KR102538932B1 - Ammonia Treatment System For Ship Engine - Google Patents

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Abstract

선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템이 개시된다. 본 발명의 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템은, 암모니아를 공급받는 엔진이 마련된 선박에서 서비스탱크로부터 암모니아를 공급받아 상기 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 맞추어 상기 엔진으로 공급하는 연료공급부; 상기 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아와 배기 중의 암모니아를 회수하는 암모니아 회수드럼; 상기 암모니아 회수드럼으로 물을 공급하는 물 공급부; 상기 암모니아와 상기 물 공급부로부터 공급되는 물에 의해 생성된 암모니아수를 이송받아 저장하는 암모니아수 탱크; 상기 암모니아수 탱크로 염기성 물질을 공급하는 염기성 물질탱크; 및 상기 암모니아수 탱크의 암모니아수를 버블링(bubbling)하여 기화시키는 버블링부:를 포함하며, 상기 암모니아수 탱크에 염기성 물질을 공급하여 암모니아수의 pH를 높이고 버블링하여, 기화가스 중 암모니아 분율을 높이는 것을 특징으로 한다. An ammonia treatment system for a marine engine is disclosed. Ammonia treatment system for a marine engine of the present invention includes a fuel supply unit for receiving ammonia from a service tank in a ship provided with an engine receiving ammonia and supplying it to the engine at a pressure and temperature required by the engine; an ammonia recovery drum for recovering ammonia discharged from the fuel pipe and fuel supply unit of the engine and ammonia in the exhaust; a water supply unit supplying water to the ammonia recovery drum; Ammonia water tank for receiving and storing the ammonia water generated by the ammonia and the water supplied from the water supply unit; A basic material tank for supplying a basic material to the ammonia water tank; And a bubbling unit for bubbling and vaporizing the ammonia water in the ammonia water tank, and supplying a basic material to the ammonia water tank to increase the pH of the ammonia water and bubbling it, thereby increasing the ammonia fraction in the vaporized gas. do.

Figure R1020210148839
Figure R1020210148839

Description

선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템{Ammonia Treatment System For Ship Engine}Ammonia Treatment System For Ship Engine

본 발명은 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아를 회수하여 처리하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ammonia treatment system for a marine engine, and more particularly, to an ammonia treatment system for a marine engine for recovering and treating ammonia discharged from a fuel pipe and a fuel supply unit of an engine.

지구온난화 현상의 심화에 따라 전세계적으로 온실가스 배출을 감축하려는 노력이 이루어지고 있고, 선진국들의 온실가스 감축 의무를 담았던 1997년 교토의정서가 2020년 만료됨에 따라, 2015년 12월 프랑스 파리에서 열린 제21차 유엔기후변화협약에서 채택되고 2016년 11월 발효된 파리기후변화협약(Paris Climate Change Accord)에 의해 협정에 참여한 195개 당사국들은 온실가스 감축을 목표로 다양한 노력을 기울이고 있다. Efforts are being made to reduce greenhouse gas emissions worldwide as the global warming phenomenon intensifies, and as the Kyoto Protocol in 1997, which contained the obligations of developed countries to reduce greenhouse gases, expired in 2020, the conference was held in Paris, France in December 2015. According to the Paris Climate Change Accord, which was adopted in the 21st United Nations Framework Convention on Climate Change and entered into force in November 2016, the 195 Parties participating in the agreement are making various efforts to reduce greenhouse gases.

이러한 세계적인 추세와 함께 화석연료와 원자력을 대체할 수 있는 무공해에너지로서 풍력, 태양광, 태양열, 바이오에너지, 조력, 지열 등과 같은 재생가능에너지(또는 재생에너지)에 대한 관심이 높아지고 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다. Along with this global trend, interest in renewable energy (or renewable energy) such as wind power, solar power, solar heat, bioenergy, tidal power, and geothermal heat has increased and various technologies have been developed as pollution-free energy that can replace fossil fuels and nuclear power. are losing

액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소 시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. 그에 따라 근래 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. Liquefied gas, including liquefied natural gas, can remove or reduce air pollutants during the liquefaction process, so it can be seen as an eco-friendly fuel with less air pollutant emissions during combustion. Accordingly, in recent years, consumption of liquefied gas such as liquefied natural gas (LNG) has been rapidly increasing worldwide. Since liquefied gas obtained by liquefying gas at a low temperature has a very small volume compared to gas, it has the advantage of increasing storage and transfer efficiency.

액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.Liquefied natural gas is a colorless and transparent liquid obtained by liquefying natural gas containing methane as a main component by cooling it to about -162 ° C, and has a volume of about 1/600 compared to natural gas. Therefore, when the natural gas is liquefied and transported, it can be transported very efficiently.

액화석유가스는 조성에 따라 액화 온도의 차이는 있으나 프로판을 주성분으로 하는 석유가스의 경우 상압 약 -42℃의 저온에서 액화되고, 18 bar에서는 약 45℃의 온도까지, 7 bar에서는 20℃까지 액체 상태로 저장가능하다.Liquefied petroleum gas has a difference in liquefaction temperature depending on its composition, but in the case of petroleum gas whose main component is propane, it is liquefied at a low temperature of about -42 ℃ at atmospheric pressure, up to about 45 ℃ at 18 bar, and liquid up to 20 ℃ at 7 bar. state can be stored.

한편, 종래의 LPG 운반선 등에는 선박의 추진 연료로서 상대적으로 가격이 저렴한 벙커C유 등의 중유를 사용하는 연료 공급 시스템을 채용하고 있는데, 이러한 중유 연료 공급 시스템은 중유 연료 사용에 대한 국제적인 배기가스 배출규제 강화로 황 성분이 적은 중유 연료 탱크(LSHFO tank)를 별도로 설치해야 했고, 국제적인 환경규제 기준에 적합한 친환경적인 연료 공급 시스템의 요구가 커졌다.On the other hand, conventional LPG carriers adopt a fuel supply system using heavy oil such as bunker C oil, which is relatively inexpensive as a propulsion fuel for ships. Due to stricter regulations, a separate heavy fuel oil fuel tank (LSHFO tank) with low sulfur content had to be installed, and the demand for an eco-friendly fuel supply system that meets international environmental regulatory standards has increased.

최근에는 LPG 또는 LNG 운반선에서 LPG 또는 LNG 및 그로부터 발생하는 증발가스를 추진 연료로 사용하는 연료공급시스템의 적용이 늘어나고 있고, 국제적인 배기가스 배출규제 강화에 따라 LPG 또는 LNG 운반선 외에 일반 선박에서도 LNG 등을 추진 연료로 사용하는 선박이 증가하고 있다.In recent years, the application of fuel supply systems that use LPG or LNG and boil-off gas generated from them as propulsion fuel in LPG or LNG carriers is increasing, and in accordance with the strengthening of international exhaust gas emission regulations, general ships in addition to LPG or LNG carriers are also using LNG. Ships using it as a propulsion fuel are increasing.

특히 LPG는 극저온에서 액화되는 LNG보다 저장이 용이하고 기존 HFO에 견주어 SPECIFIC ENERGY와 ENERGY DENSITY에서 크게 떨어지지 않으면서 기존 HFO 대비 SOX, NOX, CO2, PM등의 절감 효과가 탁월한 장점이 있다.In particular, LPG is easier to store than LNG, which is liquefied at cryogenic temperatures, and does not fall significantly in SPECIFIC ENERGY and ENERGY DENSITY compared to existing HFO, and has excellent effects in reducing SOX, NOX, CO2, PM, etc. compared to existing HFO.

LNG나 LPG는 기존에 선박 연료로 사용되던 다른 화석 연료에 비해 친환경 연료로 평가받지만 연소 시 여전히 이산화탄소가 발생하며, 이를 연료로 사용하는 선박에서는 여전히 운항 중 이산화탄소를 배출하게 된다. Although LNG or LPG is evaluated as an eco-friendly fuel compared to other fossil fuels previously used as ship fuel, carbon dioxide is still generated when burned, and ships that use it as fuel still emit carbon dioxide during operation.

선박의 항로, 교통규칙, 항만시설 등을 국제적으로 통일하기 위해 설치된 유엔 전문기구인 IMO(International Maritime Organization, 국제해사기구) 역시 온실가스에 대해 08년과 대비하여 2050년 50% 저감, 2100년 100% 저감(GHG Zero Emission)을 목표로 제시하고, 그에 따라 각 국가 및 지역의 규제가 강화될 것으로 예상된다. IMO (International Maritime Organization), a UN specialized organization established to internationally unify ship routes, traffic rules, port facilities, etc., also reduced greenhouse gas emissions by 50% in 2050 compared to 2008 and 100% in 2100. % reduction (GHG Zero Emission) is presented as a goal, and regulations in each country and region are expected to be strengthened accordingly.

IMO가 신조 선박에 적용하는 강제성 있는 이산화탄소 저감 규정인 EEDI(Energy Efficiency Design Index, 에너지효율설계지수)에 따르면, 초기 EEDI 발표에서는 2013 내지 2015년의 이산화탄소 배출량을 기준으로 2015년 이산화탄소 배출량을 10% 저감하는 EEDI Phase 1이 적용되고, 5년 마다 1 단계씩 강화·적용하여 2025년 Phase 3를 적용하도록 예정되어 있었으나, LPG 운반선에 대해서는 EEDI Phase 2 적용 후 2년만인 2022년부터 EEDI Phase 3를 조기 적용하도록 하고 있고, 2030년 이후 발주 선박은 2008년 발주 선박 대비 탄소배출량을 40%, 2050년까지는 50%까지 감축하도록 결정하는 등 기후변화와 온실가스 배출에 대한 국제적 관심이 커지면서 선박에 대해서도 이산화탄소 배출에 대한 규제가 급격히 강화되고 있어 대체 연료에 대한 필요성이 높아지고 있다. According to EEDI (Energy Efficiency Design Index), a compulsory carbon dioxide reduction regulation applied by IMO to new ships, in the initial EEDI announcement, CO2 emissions in 2015 were reduced by 10% based on the CO2 emissions from 2013 to 2015 EEDI Phase 1 was applied, and it was scheduled to apply Phase 3 in 2025 by strengthening and applying one step every 5 years. As international interest in climate change and greenhouse gas emissions grows, ships ordered after 2030 decide to reduce carbon emissions by 40% compared to ships ordered in 2008 and by 50% by 2050. As regulations on fuel are rapidly strengthening, the need for alternative fuels is increasing.

특히, 향후 Phase 4 (이산화탄소 배출량 40% 저감) 이상의 기준이 적용되면 현재의 LNG나 LPG를 연료로 사용하는 선박으로는 이산화탄소 배출 규정 달성이 어려울 수 있어, 장기적인 관점에서 해운의 완전한 탈탄소화를 위해 선박 연료를 탄소 중립 연료로 교체하는 것이 필연적이므로, 친환경 선박 연료에 대한 기술의 개발 및 실선에의 적용을 더욱 서두를 필요가 있다.In particular, if the standards of Phase 4 (40% reduction in carbon dioxide emissions) or higher are applied in the future, it may be difficult to achieve the carbon dioxide emission regulations with ships using current LNG or LPG as fuel. Since it is inevitable to replace fuel with carbon-neutral fuel, it is necessary to further accelerate the development and application of technology for eco-friendly ship fuel to actual ships.

탄소 중립 연료 중 암모니아(NH3)는 1개의 질소에 3개의 수소가 결합된 물질로, 분자 사이에 강한 수소 결합을 형성할 수 있어 액화가 용이하며, 상압에서 끓는점 -33.34℃, 녹는점 -77.73℃이다. 암모니아는 특히 저장 및 운송이 용이하고, 하버-보슈법을 통한 대량 생산이 용이하며, 타 탄소 중립 연료 대비 우수한 경제성을 가지고 있어, 선박 연료로 암모니아를 사용하기 위한 연구와 개발이 활발히 이루어 지고 있다.Among carbon-neutral fuels, ammonia (NH 3 ) is a substance in which 3 hydrogen atoms are bonded to 1 nitrogen. It can form strong hydrogen bonds between molecules, making it easy to liquefy. is °C. Ammonia is particularly easy to store and transport, easy to mass-produce through the Haber-Bosch method, and has excellent economic feasibility compared to other carbon-neutral fuels, so research and development for using ammonia as a ship fuel are being actively conducted.

현재 개발 중인 선박 엔진에는 액체 상태로 암모니아가 공급되는데 암모니아를 연료로 공급받는 엔진의 정지나 트립(trip) 발생 시, 또는 온도 상승으로 암모니아가 가스화되면 연료 공급을 중단하고 연료 공급 장치 내 암모니아를 배출하게 된다. 이러한 암모니아는 독성과 금속 부식성 등의 성질로 인해 선외로 바로 배출하기 어려워 이를 처리할 수 있는 방안이 필요하다. 또한 암모니아는 연소 발화 과정이 느려 배기가스로 암모니아 SLIP이 발생하기 때문에 이를 해결할 수 있는 방안도 필요하다. Ammonia is supplied in a liquid state to marine engines currently under development. When an engine fueled by ammonia is stopped or tripped, or when ammonia is gasified due to temperature rise, fuel supply is stopped and ammonia is discharged from the fuel supply device. will do Such ammonia is difficult to be discharged directly overboard due to its toxicity and metal corrosiveness, so a way to treat it is needed. In addition, since ammonia has a slow combustion ignition process, ammonia SLIP is generated as exhaust gas, so a plan to solve this problem is needed.

본 발명은 선박 엔진의 연료로 암모니아를 공급하면서, 엔진의 정지 또는 트립(trip) 발생 시 등에 연료 공급용 배관 및 연료공급시스템 등에서 배출되는 암모니아와 배기가스 중의 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있는 방안을 제안하고자 한다. The present invention proposes a method for effectively treating ammonia discharged from fuel supply pipes and fuel supply systems and ammonia in exhaust gas when the engine is stopped or tripped while supplying ammonia as fuel for a ship engine. want to do

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 암모니아를 공급받는 엔진이 마련된 선박에서 서비스탱크로부터 암모니아를 공급받아 상기 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 맞추어 상기 엔진으로 공급하는 연료공급부;According to one aspect of the present invention for solving the above problems, a fuel supply unit for receiving ammonia from a service tank in a ship equipped with an engine receiving ammonia and supplying it to the engine at a pressure and temperature required by the engine;

상기 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아와 배기 중의 암모니아를 회수하는 암모니아 회수드럼; an ammonia recovery drum for recovering ammonia discharged from the fuel pipe and fuel supply unit of the engine and ammonia in the exhaust;

상기 암모니아 회수드럼으로 물을 공급하는 물 공급부;a water supply unit supplying water to the ammonia recovery drum;

상기 암모니아와 상기 물 공급부로부터 공급되는 물에 의해 생성된 암모니아수를 이송받아 저장하는 암모니아수 탱크;Ammonia water tank for receiving and storing the ammonia water generated by the ammonia and the water supplied from the water supply unit;

상기 암모니아수 탱크로 염기성 물질을 공급하는 염기성 물질탱크; 및A basic material tank for supplying a basic material to the ammonia water tank; and

상기 암모니아수 탱크의 암모니아수를 버블링(bubbling)하여 기화시키는 버블링부:를 포함하며, A bubbling unit for bubbling and vaporizing the ammonia water in the ammonia water tank;

상기 암모니아수 탱크에 염기성 물질을 공급하여 암모니아수의 pH를 높이고 버블링하여, 기화가스 중 암모니아 분율을 높이는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템이 제공된다. There is provided an ammonia treatment system for a marine engine, characterized in that by supplying a basic material to the ammonia water tank to increase the pH of the ammonia water and bubbling it, thereby increasing the ammonia fraction in vaporized gas.

바람직하게는, 상기 암모니아수 탱크로부터 상기 서비스탱크로 연결되는 암모니아회수라인; 상기 암모니아회수라인에 마련되며 상기 기화가스를 공급받아 냉각하는 암모니아 쿨러; 상기 암모니아 쿨러에서 냉각된 기화가스를 공급받아 가압하여 암모니아를 액화시키는 암모니아회수압축기; 및 상기 암모니아회수압축기에서 액화된 암모니아로 기체를 분리하고 상기 서비스탱크로 액체 암모니아를 이송하는 기수 분리기:를 더 포함할 수 있다. Preferably, an ammonia recovery line connected from the ammonia water tank to the service tank; An ammonia cooler provided in the ammonia recovery line and cooled by receiving the vaporized gas; an ammonia recovery compressor that receives the vaporized gas cooled by the ammonia cooler and pressurizes it to liquefy ammonia; and a water separator for separating gas into liquefied ammonia in the ammonia recovery compressor and transporting the liquid ammonia to the service tank.

바람직하게는, 상기 염기성 물질탱크로부터 상기 암모니아수 탱크로 연결되는 공급배관; 상기 공급배관에 마련되는 공급밸브; 및 상기 암모니아수 탱크 내 암모니아수의 pH를 감지하는 pH 감지센서:를 더 포함하고, pH 감지센서에서 감지된 암모니아수의 pH에 따라 상기 공급밸브가 개폐될 수 있다. Preferably, a supply pipe connected from the basic material tank to the ammonia water tank; a supply valve provided in the supply pipe; And a pH sensor for detecting the pH of the ammonia water in the ammonia water tank: The supply valve may be opened and closed according to the pH of the ammonia water detected by the pH sensor.

바람직하게는, 상기 버블링부에서는 상기 암모니아수 탱크로 공기를 공급하여 상기 암모니아수를 버블링할 수 있다. Preferably, the bubbling unit may supply air to the ammonia water tank to bubble the ammonia water.

바람직하게는, 상기 버블링부에서는 상기 암모니아수 탱크로 스팀을 공급하여 상기 암모니아수를 버블링하고, 상기 암모니아회수라인에서 암모니아 쿨러와 암모니아회수압축기 사이에는 상기 암모니아 쿨러에서 냉각된 기화가스로부터 응축수를 분리하여 상기 암모니아수 탱크로 이송하는 쿨링 벤트 유닛이 추가로 마련될 수 있다. Preferably, the bubbling unit supplies steam to the ammonia water tank to bubble the ammonia water, and separates the condensed water from the vaporized gas cooled in the ammonia cooler between the ammonia cooler and the ammonia recovery compressor in the ammonia recovery line. A cooling vent unit transferring the ammonia water tank may be additionally provided.

바람직하게는, 상기 암모니아수 탱크의 암모니아수를 씨체스트로 배출하는 암모니아수 배출라인; 상기 암모니아수 배출라인에 마련되며 암모니아수를 이송하는 중화수배출펌프; 및 상기 암모니아수 탱크에 저장된 암모니아수의 농도를 감지하는 배출기준센서:를 더 포함하고, 상기 암모니아의 기화로 상기 암모니아수 탱크 내 암모니아수가 선외 배출 기준을 만족하면 암모니아수 배출라인을 통해 상기 씨체스트로 이송하거나, 상기 엔진의 배기가스 재순환 장치(Exhaust Gas Recirculation, EGR)에 중화수로 공급할 수 있다. Preferably, an ammonia water discharge line for discharging the ammonia water of the ammonia water tank to the sea chest; A neutralized water discharge pump provided in the ammonia water discharge line and transporting ammonia water; And an emission standard sensor for detecting the concentration of the ammonia water stored in the ammonia water tank: further comprising, and when the ammonia water in the ammonia water tank satisfies the overboard discharge standard due to the vaporization of the ammonia, it is transferred to the sea chest through the ammonia water discharge line, The neutralized water may be supplied to an exhaust gas recirculation (EGR) of the engine.

바람직하게는, 상기 암모니아수 탱크 내 암모니아수의 액위를 감지하는 레벨 센서:를 더 포함하고, 상기 레벨 센서에서 감지된 암모니아수 액위가 기준값 이상이면 상기 암모니아수 탱크의 암모니아수는 상기 중화수배출펌프에 의해 자동 배출될 수 있다. Preferably, a level sensor for detecting the level of the ammonia water in the ammonia water tank further includes, and when the level of the ammonia water detected by the level sensor is greater than a reference value, the ammonia water in the ammonia water tank is automatically discharged by the neutralized water discharge pump. can

바람직하게는, 상기 서비스탱크로부터 엔진으로 액체 암모니아를 공급하는 연료공급라인; 상기 엔진에서 소비되지 않은 암모니아를 상기 연료공급부의 상류로 회수하는 연료리턴라인; 및 상기 연료공급라인 및 연료리턴라인과 상기 엔진 사이의 암모니아 공급을 조절하는 서비스 밸브가 배치되는 연료밸브트레인(FVT):을 더 포함하며, 상기 연료밸브트레인에서 상기 연료공급라인 및 연료리턴라인에는 각각 암모니아 공급을 조절하기 위한 이중차단밸브(double block and bleed valve)가 설치될 수 있다. Preferably, a fuel supply line for supplying liquid ammonia from the service tank to the engine; a fuel return line for recovering ammonia not consumed in the engine upstream of the fuel supply unit; And a fuel valve train (FVT) in which a service valve for controlling ammonia supply between the fuel supply line and the fuel return line and the engine is disposed, and in the fuel valve train, the fuel supply line and the fuel return line A double block and bleed valve may be installed to regulate the ammonia supply, respectively.

바람직하게는 암모니아 회수드럼은, 상기 연료공급부에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제1 드럼; 상기 연료밸브트레인에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제2 드럼; 및 상기 엔진에서 배출되는 배기 중의 암모니아를 회수하는 제3 드럼:을 포함할 수 있다. Preferably, the ammonia recovery drum includes a first drum for recovering ammonia discharged from the fuel supply unit; a second drum recovering ammonia discharged from the fuel valve train; and a third drum for recovering ammonia in exhaust from the engine.

바람직하게는, 상기 연료공급부에서 상기 제1 드럼으로 연결되는 제1 벤트라인; 상기 연료밸브트레인에서 상기 연료공급라인에 마련된 이중차단밸브 사이에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제2 벤트라인; 상기 연료밸브트레인에서 상기 연료리턴라인에 마련된 이중차단밸브 사이에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제3 벤트라인; 및 상기 연료밸브트레인에서 상기 연료리턴라인의 이중차단밸브 상류에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제4 벤트라인:을 더 포함할 수 있다. Preferably, a first vent line connected to the first drum from the fuel supply unit; a second vent line connected to the second drum between double shut-off valves provided in the fuel supply line in the fuel valve train; a third vent line connected to the second drum between double shut-off valves provided in the fuel return line in the fuel valve train; and a fourth vent line connected to the second drum upstream of the double shutoff valve of the fuel return line in the fuel valve train.

본 발명에서는 선박용 엔진의 연료로 친환경 연료인 암모니아를 공급하여 선박 운항 시 온실가스 배출량을 감축하고 국제협약이 정하는 규제기준을 충족하도록 한다. In the present invention, ammonia, which is an eco-friendly fuel, is supplied as fuel for a ship engine to reduce greenhouse gas emissions during ship operation and to meet regulatory standards set by international agreements.

특히 엔진의 정지 또는 트립(trip) 발생 시 등에 연료 공급을 위한 각 배관 및 연료공급부 등에서 암모니아를 신속하게 배출하여 안전을 확보한다. In particular, when an engine stops or a trip occurs, ammonia is quickly discharged from each pipe for supplying fuel and a fuel supply unit to ensure safety.

또한 배출된 암모니아로부터 암모니아수를 생성한 후, 생성된 암모니아수를 버블링하여 기화가스를 생성하고 이로부터 암모니아를 액화하여 서비스탱크로 회수함으로써, 암모니아 연료 낭비를 막고, 선외 배출 기준을 충족할 수 있도록 한다. In addition, after generating ammonia water from the discharged ammonia, the generated ammonia water is bubbled to produce vaporized gas, which liquefies ammonia and recovers it to the service tank, thereby preventing waste of ammonia fuel and meeting overboard emission standards. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템을 개략적으로 도시한다. 1 schematically shows an ammonia treatment system for a marine engine according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are marked with the same numerals as much as possible, even if they are displayed on different drawings.

이하 본 발명에서의 선박은 암모니아를 선내 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되는 모든 종류의 선박을 가리키며, 대표적으로 LPG 운반선(LNG Carrier), LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, 액체수소운반선, 암모니아운반선 등과 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. Hereinafter, the ship in the present invention refers to all types of ships in which an engine capable of using ammonia as a fuel for an inboard engine is installed, and is representative of an LPG carrier, an LNG carrier, a liquid hydrogen carrier, and a liquid hydrogen carrier. Ships with self-propelled capabilities, such as carriers and ammonia carriers, as well as offshore structures that do not have propulsion capabilities but are floating on the sea may also be included.

엔진의 연료로 암모니아를 공급받는 엔진이라 함은 LNG, LPG, HFO 등의 다른 선박용 연료와 함께 연료로 공급받는 것과 암모니아를 단독으로 연료로 공급받는 것을 포함하는 의미이고, 선박의 추진용 엔진 및 발전용 엔진을 모두 포함한다. An engine supplied with ammonia as a fuel of an engine means to be supplied as fuel together with other marine fuel such as LNG, LPG, HFO, etc., and to be supplied with ammonia alone as a fuel, and includes a ship propulsion engine and power generation. Includes all engines.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템을 개략적으로 도시하였다. 1 schematically shows an ammonia treatment system for a marine engine according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 암모니아 처리 시스템은, 암모니아를 공급받는 엔진(E)이 마련된 선박에서 암모니아를 상기 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 맞추어 상기 엔진으로 공급하는 연료공급부(LFS), 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아와 배기 중의 암모니아를 회수하는 암모니아 회수드럼(D1, D2, D3), 암모니아 회수드럼으로 물을 공급하는 물 공급부, 암모니아와 물 공급부로부터 공급되는 물에 의해 생성된 암모니아수를 공급받아 저장하는 암모니아수 탱크(AT)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the ammonia treatment system of this embodiment includes a fuel supply unit (LFS) for supplying ammonia to the engine at a pressure and temperature required by the engine in a ship equipped with an engine (E) receiving ammonia, The ammonia recovery drum (D1, D2, D3) that recovers ammonia discharged from the fuel pipe and fuel supply unit of the engine and ammonia in the exhaust, the water supply unit that supplies water to the ammonia recovery drum, and the water supplied from the ammonia and water supply unit. It includes an ammonia water tank (AT) for receiving and storing the generated ammonia water.

본 실시예 시스템에는 선박용 엔진에 연료로 공급될 암모니아를 저장하는 서비스탱크(ST)가 마련되고, 서비스탱크로부터 엔진으로 연료공급라인(FSL)이 연결된다. In the system of this embodiment, a service tank (ST) for storing ammonia to be supplied as fuel to a marine engine is provided, and a fuel supply line (FSL) is connected from the service tank to the engine.

서비스탱크(ST)에서는 암모니아를 액체 상태로 저장하며, 예를 들어 5 내지 20bar 내외로 가압하여 상온에서 액화 암모니아를 저장할 수 있다. 서비스탱크에는 탱크 압력 상승을 방지하기 위한 안전 밸브(STV)가 마련될 수 있다.In the service tank (ST), ammonia is stored in a liquid state, and liquefied ammonia can be stored at room temperature by pressurizing, for example, around 5 to 20 bar. A safety valve (STV) for preventing an increase in tank pressure may be provided in the service tank.

서비스탱크에 저장된 암모니아는 이송펌프(10)를 통해 연료공급라인(FSL)을 따라 엔진(E)으로 공급되며, 연료공급라인에는 엔진에서 필요로 하는 압력 및 온도 등의 연료 공급 조건에 맞추어 연료를 공급하는 연료공급부(LFS)가 마련된다. Ammonia stored in the service tank is supplied to the engine (E) along the fuel supply line (FSL) through the transfer pump 10, and the fuel supply line supplies fuel according to fuel supply conditions such as pressure and temperature required by the engine. A fuel supply unit (LFS) for supplying is provided.

연료공급부(LFS)에는 이송펌프에서 이송된 암모니아를 엔진에서 요구하는 압력으로 압축하는 압축펌프(20)와, 압축펌프에서 압축된 연료를 가열 또는 냉각하여 엔진에서 필요한 온도로 조절하는 온도조절기(30), 엔진 보호를 위해 연료에 포함된 이물질을 걸려내는 필터(40) 등이 마련된다. In the fuel supply unit (LFS), a compression pump 20 compresses ammonia transferred from the transfer pump to a pressure required by the engine, and a temperature controller 30 heats or cools the fuel compressed by the compression pump to adjust the temperature required by the engine. ), and a filter 40 for filtering out foreign substances contained in the fuel to protect the engine.

서비스탱크로부터 이송펌프를 통해 공급된 액체 암모니아는 예를 들어 압축펌프에서 50 내지 85 bar 내외로 압축되고, 온도조절기를 거쳐 45℃ 내외의 온도로 조절된 후 이물질을 걸러내어 고압 액체 상태로 엔진에 공급되고, 엔진에서 유압으로 600 내지 700 bar의 압력으로 노즐에 분사되어 엔진이 가동될 수 있다. Liquid ammonia supplied from the service tank through the transfer pump is compressed, for example, to around 50 to 85 bar by the compression pump, and after the temperature is adjusted to around 45°C through a temperature controller, foreign substances are filtered out and sent to the engine as a high-pressure liquid. The engine may be operated by being injected into the nozzle at a pressure of 600 to 700 bar by hydraulic pressure from the engine.

압력을 가하여도 부피의 변화가 없거나 적은 비압축성 유체, 즉 액체 상태의 연료가 엔진으로 공급되는 경우, 엔진의 부하 변동에 대응하며 캐비테이션을 방지하기 위해서 과잉의 연료가 엔진에 공급된다. 그리고 엔진에 공급된 연료 중 연료로 소비되고 남은 연료는 엔진 상류로 회수된다. When an incompressible fluid having little or no change in volume even when pressure is applied, that is, fuel in a liquid state is supplied to the engine, excess fuel is supplied to the engine to respond to engine load fluctuations and prevent cavitation. Among the fuel supplied to the engine, the remaining fuel after being consumed as fuel is recovered upstream of the engine.

이를 위해 본 실시예 시스템에는 엔진에서 소비되지 않은 암모니아를 연료공급부의 상류로 회수하는 연료리턴라인(FRL)이 마련되며, 연료리턴라인은 엔진으로부터 연료공급부의 상류, 예를 들어 서비스탱크(ST)로 연결될 수 있다. To this end, the system of this embodiment is provided with a fuel return line (FRL) for recovering ammonia not consumed in the engine upstream of the fuel supply unit, and the fuel return line is provided upstream of the fuel supply unit from the engine, for example, the service tank (ST) can be connected with

연료공급라인 및 연료리턴라인이 엔진 룸의 안전 구역을 통과하는 경우, 배관에서 암모니아 누수 시 위험 방지를 위해 이중관으로 구성될 수 있다. When the fuel supply line and the fuel return line pass through the safe area of the engine room, they may be configured as double pipes to prevent danger in case of ammonia leakage from the pipe.

연료공급라인 및 연료리턴라인과 엔진 사이의 암모니아 공급을 조절하기 위해 연료밸브트레인(FVT)에 서비스 밸브들이 배치되며, 연료밸브트레인에서 연료공급라인 및 연료리턴라인에는 각각 암모니아 공급을 조절하기 위하여 이중차단밸브(double block and bleed valve)(DV1, DV2, DV3, DV4)가 설치되어, 엔진으로 암모니아를 공급하면서 엔진의 연료유 전환이나 암모니아 연료 모드 정지, 트립 등으로 암모니아 연료 공급이 중단될 때, 온도 상승으로 암모니아가 액체 상태가 아닌 가스화된 때 등에는 각 배관을 이중 차단하고 배관 내 압력을 해소하게 된다. Service valves are disposed in the fuel valve train (FVT) to control the supply of ammonia between the fuel supply line and the fuel return line and the engine. When the double block and bleed valve (DV1, DV2, DV3, DV4) is installed to supply ammonia to the engine, when the ammonia fuel supply is stopped due to engine fuel oil conversion, ammonia fuel mode stop, trip, etc. When ammonia is gasified rather than liquid due to a rise in temperature, each pipe is double-blocked and the pressure in the pipe is relieved.

본 실시예에서는 이와 같이 압력 해소를 위해 연료공급부 및 각 배관들에서 배출시킨 암모니아를 대기 방출시키지 않고 암모니아 회수드럼(D1, D2, D3)으로 회수하도록 구성하였다. 또한 본 시스템에는 추진엔진 및 발전엔진에서 발생하는 배기가스를 선외 배출하기 위한 배기배출라인(EL)이 마련되는데, 암모니아를 엔진 연료로 공급하는 경우, 연소 발화 과정이 느려 배기가스로 암모니아 슬립(slip)이 발생할 가능성이 있다. 그런데 이와 같이 암모니아를 포함하는 배기가스는 IMO의 대기 방출 기준인 50ppm을 만족하지 못하여 선외 배출이 어려울 수 있어, 본 실시예에서는 배기배출라인(EL)에도 배기 중의 암모니아를 회수할 수 있는 암모니아 회수드럼(D3)을 구성하였다. In the present embodiment, the ammonia discharged from the fuel supply unit and each pipe for pressure relief is recovered to the ammonia recovery drums D1, D2, and D3 without releasing the ammonia to the atmosphere. In addition, in this system, an exhaust discharge line (EL) is provided to discharge exhaust gas generated from propulsion engines and power generation engines outboard. When ammonia is supplied as engine fuel, the combustion ignition process is slow, so ammonia slip into exhaust ) is likely to occur. However, since the exhaust gas containing ammonia does not satisfy the IMO air emission standard of 50 ppm, it may be difficult to discharge it overboard. (D3) was constructed.

이와 같이 암모니아 회수드럼은, 연료공급부(LFS)에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제1 드럼(D1)과, 연료밸브트레인(FVT)에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제2 드럼(D2)과, 배기배출라인(EL)에 마련되어 암모니아 슬립 시 배기가스에 포함된 암모니아를 회수하는 제3 드럼(D3)을 포함할 수 있다. As described above, the ammonia recovery drum includes a first drum D1 for recovering ammonia discharged from the fuel supply unit (LFS), a second drum D2 for recovering ammonia discharged from the fuel valve train (FVT), and A third drum D3 provided in the line EL and recovering ammonia contained in the exhaust gas when ammonia slips may be included.

연료공급부(LFS)에서 제1 드럼(D1)으로 제1 벤트라인(VL1)이 연결되고, 연료밸브트레인(FVT)에서 연료공급라인(FSL)에 마련된 이중차단밸브(DV1) 사이에서 제2 드럼(D2)으로 제2 벤트라인(VL2)이, 연료밸브트레인(FVT)에서 연료리턴라인(FRL)에 마련된 이중차단밸브(DV2) 사이에서 제2 드럼(D2)으로 제3 벤트라인(VL3)이, 연료밸브트레인(FVT)에서 연료리턴라인(FRL)의 이중차단밸브 상류에서 제2 드럼(D2)으로 제4 벤트라인(VL4)이 각 연결된다.The first vent line (VL1) is connected from the fuel supply unit (LFS) to the first drum (D1), and between the double shutoff valve (DV1) provided in the fuel supply line (FSL) in the fuel valve train (FVT), the second drum (D2), the second vent line (VL2) is connected to the second drum (D2) between the double shutoff valve (DV2) provided in the fuel return line (FRL) in the fuel valve train (FVT), and the third vent line (VL3) In the fuel valve train (FVT), the fourth vent line (VL4) is respectively connected to the second drum (D2) upstream of the double shutoff valve of the fuel return line (FRL).

예를 들어 엔진의 암모니아 연료 모드 중단 시, 연료공급라인 및 연료리턴라인의 이중차단밸브(DV1, DV2)를 닫고 제2 및 제3 벤트라인(VL2, VL3)을 통해 제2 드럼(D2)으로 암모니아를 방출하여 밸브 사이의 압력을 해소하고, 제1 및 제4 벤트라인의 각 밸브들을 열어 연료공급부(LFS) 및 엔진에 남아있는 암모니아를 제1 및 제2 드럼으로 각각 배출하여 연료 폭발 위험성을 감소시킬 수 있다. For example, when the ammonia fuel mode of the engine is stopped, the double shutoff valves (DV1, DV2) of the fuel supply line and fuel return line are closed, and the second drum (D2) is discharged through the second and third vent lines (VL2, VL3). Ammonia is released to relieve the pressure between the valves, and each valve of the first and fourth vent lines is opened to discharge the ammonia remaining in the fuel supply unit (LFS) and the engine to the first and second drums, respectively, to reduce the risk of fuel explosion. can reduce

이와 같이 연료공급부 및 각 배관들로부터 배출시켜 암모니아 회수드럼(D1, D2, D3)으로 회수된 암모니아에 물을 공급하여 암모니아수를 생성할 수 있다.In this way, ammonia water may be generated by supplying water to ammonia discharged from the fuel supply unit and respective pipes and recovered to the ammonia recovery drums D1, D2, and D3.

즉, 암모니아는 연료공급부 및 각 배관들로부터 배출되어 암모니아 회수드럼으로 회수되면서 압력이 낮아져 액체에서 기체로 상변화될 수 있는데, 암모니아는 물에 대한 용해도가 매우 높다. 따라서 이처럼 암모니아 회수드럼에 회수된 기체 상태의 암모니아에, 물 공급부에 마련된 청수탱크(WT)로부터 청수를 이송하고 드럼 내부로 분사하여 암모니아수를 생성할 수 있다. That is, ammonia is discharged from the fuel supply unit and each pipe and recovered to the ammonia recovery drum, and the pressure is lowered to change the phase from liquid to gas. Ammonia has a very high solubility in water. Therefore, it is possible to generate ammonia water by transporting fresh water from the fresh water tank (WT) provided in the water supply unit to the gaseous ammonia recovered in the ammonia recovery drum and spraying it into the drum.

암모니아 회수드럼(D1, D2, D3)에서 생성된 암모니아수는 암모니아수 탱크(AT)로 이송되어 저장된다.The ammonia water generated in the ammonia recovery drums D1, D2, and D3 is transported to and stored in the ammonia water tank AT.

한편, 본 실시예에서는 암모니아수 탱크(AT)에 모인 암모니아수로부터 암모니아를 분리하여 서비스탱크(ST)로 회수함으로써, 암모니아 연료를 재사용할 수 있도록 하여 연료 낭비를 막는다. Meanwhile, in the present embodiment, ammonia is separated from the ammonia water collected in the ammonia water tank (AT) and recovered to the service tank (ST) so that the ammonia fuel can be reused to prevent fuel waste.

이를 위해 암모니아수 탱크(AT)의 암모니아수를 버블링(bubbling)하여 기화시키는 버블링부(BL)가 마련된다. 버블링부에서는 암모니아수 탱크로 선내에서 수급 가능한 공기 또는 스팀을 공급하여 암모니아수를 버블링할 수 있다. To this end, a bubbling unit BL for bubbling and vaporizing the ammonia water in the ammonia water tank AT is provided. In the bubbling unit, the ammonia water may be bubbled by supplying air or steam that can be supplied in the ship to the ammonia water tank.

또한, 암모니아수의 버블링 시 암모니아수의 pH가 높을수록 기화가스 중 암모니아 분율이 높아지는데, 이를 위해 암모니아수 탱크(AT)로 염기성 물질을 공급하는 염기성 물질탱크(NT)가 마련되고, 염기성 물질탱크로부터 암모니아수 탱크로 공급배관(NL)이 연결되며, 공급배관에는 공급밸브가 마련된다. In addition, when the ammonia water is bubbling, the higher the pH of the ammonia water, the higher the ammonia fraction in the vaporized gas. A supply pipe (NL) is connected to the tank, and a supply valve is provided in the supply pipe.

암모니아수 탱크 내 암모니아수의 pH를 감지하는 pH 감지센서(PS)가 마련되며, pH 감지센서에서 감지된 탱크 내 암모니아수의 pH에 따라 공급배관(NL)의 공급밸브를 개폐하여 염기성 물질을 공급할 수 있다. A pH sensor (PS) for detecting the pH of the ammonia water in the ammonia water tank is provided, and the basic material can be supplied by opening and closing the supply valve of the supply pipe (NL) according to the pH of the ammonia water in the tank detected by the pH sensor.

염기성 물질을 일 예로 수산화나트륨(NaOH)일 수 있으며, 다른 강염기성 물질도 가능하다. The basic material may be, for example, sodium hydroxide (NaOH), and other strongly basic materials are also possible.

이와 같이 암모니아수 탱크(AT)에 염기성 물질을 공급하여 암모니아수의 pH를 높이고 공기 또는 스팀을 암모니아수에 공급하여 버블링함으로써, 버블링으로 생성된 기화가스 중 암모니아 분율을 높일 수 있다. pH값이 높은 경우 암모니아수 탱크에서 버블링으로 생성된 기화가스 내 암모니아 분율은 90% 이상일 수 있다. 염기성 물질을 암모니아수 탱크로 공급할 때 충진재를 넣어 암모니아수 기화 시 반응속도 및 효율을 더욱 높일 수 있다. In this way, by supplying a basic material to the ammonia water tank AT to increase the pH of the ammonia water and supplying air or steam to the ammonia water for bubbling, the ammonia fraction in the vaporized gas generated by bubbling can be increased. When the pH value is high, the ammonia fraction in the vaporized gas generated by bubbling in the ammonia water tank may be 90% or more. When the basic material is supplied to the ammonia water tank, a filler can be added to further increase the reaction rate and efficiency when ammonia water is vaporized.

한편, 이와 같이 생성된 기화가스로부터 암모니아를 분리하여 서비스탱크(ST)로 회수하기 위하여, 암모니아수 탱크로부터 서비스탱크로 연결되는 암모니아회수라인(ARL)이 마련되고, 암모니아회수라인에는 기화가스를 공급받아 냉각하는 암모니아 쿨러(100), 암모니아 쿨러에서 냉각된 기화가스를 공급받아 가압하여 암모니아를 액화시키는 암모니아회수압축기(110), 암모니아회수압축기에서 액화된 암모니아로 기체를 분리하고 서비스탱크로 액체 암모니아를 이송하는 기수 분리기(120)가 마련된다. On the other hand, in order to separate ammonia from the vaporized gas generated in this way and recover it to the service tank ST, an ammonia recovery line (ARL) connected from the ammonia water tank to the service tank is provided, and the ammonia recovery line receives vaporized gas An ammonia cooler 100 for cooling, an ammonia recovery compressor 110 for liquefying ammonia by pressurizing the vaporized gas supplied from the ammonia cooler, separating the gas into liquefied ammonia in the ammonia recovery compressor and transporting the liquid ammonia to the service tank. A water separator 120 is provided.

암모니아수 탱크(AT)에서 버블링에 의해 생성된 기화가스는 암모니아 쿨러(100)를 거쳐 냉각되면서 암모니아보다 끓는점이 높은 물은 먼저 응축되어 분리되고, 암모니아는 기체 상태로 암모니아회수압축기(110)로 도입된다. 암모니아 쿨러에서 분리된 응축수는 암모니아수 탱크(AT)로 회수될 수 있다. 암모니아회수압축기(110)에서는 암모니아 쿨러(100)에서 냉각된 기체 상태의 암모니아를 압축하여 액화시킨다. 액화된 암모니아는 기수 분리기(120)로 도입되어 액체 상태의 암모니아는 서비스탱크(ST)로 회수되고, 나머지 기체는 벤트된다. As the vaporized gas generated by bubbling in the ammonia water tank (AT) is cooled through the ammonia cooler 100, water with a higher boiling point than ammonia is first condensed and separated, and ammonia is introduced into the ammonia recovery compressor 110 in a gaseous state. do. The condensed water separated from the ammonia cooler can be recovered to the ammonia water tank (AT). In the ammonia recovery compressor 110, gaseous ammonia cooled in the ammonia cooler 100 is compressed and liquefied. Liquefied ammonia is introduced into the water separator 120, liquid ammonia is recovered to the service tank ST, and the remaining gas is vented.

버블링부(BL)에서는 버블링유체로 암모니아수 탱크(AT)에 스팀을 공급하는 경우에는, 암모니아회수라인(ARL)에서 암모니아 쿨러(100)와 암모니아회수압축기(110) 사이에 암모니아 쿨러에서 냉각된 기화가스로부터 응축수를 분리하여 암모니아수 탱크로 이송하는 쿨링 벤트 유닛(130)이 추가로 마련될 수 있다. When steam is supplied to the ammonia water tank (AT) as a bubbling fluid in the bubbling unit (BL), the ammonia cooled in the ammonia cooler is vaporized between the ammonia cooler 100 and the ammonia recovery compressor 110 in the ammonia recovery line (ARL). A cooling vent unit 130 separating the condensed water from the gas and transferring the condensed water to the ammonia water tank may be additionally provided.

한편, 암모니아의 기화로 암모니아수 탱크 내 암모니아수가 선외 배출 기준을 만족하면 암모니아수 배출라인(DL)을 통해 씨체스트로 이송하여 선외 배출할 수 있으며, 이를 위해 암모니아수 탱크(AT)로부터 씨체스트로 암모니아수 배출라인(DL)이 연결되고, 암모니아수 배출라인에는 암모니아수를 이송하는 중화수배출펌프가 마련된다. On the other hand, when the ammonia water in the ammonia water tank meets the outboard discharge standards due to vaporization of ammonia, it can be transferred to the sea chest through the ammonia water discharge line (DL) and discharged overboard. For this purpose, the ammonia water discharge line from the ammonia water tank (AT) to the sea chest (DL) is connected, and a neutralized water discharge pump for transporting ammonia water is provided in the ammonia water discharge line.

암모니아수 탱크에는 저장된 암모니아수의 농도를 감지하는 배출기준센서(SS)가 마련되며, 배출기준센서에서 감지된 암모니아수 농도가 배출 기준을 만족하면 밸브를 열어 암모니아수를 씨체스트로 배출한다. 암모니아수 탱크의 암모니아수는 엔진의 배기가스 재순환 장치(Exhaust Gas Recirculation, EGR)에 중화수로 공급할 수도 있다. An emission standard sensor (SS) for detecting the concentration of stored ammonia water is provided in the ammonia water tank, and when the concentration of ammonia water detected by the emission standard sensor satisfies the emission standard, a valve is opened to discharge ammonia water into the sea chest. The ammonia water in the ammonia water tank may be supplied as neutralized water to the exhaust gas recirculation (EGR) of the engine.

또한, 암모니아수 탱크에는 탱크 내 암모니아수의 액위를 감지하는 레벨 센서(LS)가 마련되고, 레벨 센서에서 감지된 암모니아수 액위가 기준값 이상이면 암모니아수 탱크의 암모니아수를 중화수배출펌프에 의해 자동 배출하여 액위를 조절할 수 있다. In addition, the ammonia water tank is provided with a level sensor (LS) for detecting the level of the ammonia water in the tank, and when the level of the ammonia water detected by the level sensor is greater than the reference value, the ammonia water in the ammonia water tank is automatically discharged by the neutralized water discharge pump to adjust the level. can

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 자에게 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

E: 엔진
ST: 서비스탱크
FSL: 연료공급라인
FRL: 연료리턴라인
LFS: 연료공급부
FVT: 연료밸브트레인
D1, D2, D3: 암모니아 회수드럼
VL1, VL2, VL3, VL4: 제1 내지 제4 벤트라인
AT: 암모니아수 탱크
WT: 청수탱크
NT: 염기성 물질탱크
BL: 버블링부
ARL: 암모니아회수라인
100: 암모니아 쿨러
110: 암모니아회수압축기
120: 기수 분리기
130: 쿨링 벤트 유닛
E: engine
ST: service tank
FSL: fuel supply line
FRL: fuel return line
LFS: fuel supply
FVT: fuel valve train
D1, D2, D3: ammonia recovery drum
VL1, VL2, VL3, VL4: first to fourth vent lines
AT: Ammonia water tank
WT: fresh water tank
NT: Basic material tank
BL: bubbling part
ARL: ammonia recovery line
100: ammonia cooler
110: ammonia recovery compressor
120: water separator
130: cooling vent unit

Claims (10)

암모니아를 공급받는 엔진이 마련된 선박에서 서비스탱크로부터 암모니아를 공급받아 상기 엔진에서 요구하는 압력 및 온도로 맞추어 상기 엔진으로 공급하는 연료공급부;
상기 엔진의 연료 배관 및 연료공급부에서 배출되는 암모니아와 배기 중의 암모니아를 회수하는 암모니아 회수드럼;
상기 암모니아 회수드럼으로 물을 공급하는 물 공급부;
상기 암모니아와 상기 물 공급부로부터 공급되는 물에 의해 생성된 암모니아수를 이송받아 저장하는 암모니아수 탱크;
상기 암모니아수 탱크로 염기성 물질을 공급하는 염기성 물질탱크; 및
상기 암모니아수 탱크의 암모니아수를 버블링(bubbling)하여 기화시키는 버블링부:를 포함하며,
상기 암모니아수 탱크에 염기성 물질을 공급하여 암모니아수의 pH를 높이고 버블링하여, 기화가스 중 암모니아 분율을 높이는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
A fuel supply unit that receives ammonia from a service tank in a ship equipped with an engine that receives ammonia and supplies it to the engine at a pressure and temperature required by the engine;
an ammonia recovery drum for recovering ammonia discharged from the fuel pipe and fuel supply unit of the engine and ammonia in the exhaust;
a water supply unit supplying water to the ammonia recovery drum;
Ammonia water tank for receiving and storing the ammonia water generated by the ammonia and the water supplied from the water supply unit;
A basic material tank for supplying a basic material to the ammonia water tank; and
A bubbling unit for bubbling and vaporizing the ammonia water in the ammonia water tank;
Ammonia treatment system of a marine engine, characterized in that by supplying a basic material to the ammonia water tank to increase the pH of the ammonia water and bubbling it to increase the ammonia fraction in the vaporized gas.
제 1항에 있어서,
상기 암모니아수 탱크로부터 상기 서비스탱크로 연결되는 암모니아회수라인;
상기 암모니아회수라인에 마련되며 상기 기화가스를 공급받아 냉각하는 암모니아 쿨러;
상기 암모니아 쿨러에서 냉각된 기화가스를 공급받아 가압하여 암모니아를 액화시키는 암모니아회수압축기; 및
상기 암모니아회수압축기에서 액화된 암모니아로 기체를 분리하고 상기 서비스탱크로 액체 암모니아를 이송하는 기수 분리기:를 더 포함하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 1,
an ammonia recovery line connected from the ammonia water tank to the service tank;
An ammonia cooler provided in the ammonia recovery line and cooled by receiving the vaporized gas;
an ammonia recovery compressor that receives the vaporized gas cooled by the ammonia cooler and pressurizes it to liquefy ammonia; and
Ammonia treatment system of a marine engine further comprising a separator for separating gas into liquefied ammonia in the ammonia recovery compressor and transferring liquid ammonia to the service tank.
제 2항에 있어서,
상기 염기성 물질탱크로부터 상기 암모니아수 탱크로 연결되는 공급배관;
상기 공급배관에 마련되는 공급밸브; 및
상기 암모니아수 탱크 내 암모니아수의 pH를 감지하는 pH 감지센서:를 더 포함하고,
pH 감지센서에서 감지된 암모니아수의 pH에 따라 상기 공급밸브가 개폐되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 2,
a supply pipe connected from the basic material tank to the ammonia water tank;
a supply valve provided in the supply pipe; and
Further comprising a pH sensor for detecting the pH of the ammonia water in the ammonia water tank,
Ammonia treatment system of a marine engine, characterized in that the supply valve is opened and closed according to the pH of the ammonia water detected by the pH sensor.
제 3항에 있어서,
상기 버블링부에서는 상기 암모니아수 탱크로 공기를 공급하여 상기 암모니아수를 버블링하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 3,
The ammonia treatment system of the marine engine, characterized in that the bubbling unit supplies air to the ammonia water tank to bubble the ammonia water.
제 3항에 있어서,
상기 버블링부에서는 상기 암모니아수 탱크로 스팀을 공급하여 상기 암모니아수를 버블링하고,
상기 암모니아회수라인에서 암모니아 쿨러와 암모니아회수압축기 사이에는 상기 암모니아 쿨러에서 냉각된 기화가스로부터 응축수를 분리하여 상기 암모니아수 탱크로 이송하는 쿨링 벤트 유닛이 추가로 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 3,
In the bubbling unit, steam is supplied to the ammonia water tank to bubble the ammonia water,
Ammonia treatment system of a marine engine, characterized in that in the ammonia recovery line, a cooling vent unit is additionally provided between the ammonia cooler and the ammonia recovery compressor to separate the condensed water from the vaporized gas cooled in the ammonia cooler and transfer it to the ammonia water tank. .
제 3항에 있어서,
상기 암모니아수 탱크의 암모니아수를 씨체스트로 배출하는 암모니아수 배출라인;
상기 암모니아수 배출라인에 마련되며 암모니아수를 이송하는 중화수배출펌프; 및
상기 암모니아수 탱크에 저장된 암모니아수의 농도를 감지하는 배출기준센서:를 더 포함하고,
상기 암모니아의 기화로 상기 암모니아수 탱크 내 암모니아수가 선외 배출 기준을 만족하면 암모니아수 배출라인을 통해 상기 씨체스트로 이송하거나, 상기 엔진의 배기가스 재순환 장치(Exhaust Gas Recirculation, EGR)에 중화수로 공급하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 3,
Ammonia water discharge line for discharging the ammonia water in the ammonia water tank to the sea chest;
A neutralized water discharge pump provided in the ammonia water discharge line and transporting ammonia water; and
Further comprising an emission standard sensor for detecting the concentration of the ammonia water stored in the ammonia water tank,
When the ammonia water in the ammonia water tank meets the outboard emission standards due to the vaporization of the ammonia, it is transferred to the sea chest through the ammonia water discharge line or supplied as neutralized water to the exhaust gas recirculation (EGR) of the engine. Ammonia treatment system of a marine engine characterized by.
제 6항에 있어서,
상기 암모니아수 탱크 내 암모니아수의 액위를 감지하는 레벨 센서:를 더 포함하고,
상기 레벨 센서에서 감지된 암모니아수 액위가 기준값 이상이면 상기 암모니아수 탱크의 암모니아수는 상기 중화수배출펌프에 의해 자동 배출되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 6,
Further comprising: a level sensor for detecting the level of the ammonia water in the ammonia water tank,
Ammonia treatment system of a marine engine, characterized in that when the ammonia water level detected by the level sensor is greater than the reference value, the ammonia water in the ammonia water tank is automatically discharged by the neutralized water discharge pump.
제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 서비스탱크로부터 엔진으로 액체 암모니아를 공급하는 연료공급라인;
상기 엔진에서 소비되지 않은 암모니아를 상기 연료공급부의 상류로 회수하는 연료리턴라인; 및
상기 연료공급라인 및 연료리턴라인과 상기 엔진 사이의 암모니아 공급을 조절하는 서비스 밸브가 배치되는 연료밸브트레인(FVT):을 더 포함하며,
상기 연료밸브트레인에서 상기 연료공급라인 및 연료리턴라인에는 각각 암모니아 공급을 조절하기 위한 이중차단밸브(double block and bleed valve)가 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to any one of claims 1 to 7,
a fuel supply line supplying liquid ammonia from the service tank to the engine;
a fuel return line for recovering ammonia not consumed in the engine upstream of the fuel supply unit; and
Further comprising a fuel valve train (FVT) in which a service valve for controlling ammonia supply between the fuel supply line and the fuel return line and the engine is disposed,
Ammonia treatment system of a marine engine, characterized in that in the fuel valve train, a double block and bleed valve for controlling ammonia supply is installed in the fuel supply line and the fuel return line, respectively.
제 8항에 있어서, 암모니아 회수드럼은,
상기 연료공급부에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제1 드럼;
상기 연료밸브트레인에서 배출되는 암모니아를 회수하는 제2 드럼; 및
상기 엔진에서 배출되는 배기 중의 암모니아를 회수하는 제3 드럼:을 포함하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
The method of claim 8, wherein the ammonia recovery drum,
a first drum for recovering ammonia discharged from the fuel supply unit;
a second drum recovering ammonia discharged from the fuel valve train; and
Ammonia treatment system of a marine engine comprising: a third drum for recovering ammonia in the exhaust discharged from the engine.
제 9항에 있어서,
상기 연료공급부에서 상기 제1 드럼으로 연결되는 제1 벤트라인;
상기 연료밸브트레인에서 상기 연료공급라인에 마련된 이중차단밸브 사이에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제2 벤트라인;
상기 연료밸브트레인에서 상기 연료리턴라인에 마련된 이중차단밸브 사이에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제3 벤트라인; 및
상기 연료밸브트레인에서 상기 연료리턴라인의 이중차단밸브 상류에서 상기 제2 드럼으로 연결되는 제4 벤트라인:을 더 포함하는 선박용 엔진의 암모니아 처리 시스템.
According to claim 9,
a first vent line connected from the fuel supply unit to the first drum;
a second vent line connected to the second drum between double shut-off valves provided in the fuel supply line in the fuel valve train;
a third vent line connected to the second drum between double shut-off valves provided in the fuel return line in the fuel valve train; and
Ammonia treatment system of a marine engine further comprising a fourth vent line connected to the second drum upstream of the double shutoff valve of the fuel return line in the fuel valve train.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102232540B1 (en) 2020-10-13 2021-03-29 대우조선해양 주식회사 Apparatus for reducing greenhouse gas emission in vessel and vessel including the same
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