KR102378554B1 - 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 배기가스가 유입되는 스크러버; 상기 스크러버에 제1처리액을 공급하는 제1처리액 공급유닛; 및 상기 스크러버에 제2처리액을 공급하는 제2처리액 공급유닛; 을 포함하며, 상기 스크러버는 제1처리액이 상기 스크러버에 유입된 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 황산화물을 흡수하여 제거하거나, 상기 제2처리액이 상기 스크러버에 유입된 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거할 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 발생하는 배기가스에 대한 규제를 하며, 이러한 배기가스에 대한 규제는 점점 강화하는 방향으로 지속적으로 개정되고 있다.
이러한 배기가스에 대한 규제를 만족하기 위해서, 선박에는 선박에서 발생하는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치가 구비된다. 또한, 배기가스 처리장치에서는 선박에서 발생하는 배기가스에 포함된 황산화물이나 질소산화물 등을 배기가스로부터 제거한다.
종래 선박에는 선박에서 발생하는 배기가스에 포함된 황산화물을 배기가스로부터 제거하기 위해서 스크러버가 구비된다. 또한, 종래 선박에는 선박에서 발생하는 배기가스에 포함된 질소산화물을 배기가스로부터 제거하기 위해서 선택적 촉매환원기(SCR: Selective Catalytic Reduction)가 스크러버와 별도로 구비된다.
이에 의해서, 선박이 배기가스 규제지역이 아닌 지역을 운항하는 경우에는 스크러버를 작동하여 배기가스로부터 황산화물이 제거되도록 한다. 또한, 선박이 배기가스 규제지역을 운항하는 경우에는 스크러버와 선택적 촉매환원기를 모두 작동하여 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물이 제거되도록 한다.
이와 같이 종래에 선박에서 발생하는 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 제거하기 위해서는 스크러버와 선택적 촉매환원기가 모두 구비되어야만 한다. 즉, 선박에서 발생하는 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 제거하기 위해서는 선박에 구비되는 배기가스 처리장치가 스크러버와 선택적 촉매환원기를 모두 포함해야만 한다.
이에 따라, 종래 선박용 배기가스 처리장치는 선박에의 설치가 용이하지 않으며, 공간제약이 있는 선박에서 많은 설치공간을 차지하여, 선박의 공간활용도를 낮게 하였다.
더불어, 선박용 배기가스 처리장치의 제작비용과 설치비용 및 운용비용도 많이 소요되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.
본 발명의 목적의 일 측면은 스크러버에서 선박에서 발생하는 배기가스에 포함된 황산화물 뿐만 아니라 질소산화물도 배기가스로부터 제거하도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 선박용 배기가스 처리장치의 선박에의 설치공간이 감소되도록 하여 선박용 배기가스 처리장치가 선박에 용이하게 설치되며 선박의 공간활용도가 높아지도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 선박용 배기가스 처리장치의 제작비용과 설치비용 및 운용비용이 감소되도록 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 배기가스가 유입되는 스크러버; 상기 스크러버에 제1처리액을 공급하는 제1처리액 공급유닛; 및 상기 스크러버에 제2처리액을 공급하는 제2처리액 공급유닛; 을 포함하며, 상기 스크러버는 제1처리액이 상기 스크러버에 유입된 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 황산화물을 흡수하여 제거하거나, 상기 제2처리액이 상기 스크러버에 유입된 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거할 수 있다.
이 경우, 상기 제1처리액은 해수이며, 상기 제2처리액은 원료인 청수와 암모니아수 및 아염소산나트륨 수용액을 혼합한 것일 수 있다.
또한, 상기 청수 대신에 해수가 혼합될 수 있다.
그리고, 상기 암모니아수 대신에 요소나 요소수가 혼합될 수 있다.
또한, 배기가스로부터 황산화물을 흡수하여 제거한 제1처리액인 제1폐처리액은 상기 스크러버로부터 배출되어 수처리된 후 해양에 배수될 수 있다.
그리고, 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거한 제2처리액인 제2폐처리액은 상기 스크러버로부터 배출된 후 재생되어 상기 제2처리액으로 재사용될 수 있다.
또한, 상기 제1처리액 공급유닛은 제1처리액 공급원과, 상기 제1처리액 공급원과 상기 스크러버에 연결되어 상기 제1처리액 공급원의 제1처리액이 상기 스크러버에 공급되도록 하는 제1처리액 공급관을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2처리액 공급유닛은 제2처리액 공급탱크와, 상기 제2처리액 공급탱크와 상기 스크러버에 연결되어 상기 제2처리액 공급탱크의 제2처리액이 상기 스크러버에 공급되도록 하는 제2처리액 공급관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2처리액 공급유닛은 상기 제2처리액 공급탱크에 상기 제2처리액의 원료를 공급하는 제2처리액원료 공급부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2처리액 공급유닛은 상기 스크러버와 상기 제2처리액 공급탱크에 연결되어, 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거한 제2처리액인 제2폐처리액이 상기 스크러버로부터 배출되고 상기 제2처리액 공급탱크에 유입되어 재생되도록 하는 제2폐처리액 배출관을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2처리액 공급유닛은 상기 제2처리액 공급탱크에 연결되어 상기 제2폐처리액의 재생시 상기 제2폐처리액으로부터 분리된 이물질이 포함되는 폐수가 상기 제2처리액 공급탱크로부터 배출되도록 하는 폐수 배출관과, 상기 폐수 배출관에 연결되어 폐수가 유입되고 수처리되는 폐수 수처리기를 더 포함할 수 있다.
그리고, 배기가스로부터 황산화물을 흡수하여 제거한 제1처리액인 제1폐처리액이 상기 스크러버로부터 배출되어 수처리되도록 하는 제1폐처리액 처리유닛; 을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1폐처리액 처리유닛은 상기 스크러버에 연결되어 상기 제1폐처리액이 상기 스크러버로부터 배출되도록 하는 제1폐처리액 배출관과, 상기 제1폐처리액 배출관에 연결되어 제1폐처리액이 유입되고 수처리되는 제1폐처리액 수처리기를 포함할 수 있다.
그리고, 황산화물이나 황산화물과 질소산화물이 제거된 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거하는 제3처리액을 상기 스크러버에 공급하는 제3처리액 공급유닛; 을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3처리액은 암모니아수일 수 있다.
그리고, 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거한 제3처리액인 제3폐처리액은 상기 스크러버로부터 배출된 후 이산화탄소가 분리되고 재생되어 제3처리액으로 재사용될 수 있다.
또한, 상기 스크러버에는 구획부재가 구비되어 내부가 제1제거영역과 제2제거영역으로 구획될 수 있다.
그리고, 상기 제1제거영역에는 상기 제1처리액이나 상기 제2처리액이 분사되고 상기 제2제거영역에는 상기 제3처리액이 분사될 수 있다.
또한, 상기 구획부재는 상기 제1제거영역의 배기가스는 상기 제2제거영역으로 유동하나, 상기 제2제거영역에 분사된 제3처리액은 상기 제1제거영역으로 유동하지 못하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제3처리액 공급유닛은 제3처리액 공급기와, 상기 제3처리액 공급기와 상기 스크러버에 연결되어 상기 제3처리액 공급기의 제3처리액이 상기 스크러버에 공급되도록 하는 제3처리액 공급관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3처리액 공급유닛은 상기 스크러버와 상기 제3처리액 공급기에 연결되어, 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거한 제3처리액인 제3폐처리액이 상기 스크러버로부터 배출되고 상기 제3처리액 공급기에 유입되도록 하는 제3폐처리액 배출관을 더 포함하며, 상기 제3처리액 공급기에서는 유입된 상기 제3폐처리액으로부터 이산화탄소를 분리하여 제3처리액으로 재생할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에 따른 선박은 선체; 및 상기 선체에 구비되는 전술한 선박용 배기가스 처리장치; 를 포함할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 선박용 배기가스 처리장치의 선박에의 설치공간이 감소되도록 하여 선박용 배기가스 처리장치가 선박에 용이하게 설치되며 선박의 공간활용도가 높아질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 스크러버에서 선박에서 발생하는 배기가스에 포함된 황산화물 뿐만 아니라 질소산화물도 배기가스로부터 제거할 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 선박용 배기가스 처리장치의 제작비용과 설치비용 및 운용비용이 감소될 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제1실시예를 나타내는 도면이다.
도2와 도3은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제1실시예의 작동을 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제1실시예의 제2처리액 공급탱크를 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제2실시예를 나타내는 도면이다.
도6과 도7은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제2실시예의 작동을 나타내는 도면이다.
도8은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제2실시예의 스크러버를 나타내는 도면이다.
도9는 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제2실시예의 제3처리액 공급유닛을 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 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제1실시예
이하, 도1 내지 도4를 참조로 하여 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제1실시예에 대하여 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제1실시예를 나타내는 도면이며, 도2와 도3은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제1실시예의 작동을 나타내는 도면이고, 도4는 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제1실시예의 제2처리액 공급탱크를 나타내는 도면이다.
[선박용 배기가스 처리장치]
본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제1실시예는 스크러버(200), 제1처리액 공급유닛(300) 및, 제2처리액 공급유닛(400)을 포함할 수 있다.
스크러버(200)에는 선박(SH)에서 발생하는 배기가스가 유입될 수 있다.
스크러버(200)에는 도1에 도시된 바와 같이 배기가스 유입구(210)가 구비될 수 있다. 선박(SH)에 구비되는 발전용 엔진(도시되지 않음)이나 메인 엔진(도시되지 않음) 또는 보일러(도시되지 않음) 등 배기가스가 발생하는 장치에는 배기관(PE)이 연결될 수 있다. 이와 같이, 선박(SH)에 구비되는 배기가스가 발생하는 장치에 연결된 배기관(PE)은 스크러버(200)의 배기가스 유입구(210)에 연결될 수 있다. 이에 의해서, 배기가스가 도2와 도3에 도시된 바와 같이 배기관(PE)과 배기가스 유입구(210)를 통해 스크러버(200)에 유입될 수 있다.
배기가스 유입구(210)는 도1에 도시된 바와 같이 스크러버(200)의 하부 측면에 구비될 수 있다. 그러나, 배기가스 유입구(210)가 구비되는 스크러버(200)의 부분은 특별히 한정되지 않고, 배기가스가 스크러버(200)에 유입되도록 하는 부분이라면 스크러버(200)의 어떠한 부분에도 구비될 수 있다.
스크러버(200)에는 배기가스 배출구(220)가 구비될 수 있다. 스크러버(200)에서 처리된 배기가스, 예컨대 후술할 바와 같이 스크러버(200)를 유동하면서 황산화물이나 황산화물과 질소산화물이 제거된 배기가스는 도2와 도3에 도시된 바와 같이 배기가스 배출구(220)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기가스 배출구(220)는 도1에 도시된 바와 같이 스크러버(200)의 상면에 구비될 수 있다. 그러나, 배기가스 배출구(220)가 구비되는 스크러버(200)의 부분은 특별히 한정되지 않고, 스크러버(200)에서 처리된 배기가스가 외부로 배출되도록 하는 부분이라면 스크러버(200)의 어떠한 부분에도 구비될 수 있다.
스크러버(200)에는 폐처리액 배출구(230)가 구비될 수 있다. 스크러버(200)에 유입된 배기가스에는 처리액이 분사되어 배기가스로부터 황산화물이나 황산화물과 질소산화물이 흡수되어 제거될 수 있다. 이와 같이, 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 황산화물이나 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거한 처리액인 폐처리액은 도2와 도3에 도시된 바와 같이 폐처리액 배출구(230)를 통해 배수될 수 있다. 폐처리액 배출구(230)는 도1에 도시된 바와 같이 스크러버(200)의 하면에 구비될 수 있다. 그러나, 폐처리액 배출구(230)가 구비되는 스크러버(200)의 부분은 특별히 한정되지 않고, 폐처리액이 배수될 수 있는 부분이라면 스크러버(200)의 어떠한 부분에도 구비될 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이 스크러버(200)에는 패킹부재(240)가 구비될 수 있다. 패킹부재(240)에 의해서 배기가스와 처리액의 접촉시간과 접촉면적이 증가될 수 있다. 이에 의해서, 처리액에 의한 배기가스의 처리효율이 향상될 수 있다. 패킹부재(240)의 형상이나 구성은 특별히 한정되지 않고, 스크러버(200)에 구비되어 배기가스와 처리액의 접촉시간과 접촉면적이 증가되도록 하는 형상이나 구성이라면 주지의 어떠한 형상이나 구성이라도 가능하다.
스크러버(200)는 제1처리액이 스크러버(200)에 유입된 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 황산화물을 흡수하여 제거하거나, 제2처리액이 스크러버(200)에 유입된 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거할 수 있다.
제1처리액 공급유닛(300)에 포함되는 후술할 제1처리액 공급관(310)의 일부가 도1에 도시된 바와 같이 스크러버(200)의 일면을 관통하여 스크러버(200) 내부에 위치할 수 있다. 또한, 스크러버(200) 내부에 위치하는 제1처리액 공급관(310)의 부분에는 복수개의 분사노즐(NS)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 제1처리액 공급관(310)을 유동한 제1처리액이 스크러버(200)에 유입된 배기가스에 분사노즐(NS)을 통해 분사될 수 있다.
또한, 도1에 도시된 바와 같이 제2처리액 공급유닛(400)에 포함되는 후술할 제2처리액 공급관(420)의 일부가 스크러버(200)의 일면을 관통하여 스크러버(200) 내부에 위치할 수 있다. 또한, 스크러버(200) 내부에 위치하는 제2처리액 공급관(420)의 부분에는 복수개의 분사노즐(NS)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 제2처리액 공급관(420)을 유동한 제2처리액이 스크러버(200)에 유입된 배기가스에 분사노즐(NS)을 통해 분사될 수 있다.
이외, 도시되지는 않았지만, 제2처리액 공급관(420)이 제1처리액 공급관(310)에 연결되고, 제1처리액 공급관(310)의 일부가 스크러버(200)의 일면을 관통하여 스크러버(200) 내부에 위치할 수 있다. 그리고, 스크러버(200) 내부에 위치하는 제1처리액 공급관(310)의 부분에는 복수개의 분사노즐(NS)이 구비될 수 있다. 또한, 제1처리액 공급관(310)과 제2처리액 공급관(420)이 연결되는 부분에는 유로전환밸브(도시되지 않음)가 구비될 수 있다. 그리고, 유로전환밸브를 조작하여, 제1처리액이 제1처리액 공급관(310)에 구비된 분사노즐(NS)을 통해 배기가스에 분사되거나, 제2처리액이 제1처리액 공급관(310)에 구비된 분사노즐(NS)을 통해 배기가스에 분사되도록 할 수도 있다.
또한, 제1처리액 공급관(310)이 제2처리액 공급관(420)에 연결되고 제2처리액 공급관(420)의 일부가 스크러버(200)의 일면을 관통하여 스크러버(200) 내부에 위치할 수 있다. 그리고, 스크러버(200) 내부에 위치하는 제2처리액 공급관(420)의 부분에는 복수개의 분사노즐(NS)이 구비될 수 있다. 또한, 제2처리액 공급관(420)과 제1처리액 공급관(310)이 연결되는 부분에는 유로전환밸브(도시되지 않음)가 구비될 수 있다. 그리고, 유로전환밸브를 조작하여, 제1처리액이 제2처리액 공급관(420)에 구비된 분사노즐(NS)을 통해 배기가스에 분사되거나, 제2처리액이 제2처리액 공급관(420)에 구비된 분사노즐(NS)을 통해 배기가스에 분사되도록 할 수도 있다.
이외에도, 스크러버(200)에는 분사노즐(NS)이 구비된 처리액 유동관(도시되지 않음)이 복수개 구비되고, 제1,2처리액 공급관(310,420)이 각각 처리액 유동관에 연결될 수도 있다. 또한, 스크러버(200)에는 분사노즐(NS)이 구비된 처리액 유동관(도시되지 않음)이 구비되고, 제2처리액 공급관(420)이 제1처리액 공급관(310)에 연결되며 제1처리액 공급관(310)이 처리액 유동관에 연결되고, 제1처리액 공급관(310)과 제2처리액 공급관(420)이 연결되는 부분에 유로전환밸브가 구비될 수도 있다. 그리고, 스크러버(200)에는 분사노즐(NS)이 구비된 처리액 유동관(도시되지 않음)이 구비되고, 제1처리액 공급관(310)이 제2처리액 공급관(420)에 연결되며 제2처리액 공급관(420)이 처리액 유동관에 연결되고, 제2처리액 공급관(420)과 제1처리액 공급관(310)이 연결되는 부분에 유로전환밸브가 구비될 수도 있다.
제1처리액 공급유닛(300)은 스크러버(200)에 제1처리액을 공급할 수 있다. 제1처리액 공급유닛(300)은 제1처리액 공급원과, 제1처리액 공급관(310)을 포함할 수 있다. 제1처리액 공급관(310)은 제1처리액 공급원과 스크러버(200)에 연결될 수 있다. 이에 의해서, 제1처리액 공급원의 제1처리액이 스크러버(200)에 공급되도록 할 수 있다. 제1처리액 공급관(310)의 일부는 도1에 도시되고 전술한 바와 같이 스크러버(200)의 일면을 관통하여 스크러버(200) 내부에 위치할 수 있다. 그리고, 스크러버(200) 내부에 위치하는 제1처리액 공급관(310)의 부분에는 복수개의 분사노즐(NS)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 제1처리액이 스크러버(200) 내부를 유동하는 배기가스에 분사될 수 있다.
예컨대, 선박(SH)이 공해상을 운항하는 경우에는, 국제해사기구(Internatioal Maritime Organiation)의 공해상에서의 황산화물 배출 규제에 만족하도록 배기가스로부터 황산화물을 제거해야만 한다. 또한, 선박(SH)이 ECA(Emission Control Area; 배기가스 배출 규제지역)나 NECA(NOx Emission Control Area; 질소산화물 배출 규제지역) 또는 SECA(SOx Emission Control Area; 황산화물 배출 규제지역)를 운항하는 경우에는, 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 제거해야만 한다.
그러므로, 선박(SH)이 공해상을 운항하는 경우에는, 스크러버(200)에 유입된 배기가스에 제1처리액을 분사하여 배기가스로부터 황산화물을 흡수하여 제거할 수 있다. 예컨대, 선박(SH)에 구비된 제어부(도시되지 않음)가 선박(SH)이 공해상을 운항하는 것으로 감지하면, 제어부는 스크러버(200)에 유입된 배기가스에 제1처리액이 분사되도록 할 수 있다.
제1처리액은 해수일 수 있다. 이 경우, 제1처리액 공급원은 해양(SEA)일 수 있다. 선박(SH)에는 도1에 도시된 바와 같이 일단과 타단이 각각 해양(SEA)에 연결되고 일측에 펌프(PP)가 구비되는 해수 유동관(PSW)이 구비될 수 있다. 그리고, 제1처리액 공급관(310)은 해수 유동관(PSW)의 일측에 연결될 수 있다. 이에 의해서, 해수 유동관(PSW)에 구비된 펌프(PP)가 구동되면, 도2에 도시된 바와 같이 해양(SEA)의 해수가 제1처리액으로 해수 유동관(PSW)과 제1처리액 공급관(310)을 유동한 후 스크러버(200) 내부를 유동하는 배기가스에 분사노즐(NS)을 통해 분사될 수 있다. 예컨대, 선박(SH)에 구비된 제어부가 선박(SH)이 공해상을 운항하는 것으로 감지하면, 제어부는 해수 유동관(PSW)에 구비된 펌프(PP)를 구동하여, 해수가 제1처리액으로 스크러버(200) 내부를 유동하는 배기가스에 분사되도록 할 수 있다.
제1처리액이 해수인 경우에는, 해양(SEA)으로부터 제1처리액인 해수를 용이하게 얻을 수 있어서, 제1처리액을 저장하는 별도의 저장탱크(도시되지 않음)를 필요로 하지 않는다. 그리고, 선박(SH)에 구비된 해수 유동관(PSW)과 스크러버(200)에 연결되어 해수가 스크러버(200)를 유동하는 배기가스에 분사되도록 하는 제1처리액 공급관(310)으로 비교적 간단하게 제1처리액 공급유닛(300)을 구성할 수 있다.
그러나, 제1처리액은 특별히 한정되지 않고, 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 황산물을 흡수하여 제거할 수 있는 것이라면, 수산화나트륨 수용액 등 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.
배기가스로부터 황산화물을 흡수하여 제거한 제1처리액인 제1폐처리액은 스크러버(200)로부터 배출되어 수처리된 후 해양(SEA)에 배수될 수 있다.
이를 위해서, 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제1실시예는 제1폐처리액 처리유닛(500)을 더 포함할 수 있다. 제1폐처리액 처리유닛(500)은 배기가스로부터 황산화물을 흡수하여 제거한 제1처리액인 제1폐처리액이 스크러버(200)로부터 배출되어 수처리되도록 할 수 있다. 제1폐처리액 처리유닛(500)은 제1폐처리액 배출관(510)과, 제1폐처리액 수처리기(520)를 포함할 수 있다.
제1폐처리액 배출관(510)은 스크러버(200)에 연결될 수 있다. 예컨대, 제1폐처리액 배출관(510)은 도1에 도시된 바와 같이 스크러버(200)의 폐처리액 배출구(230)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1폐처리액이 도2에 도시된 바와 같이 폐처리액 배출구(230)와 제1폐처리액 배출관(510)을 통해 스크러버(200)로부터 배출될 수 있다.
제1폐처리액 수처리기(520)는 도1에 도시된 바와 같이 제1폐처리액 배출관(510)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1폐처리액이 도2에 도시된 바와 같이 제1폐처리액 수처리기(520)에 유입되어 수처리될 수 있다. 제1폐처리액 수처리기(520)에서는 제1폐처리액이, 예컨대 원심분리 또는 필터 등에 의해서 수처리될 수 있다. 그러나, 제1폐처리액 수처리기(520)에서 제1폐처리액이 수처리되는 구성은 특별히 한정되지 않고, 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
제1폐처리액 수처리기(520)에는 도1에 도시된 바와 같이 각각 수처리수 배출관(PWT)과 슬러지 배출관(PS)이 연결될 수 있다. 그리고, 수처리수 배출관(PWT)은 선박(SH)에 구비된 해수 유동관(PSW)의 타측에 연결될 수 있다. 이에 의해서, 제1폐처리액이 제1폐처리액 수처리기(520)에서 수처리된 수처리수가 수처리수 배출관(PWT)과 해수 유동관(PSW)을 통해 해양(SEA)에 배수될 수 있다. 또한, 슬러지 배출관(PS)은 슬러지 탱크(TS)에 연결될 수 있다. 이에 의해서, 제1폐처리액 수처리기(520)에서 제1폐처리액이 수처리되면서 생성된 슬러지가 슬러지 배출관(PS)을 통해 슬러지 탱크(TS)에 유입되어 저장될 수 있다.
제2처리액 공급유닛(400)은 스크러버(200)에 제2처리액을 공급할 수 있다. 제2처리액 공급유닛(400)은 제2처리액 공급탱크(410)와, 제2처리액 공급관(420)을 포함할 수 있다. 제2처리액 공급관(420)은 제2처리액 공급탱크(410)와 스크러버(200)에 연결될 수 있다. 이에 의해서, 제2처리액 공급탱크(410)의 제2처리액이 스크러버(200)에 공급되도록 할 수 있다. 제2처리액 공급관(420)의 일부는 도1에 도시되고 전술한 바와 같이 스크러버(200)의 일면을 관통하여 스크러버(200) 내부에 위치할 수 있다. 그리고, 스크러버(200) 내부에 위치하는 제2처리액 공급관(420)의 부분에는 복수개의 분사노즐(NS)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 제2처리액이 스크러버(200) 내부를 유동하는 배기가스에 분사될 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이 제2처리액 공급관(420)은 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 하부에 연결될 수 있다. 그리고, 제2처리액 공급관(420)에는 펌프(PP)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 제2처리액 공급관(420)에 구비된 펌프(PP)가 구동되면, 제2처리액 공급탱크(410)의 제2처리액이 제2처리액 공급관(420)을 유동한 후 스크러버(200) 내부를 유동하는 배기가스에 분사노즐(NS)을 통해 분사될 수 있다.
제2처리액 공급관(420)은 도1에 도시된 바와 같이, 선박(SH)에 구비된 해수 유동관(PSW)이 통과하는 냉각기(CL)를 통과할 수 있다. 이에 따라, 제2처리액 공급관(420)을 유동하는 제2처리액은 도3에 도시된 바와 같이 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거하기에 알맞은 온도로 냉각기(CL)에서 해수 유동관(PSW)을 유동하는 해수에 의해서 냉각될 수 있다.
예컨대, 선박(SH)이 ECA나 NECA 또는 SECA를 운항하는 경우에는, 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 제거해야만 한다.
그러므로, 선박(SH)이 ECA나 NECA 또는 SECA를 운항하는 경우에는, 스크러버(200)에 유입된 배기가스에 제2처리액을 분사하여 배기가스로부터 황산화물뿐만 아니라 질소산화물도 흡수하여 제거할 수 있다. 예컨대, 선박(SH)에 구비된 제어부가 선박(SH)이 ECA나 NECA 또는 SECA를 운항하는 것으로 감지하면, 제어부는 스크러버(200)에 유입된 배기가스에 제2처리액이 분사되도록 할 수 있다. 예컨대, 선박(SH)에 구비된 제어부가 선박(SH)이 ECA나 NECA 또는 SECA를 운항하는 것으로 감지하면, 제어부는 제2처리액 공급관(420)에 구비된 펌프(PP)를 구동하여, 제2처리액 공급탱크(410)의 제2처리액이 스크러버(200) 내부를 유동하는 배기가스에 분사되도록 할 수 있다.
이와 같이 스크러버(200)에 의해서 황산화물과 함께 질소산화물도 제거할 수 있기 때문에, 종래와 같이 배기가스로부터 황산화물뿐만 아니라 질소산화물을 제거하기 위해서, 스크러버(200) 이외에 별도로 선택적 촉매환원기(SCR: Selective Catalytic Reduction)를 포함하지 않아도 된다. 따라서, 선박용 배기가스 처리장치(100)의 선박(SH)에의 설치공간이 감소되도록 할 수 있어서, 선박용 배기가스 처리장치(100)가 선박(SH)에 용이하게 설치될 수 있으며, 선박(SH)의 공간활용도가 높아질 수 있다. 더불어, 선박용 배기가스 처리장치(100)의 제작비용과 설치비용 및 운용비용이 감소될 수 있다.
제2처리액은 원료인 청수와 암모니아수 및 아염소산나트륨 수용액을 혼합한 것일 수 있다.
이 경우, 암모니아수에 의해서 아래의 화학반응식1에 따라 배기가스로부터 황산화물이 흡수되어 제거될 수 있다.
[화학반응식1]
4NH3 + 5SO2 → 4NO + 5S + 6H2O
또한, 암모니아수에 의해서 아래의 화학반응식2에 따라 배기가스로부터 질소산화물이 흡수되어 제거될 수 있다.
[화학반응식2]
NO + NO2 + 2NH3 + H2O → 2NH4NO2
2NO2 + 2NH3 + H2O → NH4NO2 + NH4NO3
그리고, 아염소산나트륨 수용액에 의해서 아래의 화학반응식3에 따라 배기가스로부터 질소산화물이 흡수되어 제거될 수 있다.
[화학반응식3]
2NO + NaClO2 → 2NO2 + NaCl → N2O4 + H2O → HNO2 + HNO3
한편, 청수 대신에 해수가 혼합될 수 있다.
그리고, 암모니아수 대신에 요소나 요소수가 혼합될 수도 있다. 이 경우, 요소나 요소수에 의해서 아래의 화학반응식4와 화학반응식5 각각에 따라 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물이 흡수되어 제거될 수 있다.
[화학반응식4]
SO2 + (NH2)2CO2 + 2H2O + 0.5O2 → (NH4)2SO4 + CO2
[화학반응식5]
NO + NO2 + (NH2)2CO2 → 2N2 + CO2 + 2H2O
제2처리액 공급유닛(400)은 제2처리액원료 공급부(430)를 더 포함할 수 있다. 제2처리액원료 공급부(430)는 제2처리액 공급탱크(410)에 제2처리액의 원료를 공급할 수 있다.
예컨대, 제2처리액이 원료인 청수와 암모니아수 및 아염소산나트륨 수용액을 혼합한 것인 경우에, 제2처리액원료 공급부(430)는 도1에 도시된 바와 같이 청수 저장탱크(431), 암모니아수 저장탱크(432) 및, 아염소산나트륨 저장탱크(433)를 포함할 수 있다. 또한, 제2처리액원료 공급부(430)는 청수 공급관(434)과, 암모니아수 공급관(435) 및, 아염소산나트륨 공급관(436)을 포함할 수 있다.
청수 저장탱크(431)에는 청수가 저장되고 청수 공급관(434)은 청수 저장탱크(431)와 제2처리액 공급탱크(410)에 연결될 수 있다. 청수 공급관(434)은 도1과 도4에 도시된 바와 같이 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상면에 연결될 수 있다. 이에 따라, 청수 저장탱크(431)의 청수는 청수 공급관(434)을 통해 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상부에 공급될 수 있다.
암모니아수 저장탱크(432)에는 암모니아수가 저장되고 암모니아수 공급관(435)은 암모니아수 저장탱크(432)와 제2처리액 공급탱크(410)에 연결될 수 있다. 도1과 도4에 도시된 바와 같이 암모니아수 공급관(435)은 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상면에 연결될 수 있다. 이에 따라, 암모니아수 저장탱크(432)의 암모니아수는 암모니아수 공급관(435)을 통해 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상부에 공급될 수 있다.
아염소산나트륨 저장탱크(433)에는 아염소산나트륨이 저장되고 아염소산나트륨 공급관(436)은 아염소산나트륨 저장탱크(433)와 제2처리액 공급탱크(410)에 연결될 수 있다. 아염소산나트륨 공급관(436)은 도1과 도4에 도시된 바와 같이 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상면에 연결될 수 있다. 이에 따라, 아염소산나트륨 저장탱크(433)의 아염소산나트륨이 아염소산나트륨 공급관(436)을 통해 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상부에 공급되어 아염소산나트륨 수용액이 될 수 있다. 이 경우, 아염소산나트륨은 아염소산나트륨 저장탱크(433)에 분말로 저장되어, 아염소산나트륨이 분말로 아염소산나트륨 공급관(436)을 통해 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상부에 공급될 수 있다. 이와 같이 아염소산나트륨이 분말로 제2처리액 공급탱크(410)의 일측에 공급되도록 하면, 아염소산나트륨 저장탱크(433)의 크기를 감소시킬 수 있으며, 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상부에 공급된 아염소산나트륨이 용이하게 아염소산나트륨 수용액이 되도록 할 수 있다.
제2처리액을 만들기 위해서, 청수 대신에 해수가 혼합되는 경우에, 제2처리액원료 공급부(430)는 청수 저장탱크(431)와 청수 공급관(434) 대신에 해수 공급관(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 해수 공급관은 선박(SH)에 구비된 해수 유동관(PSW)과 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상면에 연결될 수 있다. 이에 따라, 해양(SEA)으로부터 해수 유동관(PSW)에 유입된 해수는 해수 유동관(PSW)과 해수 공급관을 통해 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상부에 공급될 수 있다.
제2처리액을 만들기 위해서, 암모니아수 대신에 요소나 요소수가 혼합되는 경우에, 제2처리액원료 공급부(430)는 암모니아수 저장탱크(432)와 암모니아수 공급관(435) 대신에 요소 저장탱크(도시되지 않음)나 요소수 저장탱크(도시되지 않음)와 요소 공급관(도시되지 않음)이나 요소수 공급관(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
요소 저장탱크에는 요소가 저장되고 요소 공급관은 요소 저장탱크와 제2처리액 공급탱크(410)에 연결될 수 있다. 요소 공급관은 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상면에 연결될 수 있다. 이에 따라, 요소 저장탱크의 요소가 요소 공급관을 통해 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상부에 공급되어 요소수가 될 수 있다. 이 경우, 요소는 요소 저장탱크에 분말로 저장되어 요소가 분말로 요소 공급관을 통해 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상부에 공급될 수 있다. 이와 같이 요소가 분말로 제2처리액 공급탱크(410)의 일측에 공급되도록 하면, 요소 저장탱크의 크기를 감소시킬 수 있으며, 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상부에 공급된 요소가 용이하게 요소수가 되도록 할 수 있다.
요소수 저장탱크에는 요소수가 저장되고 요소수 공급관은 요소수 저장탱크와 제2처리액 공급탱크(410)에 연결될 수 있다. 요소수 공급관은 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상면에 연결될 수 있다. 이에 따라, 요소수 저장탱크의 요소수가 요소수 공급관을 통해 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상부에 공급될 수 있다.
한편, 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거한 제2처리액인 제2폐처리액은 스크러버(200)로부터 배출된 후 재생되어 제2처리액으로 재사용될 수 있다.
이를 위해서, 제2처리액 공급유닛(400)은 제2폐처리액 배출관(440)을 더 포함할 수 있다. 제2폐처리액 배출관(440)은 스크러버(200)와 제2처리액 공급탱크(410)에 연결될 수 있다. 예컨대, 제2폐처리액 배출관(440)은 도1과 도4에 도시된 바와 같이 스크러버(200)의 폐처리액 배출구(230)와 제2처리액 공급탱크(410)의 타측 상면에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2폐처리액이 폐처리액 배출구(230)와 제2폐처리액 배출관(440)을 통해 스크러버(200)로부터 배출되고 제2처리액 공급탱크(410)의 타측 상부에 유입되어 재생되도록 할 수 있다.
예컨대, 제2처리액 공급탱크(410)의 바닥은 도1과 도4에 도시된 바와 같이 일측에서 타측으로 갈수록 낮아지도록 경사질 수 있다. 또한, 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 상부에는 전술한 바와 같이 제2처리액원료 공급부(430)에 의해서 제2처리액의 원료인 청수, 암모니아수 및, 아염소산나트륨 등이 공급될 수 있다. 그리고, 제2처리액 공급탱크(410)의 제2처리액은 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 하부로부터 배출될 수 있다. 이에 따라, 제2폐처리액이 도3에 도시된 바와 같이 제2폐처리액 배출관(440)을 통해 제2처리액 공급탱크(410)의 타측 상부에 유입되면, 제2폐처리액은 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 하부로 유동할 수 있다. 이와 같이 제2폐처리액이 제2처리액 공급탱크(410)의 타측 상부로부터 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 하부로 유동하면서, 제2폐처리액에 포함된 고형물 등 이물질은 제2폐처리액으로부터 분리되어 제2처리액 공급탱크(410)의 타측 바닥에 침전될 수 있다. 또한, 제2폐처리액이 제2처리액 공급탱크(410)의 타측 상부로부터 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 하부로 유동하면서, 제2폐처리액에는 제2처리액의 원료인 청수, 암모니아수 및, 아염소산나트륨 등이 공급될 수 있다. 그러므로, 제2폐처리액은 제2처리액 공급탱크(410)의 타측 상부로부터 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 하부로 유동하면서 제2처리액으로 재생될 수 있다. 이와 같이 제2폐처리액에서 재생된 제2처리액은 제2처리액 공급탱크(410)의 일측 하부에 연결된 제2처리액 공급관(420)을 통해 스크러버(200)에 공급되어 재사용될 수 있다.
제2처리액 공급유닛(400)은 폐수 배출관(450)과, 폐수 수처리기(460)를 더 포함할 수 있다.
폐수 배출관(450)은 제2처리액 공급탱크(410)에 연결될 수 있다. 그리고, 제2폐처리액의 재생시 제2폐처리액으로부터 분리된 이물질이 포함된 폐수는 폐수 배출관(450)을 통해 제2처리액 공급탱크(410)로부터 배출될 수 있다. 예컨대, 폐수 배출관(450)은 도1과 도4에 도시된 바와 같이 제2처리액 공급탱크(410)의 타측 하부에 연결될 수 있다. 제2처리액 공급탱크(410)의 타측 바닥에는 전술한 바와 같이 제2폐처리액으로부터 분리된 고형물 등 이물질이 침전될 수 있다. 이에 따라, 제2폐처리액으로부터 분리된 이물질이 포함된, 제2처리액 공급탱크(410)의 타측 하부의 폐수는 폐수 배출관(450)을 통해 제2처리액 공급탱크(410)로부터 배출될 수 있다.
폐수 수처리기(460)는 폐수 배출관(450)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 폐수 배출관(450)을 통해 제2처리액 공급탱크(410)로부터 배출된 폐수가 폐수 수처리기(460)에 유입되어 수처리될 수 있다. 폐수 수처리기(460)에서는 폐수가, 예컨대 원심분리 또는 필터 등에 의해서 수처리될 수 있다. 그러나, 폐수 수처리기(460)에서 폐수가 수처리되는 구성은 특별히 한정되지 않고, 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
폐수 수처리기(460)에는 도1에 도시된 바와 같이 각각 수처리수 배출관(PWT)과 슬러지 배출관(PS)이 연결될 수 있다. 그리고, 수처리수 배출관(PWT)은 홀딩탱크(TH)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 폐수가 폐수 수처리기(460)에서 수처리된 수처리수가 수처리수 배출관(PWT)을 통해 홀딩탱크(TH)에 저장될 수 있다. 폐수가 폐수 수처리기(460)에서 수처리된 수처리수는 폐수 수처리기(460)에서 수처리되었다고 하더라도 해양(SEA)에 배수할 수 없을 수 있다. 이 경우에는, 전술한 바와 같이 폐수가 폐수 수처리기(460)에서 수처리된 수처리수는 홀딩탱크(TH)에 저장될 수 있다. 또한, 슬러지 배출관(PS)은 슬러지 탱크(TS)에 연결될 수 있다. 이에 의해서, 폐수 수처리기(460)에서 폐수가 수처리되면서 생성된 슬러지가 슬러지 배출관(PS)을 통해 슬러지 탱크(TS)에 유입되어 저장될 수 있다.
한편, 폐수 수처리기(460)는 도1에 도시된 바와 같이 제1폐처리액 처리유닛(500)의 제1폐처리액 수처리기(520)와 별도의 것 일수도 있으나, 제1폐처리액 수처리기(520)와 동일한 것일 수도 있다.
또한, 스크러버(200)로부터 배출된 제2폐처리액을 재생하여 제2처리액으로 재사용하기 위한, 제2처리액 공급탱크(410)를 포함한 제2처리액 공급유닛(400)의 구성은 특별히 한정되지 않고, 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
[선박]
본 발명에 따른 선박(SH)의 제1실시예는 선체(HL)와, 전술한 선박용 배기가스 처리장치(100)를 포함할 수 있다.
선체(HL)는 특별히 한정되지 않고, 해양(SEA)을 운항할 수 있으며 전술한 선박용 배기가스 처리장치(100)가 구비될 수 있는 것이라면 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.
선박용 배기가스 처리장치(100)는 도1에 도시된 바와 같이 선체(HL)에 구비될 수 있다. 선박용 배기가스 처리장치(100)는, 예컨대 발전용 엔진이나 메인 엔진 또는 보일러 등 배기가스가 발생하는 장치가 구비된 선체(HL)의 부분에 구비될 수 있다. 그러나, 선박용 배기가스 처리장치(100)가 구비되는 선체(HL)의 부분은 특별히 한정되지 않고, 선박(SH)에서 발생하는 배기가스를 처리할 수 있는 부분이라면 선체(HL)의 어떠한 부분에도 구비될 수 있다. 선박용 배기가스 처리장치(100)의 구성에 대해서는 전술하였으므로, 이하에서는 이에 대한 설명은 생략한다.
선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제2실시예
이하, 도5 내지 도9를 참조로 하여 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제2실시예에 대하여 설명한다.
여기에서, 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치의 제2실시예는 상기 도1 내지 도4를 참조로 하여 설명한 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제1실시예와, 제3처리액 공급유닛(600)을 더 포함한다는 점에서 차이가 있다.
그러므로, 이하에서는 차별되는 구성을 중점적으로 설명하고 나머지 구성에 대해서는 상기 도1 내지 도4를 참조로 하여 설명한 것으로 대체할 수 있다.
도5는 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제2실시예를 나타내는 도면이며, 도6과 도7은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제2실시예의 작동을 나타내는 도면이다.
또한, 도8은 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제2실시예의 스크러버를 나타내는 도면이고, 도9는 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제2실시예의 제3처리액 공급유닛을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박의 제2실시예는 제3처리액 공급유닛(600)을 더 포함할 수 있다.
제3처리액 공급유닛(600)은 스크러버(200)에 제3처리액을 공급할 수 있다. 제3처리액은 황산화물이나 황산화물과 질소산화물이 제거된 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거할 수 있다. 이에 따라, 선박(SH)이 배기가스 규제지역이 아닌 지역을 운항하는 경우에는, 스크러버(200)에 유입된 배기가스로부터 제1처리액에 의해서 황산화물이 제거될 뿐만 아니라, 제3처리액에 의해서 이산화탄소도 제거될 수 있다. 그리고, 선박(SH)이 배기가스 규제지역을 운항하는 경우에는, 스크러버(200)에 유입된 배기가스로부터 제2처리액에 의해서 황산화물과 질소산화물이 제거될 뿐만 아니라, 제3처리액에 의해서 이산화탄소도 제거될 수 있다.
제3처리액 공급유닛(600)은 제3처리액 공급기(610)와, 제3처리액 공급관(620)을 포함할 수 있다. 제3처리액 공급관(620)은 제3처리액 공급기(610)와 스크러버(200)에 연결될 수 있다. 이에 의해서, 제3처리액 공급기(610)의 제3처리액이 스크러버(200)에 공급되도록 할 수 있다. 제3처리액 공급관(620)은 도5와 도9에 도시된 바와 같이 제3처리액 공급기(610)의 하부에 연결될 수 있다. 또한, 제3처리액 공급관(620)의 일부는 도5와 도8에 도시된 바와 같이 스크러버(200)의 일면을 관통하여 스크러버(200) 내부에 구비될 수 있다. 그리고, 스크러버(200) 내부에 구비되는 제3처리액 공급관(620)의 부분에는 복수개의 분사노즐(NS)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 제3처리액이 스크러버(200) 내부를 유동하는 배기가스에 분사될 수 있다.
제3처리액은 암모니아수일 수 있다. 암모니아수에 의해서 아래의 화학반응식6에 따라 배기가스로부터 이산화탄소가 흡수되어 제거될 수 있다.
[화학반응식6]
CO2 + 2NH3 → (NH2)2CO + H2O
그러나, 제3처리액은 특별히 한정되지 않고, 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거할 수 있는 것이라면, 수산화나트륨 수용액 등 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.
한편, 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거한 제3처리액인 제3폐처리액은 이산화탄소가 분리되고 재생되어 제3처리액으로 재사용될 수 있다.
이 경우, 스크러버(200)에는 도8에 도시된 바와 같이, 구획부재(250)가 구비되어 내부가 제1제거영역(S1)과 제2제거영역(S2)으로 구획될 수 있다.
스크러버(200)의 제1제거영역(S1)에는 제1처리액이나 제2처리액이 분사될 수 있다. 이를 위해서, 제1처리액 공급유닛(300)의 제1처리액 공급관(310)의 일부는 도8에 도시된 바와 같이 제1제거영역(S1)을 이루는 스크러버(200)의 부분의 일면을 관통하여 제1제거영역(S1)에 위치할 수 있다. 그리고, 제1제거영역(S1)에 위치하는 제1처리액 공급관(310)의 부분에는 분사노즐(NS)이 구비될 수 있다.
또한, 제2처리액 공급유닛(400)의 제2처리액 공급관(420)의 일부는 제1제거영역(S1)을 이루는 스크러버(200)의 부분의 일면을 관통하여 제1제거영역(S1)에 위치할 수 있다. 그리고, 제1제거영역(S1)에 위치하는 제2처리액 공급관(420)의 부분에는 분사노즐(NS)이 구비될 수 있다.
스크러버(200)의 제2제거영역(S2)에는 제3처리액이 분사될 수 있다. 이를 위해서, 제3처리액 공급유닛(600)의 제3처리액 공급관(620)의 일부는 도8에 도시된 바와 같이 제2제거영역(S2)을 이루는 스크러버(200)의 부분의 일면을 관통하여 제2제거영역(S2)에 위치할 수 있다. 그리고, 제2제거영역(S2)에 위치하는 제3처리액 공급관(620)의 부분에는 분사노즐(NS)이 구비될 수 있다.
이에 따라, 스크러버(200)의 제1제거영역(S1)에서는 제1처리액이나 제2처리액이 분사되어, 제1제거영역(S1)을 유동하는 배기가스로부터 황산화물이나 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거할 수 있다. 또한, 스크러버(200)의 제2제거영역(S2)에서는 제3처리액이 분사되어, 제1제거영역(S1)에서 황산화물이나 황산화물과 질소산화물이 제거된 후 제2제거영역(S2)을 유동하는 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거할 수 있다.
스크러버(200)의 제1제거영역(S1)과 제2제거영역(S2)에는 도8에 도시된 바와 같이 각각 패킹부재(240)가 구비될 수 있다.
구획부재(250)는 스크러버(200)의 제1제거영역(S1)의 배기가스는 제2제거영역(S2)으로 유동하나, 제2제거영역(S2)에 분사된 제3처리액은 제1제거영역(S1)으로 유동하지 못하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 스크러버(200)의 제1제거영역(S1)에서 제1처리액이나 제2처리액에 의해서 황산화물이나 황산화물과 질소산화물이 제거된 배기가스는, 구획부재(250)를 통과하여 제2제거영역(S2)으로 유동한 후 제2제거영역(S2)에서 제3처리액에 의해서 이산화탄소가 제거될 수 있다. 또한, 스크러버(200)의 제2제거영역(S2)에 분사되어 배기가스로부터 이산화탄소를 제거한 제3처리액인 제3폐처리액은 제1폐처리액이나 제2폐처리액과 별도로 스크러버(200)로부터 배출되도록 할 수 있다.
구획부재(250)는, 예컨대 도8에 도시된 바와 같이 구획부(251)와, 가림부(252) 및, 연결부(253)를 포함할 수 있다. 구획부(251)는 스크러버(200)에 구비되어 스크러버(200) 내부를 제1제거영역(S1)과 제2제거영역(S2)으로 구획할 수 있다. 구획부(251)의 중앙에는 배기가스 통과구멍(251a)이 형성될 수 있다. 또한, 가림부(252)는 구획부(251)로부터 소정 간극 떨어져서 배기가스 통과구멍(251a)을 가리도록 위치할 수 있다. 그리고, 연결부(253)는 가림부(252)가 구획부(251)로부터 소정 간극 떨어져서 위치하도록 가림부(252)와 구획부(251)에 연결될 수 있다. 예컨대, 구획부(251)는 내부가 비어 있는 원뿔대 형상이고, 가림부(252)는 내부가 비어 있는 원뿔 형상일 수 있다.
이에 따라, 스크러버(200)의 제1제거영역(S1)의 배기가스는 구획부(251)의 배기가스 통과구멍(251a)을 통과하여 구획부(251)와 가림부(252) 사이의 간극을 통하여 제2제거영역(S2)에 유입될 수 있다. 또한, 제2제거영역(S2)에 분사되어 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거한 제3처리액인 제3폐처리액은 가림부(252)나 구획부(251) 위에 떨어질 수 있다. 그리고, 제3폐처리액은 가림부(252)나 구획부(251)를 따라 이동하여 구획부(251) 가장자리 부분의 제2제거영역(S2)의 부분에 모아질 수 있다. 이 경우, 제3폐처리액은 가림부(252)에 의해서 구획부(251)의 배기가스 통과구멍(251a)으로는 떨어지지 않기 때문에, 제1제거영역(S1)으로는 유동하지 못하게 된다.
그러나, 구획부재(250)의 구성은 특별히 한정되지 않고, 스크러버(200)에 구비되어 스크러버(200) 내부를 제1제거영역(S1)과 제2제거영역(S2)으로 구획하고, 제1제거영역(S1)의 배기가스는 제2제거영역(S2)으로 유동하나, 제2제거영역(S2)에 분사된 제3처리액은 제1제거영역(S1)으로 유동하지 못하도록 하는 구성이라면 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.
제3처리액 공급유닛(600)은 제3폐처리액 배출관(630)을 더 포함할 수 있다. 제3폐처리액 배출관(630)은 스크러버(200)와 제3처리액 공급기(610)에 연결될 수 있다. 예컨대, 제3폐처리액 배출관(630)은 도5와 도8에 도시된 바와 같이 스크러버(200)에서, 제3폐처리액이 모아지는, 구획부재(250)의 구획부(251) 가장자리 부분의 제2제거영역(S2)의 부분에 연결될 수 있다. 또한, 제3폐처리액 배출관(630)의 일부는 제3처리액 공급기(610)의 일면을 관통하여 제3처리액 공급기(610) 내부에 위치할 수 있다. 이에 의해서, 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거한 제3처리액인 제3폐처리액이 제1처리액이나 제2처리액과는 별도로 스크러버(200)로부터 배출되고 제3처리액 공급기(610)에 유입될 수 있다.
이 경우, 제3처리액 공급기(610)에서는 유입된 제3폐처리액으로부터 이산화탄소를 분리하여 제3처리액으로 재생할 수 있다. 도5와 도9에 도시된 바와 같이 제3폐처리액 배출관(630)의 일부는 제3처리액 공급기(610) 상부의 일면을 관통하여 제3처리액 공급기(610) 내부에 위치할 수 있다. 그리고, 제3처리액 공급기(610) 내부에 위치하는 제3폐처리액 배출관(630)의 부분에는 분사노즐(NS)이 구비될 수 있다. 또한, 제3처리액 공급기(610)에는 패킹부재(640)가 구비될 수 있다. 그리고, 제3처리액 공급기(610)의 하부에는 가열기(650)가 구비될 수 있다. 또한, 제3처리액 공급기(610)의 상면에는 이산화탄소 배출관(660)이 연결될 수 있다.
이에 따라, 제3처리액 공급기(610) 내부 상부에서 제3폐처리액 배출관(630)의 분사노즐(NS)을 통해 제3폐처리액이 분사될 수 있다. 이와 같이 제3처리액 공급기(610) 내부 상부에서 분사된 제3폐처리액은 패킹부재(640)를 통과하여 제3처리액 공급기(610) 하부에 모아질 수 있다. 제3처리액 공급기(610) 하부에 모아진 제3폐처리액은 가열기(650)에 의해서 가열될 수 있다. 이에 의해서, 제3폐처리액으로부터 이산화탄소가 분리되어 제3폐처리액이 제3처리액으로 재생될 수 있다. 제3폐처리액으로부터 분리된 이산화탄소는 패킹부재(640)를 통과하면서 패킹부재(640)를 통과하는 제3폐처리액과 열교환하여 이산화탄소는 냉각되고 제3폐처리액은 가열될 수 있다. 패킹부재(640)를 통과한 이산화탄소는 제3처리액 공급기(610) 상부로 유동하여 이산화탄소 배출관(660)을 통해 제3처리액 공급기(610)로부터 배출될 수 있다. 이와 같이 이산화탄소 배출관(660)을 통해 제3처리액 공급기(610)로부터 배출된 이산화탄소는, 예컨대 액화되어 저장될 수 있다.
한편, 제3처리액 공급관(620)과 제3폐처리액 배출관(630)은 도5와 도9에 도시된 바와 같이 각각 열교환기(670)를 통과할 수 있다. 이에 따라, 열교환기(670)에서의 열교환에 의해서, 상대적으로 온도가 높은 제3처리액 공급관(620)을 유동하는 제3처리액이, 제3폐처리액 배출관(630)을 유동하는 상대적으로 온도가 낮은 제3폐처리액에 의해서, 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거하기에 알맞은 온도로 냉각될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 선박용 배기가스 처리장치와 이를 포함하는 선박을 사용하면, 선박용 배기가스 처리장치의 선박에의 설치공간이 감소되도록 하여 선박용 배기가스 처리장치가 선박에 용이하게 설치되며 선박의 공간활용도가 높아질 수 있으며, 스크러버에서 선박에서 발생하는 배기가스에 포함된 황산화물 뿐만 아니라 질소산화물도 배기가스로부터 제거할 수 있고, 선박용 배기가스 처리장치의 제작비용과 설치비용 및 운용비용이 감소될 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 : 스크러버
210 : 배가가스 유입구 220 : 배기가스 배출구
230 : 폐처리액 배출구 240, 640 : 패킹부재
250 : 구획부재 251 : 구획부
251a : 배기가스 통과구멍 252 : 가림부
253 : 연결부 300 : 제1처리액 공급유닛
310 : 제1처리액 공급관 400 : 제2처리액 공급유닛
410 : 제2처리액 공급탱크 420 : 제2처리액 공급관
430 : 제2처리액원료 공급부 431 : 청수 저장탱크
432 : 암모니아수 저장탱크 433 : 아염소산나트륨 저장탱크
434 : 청수 공급관 435 : 암모니아수 공급관
436 : 아염소산나트륨 공급관 440 : 제2폐처리액 배출관
450 : 폐수 배출관 460 : 폐수 수처리기
500 : 제1폐처리액 처리유닛 510 : 제1폐처리액 배출관
520 : 제1폐처리액 수처리기 600 : 제3처리액 공급유닛
610 : 제3처리액 공급기 620 : 제3처리액 공급관
630 : 제3폐처리액 배출관 650 : 가열기
660 : 이산화탄소 배출관 670 : 열교환기
SH : 선박 HL : 선체
SEA : 해양 PE : 배기관
PSW : 해수 유동관 PWT : 수처리수 배출관
PS : 슬러지 배출관 NS : 분사노즐
TS : 슬러지 탱크 TH : 홀딩탱크
PP : 펌프 CL : 냉각기
S1 : 제1제거영역 S2 : 제2제거영역

Claims (22)

  1. 선박에서 발생하는 배기가스가 유입되는 스크러버;
    상기 스크러버에 제1처리액을 공급하는 제1처리액 공급유닛; 및
    상기 스크러버에 제2처리액을 공급하는 제2처리액 공급유닛; 을 포함하며,
    선박이 공해상을 운항하는 경우에, 상기 스크러버에서는 상기 제1처리액이 상기 스크러버에 유입된 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 황산화물을 흡수하여 제거하며,
    선박이 ECA(Emission Control Area; 배기가스 배출 규제지역)나 NECA(NOx Emission Control Area; 질소산화물 배출 규제지역) 또는 SECA(SOx Emission Control Area; 황산화물 배출 규제지역)를 운항하는 경우에, 상기 스크러버에서는 상기 제2처리액이 상기 스크러버에 유입된 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거하는 선박용 배기가스 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1처리액은 해수이며, 상기 제2처리액은 원료인 청수와 암모니아수 및 아염소산나트륨 수용액을 혼합한 것인 선박용 배기가스 처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 청수 대신에 해수가 혼합되는 선박용 배기가스 처리장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 암모니아수 대신에 요소나 요소수가 혼합되는 선박용 배기가스 처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    배기가스로부터 황산화물을 흡수하여 제거한 제1처리액인 제1폐처리액은 상기 스크러버로부터 배출되어 수처리된 후 해양에 배수되는 선박용 배기가스 처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거한 제2처리액인 제2폐처리액은 상기 스크러버로부터 배출된 후 재생되어 상기 제2처리액으로 재사용되는 선박용 배기가스 처리장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1처리액 공급유닛은 제1처리액 공급원과, 상기 제1처리액 공급원과 상기 스크러버에 연결되어 상기 제1처리액 공급원의 제1처리액이 상기 스크러버에 공급되도록 하는 제1처리액 공급관을 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2처리액 공급유닛은 제2처리액 공급탱크와, 상기 제2처리액 공급탱크와 상기 스크러버에 연결되어 상기 제2처리액 공급탱크의 제2처리액이 상기 스크러버에 공급되도록 하는 제2처리액 공급관을 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2처리액 공급유닛은 상기 제2처리액 공급탱크에 상기 제2처리액의 원료를 공급하는 제2처리액원료 공급부를 더 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2처리액 공급유닛은 상기 스크러버와 상기 제2처리액 공급탱크에 연결되어, 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 흡수하여 제거한 제2처리액인 제2폐처리액이 상기 스크러버로부터 배출되고 상기 제2처리액 공급탱크에 유입되어 재생되도록 하는 제2폐처리액 배출관을 더 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2처리액 공급유닛은 상기 제2처리액 공급탱크에 연결되어 상기 제2폐처리액의 재생시 상기 제2폐처리액으로부터 분리된 이물질이 포함되는 폐수가 상기 제2처리액 공급탱크로부터 배출되도록 하는 폐수 배출관과, 상기 폐수 배출관에 연결되어 폐수가 유입되고 수처리되는 폐수 수처리기를 더 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  12. 제1항에 있어서,
    배기가스로부터 황산화물을 흡수하여 제거한 제1처리액인 제1폐처리액이 상기 스크러버로부터 배출되어 수처리되도록 하는 제1폐처리액 처리유닛; 을 더 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1폐처리액 처리유닛은 상기 스크러버에 연결되어 상기 제1폐처리액이 상기 스크러버로부터 배출되도록 하는 제1폐처리액 배출관과, 상기 제1폐처리액 배출관에 연결되어 제1폐처리액이 유입되고 수처리되는 제1폐처리액 수처리기를 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  14. 제1항에 있어서,
    황산화물이나 황산화물과 질소산화물이 제거된 배기가스에 분사되어 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거하는 제3처리액을 상기 스크러버에 공급하는 제3처리액 공급유닛; 을 더 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제3처리액은 암모니아수인 선박용 배기가스 처리장치.
  16. 제14항에 있어서,
    배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거한 제3처리액인 제3폐처리액은 상기 스크러버로부터 배출된 후 이산화탄소가 분리되고 재생되어 제3처리액으로 재사용되는 선박용 배기가스 처리장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 스크러버에는 구획부재가 구비되어 내부가 제1제거영역과 제2제거영역으로 구획되는 선박용 배기가스 처리장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1제거영역에는 상기 제1처리액이나 상기 제2처리액이 분사되고 상기 제2제거영역에는 상기 제3처리액이 분사되는 선박용 배기가스 처리장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 구획부재는 상기 제1제거영역의 배기가스는 상기 제2제거영역으로 유동하나, 상기 제2제거영역에 분사된 제3처리액은 상기 제1제거영역으로 유동하지 못하도록 구성되는 선박용 배기가스 처리장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 제3처리액 공급유닛은 제3처리액 공급기와, 상기 제3처리액 공급기와 상기 스크러버에 연결되어 상기 제3처리액 공급기의 제3처리액이 상기 스크러버에 공급되도록 하는 제3처리액 공급관을 포함하는 선박용 배기가스 처리장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제3처리액 공급유닛은 상기 스크러버와 상기 제3처리액 공급기에 연결되어, 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 제거한 제3처리액인 제3폐처리액이 상기 스크러버로부터 배출되고 상기 제3처리액 공급기에 유입되도록 하는 제3폐처리액 배출관을 더 포함하며,
    상기 제3처리액 공급기에서는 유입된 상기 제3폐처리액으로부터 이산화탄소를 분리하여 제3처리액으로 재생하는 선박용 배기가스 처리장치.
  22. 선체; 및
    상기 선체에 구비되는 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 선박용 배기가스 처리장치;
    를 포함하는 선박.
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