KR102340078B1 - 선박용 배기가스 처리장치 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

선박용 배기가스 처리장치 및 이를 포함하는 선박을 개시한다.
본 발명의 일실시예에 따른 선박용 배기가스 처리장치는 선박에서 발생하는 배기가스로부터 질소산화물을 선택적 촉매환원반응에 의해서 제거하는 질소산화물 제거유닛; 및 상기 질소산화물 제거유닛으로 유동하는 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급유닛; 을 포함하고, 상기 환원제 공급유닛은 선박에 구비되는 액화탄화수소 저장탱크에서 자연증발된 탄화수소를 환원제로 공급할 수 있다.

Description

선박용 배기가스 처리장치 및 이를 포함하는 선박{EXHAUST GAS TREATMENT APPARATUS FOR SHIP AND SHIP HAVING THE SAME}
본 발명은 선박용 배기가스 처리장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)에서는 친환경 규제의 일환으로, 선박에서 발생되는 배기가스에 대한 규제를 하며, 이러한 배기가스에 대한 규제는 점점 강화하는 방향으로 지속적으로 개정되고 있다.
이러한 배기가스에 대한 규제를 만족하기 위해서, 선박에는 선박에서 발생되는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치가 구비되며, 배기가스 처리장치에서는 선박에서 발생된 배기가스에 포함된 질소산화물이나 황산화물 등을 제거한다.
선박에서 발생되는 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 배기가스 처리장치에서는 주로 선택적 촉매환원방법(SCR: Selective Catalytic Reduction)을 적용하여 배기가스로부터 질소산화물을 제거한다.
선택적 촉매환원방법이 적용된 배기가스 처리장치에서는, 환원제가 공급된 배기가스가 통과하면서, 배기가스에 포함된 질소산화물이 배기가스 처리장치에 포함된 환원촉매 상에서 환원제와 반응하여 질소와 물로 선택적으로 환원됨으로써 제거된다.
종래, 이와 같이 선택적 촉매환원방법이 적용된 선박용 배기가스 처리장치에서는 환원제로 암모니아를 사용하였다. 이 경우, 암모니아는 독성이 있기 때문에, 암모니아 전구체인 요소수를 증발시켜서 암모니아가 되도록 한 후 환원제로 공급한다.
이에 따라, 종래 선택적 촉매환원방법이 적용된 선박용 배기가스 처리장치에서는 환원제로 암모니아를 공급하기 위해서, 요소수가 저장된 요소수 탱크와, 요소수 탱크에 연결된 환원제 공급관, 환원제 공급관에 구비되어 요소수를 증발시켜서 암모니아가 되게 하는 기화기 및, 암모니아가 분사되어 공급되도록 하는 분사기 등의 비교적 많은 구성을 필요로 하였다.
그러므로, 암모니아를 환원제로 사용하는 종래 선박용 배기가스 처리장치는 공간제약이 있는 선박에서 많은 설치공간을 차지하여, 선박의 공간활용도를 낮게 하였다.
또한, 암모니아를 환원제로 사용하는 종래 선박용 배기가스 처리장치는 전술한 바와 같이 구성이 비교적 복잡하고 크기가 크기 때문에, 제작비용과 설치비용이 많이 소요되었다.
그리고, 선박에서는 많은 양의 배기가스가 발생하기 때문에, 사용되는 요소수도 비교적 많아서, 암모니아를 환원제로 사용하는 종래 선박용 배기가스 처리장치는 운용비용도 많이 소요되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.
본 발명의 목적의 일 측면은 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 선박용 배기가스 처리장치의 제작비용과 설치비용 및 운용비용이 저감되도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 다른 측면은 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 선박용 배기가스 처리장치의 구성과 크기가 감소되도록 하여 선박에 용이하게 설치되도록 하며 설치공간이 작아지도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 또 다른 측면은 선박에 구비되는 액화탄화수소 저장탱크에서 자연증발된 탄화수소를 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 데에 환원제로 사용하도록 하는 것이다.
상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일실시 형태와 관련된 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박은 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에 따른 선박용 배기가스 처리장치는 선박에서 발생하는 배기가스로부터 질소산화물을 선택적 촉매환원반응에 의해서 제거하는 질소산화물 제거유닛; 및 상기 질소산화물 제거유닛으로 유동하는 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급유닛; 을 포함하고, 상기 환원제 공급유닛은 선박에 구비되는 액화탄화수소 저장탱크에서 자연증발된 탄화수소를 환원제로 공급할 수 있다.
이 경우, 상기 질소산화물 제거유닛은 환원촉매를 포함하며, 상기 환원촉매는 구리와 제올라이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 환원제 공급유닛은 상기 액화탄화수소 저장탱크와, 상기 액화탄화수소 저장탱크에 연결되는 환원제 공급관을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 질소산화물 제거유닛은 선박에 구비되는 엔진이나 보일러에 배기관에 의해서 연결되며, 상기 환원제 공급관은 상기 배기관에 연결되어 상기 배기관을 유동하는 배기가스에 환원제가 공급되도록 할 수 있다.
또한, 상기 액화탄화수소 저장탱크는 연료공급관에 의해서 상기 엔진이나 보일러에 연결되고, 상기 환원제 공급관은 상기 연료공급관에 연결되어 상기 액화탄화수소 저장탱크에 연결될 수 있다.
그리고, 상기 연료공급관과 상기 환원제 공급관이 연결되는 부분에는 유로전환밸브가 구비되며, 상기 유로전환밸브를 조작하여, 상기 액화탄화수소 저장탱크에서 자연증발된 탄화수소가 상기 엔진이나 보일러에 연료로 공급되도록 하거나 상기 배기관에 환원제로 공급되도록 할 수 있다.
또한, 상기 환원제 공급관을 유동하는 환원제인 탄화수소를 가열하도록 상기 환원제 공급관에 구비되는 탄화수소 가열유닛; 을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 환원제 공급관이 연결되는 부분과 상기 질소산화물 제거유닛 사이의 상기 배기관의 부분에 구비되어 배기가스에 포함된 포화 탄화수소를 불포화 탄화수소로 개질하는 탄화수소 개질유닛; 을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄화수소 개질유닛은 개질촉매를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 질소산화물 제거유닛에서 질소산화물이 제거된 배기가스로부터 질소산화물을 추가로 더 제거하는 추가 질소산화물 제거유닛; 을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 추가 질소산화물 제거유닛은 추가 환원촉매를 포함하여 배기가스로부터 질소산화물을 선택적 촉매환원반응에 의해서 더 제거하며, 상기 추가 질소산화물 제거유닛으로 유동하는 배기가스에 질소산화물을 환원시키는 추가 환원제로 암모니아를 공급하는 추가 환원제 공급유닛; 을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 추가 질소산화물 제거유닛은 연결관에 의해서 상기 질소산화물 제거유닛에 연결되며, 상기 추가 환원제 공급유닛은 추가 환원제인 암모니아를 상기 연결관을 유동하는 배기가스에 공급할 수 있다.
또한, 상기 질소산화물 제거유닛에서 환원제로 사용되지 않고 남아서 슬립된 탄화수소를 처리하는 슬립탄화수소 처리유닛; 을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 슬립탄화수소 처리유닛은 연결관에 의해서 상기 질소산화물 제거유닛에 연결되며, 상기 슬립탄화수소 처리유닛은 슬립된 탄화수소를 처리하는 슬립촉매를 포함하고, 상기 슬립촉매는 백금이나 팔라듐을 포함할 수 있다.
또한, 상기 환원제 공급관이 연결되는 부분 전의 상기 배기관의 부분에 는 터보차저가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 질소산화물 제거유닛에 연결되어 질소산화물이 제거된 배기가스가 유동하는 배출관에는 터보차저가 구비될 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에 따른 선박은 선체; 및 상기 선체에 구비되는 전술한 선박용 배기가스 처리장치를 포함할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 선박에 구비되는 액화탄화수소 저장탱크에서 자연증발된 탄화수소를 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 데에 환원제로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 선박용 배기가스 처리장치의 구성과 크기가 감소되어 선박에 용이하게 설치되며 설치공간이 작아질 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 선박용 배기가스 처리장치의 제작비용과 설치비용 및 운용비용이 저감될 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제1실시예를 나타내는 도면이다.
도2와 도3은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제1실시예의 작동을 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제2실시예를 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제3실시예를 나타내는 도면이다.
도6은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제4실시예를 나타내는 도면이다.
도7은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제5실시예를 나타내는 도면이다.
도8은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제6실시예를 나타내는 도면이다.
도9는 본 발명에 따른 선박의 일실시예를 나타내는 도면이다.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 선박용 배기가스 처리장치 및 이를 포함하는 선박에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.
이하 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
선박용 배기가스 처리장치의 제1실시예
이하, 도1 내지 도3을 참조로 하여 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제1실시예에 대하여 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제1실시예를 나타내는 도면이며, 도2와 도3은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제1실시예의 작동을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제1실시예는 질소산화물 제거유닛(200)과, 환원제 공급유닛(300)을 포함할 수 있다.
질소산화물 제거유닛(200)은 선박(SH)에서 발생하는 배기가스로부터 질소산화물을 선택적 촉매환원반응에 의해서 제거할 수 있다.
예컨대, 질소산화물 제거유닛(200)은 선박(SH)에 구비되는 메인 엔진이나 발전용 엔진 등의 엔진(EG)이나 보일러(도시되지 않음)에서 발생하는 배기가스로부터 질소산화물을 제거할 수 있다. 이를 위해서 질소산화물 제거유닛(200)은 도1에 도시된 바와 같이, 선박(SH)에 구비되는 엔진(EG)이나 보일러에 배기관(PE)에 의해서 연결될 수 있다. 이에 따라, 엔진(EG)이나 보일러에서 발생하는 배기가스가 배기관(PE)을 유동하여, 도2와 도3에 도시된 바와 같이 질소산화물 제거유닛(200)에 유입될 수 있다. 또한, 질소산화물 제거유닛(200)에는 배출관(PD)이 연결되어, 질소산화물 제거유닛(200)에서 질소산화물이 제거된 배기가스가 배출관(PD)을 통해서 배출될 수 있다.
한편, 환원제 공급유닛(300)에 포함되는 후술할 환원제 공급관(320)이 연결되는 배기관(PE)의 부분 후의 배기관(PE)의 부분에는 도1에 도시된 바와 같이 유로전환밸브(VC)가 구비될 수 있다. 그리고, 유로전환밸브(VC)와 배출관(PD)에는 바이패스관(PB)이 연결될 수 있다. 이에 의해서, 엔진(EG)이나 보일러에서 발생하는 배기가스로부터 질소산화물을 제거할 필요가 있는 경우에는, 배기관(PE)의 유로전환밸브(VC)를 조작하여, 엔진(EG)이나 보일러에서 발생하는 배기가스가 배기관(PE)을 통해 질소산화물 제거유닛(200)으로 유동하도록 할 수 있다. 또한, 엔진(EG)이나 보일러에서 발생하는 배기가스로부터 질소산화물을 제거할 필요가 없는 경우에는, 배기관(PE)의 유로전환밸브(VC)를 조작하여, 엔진(EG)이나 보일러에서 발생하는 배기가스가 바이패스관(PB)을 통해 질소산화물 제거유닛(200)을 바이패스하여 배출관(PD)으로 유동하도록 할 수 있다.
질소산화물 제거유닛(200)은 환원촉매를 포함할 수 있다. 그리고, 질소산화물 제거유닛(200)에 유입된 배기가스에 포함된 질소산화물은, 환원제 공급유닛(300)에 의해서 배기가스에 공급된 후술할 환원제와, 환원촉매 상에서 반응하여 아래의 화학반응식1과 같이 질소와 물로 선택적으로 환원될 수 있다. 이에 따라, 질소산화물 제거유닛(200)에 유입된 배기가스로부터 질소산화물을 제거할 수 있다.
[화학반응식1]
H2m+2Cm + 2NOx + (4m+2)O2 → N2 + mCO2 + 2(m+1)H2O
환원촉매는, 예컨대 구리와 제올라이트를 포함할 수 있다. 선박(SH)에 구비되는 메인 엔진이나 발전용 엔진 등의 엔진(EG)은 주로 디젤/가스 엔진이다. 디젤/가스 엔진은 가솔린 엔진에서 연료로 사용하는 가솔린 보다 낮은 발화점을 가지는 연료를 사용한다. 그러므로, 디젤/가스 엔진에서 발생하는 배기가스의 온도는 가솔린 엔진에서 발생하는 배기가스의 온도보다 낮다. 그리고, 구리와 제올라이트를 포함하는 환원촉매는 디젤/가스 엔진에서 발생하는 배기가스의 온도와 같이 비교적 낮은 온도에서 활성이 우수하다. 따라서, 질소산화물 제거유닛(200)이 구리와 제올라이트를 포함하는 환원촉매를 포함하면, 질소산화물 제거유닛(200)에서의 배기가스로부터의 질소산화물 제거효율이 향상될 수 있다.
그러나, 질소산화물 제거유닛(200)에 포함되는 환원촉매는 특별히 한정되지 않고, 질소산화물 제거유닛(200)에 유입된 배기가스로부터 질소산화물을 환원제와 함께 제거할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.
질소산화물 제거유닛(200)은, 예컨대 도1에 도시된 바와 같이 반응기(210)와, 환원촉매 부착부재(220)를 포함할 수 있다.
반응기(210)는 배기관(PE)에 의해서 엔진(EG)이나 보일러에 연결되고, 배출관(PD)이 연결될 수 있다. 또한, 환원촉매 부착부재(220)는 환원촉매가 코팅 등에 의해서 부착되며, 배기가스가 통과할 수 있도록 벌집 등과 같은 격자형태일 수 있다. 이에 따라, 엔진(EG)이나 보일러에서 발생하여 배기관(PE)을 유동하면서 환원제 공급유닛(300)에 의해서 환원제가 공급된 배기가스는 반응기(210)에 유입되어 환원촉매 부착부재(220)를 통과할 수 있다. 이와 같이 배기가스가 환원촉매 부착부재(220)를 통과하면서, 배기가스에 포함된 질소산화물이 환원촉매 부착부재(220)에 부착된 환원촉매 상에서 환원제와 반응하여 질소와 물로 선택적으로 환원됨으로써 배기가스로부터 제거될 수 있다. 이와 같이, 질소산화물이 제거된 배기가스는 배출관(PD)을 통해 반응기(210)로부터 배출될 수 있다.
그러나, 질소산화물 제거유닛(200)의 구성은 특별히 한정되지 않고, 유입된 배기가스로부터 질소산화물을 선택적 촉매환원반응에 의해서 제거할 수 있는 구성이라면, 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
환원제 공급유닛(300)은 질소산화물 제거유닛(200)으로 유동하는 배기가스에 환원제를 공급할 수 있다.
LNG 운반선(Liquefied Natural Gas Carrier)이나 LPG 운반선(liquefied Petroleum Gas) 또는 대형 에탄 운반선(Very Large Ethane Carrier) 등의 액화탄화수소 운반선 등의 선박(SH)에는, LNG나 LPG 또는 에탄 등의 탄화수소를 극저온으로 냉각하여 액화한 액화탄화수소를 저장하는 액화탄화수소 저장탱크(310)가 구비될 수 있다. 또한, 엔진(EG)으로 이중연료엔진이 구비된 선박(SH)에는, 이중연료엔진의 연료로 사용될 액화탄화수소를 저장하는 액화탄화수소 저장탱크(310)가 구비될 수 있다. 이와 같이 선박(SH)에 구비되는 액화탄화수소 저장탱크(310)는 외부와 단열되도록 함으로써, 저장된 액화탄화수소가 가스로 증발되지 않도록 한다. 그러나, 액화탄화수소 저장탱크(310)가 외부와 완전하게 단열되지는 않기 때문에, 액화탄화수소 저장탱크(310)에 저장된 액화탄화수소가 외부로부터의 열전달에 의해서 자연증발할 수 있다. 이와 같이, 액화탄화수소 저장탱크(310)에서 자연증발된 탄화수소를 "BOG(Boil Off Gas)"라 부른다.
환원제 공급유닛(300)은 이와 같이 선박(SH)에 구비되는 액화탄화수소 저장탱크(310)에서 자연증발된 탄화수소를 환원제로 공급할 수 있다. 이를 위해서는, 이미 선박(SH)에 구비된 액화탄화수소 저장탱크(310) 외에 후술할 바와 같이, 액화탄화수소 저장탱크(310)에 연결되는 환원제 공급관(320)이 필요하다. 그러므로, 암모니아를 환원제로 공급하는 경우와 같이, 암모니아 전구체인 요소수가 저장된 요소수 탱크와, 요소수 탱크로부터 배출된 요소수를 증발시켜서 암모니아가 되게 하는 기화기 및, 암모니아를 분사하는 분사기 등의 구성이 별도로 필요하지 않을 수 있다. 이에 따라, 환원제 공급유닛(300)의 구성과 크기가 감소되어 선박용 배기가스 처리장치(100)의 구성과 크기가 감소될 수 있다. 이에 의해서, 선박용 배기가스 처리장치(100)가 선박(SH)에 용이하게 설치될 수 있으며, 선박용 배기가스 처리장치(100)의 설치공간이 작아질 수 있다. 또한, 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제작비용과 설치비용 및 운용비용이 저감될 수 있다.
한편, 액화탄화수소 저장탱크(310)에서 자연증발된 탄화수소인 BOG는 후술할 바와 같이 엔진(EG) 등에서 연료로 사용되어 활용할 수 있다. 그러나, 엔진(EG) 등에서 연료로 사용될 수 없는 경우에, 종래에는 GCU(Gas Combustion Unit, 도시되지 않음)라 불리우는 BOG폐기장치에서 연소하여 폐기하였다. 그러나, 본 발명에서는 종래에 폐기하였던 액화탄화수소 저장탱크(310)에서 자연증발된 탄화수소인 BOG를 전술한 바와 같이 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 데 사용할 수 있다. 이에 따라, GCU 등의 BOG폐기장치의 운영에너지가 감소될 수 있다.
환원제 공급유닛(300)은 도1에 도시된 바와 같이 전술한 액화탄화수소 저장탱크(310)와, 환원제 공급관(320)을 포함할 수 있다.
환원제 공급관(320)은 액화탄화수소 저장탱크(310)에 연결될 수 있다. 예컨대, 도1에 도시된 바와 같이 액화탄화수소 저장탱크(310)는 연료공급관(PF)에 의해서 엔진(EG)이나 보일러에 연결될 수 있다. 그리고, 환원제 공급관(320)은 연료공급관(PF)에 연결되어 액화탄화수소 저장탱크(310)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 액화탄화수소 저장탱크(310)에서 자연증발된 탄화수소는 도3에 도시된 바와 같이 연료공급관(PF)을 유동한 후 환원제 공급관(320)을 유동할 수 있다. 그러나, 환원제 공급관(320)이 액화탄화수소 저장탱크(310)에 연결되는 구성은 특별히 한정되지 않고, 액화탄화수소 저장탱크(310)에 직접 연결되는 등, 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
한편, 전술한 바와 같이 액화탄화수소 저장탱크(310)가 연료공급관(PF)에 의해서 엔진(EG)이나 보일러에 연결되는 경우에, 연료공급관(PF)에는 도1에 도시된 바와 같이 압축기(CP)와 쿨러(CL)가 구비될 수 있다. 이에 의해서, 액화탄화수소 저장탱크(310)에서 자연증발된 탄화수소는 연료공급관(PF)을 유동하면서 엔진(EG)이나 보일러에 분사하기에 알맞은 소정의 분사압력으로 압축기(CP)에 의해서 압축될 수 있다. 이와 같이, 탄화수소가 압축기(CP)에 의해서 압축되면 온도도 같이 상승하게 되며, 탄화수소의 온도가 상승한 상태로 엔진(EG)이나 보일러에 분사되면 엔진(EG)이나 보일러에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 이를 방지하고자, 압축기(CP)에 의해서 소정의 분사압력으로 압축된 탄화수소는 엔진(EG)이나 보일러에 분사하기에 알맞은 소정의 분사온도로 쿨러(CL)에 의해서 냉각될 수 있다.
환원제 공급관(320)은 엔진(EG)과 질소산화물 제거유닛(200)에 연결되는 배기관(PE)이나, 보일러와 질소산화물 제거유닛(200)에 연결되는 배기관(PE)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 환원제 공급관(320)을 유동한 탄화수소는, 엔진(EG)이나 보일러에서 발생한 후 질소산화물 제거유닛(200)을 향하여 배기관(PE)을 유동하는 배기가스에 환원제로 공급될 수 있다.
환원제 공급관(320)이 연료공급관(PF)과 연결되어 액화탄화수소 저장탱크(310)에 연결되는 경우에, 연료공급관(PF)과 환원제 공급관(320)이 연결되는 부분에는 도1에 도시된 바와 같이 유로전환밸브(VC)가 구비될 수 있다.
그리고, 유로전환밸브(VC)를 조작하여, 액화탄화수소 저장탱크(310)에서 자연증발된 탄화수소가 도2에 도시된 바와 같이 엔진(EG)이나 보일러에 연료로 공급되도록 하거나, 도3에 도시된 바와 같이 배기관(PE)에 환원제로 공급되도록 할 수 있다. 도3에 도시된 바와 같이 액화탄화수소 저장탱크(310)에서 자연증발된 탄화수소가 엔진(EG)이나 보일러에 연료로 공급되면서 배기관(PE)에 환원제로 공급될 수도 있다.
선박용 배기가스 처리장치의 제2실시예
이하, 도4를 참조로 하여 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제2실시예에 대하여 설명한다.
도4는 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제2실시예를 나타내는 도면이다.
여기에서, 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제2실시예는 상기 도1 내지 도3을 참조로 하여 설명한 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제1실시예와, 환원제 공급관(320)을 유동하는 환원제인 탄화수소를 가열하는 탄화수소 가열유닛(400)과, 포화 탄화수소를 불포화 탄화수소로 개질하는 탄화수소 개질유닛(500)을 더 포함한다는 점에서 차이가 있다.
그러므로, 이하에서는 차별되는 구성을 중점적으로 설명하고 나머지 구성에 대해서는 상기 도1 내지 도3을 참조로 하여 설명한 것으로 대체할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제2실시예는 탄화수소 가열유닛(400)과, 탄화수소 개질유닛(500)을 더 포함할 수 있다.
탄화수소 가열유닛(400)은 도4에 도시된 바와 같이 환원제 공급관(320)에 구비될 수 있다. 그리고, 탄화수소 가열유닛(400)은 환원제 공급관(320)을 유동하는 환원제인 탄화수소를 가열할 수 있다. 이와 같이, 탄화수소 가열유닛(400)에 의해서 환원제 공급관(320)을 유동하는 환원제인 탄화수소를 가열하면, 환원제인 탄화수소가 더 활성화될 수 있다. 이에 따라, 질소산화물 제거유닛(200)에서의 배기가스로부터의 질소산화물 제거효율이 향상될 수 있다.
탄화수소 가열유닛(400)은, 예컨대 히터나 열교환기 또는 버너일 수 있다. 그러나, 탄화수소 가열유닛(400)은 특별히 한정되지 않고, 환원제 공급관(320)을 유동하는 환원제인 탄화수소를 가열할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.
탄화수소 개질유닛(500)은 도4에 도시된 바와 같이 환원제 공급관(320)이 연결되는 부분과 질소산화물 제거유닛(200) 사이의 배기관(PE)의 부분에 구비될 수 있다. 탄화수소 개질유닛(500)에서는 배기가스에 포함된 포화 탄화수소를 불포화 탄화수소로 개질할 수 있다. 포화 탄화수소는 불포화 탄화수소보다 반응성이 낮다. 그러므로, 전술한 바와 같이 탄화수소 개질유닛(500)에서 배기가스에 포함된 포화 탄화수소를 불포화 탄화수소로 개질하면, 질소산화물 제거유닛(200)에서의 선택적 촉매환원반응이 더 잘 일어날 수 있다. 이에 따라, 질소산화물 제거유닛(200)에서의 배기가스로부터의 질소산화물 제거효율이 향상될 수 있다.
탄화수소 개질유닛(500)은 개질촉매를 포함할 수 있다. 그리고, 탄화수소 개질유닛(500)에서는 배기가스에 포함된 포화 탄화수소가 개질촉매에 의해서 아래의 화학반응식2와 같이 불포화 탄화수소로 개질될 수 있다.
[화학반응식2]
H(2m+2)Cm + O2 → H(2m-2)Cm + 2H2O
개질촉매는, 예컨대 백금이나 철 또는 팔라듐 등을 포함할 수 있다. 그러나, 개질촉매의 구성은 특별히 한정되지 않고, 배기가스에 포함된 포화 탄화수소를 불포화 탄화수소로 개질할 수 있는 구성이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
탄화수소 개질유닛(500)은, 예컨대 도4에 도시된 바와 같이 개질기(510)와, 개질촉매 부착부재(520)를 포함할 수 있다.
개질기(510)는 환원제 공급관(320)이 연결되는 부분과 질소산화물 제거유닛(200) 사이의 배기관(PE)의 부분에 구비될 수 있다. 그리고, 개질촉매 부착부재(520)는 개질촉매가 코팅 등에 의해서 부착되고, 배기가스가 통과할 수 있도록 벌집 등과 같은 격자형태일 수 있다. 이에 따라, 엔진(EG)이나 보일러에서 발생하여 배기관(PE)을 유동하면서 환원제 공급관(320)에 의해서 탄화수소가 환원제로 공급된 배기가스는 개질기(510)에 유입되어 개질촉매 부착부재(520)를 통과할 수 있다. 이와 같이 배기가스가 개질촉매 부착부재(520)를 통과하면서 배기가스에 포함된 포화 탄화수소가 개질촉매 부착부재(520)에 의해서 불포화 탄화수소로 개질될 수 있다. 이와 같이 불포화 탄화수소로 개질된 탄화수소를 포함한 배기가스는 개질기(510)로부터 배출되어 배기관(PE)을 통해 질소산화물 제거유닛(200)으로 유동할 수 있다.
탄화수소 개질유닛(500)은 배기가스 가열기(530)를 더 포함할 수 있다. 배기가스 가열기(530)는 환원제 공급관(320)이 연결되는 부분과 개질기(510) 사이의 배기관(PE)의 부분에 구비될 수 있다. 그리고, 배기가스 가열기(530)는 배기가스를 개질기(510)에서 배기가스에 포함된 포화 탄화수소가 개질촉매에 의해서 불포화 탄화수소로 개질될 수 있는 소정의 개질온도로 가열할 수 있다. 이에 의해서, 개질기(510)에서의 배기가스에 포함된 포화 탄화수소의 불포화 탄화수소로의 개질효율이 향상될 수 있다. 배기가스 가열기(530)는, 히터나 열교환기 또는 버너일 수 있다. 그러나, 배기가스 가열기(530)는 특별히 한정되지 않고, 배기가스를 소정의 개질온도까지 가열할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
또한, 탄화수소 개질유닛(500)의 구성은 특별히 한정되지 않고, 유입된 배기가스에 포함된 포화 탄화수소를 불포화 탄화수소로 개질할 수 있는 구성이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
선박용 배기가스 처리장치의 제3실시예
이하, 도5를 참조로 하여 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제3실시예에 대하여 설명한다.
도5는 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제3실시예를 나타내는 도면이다.
여기에서, 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제3실시예는 상기 도1 내지 도3을 참조로 하여 설명한 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제1실시예와, 추가 질소산화물 제거유닛(600)과, 추가 환원제 공급유닛(700)을 더 포함한다는 점에서 차이가 있다.
그러므로, 이하에서는 차별되는 구성을 중점적으로 설명하고 나머지 구성에 대해서는 상기 도1 내지 도3을 참조로 하여 설명한 것으로 대체할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제3실시예는 추가 질소산화물 제거유닛(600)을 더 포함할 수 있다.
추가 질소산화물 제거유닛(600)은 질소산화물 제거유닛(200)에서 질소산화물이 제거된 배기가스로부터 질소산화물을 추가로 더 제거할 수 있다. 이에 따라, 선박용 배기가스 처리장치(100)에서의 배기가스로부터의 질소산화물 제거효율을 더 향상시킬 수 있다.
이를 위해서, 추가 질소산화물 제거유닛(600)은 연결관(PC)에 의해서 질소산화물 제거유닛(200)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 질소산화물 제거유닛(200)에서 질소산화물이 제거된 배기가스는 연결관(PC)을 유동하여 추가 질소산화물 제거유닛(600)에 유입될 수 있다.
추가 질소산화물 제거유닛(600)은 추가 환원촉매를 포함하여 배기가스로부터 질소산화물을 선택적 촉매환원반응에 의해서 더 제거할 수 있다. 추가 환원촉매는, 예컨대 바나듐옥사이드(V2O5)를 포함할 수 있다. 바나듐옥사이드를 포함하는 추가 환원촉매는 후술할 바와 같이 추가 환원제로 암모니아를 사용하는 경우에, 배기가스로부터의 질소산화물 제거율을 좋게 할 수 있다. 그러나, 추가 질소산화물 제거유닛(600)에 포함되는 추가 환원촉매는 특별히 한정되지 않고, 추가 질소산화물 제거유닛(600)에 유입된 배기가스로부터 질소산화물을 추가 환원제와 함께 제거할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.
추가 질소산화물 제거유닛(600)은, 예컨대 도5에 도시된 바와 같이 추가 반응기(610)와, 추가 환원촉매 부착부재(620)를 포함할 수 있다.
추가 반응기(610)는 연결관(PC)에 의해서 질소산화물 제거유닛(200)에 연결될 수 있다. 또한, 추가 반응기(610)에는 배출관(PD)이 연결될 수 있다. 그리고, 추가 환원촉매 부착부재(620)는 추가 환원촉매가 코팅 등에 의해서 부착되고, 배기가스가 통과할 수 있도록 벌집 등과 같은 격자형태일 수 있다. 이에 따라, 질소산화물 제거유닛(200)에서 질소산화물이 제거된 배기가스는, 추가 환원제 공급유닛(700)에 의해서 추가 환원제가 공급된 후, 추가 반응기(610)에 유입되어 추가 환원촉매 부착부재(620)를 통과할 수 있다. 이와 같이 배기가스가 추가 환원촉매 부착부재(620)를 통과하면서, 배기가스에 포함된 질소산화물이 추가 환원촉매 부착부재(620)에 부착된 추가 환원촉매 상에서 추가 환원제와 반응하여 아래의 화학반응식3과 같이 질소와 물로 선택적으로 환원됨으로써 배기가스로부터 제거될 수 있다. 이와 같이 질소산화물이 추가로 제거된 배기가스는 배출관(PD)을 통해 추가 반응기(610)로부터 배출될 수 있다.
[화학반응식3]
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
그러나, 추가 질소산화물 제거유닛(600)의 구성은 특별히 한정되지 않고, 질소산화물 제거유닛(200)에서 질소산화물이 제거된 배기가스가 유입되어 질소산화물이 더 제거할 수 있는 구성이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
추가 질소산화물 제거유닛(600)이 추가 환원촉매를 포함하여 배기가스로부터 질소산화물을 선택적 촉매환원반응에 의해서 더 제거하는 경우에, 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제3실시예는 추가 환원제 공급유닛(700)을 더 포함할 수 있다. 추가 환원제 공급유닛(700)은 추가 질소산화물 제거유닛(600)으로 유동하는 배기가스에 질소산화물을 환원시키는 추가 환원제로 암모니아를 공급할 수 있다.
이 경우, 추가 환원제 공급유닛(700)은 추가 환원제인 암모니아를 질소산화물 제거유닛(200)과 추가 질소산화물 제거유닛(600)을 연결하는 연결관(PC)을 유동하는 배기가스에 공급할 수 있다. 추가 환원제 공급유닛(700)은, 예컨대 도5에 도시된 바와 같이 추가 환원제 저장탱크(710), 추가 환원제 공급관(720), 기화기(730) 및, 분사기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
추가 환원제 저장탱크(710)에는 추가 환원제인 암모니아의 전구체인 요소가 요소수로 저장되거나 암모니아가 암모니아수로 저장될 수 있다. 또한, 추가 환원제 공급관(720)은 추가 환원제 저장탱크(710)와, 질소산화물 제거유닛(200)과 추가 질소산화물 제거유닛(600)을 연결하는 연결관(PC)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 추가 환원제 저장탱크(710)에 저장된 요소수나 암모니아수가 추가 환원제 공급관(720)을 유동할 수 있다. 그리고, 기화기(730)는 추가 환원제 공급관(720)에 구비되어, 추가 환원제 공급관(720)을 유동하는 요소수나 암모니아수가 증발되어 암모니아가 되도록 할 수 있다. 이에 따라, 추가 환원제인 암모니아가 연결관(PC)을 유동하는 배기가스에 추가 환원제로 공급될 수 있다. 연결관(PC)에 연결되는 추가 환원제 공급관(720)의 부분과 기화기(730) 사이의 추가 환원제 공급관(720)의 부분에는 개폐밸브(VL)와 펌프(PP)가 순차적으로 구비될 수 있다. 이에 의해서, 개폐밸브(VL)를 열고 펌프(PP)를 구동하여 기환기(730)에서 요소수나 암모니아수가 증발되어 만들어진 암모니아가 연결관(PC)을 유동하는 배기가스에 추가 환원제로 공급되도록 할 수 있다. 분사기는 연결관(PC)에 연결되는 추가 환원제 공급관(720)의 부분에 구비될 수 있다. 그리고, 추가 환원제 공급관(720)을 유동한 암모니아가 환원제로 연결관(PC)을 유동하는 배기가스에 분사될 수 있다.
그러나, 추가 환원제 공급유닛(700)의 구성은 특별히 한정되지 않고, 추가 질소산화물 제거유닛(600)으로 유동하는 배기가스에 질소산화물을 환원시키는 추가 환원제로 암모니아를 공급할 수 있는 구성이라면, 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
이와 같이, 추가 질소산화물 제거유닛(600)과, 추가 환원제 공급유닛(700)을 더 포함한다고 하더라도, 전술한 질소산화물 제거유닛(200)과, 환원제 공급유닛(300)을 통해 질소산화물이 제거된 배기가스로부터 질소산화물을 더 제거하기 때문에, 추가 질소산화물 제거유닛(600)과, 추가 환원제 공급유닛(700)의 크기가 작아질 수 있다. 또한, 추가 질소산화물 제거유닛(600)과, 추가 환원제 공급유닛(700)의 제작비용과 설치비용 및 운용비용이 비교적 작을 수 있다. 따라서, 추가 질소산화물 제거유닛(600)과, 추가 환원제 공급유닛(700)을 더 포함한다고 하더라도, 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제3실시예의 크기는 암모니아만을 환원제로 사용하는 종래의 선박용 배기가스 처리장치보다 작을 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제3실시예의 제작비용과 설치비용 및 운용비용 등도 암모니아만을 환원제로 사용하는 종래의 선박용 배기가스 처리장치보다 저감될 수 있다.
선박용 배기가스 처리장치의 제4실시예
이하, 도6을 참조로 하여 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제4실시예에 대하여 설명한다.
도6은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제4실시예를 나타내는 도면이다.
여기에서, 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제4실시예는 상기 도1 내지 도3을 참조로 하여 설명한 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제1실시예와, 슬립탄화수소 처리유닛(800)을 더 포함한다는 점에서 차이가 있다.
그러므로, 이하에서는 차별되는 구성을 중점적으로 설명하고 나머지 구성에 대해서는 상기 도1 내지 도3을 참조로 하여 설명한 것으로 대체할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제3실시예는 슬립탄화수소 처리유닛(800)을 더 포함할 수 있다.
슬립탄화수소 처리유닛(800)은 질소산화물 제거유닛(200)에서 질소산화물 제거에 사용되지 않고 남아서 슬립된 탄화수소를 처리할 수 있다.
슬립탄화수소 처리유닛(800)은 슬립된 탄화수소를 처리하는 슬립촉매를 포함할 수 있다. 슬립탄화수소 처리유닛(800)에는 후술할 바와 같이 산환제로 산소가 공급될 수 있다. 그리고, 슬립된 탄화수소는 슬립촉매 상에서 산화제인 산소와 반응하여 아래의 화학반응식4와 같이 물과 이산화탄소가 되어 처리될 수 있다.
[화학반응식4]
HmCn + (n+m/2)O2 → nCO2 + m/2H2O
슬립촉매는, 예컨대 백금이나 팔라듐을 포함할 수 있다. 그러나, 슬립촉매는 특별히 한정되지 않고, 슬립된 탄화수소를 처리할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.
슬립탄화수소 처리유닛(800)은 연결관(PC)에 의해서 질소산화물 제거유닛(200)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 질소산화물 제거유닛(200)에서 질소산화물이 제거된 배기가스는 연결관(PC)을 통해 슬립탄화수소 처리유닛(800)에 유입될 수 있다.
슬립탄화수소 처리유닛(800)은, 예컨대 도6에 도시된 바와 같이 슬립처리기(810)와, 슬립촉매 부착부재(820), 산화제 저장탱크(830), 산화제 공급관(840) 및, 산화제 가열기(850)를 포함할 수 있다.
슬립처리기(810)는 연결관(PC)에 의해서 질소산화물 제거유닛(200)에 연결될 수 있다. 또한, 슬립처리기(810)에는 배출관(PD)이 연결될 수 있다. 그리고, 슬립촉매 부착부재(820)는 슬립촉매가 코팅 등에 의해서 부착되고, 배기가스가 통과할 수 있도록 벌집 등과 같은 격자형태일 수 있다. 이에 따라, 질소산화물 제거유닛(200)에서 질소산화물이 제거된 배기가스는 슬립처리기(810)에 유입되어 슬립촉매 부착부재(820)를 통과할 수 있다. 이와 같이 배기가스가 슬립촉매 부착부재(820)를 통과하면서, 배기가스에 포함된 탄화수소가 슬립촉매 부착부재(820)에 부착된 슬립촉매 상에서 산화제인 산소와 반응하여 물과 이산화탄소로 됨으로써 처리될 수 있다. 이와 같이, 슬립된 탄화수소가 제거된 배기가스는 배출관(PD)을 통해 슬립처리기(810)로부터 배출될 수 있다. 산화제 저장탱크(830)에는 산화제가 저장될 수 있다. 예컨대, 산화제 저장탱크(830)에는 산소가 저장될 수 있다. 산화제 공급관(840)은 산화제 저장탱크(830)와 슬립처리기(810)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 산화제 저장탱크(830)에 저장된 산화제, 예컨대 산소가 산화제 공급관(840)을 유동하여 슬립처리기(810)에 공급될 수 있다. 산화제 가열기(850)는 산화제 공급관(840)에 구비되어 산화제 공급관(840)을 유동하는 산화제를 슬립된 탄화수소가 슬립촉매 상에서 산화제와 반응할 수 있는 소정의 반응온도까지 가열할 수 있다. 산화제 가열기(850)는, 예컨대 히터나 열교환기 또는 버너일 수 있다. 그러나, 산화제 가열기(850)는 특별히 한정되지 않고, 산화제를 소정의 반응온도까지 가열할 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.
또한, 슬립탄화수소 처리유닛(800)의 구성은 특별히 한정되지 않고, 질소산화물 제거유닛(200)에서 질소산화물이 제거된 배기가스가 유입되어, 배기가스에 포함된 슬립된 탄화수소가 처리될 수 있는 있는 구성이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
한편, 연결관(PC)에는 유로전환밸브(VC)와 구비되고, 유로전환밸브(VC)와 배출관(PD)에는 바이패스관(PB)이 연결될 수 있다. 그리고, 유로전환밸브(VC)를 조작함으로써, 질소산화물 제거유닛(200)에서 질소산화물이 제거된 배기가스가 슬립탄화수소 처리유닛(800)에 유입되도록 하거나 슬립탄화수소 처리유닛(800)을 바이패스하여 배출관(PD)으로 유동하도록 할 수 있다.
선박용 배기가스 처리장치의 제5실시예와 제6실시예
이하, 도7과 도8을 참조로 하여 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제5실시예와 제6실시예에 대하여 설명한다.
도7은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제5실시예를 나타내는 도면이며, 도8은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제6실시예를 나타내는 도면이다.
여기에서, 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제5실시예와 도6실시예는 상기 도1 내지 도3을 참조로 하여 설명한 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제1실시예와, 질소산화물 제거유닛(200)의 전이나 후에 터보차저(TC)가 구비된다는 점에서 점에서 차이가 있다.
그러므로, 이하에서는 차별되는 구성을 중점적으로 설명하고 나머지 구성에 대해서는 상기 도1 내지 도3을 참조로 하여 설명한 것으로 대체할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제5실시예서는 도7에 도시된 바와 같이 환원제 공급관(320)이 연결되는 부분 전의 배기관(PE)의 부분에 터보차저(TC)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 엔진(EG)에서 발생한 배기가스는 배기관(PE)을 유동하면서 터보차저(TC)를 통과하고 환원제 공급관(320)으로부터 환원제를 공급받은 후 질소산화물 제거유닛(200)에 유입될 수 있다.
이러한 구성은, 예컨대 메인엔진이나 발전용 엔진에서 발생하는 배기가스로부터 질소산화물을 제거할 때 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제6실시예서는 도8에 도시된 바와 같이 질소산화물 제거유닛(200)에 연결되어 질소산화물이 제거된 배기가스가 유동하는 배출관(PD)에 터보차저(TC)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 질소산화물 제거유닛(200)에서 질소산화물이 제거되어 배출관(PD)을 통해 질소산화물 제거유닛(200)으로부터 배출된 배기가스는 터보차저(TC)를 통과할 수 있다.
이러한 구성은, 예컨대 메인엔진에서 발생하는 배기가스로부터 질소산화물을 제거할 때 적용할 수 있다.
선박
이하, 도9를 참조로 하여 본 발명에 따른 선박의 일실시예에 대하여 설명한다.
도9는 본 발명에 따른 선박의 일실시예를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 선박(SH)의 일실시예는 선체(HL)와, 전술한 선박용 배기가스 처리장치(100)를 포함할 수 있다.
선체(HL)는 특별히 한정되지 않고, 전술한 선박용 배기가스 처리장치(100)가 구비될 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.
선박용 배기가스 처리장치(100)는 선체(HL)에 구비될 수 있다. 도9에는 전술한 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제1실시예가 선체(HL)에 구비되어 있는 것이 도시되어 있지만, 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제2실시예 내지 제6실시예도 선체(HL)에 구비될 수 있다.
선박용 배기가스 처리장치(100)에 대해서는 전술하였으므로, 이하에서는 이에 대한 설명은 생략한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박을 사용하면, 선박에 구비되는 액화탄화수소 저장탱크에서 자연증발된 탄화수소를 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 데에 환원제로 사용할 수 있으며, 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 선박용 배기가스 처리장치의 구성과 크기가 감소되어 선박에 용이하게 설치되며 설치공간이 작아질 수 있고, 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 선박용 배기가스 처리장치의 제작비용과 설치비용 및 운용비용이 저감될 수 있다.
상기와 같이 설명된 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박은 상기 설명된 실시예의 구성이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100 : 선박용 배기가스 처리장치 200 : 질소산화물 제거유닛
210 : 반응기 220 : 환원촉매 부착부재
300 : 환원제 공급유닛 310 : 액화탄화수소 저장탱크
320 : 환원제 공급관 400 : 탄화수소 가열유닛
500 : 탄화수소 개질유닛 510 : 개질기
520 : 개질촉매 부착부재 530 : 배기가스 가열기
600 : 추가 질소산화물 제거유닛 610 : 추가 반응기
620 : 추가 환원촉매 부착부재 700 : 추가 환원제 공급유닛
710 : 추가 환원제 저장탱크 720 : 추가 환원제 공급관
730 : 기화기 800 : 슬립탄화수소 처리유닛
810 : 슬립처리기 820 : 슬립촉매 부착부재
830 : 산화제 저장탱크 840 : 산화제 공급관
850 : 산화제 가열기 SH : 선박
EG : 엔진 VC : 유로전환밸브
VL : 개폐밸브 PE : 배기관
PD : 배출관 PF : 연료공급관
PC : 연결관 PB : 바이패스관
TC : 터보차저 CP : 압축기
CL : 쿨러 PP : 펌프

Claims (17)

  1. 선박에서 발생하는 배기가스로부터 질소산화물을 선택적 촉매환원반응에 의해서 제거하는 질소산화물 제거유닛; 및
    상기 질소산화물 제거유닛으로 유동하는 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급유닛; 을 포함하고,
    상기 환원제 공급유닛은 선박에 구비되는 액화탄화수소 저장탱크에서 자연증발된 탄화수소를 환원제로 공급하며,
    상기 환원제 공급유닛은 상기 액화탄화수소 저장탱크와, 상기 액화탄화수소 저장탱크에 연결되는 환원제 공급관을 포함하고,
    상기 질소산화물 제거유닛은 선박에 구비되는 엔진이나 보일러에 배기관에 의해서 연결되며, 상기 환원제 공급관은 상기 배기관에 연결되어 상기 배기관을 유동하는 배기가스에 환원제가 공급되도록 하고,
    상기 액화탄화수소 저장탱크는 연료공급관에 의해서 상기 엔진이나 보일러에 연결되며, 상기 환원제 공급관은 상기 연료공급관에 연결되어 상기 액화탄화수소 저장탱크에 연결되고,
    상기 연료공급관과 상기 환원제 공급관이 연결되는 부분에는 유로전환밸브가 구비되며, 상기 유로전환밸브를 조작하여, 상기 액화탄화수소 저장탱크에서 자연증발된 탄화수소가 상기 엔진이나 보일러에 연료로 공급되도록 하거나 상기 배기관에 환원제로 공급되도록 하는 선박용 배기가스 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 질소산화물 제거유닛은 환원촉매를 포함하며,
    상기 환원촉매는 구리와 제올라이트를 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 환원제 공급관을 유동하는 환원제인 탄화수소를 가열하도록 상기 환원제 공급관에 구비되는 탄화수소 가열유닛; 을 더 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 환원제 공급관이 연결되는 부분과 상기 질소산화물 제거유닛 사이의 상기 배기관의 부분에 구비되어 배기가스에 포함된 포화 탄화수소를 불포화 탄화수소로 개질하는 탄화수소 개질유닛; 을 더 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 탄화수소 개질유닛은 개질촉매를 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 질소산화물 제거유닛에서 질소산화물이 제거된 배기가스로부터 질소산화물을 추가로 더 제거하는 추가 질소산화물 제거유닛; 을 더 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 추가 질소산화물 제거유닛은 추가 환원촉매를 포함하여 배기가스로부터 질소산화물을 선택적 촉매환원반응에 의해서 더 제거하며,
    상기 추가 질소산화물 제거유닛으로 유동하는 배기가스에 질소산화물을 환원시키는 추가 환원제로 암모니아를 공급하는 추가 환원제 공급유닛; 을 더 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 추가 질소산화물 제거유닛은 연결관에 의해서 상기 질소산화물 제거유닛에 연결되며,
    상기 추가 환원제 공급유닛은 추가 환원제인 암모니아를 상기 연결관을 유동하는 배기가스에 공급하는 선박용 배기가스 처리장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 질소산화물 제거유닛에서 환원제로 사용되지 않고 남아서 슬립된 탄화수소를 처리하는 슬립탄화수소 처리유닛; 을 더 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 슬립탄화수소 처리유닛은 연결관에 의해서 상기 질소산화물 제거유닛에 연결되며,
    상기 슬립탄화수소 처리유닛은 슬립된 탄화수소를 처리하는 슬립촉매를 포함하고,
    상기 슬립촉매는 백금이나 팔라듐을 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 환원제 공급관이 연결되는 부분 전의 상기 배기관의 부분에는 터보차저가 구비되는 선박용 배기가스 처리장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 질소산화물 제거유닛에 연결되어 질소산화물이 제거된 배기가스가 유동하는 배출관에는 터보차저가 구비되는 선박용 배기가스 처리장치.
  17. 선체; 및
    상기 선체에 구비되는 제1항, 제2항 및, 제7항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 선박용 배기가스 처리장치;
    를 포함하는 선박.
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