KR102531551B1 - Carbon Dioxide Capture Storage System and Method for Vessel - Google Patents

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KR102531551B1
KR102531551B1 KR1020220122316A KR20220122316A KR102531551B1 KR 102531551 B1 KR102531551 B1 KR 102531551B1 KR 1020220122316 A KR1020220122316 A KR 1020220122316A KR 20220122316 A KR20220122316 A KR 20220122316A KR 102531551 B1 KR102531551 B1 KR 102531551B1
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황성철
황현수
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겟에스씨알 주식회사
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Abstract

A carbon dioxide capturing and storing system for ships is disclosed. The carbon dioxide capturing and storing system for ships includes a ship-mounted unit and a land-installed unit, wherein the ship-mounted unit includes: a combustion unit that discharges exhaust gas containing carbon dioxide; and an absorption unit that absorbs carbon dioxide contained in the exhaust gas discharged from the combustion unit, one or more replaceable absorbents are installed in the absorption unit, and the absorbents that have absorbed carbon dioxide are sent to the land-installed unit to be recycled.

Description

선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템 및 방법{Carbon Dioxide Capture Storage System and Method for Vessel}Carbon Dioxide Capture Storage System and Method for Vessel

본 발명은 엔진, 보일러 등의 연소시설에서 배출되는 배기가스로부터 이산화탄소를 포집하여 저장하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for capturing and storing carbon dioxide from exhaust gas discharged from combustion facilities such as engines and boilers.

도 1은 종래의 이산화탄소 포집 저장 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional carbon dioxide capture and storage system.

도 1을 참조하면, 종래의 이산화탄소 포집 저장 시스템은, 연소부(100), 흡수부(200), 재생부(300), 가열부(400), 제1 탱크(500), 수분제거부(600), 냉각압축부(700), 및 저장부(800)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional carbon dioxide capture and storage system includes a combustion unit 100, an absorption unit 200, a regeneration unit 300, a heating unit 400, a first tank 500, and a moisture removal unit 600. ), a cooling compression unit 700, and a storage unit 800.

연소부(100)는 이산화탄소를 함유한 배기가스를 배출하며, 엔진, 보일러 등의 연소 시설일 수 있다. 연소부(100)로부터 배출된 배기가스는 흡수부(200)로 보내진다.The combustion unit 100 discharges exhaust gas containing carbon dioxide and may be a combustion facility such as an engine or a boiler. Exhaust gas discharged from the combustion unit 100 is sent to the absorption unit 200.

흡수부(200)에서는 제1 탱크(500)로부터 공급된 순환수가 연소부(100)로부터 공급된 배기가스에 함유된 이산화탄소를 흡수하고, 이산화탄소가 제거된 깨끗한 공기가 대기로 방출된다. 이산화탄소를 흡수한 순환수는 재생부(300)로 보내진다.In the absorption unit 200, the circulating water supplied from the first tank 500 absorbs carbon dioxide contained in the exhaust gas supplied from the combustion unit 100, and clean air from which the carbon dioxide is removed is discharged into the atmosphere. The circulating water that has absorbed carbon dioxide is sent to the regeneration unit 300.

재생부(300)는, 가열부(400)에 의해 가열되어, 흡수부(200)로부터 공급받은 순환수로부터 이산화탄소를 분리한다. 분리된 이산화탄소는 수분제거부(600)로 보내지고, 이산화탄소가 분리되어 재생된 순환수는 제1 탱크(500)로 보내진다.The regeneration unit 300 is heated by the heating unit 400 to separate carbon dioxide from the circulating water supplied from the absorption unit 200 . The separated carbon dioxide is sent to the water removal unit 600, and the circulating water regenerated by separating the carbon dioxide is sent to the first tank 500.

제1 탱크(500)는 순환수를 저장하며, 저장된 순환수를 흡수부(200)로 공급하고 재생부(300)로부터 재생된 순환수를 공급받아, 순환수를 순환시키는 역할을 한다.The first tank 500 stores circulating water, supplies the stored circulating water to the absorption unit 200 and receives the recycled circulating water from the regenerating unit 300 to circulate the circulating water.

수분제거부(600)는 재생부(300)로부터 이산화탄소를 공급받아 이산화탄소의 수분을 제거한다. 수분이 제거된 이산화탄소는 냉각압축부(700)로 보내진다.The moisture removal unit 600 receives carbon dioxide from the regeneration unit 300 and removes moisture from the carbon dioxide. Carbon dioxide from which moisture has been removed is sent to the cooling and compression unit 700 .

냉각압축부(700)는 수분제거부(600)로부터 수분이 제거된 이산화탄소를 공급받아 이산화탄소를 냉각 및 압축시켜 액체 상태로 만든다. 냉각압축부(700)에서 액화된 이산화탄소는 저장부(800)로 보내진다.The cooling and compression unit 700 receives carbon dioxide from which moisture has been removed from the water removal unit 600 and cools and compresses the carbon dioxide to make it into a liquid state. The carbon dioxide liquefied in the cooling and compression unit 700 is sent to the storage unit 800.

저장부(800)는 냉각압축부(700)로부터 액체 이산화탄소를 공급받아 저장한다.The storage unit 800 receives and stores liquid carbon dioxide from the cooling and compression unit 700 .

종래의 이산화탄소 포집 저장 시스템에 의하면, 설치 면적이 넓고 무게도 많이 나가 선박에 탑재하기가 쉽지 않았으며, 특히 소형 선박의 경우에는 탑재가 거의 불가능하다는 문제점이 있었다.According to the conventional carbon dioxide capture and storage system, it is not easy to mount it on a ship because it has a large installation area and a lot of weight, and in particular, there is a problem that it is almost impossible to mount it on a small ship.

또한, 종래의 이산화탄소 포집 저장 시스템에 의하면, 고가의 장비들을 선박마다 탑재하고 이를 운용하기에는 많은 비용이 소모된다는 문제점이 있었다.In addition, according to the conventional carbon dioxide capture and storage system, there was a problem that a lot of cost was consumed to mount expensive equipment on each ship and operate them.

본 발명은 종래의 이산화탄소 포집 저장 시스템의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 선박에 탑재하기에 적합하고, 특히 소형 선박의 경우에도 탑재가 가능하며, 적은 비용으로도 설치 및 운용이 가능한 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to improve the problems of the conventional carbon dioxide capture and storage system, and is suitable for loading on a ship, in particular, it can be mounted on a small ship, and a carbon dioxide capture and storage system for a ship that can be installed and operated at a low cost. And to provide a method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박탑재부 및 육상설치부를 포함하고, 상기 선박탑재부는, 이산화탄소를 함유한 배기가스를 배출하는 연소부; 및 상기 연소부로부터 배출된 배기가스에 함유된 이산화탄소를 흡수하는 흡수부;를 포함하고, 상기 흡수부 내에는 하나 이상의 교체 가능한 흡수재가 설치되고, 이산화탄소를 흡수한 상기 흡수재는 상기 육상설치부로 보내져 재생되는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템이 제공된다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, it includes a ship-mounted unit and an onshore installation unit, wherein the ship-mounted unit includes a combustion unit for discharging exhaust gas containing carbon dioxide; and an absorber for absorbing carbon dioxide contained in the exhaust gas discharged from the combustion unit, wherein at least one replaceable absorber is installed in the absorber, and the absorber that has absorbed carbon dioxide is sent to the onshore installation unit for regeneration. A carbon dioxide capture and storage system for ships is provided.

상기 육상설치부는 이동 가능하게 모듈형으로 형성되어 공동 사용될 수 있다.The onshore installation unit is formed in a movable modular form and can be used jointly.

상기 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템은, 상기 흡수부에 연결되는 제2 우회라인을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 우회라인은 다수개의 상기 흡수재 사이에 연결될 수 있다.The marine carbon dioxide capture and storage system may further include a second bypass line connected to the absorber, and the second bypass line may be connected between a plurality of absorbers.

상기 육상설치부는, 상기 흡수부로부터 공급받은 흡수재로부터 이산화탄소를 분리하는 재생부를 포함할 수 있다.The onshore installation unit may include a regeneration unit that separates carbon dioxide from the absorbent supplied from the absorption unit.

상기 육상설치부는, 상기 재생부로부터 이산화탄소를 공급받아 이산화탄소의 수분을 제거하는 수분제거부를 더 포함할 수 있다.The onshore installation unit may further include a moisture removal unit for receiving carbon dioxide from the regeneration unit and removing moisture from the carbon dioxide.

상기 육상설치부는, 상기 수분제거부로부터 수분이 제거된 이산화탄소를 공급받아 이산화탄소를 냉각 및 압축시켜 액체 상태로 만드는 냉각압축부를 더 포함할 수 있다.The onshore installation unit may further include a cooling compression unit that receives carbon dioxide from which moisture has been removed from the water removal unit and cools and compresses the carbon dioxide into a liquid state.

상기 육상설치부는, 상기 냉각압축부로부터 액체 이산화탄소를 공급받아 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.The onshore installation unit may further include a storage unit for receiving and storing liquid carbon dioxide from the cooling and compression unit.

상기 흡수재는 고체 흡수재일 수 있다.The absorbent may be a solid absorbent.

상기 선박탑재부는, 상기 흡수부를 우회하여 상기 연소부로부터 대기로 바로 배기가스를 방출시키는 제1 우회라인을 더 포함할 수 있다.The ship-mounted unit may further include a first bypass line for directly discharging exhaust gas from the combustion unit to the atmosphere by bypassing the absorption unit.

다수개의 상기 흡수재가 상기 흡수부 내에 서로 일정 간격 이격된 상태로 상하로 배치될 수 있다.A plurality of the absorbents may be vertically arranged in the absorbent part spaced apart from each other by a predetermined interval.

상기 흡수재는 인입 및 인출 방식으로 교체될 수 있다.The absorber may be replaced in a retractable and retractable manner.

상기 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템은, 1MW 이하 출력의 엔진을 탑재한 선박 또는 운항 시간이 20시간 이하인 선박에 적용될 수 있다.The carbon dioxide capture and storage system for ships may be applied to ships equipped with an engine with an output of 1 MW or less or ships with an operating time of 20 hours or less.

상기 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템은, 500kW 이하 출력의 엔진을 탑재한 선박 또는 운항 시간이 8시간 이하인 선박에 적용될 수 있다.The carbon dioxide capture and storage system for ships may be applied to ships equipped with an engine of 500 kW or less or ships with an operating time of 8 hours or less.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 배기가스에 함유된 이산화탄소를 흡수하는 흡수부는 선박에 탑재하고, 상기 흡수부 내에는 하나 이상의 교체 가능한 흡수재가 설치되고, 상기 흡수재가 흡수한 이산화탄소를 육상에 설치된 재생부에서 분리하는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, an absorber for absorbing carbon dioxide contained in exhaust gas is mounted on a ship, one or more replaceable absorbers are installed in the absorber, and the carbon dioxide absorbed by the absorber is installed. There is provided a method for capturing and storing carbon dioxide for ships, which is separated from a regeneration unit installed on land.

상기 재생부를 포함하는 육상설치부는 이동 가능하게 모듈형으로 형성되어 공동 사용될 수 있다.The onshore installation unit including the regeneration unit may be formed in a movable modular form and used jointly.

상기 흡수부에 연결되는 제2 우회라인에 의해, 다수개의 상기 흡수재 중 일부 흡수재가 일정 용량 이상의 이산화탄소를 흡수할 때까지 배기가스를 우회시킬 수 있다.Exhaust gas may be bypassed by the second bypass line connected to the absorber until some of the plurality of absorbers absorb carbon dioxide of a predetermined capacity or more.

다수개의 상기 흡수재 중 일부 흡수재가 일정 용량 이상의 이산화탄소를 흡수하면, 배기가스가 다수개의 상기 흡수재 중 나머지 흡수재를 통과하도록 상기 제2 우회라인의 밸브를 잠글 수 있다.When some of the plurality of absorbers absorb carbon dioxide of a predetermined capacity or more, a valve of the second bypass line may be closed so that exhaust gas passes through the remaining absorbers among the plurality of absorbers.

상기 흡수재의 이산화탄소의 흡수 능력이 일정 정도 이하로 떨어지면, 상기 흡수부 내부의 흡수재를 교환하거나 상기 흡수부 전체를 교체할 수 있다.When the carbon dioxide absorbing capacity of the absorber falls below a certain level, the absorbent inside the absorber may be replaced or the entire absorber may be replaced.

상기 흡수재 교환 또는 상기 흡수부 교체시에, 제1 우회라인에 의해 배기가스를 상기 흡수부를 우회시켜 대기로 바로 방출시킬 수 있다.When the absorber is replaced or the absorber is replaced, the exhaust gas can be directly discharged into the atmosphere by bypassing the absorber through the first bypass line.

본 발명에 의하면, 이산화탄소 포집 및 저장에 필요한 모든 설비를 선박에 탑재하는 것이 아니라 최소한의 장비만을 선박에 탑재함으로써, 선박에 탑재하기에 적합하고, 특히 소형 선박의 경우에도 탑재가 가능하다.According to the present invention, all facilities necessary for capturing and storing carbon dioxide are not mounted on a ship, but only minimum equipment is mounted on a ship, so it is suitable for loading on a ship, and in particular, it is possible to mount on a small ship.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고체 흡수재를 사용하므로, 셀 크기를 조절하여 시스템에서 요구하는 압력 조건을 만족시킬 수 있고, 이동이 쉬우며, 선박의 흔들림에도 안정적으로 보관될 수 있다는 장점이 있다.According to one embodiment of the present invention, since the solid absorbent is used, the cell size can be adjusted to satisfy the pressure condition required by the system, it is easy to move, and it can be stably stored even in the shaking of the ship. .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 육상설치부를 이동 가능하도록 모듈형으로 제조하여 각 항구에서 공동 사용하므로, 경제적으로 시스템을 운용할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, since the onshore installation unit is manufactured in a movable modular form and used jointly in each port, the system can be operated economically.

도 1은 종래의 이산화탄소 포집 저장 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템이 선박에 적용된 모습의 일례를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡수부의 일례를 개략적으로 도시한 것이다.1 is a schematic diagram of a conventional carbon dioxide capture and storage system.
2 is a schematic diagram of a carbon dioxide capture and storage system for ships according to a preferred embodiment of the present invention.
3 schematically illustrates an example of a state in which the carbon dioxide capture and storage system for ships according to a preferred embodiment of the present invention is applied to a ship.
4 schematically illustrates an example of an absorption unit according to a preferred embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a carbon dioxide capture and storage system for ships according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템은, 선박탑재부(51) 및 육상설치부(52)를 포함한다. 또한, 선박탑재부(51)는 연소부(100) 및 흡수부(200)를 포함하고, 육상설치부(52)는 재생부(300), 가열부(400), 수분제거부(600), 냉각압축부(700), 및 저장부(800)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , a carbon dioxide capture and storage system for a ship according to a preferred embodiment of the present invention includes a ship-mounted part 51 and an onshore installation part 52 . In addition, the ship-mounted unit 51 includes a combustion unit 100 and an absorption unit 200, and the onshore installation unit 52 includes a regeneration unit 300, a heating unit 400, a moisture removing unit 600, a cooling unit A compression unit 700 and a storage unit 800 are included.

연소부(100)는 선박에 탑재되며, 엔진, 보일러 등의 연소 시설일 수 있다. 연소부(100)는 이산화탄소를 함유한 배기가스를 배출하며, 연소부(100)로부터 배출된 배기가스는 흡수부(200)로 보내진다.The combustion unit 100 is mounted on a ship and may be a combustion facility such as an engine or a boiler. The combustion unit 100 discharges exhaust gas containing carbon dioxide, and the exhaust gas discharged from the combustion unit 100 is sent to the absorption unit 200.

흡수부(200)는 선박에 탑재되며, 흡수부(200)에서는 흡수부(200) 내부에 설치된 흡수재가 연소부(100)로부터 배출된 배기가스에 함유된 이산화탄소를 흡수하고, 이산화탄소가 제거된 깨끗한 공기가 대기로 방출된다.The absorber 200 is mounted on a ship, and in the absorber 200, an absorber installed inside the absorber 200 absorbs carbon dioxide contained in exhaust gas discharged from the combustion unit 100, and clean carbon dioxide is removed. air is released into the atmosphere.

흡수재는 셀 크기를 조절하여 시스템에서 요구하는 압력 조건을 만족시킬 수 있도록 고체 흡수재인 것이 바람직하다. 고체 흡수재인 경우 이동이 쉽고 선박의 흔들림에도 안정적으로 보관될 수 있다는 장점이 있다.The absorbent is preferably a solid absorbent so that the cell size can be adjusted to satisfy the pressure condition required by the system. In the case of a solid absorbent, there is an advantage in that it is easy to move and can be stably stored even when the ship is shaken.

흡수재는 이동 및 보관이 용이하면서도 이산화탄소 흡수 성능이 일정량 이상 유지될 수 있도록, 적절한 크기로 형성된다. 특히 흡수재를 선박 운항 중 교체 가능하도록 설계하는 경우, 흡수재는 선원이 손으로 이동 및 교체 가능한 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 흡수재는 일례로 대략 가로 300mm X 세로 300mm X 높이 300 mm 이하, 무게 30kg 이하로 형성될 수 있다.The absorber is formed in an appropriate size so that it can be easily moved and stored while maintaining a certain amount of carbon dioxide absorbing performance. In particular, when the absorber is designed to be replaceable while the ship is in operation, the absorber is preferably formed in a size that can be moved and replaced by a crew member's hand. For example, the absorbent may be formed to have a width of 300 mm X 300 mm X 300 mm or less and a weight of 30 kg or less.

흡수재는 탄산칼륨(K2CO3) 등의 알칼리성 파우더를 고체 성형한 것일 수 있고, 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine, PEI)을 에폭시뷰테인(Epoxybutane, EB)과 반응시켜 생성한 소재인 EB-PEI을 포함할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. EB-PEI의 경우 기존의 다른 소재들에 비하여 이산화탄소에 대한 우수한 흡착 성능과 월등한 안정성을 가진다는 장점이 있다.The absorber may be a solid form of alkaline powder such as potassium carbonate (K 2 CO 3 ), and includes EB-PEI, a material produced by reacting polyethyleneimine (PEI) with epoxy butane (EB) It may be possible, but is not limited thereto. In the case of EB-PEI, it has the advantage of having excellent adsorption performance for carbon dioxide and superior stability compared to other existing materials.

본 실시예의 선박탑재부(51)는, 흡수부(200)를 우회하여 연소부(100)로부터 대기로 바로 배기가스를 방출시키는 제1 우회라인(B1)을 더 포함할 수 있다. 제1 우회라인(B1)은 흡수부(200)의 유지보수시 뿐만 아니라, 흡수부(200) 내의 흡수재 교체시에 사용될 수 있다. 흡수재는 일정 용량의 이산화탄소를 흡수하면 이산화탄소의 흡수 능력이 현저하게 떨어지는데, 이 경우 기존의 흡수재를 새로운 흡수재로 교체할 수 있다. 교체를 위한 새로운 흡수재는 출항 전 선박에 미리 실어놓을 수 있다.The ship-mounted unit 51 of this embodiment may further include a first bypass line B1 for directly discharging exhaust gas from the combustion unit 100 into the atmosphere by bypassing the absorption unit 200 . The first bypass line B1 can be used not only during maintenance of the absorber 200 but also when replacing the absorber in the absorber 200 . When the absorbent absorbs a certain amount of carbon dioxide, its ability to absorb carbon dioxide is significantly reduced. In this case, the existing absorbent may be replaced with a new absorbent. New absorbents for replacement can be pre-loaded on board the vessel prior to departure.

또한, 본 실시예의 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템에 의하면, 흡수부(200) 내부의 흡수재를 교환하는 방식을 사용할 수도 있지만, 흡수부(200) 전체를 크레인 등에 의하여 교체할 수도 있다.In addition, according to the carbon dioxide capture and storage system for ships of this embodiment, a method of exchanging the absorbent inside the absorbing part 200 may be used, but the entire absorbing part 200 may be replaced by a crane or the like.

선박 운항 중 연소부(100)로부터 배출되는 배기가스에 함유된 이산화탄소를 흡수한 흡수재는, 선박이 정박하면 육상설치부(52)로 이송되어 재생부(300)로 보내진다. 흡수재를 육상설치부(52)로 이송시키기 위하여, 포구에 어선전용으로 존재하는 다목적 인양기를 활용할 수 있다.The absorbent that absorbs carbon dioxide contained in the exhaust gas discharged from the combustion unit 100 during ship navigation is transported to the onshore installation unit 52 and sent to the regeneration unit 300 when the ship is anchored. In order to transfer the absorbent to the land installation unit 52, a multi-purpose lifting machine existing exclusively for fishing boats in the inlet can be utilized.

육상설치부(52)는 육상의 항구 등에 설치되며, 각 항구마다 설치될 수도 있으나, 비용을 고려했을 때, 이동 가능하도록 모듈형으로 제조하여 각 항구에서 공동 사용되도록 운용하는 것이 바람직하다.The land installation unit 52 is installed in a land port, etc., and may be installed in each port, but when considering cost, it is preferable to manufacture it in a movable modular type and operate it so that it is used jointly in each port.

재생부(300)는 육상에 설치되며, 가열부(400)에 의해 가열되어 흡수부(200)로부터 공급받은 흡수재로부터 이산화탄소를 분리한다. 분리된 이산화탄소는 수분제거부(600)로 보내지고, 이산화탄소가 분리되어 재생된 흡수재는 다시 선박탑재부(51)의 흡수부(200)로 보내져 사용될 수 있다. 가열부(400)로 일반적으로 보일러 등이 사용된다.The regeneration unit 300 is installed on land, and is heated by the heating unit 400 to separate carbon dioxide from the absorbent supplied from the absorption unit 200 . The separated carbon dioxide is sent to the water removal unit 600, and the carbon dioxide is separated and the regenerated absorbent is sent back to the absorption unit 200 of the ship-mounted unit 51 for use. A boiler or the like is generally used as the heating unit 400 .

수분제거부(600)는 육상에 설치되며, 재생부(300)로부터 이산화탄소를 공급받아 이산화탄소의 수분을 제거한다. 수분이 제거된 이산화탄소는 냉각압축부(700)로 보내지며, 수분제거부(600)는 드라이어(Dryer)일 수 있다.The water removal unit 600 is installed on land and receives carbon dioxide from the regeneration unit 300 to remove water from the carbon dioxide. The carbon dioxide from which moisture is removed is sent to the cooling compression unit 700, and the moisture removal unit 600 may be a dryer.

냉각압축부(700)는 육상에 설치되며, 수분제거부(600)로부터 수분이 제거된 이산화탄소를 공급받아 이산화탄소를 냉각 및 압축시켜 액체 상태로 만든다. 냉각압축부(700)에서 액화된 이산화탄소는 저장부(800)로 보내진다.The cooling and compression unit 700 is installed on land, receives the carbon dioxide from which moisture has been removed from the water removal unit 600, cools and compresses the carbon dioxide, and makes it into a liquid state. The carbon dioxide liquefied in the cooling and compression unit 700 is sent to the storage unit 800.

저장부(800)는 육상에 설치되며, 냉각압축부(700)로부터 액체 이산화탄소를 공급받아 저장한다.The storage unit 800 is installed on land and receives and stores liquid carbon dioxide from the cooling and compression unit 700 .

본 실시예의 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템은, 바람직하게는 1MW 이하 출력의 엔진을 탑재한 선박, 더욱 바람직하게는 500kW 이하 출력의 엔진을 탑재한 소형 선박에 적용되며, 바람직하게는 운항 시간이 20시간 이하, 더욱 바람직하게는 8시간 이하인 소형 선박에 적용된다.The carbon dioxide capture and storage system for ships of this embodiment is preferably applied to a ship equipped with an engine with an output of 1 MW or less, more preferably a small ship equipped with an engine with an output of 500 kW or less, and preferably has an operating time of 20 hours or less. , more preferably applied to small vessels of 8 hours or less.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템이 선박에 적용된 모습의 일례를 개략적으로 도시한 것이다.3 schematically illustrates an example of a state in which the carbon dioxide capture and storage system for ships according to a preferred embodiment of the present invention is applied to a ship.

도 3을 참조하면, 연소부(100)는 선박(S)의 기관실에 설치된 엔진일 수 있고, 흡수부(200)는 기관실과 가까운 위치의 갑판 상에 설치될 수 있다. 또한, 그 밖의 배기가스 저감(Diesel Particulate Filter, DPF) 시스템 등은 기관실과 가까운 추진실의 여유 공간에 설치될 수 있고, 흡수부(200)와 배기가스 저감 시스템이 연결될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the combustion unit 100 may be an engine installed in an engine room of the ship S, and the absorption unit 200 may be installed on a deck close to the engine room. In addition, other exhaust gas reduction (Diesel Particulate Filter, DPF) systems may be installed in the free space of the propulsion room close to the engine room, and the absorption unit 200 and the exhaust gas reduction system may be connected.

이와 같이, 본 실시예의 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템에 의하면, 선박 내 설치 공간을 최소화하므로, 선박, 특히 소형 선박의 한정된 공간에서의 설치 및 운용에 적합하다.As such, according to the carbon dioxide capture and storage system for ships of this embodiment, since the installation space within the ship is minimized, it is suitable for installation and operation in a limited space of a ship, particularly a small ship.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡수부의 일례를 개략적으로 도시한 것이다.4 schematically illustrates an example of an absorption unit according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 흡수부(200) 내에는 다수개의 흡수재(210, 220)가 설치될 수 있고, 흡수재(210, 220)는 서로 일정 간격 이격된 상태로 상하로 배치될 수 있다. 일례로 각 흡수재(210, 220)는 화살표 방향으로 당겨져(인출) 흡수부(200)로부터 분리될 수 있고, 화살표 반대 방향으로 밀어 넣어져(인입) 흡수부(200) 내에 설치될 수 있다.Referring to FIG. 4 , a plurality of absorbents 210 and 220 may be installed in the absorber 200 of the present embodiment, and the absorbers 210 and 220 may be vertically disposed spaced apart from each other by a predetermined interval. . For example, each of the absorbers 210 and 220 may be pulled (taken out) in the direction of an arrow to be separated from the absorber 200, and may be installed in the absorber 200 by being pushed in (retracted) in a direction opposite to the arrow.

한편, 본 실시예의 흡수부(200)에는 제2 우회라인(B2)이 설치될 수 있다. 제2 우회라인(B2)은 다수개의 흡수재(210, 220) 사이에 연결되어, 일부 흡수재(210)가 일정 용량 이상의 이산화탄소를 흡수하여 흡수 능력이 현저히 떨어질 때까지, 유입부(230)를 통해 유입된 배기가스가 일부 흡수재(210)를 통과한 후 나머지 흡수재(220)를 우회하여 제2 우회라인(B2)을 따라 바로 대기로 방출되도록 한다.Meanwhile, a second bypass line B2 may be installed in the absorption unit 200 of this embodiment. The second bypass line B2 is connected between the plurality of absorbents 210 and 220, and flows in through the inlet 230 until some of the absorbents 210 absorb more than a certain amount of carbon dioxide and the absorption capacity is significantly reduced. After passing through some of the absorbers 210, the exhaust gas bypasses the other absorbers 220 and is directly discharged to the atmosphere along the second bypass line B2.

또한, 일부 흡수재(210)가 일정 용량 이상의 이산화탄소를 흡수하여 흡수 능력이 현저히 떨어지면, 제2 우회라인(B2)에 설치된 밸브를 잠궈, 유입부(230)를 통해 유입된 배기가스가 나머지 흡수재(220)를 통과한 후 배출부(240)를 통해 대기로 방출되도록 한다.In addition, when some of the absorbents 210 absorb more than a certain amount of carbon dioxide and the absorption capacity is significantly reduced, the valve installed in the second bypass line B2 is closed, and the exhaust gas introduced through the inlet 230 passes through the remaining absorbents 220. ) and then discharged into the atmosphere through the discharge unit 240.

이와 같은 방식으로 흡수재의 교환 주기를 늘려 본 실시예의 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템을 더욱 편리하게 운용할 수 있다.In this way, it is possible to more conveniently operate the carbon dioxide capture and storage system for ships according to the present embodiment by increasing the exchange cycle of the absorbent.

본 실시예의 흡수부(200)에 제2 우회라인(B2)이 설치되는 경우, 흡수부(200) 내에는 개폐부(250)가 설치될 수 있다. 개폐부(250)는 다수개의 흡수재(210, 220) 사이의 제2 우회라인(B2) 하류에 설치된다. 개폐부(250)는, 유입부(230)를 통해 유입된 배기가스가 일부 흡수재(210)를 통과한 후 제2 우회라인(B2)을 따라 배출될 때에는 폐쇄되고, 유입부(230)를 통해 유입된 배기가스가 나머지 흡수재(220)를 통과한 후 배출부(240)를 통해 대기로 방출될 때에는 개방된다.When the second bypass line B2 is installed in the absorption unit 200 of this embodiment, the opening/closing unit 250 may be installed in the absorption unit 200 . The opening/closing unit 250 is installed downstream of the second bypass line B2 between the plurality of absorbers 210 and 220 . The opening/closing unit 250 is closed when the exhaust gas introduced through the inlet 230 is discharged along the second bypass line B2 after passing through some of the absorbent 210, and flows in through the inlet 230. When the exhaust gas passes through the remaining absorbent 220 and is discharged to the atmosphere through the outlet 240, it is opened.

개폐부(250)는 일례로 두 개의 다공판이나 격자판이 상하로 배치된 구성일 수 있다. 개폐부(250)가 폐쇄될 때에는 상부의 구멍과 하부의 구멍이 서로 어긋나 구멍이 막히고, 개폐부(250)가 개방될 때에는 상부의 구멍과 하부의 구멍이 서로 일치하여 구멍을 통해 배기가스가 통과하게 된다.For example, the opening/closing unit 250 may have a structure in which two perforated plates or lattice plates are arranged vertically. When the opening/closing part 250 is closed, the upper hole and the lower hole are not aligned with each other and the hole is blocked. .

다만, 개폐부(250)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 배기가스의 통과 및 차단을 조절할 수 있는 구성이 다양하게 적용될 수 있다.However, the configuration of the opening/closing unit 250 is not limited thereto, and various configurations capable of controlling passage and blocking of exhaust gas may be applied.

본 실시예의 흡수부(200)에는 제3 우회라인(B3)이 설치될 수 있다. 제3 우회라인(B3)은 유입부(230)로부터 분기되며 다수개의 흡수재(210, 220) 사이로 합류된다. 본 실시예의 흡수부(200)가 개폐부(250)를 포함하는 경우, 제3 우회라인(B3)은 개폐부(250) 하류로 합류된다.A third bypass line B3 may be installed in the absorption unit 200 of this embodiment. The third bypass line (B3) branches from the inlet 230 and joins between the plurality of absorbers 210 and 220. When the absorption unit 200 of the present embodiment includes the opening/closing unit 250, the third bypass line B3 joins the opening/closing unit 250 downstream.

제3 우회라인(B3)은 일부 흡수재(210)의 이산화탄소 흡수 능력이 현저히 떨어져 일부 흡수재(210)를 교체하는 경우 사용될 수 있다. 일부 흡수재(210)를 교체하는 경우, 유입부(230)를 통해 유입되는 배기가스를 제3 우회라인(B3)을 따라 일부 흡수재(210)를 우회시켜 나머지 흡수재(220)로 보낼 수 있고, 제3 우회라인(B3)을 따라 공급된 배기가스는 나머지 흡수재(220)를 통과하며 이산화탄소가 제거된 후 배출부(240)를 통해 대기로 방출된다.The third bypass line B3 may be used when replacing some of the absorbents 210 because the carbon dioxide absorbing capacity of some of the absorbers 210 is significantly lowered. In the case of replacing some of the absorbers 210, the exhaust gas introduced through the inlet 230 can be sent to the remaining absorbers 220 by bypassing some of the absorbers 210 along the third bypass line B3. 3 Exhaust gas supplied along the bypass line (B3) passes through the remaining absorber 220, carbon dioxide is removed, and then discharged to the atmosphere through the discharge unit 240.

제2 우회라인(B2) 및 배출부(240) 상(또는 그 주변)에는 배기가스에 함유된 이산화탄소의 양을 측정하는 이산화탄소 분석기(미도시)가 설치될 수 있다. 이산화탄소 분석기에 의해 측정된 이산화탄소의 양이 일정량 이상이 되면, 흡수재(210, 220)의 이산화탄소 흡수 능력이 떨어져 교체 시기가 되었음을 확인할 수 있다.A carbon dioxide analyzer (not shown) may be installed on (or around) the second bypass line B2 and the discharge unit 240 to measure the amount of carbon dioxide contained in the exhaust gas. When the amount of carbon dioxide measured by the carbon dioxide analyzer exceeds a certain amount, it can be confirmed that the carbon dioxide absorbing ability of the absorbents 210 and 220 is reduced and the replacement time has come.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified or modified without departing from the technical gist of the present invention. it did

51: 선박탑재부 52: 육상설치부
100: 연소부 200: 흡수부
210, 220: 흡수재 230: 유입부
240: 배출부 250: 개폐부
300: 재생부 400: 가열부
600: 수분제거부 700: 냉각압축부
800: 저장부 B1, B2, B3: 우회라인
S: 선박51: ship mounting part 52: land installation part
100: combustion unit 200: absorption unit
210, 220: absorber 230: inlet
240: discharge unit 250: opening and closing unit
300: regeneration unit 400: heating unit
600: moisture removal unit 700: cooling compression unit
800: storage unit B1, B2, B3: bypass line
S: ship

Claims (19)

선박탑재부 및 육상설치부를 포함하고,
상기 선박탑재부는,
이산화탄소를 함유한 배기가스를 배출하는 연소부;
내부에 설치되는 다수개의 교체 가능한 고체 흡수재에 의해 상기 연소부로부터 배출된 배기가스에 함유된 이산화탄소를 흡수하는 흡수부;
상기 흡수부의 상기 다수개의 흡수재 사이에 연결되는 제2 우회라인;
상기 흡수부의 유입부로부터 분기되어 상기 다수개의 흡수재 사이로 합류되는 제3 우회라인; 및
상기 흡수부 내에 상기 다수개의 흡수재 중 일부(이하, 일부 흡수재)와 나머지(이하, 나머지 흡수재)를 차단 또는 개방하도록 설치되는 개폐부;를 포함하고,
상기 개폐부는 상기 제2 우회라인 하류에 설치되고,
상기 유입부로부터 분기된 상기 제3 우회라인은 상기 개폐부 하류로 합류되며,
상기 일부 흡수재가 일정 용량 이상의 이산화탄소를 흡수할 때까지, 배기가스가 상기 제2 우회라인에 의해 상기 나머지 흡수재를 우회하고,
상기 일부 흡수재가 일정 용량 이상의 이산화탄소를 흡수한 후, 배기가스가 상기 제3 우회라인에 의해 상기 나머지 흡수재를 통과하고,
상기 개폐부는 상기 유입부를 통해 유입된 배기가스가 상기 일부 흡수재를 통과한 후 상기 제2 우회라인을 따라 배출될 때에 폐쇄되고,
이산화탄소를 흡수한 상기 흡수재는 상기 육상설치부로 보내져 재생되는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템.Including a ship mounting part and an onshore installation part,
The ship mounting part,
a combustion unit that discharges exhaust gas containing carbon dioxide;
an absorption unit for absorbing carbon dioxide contained in the exhaust gas discharged from the combustion unit by means of a plurality of replaceable solid absorbers installed therein;
a second bypass line connected between the plurality of absorbers of the absorber;
a third bypass line diverging from the inlet of the absorber and joining between the plurality of absorbers; and
An opening and closing portion installed to block or open some (hereinafter, some absorbers) and others (hereinafter, the remaining absorbers) of the plurality of absorbers in the absorber,
The opening and closing unit is installed downstream of the second bypass line,
The third bypass line branched from the inlet unit joins downstream of the opening and closing unit,
Exhaust gas bypasses the remaining absorbers by the second bypass line until the partial absorbent absorbs a certain amount of carbon dioxide or more,
After the partial absorbent absorbs a certain amount of carbon dioxide or more, the exhaust gas passes through the remaining absorbent through the third bypass line;
The opening and closing part is closed when the exhaust gas introduced through the inlet part is discharged along the second bypass line after passing through the part of the absorber,
The carbon dioxide capture and storage system for ships, wherein the absorber that has absorbed carbon dioxide is sent to the onshore installation unit and recycled. 청구항 1에 있어서,
상기 육상설치부는 이동 가능하게 모듈형으로 형성되어 공동 사용되는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템.The method of claim 1,
The onshore installation unit is formed in a movable modular form and is commonly used, a carbon dioxide capture and storage system for a ship. 삭제delete 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 육상설치부는, 상기 흡수부로부터 공급받은 흡수재로부터 이산화탄소를 분리하는 재생부를 포함하는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템.According to claim 1 or claim 2,
The onshore installation unit includes a recycling unit that separates carbon dioxide from the absorbent supplied from the absorption unit, and a carbon dioxide capture and storage system for ships. 청구항 4에 있어서,
상기 육상설치부는, 상기 재생부로부터 이산화탄소를 공급받아 이산화탄소의 수분을 제거하는 수분제거부를 더 포함하는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템.The method of claim 4,
The onshore installation unit further comprises a moisture removal unit for receiving carbon dioxide from the regeneration unit and removing moisture from the carbon dioxide, the marine carbon dioxide capture and storage system. 청구항 5에 있어서,
상기 육상설치부는, 상기 수분제거부로부터 수분이 제거된 이산화탄소를 공급받아 이산화탄소를 냉각 및 압축시켜 액체 상태로 만드는 냉각압축부를 더 포함하는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템.The method of claim 5,
The onshore installation unit further includes a cooling compression unit that receives carbon dioxide from which moisture has been removed from the water removal unit and cools and compresses the carbon dioxide to a liquid state. 청구항 6에 있어서,
상기 육상설치부는, 상기 냉각압축부로부터 액체 이산화탄소를 공급받아 저장하는 저장부를 더 포함하는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템.The method of claim 6,
The onshore installation unit further comprises a storage unit for receiving and storing liquid carbon dioxide from the cooling and compression unit, the marine carbon dioxide capture and storage system. 삭제delete 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 선박탑재부는, 상기 흡수부를 우회하여 상기 연소부로부터 대기로 바로 배기가스를 방출시키는 제1 우회라인을 더 포함하는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템.According to claim 1 or claim 2,
The ship-mounted part further comprises a first bypass line bypassing the absorption part and directly discharging the exhaust gas from the combustion part to the atmosphere. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
다수개의 상기 흡수재가 상기 흡수부 내에 서로 일정 간격 이격된 상태로 상하로 배치되는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템.According to claim 1 or claim 2,
The carbon dioxide capture and storage system for ships, wherein a plurality of the absorbents are disposed vertically in the absorbent part spaced apart from each other at regular intervals. 청구항 10에 있어서,
상기 흡수재는 인입 및 인출 방식으로 교체되는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템.The method of claim 10,
Wherein the absorber is replaced by an inlet and outlet method, a carbon dioxide capture and storage system for a ship. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
1MW 이하 출력의 엔진을 탑재한 선박 또는 운항 시간이 20시간 이하인 선박에 적용되는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템.According to claim 1 or claim 2,
A marine carbon dioxide capture and storage system applied to ships with engines of less than 1 MW or ships with an operating time of less than 20 hours. 청구항 12에 있어서,
500kW 이하 출력의 엔진을 탑재한 선박 또는 운항 시간이 8시간 이하인 선박에 적용되는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 시스템.The method of claim 12,
A marine CO2 capture and storage system applied to ships with engines of 500 kW or less or ships with an operating time of 8 hours or less. 배기가스에 함유된 이산화탄소를 흡수하는 흡수부는 선박에 탑재하고,
상기 흡수부 내에는 다수개의 교체 가능한 고체 흡수재가 설치되고,
제2 우회라인이 상기 흡수부의 상기 다수개의 흡수재 사이에 연결되고,
제3 우회라인이 상기 흡수부의 유입부로부터 분기되어 상기 다수개의 흡수재 사이로 합류되고,
개폐부에 의해 상기 흡수부 내에 상기 다수개의 흡수재 중 일부(이하, 일부 흡수재)와 나머지(이하, 나머지 흡수재)를 차단 또는 개방되고,
상기 일부 흡수재가 일정 용량 이상의 이산화탄소를 흡수할 때까지, 배기가스가 상기 제2 우회라인에 의해 상기 나머지 흡수재를 우회하고,
상기 일부 흡수재가 일정 용량 이상의 이산화탄소를 흡수한 후, 배기가스가 상기 제3 우회라인에 의해 상기 나머지 흡수재를 통과하고,
상기 개폐부는 상기 유입부를 통해 유입된 배기가스가 상기 일부 흡수재를 통과한 후 상기 제2 우회라인을 따라 배출될 때에 폐쇄되고,
상기 흡수재가 흡수한 이산화탄소를 육상에 설치된 재생부에서 분리하는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 방법.The absorption unit that absorbs carbon dioxide contained in the exhaust gas is mounted on the ship,
A plurality of replaceable solid absorbents are installed in the absorber,
A second bypass line is connected between the plurality of absorbers of the absorber,
A third bypass line diverges from the inlet of the absorber and joins between the plurality of absorbers;
Some of the plurality of absorbents (hereinafter, some absorbers) and others (hereinafter, the remaining absorbers) are blocked or opened in the absorber by the opening and closing portion,
Exhaust gas bypasses the remaining absorbers by the second bypass line until the partial absorbent absorbs a certain amount of carbon dioxide or more,
After the partial absorbent absorbs a certain amount of carbon dioxide or more, the exhaust gas passes through the remaining absorbent through the third bypass line;
The opening and closing part is closed when the exhaust gas introduced through the inlet part is discharged along the second bypass line after passing through the part of the absorber,
A method for capturing and storing carbon dioxide for a ship, wherein the carbon dioxide absorbed by the absorber is separated from a regeneration unit installed on land. 청구항 14에 있어서,
상기 재생부를 포함하는 육상설치부는 이동 가능하게 모듈형으로 형성되어 공동 사용되는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 방법.The method of claim 14,
The onshore installation unit including the regeneration unit is formed in a movable modular form and is commonly used, a method for capturing and storing carbon dioxide for a ship. 삭제delete 청구항 14에 있어서,
다수개의 상기 흡수재 중 일부 흡수재가 일정 용량 이상의 이산화탄소를 흡수하면, 배기가스가 다수개의 상기 흡수재 중 나머지 흡수재를 통과하도록 상기 제2 우회라인의 밸브를 잠그는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 방법.The method of claim 14,
When some of the plurality of absorbents absorb more than a certain amount of carbon dioxide, the valve of the second bypass line is closed so that the exhaust gas passes through the remaining absorbers of the plurality of absorbers. 청구항 14, 청구항 15, 및 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수재의 이산화탄소의 흡수 능력이 일정 정도 이하로 떨어지면, 상기 흡수부 내부의 흡수재를 교환하거나 상기 흡수부 전체를 교체하는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 방법.The method according to any one of claims 14, 15, and 17,
When the carbon dioxide absorption capacity of the absorber falls below a certain level, the absorbent inside the absorber is replaced or the entire absorber is replaced. 청구항 18에 있어서,
상기 흡수재 교환 또는 상기 흡수부 교체시에, 제1 우회라인에 의해 배기가스를 상기 흡수부를 우회시켜 대기로 바로 방출시키는, 선박용 이산화탄소 포집 저장 방법.The method of claim 18
When the absorber is replaced or the absorber is replaced, the exhaust gas is directly discharged into the atmosphere by bypassing the absorber by a first bypass line.
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