KR102231469B1 - Apparatus for reducing greenhouse gas emission in vessel cooperated with exhaust gas recirculation and vessel including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기존 EGR을 유지하면서 EGR의 본래 목적인 NOX 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2뿐만 아니라 SOX를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있어 엔진의 부식을 방지하고 연소품질을 향상시키고, 흡수액의 농도를 조절하여 흡수액의 농도를 일정하게 유지하여 온실가스 흡수성능 저하를 방지할 수 있는, 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박에 관한 것이다. The present invention can reduce the production of NO X, which is the original purpose of EGR, while maintaining the existing EGR, while absorbing SO X as well as CO 2 , a representative greenhouse gas, and converting it into a material that does not affect the environment, or storing it as a useful material. The ship's EGR-coupled greenhouse gas emission reduction device and the same device are designed to prevent corrosion of the engine, improve combustion quality, and control the concentration of the absorbent solution to maintain a constant concentration of the absorbent solution to prevent the decrease in greenhouse gas absorption performance. It relates to equipped ships.
최근, 무분별한 화석연료 사용에 따른 온실가스 배출의 영향으로 지구온난화 현상과 이와 연계된 환경 재해들이 발생하고 있다.Recently, global warming and related environmental disasters have occurred due to the influence of greenhouse gas emissions caused by the use of fossil fuels indiscriminately.
이에, 대표적 온실가스인 이산화탄소를 방출하지 않고 포집하여 저장하는데 관련된 일련의 기술들을 CCS(Carbon dioxide Capture and Storage) 기술이라 하여 최근 매우 큰 주목을 받고 있는데, CCS 기술 중에서 화학 흡수법(chemical absorption)은 대규모 처리가 가능하다는 측면에서 그 중에서 가장 많이 상용화된 기술이다Accordingly, a series of technologies related to the capture and storage of carbon dioxide, which is a representative greenhouse gas, do not emit carbon dioxide capture and storage (CCS) technology, which has recently attracted great attention. Among CCS technologies, chemical absorption is It is the most commercialized technology among them in terms of being capable of large-scale processing.
또한, 이산화탄소 배출 규제는 IMO의 EEDI를 통해 규제하는데, 2050년에는 2008년 배출량의 50% 이상의 절감을 목표로 하고 있고, 2030년에도 2008년 배출량의 40%를 절감해야 하므로 CO2를 배출하지 않거나, 배출된 CO2를 포집하는 기술이 주목을 받고 있다.In addition, carbon dioxide emissions regulation for regulation through the EEDI of the IMO, in 2050 and aims to more than 50% reduction of 2008 emissions in 2030 should reduce the 40% of 2008 emissions because it does not emit CO 2 In addition, the technology to capture the emitted CO 2 is attracting attention.
앞서 언급한 이산화탄소의 배출을 절감, 또는 생성된 이산화탄소를 포집하는 기술은 현재 선박에서는 상용화된 사례가 없는 실정이고, 수소나 암모니아를 연료로 사용하는 방법도 현재는 개발 중이며 상업화 수준의 단계에 이르지 못한 실정이다.The aforementioned technology to reduce the emission of carbon dioxide or to capture the generated carbon dioxide is currently not commercialized in ships, and a method of using hydrogen or ammonia as fuel is currently being developed and has not reached the stage of commercialization. Actually.
한편, 선박 엔진으로부터 배기되는 배기가스 내의 NOX를 저감하는 방법으로, 배기가스의 일부를 압축된 연소공기와 혼합하여 혼합가스를 선박 엔진의 흡입계통으로 재순환시키는 EGR(Exhaust Gas Recirculation)이 적용되고 있다.On the other hand, as a method of reducing NO X in exhaust gas exhausted from the ship engine, EGR (Exhaust Gas Recirculation) is applied to recirculate the mixed gas to the intake system of the ship engine by mixing part of the exhaust gas with compressed combustion air. have.
이에, 종래 화석연료를 사용하여 운항 중이거나 또는 건조 예정인 선박에 대해 EGR을 유지하면서 EGR의 본래 목적인 NOx 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2는 물론, SOX를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있는 기술을 적용할 필요성이 제기된다.Thus, while maintaining EGR for ships that are operating or scheduled to build using fossil fuels, they reduce NOx generation, which is the original purpose of EGR, while absorbing CO 2 as well as SO X , a representative greenhouse gas, that does not affect the environment. There is a need to apply a technology that can be converted into a substance and discharged or stored as a useful substance.
또한, 선박 엔진으로부터 배출되는 배출가스 중 CO2를 흡수액으로 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 전환하여 저장하고, 흡수액의 거듭된 순환에 따른 농도변화로 인한 흡수성능 저하를 방지할 수 있는, 기술을 선박에 적용할 필요성이 제기된다.In addition, among the exhaust gases emitted from ship engines, CO 2 is absorbed into an absorbent liquid and converted into a substance that does not affect the environment and discharged, or it is converted into a useful substance and stored. Absorption performance due to the change in concentration due to repeated circulation of the absorbent liquid. The need to apply technology to ships, which can prevent degradation, is raised.
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존 EGR을 유지하면서 EGR의 본래 목적인 NOX 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2뿐만 아니라 SOX를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있어 엔진의 부식을 방지하고 연소품질을 향상시키고, 흡수액의 농도를 조절하여 흡수액의 농도를 일정하게 유지하여 온실가스 흡수성능 저하를 방지할 수 있는, 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박을 제공하는 데 있다.The technical task to be achieved by the idea of the present invention is to reduce the production of NO X, which is the original purpose of EGR, while maintaining the existing EGR, while absorbing not only CO 2 but also SO X , a representative greenhouse gas, and converting it into a material that does not affect the environment and discharged. EGR-combined greenhouse of ships, which can be stored as a useful material to prevent corrosion of the engine, improve combustion quality, and control the concentration of the absorbent to keep the concentration of the absorbent constant and prevent the reduction of greenhouse gas absorption performance. It is to provide a gas emission reduction device and a ship equipped with the device.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명은, 선박 엔진으로부터의 일부 배기가스를 세정 및 냉각하고, 산소농도를 조절하여 NOX의 생성을 억제하며, 상기 선박 엔진으로 재공급하여 연소공기로 재사용하도록 하는 배기가스 세정단; 상기 배기가스 세정단과 연동하여, 상기 선박 엔진으로부터의 잔여 배기가스를 냉각하고, 순환하는 온실가스 흡수액의 농도를 조절하여 온실가스를 유효하게 저감하여 배출하는 온실가스 저감단; 상기 온실가스 흡수액을 재생하여 상기 온실가스 저감단으로 회귀시켜 순환시키는 흡수액 재생단; 및 상기 온실가스 저감단을 통과하여 정화된 배기가스 일부를 상기 선박 엔진으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 하는 배기가스 순환단;을 포함하는, 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention cleans and cools some exhaust gas from the ship engine, controls the oxygen concentration to suppress the generation of NO X , and resupplies it to the ship engine for reuse as combustion air. An exhaust gas cleaning stage; A greenhouse gas reduction stage for effectively reducing and discharging greenhouse gases by interlocking with the exhaust gas cleaning stage, cooling the residual exhaust gas from the ship engine, and adjusting the concentration of the circulating greenhouse gas absorption liquid; An absorption liquid regeneration stage for regenerating the GHG absorption liquid and returning to the GHG reduction stage for circulation; And an exhaust gas circulation stage for circulating a part of the exhaust gas purified through the greenhouse gas reduction stage to the ship engine to be used as combustion air.
또한, 상기 배기가스 세정단은, 상기 선박 엔진의 각 실린더로부터 배기되는 배기가스를 임시 저장하여 맥동을 제거하는 배기가스 리시버와, 상기 배기가스 리시버로부터 배출되는 일부 배기가스로 세정수를 분사하여 SOX과 슈트를 제거하여 세정하고, 냉각수를 순환시켜 배기가스를 냉각하는, 세정부와, 상기 세정부를 통과한 배기가스를 임시저장하여 맥동을 제거하고, 연소공기와 혼합하여 상기 선박 엔진의 각 실린더로 급기하는, 연소공기 리시버를 포함하고, 상기 온실가스 저감단은, 상기 배기가스 리시버로부터 배출되어 상기 세정부를 우회하는 잔여 배기가스를 냉각하는 배기가스 냉각부와, 고농도 CO2 흡수액을 제조하여 공급하는 흡수액 제조부와, 상기 배기가스 냉각부에 의해 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 CO2 제거부가 형성된, 흡수타워와, 상기 흡수액 제조부로부터 상기 흡수타워로 공급되는 흡수액의 농도를 조절하는 흡수액 농도조절부를 포함하며, 상기 흡수액 재생단은, 상기 흡수타워로부터 배출된 상기 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 NH3를 재생하여서 상기 흡수타워로 회귀시켜 흡수액으로 재사용하도록 하는, 암모니아 재생부를 포함하고, 상기 배기가스 순환단은, 상기 흡수타워를 통과하여 정화된 배기가스 일부를 상기 연소공기 리시버로 재순환시킬 수 있다.In addition, the exhaust gas cleaning stage includes an exhaust gas receiver for temporarily storing exhaust gas exhausted from each cylinder of the ship engine to remove pulsation, and an SO by spraying the cleaning water with some exhaust gas discharged from the exhaust gas receiver. A cleaning unit that removes X and chute to clean, and circulates coolant to cool the exhaust gas, and a cleaning unit that temporarily stores the exhaust gas that has passed through the cleaning unit to remove pulsation, and mixes with combustion air to Comprising a combustion air receiver to be supplied to the cylinder, the greenhouse gas reduction stage, an exhaust gas cooling unit for cooling residual exhaust gas discharged from the exhaust gas receiver bypassing the cleaning unit, and a high concentration CO 2 absorbing liquid. by reacting an absorbing liquid from the absorbing liquid producing unit, producing the exhaust gas cooler of the exhaust gas and the absorbing solution is cooled by the unit for supplying the conversion of CO 2 to the ammonium salt solution formed CO 2 removal portion for removing the CO 2, the absorption A tower and an absorbent solution concentration control unit for controlling a concentration of the absorbent solution supplied from the absorbent solution manufacturing unit to the absorption tower, and the absorption solution regeneration stage reacts the ammonium salt aqueous solution discharged from the absorption tower with a divalent metal hydroxide aqueous solution. It includes an ammonia regeneration unit for regenerating NH 3 and returning it to the absorption tower to be reused as an absorption liquid, and the exhaust gas circulation stage is configured to recirculate part of the exhaust gas purified through the absorption tower to the combustion air receiver. I can.
또한, 상기 세정부는, 청수를 공급받아 중화시켜 세정수를 공급하는 세정수 공급모듈과, 상기 세정수 공급모듈로부터의 세정수를 상기 배기가스 리시버로부터의 배기가스로 분사하여 냉각하고 세정하는 세정모듈과, 냉각수를 통해 냉각하는 냉각모듈과, 상기 세정모듈을 통과한 세정수를 순환시키는 세정수 순환모듈과, 상기 세정모듈 통과 후 오염된 세정수를 수처리하는 수처리모듈을 포함할 수 있다.In addition, the cleaning unit includes a cleaning water supply module that receives and neutralizes fresh water to supply cleaning water, and a cleaning system in which cleaning water from the cleaning water supply module is injected into exhaust gas from the exhaust gas receiver to cool and clean it. It may include a module, a cooling module that cools through cooling water, a washing water circulation module that circulates the washing water that has passed through the washing module, and a water treatment module that treats contaminated washing water after passing through the washing module.
또한, 상기 세정수 공급모듈은, 청수를 공급받아 순환하는 세정수를 보충하여 상기 세정모듈로 공급하는 세정수보충펌프와, 상기 세정수보충펌프로부터 상기 세정모듈로 공급되는 세정수로 중화제를 투입하는 중화제 공급밸브를 포함하고, 상기 세정모듈은, 세정수를 분사하여 SOX과 슈트를 제거하여 세정하는 하나 이상의 세정유닛을 포함하고, 상기 냉각모듈은, 하나 이상의 상기 세정유닛의 하단에 형성되어 순환하는 냉각수에 의해 일정온도로 배기가스를 냉각하는 하나 이상의 냉각유닛을 포함하고, 상기 세정수 순환모듈은, 상기 세정모듈을 통과한 세정수를 집수하는 세정수 순환탱크와, 상기 세정수 순환탱크로부터의 세정수의 pH를 측정하여서 상기 중화제 공급밸브를 조절하여 중화제의 투입량을 결정하도록 모니터링하는 pH 미터와, 세정수 초기수량을 저장하고 세정수를 보충하는 버퍼탱크와, 상기 버퍼탱크로 세정수 일부를 순환시키고 상기 세정모듈로 세정수 일부를 순환시키는 세정수 순환펌프를 포함하고, 상기 수처리모듈은, 상기 버퍼탱크로부터 배수되는 세정수를 수처리하여 수처리된 세정수를 상기 버퍼탱크로 회귀시키는 수처리유닛과, 상기 수처리유닛으로부터 배출된 슬러지를 저장하는 슬러지탱크와, 상기 수처리유닛에 의해 일정 배출조건을 충족하는 세정수를 선외배출하는 선외배출밸브와, 상기 버퍼탱크로부터의 세정수를 임시 저장하는 세정수 드레인탱크를 포함할 수 있다.In addition, the washing water supply module includes a washing water supplement pump that supplements the washing water circulating by receiving fresh water and supplies it to the washing module, and a neutralizing agent into the washing water supplied from the washing water supplement pump to the washing module. And a neutralizing agent supply valve, wherein the cleaning module includes at least one cleaning unit for cleaning by spraying cleaning water to remove SO X and a chute, and the cooling module is formed at a lower end of the at least one cleaning unit. And one or more cooling units for cooling exhaust gas to a predetermined temperature by circulating cooling water, wherein the washing water circulation module comprises: a washing water circulation tank collecting washing water passing through the washing module; and the washing water circulation tank A pH meter that measures the pH of the washing water from the washing water and controls the neutralizing agent supply valve to determine the input amount of the neutralizing agent, a buffer tank storing the initial amount of washing water and replenishing the washing water, and washing water with the buffer tank And a washing water circulation pump for circulating a portion of the washing water and circulating a portion of the washing water to the washing module, wherein the water treatment module treats the washing water discharged from the buffer tank to return the treated washing water to the buffer tank. A unit, a sludge tank for storing sludge discharged from the water treatment unit, an outboard discharge valve for discharging washing water satisfying a predetermined discharge condition by the water treatment unit, and a temporary storage for washing water from the buffer tank. It may include a washing water drain tank.
또한, 상기 세정수 순환펌프의 후단에 설치되어 순환하는 세정수를 냉각하여, 상기 냉각모듈에 의한 세정수 냉각을 보강하도록 하는 세정수 냉각유닛을 더 포함할 수 있다.In addition, a washing water cooling unit may further include a washing water cooling unit installed at a rear end of the washing water circulation pump to cool the washing water circulating to reinforce cooling of the washing water by the cooling module.
또한, 상기 배기가스 리시버로부터 공급되는 고온고압의 배기가스에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈의 회전축에 결합되어 회전하여서 연소공기를 압축하여 상기 연소공기 리시버로 공급하는 압축기와, 상기 압축기의 흡입구측에 형성되어 이물질을 필터링하는 공기흡입필터와, 상기 압축기로부터 상기 연소공기 리시버로 공급되는 배기가스를 냉각하는 연소공기 냉각모듈과, 상기 배기가스 리시버로부터 상기 터빈으로의 배기가스의 유량을 조절하는 제1조절밸브와, 상기 제1조절밸브의 전단에 형성되어 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 조절하는 제2조절밸브로 구성되는, 과급단을 더 포함할 수 있다.In addition, a turbine rotating by the high-temperature and high-pressure exhaust gas supplied from the exhaust gas receiver, a compressor that is coupled to a rotating shaft of the turbine and rotates to compress combustion air and supply it to the combustion air receiver, and an inlet side of the compressor. An air intake filter formed in the air intake filter to filter foreign substances, a combustion air cooling module that cools exhaust gas supplied from the compressor to the combustion air receiver, and a agent that adjusts the flow rate of exhaust gas from the exhaust gas receiver to the turbine. It may further include a supercharging stage comprising a first control valve and a second control valve formed at a front end of the first control valve to control the flow rate of the exhaust gas to the cleaning unit.
또한, 상기 배기가스 리시버로부터 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 조절하는 제3조절밸브를 더 포함하고, 높은 부하 또는 높은 온도의 배기가스로 인해, 상기 터빈에 연결된 배기가스파이프에 결합된 배기가스이용 관련장치의 손상이 예상되는 경우에, 상기 제3조절밸브의 개폐를 제어하여 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 증가시켜 배기가스의 온도를 낮추도록 할 수 있다.In addition, the exhaust gas further comprises a third control valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas from the exhaust gas receiver to the cleaning unit, due to the high load or high temperature exhaust gas, the exhaust coupled to the exhaust gas pipe connected to the turbine When damage to the gas-use-related device is expected, opening/closing of the third control valve may be controlled to increase the flow rate of the exhaust gas to the cleaning unit to lower the temperature of the exhaust gas.
또한, 상기 연소공기 냉각모듈은, 냉각수를 순환시켜 연소공기를 냉각하는 1단 이상의 쿨링재킷과, 굴곡진 다판 형태로 형성되어 상기 쿨링재킷을 통과한 연소공기의 수분을 제거하는 미스트 캐쳐를 포함할 수 있다.In addition, the combustion air cooling module includes one or more cooling jackets for cooling combustion air by circulating cooling water, and a mist catcher formed in a curved multi-plate shape to remove moisture from the combustion air passing through the cooling jacket. I can.
또한, 상기 배기가스 냉각부는, 상기 선박 엔진으로부터 배출되어 상기 흡수타워의 하단을 통과하는 배기가스로 해수를 공급받아 분사하여 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하는 SOX 흡수부이거나, 배기가스 배출관을 감싸는 열교환 배관으로 청수를 순환시켜 배기가스를 냉각하는 청수 열교환부일 수 있다. In addition, the exhaust gas cooling unit is an SO X absorbing unit that dissolves and removes SO X while receiving and spraying seawater as exhaust gas discharged from the ship engine and passing through the lower end of the absorption tower, or It may be a fresh water heat exchange unit that cools exhaust gas by circulating fresh water through an enclosing heat exchange pipe.
또한, 상기 CO2 제거부는 상기 배기가스 냉각부를 통과한 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거할 수 있다.In addition, the CO 2 removal unit may remove the CO 2 to convert the CO 2 absorbing solution from the production unit was reacted by the exhaust gas passing through the cooling the exhaust gas and the absorption liquid with an ammonium salt solution.
또한, 상기 흡수액 제조부는, 청수를 저장하는 청수탱크; 상기 청수탱크로부터 청수를 공급하는 청수조절밸브; 고압의 NH3를 저장하는 NH3저장소; 상기 청수조절밸브에 의해 공급되는 청수에 상기 NH3저장소로부터 공급되는 NH3를 분사하여 흡수액인 고농도 암모니아수를 제조하여 저장하는 암모니아수탱크; 상기 암모니아수탱크 내의 암모니아수 농도를 측정하는 pH센서; 및 상기 암모니아수탱크로부터 상기 흡수액 농도조절부로 암모니아수를 공급하는 암모니아수 공급펌프;를 포함할 수 있다.In addition, the absorption liquid manufacturing unit, a fresh water tank for storing fresh water; A fresh water control valve for supplying fresh water from the fresh water tank; NH 3 reservoir for storing NH 3 under high pressure; An ammonia water tank for preparing and storing high-concentration ammonia water as an absorption liquid by spraying NH 3 supplied from the NH 3 reservoir to the fresh water supplied by the fresh water control valve; A pH sensor measuring the concentration of aqueous ammonia in the aqueous ammonia tank; And an ammonia water supply pump for supplying ammonia water from the ammonia water tank to the absorbent liquid concentration control unit.
또한, 상기 암모니아수탱크 내에 일정압력의 압축공기를 주입하여 NH3의 증발손실을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent evaporation loss of NH 3 by injecting compressed air of a predetermined pressure into the ammonia water tank.
또한, 상기 흡수액 농도조절부는, 청수를 공급하는 청수공급라인; 상기 흡수타워로 공급되는 흡수액인 암모니아수의 농도를 측정하는 pH센서; 상기 흡수액 제조부로부터 공급되는 암모니아수의 유량을 조절하는 유량조절밸브; 상기 pH센서에 의한 암모니아수 농도에 따라, 상기 흡수액 제조부로부터의 고농도 암모니아수를 혼합하여 농도를 높이거나 상기 청수공급라인의 청수를 혼합하여 농도를 낮추어, 암모니아수의 농도를 조절하는 믹서; 및 상기 믹서에 의한 혼합시 NH3의 증발을 방지하는 압력유지용 밸브;를 포함할 수 있다.In addition, the absorption liquid concentration control unit, a fresh water supply line for supplying fresh water; A pH sensor measuring the concentration of aqueous ammonia, which is an absorption liquid supplied to the absorption tower; A flow rate control valve that controls the flow rate of the ammonia water supplied from the absorbent liquid manufacturing unit; A mixer configured to increase the concentration by mixing high-concentration ammonia water from the absorption liquid preparation unit according to the ammonia water concentration by the pH sensor, or to lower the concentration by mixing fresh water from the fresh water supply line to adjust the concentration of the ammonia water; And a valve for maintaining pressure to prevent evaporation of NH 3 when mixing by the mixer.
또한, 상기 CO2 제거부는, 상기 흡수액 농도조절부로부터 공급되는 암모니아수를 하방으로 분사하는 암모니아수 분사노즐; CO2와 흡수액인 암모니아수와 접촉시켜 CO2를 NH4HCO3(aq)로 전환시키는 충진재; 상기 충진재가 채워진 흡수탑의 구간마다 다단으로 형성되어 CO2제거반응으로 인한 발열을 냉각하는 쿨링재킷; CO2와 반응하지 않고 외부로 배출되는 NH3를 포집하는 워터 스프레이; 굴곡진 다판 형태로 형성되어 암모니아수를 상기 충진재 방향으로 회귀시키는 미스트 제거판; 암모니아수가 역류하지 않도록 형성된 격벽; 및 상기 격벽으로 둘러싸인 배기가스 유입홀을 커버하는 우산형태의 차단판;을 포함할 수 있다.In addition, the CO 2 removal unit, an ammonia water spray nozzle for spraying the ammonia water supplied from the absorption liquid concentration control unit downward; A filler for converting CO 2 into NH 4 HCO 3 (aq) by contacting CO 2 with aqueous ammonia as an absorption liquid; A cooling jacket formed in multiple stages for each section of the absorption tower filled with the filler to cool heat generated by the CO 2 removal reaction; Water spray that does not react with CO 2 and collects NH 3 discharged to the outside; A mist removal plate formed in a curved multi-plate shape to return ammonia water in the direction of the filler; A partition wall formed to prevent ammonia water from flowing back; And an umbrella-shaped blocking plate covering the exhaust gas inlet hole surrounded by the partition wall.
또한, 상기 충진재는 단위 부피당 접촉면적이 크도록 설계된 다단의 증류 칼럼 패킹으로 구성되고, 상기 증류 칼럼 패킹 사이에 용액 재분배기가 형성될 수 있다.In addition, the filler may be composed of a multi-stage distillation column packing designed to have a large contact area per unit volume, and a solution redistributor may be formed between the distillation column packings.
또한, 상기 배기가스 세정단과 상기 온실가스 저감단 사이에 형성되어, 상기 선박 엔진의 폐열과 보일러수를 열교환시키는 EGE를 더 포함할 수 있다.In addition, it is formed between the exhaust gas cleaning stage and the greenhouse gas reduction stage, it may further include an EGE for heat exchange between the waste heat of the ship engine and boiler water.
또한, 상기 암모니아 재생부는, 상기 2가 금속수산화물 수용액를 저장하는 저장탱크; 상기 흡수타워로부터 배출된 상기 암모늄염 수용액과 상기 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크; 상기 혼합탱크로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터; 상기 용액 및 침전물을 상기 필터로 고압으로 이송하는 고압펌프; 및 상기 필터에 의해 분리된 암모니아수 또는 청수를 저장하고 상기 흡수액 농도조절부로 공급하는 암모니아수 저장탱크;를 포함할 수 있다.In addition, the ammonia regeneration unit may include a storage tank for storing the aqueous divalent metal hydroxide solution; A mixing tank for generating NH 3 (g) and carbonate by stirring the aqueous ammonium salt solution and the aqueous divalent metal hydroxide solution discharged from the absorption tower with a stirrer; A filter for separating carbonate by sucking the solution and precipitate from the mixing tank; A high pressure pump for transferring the solution and precipitate to the filter at high pressure; And an ammonia water storage tank for storing the ammonia water or fresh water separated by the filter and supplying it to the absorbent liquid concentration control unit.
또한, 상기 저장탱크에 저장된 상기 2가 금속수산화물 수용액은 청수와, CaO 또는 MgO를 반응시켜 생성된 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2일 수 있다.In addition, the divalent metal hydroxide aqueous solution stored in the storage tank may be Ca(OH) 2 or Mg(OH) 2 generated by reacting fresh water and CaO or MgO.
또한, 상기 배기가스 냉각부는 해수를 공급받아 분사하여 배기가스를 냉각하면서 SOx를 용해시켜 제거하는 SOx흡수부이고, 상기 배기가스를 냉각하면서 SOx를 용해시켜 제거하여 상기 흡수타워로부터 배출되는 세정된 수를 저장하는 세정수탱크, 상기 세정수탱크로 이송펌프에 의해 이송된 세정된 수의 선외배출조건을 충족하도록 탁도를 조절하는 필터링유닛과 pH조절을 위한 중화제 주입유닛을 구비하는 수처리장치, 및 고형의 배출물을 분리 저장하는 슬러지저장탱크로 구성되는, 배출단을 더 포함할 수 있다.In addition, the exhaust gas cooling unit is an SOx absorption unit that dissolves and removes SOx while cooling the exhaust gas by receiving and spraying seawater, and the cleaned water discharged from the absorption tower by dissolving and removing SOx while cooling the exhaust gas. A water treatment device including a washing water tank storing a washing water tank, a filtering unit for adjusting turbidity to meet the outboard discharge condition of the washed water transferred by the transfer pump to the washing water tank, and a neutralizing agent injection unit for adjusting pH, and solid Consisting of a sludge storage tank for separating and storing the discharge of the, may further include a discharge stage.
또한, 티어 2(Tier Ⅱ) 모드 운전시에, 상기 배기가스 순환단은 배기가스 재순환팬 출구측의 밸브를 통해, 연소공기의 상기 배기가스 재순환팬으로의 역류를 방지하고, 연소공기의 압력에 따라 상기 배기가스 재순환팬의 송풍압력을 조절하여 수분이 제거된 배기가스의 압력을 높여 재순환시키고, 티어 3(Tier Ⅲ) 모드 운전시에, 상기 과급단으로 공급되는 배기가스의 일부를 우회시키거나, 압축된 연소공기의 일부를 외부로 배출하거나, 슬러지 건조용으로 공급할 수 있다.In addition, in Tier II mode operation, the exhaust gas circulation end prevents the backflow of combustion air to the exhaust gas recirculation fan through a valve on the outlet side of the exhaust gas recirculation fan, and Accordingly, by adjusting the blowing pressure of the exhaust gas recirculation fan to increase the pressure of the exhaust gas from which moisture has been removed to recirculate, and when operating in Tier III mode, some of the exhaust gas supplied to the supercharge stage is bypassed, or , Part of the compressed combustion air can be discharged to the outside or supplied for sludge drying.
또한, 상기 배기가스 세정단은 상기 선박 엔진의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성될 수 있다.In addition, the exhaust gas cleaning stage may be mounted in an engine room or an engine casing of the marine engine.
또한, 상기 배기가스 순환단은 상기 온실가스 저감단을 통과하여 정화된 배기가스의 30% 내지 40%를 상기 선박 엔진으로 순환시켜 연소공기로 사용할 수 있다.In addition, the exhaust gas circulation stage may circulate 30% to 40% of the exhaust gas purified through the greenhouse gas reduction stage to the ship engine to be used as combustion air.
한편, 본 발명은 전술한 구성에 따른 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 구비한 선박을 제공할 수 있다.On the other hand, the present invention can provide a ship equipped with an EGR-coupled greenhouse gas emission reduction device according to the above-described configuration.
본 발명에 의하면, 기존 EGR을 유지하면서 EGR의 본래 목적인 NOX 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2뿐만 아니라 SOX를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있어 엔진의 부식을 방지하고 연소품질을 향상시킬 수 있으며, 재순환하는 배기가스에서 SOX와 CO2를 제거하여 엔진의 부식을 방지하고 환경오염을 줄일 수 있으며, 선박 엔진의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성하여 설치공간을 절약할 수 있어 여유공간을 확보할 수 있고, 기존 EGR 시스템이 기설치된 선박에 추가 설치가 가능하도록 하여 변경사항이 적도록 구성할 수 있고, 배기가스로부터 NOX와 SOX와 CO2를 IMO 온실가스 배출규제를 충족시키도록 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 분리 배출하거나 유용한 물질로 전환하여 저장하며, NH3 재생비용을 절감할 수 있고, 필터 후단부의 용량 크기를 줄일 수 있고, CO2 제거시 비교적 저렴한 NH3와 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2만 소모되어 CO2 제거비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, while maintaining the existing EGR, while reducing the production of NO X, which is the original purpose of EGR, it absorbs not only CO 2 but also SO X , which is a representative greenhouse gas, and converts it into a material that does not affect the environment, or stores it as a useful material It can prevent engine corrosion and improve combustion quality, prevent engine corrosion and reduce environmental pollution by removing SO X and CO 2 from recirculating exhaust gas, and reduce engine room or engine casing of ship engines. It can be installed in the form of installation to save installation space, thereby securing extra space, and allowing additional installation on ships where the existing EGR system is installed, so that there are few changes, and NO from exhaust gas. X and SO X and CO 2 are converted into substances that do not affect the environment to meet the IMO greenhouse gas emission regulations and discharged separately or converted into useful substances for storage, reducing the cost of NH 3 recycling, and at the rear end of the filter. parts can be reduced and capacity measurements, CO 2 is removed during the consumption is relatively low NH 3 and Ca (OH) 2 or Mg (OH) 2 man there is an effect that it is possible to reduce the cost of CO 2 removal.
또한, 흡수액의 농도를 조절하여 흡수액의 농도를 일정하게 유지하여 온실가스 흡수성능 저하를 방지하도록 하고, 가압시스템을 적용하여 고농도 흡수액의 자연증발로 인한 흡수액 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, by controlling the concentration of the absorbent liquid, the concentration of the absorbent liquid is kept constant to prevent the reduction of greenhouse gas absorption performance, and by applying a pressurization system, there is an effect of preventing the loss of the absorbent liquid due to the natural evaporation of the high concentration absorbent liquid.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치의 개략적인 구성도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 구현한 회로도 시스템을 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 회로도 시스템의 배기가스 세정단을 분리 도시한 것이다.
도 4는 도 2의 회로도 시스템의 온실가스 저감단을 분리 도시한 것이다.
도 5는 도 2의 회로도 시스템의 흡수액 재생단을 분리 도시한 것이다.
도 6은 도 2의 회로도 시스템의 배기가스 순환단을 분리 도시한 것이다.
도 7은 도 2의 회로도 시스템의 배기가스 냉각부를 분리하여 예시한 것이다.
도 8은 도 2의 회로도 시스템의 과급단을 분리 도시한 것이다.
도 9는 도 2의 회로도 시스템의 EGE를 분리 도시한 것이다.
도 10은 도 2의 도 2의 회로도 시스템의 배출단을 분리 도시한 것이다.
도 11은 도 2의 회로도 시스템에 적용되는 충진재를 예시한 것이다.
도 12는 도 2의 회로도 시스템의 암모니아수 분사노즐을 예시한 것이다.1 shows a schematic configuration diagram of an EGR-coupled greenhouse gas emission reduction apparatus of a ship according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a system for implementing an EGR-coupled greenhouse gas emission reduction device of the ship of FIG. 1.
FIG. 3 is a separate illustration of an exhaust gas cleaning stage of the circuit diagram system of FIG. 2.
4 is a separate diagram illustrating a greenhouse gas reduction stage of the circuit diagram system of FIG. 2.
FIG. 5 is a separate diagram illustrating an absorbent liquid regeneration stage of the circuit diagram system of FIG. 2.
6 is a separate diagram illustrating an exhaust gas circulation stage of the circuit diagram system of FIG. 2.
7 is an illustration of the exhaust gas cooling unit of the circuit diagram system of FIG. 2 separated.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the supercharge stage of the system of FIG. 2 separately.
9 is a separate diagram illustrating the EGE of the circuit diagram system of FIG. 2.
FIG. 10 is a separate view showing the discharge end of the circuit diagram system of FIG. 2 of FIG. 2.
11 illustrates a filler applied to the circuit diagram system of FIG. 2.
12 illustrates an ammonia water injection nozzle of the circuit diagram system of FIG. 2.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치는, 선박 엔진(10)으로부터의 일부 배기가스를 세정 및 냉각하고, 산소농도를 조절하여 NOX의 생성을 억제하고, 선박 엔진(10)으로 재공급하여 연소공기로 재사용하도록 하는 배기가스 세정단(100), 배기가스 세정단(100)과 연동하여, 선박 엔진(10)으로부터의 잔여 배기가스를 냉각하고, 순환하는 온실가스 흡수액의 농도를 조절하여 온실가스를 유효하게 저감하여 배출하는 온실가스 저감단(200), 온실가스 흡수액을 재생하여 온실가스 저감단(200)으로 회귀시켜 순환시키는 흡수액 재생단(300) 및 온실가스 저감단(200)을 통과하여 정화된 배기가스 일부를 선박 엔진(10)으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 하는 배기가스 순환단(400)을 포함하여, 기존 EGR을 유지하여 NOX 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있어 엔진의 부식을 방지하고 연소품질을 향상시키고, 흡수액의 농도를 조절하여 흡수액의 농도를 일정하게 유지하여 흡수성능 저하를 방지하는 것을 요지로 한다.Referring to FIG. 1, the EGR-coupled greenhouse gas emission reduction apparatus of a ship according to an embodiment of the present invention cleans and cools some exhaust gas from the ship engine 10, and controls the oxygen concentration to generate NO X. In conjunction with the exhaust
이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 전술한 구성의 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 구체적으로 상술하면 다음과 같다.Hereinafter, referring to FIGS. 1 to 12, the EGR-coupled greenhouse gas emission reduction apparatus of the vessel having the above-described configuration will be described in detail as follows.
배기가스 세정단(100)은 주엔진 또는 발전용엔진인 선박 엔진(10)으로부터의 일부 배기가스를 세정 및 냉각하고, 산소농도를 조절하여 NOX의 생성을 억제하고, 선박 엔진(10)으로 재공급하여 연소공기로 재사용하도록 한다.The exhaust
즉, 배기가스 세정단(100)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 선박 엔진(10)의 각 실린더로부터 배기되는 배기가스를 임시 저장하여 맥동을 제거하는 배기가스 리시버(110)와, 배기가스 리시버(110)로부터 배출되는 일부 배기가스로 세정수를 분사하여 SOX과 슈트(soot)를 제거하여 세정하고, 냉각수를 순환시켜 배기가스를 냉각하고, 산소농도를 조절하여 NOX의 생성을 억제하는 세정부(120)와, 세정부(120)를 통과한 배기가스를 임시저장하여 맥동을 제거하고, 연소공기와 혼합하여 선박 엔진(10)의 각 실린더로 급기하여 재사용하도록 하는, 연소공기 리시버(130)로 구성된다.That is, the exhaust
여기서, 배기가스 리시버(exhaust gas receiver)(110)는 선박 엔진(10)의 다수로 구성된 각 실린더(미도시)의 연소실로부터 연소 후 배기행정에 의해 배기가스 배출구로부터 배기되는 고온고압의 배기가스를 임시 저장하여 배기가스의 맥동을 제거하고, 조절밸브의 개폐를 통해 후단의 세정부(120) 또는 과급단(500)으로 선택적으로 공급한다.Here, the
예컨대, 각 실린더별 점화순서가 상이하므로 배기가스의 배출시점도 상이하여 맥동이 발생하는데, 배기가스 리시버(110)는 배기가스 압력의 맥동을 제거하기에 적합한 용량을 구비하며 보온이 가능한 실린더 형태로 형성되고 일측은 연소실의 배기가스 배출구와 연결되고 타측은 과급단(500)의 터빈(510) 입구측 또는 세정부(120)의 세정모듈(122) 입구측과 연결되어 배기가스를 공급한다.For example, since the ignition sequence of each cylinder is different, the timing of exhaust gas is also different and pulsation occurs.The
또한, 세정부(120)는 EGR(Exhaust Gas Recirculation)로서, 배기가스의 세정, 냉각 및 중화를 수행하는 구성요소로서, 배기가스 리시버(110)로부터 공급되는 배기가스로 세정수를 1차 또는 2차로 순차적으로 분사하여 배기가스에 함유된 SOX과 슈트를 제거하여 세정하고, 냉각수를 순환시켜 배기가스를 냉각하여서, 연소공기 리시버(130)로 공급한다.In addition, the
참고로, 연소실에서, 연소공기에 함유된 산소 중 일부는 연료와 연소하여 CO2를 생성하고 나머지는 NOX과 SOX을 생성하는데, 세정부(120)는 연소후 CO2가 다량 함유된 배기가스를 세정 및 냉각하여 과급단(500)으로부터의 연소공기와 함께 연소에 필요한 최소한의 산소(O2)만을 선박 엔진(10)의 연소실로 공급하여서, 연소공기 자체의 CO2 농도를 높이고 산소의 농도를 낮춰서 NOX의 생성을 억제하도록 할 수 있다.For reference, in the combustion chamber, some of the oxygen contained in the combustion air is combusted with fuel to generate CO 2 and the rest generates NO X and SO X , and the
한편, 세정부(120)에 의한 배기가스의 재순환 비율에 비례하여 NOX의 감소량도 증가하는데 전체 배기가스의 30% 내지 40% 정도가 선박 엔진(10)과 세정부(120) 사이에 재순환되어 선박 엔진(10)으로 급기되도록 구성될 수 있다.On the other hand, in proportion to the recirculation rate of the exhaust gas by the
구체적으로, 세정부(120)는 청수(fresh water)를 공급받아 중화시켜 세정수를 공급하는 세정수 공급모듈(121)과, 세정수 공급모듈(121)로부터 공급되는 세정수를 배기가스 리시버(110)로부터의 배기가스로 분사하여 냉각하고 세정하는 세정모듈(122)과, 냉각수를 세정모듈(122)로 순환시켜 배기가스를 냉각하는 냉각모듈(123)과, 세정모듈(122)을 통과한 세정수를 순환시켜 재사용하도록 하는 세정수 순환모듈(124)과, 세정모듈(122) 통과 후 오염된 세정수를 수처리하는 수처리모듈(WTS;Water Treatment System)(125)로 구성될 수 있다.Specifically, the
구체적으로, 세정수 공급모듈(121)은, 청수공급밸브(121a)를 통해 청수를 공급받아 순환하는 세정수를 보충하여 세정모듈(122)로 공급하는 세정수보충펌프(121b)와, 세정수보충펌프(121b)로부터 세정모듈(122)로 공급되는 세정수로 중화제, 예컨대 SOX에 의해 생성된 황산을 제거하기 위한 염기성 중화제를 투입하는 중화제 공급밸브(121c)를 포함한다.Specifically, the washing water supply module 121 includes a washing water supplement pump 121b that receives fresh water through the fresh water supply valve 121a, supplements the washing water circulating and supplies it to the washing module 122, and And a neutralizing agent supply valve 121c for injecting a neutralizing agent, for example, a basic neutralizing agent for removing sulfuric acid generated by SO X into the washing water supplied from the supplement pump 121b to the washing module 122.
세정모듈(122)은, 배기가스로 세정수를 분사하여 SOX과 슈트를 제거하여 세정하는 하나 이상의 세정유닛을 포함하는데, 즉 세정수 공급모듈(121) 또는 세정수 순환모듈(124)로부터 공급되는 중화된 세정수를 배기가스로 1차분사하여(pre-spray) 고온의 배기가스를 200℃ 내지 300℃로 냉각하고 SOX과 슈트 등의 파티클 성분을 제거하여 세정하는 전단의 제1세정유닛(122a)과, 세정수를 2차분사하여(EGR cooler spray) 배기가스를 45℃ 내외로 냉각하고 SOX과 슈트 등의 파티클 성분을 제거하여 세정하는 후단의 제2세정유닛(122b)으로 각각 구성될 수 있다.The cleaning module 122 includes at least one cleaning unit for cleaning by spraying cleaning water with exhaust gas to remove SO X and the chute, that is, supplied from the cleaning water supply module 121 or the cleaning
냉각모듈(123)은, 하나 이상의 세정유닛의 하단에 형성되어 순환하는 냉각수에 의해 일정온도로 배기가스를 냉각하는 하나 이상의 냉각유닛을 포함하는데, 즉 제1세정유닛(122a)의 하단에 형성되어 순환하는 냉각수에 의해 일정온도로 배기가스를 냉각하는 제1냉각유닛(123a)과, 제2세정유닛(122b)의 하단에 형성되어 순환하는 냉각수에 의해 일정온도로 배기가스를 냉각하는 제2냉각유닛(123b)으로 각각 구성될 수 있다.The
세정수 순환모듈(124)은, 세정모듈(122)을 통과한 세정수를 집수하는 세정수 순환탱크(124a)와, 세정수 순환탱크(124a)로부터의 세정수의 pH를 측정하여서 중화제 공급밸브(121c)를 조절하여 염기성 중화제의 투입량을 결정하도록 하는 pH 미터(124b)와, 세정수 초기수량을 저장하고 세정모듈(122)로의 세정수를 보충하는 버퍼탱크(buffer tank)(124c)와, 버퍼탱크(124c)로 세정수 일부를 순환시키고 세정모듈(122)로 세정수 일부를 순환시키는 세정수 순환펌프(124d)와, 세정수 순환펌프(124d)의 후단에 설치되어 순환하는 세정수를 냉각하여 냉각모듈(123)에 의한 세정수 냉각을 보강하도록 하는 세정수 냉각유닛(124e)으로 구성된다.The washing
여기서, pH 미터(124b)는 순환하는 세정수에 함유된 황산에 의한 pH를 측정하고, 측정된 pH에 따라, 중화제 공급밸브(121c)에 의해 염기성 중화제, 예컨대 NaOH의 투입량을 조절하여 세정수를 중화시켜 세정수가 순환하는 파이프라인과 관련 구성요소의 부식을 방지하도록 하고, 버퍼탱크(124c)는 배기가스의 연소로 인해 부수적으로 발생한 추가 수분을 집수하여 제거하고 수처리모듈(125)에 의해 수처리되어 정화된 세정수를 저장하여 보충할 수도 있다.Here, the pH meter 124b measures the pH due to sulfuric acid contained in the circulating washing water, and adjusts the input amount of a basic neutralizing agent such as NaOH by the neutralizing agent supply valve 121c according to the measured pH. It is neutralized to prevent corrosion of pipelines and related components in which the washing water circulates, and the buffer tank 124c collects and removes additional moisture incidental due to combustion of exhaust gas, and is treated with water by the water treatment module 125. Purified washing water can also be stored and replenished.
수처리모듈(125)은, 버퍼탱크로부터 배수되는 세정수를 수처리하여 수처리된 세정수를 버퍼탱크로 회귀시키는 수처리유닛과, 수처리유닛으로부터 배출된 슬러지를 저장하는 슬러지탱크와, 수처리유닛에 의해 일정 배출조건을 충족하는 세정수를 선외배출하는 선외배출밸브와, 버퍼탱크로부터의 세정수를 임시 저장하는 세정수 드레인탱크를 포함할 수 있다.The water treatment module 125 includes a water treatment unit that water-treats the washing water discharged from the buffer tank and returns the treated washing water to the buffer tank, a sludge tank storing sludge discharged from the water treatment unit, and a constant discharge by the water treatment unit. It may include an outboard discharge valve for discharging the washing water satisfying the conditions, and a washing water drain tank for temporarily storing the washing water from the buffer tank.
구체적으로, 수처리모듈(125)은, 버퍼탱크(124c)로부터 배수되는 세정수를 원심분리 또는 필터링에 의해 수처리하고 수처리되어 정화된 세정수를 버퍼탱크(124c)로 회귀시키는 수처리유닛(125a)과, 수처리유닛(125a)에 의해 분리배출되는 슬러지(sludge)를 저장하는 슬러지탱크(125b)와, 수처리유닛(125a)에 의해 일정 선외배출조건을 충족하는 세정수를 선외배출하는 선외배출밸브(125c)와, 버퍼탱크(124c)로부터의 세정수를 임시 저장하는 세정수 드레인탱크(125d)로 구성되어서, 세정수에 포함된 슈트 등의 찌꺼기를 분리하여 저장하고 분리된 배출수를 선외배출하도록 한다.Specifically, the water treatment module 125 includes a water treatment unit 125a that treats the washing water drained from the buffer tank 124c by centrifugation or filtering, and returns the purified washing water to the buffer tank 124c. , A sludge tank 125b for storing sludge separated and discharged by the water treatment unit 125a, and an outboard discharge valve 125c for discharging washing water that satisfies a certain outboard discharge condition by the water treatment unit 125a. ), and a washing water drain tank 125d that temporarily stores washing water from the buffer tank 124c, so that wastes such as chutes contained in the washing water are separated and stored, and the separated discharge water is discharged outboard.
한편, 배기가스 세정단(100)은 선박 엔진(10)의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성되어서, 선박 엔진(10)의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성하여 설치공간을 절약할 수 있어 여유공간을 확보할 수 있고, 기존 EGR 시스템이 기설치된 선박에 추가 설치가 가능하도록 하여 변경사항이 적도록 구성할 수 있으며, 기존 EGR 시스템이 설치된 선박에 추가 설치가 용이한 효과가 있다.On the other hand, the exhaust
온실가스 저감단(200)은 배기가스 세정단(100)과 연동하여, 선박 엔진(10)으로부터의 잔여 배기가스를 냉각하고, 순환하는 온실가스 흡수액의 농도를 조절하여 온실가스를 유효하게 저감하여 배출한다.The greenhouse
즉, 온실가스 저감단(200)은, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가스 리시버(110)로부터 배출되어 세정부(120)를 우회하여 흡수타워(230)로 공급되는 잔여 배기가스를 냉각하는 배기가스 냉각부(210)와, 고농도 CO2 흡수액을 제조하여 공급하는 흡수액 제조부(220)와, 배기가스 냉각부(210)에 의해 냉각된 배기가스와 흡수액 제조부(220)로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 CO2 제거부가 형성된, 흡수타워(230)와, 흡수액 제조부(220)로부터 흡수타워(230)로 공급되는 흡수액의 농도를 조절하는 흡수액 농도조절부(240)로 구성된다.That is, the greenhouse
배기가스 냉각부(210)는 배기가스의 온도를 낮춰 흡수타워(230)로 공급하여 흡수액에 의한 CO2 흡수를 원활하게 한다.The exhaust
예컨대, 배기가스 냉각부(210)는, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 선박 엔진(10)으로부터 배출되어 흡수타워(230)의 하단을 통과하는 배기가스로, 씨체스트(sea chest)(미도시)를 통해 선외로부터 해수를 흡입하여 해수펌프(211)에 의해 해수를 공급받아 해수조절밸브(212)와 다단의 해수분사노즐(213)을 통해서 분사량을 조절하여 분사하여서, 배기가스를 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하고 슈트의 분진을 제거하는 SOX 흡수부일 수 있다.For example, the exhaust
여기서, SOX 흡수부 형태인 배기가스 냉각부(210)는 배출단(700)으로 배액되는 세정수가 역류하지 않도록 하는, 격벽 형태의 배기가스 유입관(214) 또는 배기가스 유입관(214)을 커버하는 우산형태의 차단판(215)을 포함할 수도 있다.Here, the exhaust gas cooling unit 210 in the form of an SO X absorption unit includes an exhaust
참고로, 선박의 접안시 또는 항해시에 따라, 수심에 따라 상부의 해수를 흡입하는 하이(high) 씨체스트 또는 하부의 해수를 흡입하는 로우(low) 씨체스트로부터 해수펌프(211)로 선택적으로 공급할 수 있다. 즉, 선박의 접안시에는 하부의 해수보다는 상부의 해수가 깨끗하므로 하이 씨체스트를 사용하고, 선박의 항해시에는 상부의 해수보다는 하부의 해수가 깨끗하므로 로우 씨체스트를 사용할 수 있다.For reference, depending on the ship's berthing or sailing, the
또한, 해수펌프(211)는 선외로부터 해수를 흡입하는 흡인펌프(suction pump)와 해수를 해수조절밸브(212)로 펌핑하여 이송하는 해수이송펌프로 분리 구성될 수 있고, 해수조절밸브(212)는 해수의 유량을 조절하는 수동조작형 다이아프램 밸브 또는 솔레노이드 타입 밸브일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 배기가스의 양에 따라 해수분사노즐(213)을 통한 해수 분사량을 조절할 수 있는 것이라면, 어떠한 형태의 밸브라도 적용 가능하다.In addition, the
또는, 배기가스 냉각부(210)는, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 배기가스 배출관을 감싸는 열교환 배관으로 선내 냉각시스템으로부터 제공되는 청수를 순환시켜 배기가스를 27℃ 내지 33℃의 온도로 냉각하는 청수 열교환부일 수 있다.Alternatively, the exhaust
예컨대, 청수 열교환부 형태의 배기가스 냉각부(210)는 선박 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스를 청수의 열교환방식으로 냉각할 수 있으며, 구체적으로는 배기가스가 유동하는 배기가스 배출관을 감싸는 열교환 배관(216)으로 선내 냉각시스템(20)으로부터 제공되는 청수를 순환시켜 청수와의 열교환방식에 의해 배기가스를 27℃ 내지 33℃의 온도로 냉각할 수 있다.For example, the exhaust
즉, 청수에 의해 배기가스를 직접 냉각하는 수냉방식은 청수의 투입으로 인해 흡수액의 농도가 낮아져 온실가스 흡수성능이 저하되는데, 이를 개선하여 열교환방식에 의해 배기가스를 냉각하여 흡수액의 농도가 낮아지는 것을 방지하여 온실가스 흡수성능을 일정하게 유지할 수 있다.In other words, in the water cooling method in which the exhaust gas is directly cooled by fresh water, the concentration of the absorbent liquid is lowered due to the introduction of fresh water, and the GHG absorption performance is lowered.By improving this, the concentration of the absorbent liquid is lowered by cooling the exhaust gas by the heat exchange method. It can prevent greenhouse gas absorption performance to be kept constant.
흡수액 제조부(220)는 다음의 [화학식 1]과 같이 청수와 NH3를 반응시켜 고농도 CO2 흡수액인 고농도 암모니아수(NH4OH(aq))를 제조하여 흡수액 농도조절부(240)를 거쳐 흡수타워(230)로 공급한다. The absorption liquid manufacturing unit 220 reacts fresh water and NH 3 as shown in the following [Chemical Formula 1] to prepare a high-concentration ammonia water (NH 4 OH (aq)), which is a high-concentration CO2 absorption liquid, and passes through the absorption liquid
구체적으로, 흡수액 제조부(220)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 청수를 저장하는 청수탱크(미도시), 청수탱크로부터 청수를 암모니아수탱크(223)로 공급하는 청수조절밸브(221), 고압의 NH3를 저장하는 NH3저장소(222), 청수조절밸브(221)에 의해 공급되는 청수에 NH3저장소(222)로부터 공급되는 NH3를 분사하여 고농도 암모니아수를 제조하여 저장하는 암모니아수탱크(223), 암모니아수탱크(223) 내의 암모니아수 농도를 측정하는 pH센서(224), 및 암모니아수탱크(223)로부터 흡수액 농도조절부(240)로 고농도 암모니아수를 공급하는 암모니아수 공급펌프(225)로 구성될 수 있다.Specifically, the absorption
예컨대, 흡수타워(230)와 흡수액 재생단(300)을 순환하는 암모니아수는 운전을 거듭하면서 농도가 변하게 되는데, 농도가 낮아지는 경우에는 고농도의 암모니아수를 암모니아수 순환라인(A, 도 1 참)에 공급하여, 낮아진 암모니아수 농도를 보상하여 설계된 암모니아수 농도로 일정하게 유지할 수 있다.For example, the concentration of ammonia water circulating between the
한편, 고농도 암모니아수는 동일 온도에서 저농도 암모니아수에 대비하여 NH3(g)의 분압(partial pressure)이 높아서, 대기압 상태에서는 NH3가 상대적으로 증발이 더 잘 일어나 손실이 증가한다. 이에, 고농도 암모니아수를 저장하기 위해서는 용해도가 높고 NH3(g)의 증기압이 낮아지도록 온도를 낮추고 가압 시스템 하에서 운전해야 한다.On the other hand, the high-concentration ammonia water has a higher partial pressure of NH 3 (g) compared to the low-concentration ammonia water at the same temperature, so that in atmospheric pressure, NH 3 is relatively more evaporated, resulting in an increase in loss. Therefore, in order to store high-concentration ammonia water, it is necessary to lower the temperature so that the solubility is high and the vapor pressure of NH 3 (g) is lowered and operate under a pressurized system.
즉, NH3(g)가 대기 중으로 증발 손실되는 현상을 방지하기 위해 암모니아수탱크(223) 내에 일정압력의 압축공기를 주입하여서, 암모니아수탱크(223) 내의 압력을 높은 상태로 유지하여 NH3의 증발손실을 방지할 수 있다.That is, in order to prevent the phenomenon that NH 3 (g) is evaporated and lost to the atmosphere, compressed air of a certain pressure is injected into the
예를 들면, NH3는 -34℃, 85bar에서 액체 상태로 저장이 가능하므로 선내에서 가용한 7bar 압축공기를 사용하여 암모니아수탱크(223) 내부를 일정압력으로 유지하여서, 50% 농도의 암모니아수를 암모니아수탱크(223)에 저장할 수 있다.For example, NH 3 can be stored in a liquid state at -34°C and 85 bar. Therefore, by maintaining the inside of the
또한, 암모니아수탱크(223)의 과압방지를 위해 안전영역(Safe Area)로 배기하여 압력을 낮추는 안전밸브(safety valve)(226)가 설치될 수 있다.In addition, a
흡수타워(230)의 CO2 제거부는 배기가스 냉각부(210)에 의해 냉각된 배기가스와 흡수액 제조부(220)로부터의 흡수액인 암모니아수를 반응시켜 다음의 [화학식 2]와 같이 CO2를 암모늄염 수용액(NH4HCO3(aq))으로 전환하여 CO2를 제거한다. The CO 2 removal unit of the
구체적으로, CO2 제거부는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 흡수액 농도조절부(240)로부터 공급되는 암모니아수를 하방으로 분사하는 암모니아수 분사노즐(231), 배기가스의 CO2와 흡수액인 암모니아수와 접촉시켜 CO2를 암모늄염 수용액인 NH4HCO3(aq)로 전환시키는 충진재(232), 충진재(232)가 채워진 흡수탑의 구간마다 다단으로 형성되어 CO2흡수반응으로 인한 발열을 냉각하는 쿨링재킷(cooling jacket)(미도시), CO2와 반응하지 않고 외부로 배출되는 NH3를 포집하는 워터 스프레이(233), 굴곡진 다판 형태로 형성되어 암모니아수 분사노즐(231)에 의한 분사시 비산되는 암모니아수를 충진재(232) 방향으로 회귀시키는 미스트 제거판(234), 충진재(232)를 통과한 암모니아수가 배기가스 냉각부(210)로 역류하지 않도록 형성된 격벽(235), 및 격벽(235)으로 둘러싸인 배기가스 유입홀을 커버하는 우산형태의 차단판(236)으로 구성될 수 있다.Specifically, the CO2 removal unit, as shown in Figs. 4 and 5, the ammonia
여기서, 쿨링재킷은 물질전단이 가장 원활한 20℃ 내지 50℃로 냉각하여 CO2흡수율을 일정수준으로 유지하면서 NH3가 기화되어 소실되지 않도록 할 수 있다.Here, the cooling jacket can be cooled to 20°C to 50°C with the most smooth material shear, so that the CO 2 absorption rate is maintained at a certain level and NH 3 is not vaporized and lost.
한편, CO2 제거부는 배기가스와 NH3와의 접촉면적을 늘리면서도 엔진 스펙에서 요구되는 배기관의 허용 압력강하(pressure drop) 내에서 운전되도록 다양한 형태가 고려될 수 있는데, 예컨대, 충진재(232)는 단위 부피당 접촉면적이 크도록 설계된 다단의 증류 칼럼 패킹으로 구성되고, 단위면적당 접촉면적과 기체의 압력강하와 범람속도를 고려하여 도 11에 예시된 바와 같은 흡수공정에 적합한 증류 칼럼 패킹을 선정할 수 있고, 도 12에 예시된 바와 같이 암모니아수 분사노즐(231)은 래더 파이프(ladder pipe) 형태(a) 또는 스프레이 형태(b)로 구성될 수 있다.On the other hand, the CO 2 removal unit can be considered in various forms so as to increase the contact area between the exhaust gas and NH 3 and operate within the allowable pressure drop of the exhaust pipe required by the engine specification, for example, the filler 232 It is composed of a multi-stage distillation column packing designed to have a large contact area per unit volume, and a distillation column packing suitable for the absorption process as illustrated in FIG. 11 can be selected in consideration of the contact area per unit area, the pressure drop of the gas, and the overflow rate. In addition, as illustrated in FIG. 12, the ammonia
또한, 암모니아수는 충진재(232)를 하향 통과하고 배기가스는 충진재(232)를 상향 통과하여 접촉하게 되어 채널링 현상을 방지하기 위한 증류 칼럼 패킹 사이에 용액 재분배기(미도시)가 형성될 수 있다.In addition, ammonia water passes downward through the filler 232 and the exhaust gas passes upward through the filler 232 and comes into contact, so that a solution redistributor (not shown) may be formed between distillation column packings to prevent channeling.
또한, 미스트 제거판(234)은 비산된 암모니아수가 굴곡진 다판에 점착되어 액적(droplet)이 커지도록 하여 자중에 의해 충진재(232) 방향으로 배액되도록(drain) 한다.In addition, the
흡수액 농도조절부(240)는 흡수액 제조부(220)로부터 흡수타워(230)로 공급되어 흡수액 순환라인(A)을 따라 순환하는 흡수액의 농도를 조절한다.The absorbent liquid
예컨대, 흡수액 순환라인(A)을 순환하는 암모니아수의 농도가 낮을 경우에는 앞선 [화학식 2]의 (NH4)2CO3의 생성이 줄어 CO2 배출량이 증가하게 되고, 농도가 높을 경우에는 과다한 CO2 흡수로 인해 CaCO3 또는 MgCO3 생산량이 필요 이상으로 증가하게 되므로, 흡수액 농도조절부(240)는 암모니아수의 농도를 일정하게 유지하여 흡수타워(230)의 CO2 흡수성능이 지속되도록 하여야 한다.For example, when the concentration of ammonia water circulating in the absorption liquid circulation line (A) is low, the generation of (NH 4 ) 2 CO 3 in [Chemical Formula 2] decreases, resulting in an increase in CO 2 emissions, and when the concentration is high, excessive CO 2 Since CaCO 3 or MgCO 3 production increases more than necessary due to absorption, the absorption liquid
이를 구현하기 위해, 흡수액 농도조절부(240)는, 흡수액 제조부(220)의 고농도 암모니아수와 흡수액 순환라인(A)을 순환하는 저농도의 암모니아수를 혼합하여 암모니아수의 농도를 질량기준 12%로 조절하도록 설계할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 사용조건에 따라 변경될 수 있다.To implement this, the absorbent liquid
구체적으로, 흡수액 농도조절부(240)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 청수를 공급하는 청수공급라인(241), 흡수타워(230)로 공급되는 흡수액인 암모니아수의 농도를 측정하는 pH센서(242), 암모니아수 공급펌프(225)의 가동에 의해 흡수액 제조부(220)로부터 공급되는 고농도 암모니아수의 유량을 조절하는 유량조절밸브(243), pH센서(242)에 의한 암모니아수 농도에 따라, 흡수액 제조부(220)로부터의 고농도 암모니아수를 혼합하여 농도를 높이거나 청수공급라인(241)의 청수를 혼합하여 농도를 낮추어, 암모니아수의 농도를 조절하는 믹서(244), 및 믹서(244)에 의한 혼합시 NH3의 증발을 방지하는 압력유지용 밸브(245)로 구성될 수 있다.Specifically, the absorption liquid
여기서, 믹서(244) 내부에는 원활하게 혼합하기 위해 유체의 와류를 일으킬 수 있는 날개가 배치된 파이프 또는 구조물로 다양한 형태로 구성될 수 있고, 압력유지용 밸브(245)는 믹서(244)의 배출구에 형성되어 혼합시에도 높은 압력을 유지하여 고농도 암모니아수로부터 NH3(g)가 증발하여 소실되는 것을 방지할 수 있다.Here, the
흡수액 재생단(300)은 온실가스 흡수액을 재생하여 온실가스 저감단(200)으로 회귀시켜 순환시키되, 흡수타워(230)로부터 배출된 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 NH3를 재생하여서 흡수타워(230)로 회귀시켜 흡수액으로 재사용하도록 하는, 암모니아 재생부로 구성될 수 있다.The absorption liquid regeneration stage 300 regenerates the GHG absorption liquid and returns to the
즉, 암모니아 재생부는, 다음의 [화학식 3] 또는 [화학식 4]에 의해, 흡수타워(230)로부터 배출된 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 NH3를 재생하여서 흡수타워(230)로 회귀시켜 CO2 흡수액으로 재사용하도록 하고, CO2를 CaCO3(s) 또는 MgCO3(s)의 탄산염 형태로 저장하거나 배출하도록 할 수 있다.That is, the ammonia regeneration unit reacts the aqueous ammonium salt solution discharged from the
구체적으로, 암모니아 재생부는, 도 5에 도시된 바와 같이, 2가 금속수산화물 수용액(Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2)를 저장하는 저장탱크(310), 흡수타워(230)로부터 배출된 암모늄염 수용액과 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크(320), 혼합탱크(320)로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터(330), 용액 및 침전물을 필터(330)로 고압으로 이송하는 고압펌프(340), 필터(330)에 의해 분리된 암모니아수(또는 청수)를 저장하고 흡수액 농도조절부(240)로 공급하는 암모니아수 저장탱크(350), 암모니아수 저장탱크(350)로부터 흡수액 농도조절부(240)로 공급하는 암모니아수 순환펌프(360), 및 필터(330)에 의해 분리된 탄산염(CaCO3(s) 또는 MgCO3(s))을 슬러리 또는 건조기(dryer)(미도시)로 이송되어 고형화된 고체 상태로 저장하는 별도의 저장탱크(미도시)로 구성될 수 있다.Specifically, the ammonia regeneration unit is discharged from the
여기서, 혼합탱크(320) 내에 설치된 교반기에 의해 연속적으로 반응시키되, 반응이 원활하게 이루어지도록 일정온도를 유지할 수 있다.Here, the reaction is continuously performed by a stirrer installed in the
또한, 저장탱크(310)에서는 청수와 금속산화물(CaO 또는 MgO)를 반응시켜 2가 금속수산화물 수용액(Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2)을 생성하여 저장하고 혼합탱크(320)로 공급하는 역할을 한다.In addition, in the
이를 통해, 비교적 저렴한 금속산화물(CaO 또는 MgO) 또는 2가 금속수산화물 수용액(Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2)만을 투입하여 물의 추가 투입이 필요없으며, 암모니아수의 농도 감소가 없고, 필터(330)의 용량 크기를 줄일 수 있고, NH3 재생비용을 줄일 수 있다. 즉, 이론적으로는 금속산화물만 소모하고, NH3와 청수를 재사용하도록 하여, CO2 제거비용을 상당히 절감할 수 있다.Through this, only a relatively inexpensive metal oxide (CaO or MgO) or a divalent metal hydroxide aqueous solution (Ca(OH) 2 or Mg(OH) 2 ) is added so that additional water is not added, there is no reduction in the concentration of ammonia water, and a filter ( 330), and NH 3 recycling costs can be reduced. That is, theoretically, only metal oxides are consumed, and NH 3 and fresh water are reused, so that the cost of removing CO 2 can be significantly reduced.
또한, 필터(330)는 혼합탱크(320)로부터 용액과 침전물을 흡입하여 NaHCO3와 그 외 부산물의 침전물을 고압펌프(340)에 의해 고압으로 이송하여 탄산염을 분리하여서 고체상태로 저장하거나 선외로 배출한다. 여기서, 필터(330)의 일례로서 고압 유체 이송에 의한 침전물 분리에 적합한 멤브레인 필터가 적용될 수 있다.In addition, the
또한, 암모니아수 순환펌프(360)는 믹서(244)를 통해 대량의 암모니아수가 암모니아수 순환라인(A)을 순환하도록 원심펌프 타입의 펌프로 구성될 수 있다.In addition, the ammonia
배기가스 순환단(400)은 온실가스 저감단(200)을 통과하여 정화된 배기가스 일부를 선박 엔진(10)으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 하되, 도 6에 도시된 바와 같이, 흡수타워(230)를 통과하여 온실가스가 저감되어 정화된 배기가스 일부를 재순환가스 냉각기(410)에 의해 일정 온도로 냉각하여 배기가스 조절밸브(420)와 배기가스 재순환팬(430)에 의해 연소공기 리시버(130)로 재순환시킬 수 있다.The exhaust gas circulation stage 400 circulates part of the exhaust gas purified through the greenhouse
즉, 배기가스 순환단(400)은 온실가스 저감단(200)을 통과하여 정화된 배기가스의 30% 내지 40%를 선박 엔진(10)으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 할 수 있고, 기존의 배기가스 순환장치를 대체하여 운전비용을 절감하고, 선내 여유 공간을 확보할 수 있다.That is, the exhaust gas circulation stage 400 may circulate 30% to 40% of the purified exhaust gas through the greenhouse
한편, 티어 2(Tier Ⅱ) 모드 운전시에, 배기가스 순환단(400)은 배기가스 재순환팬 출구측의 밸브를 통해, 연소공기의 배기가스 재순환팬으로의 역류를 방지하고, 연소공기의 압력에 따라 배기가스 재순환팬의 송풍압력을 조절하여 수분이 제거된 배기가스의 압력을 높여 재순환시키고, 티어 3(Tier Ⅲ) 모드 운전시에, 과급단으로 공급되는 배기가스의 일부를 우회시키거나, 압축된 연소공기의 일부를 외부로 배출하거나, 슬러지 건조용으로 공급할 수 있다.On the other hand, in Tier II mode operation, the exhaust gas circulation stage 400 prevents the backflow of the combustion air to the exhaust gas recirculation fan through a valve on the outlet side of the exhaust gas recirculation fan, and the pressure of the combustion air According to the ventilation pressure of the exhaust gas recirculation fan, the pressure of the exhaust gas from which moisture has been removed is increased to increase the pressure to recirculate, and during Tier III mode operation, a part of the exhaust gas supplied to the supercharge stage is bypassed, or Part of the compressed combustion air can be discharged to the outside or supplied for sludge drying.
예컨대, ECA(Emission Control Area)에서는 NOX 배출기준으로 티어 3(Tier Ⅲ)가 적용되어 EGR를 구동시켜 NOX 배출기준 이하로 배기가스의 NOX를 저감하여야 하나, EGR의 구동이 필수적이지 않은 공해상에서 적용되는 티어 2(Tier Ⅱ) 모드 운전시에는, 배기가스 재순환팬(430) 출구측의 밸브(431)를 통해, 연소공기의 배기가스 재순환팬(430)으로의 역류를 방지하도록 하고, 연소공기의 압력에 따라 배기가스 재순환팬(430)의 송풍압력을 RPM 조절방식(VFD;Variable Frequency Driver)으로 조절하여 수분이 제거된 배기가스의 압력을 높일 수도 있다.For example, ECA (Emission Control Area) In the application the NO X emissions in tier 3 (Tier Ⅲ) based drives the EGR should reduce the NO X in the exhaust gas below the NO X emission standard one, that is not of the EGR driving essential In the operation of the Tier II mode applied in the open sea, the exhaust
과급단(turbo charger)(500)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 배기가스 리시버(110)로부터 공급되는 고온고압의 배기가스에 의해 회전하는 터빈(510)과, 터빈(510)의 회전축에 결합되어 회전하여서 연소공기를 압축하여 연소공기 리시버(130)로 공급하는 압축기(520)와, 압축기(520)의 흡입구측에 형성되어 이물질을 필터링하는 공기흡입필터(530)와, 압축기(520)로부터 연소공기 리시버(130)로 공급되는 연소공기를 냉각하는 연소공기 냉각모듈(540)과, 배기가스 리시버(110)로부터 터빈(510)으로의 배기가스의 유량을 조절하는 제1조절밸브(550)와, 제1조절밸브(550)의 전단에 형성되어 세정부(120)로의 배기가스의 유량을 조절하는 제2조절밸브(560)로 구성되어서, 배기가스의 고온고압 에너지를 이용하여 연소공기를 압축시켜 엔진효율을 높이도록 한다.As shown in FIG. 8, the turbo charger 500 is connected to the
한편, 배기가스 리시버(110)로부터 세정부(120)로의 배기가스의 유량을 조절하는 제3조절밸브(570)를 더 포함하여서, 높은 부하 또는 높은 온도의 배기가스로 인해, 터빈(510)의 출구측에 연결된 배기가스파이프에 결합된 배기가스이용 관련장치, 예를 들면 스팀발생장치의 손상이 예상되는 경우에, 제3조절밸브(570)의 개폐를 제어하여 세정부(120)로의 배기가스의 유량을 증가시켜 배기가스의 온도를 낮추도록 할 수도 있다.On the other hand, by further including a
또한, 연소공기 냉각모듈(540)은, 냉각수를 순환시켜 연소공기를 냉각하는 1단 또는 2단의 쿨링재킷(541)과, 굴곡진 다판 형태로 형성되어 쿨링재킷(541)을 통과한 연소공기의 수분을 제거하는 미스트 캐쳐(542)로 구성되어서, 압축기(520)에 의한 연소공기 압축에 따른 온도상승을 낮춰 과급기 효율을 높이고 공기 밀도를 높여 선박 엔진(10)의 효율을 향상시키도록 한다.In addition, the combustion
EGE(Exhaust Gas Economizer)(600)는 배기가스 세정단(100)과 온실가스 저감단(200) 사이에 형성되어 선박 엔진(10)의 폐열과 보일러수를 열교환시킨다.An EGE (Exhaust Gas Economizer) 600 is formed between the exhaust
구체적으로, EGE(600)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 고온고압의 배기가스가 통과하는 배기가스파이프를 감싸 열교환하는 열교환기(610)와, 열교환기(610)에 의해 열교환된 증기(steam)와 포화수 형태의 혼합물을 공급받아 스팀드럼(steam drum)(미도시)에 의해 증기를 분리하여 증기 소모처로 공급하는 보조보일러(620)와, 보조보일러(620)로부터 열교환기(610)로 보일러수를 순환 공급하는 보일러수 순환수펌프(630)와, 증기 소모처로부터 소모된 후 응축되어 상이 바뀐 응축수를 회수하는 케스케이드탱크(cascade tank)(640)와, 케스케이드탱크(640)로부터 보조보일러(620)로 보일러수의 양을 조절하여 공급하는 공급펌프(650) 및 조절밸브(660)로 구성되어서, 선내의 가열장비에 필요한 증기를 생성하여 공급한다.Specifically, the EGE (600), as shown in Figure 9, a
여기서, 선박 엔진(10)의 부하가 클 경우에는 배기가스로부터 제공받을 수 있는 열량이 높아 선내 필요한 증기의 양을 열교환기(610)를 통해 충분히 생산할 수 있지만, 그렇지 못한 경우에는 보조보일러(620) 자체에 연료를 연소시켜 필요한 증기를 생산할 수도 있다.Here, when the load of the ship engine 10 is large, the amount of heat that can be provided from the exhaust gas is high, and the amount of steam required in the ship can be sufficiently produced through the
배출단(700)은 도 10에 도시된 바와 같이, 흡수타워(230)로부터 배출되는 세정수를 저장하는 세정수탱크(710), 세정수탱크(710)로 이송펌프(720)에 의해 이송된 세정수의 선외배출조건을 충족하도록 탁도를 조절하는 필터링유닛과 pH조절을 위한 중화제 주입유닛을 구비하는 수처리장치(730), 및 고형의 배출물을 분리 저장하는 슬러지저장탱크(740)로 구성되어서, 수처리장치(730)를 통과하여 선외배출조건을 충족하는 세정수는 선외배출밸브(750)의 개방에 의해 선외배출하고, 선외배출조건을 충족하지 못하는 슈트 등의 고형의 배출물은 별도로 슬러지저장탱크(740)에 저장 보관할 수 있다.As shown in FIG. 10, the
한편, 선외배출조건을 충족하기 위한 중화제로 NaOH를 예로 들 수 있으나, 흡수타워(230)로부터 배출되는 물질이 산성 또는 염기성인 경우를 모두 상정하여 필요에 따라 이들 산성 또는 염기성을 각각 중화시킬 수 있는 중화제가 선택되어 사용될 수도 있다.On the other hand, NaOH may be exemplified as a neutralizing agent for meeting the conditions for outboard discharge, but it is assumed that the substances discharged from the
한편, 본 발명은 전술한 구성에 따른 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치를 구비한 선박을 제공할 수 있다.On the other hand, the present invention can provide a ship equipped with an EGR-coupled greenhouse gas emission reduction device according to the above-described configuration.
여기서, 배기가스 세정단(100)이 선박 엔진(10)의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성되어서, 설치공간을 절약할 수 있고, 기존 EGR 시스템이 기설치된 선박에도 모듈형태로 추가 설치가 가능하도록 하여 추가설치에 따른 변경사항이 적도록 구성할 수 있다.Here, the exhaust
따라서, 전술한 바와 같은 선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박의 구성에 의해서, 기존 EGR을 유지하면서 EGR의 본래 목적인 NOX 생성을 줄이면서도 대표적 온실가스인 CO2뿐만 아니라 SOX를 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 저장할 수 있어 엔진의 부식을 방지하고 연소품질을 향상시킬 수 있으며, 재순환하는 배기가스에서 SOX와 CO2를 제거하여 엔진의 부식을 방지하고 환경오염을 줄일 수 있으며, 선박 엔진의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성하여 설치공간을 절약할 수 있어 여유공간을 확보할 수 있고, 기존 EGR 시스템이 기설치된 선박에 추가 설치가 가능하도록 하여 변경사항이 적도록 구성할 수 있고, 배기가스로부터 NOX와 SOX와 CO2를 IMO 온실가스 배출규제를 충족시키도록 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 분리 배출하거나 유용한 물질로 전환하여 저장하며, NH3 재생비용을 절감할 수 있고, 필터 후단부의 용량 크기를 줄일 수 있고, CO2 제거시 비교적 저렴한 NH3와 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2만 소모되어 CO2 제거비용을 절감할 수 있다.Therefore, by the above-described EGR-combined greenhouse gas emission reduction device of the ship and the configuration of the ship equipped with the device, while maintaining the existing EGR , reducing NO X generation, which is the original purpose of EGR, as well as CO 2 , a representative greenhouse gas. It absorbs SO X and converts it into a material that does not affect the environment, or it can be stored as a useful material to prevent corrosion of the engine and improve combustion quality, and remove SO X and CO 2 from recirculating exhaust gas. Therefore, it is possible to prevent corrosion of the engine and reduce environmental pollution. It can be installed in the engine room or engine casing of a ship's engine to save installation space, thereby securing a free space. It can be configured to have fewer changes by allowing additional installation on the ship, and separate NO X , SO X and CO 2 from exhaust gases by converting them into substances that do not affect the environment to meet IMO greenhouse gas emission regulations. discharge, or stores the conversion into useful substances, NH 3, and to reduce the regeneration cost, and can reduce the capacity size of the rear end of the filter, CO 2 removed in a relatively low NH 3 and Ca (OH) 2 or Mg (OH) 2 Is consumed, so that the cost of removing CO 2 can be reduced.
또한, 흡수액의 농도를 조절하여 흡수액의 농도를 일정하게 유지하여 온실가스 흡수성능 저하를 방지하도록 하고, 가압시스템을 적용하여 고농도 흡수액의 자연증발로 인한 흡수액 손실을 방지할 수 있다.In addition, by controlling the concentration of the absorbent liquid, the concentration of the absorbent liquid is kept constant to prevent the reduction of the greenhouse gas absorption performance, and by applying a pressurization system, loss of the absorbent liquid due to the natural evaporation of the high-concentration absorbent liquid can be prevented.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments falling within the scope equivalent to the present invention are possible by those of ordinary skill in the art. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be determined by the claims that follow.
100 : 세정단
110 : 배기가스 리시버 120 : 세정부
130 : 연소공기 리시버
200 : 온실가스 저감단
210 : 배기가스 냉각부 220 : 흡수액 제조부
230 : 흡수타워 240 : 흡수액 농도조절부
300 : 흡수액 재생단
310 : 저장탱크 320 : 혼합탱크
330 : 필터 340 : 고압펌프
350 : 암모니아수 저장탱크 360 : 암모니아수 순환펌프
400 : 배기가스 순환단
410 : 재순환가스 냉각기 420 : 배기가스 조절밸브
430 : 배기가스 재순환팬
500 : 과급단
510 : 터빈 520 : 압축기
530 : 공기흡입필터 540 : 연소공기 냉각모듈
550 : 제1조절밸브 560 : 제2조절밸브
570 : 제3조절밸브
600 : EGE
610 : 열교환기 620 : 보조보일러
630 : 보일러수 순환수펌프 640 : 케스케이드탱크
650 : 공급펌프 660 : 조절밸브
700 : 배출단
710 : 세정수탱크 720 : 이송펌프
730 : 수처리장치 740 : 슬러지저장탱크
750 : 선외배출밸브100: cleaning stage
110: exhaust gas receiver 120: cleaning unit
130: combustion air receiver
200: Greenhouse gas reduction team
210: exhaust gas cooling unit 220: absorbent liquid manufacturing unit
230: absorption tower 240: absorption liquid concentration control unit
300: absorption liquid regeneration stage
310: storage tank 320: mixing tank
330: filter 340: high pressure pump
350: ammonia water storage tank 360: ammonia water circulation pump
400: exhaust gas circulation stage
410: recirculation gas cooler 420: exhaust gas control valve
430: exhaust gas recirculation fan
500: supercharger
510: turbine 520: compressor
530: air suction filter 540: combustion air cooling module
550: first control valve 560: second control valve
570: third control valve
600: EGE
610: heat exchanger 620: auxiliary boiler
630: boiler water circulation water pump 640: cascade tank
650: supply pump 660: control valve
700: discharge end
710: washing water tank 720: transfer pump
730: water treatment device 740: sludge storage tank
750: outboard discharge valve
Claims (23)
상기 배기가스 세정단과 연동하여, 상기 선박 엔진으로부터의 잔여 배기가스를 냉각하고, 순환하는 온실가스 흡수액의 농도를 조절하여 온실가스를 유효하게 저감하여 배출하는 온실가스 저감단;
상기 온실가스 흡수액을 재생하여 상기 온실가스 저감단으로 회귀시켜 순환시키는 흡수액 재생단; 및
상기 온실가스 저감단을 통과하여 정화된 배기가스 일부를 상기 선박 엔진으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 하는 배기가스 순환단;을 포함하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.An exhaust gas cleaning stage for cleaning and cooling some exhaust gas from the ship engine, controlling the oxygen concentration to suppress the generation of NO X , and resupplying it to the ship engine for reuse as combustion air;
A greenhouse gas reduction stage for effectively reducing and discharging greenhouse gases by interlocking with the exhaust gas cleaning stage, cooling the residual exhaust gas from the ship engine, and adjusting the concentration of the circulating greenhouse gas absorption liquid;
An absorption liquid regeneration stage for regenerating the GHG absorption liquid and returning to the GHG reduction stage for circulation; And
Including; an exhaust gas circulation stage for circulating a part of the exhaust gas purified through the greenhouse gas reduction stage to the ship engine to be used as combustion air
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 배기가스 세정단은,
상기 선박 엔진의 각 실린더로부터 배기되는 배기가스를 임시 저장하여 맥동을 제거하는 배기가스 리시버와, 상기 배기가스 리시버로부터 배출되는 일부 배기가스로 세정수를 분사하여 SOX과 슈트를 제거하여 세정하고, 냉각수를 순환시켜 배기가스를 냉각하는, 세정부와, 상기 세정부를 통과한 배기가스를 임시저장하여 맥동을 제거하고, 연소공기와 혼합하여 상기 선박 엔진의 각 실린더로 급기하는, 연소공기 리시버를 포함하고,
상기 온실가스 저감단은,
상기 배기가스 리시버로부터 배출되어 상기 세정부를 우회하는 잔여 배기가스를 냉각하는 배기가스 냉각부와, 고농도 CO2 흡수액을 제조하여 공급하는 흡수액 제조부와, 상기 배기가스 냉각부에 의해 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 CO2 제거부가 형성된, 흡수타워와, 상기 흡수액 제조부로부터 상기 흡수타워로 공급되는 흡수액의 농도를 조절하는 흡수액 농도조절부를 포함하며,
상기 흡수액 재생단은,
상기 흡수타워로부터 배출된 상기 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 NH3를 재생하여서 상기 흡수타워로 회귀시켜 흡수액으로 재사용하도록 하는, 암모니아 재생부를 포함하고,
상기 배기가스 순환단은, 상기 흡수타워를 통과하여 정화된 배기가스 일부를 상기 연소공기 리시버로 재순환시키는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The exhaust gas cleaning stage,
An exhaust gas receiver that temporarily stores exhaust gas exhausted from each cylinder of the ship engine to remove pulsation, and a part of the exhaust gas discharged from the exhaust gas receiver by spraying washing water to remove SO X and the chute for cleaning, A cleaning unit that circulates coolant to cool the exhaust gas, and a combustion air receiver that temporarily stores the exhaust gas that has passed through the cleaning unit to remove pulsation, mixes with combustion air and supplies air to each cylinder of the ship engine. Including,
The GHG reduction team,
An exhaust gas cooling unit that cools the residual exhaust gas discharged from the exhaust gas receiver and bypassing the cleaning unit, an absorption liquid manufacturing unit that manufactures and supplies a high concentration CO 2 absorption liquid, and exhaust gas cooled by the exhaust gas cooling unit. and the absorbing solution to adjust the concentration of the absorption liquid which is supplied with, absorption tower formed remove CO 2 addition for removing CO 2 by the CO 2 by the reaction of the absorbing solution from the production unit converted to an ammonium salt solution, from the absorbing solution produced part to the absorption tower It includes an absorbent liquid concentration control unit,
The absorption liquid regeneration stage,
It includes an ammonia regeneration unit for reacting the aqueous ammonium salt solution discharged from the absorption tower with an aqueous divalent metal hydroxide solution to regenerate NH 3 and return to the absorption tower to be reused as an absorption liquid,
The exhaust gas circulation stage is characterized in that to recirculate a part of the exhaust gas purified through the absorption tower to the combustion air receiver,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 세정부는,
청수를 공급받아 중화시켜 세정수를 공급하는 세정수 공급모듈과, 상기 세정수 공급모듈로부터의 세정수를 상기 배기가스 리시버로부터의 배기가스로 분사하여 냉각하고 세정하는 세정모듈과, 냉각수를 통해 냉각하는 냉각모듈과, 상기 세정모듈을 통과한 세정수를 순환시키는 세정수 순환모듈과, 상기 세정모듈 통과 후 오염된 세정수를 수처리하는 수처리모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 2,
The cleaning unit,
A washing water supply module receiving and neutralizing fresh water to supply washing water, a washing module injecting washing water from the washing water supply module into exhaust gas from the exhaust gas receiver for cooling and washing, and cooling through cooling water Characterized in that it comprises a cooling module, a washing water circulation module for circulating the washing water that has passed through the washing module, and a water treatment module for water treatment of the polluted washing water after passing through the washing module,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 세정수 공급모듈은, 청수를 공급받아 순환하는 세정수를 보충하여 상기 세정모듈로 공급하는 세정수보충펌프와, 상기 세정수보충펌프로부터 상기 세정모듈로 공급되는 세정수로 중화제를 투입하는 중화제 공급밸브를 포함하고,
상기 세정모듈은, 세정수를 분사하여 SOX과 슈트를 제거하여 세정하는 하나 이상의 세정유닛을 포함하고,
상기 냉각모듈은, 하나 이상의 상기 세정유닛의 하단에 형성되어 순환하는 냉각수에 의해 일정온도로 배기가스를 냉각하는 하나 이상의 냉각유닛을 포함하고,
상기 세정수 순환모듈은, 상기 세정모듈을 통과한 세정수를 집수하는 세정수 순환탱크와, 상기 세정수 순환탱크로부터의 세정수의 pH를 측정하여서 상기 중화제 공급밸브를 조절하여 중화제의 투입량을 결정하도록 모니터링하는 pH 미터와, 세정수 초기수량을 저장하고 세정수를 보충하는 버퍼탱크와, 상기 버퍼탱크로 세정수 일부를 순환시키고 상기 세정모듈로 세정수 일부를 순환시키는 세정수 순환펌프를 포함하고,
상기 수처리모듈은, 상기 버퍼탱크로부터 배수되는 세정수를 수처리하여 수처리된 세정수를 상기 버퍼탱크로 회귀시키는 수처리유닛과, 상기 수처리유닛으로부터 배출된 슬러지를 저장하는 슬러지탱크와, 상기 수처리유닛에 의해 일정 배출조건을 충족하는 세정수를 선외배출하는 선외배출밸브와, 상기 버퍼탱크로부터의 세정수를 임시 저장하는 세정수 드레인탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 3,
The washing water supply module includes a washing water supplement pump that supplements the washing water circulating by receiving fresh water and supplies it to the washing module, and a neutralizing agent that introduces a neutralizing agent into the washing water supplied from the washing water supplement pump to the washing module. Includes a supply valve,
The cleaning module includes at least one cleaning unit for cleaning by spraying cleaning water to remove SO X and a chute,
The cooling module includes one or more cooling units formed at a lower end of the one or more cleaning units to cool the exhaust gas to a predetermined temperature by circulating cooling water,
The washing water circulation module determines the input amount of the neutralizing agent by adjusting the neutralizing agent supply valve by measuring the pH of the washing water circulation tank for collecting the washing water passing through the washing module and the washing water from the washing water circulation tank. A pH meter for monitoring to be monitored, a buffer tank for storing an initial amount of washing water and replenishing the washing water, and a washing water circulation pump for circulating a portion of washing water to the buffer tank and circulating a portion of the washing water to the washing module. ,
The water treatment module includes a water treatment unit for water treatment of the washing water discharged from the buffer tank and returning the water treated washing water to the buffer tank, a sludge tank storing sludge discharged from the water treatment unit, and the water treatment unit. It characterized in that it comprises an outboard discharge valve for discharging the washing water satisfying a certain discharge condition and a washing water drain tank temporarily storing the washing water from the buffer tank,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 세정수 순환펌프의 후단에 설치되어 순환하는 세정수를 냉각하여, 상기 냉각모듈에 의한 세정수 냉각을 보강하도록 하는 세정수 냉각유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 4,
It characterized in that it further comprises a washing water cooling unit installed at the rear end of the washing water circulation pump to cool the washing water circulating to reinforce the cooling of the washing water by the cooling module,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 배기가스 리시버로부터 공급되는 고온고압의 배기가스에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈의 회전축에 결합되어 회전하여서 연소공기를 압축하여 상기 연소공기 리시버로 공급하는 압축기와, 상기 압축기의 흡입구측에 형성되어 이물질을 필터링하는 공기흡입필터와, 상기 압축기로부터 상기 연소공기 리시버로 공급되는 배기가스를 냉각하는 연소공기 냉각모듈과, 상기 배기가스 리시버로부터 상기 터빈으로의 배기가스의 유량을 조절하는 제1조절밸브와, 상기 제1조절밸브의 전단에 형성되어 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 조절하는 제2조절밸브로 구성되는, 과급단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 2,
A turbine rotating by the high-temperature and high-pressure exhaust gas supplied from the exhaust gas receiver, a compressor that is coupled to a rotating shaft of the turbine and rotates to compress combustion air and supply it to the combustion air receiver, and formed on the inlet side of the compressor An air suction filter for filtering foreign substances, a combustion air cooling module for cooling exhaust gas supplied from the compressor to the combustion air receiver, and a first control for adjusting the flow rate of exhaust gas from the exhaust gas receiver to the turbine It characterized in that it further comprises a supercharge stage, comprising a valve and a second control valve formed at a front end of the first control valve to control the flow rate of the exhaust gas to the cleaning unit,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 배기가스 리시버로부터 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 조절하는 제3조절밸브를 더 포함하고,
높은 부하 또는 높은 온도의 배기가스로 인해, 상기 터빈에 연결된 배기가스파이프에 결합된 배기가스이용 관련장치의 손상이 예상되는 경우에, 상기 제3조절밸브의 개폐를 제어하여 상기 세정부로의 배기가스의 유량을 증가시켜 배기가스의 온도를 낮추도록 하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 6,
Further comprising a third control valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas from the exhaust gas receiver to the cleaning unit,
When damage to the exhaust gas use-related device coupled to the exhaust gas pipe connected to the turbine is expected due to high load or high temperature exhaust gas, the third control valve is controlled to open and close to the cleaning unit. Characterized in that to lower the temperature of the exhaust gas by increasing the flow rate of the gas,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 연소공기 냉각모듈은, 냉각수를 순환시켜 연소공기를 냉각하는 1단 이상의 쿨링재킷과, 굴곡진 다판 형태로 형성되어 상기 쿨링재킷을 통과한 연소공기의 수분을 제거하는 미스트 캐쳐를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 6,
The combustion air cooling module includes one or more cooling jackets for cooling combustion air by circulating cooling water, and a mist catcher formed in a curved multi-plate shape to remove moisture from the combustion air passing through the cooling jacket. Made by,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 배기가스 냉각부는,
상기 선박 엔진으로부터 배출되어 상기 흡수타워의 하단을 통과하는 배기가스로 해수를 공급받아 분사하여 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하는 SOX 흡수부이거나,
배기가스 배출관을 감싸는 열교환 배관으로 청수를 순환시켜 배기가스를 냉각하는 청수 열교환부인 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 2,
The exhaust gas cooling unit,
It is an SO X absorber that dissolves and removes SO X while receiving seawater from the exhaust gas discharged from the ship engine and passing through the lower end of the absorption tower, spraying and cooling it,
It is characterized in that it is a fresh water heat exchange unit that cools the exhaust gas by circulating fresh water through a heat exchange pipe surrounding the exhaust gas discharge pipe,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 CO2 제거부는 상기 배기가스 냉각부를 통과한 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 9,
The CO 2 removal unit, characterized in that for removing CO 2 by switching the CO 2 absorbing solution from the production unit was reacted by the exhaust gas passing through the cooling the exhaust gas and the absorption liquid with an ammonium salt solution,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 흡수액 제조부는,
청수를 저장하는 청수탱크; 상기 청수탱크로부터 청수를 공급하는 청수조절밸브; 고압의 NH3를 저장하는 NH3저장소; 상기 청수조절밸브에 의해 공급되는 청수에 상기 NH3저장소로부터 공급되는 NH3를 분사하여 흡수액인 고농도 암모니아수를 제조하여 저장하는 암모니아수탱크; 상기 암모니아수탱크 내의 암모니아수 농도를 측정하는 pH센서; 및 상기 암모니아수탱크로부터 상기 흡수액 농도조절부로 암모니아수를 공급하는 암모니아수 공급펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 2,
The absorbent liquid manufacturing unit,
A fresh water tank for storing fresh water; A fresh water control valve for supplying fresh water from the fresh water tank; NH 3 reservoir for storing NH 3 under high pressure; An ammonia water tank for preparing and storing high-concentration ammonia water as an absorption liquid by spraying NH 3 supplied from the NH 3 reservoir to the fresh water supplied by the fresh water control valve; A pH sensor measuring the concentration of aqueous ammonia in the aqueous ammonia tank; And an ammonia water supply pump for supplying ammonia water from the ammonia water tank to the absorbent liquid concentration control unit.
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 암모니아수탱크 내에 일정압력의 압축공기를 주입하여 NH3의 증발손실을 방지하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 11,
Injecting compressed air of a predetermined pressure into the ammonia water tank to prevent evaporation loss of NH 3,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 흡수액 농도조절부는,
청수를 공급하는 청수공급라인; 상기 흡수타워로 공급되는 흡수액인 암모니아수의 농도를 측정하는 pH센서; 상기 흡수액 제조부로부터 공급되는 암모니아수의 유량을 조절하는 유량조절밸브; 상기 pH센서에 의한 암모니아수 농도에 따라, 상기 흡수액 제조부로부터의 고농도 암모니아수를 혼합하여 농도를 높이거나 상기 청수공급라인의 청수를 혼합하여 농도를 낮추어, 암모니아수의 농도를 조절하는 믹서; 및 상기 믹서에 의한 혼합시 NH3의 증발을 방지하는 압력유지용 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 2,
The absorbent liquid concentration control unit,
A fresh water supply line for supplying fresh water; A pH sensor measuring the concentration of aqueous ammonia, which is an absorption liquid supplied to the absorption tower; A flow rate control valve that controls the flow rate of the ammonia water supplied from the absorbent liquid manufacturing unit; A mixer configured to increase the concentration by mixing high-concentration ammonia water from the absorption liquid preparation unit according to the ammonia water concentration by the pH sensor, or to lower the concentration by mixing fresh water from the fresh water supply line to adjust the concentration of the ammonia water; And a valve for maintaining a pressure to prevent evaporation of NH 3 during mixing by the mixer,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 CO2 제거부는,
상기 흡수액 농도조절부로부터 공급되는 암모니아수를 하방으로 분사하는 암모니아수 분사노즐; CO2와 흡수액인 암모니아수와 접촉시켜 CO2를 NH4HCO3(aq)로 전환시키는 충진재; 상기 충진재가 채워진 흡수탑의 구간마다 다단으로 형성되어 CO2제거반응으로 인한 발열을 냉각하는 쿨링재킷; CO2와 반응하지 않고 외부로 배출되는 NH3를 포집하는 워터 스프레이; 굴곡진 다판 형태로 형성되어 암모니아수를 상기 충진재 방향으로 회귀시키는 미스트 제거판; 암모니아수가 역류하지 않도록 형성된 격벽; 및 상기 격벽으로 둘러싸인 배기가스 유입홀을 커버하는 우산형태의 차단판;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 2,
The CO 2 removal unit,
Ammonia water spray nozzle for spraying the ammonia water supplied from the absorbent liquid concentration control unit downward; A filler for converting CO 2 into NH 4 HCO 3 (aq) by contacting CO 2 with aqueous ammonia as an absorption liquid; A cooling jacket formed in multiple stages for each section of the absorption tower filled with the filler to cool heat generated by the CO 2 removal reaction; Water spray that does not react with CO 2 and collects NH 3 discharged to the outside; A mist removal plate formed in a curved multi-plate shape to return ammonia water in the direction of the filler; A partition wall formed to prevent ammonia water from flowing back; And an umbrella-shaped blocking plate covering the exhaust gas inlet hole surrounded by the partition wall.
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 충진재는 단위 부피당 접촉면적이 크도록 설계된 다단의 증류 칼럼 패킹으로 구성되고, 상기 증류 칼럼 패킹 사이에 용액 재분배기가 형성되는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 14,
The filler is composed of a multi-stage distillation column packing designed to have a large contact area per unit volume, and a solution redistributor is formed between the distillation column packings,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 배기가스 세정단과 상기 온실가스 저감단 사이에 형성되어, 상기 선박 엔진의 폐열과 보일러수를 열교환시키는 EGE를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
It is formed between the exhaust gas cleaning stage and the greenhouse gas reduction stage, characterized in that it further comprises an EGE for heat exchange between the waste heat of the ship engine and boiler water,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 암모니아 재생부는,
상기 2가 금속수산화물 수용액를 저장하는 저장탱크; 상기 흡수타워로부터 배출된 상기 암모늄염 수용액과 상기 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크; 상기 혼합탱크로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터; 상기 용액 및 침전물을 상기 필터로 고압으로 이송하는 고압펌프; 및 상기 필터에 의해 분리된 암모니아수 또는 청수를 저장하고 상기 흡수액 농도조절부로 공급하는 암모니아수 저장탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 2,
The ammonia regeneration unit,
A storage tank for storing the aqueous divalent metal hydroxide solution; A mixing tank for generating NH 3 (g) and carbonate by stirring the aqueous ammonium salt solution and the aqueous divalent metal hydroxide solution discharged from the absorption tower with a stirrer; A filter for separating carbonate by sucking the solution and precipitate from the mixing tank; A high pressure pump for transferring the solution and precipitate to the filter at high pressure; And an ammonia water storage tank for storing the ammonia water or fresh water separated by the filter and supplying it to the absorbent liquid concentration control unit.
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 저장탱크에 저장된 상기 2가 금속수산화물 수용액은 청수와, CaO 또는 MgO를 반응시켜 생성된 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2인 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 17,
The divalent metal hydroxide aqueous solution stored in the storage tank is characterized in that Ca(OH) 2 or Mg(OH) 2 generated by reacting fresh water and CaO or MgO,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 배기가스 냉각부는 해수를 공급받아 분사하여 배기가스를 냉각하면서 SOx를 용해시켜 제거하는 SOx흡수부이고,
상기 배기가스를 냉각하면서 SOx를 용해시켜 제거하여 상기 흡수타워로부터 배출되는 세정된 수를 저장하는 세정수탱크, 상기 세정수탱크로 이송펌프에 의해 이송된 세정된 수의 선외배출조건을 충족하도록 탁도를 조절하는 필터링유닛과 pH조절을 위한 중화제 주입유닛을 구비하는 수처리장치, 및 고형의 배출물을 분리 저장하는 슬러지저장탱크로 구성되는, 배출단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 9,
The exhaust gas cooling unit is an SOx absorption unit that dissolves and removes SOx while cooling the exhaust gas by receiving and spraying seawater,
A washing water tank that stores the washed water discharged from the absorption tower by dissolving and removing SOx while cooling the exhaust gas, and turbidity to meet the outboard discharge conditions of the washed water transferred by the transfer pump to the washing water tank. A water treatment device having a filtering unit for controlling the and a neutralizing agent injection unit for adjusting pH, and a sludge storage tank for separating and storing solid discharges, characterized in that it further comprises a discharge stage,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
티어 2(Tier Ⅱ) 모드 운전시에, 상기 배기가스 순환단은 배기가스 재순환팬 출구측의 밸브를 통해, 연소공기의 상기 배기가스 재순환팬으로의 역류를 방지하고, 연소공기의 압력에 따라 상기 배기가스 재순환팬의 송풍압력을 조절하여 수분이 제거된 배기가스의 압력을 높여 재순환시키고,
티어 3(Tier Ⅲ) 모드 운전시에, 상기 과급단으로 공급되는 배기가스의 일부를 우회시키거나, 압축된 연소공기의 일부를 외부로 배출하거나, 슬러지 건조용으로 공급하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 6,
In Tier II mode operation, the exhaust gas circulation end prevents reverse flow of combustion air to the exhaust gas recirculation fan through a valve on the outlet side of the exhaust gas recirculation fan, and according to the pressure of the combustion air By adjusting the blowing pressure of the exhaust gas recirculation fan, the pressure of the exhaust gas from which moisture has been removed is increased to recirculate it.
When operating in Tier III mode, it is characterized in that a part of the exhaust gas supplied to the supercharge stage is bypassed, a part of compressed combustion air is discharged to the outside, or is supplied for sludge drying,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 배기가스 세정단은 상기 선박 엔진의 엔진룸 또는 엔진 케이싱에 장착되는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The exhaust gas cleaning stage is characterized in that it is configured to be mounted in the engine room or engine casing of the ship engine,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
상기 배기가스 순환단은 상기 온실가스 저감단을 통과하여 정화된 배기가스의 30% 내지 40%를 상기 선박 엔진으로 순환시켜 연소공기로 사용하도록 하는 것을 특징으로 하는,
선박의 EGR 결합 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The exhaust gas circulation stage is characterized in that 30% to 40% of the exhaust gas purified through the greenhouse gas reduction stage is circulated to the ship engine to be used as combustion air,
Vessel's EGR combined greenhouse gas emission reduction device.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GRNT | Written decision to grant |