KR102562097B1 - 선박의 암모니아처리시스템 - Google Patents

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Abstract

선박의 암모니아처리시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템은 물이 담긴 저장탱크; 선박 내에서 누출되거나 외부로 배출되는 암모니아 증기, 암모니아액 및 암모니아가스에 물이 살포되어 생성된 암모니아수 중 하나 이상을 저장탱크 내 물 속으로 흘려 보내는 암모니아 이송라인; 및 저장탱크에 저장된 물과 암모니아 이송라인을 통해 유입된 암모니아성분이 혼합되어 생성된 염기성물질을 중성물질로 변환시키기 위해, 저장탱크 내부로 산성가스를 공급하는 산성가스공급라인;을 포함한다.

Description

선박의 암모니아처리시스템{AMMONIA TREATMENT SYSTEM OF SHIP}
본 발명은 선박의 암모니아처리시스템에 관한 것이다.
최근 암모니아를 각종 수요처의 에너지원으로 활용하고자 하는 개발이 이루어지고 있다. 예컨대 암모니아를 연료로 사용하는 선박은 암모니아를 저장 및 처리하는 시스템을 갖추고 있다.
암모니아는 저장탱크에 가압된 상태로 저장될 수 있으며, 적은 농도로도 인체에 유해할 수 있어 암모니아의 농도를 조절하지 않고 대기로 방출시키면 공기보다 무거운 클라우드를 형성하여 선상의 인원에 치명적인 결과를 초래할 수 있다.
예컨대 밸브 오작동, 배관에 발생한 크랙, 장비의 플랜지 연결부위 부실 등으로 인해 이송 중 누출되거나 선박의 암모니아 저장탱크 및 연료공급시스템 등으로부터 외부로 배출되는 암모니아 증기는 배출허용기준에 맞게 처리되어 외부로 안전하게 배출될 필요성이 있다.
또, 암모니아는 물에 소량으로 녹더라도 pH가 높아져 염기성 용액으로 변하기 쉽다. 이러한 암모니아수를 바다에 바로 방출할 경우 환경 오염뿐 아니라 해양 생태계의 부영양화 등을 발생시킬 수 있다. 이에 암모니아 증기와 마찬가지로 암모니아수 또한 배출허용기준에 맞게 처리되어 배출되어야 한다.
암모니아를 저장하고, 이를 연료로 사용하는 선박과 관련된 종래 기술로서, 한국등록특허 제10-2111503호(2020.05.11. 등록)를 참조하기 바란다.
한국등록특허 제10-2111503호(2020.05.11. 등록)
본 발명의 실시 예는 선박에서 방출되는 암모니아를 배출허용기준에 맞게 처리하여 배출하는 암모니아처리시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 물이 담긴 저장탱크; 선박 내에서 누출되거나 외부로 배출되는 암모니아 증기, 암모니아액 및 암모니아가스에 물이 살포되어 생성된 암모니아수 중 하나 이상을 상기 저장탱크 내 물 속으로 흘려 보내는 암모니아 이송라인; 및 상기 저장탱크에 저장된 물과 상기 암모니아 이송라인을 통해 유입된 암모니아성분이 혼합되어 생성된 염기성물질을 중성물질로 변환시키기 위해, 상기 저장탱크 내부로 산성가스를 공급하는 산성가스공급라인;을 포함하는 선박의 암모니아처리시스템이 제공될 수 있다.
상기 산성가스공급라인은 상기 저장탱크 내부의 수중으로 상기 산성가스를 공급하는 수중설치라인과, 상기 수중설치라인과 연통되며 상기 저장탱크 내부의 물 속에 잠겨 있고, 복수의 분사노즐을 통해 상기 수중설치라인을 통해 공급된 산성가스를 상기 저장탱크 내부의 물 속에서 분사시키는 분사라인을 포함할 수 있다.
상기 산성가스공급라인은 상기 저장탱크 내부의 빈 공간으로 산성가스를 공급하도록 상기 저장탱크 상부와 연결된 상부설치라인을 포함할 수 있다.
상기 저장탱크 내부의 기체성분을 외부로 배출시키며, 제1제어밸브를 마련한 제1배출라인과, 상기 저장탱크 내부의 기체성분에 함유된 암모니아성분의 농도를 측정하는 제1농도측정기를 더 포함하되, 상기 제1제어밸브는 상기 제1농도측정기에 의해 측정된 값이 기준치를 만족하는 경우 개방될 수 있다.
상기 저장탱크 내부의 액체성분을 외부로 배출시키며, 제2제어밸브를 마련한 제2배출라인과, 상기 저장탱크 내부의 액체성분에 함유된 pH 농도를 측정하는 제2농도측정기를 더 포함하되, 상기 제2제어밸브는 상기 제2농도측정기에 의해 측정된 값이 기준치를 만족하는 경우 개방될 수 있다.
상기 저장탱크 내부의 빈 공간에는 패킹이 마련되고, 상기 저장탱크 내부의 액체성분을 상기 패킹 쪽으로 순환시켜, 상기 산성가스공급라인을 통해 공급된 산성가스와 상기 액체성분 간 화학반응에 의해 상기 액체성분에 함유된 염기성물질이 중성물질로 변환되도록 하는 중화라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템은 선박에서 방출되는 암모니아를 배출허용기준에 맞게 처리하여 배출할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 다른 예로서 도 1에 도시된 저장탱크 내부에 패킹이 마련된 모습을 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템(100)은 물이 담긴 저장탱크(110)와, 선박 내에서 누출되거나 외부로 배출되는 암모니아 증기, 암모니아액 및 암모니아가스에 물이 살포되어 생성된 암모니아수 중 하나 이상을 저장탱크(110) 내 물 속으로 흘려 보내는 암모니아 이송라인(120)과, 저장탱크(110)에 저장된 물과 암모니아 이송라인(120)을 통해 유입된 암모니아성분이 혼합되어 생성된 염기성물질을 중성물질로 변환시키기 위해, 저장탱크(110) 내부로 산성가스를 공급하는 산성가스공급라인(130)을 포함한다.
여기서, 저장탱크(110) 내부의 기체성분 또는 액체성분이 배출허용기준을 만족하는 경우 외부로 배출될 수 있다.
산성가스공급라인(130)은 저장탱크(110) 내부의 수중으로 설치되며, 산성가스를 공급하는 수중설치라인(131)과, 수중설치라인(131)과 연통되며 저장탱크(110) 내부의 물 속에 잠겨 있고, 복수의 분사노즐을 통해 수중설치라인(131)을 통해 공급된 산성가스를 저장탱크(110) 내부의 물 속에서 분사시키는 분사라인(132)을 포함할 수 있다.
또, 선박의 암모니아처리시스템(100)은 저장탱크(110) 내부의 기체성분을 외부로 배출시키며, 제1제어밸브(145)를 마련한 제1배출라인(140)과, 저장탱크(110) 내부의 액체성분을 외부로 배출시키며, 제2제어밸브(155)를 마련한 제2배출라인(150)과, 저장탱크(110) 내부의 기체성분에 함유된 암모니아성분의 농도를 측정하는 제1농도측정기(160)와, 저장탱크(110) 내부의 액체성분에 함유된 pH 농도를 측정하는 제2농도측정기(170)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1제어밸브(145)는 제1농도측정기(160)에 의해 측정된 값이 기준치를 만족하는 경우 개방되고, 제2제어밸브(155)는 제2농도측정기(170)에 의해 측정된 값이 기준치를 만족하는 경우 개방될 수 있다.
이하, 선박의 암모니아처리시스템(100)의 각 구성요소에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 저장탱크(110)는 물을 저장하며, 암모니아 이송라인(120) 및 산성가스공급라인(130) 등과 연결되어 있다.
암모니아 이송라인(120)은 선박 내에서 누출되거나 외부로 배출되는 암모니아 증기, 암모니아액 및 암모니아가스에 물이 살포되어 생성된 암모니아수 중 하나 이상을 저장탱크(110) 내 물 속으로 흘려 보낸다.
구체적으로, 암모니아 연료탱크(101), 엔진(102) 등으로부터 외부로 배출되거나, 밸브 오작동, 배관에 발생한 크랙, 장비의 플랜지 연결부위 부실 등으로 인해 누출된 암모니아 증기 및 액상의 암모니아는 암모니아 이송라인(120)을 통해 저장탱크(110)로 흘러갈 수 있다. 이때, 저장탱크(110)에 저장된 물과 암모니아 이송라인(120)을 통해 유입된 암모니아성분이 혼합되어 염기성물질을 생성한다.
산성가스공급라인(130)은 저장탱크(110)에 저장된 물과 암모니아 이송라인(120)을 통해 유입된 암모니아성분이 혼합되어 생성된 염기성물질을 중성물질로 변환시키기 위해, 저장탱크(110) 내부로 산성가스를 공급한다.
산성가스공급라인(130)은 예컨대 발전엔진, 연소장치 등을 포함하는 산성가스공급부(135)로부터 이산화탄소, 배기가스 및 산성가스 중 하나 이상을 산성가스로서 저장탱크(110) 내부로 공급할 수 있다.
산성가스공급라인(130)의 수중설치라인(131)은 산성가스공급부(135)와 저장탱크(110)를 연결하되, 저장탱크(110) 내부의 수중으로 수직 설치될 수 있으며, 산성가스공급부(135)로부터 공급받은 산성가스를 저장탱크(110) 내부로 이동시킨다.
산성가스공급라인(130)의 분사라인(132)은 수중설치라인(131)과 연통되게 수평으로 설치될 수 있으며, 저장탱크(110) 내부의 물 속에 잠겨진 상태에서 복수의 분사노즐(132a)을 통해 산성가스를 저장탱크(110) 내부의 물 속으로 분사시켜, 상술한 염기성물질이 중성물질로 변환되도록 한다.
제1배출라인(140)은 저장탱크(110) 내부의 기체성분을 외부로 배출시키며, 제1제어밸브(145)를 마련한다. 제1배출라인(140)은 예컨대 저장탱크(110)와 벤트 마스트(Vent Mast)를 연결하여, 저장탱크(110) 내부의 기체성분을 벤트 마스트 쪽으로 보낼 수 있다.
제2배출라인(150)은 저장탱크(110) 내부의 액체성분을 외부로 배출시키며, 제2제어밸브(155)를 마련한다. 제2배출라인(150)은 예컨대 저장탱크(110) 내부의 액체성분을 폐수 처리할 수 있다.
제1농도측정기(160)는 저장탱크(110) 내부의 기체성분에 함유된 암모니아성분의 농도를 측정하고, 제2농도측정기(170)는 저장탱크(110) 내부의 액체성분에 함유된 pH 농도를 측정한다.
제1배출라인(140)에 마련된 상술한 제1제어밸브(145) 및 제2배출라인(150)에 마련된 상술한 제2제어밸브(155)는, 각각 제1농도측정기(160) 및 제2농도측정기(170)에 의해 측정된 값이 기준치를 만족하는 경우 개방될 수 있다. 즉, 제1농도측정기(160) 및 제2농도측정기(170)에 의해 측정된 값이 배출허용기준에 적합한 경우에 제1제어밸브(145) 및 제2제어밸브(155)가 개방되도록 함으로써, 저장탱크(110) 내부의 기체성분 및 액체성분에 함유된 암모니아성분에 의한 위험을 차단할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 저장탱크 내부에 패킹이 마련된 다른 실시 예를 나타낸 것이다.
한편 도 2에 도시한 바와 같이, 상술한 산성가스공급라인(130)은 저장탱크(110) 내부의 빈 공간(S)으로 산성가스를 공급하도록 저장탱크(110) 상부와 연결된 상부설치라인(133)을 포함할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 도 1의 수중설치라인(131) 및 분사라인(132)은 도 2에도 적용 가능하다. 마찬가지로, 도 2의 상부설치라인(133)은 도 1에 적용 가능하다.
이 경우, 저장탱크(110) 내부는 상부설치라인(133)을 통해 공급된 중화제용 산성가스가 채워져 가압상태가 될 수 있다. 산성가스는 상술한 바와 같이 이산화탄소, 탄화수소 계열 연료를 사용하는 연소장치로부터 배출된 배기가스, 산성가스 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또, 선박의 암모니아처리시스템(100)은 저장탱크(110) 내부의 빈 공간(S)에 마련된 패킹(180)과, 저장탱크(110) 내부의 액체성분을 패킹(180) 쪽으로 순환시켜, 산성가스공급라인(130)을 통해 공급된 산성가스와 액체성분 간 화학반응에 의해 액체성분에 함유된 염기성물질이 중성물질로 변환되도록 하는 중화라인(190)을 포함할 수 있다.
패킹(180)은 예컨대 스트럭쳐 패킹(Structured Packing), 랜덤 패킹(Random Packing) 등을 포함하며, 철재 메쉬(Mesh) 형태 등으로 마련될 수 있다.
중화라인(190)은 저장탱크(110) 내부의 액체성분을 패킹(180) 쪽으로 순환시켜, 산성가스공급라인(130)을 통해 공급된 산성가스와 액체성분 간 화학반응에 의해 액체성분에 함유된 염기성물질이 중성물질로 변환되도록 된다.
저장탱크(110) 내부의 액체성분은 저장탱크(110)에 저장된 물과 암모니아 이송라인(120)을 통해 흘러온 유체의 암모니아성분이 혼합된 염기성물질이다. 중화라인(190)은 펌프(P)에 의해 저장탱크(110) 내부의 액상의 염기성물질을 패킹(180)을 통해 저장탱크(110) 상부의 빈 공간(S)에 채워진 산성가스에 뿌려 서로 화학반응이 이루어져 상술한 염기성물질이 중성물질로 변환되도록 한다.
이와 같이 본 발명은 상술한 실시 예를 통해 선박에서 방출되는 암모니아를 배출허용기준에 맞게 효과적으로 처리하여 배출할 수 있다.
또, 저장탱크(110)에 저장된 물에 선박 내에서 방출되는 암모니아를 혼합시켜 염기성물질로 생성하고, 저장탱크(110) 내부에 산성가스를 투입하여 염기성물질을 중성물질로 변환시켜 외부로 배출시킴으로써, 선박에서 배출되는 암모니아 유체를 배출허용기준에 맞게 효과적으로 처리할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
110: 저장탱크 120: 암모니아 이송라인
130: 산성가스공급라인 131: 수중설치라인
132: 분사라인 140: 제1배출라인
145: 제1제어밸브 150: 제2배출라인
155: 제2제어밸브 160: 제1농도측정기
170: 제2농도측정기 180: 패킹
190: 중화라인

Claims (6)

  1. 물이 담긴 저장탱크;
    선박 내에서 누출되거나 외부로 배출되는 암모니아 증기, 암모니아액 및 암모니아가스에 물이 살포되어 생성된 암모니아수 중 하나 이상을 상기 저장탱크 내 물 속으로 흘려 보내는 암모니아 이송라인; 및
    상기 저장탱크에 저장된 물과 상기 암모니아 이송라인을 통해 유입된 암모니아성분이 혼합되어 생성된 염기성물질을 중성물질로 변환시키기 위해, 상기 저장탱크 내부로 산성가스를 공급하는 산성가스공급라인;을 포함하고
    상기 산성가스공급라인은
    상기 저장탱크 내부의 수중으로 상기 산성가스를 공급하는 수중설치라인과, 상기 수중설치라인과 연통되며 상기 저장탱크 내부의 물 속에 잠겨 있고 복수의 분사노즐을 통해 상기 수중설치라인을 통해 공급된 산성가스를 상기 저장탱크 내부의 물 속에서 분사시키는 분사라인 및 상기 저장탱크 내부의 빈 공간으로 산성가스를 공급하도록 상기 저장탱크 상부와 연결된 상부설치라인을 포함하는 선박의 암모니아처리시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저장탱크 내부의 기체성분을 외부로 배출시키며, 제1제어밸브를 마련한 제1배출라인과,
    상기 저장탱크 내부의 기체성분에 함유된 암모니아성분의 농도를 측정하는 제1농도측정기를 더 포함하되,
    상기 제1제어밸브는 상기 제1농도측정기에 의해 측정된 값이 기준치를 만족하는 경우 개방되는 선박의 암모니아처리시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 저장탱크 내부의 액체성분을 외부로 배출시키며, 제2제어밸브를 마련한 제2배출라인과,
    상기 저장탱크 내부의 액체성분에 함유된 pH 농도를 측정하는 제2농도측정기를 더 포함하되,
    상기 제2제어밸브는 상기 제2농도측정기에 의해 측정된 값이 기준치를 만족하는 경우 개방되는 선박의 암모니아처리시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 저장탱크 내부의 빈 공간에는 패킹이 마련되고,
    상기 저장탱크 내부의 액체성분을 상기 패킹 쪽으로 순환시켜, 상기 산성가스공급라인을 통해 공급된 산성가스와 상기 액체성분 간 화학반응에 의해 상기 액체성분에 함유된 염기성물질이 중성물질로 변환되도록 하는 중화라인을 더 포함하는 선박의 암모니아처리시스템.
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