KR102274549B1 - 선박용 기관의 배기가스 정화설비 - Google Patents

선박용 기관의 배기가스 정화설비 Download PDF

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Abstract

조수기(20), 선박용 기관(80) 및 환원장치(70)를 구비한 선박(10)에 있어서, 선박용 기관(80)으로부터의 배기가스를 환원장치(70)에 의하여 환원함으로써 정화하는 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)이다. 배기가스 정화설비(1)는, 환원을 위한 요소분말(3)을 저장하는 분말저장탱크(30)와, 조수기(20)에 의하여 정제된 물을 분말저장탱크(30)에 공급하는 용매공급경로(21)를 구비한다. 분말저장탱크(30)가, 용매공급경로(21)로부터의 물에 요소분말(3)을 용해시킴으로써 고농도 요소수를 생성한다. 배기가스 정화설비(1)는, 생성된 고농도 요소수를 기조정 요소수로 하여 환원장치(70)에 공급하는 요소수 공급경로(31)를 갖는다. 환원장치(70)가, 요소수 공급경로(31)로부터의 기조정 요소수를 배기가스에 공급함으로써 배기가스를 환원한다.

Description

선박용 기관의 배기가스 정화설비{MARINE ENGINE EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM}
본 발명은, 선박용 기관의 배기가스 정화설비(排氣gas 淨化設備)에 관한 것이다.
선박으로부터의 해양오염 등을 방지하는 국제조약인 해양오염방지조약(MARPOL조약)에 의하여, 2016년 이후에 새롭게 건조된 선박을 대상으로 하여 대기오염물질방출규제해역(ECA : Emission Control Area)에 있어서의 NOx의 배출을, 종래의 규제치(規制値)에서 약 80%까지 감소시키도록 되어 있다.
수송기기(輸送機器)로부터의 NOx의 배출을 감소시키는 것으로서, SCR(Selective Catalytic Reduction : 선택적 촉매환원)이 종래부터 채용되고 있다. SCR이 채용되고 있는 수송기기 중에서 육상을 주행하는 차량에서는, 환원제인 요소수(尿素水)를 보급하는 장소가 다수 있기 때문에, 주행 중에 요소수가 부족한 경우에도 즉시 요소수의 보급이 가능하다. 이에 대하여 선박에서는, 상기 차량에 비하여 배기량이 크기 때문에 대량의 요소수가 필요하게 되고, 요소수의 보급도 기항(寄港) 시에 한정되기 때문에, SCR의 환원제로서 요소분(尿素粉)과 같은 용적적(容積的)으로 유리한 것이 검토되고 있다.
요소분을 선박에 적재하여 이용하는 것으로서, 예를 들면 특허문헌1에서는, 선박에 상비(常備)되어 있는 조수기(造水機)를 이용하여 요소수를 수시로 제조하여, 해상(海上)에서 요소수의 보급을 받을 수 없는 선박에 있어서도 공간절약과 적재중량을 경감하는 것을 확보하면서 NOx를 정화할 수 있는 배기가스 정화시스템이 개시되어 있다.
: 일본국 공개특허 특개2010-71148호 공보 : 일본국 공개실용신안 실공평7-11147호 공보 : 일본국 공개실용신안공보 실개평8-1436호 공보
그런데 선박의 내부는 다습(多濕)하기 때문에, 선박에 적재된 요소분은, 적절하게 관리하지 않으면 흡습(吸濕)이나 자체 중량에 의하여 요소분 저장탱크에 고착(固着)될 우려가 있다. 이 때문에, 상기 특허문헌1에서는, 요소분 저장탱크(원료호퍼(原料hopper))에 건조장치를 설치한 것이 제안되어 있지만, 이에 따라 장치를 복잡화시킨다는 문제가 있다.
또한 특허문헌2 및 3에서는, 포화용액의 요소수를 저장하는 용액탱크(溶液tank)와, 물과 상기 용액탱크로부터 인도된 요소수를 혼합시키는 혼합부(混合部)와, 상기 혼합부에서 원하는 농도의 요소수가 제조되도록 상기 혼합부에 공급되는 물 및 상기 용액탱크로부터의 요소수의 양을 적절하게 설정하는 설정부(設定部)를 구비하는 요소수용액 제조장치가 개시되어 있다. 그러나 상기 특허문헌2 및 3의 양 발명에 있어서도, 포화용액의 요소수를 제조하기 위해서는 요소분 저장탱크(요소 수용조)가 별도로 필요하며, 역시 요소분 저장탱크에 요소분이 고착되어 요소분을 인출할 수 없다. 또한 상기 특허문헌2 및 3에서는, 요소분과 물을 혼합하여 요소수로 하기 위한 용액탱크(용해조) 및 교반장치(교반기(攪拌機))가 필요하게 된다. 상기 용액탱크는, 요소분 및 물을 수용함과 아울러, 이들을 충분히 교반시키기 위하여 필연적으로 대용적(大容積)이 된다. 또한 상기 교반장치는 스크루 및 그 구동기구 등을 구비하는 복잡한 구성이 된다. 이 때문에 구성부품의 마모 등에 의한 트러블(trouble)이 발생할 우려가 있고, 이것을 방지하기 위하여 충분한 유지보수가 필요하게 되고, 결과로서 초기 비용 및 유지 비용이 매우 높아진다.
즉 상기 종래의 설비에서는, 대용적의 용액탱크 때문에 대형화 되고 또한 요소분을 고착시키지 않기 위한 장치나 요소수의 교반장치 때문에 복잡화 된다는 문제가 있었다.
그래서 본 발명은, 대용적의 용액탱크를 불필요하게 하여 소형화 할 수 있고 또한 전체로서 간소화 할 수 있는 선박용 기관의 배기가스 정화설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 제1발명에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비는, 용매정제장치, 선박용 기관 및 환원장치를 구비한 선박에 있어서, 상기 선박용 기관으로부터의 배기가스를 상기 환원장치에 의하여 환원함으로써 정화하는 선박용 기관의 배기가스 정화설비로서,
상기 환원을 위한 환원제 분말을 저장하는 분말저장용기와, 상기 용매정제장치에 의하여 정제된 용매를 상기 분말저장용기에 공급하는 용매공급경로를 갖고,
상기 분말저장용기가, 상기 용매공급경로에 의하여 공급된 용매에 환원제 분말을 용해시킴으로써 고농도용액을 생성하는 것이고,
상기 분말저장용기에, 상류측에서부터, 고농도용액의 농도를 계측하는 계측용기와, 고농도용액의 농도를 조정함으로써 상기 고농도용액을 기조정용액으로 하는 조정용기를 갖고,
상기 분말저장용기에 의하여 생성된 고농도용액을 상기 계측용기에 공급하는 제1용액 공급경로와, 상기 계측용기의 고농도용액을 상기 조정용기에 공급하는 제2용액 공급경로와, 상기 조정용기의 기조정용액을 상기 환원장치에 공급하는 기조정용액 공급경로를 갖고,
상기 환원장치가, 상기 기조정용액 공급경로에 의하여 공급된 상기 기조정용액을 상기 배기가스에 공급함으로써 상기 배기가스를 환원하는 것이다.
또한 제2발명에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비는, 제1발명에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비에 있어서, 계측용기에 있어서의 고농도용액을 분말저장용기로 되돌릴 수 있는 순환경로와, 용매정제장치에 의하여 정제된 용매를 조정용기에 공급할 수 있는 희석경로를 갖고,
상기 계측용기가, 계측한 고농도용액의 농도가 소정의 범위 미만이면, 상기 고농도용액을 상기 순환경로에 의하여 분말저장용기로 되돌리는 것이고,
상기 조정용기가, 고농도용액의 농도가 소정의 범위를 넘는 것이면, 상기 고농도용액을 상기 희석경로로부터의 용매에 의하여 희석하는 것이다.
또한 제3발명에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비는, 제1 또는 제2발명에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비에 있어서, 분말저장용기에, 그 내부의 온도를 제어하는 온도제어기가 설치되고,
상기 온도제어기가, 분말저장용기의 내부를, 환원제 분말의 용매에 대한 용해를 촉진시키는 온도 및 환원제 분말로부터 유독가스가 발생하지 않는 온도로 유지하는 것이다.
또한 제4발명에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비는, 제1 또는 제2발명에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비에 있어서, 용매공급경로의 분말저장용기측에, 환원제 분말에 용매를 침투시키는 침투관이 접속되고,
상기 침투관이, 상기 분말저장용기에 있어서의 환원제 분말의 상면에서부터 저부까지 걸치도록 배치되고,
상기 침투관에, 상기 환원제 분말의 상면에서부터 저부에 걸쳐서 용매를 침투시키기 위한 개구가 다수 형성되어 있는 것이다.
또한 제5발명에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비는, 제1 또는 제2발명에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비에 있어서, 분말저장용기에 공기구멍이 다수 형성되거나 또는 분말저장용기에 공기공급관이 배치되고,
상기 공기구멍 또는 공기공급관이, 분말저장용기에 있어서의 환원제 분말에 공기를 공급하는 것이다.
상기 선박용 기관의 배기가스 정화설비에 의하면, 대용적의 용액탱크를 불필요하게 하여 소형화 할 수 있고 또한 전체로서 간소화 할 수 있다.
도1은, 본 발명의 실시예1에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비에 있어서의 개략적인 구성도이다.
도2는, 동(同) 선박용 기관의 배기가스 정화설비에 있어서의 분말저장탱크의 개략적인 단면도이다.
도3은, 본 발명의 실시예2에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비에 있어서의 분말저장탱크의 개략적인 단면도이다.
도4는, 본 발명의 실시예3에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비에 있어서의 분말저장탱크의 개략적인 단면도이다.
도5는, 고농도 요소수의 농도에 있어서의 소정 범위와 분말저장탱크에 저장된 요소분말의 높이와의 관계에 관한 실험의 장치구성을 나타내는 개략적인 구성도이다.
도6은, 동 실험의 장치구성을 나타내는 사진이다.
실시예1
이하, 본 발명의 실시예1에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비(排氣gas 淨化設備)(1)에 대하여 도면에 의거하여 설명한다.
이 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)는, 도1에 나타내는 바와 같이 조수기(造水機)(용매정제장치(溶媒精製裝置)의 일례이다)(20), 선박용 기관(80) 및 환원장치(還元裝置)(70)를 구비한 선박(10)에 있어서, 상기 선박용 기관(80)으로부터의 배기가스를 환원장치(70)에 의하여 환원함으로써 정화하는 것이다.
또한 상기 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)는, 상기 환원을 위한 요소분말(尿素粉末)(환원제 분말의 일례이다)(3)을 저장하는 분말저장탱크(粉末貯藏tank)(분말저장용기이다)(30)와, 상기 조수기(20)에 의하여 해수(海水)(S)로부터 정제된 물(용매의 일례이다)을 상기 분말저장탱크(30)에 공급하는 용매공급경로(21)를 갖는다.
상기 분말저장탱크(30)는, 상기 용매공급경로(21)에 의하여 공급된 물에 요소분말(3)을 용해시킴으로써 고농도 요소수를 생성하는 것이다. 바꾸어 말하면, 고농도 요소수라는 것은, 분말저장탱크(30)에서, 용매공급경로(21)에 의하여 공급된 물에 요소분말(3)이 용해됨으로써 생성되는 것이다.
또한 상기 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)는, 상기 분말저장탱크(30)에 의하여 생성된 고농도 요소수를 조정탱크(調整tank)(33)(조정용기의 일례이다)에 의하여 기조정 요소수(旣調整 尿素水)(기조정용액의 일례이며 고농도 요소수의 농도를 조정한 것)로 함과 아울러, 이 기조정 요소수를 상기 환원장치(70)에 공급하는 요소수 공급경로(용액 공급경로의 일례이다)(31)를 갖는다.
상기 환원장치(70)는, 상기 요소수 공급경로(31)에 의하여 공급된 상기 기조정 요소수를 상기 배기가스에 공급함으로써 당해 배기가스를 환원하는 것이다. 구체적으로 설명하면, 상기 환원장치(70)는, 상기 선박용 기관(80)으로부터의 배기가스를 상기 선박(10)의 굴뚝(8)으로 보내는 배기가스경로(18)에 설치되고, 이 배기가스경로(18)의 배기가스를 기조정 요소수에 의하여 환원함으로써 정화하는 것이다.
상기 요소수 공급경로(31)에는, 그 상류측에서부터, 고농도 요소수의 농도를 계측하는 계측탱크(計測tank)(32)(계측용기의 일례이다)와, 고농도 요소수의 농도를 희석(稀釋)에 의하여 조정함으로써 당해 고농도 요소수를 기조정 요소수로 하는 조정탱크(33)와, 환원장치(70)에 공급하기 위한 기조정 요소수를 저장하는 서비스탱크(service tank)(34)가 설치된다. 즉 상기 요소수 공급경로(31)는, 분말저장탱크(30)와 계측탱크(32)를 접속하는 제1요소수 공급경로(31a)(제1용액 공급경로의 일례이다), 계측탱크(32)와 조정탱크(33)를 접속하는 제2요소수 공급경로(3lb)(제2용액 공급경로의 일례이다), 조정탱크(33)와 서비스탱크(34)를 접속하는 제3요소수 공급경로(31c)(기조정용액 공급경로의 상류측의 일례이다) 및 서비스탱크(34)와 환원장치(70)를 접속하는 제4요소수 공급경로(31d)(기조정용액 공급경로의 하류측의 일례이다)로 이루어진다. 또 서비스탱크(34)를 설치하지 않고, 조정탱크(33)와 환원장치(70)를 직접 제3요소수 공급경로(31c)에 의하여 접속하는 구성이더라도 좋다.
또한 상기 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)는, 상기 계측탱크(32)에 있어서의 고농도 요소수를 분말저장탱크(30)로 되돌릴 수 있는 순환경로(循環經路)(41)와, 상기 용매공급경로(21)로부터 분기(分岐)됨과 아울러 조수기(20)에 의하여 해수(S)로부터 정제된 물을 조정탱크(33)에 공급할 수 있는 희석경로(稀釋經路)(51)를 갖는다.
상기 계측탱크(32)는, 계측한 고농도 요소수의 농도가 소정 범위 미만이면, 당해 고농도 요소수를 상기 순환경로(41)에 의하여 용매로서 분말저장탱크(30)로 되돌리는 것이다. 이 때문에 순환경로(41)에는, 계측탱크(32)에 있어서의 고농도 요소수의 농도를 계측하는 순환용 농도계(循環用 濃度計)(45)가 설치된다. 또한 제2요소수 공급경로(3lb)에는, 이 순환용 농도계(45)에 의하여 계측된 농도가 상기 소정 범위 이상이면 개방이 되는 반송밸브(搬送valve)(38)가 설치된다. 여기에서 상기 소정 범위라는 것은, 고농도 요소수가 상기 선박용 기관(80)으로부터의 배기가스를 화학반응에 의하여 환원하는데에 적절한 농도의 값이다. 또 기조정 요소수라는 것은, 농도가 상기 소정 범위 내인 고농도 요소수이다.
상기 조정탱크(33)는, 고농도 요소수의 농도가 상기 소정 범위를 넘는 것이면, 당해 고농도 요소수를 상기 희석경로(51)로부터의 물에 의하여 희석하는 것이다. 이 때문에 제3요소수 공급경로(31c)에는, 조정탱크(33)에 있어서의 고농도 요소수의 농도를 계측하는 조정용 농도계(調整用 濃度計)(35)가 설치된다. 또한 희석경로(51)에는, 상기 희석에 필요한 물의 유량을 제어하는 희석밸브(稀釋valve)(58)가 설치된다.
상기 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)는, 상기 서비스탱크(34)로 보내는 고농도 요소수의 농도를 확실하게 상기 소정 범위 내로 하기 위하여 즉 상기 서비스탱크(34)로 보내는 고농도 요소수를 확실하게 기조정 요소수로 하기 위하여, 상기 제3요소수 공급경로(31c)로부터 분기되는 농도조정경로(濃度調整經路)(61)를 갖는다. 이 농도조정경로(61)는, 희석이 불충분하거나 또는 과도하여 고농도 요소수의 농도가 소정 범위 외이면 당해 고농도 요소수를 조정탱크(33)로 되돌리는 것이다. 이 때문에 농도조정경로(61)에는, 조정용 농도계(35)에 의하여 계측된 농도가 상기 소정 범위 외/소정 범위 내이면 개방/폐쇄로 되는 농도조정밸브(68)가 설치된다. 또한 제3요소수 공급경로(31c)에 있어서의 상기 농도조정경로(61)와의 분기점으로부터 하류측에는, 조정용 농도계(35)에 의하여 계측된 농도가 상기 소정 범위 외/내이면 폐쇄/개방으로 되는 배출밸브(排出valve)(39)가 설치된다.
상기 경로(21, 31)에는, 물 또는 고농도 요소수를 반송하기 위한 복수의 펌프(pump)(26, 36, 37)가 설치된다. 구체적으로 설명하면, 이들 복수의 펌프는, 용매공급경로(21)에 있어서의 희석경로(51)와의 분기점으로부터 상류측에 설치된 수용 펌프(水用 pump)(26)와, 제1요소수 공급경로(31a)에 설치된 미조정액용 펌프(未調整液用 pump)(36)와, 제3요소수 공급경로(31c)에 있어서의 농도조정경로(61)와의 분기점으로부터 상류측에 설치된 기조정액용 펌프(旣調整液用 pump)(37)로 이루어진다.
다음에 상기 분말저장탱크(30)의 상세에 대하여 도2에 의거하여 설명한다.
상기 분말저장탱크(30)는, 도2에 나타내는 바와 같이 요소분말(3)이 투입되는 호퍼(hopper)(92)와, 이 호퍼(92)로부터 투입된 요소분말(3)을 수용하여 지지하는 측부(側部)(93) 및 저부(底部)(94)를 갖는다. 이 저부(94)는, 가장 낮은 위치의 최저부(最底部)(95)와, 이 최저부(95)를 향하여 하방으로 경사진 경사저부(傾斜底部)(96)로 이루어진다. 또한 상기 분말저장탱크(30)는, 내부의 요소분말(3)의 상방에서 용매공급경로(21)의 하류단부(下流端部)(21ds)가 수평으로 걸쳐진다. 그리고 이 용매공급경로(21)의 하류단부(21ds)에는, 복수의 살수구(撒水具)(예를 들면 샤워헤드(shower head)이다)(22)가 설치된다. 또한 상기 분말저장탱크(30)의 측부(93)에는, 그 외주에, 내부의 온도를 제어하는 온도제어기(예를 들면 히터(heater) 및/또는 쿨러(cooler)이다)(98)가 설치된다. 이 온도제어기(98)는, 주로 가열에 의하여 요소분말(3)의 물에 대한 용해를 촉진시키는 온도로 함과 아울러, 주로 냉각에 의하여 요소분말(3)로부터 유독가스가 발생하지 않는 온도로 하는 것이다. 또한 상기 분말저장탱크(30)의 최저부(95)에는, 필터(filter)(97)를 통하여 요소수 공급경로(31)의 상류단(上流端)이 접속된다. 상기 필터(97)는, 요소분말(3)을 통과시키지 않고 고농도 요소수(U)를 통과시키는 것이다.
이하, 상기 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)의 사용방법에 대하여 설명한다.
선박(10)에서는, 출항(出港)의 준비로서 분말저장탱크(30)에 요소분말(3)이 투입된다. 그리고 출항한 선박(10)에서는, 조수기(20)에 의하여 해수(S)로부터 항해에 필요한 물을 정제한다. 이 물의 일부가, 도1에 나타내는 바와 같이 용매공급경로(21)에 의하여 분말저장탱크(30)로 공급된다.
분말저장탱크(30)에서는, 도2에 나타내는 바와 같이 용매공급경로(21)의 하류단부(21ds)에 설치된 복수의 살수구(22)에 의하여 물이 분산되어 요소분말(3)의 상면에 뿌려진다. 이 물은, 요소분말(3)의 상면으로부터 저부로 침투하여 가고, 그 과정에서 요소분말(3)이 용해되어 고농도 요소수(U)가 된다. 이 고농도 요소수(U)는, 경사저부(96)를 따라가거나 또는 직접적으로 최저부(95)로 인도되고, 그 후에 필터(97)를 통과하여 요소수 공급경로(31)로 인도된다.
분말저장탱크(30)의 고농도 요소수(U)는, 도1에 나타내는 바와 같이 제1요소수 공급경로(31a)에 의하여 우선 계측탱크(32)에 공급된다. 이 계측탱크(32)의 고농도 요소수(U)는, 농도가 소정 범위 미만이면 순환경로(41)에 의하여 분말저장탱크(30)로 되돌려지고, 농도가 소정 범위 이상이면 제2요소수 공급경로(3lb)에 의하여 조정탱크(33)에 공급된다. 분말저장탱크(30)로 되돌려진 고농도 요소수(U)는 용매로서, 다시 복수의 살수구(22)에 의하여 분산되어 요소분말(3)의 상면에 뿌려진다. 한편 조정탱크(33)에 공급된 고농도 요소수(U)는, 농도가 소정 범위를 넘는 것이면 희석경로(51)로부터의 물에 의하여 희석된다. 이 희석이 불충분하거나 또는 과도하여 고농도 요소수(U)의 농도가 소정 범위 외가 되면, 이 고농도 요소수(U)는 농도조정경로(61)에 의하여 다시 조정탱크(33)로 되돌려진다. 한편 조정탱크(33)의 고농도 요소수(U)의 농도가 소정 범위 내이면 즉 조정탱크(33)의 고농도 요소수(U)가 기조정 요소수가 되면, 이 기조정 요소수는 제3요소수 공급경로(31c)에 의하여 서비스탱크(34)에 공급된다. 이 서비스탱크(34)에서는 일정량의 기조정 요소수가 저장됨과 아울러, 이 기조정 요소수의 일부가 제4요소수 공급경로(31d)에 의하여 환원장치(70)에 공급된다. 이 환원장치(70)에서는, 배기가스경로(18)의 배기가스에 기조정 요소수가 분무(噴霧) 등에 의하여 공급되어, 이 배기가스가 환원됨으로써 정화된다. 그리고 정화된 배기가스가 굴뚝(8)에 의하여 배출된다.
이와 같이 상기 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)에 의하면, 분말저장탱크(30)에 있어서의 요소분말(3)의 고착(固着)을 방지하기 위한 장치가 불필요하게 됨과 아울러, 요소분말(3)과 물을 혼합하기 위한 용액탱크나 교반장치도 불필요하게 되기 때문에, 소형화 할 수 있고 또한 전체로서 간소화 할 수 있다.
또한 계측탱크(32) 및 순환경로(41)에 의하여 농도가 소정 범위 미만인 고농도 요소수(U)를 용매로서 분말저장탱크(30)로 되돌리기 때문에, 농도가 소정 범위 내인 고농도 요소수(U)(즉 기조정 요소수)를 효율적으로 생성할 수 있고, 바꾸어 말하면 전체로서 고효율화 할 수 있다.
또한 조정탱크(33), 희석경로(51) 및 농도조정경로(61)에 의하여, 농도가 소정 범위 내인 고농도 요소수(U)(즉 기조정 요소수)를 효율적으로 생성할 수 있고, 바꾸어 말하면 전체로서 고효율화 할 수 있다.
또한 분말저장탱크(30)의 온도를 제어함으로써, 요소분말(3)의 물에 대한 용해가 촉진되기 때문에 전체로서 고효율화 할 수 있고, 또한 유독가스의 발생을 방지하기 때문에 안전성을 향상시킬 수 있다.
실시예2
본 발명의 실시예2에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)는, 상기 실시예1에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)에 있어서의 분말저장탱크(30)의 내부가 다른 것이다.
이하, 상기 실시예1과 다른 부분인 분말저장탱크(30)의 내부에 주목하여 설명함과 아울러, 상기 실시예1과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그에 대한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예2에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)에는, 도3에 나타내는 바와 같이 분말저장탱크(30)의 내부에 있어서, 용매공급경로(21)의 하류단부(21ds)에, 복수의 살수구(22)를 대신하여 복수의 침투관(浸透管)(23)이 접속된다.
상기 침투관(23)은, 요소분말(3)의 상면에서부터 저부까지 걸치도록 배치된다. 그리고 상기 침투관(23)에는, 요소분말(3)의 상면에서부터 저부까지 걸쳐서 물을 침투시키기 위한 개구(開口)(24)가 다수 형성된다.
상기 복수의 침투관(23)에 의하여 물이 요소분말(3)의 상면에서부터 뿐만 아니라 요소분말(3)의 중부(中部) 및 저부까지도 침투하기 때문에, 요소분말(3)의 물에 대한 용해가 촉진된다.
이와 같이 상기 실시예2에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)에 의하면, 요소분말(3)의 물에 대한 용해가 한층 더 촉진되기 때문에, 전체로서 한층 더 고효율화 할 수 있다.
실시예3
본 발명의 실시예3에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)는, 상기 실시예1에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)에 있어서의 분말저장탱크(30)의 경사저부(96)가 다른 것이다.
이하, 상기 실시예1과 다른 부분인 분말저장탱크(30)의 경사저부(96)에 주목하여 설명함과 아울러, 상기 실시예1과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그에 대한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예3에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)는, 도4에 나타내는 바와 같이 분말저장탱크(30)의 경사저부(96)로부터 분말교반용 공기(粉末攪拌用 空氣)(이하에서는 간단하게 공기라고 한다)가 공급되는 구성, 즉 에어레이션(aeration)을 이용할 수 있는 구성으로 이루어진 것이다.
구체적으로 설명하면, 상기 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)는, 도4에 나타내는 바와 같이 경사저부(96)에 상기 공기를 통과시키는 공기구멍(104)이 다수 형성됨과 아울러, 분말저장탱크(30)의 외부에 설치된 블로워(blower)(100)와, 이 블로워(100)를 경사저부(96)에 접속하는 공기배관(空氣配管)(101)을 갖는다.
상기 구성에 의하여, 블로워(100)로부터 상기 공기가 공기배관(101) 및 경사저부(96)를 통하여 분말저장탱크(30)에 공급된다. 그리고 요소분말(3)은, 공기가 공급됨으로써 즉 에어레이션에 의하여 물이 통과하는 공간이 확보되어, 물에 대한 용해가 더한층 촉진된다.
이와 같이 상기 실시예3에 관한 선박용 기관의 배기가스 정화설비(1)에 의하면, 요소분말(3)의 물에 대한 용해가 더한층 촉진되기 때문에, 전체로서 더한층 고효율화 할 수 있다.
그런데 상기 실시예1∼3에서는, 환원제 분말의 일례로서 요소분말(3)에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 용매에 용해된 용액에 의하여 배기가스를 환원할 수 있는 분말이면 좋다.
또한 상기 실시예1∼3에서는, 용매의 일례로서 물에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 환원제 분말이 용해되는 액체이면 좋다.
또한 본 발명의 다른 실시예로서, 실시예2 및 3을 조합시킨 것이더라도 좋다.
또한 상기 실시예3에서는, 요소분말(3)에 공기가 공급되는 구성으로서, 경사저부(96)에 공기구멍(104)이 다수 형성되는 분말저장탱크(30)에 대하여 설명하였지만, 개구가 다수 형성되는 공기공급관을 분말저장탱크(30)의 내부에(예를 들면 도3에 나타낸 실시예2에 있어서의 침투관(23)과 같이) 배치하더라도 좋다.
또한 상기 실시예1 및 3에서는, 고농도 요소수(U)의 농도에 있어서의 상기 소정 범위와 분말저장탱크(30)에 저장된 요소분말(3)의 높이와의 관계에 대하여 구체적으로 기재하지 않았지만, 예를 들면 상기 소정 범위가 40%(질량농도) 이상인 경우에 상기 요소분말(3)의 높이는 10cm 이상이 바람직하다. 이에 따라 고농도 요소수(U)는, 그 농도가 40% 이상(즉 상기 소정 범위 내)이 되기 때문에, 상기 순환경로(41)에 의하여 분말저장탱크(30)로 되돌려지지 않는다. 따라서 농도가 소정 범위 내의 고농도 요소수(U)(즉 기조정 요소수)를 효율적으로 생성할 수 있고, 바꾸어 말하면 전체로서 고효율화 할 수 있다. 또 상기 소정 범위인 40%(질량농도)와 상기 요소분말(3)의 높이인 10cm 이상의 관계는, 다음의 실험에 의하여 얻어졌다. 즉 도5 및 도6에 나타내는 바와 같이 트레이(tray)(T)에 넣은 요소분말(3)의 덩어리에 1리터의 물(W)을 상방으로부터 천천히 부었다. 이 물(W)은, 요소분말(3)의 덩어리의 상면으로부터 저부로 침투하여 가고, 그 과정에서 요소분말(3)이 용해되어 고농도 요소수(U)가 되어 트레이(T)에 고였다. 이 트레이(T)에 고인 고농도 요소수(U)를 다른 소형 트레이(t)로 추출하고, 그 농도를 포터블식(portable式)의 요소수 농도계(일본의 (주)아타고(ATAGO)의 제품인 PAL-Urea)에 의하여 계측하였다. 계측된 농도는, 상기 요소분말(3)의 덩어리의 높이(h)가 10cm, 15cm 및 20cm인 경우에 각각 40.5%, 41.0% 및 45.3%이었다.

Claims (5)

  1. 용매정제장치(溶媒精製裝置), 선박용 기관 및 환원장치(還元裝置)를 구비한 선박에 있어서, 상기 선박용 기관으로부터의 배기가스를 상기 환원장치에 의하여 환원함으로써 정화하는 선박용 기관의 배기가스 정화설비(排氣gas 淨化設備)로서,
    상기 환원을 위한 환원제 분말을 저장하는 분말저장탱크(粉末貯藏tank)와, 상기 용매정제장치에 의하여 정제된 용매를 상기 분말저장탱크에 공급하는 용매공급경로를 갖고,
    상기 분말저장탱크가, 상기 용매공급경로에 의하여 공급된 용매에 환원제 분말을 용해시킴으로써 고농도용액을 생성하는 것이고,
    상기 분말저장탱크와 환원장치를 접속하는 용액 공급경로를 갖고,
    상기 용액 공급경로에, 상류측에서부터, 고농도용액의 농도를 계측하는 계측용기와, 고농도용액의 농도를 조정함으로써 상기 고농도용액을 기조정용액(旣調整溶液)으로 하는 조정용기(調整容器)를 설치하고,
    상기 용액 공급경로가, 상기 분말저장탱크에 의하여 생성된 고농도용액을 상기 계측용기에 공급하는 제1용액 공급경로와, 상기 계측용기의 고농도용액을 상기 조정용기에 공급하는 제2용액 공급경로와, 상기 조정용기의 기조정용액을 상기 환원장치에 공급하는 기조정용액 공급경로를 갖고,
    상기 환원장치가, 상기 기조정용액 공급경로에 의하여 공급된 상기 기조정용액을 상기 배기가스에 공급함으로써 상기 배기가스를 환원하는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 배기가스 정화설비.
  2. 제1항에 있어서,
    계측용기에 있어서의 고농도용액을 분말저장용기로 되돌릴 수 있는 순환경로(循環經路)와, 용매정제장치에 의하여 정제된 용매를 조정용기에 공급할 수 있는 희석경로(稀釋經路)를 갖고,
    상기 계측용기가, 계측한 고농도용액의 농도가 소정의 범위 미만이면, 상기 고농도용액을 상기 순환경로에 의하여 분말저장용기로 되돌리는 것이고,
    상기 조정용기가, 고농도용액의 농도가 소정의 범위를 넘는 것이라면, 상기 고농도용액을 상기 희석경로로부터의 용매에 의하여 희석하는 것을
    특징으로 하는 선박용 기관의 배기가스 정화설비.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    분말저장용기에, 그 내부의 온도를 제어하는 온도제어기(溫度制御機)가 설치되고,
    상기 온도제어기가, 분말저장용기의 내부를, 환원제 분말의 용매에 대한 용해를 촉진시키는 온도 및 환원제 분말로부터 유독가스가 발생하지 않는 온도로 유지하는 것을 특징으로 선박용 기관의 배기가스 정화설비.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    용매공급경로의 분말저장용기측에, 환원제 분말에 용매를 침투시키는 침투관(浸透管)이 접속되고,
    상기 침투관이, 상기 분말저장용기에 있어서의 환원제 분말의 상면에서부터 저부까지 걸치도록 배치되고,
    상기 침투관에, 상기 환원제 분말의 상면에서부터 저부에 걸쳐서 용매를 침투시키기 위한 개구(開口)가 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 배기가스 정화설비.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    분말저장용기에 공기구멍이 다수 형성되거나 또는 분말저장용기에 공기공급관이 배치되고,
    상기 공기구멍 또는 공기공급관이, 분말저장용기에 있어서의 환원제 분말에 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 배기가스 정화설비.
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