 배출하는 배기라인(61)에서 개질기(30)의 전후에는 우회라인(31)이 연결될 수 있다. However, if the moisture content of the exhaust is small, in this embodiment, the exhaust can bypass the reformer 30, and for this purpose, before and after the reformer 30 in the exhaust line 61 for discharging the exhaust from the customer 60 The bypass line 31 may be connected.

즉 우회라인(31)에는 밸브(31a)가 마련되며, 본 실시예는 배기의 수분함량을 수분센서(도시하지 않음) 등으로 측정하고 밸브(31a)를 제어하여 배기의 우회를 구현할 수 있다.That is, a valve 31a is provided in the bypass line 31, and in the present embodiment, the exhaust water can be bypassed by measuring the moisture content of the exhaust with a moisture sensor (not shown) and controlling the valve 31a.

분리기(40)는, 수분이 제거된 배기에서 수소를 분리한다. 개질기(30)에 의해 배기의 수분은 일산화탄소와 수소로 변환될 수 있으며, 이때 수소는 발열량이 높은 물질이므로, 분리기(40)는 수소를 재활용하기 위해 배기에서 분리시킬 수 있다.The separator 40 separates hydrogen from the exhaust from which moisture has been removed. Moisture in the exhaust can be converted into carbon monoxide and hydrogen by the reformer 30, and since hydrogen is a material having a high calorific value, the separator 40 can be separated from the exhaust to recycle hydrogen.

이때 수소는 분리기(40)에서 수요처(60)로 연결되는 수소 전달라인(41)에 의해 수요처(60)로 전달되어 소비될 수 있으며, 수소의 전달은 수소 전달라인(41)에 마련되는 밸브(41a)에 의해 조절될 수 있다.At this time, hydrogen may be transferred to and consumed by the hydrogen delivery line 41 connected from the separator 40 to the customer 60, and the hydrogen is transferred to the valve provided in the hydrogen delivery line 41 ( 41a).

수요처(60)의 배기 출구에 연결되는 배기라인(61)에는 개질기(30)와 분리기(40)가 직렬로 마련될 수 있는데, 개질기(30)와 분리기(40) 사이에는 열교환기(62)가 마련될 수 있다. 열교환기(62)는 배기를 냉각시키는 쿨러일 수 있다.In the exhaust line 61 connected to the exhaust outlet of the consumer 60, a reformer 30 and a separator 40 may be provided in series, and a heat exchanger 62 is provided between the reformer 30 and the separator 40. Can be provided. The heat exchanger 62 may be a cooler that cools exhaust air.

또한 수요처(60)에서 연결되는 배기라인(61)에는 밸브들(61a, 61b, 61c)이 마련될 수 있으며, 각 밸브들(61a, 61b, 61c)은 개질기(30), 분리기(40), 환원기(50)에 유입되는 배기의 유량을 조절할 수 있다.In addition, valves 61a, 61b, 61c may be provided in the exhaust line 61 connected from the customer 60, and each of the valves 61a, 61b, 61c is a reformer 30, a separator 40, It is possible to adjust the flow rate of the exhaust flowing into the reducer (50).

환원기(50)는, 분리기(40)를 거친 배기에 포함된 질소산화물을 환원시켜 배기를 정화시킨다. 수요처(60)의 배기는 앞서 설명한 바와 같이 배기라인(61)을 통해 개질기(30), 분리기(40), 환원기(50)를 거쳐 외부로 방출되는데, 환원기(50)는 개질기(30) 및 분리기(40)의 하류에 마련되어 배기의 질소산화물을 제거할 수 있다. 질소산화물을 제거라 함은 NOx를 질소와 산소로 분리하는 환원을 의미한다.The reducer 50 purifies the exhaust gas by reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas passing through the separator 40. The exhaust from the customer 60 is discharged to the outside through the reformer 30, the separator 40, and the reducer 50 through the exhaust line 61 as described above, and the reducer 50 is the reformer 30 And it is provided downstream of the separator 40 to remove nitrogen oxides in the exhaust. Removal of nitrogen oxides refers to reduction in which NOx is separated into nitrogen and oxygen.

이때 분리기(40)와 환원기(50) 사이의 배기라인(61)에는 열교환기(63)가 마련되며, 열교환기(63)는 배기의 온도를 환원에 적합한 온도로 변환시킬 수 있다. 이때 열교환기(63)는 배기를 가열하거나 또는 냉각할 수 있다.At this time, a heat exchanger 63 is provided in the exhaust line 61 between the separator 40 and the reducer 50, and the heat exchanger 63 can convert the temperature of the exhaust into a temperature suitable for reduction. At this time, the heat exchanger 63 may heat or cool the exhaust gas.

환원기(50)는, 암모니아를 이용하여 하기 화학식 2에 따른 화학반응을 통해 배기를 정화시킬 수 있다.The reducing group 50 may purify the exhaust gas through a chemical reaction according to Formula 2 below using ammonia.

[화학식 2] 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O[Chemical Formula 2] 4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O

다만 환원기(50)가 암모니아를 이용할 경우 암모니아를 저장하는 탱크가 별도로 마련되어야 하고, 암모니아의 저장 온도를 맞춰야 하며 암모니아로 인한 냄새 등의 문제가 있는바, 환원기(50)는 암모니아를 대신하여 증발가스를 이용해 환원을 구현할 수 있다. 즉 환원기(50)는, 증발가스를 이용하여 하기 화학식 3에 따른 화학반응을 통해 배기를 정화시킬 수 있다.However, when the reducer 50 uses ammonia, a separate tank for storing ammonia must be provided, the storage temperature of ammonia must be adjusted, and there are problems such as odor due to ammonia, and the reducer 50 replaces ammonia. Reduction can be implemented using evaporated gas. That is, the reducer 50 may purify the exhaust gas through a chemical reaction according to Formula 3 below using evaporation gas.

[화학식 3] 2NO + CH4 + O2 -> N2 + CO2 + 2H2O[Chemical Formula 3] 2NO + CH 4 + O 2 -> N 2 + CO 2 + 2H 2 O

여기에 더하여 환원기(50)는, 앞서 개질기(30)에서 수분에 의해 발생한 일산화탄소를 환원제로 이용할 수 있다. 즉 환원기(50)는, 일산화탄소를 이용하여 하기 화학식 4에 따른 화학반응을 통해 배기를 정화시킬 수 있다. In addition, the reducing unit 50 may use carbon monoxide generated by moisture in the reformer 30 as a reducing agent. That is, the reducing group 50 may purify the exhaust gas through a chemical reaction according to Formula 4 below using carbon monoxide.

[화학식 4] 2NO + 2CO -> N2 + 2CO2 [Chemical Formula 4] 2NO + 2CO -> N 2 + 2CO 2

이때 일산화탄소는 배기에 섞여서 환원기(50)에 전달될 수 있고, 증발가스는 증발가스 분기라인(12)을 통해 환원기(50)로 전달될 수 있다. 증발가스 분기라인(12)에서 환원기(50)의 상류에는 밸브(12b)가 마련될 수 있다.At this time, carbon monoxide may be mixed with the exhaust and delivered to the reducer 50, and the boil-off gas may be delivered to the reducer 50 through the boil-off gas branch line 12. A valve 12b may be provided upstream of the reducer 50 in the boil-off gas branch line 12.

이와 같이 본 실시예는, 증발가스를 소비하는 수요처(60)의 가동 시 발생하는 배기에서 수분을 제거할 때 증발가스를 통한 개질 반응을 이용하므로 흡착제 등의 구성을 마련할 필요가 없고, 또한 증발가스 및 수분 제거 시 발생한 일산화탄소를 이용해 배기 내 질소산화물을 환원하므로 효과적인 배기 정화가 가능하다.As described above, in this embodiment, since the reforming reaction through the evaporation gas is used to remove moisture from the exhaust generated when the customer 60 that consumes the evaporation gas is operated, there is no need to provide a configuration such as an adsorbent, and Effective exhaust purification is possible because nitrogen oxides in the exhaust are reduced by using carbon monoxide generated when gas and moisture are removed.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described centering on the embodiments of the present invention, but this is only an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs will not depart from the essential technical content of the present embodiment. It will be appreciated that various combinations or modifications and applications not illustrated in the embodiments are possible in the range. Accordingly, technical contents related to modifications and applications that can be easily derived from the embodiments of the present invention should be interpreted as being included in the present invention.

1: 증발가스 처리 시스템 10: 저장탱크
11: 증발가스 공급라인 12: 증발가스 분기라인
12a, 12b: 밸브 13: 증발가스 액화라인
14: 재액화장치 20: 압축기
30: 개질기 31: 우회라인
31a: 밸브 40: 분리기
41: 수소 전달라인 41a: 밸브
50: 환원기 60: 수요처
61: 배기라인 61a, 61b, 61c: 밸브
62, 63: 열교환기1: boil-off gas treatment system 10: storage tank
11: boil-off gas supply line 12: boil-off gas branch line
12a, 12b: valve 13: boil-off gas liquefaction line
14: reliquefaction device 20: compressor
30: reformer 31: bypass line
31a: valve 40: separator
41: hydrogen delivery line 41a: valve
50: reduction period 60: customer
61: exhaust line 61a, 61b, 61c: valve
62, 63: heat exchanger

Claims (12)

저장탱크;
상기 저장탱크의 증발가스를 압축하여 수요처로 전달하는 압축기; 및
상기 수요처의 배기에서 수분을 제거하는 개질기를 포함하며,
상기 개질기는,
상기 압축된 증발가스를 이용하여 상기 배기에서 수분을 제거하고,
상기 증발가스는, 메탄(CH4)을 포함하며,
상기 개질기는, 수분(H2O)과 상기 메탄(CH4)의 화학반응으로 상기 배기의 수분을 일산화탄소와 수소로 변화시키며, 하기 화학식에 따른 화학반응을 이용하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
[화학식] H2O + CH4 -> CO + 3H2 Storage tank;
A compressor for compressing the boil-off gas of the storage tank and delivering it to a customer; And
It includes a reformer for removing moisture from the exhaust of the customer,
The reformer,
Remove moisture from the exhaust using the compressed evaporation gas,
The boil-off gas contains methane (CH4),
The reformer converts the moisture of the exhaust into carbon monoxide and hydrogen through a chemical reaction of moisture (H2O) and the methane (CH4), and uses a chemical reaction according to the following formula.
[Chemical Formula] H 2 O + CH 4 -> CO + 3H 2 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
수분이 제거된 상기 배기에서 상기 수소를 분리하는 분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.The method of claim 1,
Boil-off gas treatment system, characterized in that it further comprises a separator for separating the hydrogen from the exhaust from which moisture has been removed. 제 4 항에 있어서,
상기 분리기를 거친 상기 배기에 포함된 질소산화물을 환원시켜 상기 배기를 정화시키는 환원기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.The method of claim 4,
Boiled gas treatment system, characterized in that it further comprises a reducing unit for purifying the exhaust by reducing nitrogen oxides contained in the exhaust through the separator. 제 5 항에 있어서, 상기 환원기는,
암모니아를 이용하여 하기 화학식에 따른 화학반응을 통해 상기 배기를 정화시키는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
[화학식] 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2OThe method of claim 5, wherein the reducing group,
Boil-off gas treatment system, characterized in that purifying the exhaust through a chemical reaction according to the following formula using ammonia.
[Chemical Formula] 4NO + 4NH 3 + O 2 4N 2 + 6H 2 O 제 5 항에 있어서, 상기 환원기는,
상기 증발가스를 이용하여 하기 화학식에 따른 화학반응을 통해 상기 배기를 정화시키는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
[화학식] 2NO + CH4 + O2 -> N2 + CO2 + 2H2OThe method of claim 5, wherein the reducing group,
An evaporative gas treatment system, characterized in that the exhaust gas is purified through a chemical reaction according to the following formula using the evaporated gas.
[Chemical Formula] 2NO + CH 4 + O 2 -> N 2 + CO 2 + 2H 2 O 제 5 항에 있어서, 상기 환원기는,
상기 일산화탄소를 이용하여 하기 화학식에 따른 화학반응을 통해 상기 배기를 정화시키는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.
[화학식] 2NO + 2CO -> N2 + 2CO2 The method of claim 5, wherein the reducing group,
An evaporation gas treatment system, characterized in that the exhaust gas is purified through a chemical reaction according to the following formula using the carbon monoxide.
[Chemical Formula] 2NO + 2CO -> N 2 + 2CO 2 제 5 항에 있어서,
상기 저장탱크에서 상기 수요처까지 연결되는 증발가스 공급라인;
상기 증발가스 공급라인에서 분기되어 상기 개질기 및 상기 환원기 중 적어도 상기 개질기에 연결되는 증발가스 분기라인; 및
상기 수요처에서 상기 개질기, 상기 분리기 및 상기 환원기에 연결되는 배기라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.The method of claim 5,
A boil-off gas supply line connected from the storage tank to the customer;
A boil-off gas branch line branched from the boil-off gas supply line and connected to at least the reformer of the reformer and the reducer; And
And an exhaust line connected to the reformer, the separator, and the reducer at the customer. 제 9 항에 있어서,
상기 배기라인에서 상기 개질기를 우회하도록 마련되는 우회라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.The method of claim 9,
The boil-off gas treatment system, further comprising a bypass line provided to bypass the reformer in the exhaust line. 제 9 항에 있어서,
상기 분리기에서 상기 수요처로 연결되어 상기 분리기에서 분리된 상기 수소를 상기 수요처로 전달하는 수소 전달라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 처리 시스템.The method of claim 9,
And a hydrogen delivery line connected from the separator to the consumer and transferring the hydrogen separated by the separator to the consumer. 제 1 항, 제 4 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 상기 증발가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 선박.A ship comprising the boil-off gas treatment system according to any one of claims 1 and 4 to 11.
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