KR102578398B1 - 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템 - Google Patents

배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102578398B1
KR102578398B1 KR1020180082672A KR20180082672A KR102578398B1 KR 102578398 B1 KR102578398 B1 KR 102578398B1 KR 1020180082672 A KR1020180082672 A KR 1020180082672A KR 20180082672 A KR20180082672 A KR 20180082672A KR 102578398 B1 KR102578398 B1 KR 102578398B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
naoh
storage tank
temperature
urea
air
Prior art date
Application number
KR1020180082672A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200008702A (ko
Inventor
김종현
Original Assignee
한화오션 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화오션 주식회사 filed Critical 한화오션 주식회사
Priority to KR1020180082672A priority Critical patent/KR102578398B1/ko
Publication of KR20200008702A publication Critical patent/KR20200008702A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102578398B1 publication Critical patent/KR102578398B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/22—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1406—Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

배기가스 처리 시스템의 온도 제어 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템은, 선박에 구비되는 공기압축기에서 제공되는 압축공기를 공기분리기에서 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하고, 분리된 고온의 공기는 선박에 구비되는 EGR 또는 스크러버에 환원제로 공급되는 NaOH의 온도 유지를 위한 열원으로 사용하고, 분리된 저온의 공기는 선박에 구비되는 SCR에 촉매제로 공급되는 우레아의 온도 유지를 위한 냉매로 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템 {Temperature Control System for Exhaust Gas Treatment Device}
본 발명은 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 선박에 구비되는 EGR과 스크러버에 공급되는 NaOH의 저장온도 및 공급온도를 항시 16℃ 이상으로 유지시키고, SCR에 공급되는 우레아의 저장온도 및 공급온도를 항시 35℃ 이하로 유지시키는, 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템에 관한 것이다.
최근 전세계적으로 선박의 환경 규제가 강화됨에 따라, 엔진에서 배출되는 질소산화물(NOx)가 ECA AREA 및 환경 규제 구역에서 3.4g/kWh 이하로 제한된다. 또한, 황산화물(SOx)의 경우에도 2020년부터 전세계 해역에 대하여 선박 연료유의 SOx 함유량을 3.5%에서 0.5%로 제한하는 규제가 시행된다.
이러한 배출 규제를 만족시키기 위해 선박은 NOx 및 SOx의 배출이 거의 없는 친환경 연료로 대체하거나, 또는 배기가스 중에 포함된 NOx 및 SOx을 저감시키기 위한 처리장치가 반드시 구비되어야 한다.
통상적으로 선박에 구비되는 메인엔진(M/E: Main Engine)의 경우, 발전기엔진(G/E: Generator Engine)에서 발생하는 배기가스에 비해 상대적으로 배기가스의 온도가 낮기 때문에, EGR(Exhaust Gas Recirculation)을 적용하고 있다.
EGR은 배기가스를 완전히 방출시키지 않고, 엔진으로 다시 재순환시켜 연소 온도를 낮춤으로써 배기가스 중의 NOx 양을 감소시키는 장치이다. 재순환된 배기가스에는 N2에 비해 열용량이 큰 CO2가 많이 함유되어 있어 동일한 양의 연료를 연소시킬 때 온도상승률이 낮다.
또한, 메인엔진(M/E)은 배기가스 중에 포함된 SOx를 저감시키기 위하여 해수를 이용한 스크러버(Scrubber)를 적용하고 있다.
상기의 EGR과 스크러버에서는 NOx 및 SOx를 중화시키기 위하여 수산화나트륨(NaOH) 등의 환원제가 사용된다. NaOH는 사람에게는 유해한 유체로 속하지만 PH값을 맞추기 위하여 필수로 사용되어야 한다.
이를 위해 선박에는 NaOH가 저장되는 NaOH 저장탱크가 구비되는데, 탱크에 저장되는 NaOH가 응결되지 않기 위해서는 16℃ 이상의 온도를 유지해주어야 한다. 그러나 선박은 항해시 약 5℃ 까지 떨어지는 상황도 발생하므로 이를 방지하는 기술이 필요하다.
한편, 발전이 엔진(G/E)의 경우에는 배기가스의 온도가 충분히 높아 SCR(Selective Catalytic Reduction)을 적용하고 있다.
SCR은 우레아(urea)를 촉매재로 사용하여 촉매를 통과하는 배기가스의 NOx 함유량을 기준치 이하로 떨어뜨리는 장치이다. 우레아는 요소수로 열에 의해 분해되어 암모니아(NH3)로 변환되고, NH3가 NOx와 촉매상에서 화학반응하여 인체에 무해한 물과 질소로 변환된다.
SCR에서 우레아 공급장치는 가장 중요한 장치 중 하나이다. 선박에 우레아를 저장함에 있어서 0℃ ~ 35℃의 온도를 항시 유지해야한다. 우레아가 35℃ 이상으로 가열되면 층분리가 발생하여 제대로 된 역할을 하지 못한다. 특히 35℃ 이상의 온도에 장시간 노출시 10%, 20%, 50% 농도의 층으로 분리가 되며, 이를 다시 균질의 우레아로 환원시키기 위해서는 3℃ 이하로 냉각해주어야만 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 선박에 구비되는 EGR과 스크러버에 공급되는 NaOH의 저장온도 및 공급온도를 항시 16℃ 이상으로 유지시키고, SCR에 공급되는 우레아의 저장온도 및 공급온도를 항시 35℃ 이하로 유지시키는, 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선박에 구비되는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 또는 스크러버(Scrubber)에 환원제로 공급되는 NaOH가 저장되는 NaOH 저장탱크(210); 선박에 구비되는 SCR(Selective Caatalytic Reduction)에 촉매제로 공급되는 우레아(urea)가 저장되는 우레아 저장탱크(410); 및 상기 NaOH 저장탱크(210) 및 상기 우레아 저장탱크(410)의 온도를 제어하는 온도제어부(500);를 포함하고, 상기 온도제어부(500)는, 압축공기를 제공하는 공기 압축기(510); 상기 공기압축기(510)로부터 압축공기를 제공받아 고온의 공기와 저온의 공기로 분리시키는 공기분리기(520); 상기 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기를 상기 NaOH 저장탱크(210)로 공급하여 상기 NaOH 저장탱크(210)의 온도를 제어하는 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531); 및 상기 공기분리기(520)에서 분리된 저온의 공기를 상기 우레아 저장탱크(410)로 공급하여 상기 우레아 저장탱크(410)의 온도를 제어하는 제1 우레아 저장탱크 냉각라인(541);을 포함하는, 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템을 제공한다.
상기 NaOH 저장탱크(210)는, NaOH가 저장되는 내부탱크(211)와 상기 내부탱크(211)와의 사이에 공간이 형성되도록 내부탱크(211)의 외부를 감싸는 에어로크 탱크(212)를 포함하는 이중구조로 마련되고, 상기 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)은, 상기 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기를 상기 NaOH 저장탱크(210)의 이중구조 사이의 공간으로 공급할 수 있다.
상기 우레아 저장탱크(410)는, 우레아가 저장되는 내부탱크(411)와 상기 내부탱크(411)와의 사이에 공간이 형성되도록 내부탱크(411)의 외부를 감싸는 에어로크 탱크(412)를 포함하는 이중구조로 마련되고, 상기 제1 우레아 저장탱크 냉각라인(531)은, 상기 공기분리기(520)에서 분리된 저온의 공기를 상기 우레아 저장탱크(410)의 이중구조 사이의 공간으로 공급할 수 있다.
상기 온도제어부(500)는, 상기 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)으로부터 분기되며, 상기 NaOH 저장탱크(210) 내부로 관입되도록 배치되어, 상기 NaOH 저장탱크(210)의 내부와 열교환하는 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532); 및 상기 제1 우레아 저장탱크 냉각라인(541)으로부터 분기되며, 상기 우레아 저장탱크(410) 내부로 관입되도록 배치되어, 상기 우레아 저장탱크(410)의 내부와 열교환하는 제2 우레아 저장탱크 냉각라인(542);을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 NaOH 저장탱크(210)로부터 상기 EGR 또는 상기 스크러버로 NaOH를 공급하는 NaOH 공급배관(220); 및 상기 우레아 저장탱크(410)로부터 상기 SCR로 우레아를 공급하는 우레아 공급배관(420);을 더 포함하고, 상기 온도제어부(500)는, 상기 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기를 상기 NaOH 공급배관(220)으로 공급하여 상기 NaOH 공급배관(220)의 온도를 제어하는 NaOH 공급배관 가열라인(533); 및 상기 공기분리기(520)에서 분리된 저온의 공기를 상기 우레아 공급배관(420)으로 공급하여 상기 우레아 공급배관(420)의 온도를 제어하는 우레아 공급배관 냉각라인(543);을 더 포함할 수 있다.
상기 NaOH 공급배관(220)은 NaOH가 이송되는 내부배관(221)과 이를 둘러싸는 외부배관(222)을 포함하는 이중배관으로 구성되고, 상기 NaOH 공급배관 가열라인(533)은 상기 NaOH 공급배관(220)의 외부배관(222)으로 고온의 공기를 공급할 수 있다.
상기 우레아 공급배관(420)은 우레아가 이송되는 내부배관(421)과 이를 둘러싸는 외부배관(422)을 포함하는 이중배관으로 구성되고, 상기 우레아 공급배관 냉각라인(543)은 상기 우레아 공급배관(420)의 외부배관(422)으로 저온의 공기를 공급할 수 있다.
상기 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기 중, 상기 NaOH 저장탱크(210) 및 상기 NaOH 공급배관(220)의 온도 제어에 사용되고 남은 고온의 공기는 선박에 구비되는 온수 가열기(600)의 열원으로 사용될 수 있다.
상기 온도제어부(500)는, 상기 NaOH 저장탱크(210)와 상기 NaOH 공급배관(220) 중 적어도 하나의 온도가 16℃ 이하로 내려가는 경우와, 상기 우레아 저장탱크(410)와 상기 우레아 공급배관(420) 중 적어도 하나의 온도가 35℃ 이상으로 올라가는 경우 중, 적어도 어느 하나 이상의 경우가 발생하는 경우 작동될 수 있다.
상기 온도제어부(500)는, 상기 NaOH 저장탱크(210)의 이중구조 사이의 공간에 공급된 공기를 퍼징시키는 제1 퍼지라인(PL1); 상기 NaOH 공급배관(220)의 내부배관(221)과 외부배관(222) 사이의 공간에 공급된 공기를 퍼징시키는 제2 퍼지라인(PL2); 상기 우레아 저장탱크(410)의 이중구조 사이의 공간에 공급된 공기를 퍼징시키는 제3 퍼지라인(PL3); 및 상기 우레아 공급배관(420)의 내부배관(421)과 외부배관(422) 사이의 공간에 공급된 공기를 퍼징시키는 제4 퍼지라인(PL4);을 더 포함할 수 있다.
상기 온도제어부(500)는, 상기 NaOH 저장탱크(210)로 관입되어 탱크 내부를 순환한 후 다시 외부로 도출되며, 선박의 냉각수 또는 상기 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기를 공급받아 상기 NaOH 저장탱크(210)의 온도를 제어하는 듀얼라인(534); 상기 듀얼라인(534)으로 선박에서 사용하는 냉각수를 공급하는 제1 냉각수 공급라인(534a); 및 상기 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)으로부터 분기되며, 상기 듀얼라인(534)으로 합류되는 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532);을 더 포함하고, 상기 듀얼라인(534)은, 상기 제1 냉각수 공급라인(534a) 또는 상기 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532)으로부터 냉각수 또는 고온의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 공급받을 수 있다.
상기 온도제어부(500)는, 상기 NaOH 저장탱크(210)로 관입되기 전의 상기 듀얼라인(534) 상에서 분기되어, 상기 NaOH 공급배관(220)의 외부배관(222)으로 냉각수를 공급하는 제2 냉각수 공급라인(535a);을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템은, 선박에 구비되는 공기압축기에서 제공되는 압축공기를 공기분리기에서 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하고, 분리된 고온의 공기는 선박에 구비되는 EGR 또는 스크러버에 환원제로 공급되는 NaOH의 온도 유지를 위한 열원으로 사용하고, 분리된 저온의 공기는 선박에 구비되는 SCR에 촉매제로 공급되는 우레아의 온도 유지를 위한 냉매로 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 NaOH의 온도제어는 선박에서 사용되는 냉각수 또는 상기 공기분리기에서 분리된 고온의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 공급받아 이루어질 수 있다.
본 발명은 공기분리기를 이용하여 EGR 및/또는 스크러버로 NaOH를 공급하는 NaOH 공급부와, SCR로 우레아를 공급하는 우레아 공급부의 온도를 용이하게 제어하는 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템을 제공한다.
NaOH와 우레아는 저장되기 위한 적정 온도가 다르게 설정되는데, 본 발명은 하나의 시스템을 이용하여 목표 온도가 다른 두 화학물질의 온도 제어를 동시에 수행할 수 있으며, 이에 따라 EGR, 스크러버 또는 SCR 등의 배기가스 처리장치를 동시에 운용하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 NaOH 공급부와 우레아 공급부의 저장탱크 자체 뿐만 아니라, 저장탱로부터 NaOH 또는 우레아가 공급되는 공급배관의 온도 제어까지 수행할 수 있으므로, 선박의 운항 온도 조건에 구애받지 않고 배기가스 처리장치를 운영할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명은 NaOH 저장탱크 또는 우레아 저장탱크의 온도 제어를 위한 별도의 온도 제어 장치를 구비할 필요 없이, 기존에 선박에 구비되는 공기분리기를 이용하여 배기가스 처리장치의 온도를 제어하는 시스템을 구축하는 것으로서 비용 절감의 효과가 있다. 또한, 공기분리기는 기계적인 장치로 고장이 잘 나지 않으므로 유지보수가 거의 필요하지 않으므로 매우 실용적이다.
더불어 본 발명은 선박에서 사용되는 냉각수를 NaOH 공급부의 온도를 제어하는 열원으로 사용할 수도 있다. 따라서 기존 선박에서 손쉽게 제공받을 수 있는 압축공기 및 냉각수를 이용하였다는 점에서 사용에 편리함을 추구한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템은, 선박의 메인엔진(M/E)에서 발생하는 배기가스를 처리하는 메인엔진 배기가스 처리장치(100); 메인엔진 배기가스 처리장치(100)로 환원제로써 NaOH를 공급하는 NaOH 공급부(200); 선박의 발전기엔진(G/E)에서 발생하는 배기가스를 처리하는 SCR(300); SCR(300)로 우레아를 공급하는 우레아 공급부(400); 및 NaOH 공급부(200)와 우레아 공급부(400)의 온도를 제어하는 온도 제어부(500)를 포함한다.
메인엔진 배기가스 처리장치(100)는 메인엔진(M/E)에서 배출되는 배기가스를 처리하는 EGR 및/또는 스크러버를 포함할 수 있다. EGR과 스크러버는 공지된 장치를 이용하는 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
NaOH 공급부(200)는 NaOH가 저장되는 NaOH 저장탱크(210)와, NaOH 저장탱크(210)에 저장된 NaOH를 메인엔진 배기가스 처리장치(100)로 공급하는 NaOH 공급배관(220)을 포함한다.
NaOH는 EGR 및 스크러버 장치의 중화제로 사용되어 PH 값을 높여주는 역할을 한다. 본 실시예에서는 메인엔진 배기가스 처리장치(100)로 공급되는 환원제로써 수산화나트륨(NaOH)를 예를 들어 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 종류의 환원제가 적용될 수 있다.
NaOH 저장탱크(210)에 저장된 NaOH는 NaOH 공급배관(220)을 통해 이송되며, 도징펌프(Dosing Pump), 공급펌프(Supply Pump) 등이 설치된 공급유닛(Supptly Unit)에 의해 버퍼탱크(Buffer Tank)를 거쳐 메인엔진 배기가스 처리장치(100)로 공급된다. 버퍼탱크는 배기가스를 정화시킨 물을 리턴시켜 보관하고, 다시 NaOH를 보충하여 메인엔진 배기가스 처리장치(100)로 공급한다.
SCR(300)은 발전기엔진(G/E)에서 배출되는 배기가스 중의 NOx를 저감하기 위한 장치로, 공지된 장치를 이용하는 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
우레아 공급부(400)는 우레아가 저장되는 우레아 저장탱크(410)와, 우레아 저장탱크(410)에 저장된 우레아를 SCR(300)로 공급하는 우레아 공급배관(420)을 포함한다.
우레아는 촉매로 사용되며 고온에서 암모니아(NH3)로 변환되어 배기가스의 NOx 함유량을 저감시킨다.
우레아 저장탱크(410)에 저장된 우레아는 우레아 공급배관(420)을 통해 이송되며, 도징유닛(Dosing Unit)을 거쳐 SCR(300)로 공급된다. 도징유닛은 우레아를 압축공기와 섞어 분사하여 고온에서 암모니아로 용이하게 변환되도록 한다.
NaOH 공급부(200)와 우레아 공급부(400)는 선박의 기관실 내부에 설치될 수 있는데, 기관실 내부 온도는 통상적으로 5℃ 내지 45℃인 경우가 많으며, 일부 극지운항용 선박은 온도가 더 떨어질 수도 있다.
본 발명은 선박에 구비되는 NaOH 공급부(200)와 우레아 공급부(400)가 각각 요구하는 특정 온도로 제어하는 것이 특징인 발명으로, 하기에서 설명하는 온도 제어부(500)가 가장 큰 핵심이라고 할 수 있다.
온도 제어부(500)는 압축공기를 제공하는 공기압축기(510, air compressor); 공기압축기(510)로부터 제공받은 압축공기를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리하는 공기분리기(520); 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기를 이용하여 NaOH 공급부(200)의 온도를 제어하는 NaOH 온도제어부(530); 그리고 공기분리기(520)에서 분리된 저온의 공기를 이용하여 우레아 공급부(400)의 온도를 제어하는 우레아 온도제어부(540);를 포함한다.
공기압축기(510)는 선박에 사용되는 각종 압축 공기를 공급하는 장치로써, 기존에 선박에 구비되는 것을 그대로 사용할 수 있다. 일반적으로 선박에서 공용으로 사용하는 압축공기는 일반적으로 8BARG의 압력과 46℃의 온도를 가진다.
공기분리기(520)는 보텍스 튜브(vortex tube)일 수 있다. 보텍스 튜브는 좁은 관 안에 접선형으로 고압의 공기를 불어넣어 고온 기류와 저온 기류를 분리해서 얻을 수 있는 장치이다. 그러나 이에 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 압축공기를 고온의 공기와 저온의 공기로 분리할 수 있는 장치라면 어떠한 것이라도 본 발명에 적용이 가능하다.
본 실시예에서는 공기압축기(510)에 의해 제공되는 8BARG, 46℃의 압축공기를 공기분리기(520)에 의해 대략 0℃의 찬 공기와 112℃의 뜨거운 공기로 분리시킨다. 상기의 수치는 바람직한 실시예일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니며 공기분리기(520)에 의해 분리되는 찬 공기와 뜨거운 공기의 양과 온도는 조절 가능하다.
공기압축기(510)로부터 공기분리기(520)로 압축공기를 공급하는 라인 상에는 메인밸브(MV)가 설치될 수 있다.
메인밸브(MV)는 NaOH 공급부(200)의 온도가 16℃ 이하로 내려가는 경우와 우레아 공급부(400)의 온도가 35℃ 이상으로 올라가는 경우 중 적어도 어느 하나 이상의 경우가 발생하는 경우 동작되어 온도 제어부(500)를 작동시킬 수 있다. 즉, NaOH와 우레아는 목표 온도가 다르기 때문에, 둘 중 하나라도 온도가 만족하지 못할 시에는 해당 시스템을 가동하는 것이다.
NaOH 온도제어부(530)는 공기분리기(520)에 의해 분리된 고온의 공기(뜨거운 공기)를 열원(heating source)으로 사용하여 NaOH 공급부(200)의 온도를 제어한다.
NaOH 온도제어부(530)는, 공기분리기(520)에 의해 분리된 고온의 공기를 NaOH 저장탱크(210)로 공급하여 NaOH 저장탱크(210)의 온도를 제어하는 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)과; 공기분리기(520)에 의해 분리된 고온의 공기를 NaOH 공급배관(220)으로 공급하여 NaOH 공급배관(220)의 온도를 제어하는 NaOH 공급배관 가열라인(533)을 포함한다.
본 실시예에서 NaOH 저장탱크(210)는 NaOH가 저장되는 내부탱크(211)와, 내부탱크(211)와의 사이에 공간이 형성되도록 내부탱크(211)의 외부를 감싸는 에어로크 탱크(air-lock tank, 212)를 포함하는 이중구조로 마련될 수 있다. 이러한 이중 구조는 외부의 열이 대류와 전도에 의해 내부탱크(211) 측으로 전달되는 것을 차단한다.
제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)은 공기분리기(520)에 의해 분리된 고온의 공기를 NaOH 저장탱크(210)의 내부탱크(211)와 에어로크 탱크(212) 사이의 공간으로 공급하여, 외부로부터 내부탱크(211)로의 열전달을 더욱 효과적으로 차단함은 물론, 상기 공간에 공급된 고온의 공기와의 열교환에 의해 내부탱크(211)의 온도를 제어할 수 있다.
NaOH 저장탱크(210)에는 제1 퍼지라인(PL1)이 마련될 수 있으며, 제1 퍼지라인(PL1) 상에는 제1 퍼지밸브(PV2)가 설치될 수 있다. NaOH 저장탱크(210)에 저장되는 NaOH의 온도가 낮아지면, 제1 퍼지밸브(PV1)을 개방하여 NaOH 저장탱크(210)의 내부탱크(211)와 에어로크 탱크(212) 사이에 공급된 공기를 퍼징(purging)시키고, 새로운 고온의 공기를 공급받을 수 있다.
더불어, NaOH 온도제어부(530)는 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)으로부터 분기되며, NaOH 저장탱크(210) 내부로 관입되도록 배치되는 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532)을 더 포함할 수 있다.
제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532)은 NaOH 저장탱크(210)로 관입되어 탱크 내부를 순환한 후 다시 탱크 외부로 도출되며, 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532)을 순환하는 고온의 공기가 이송되는 과정에서 NaOH 저장탱크(210)의 내부와 열교환함으로써, NaOH 저장탱크(210)의 내부 온도를 16℃ 이상으로 유지시킨다.
이때 16℃의 온도는 NaOH의 보관에 적합한 온도이며, 본 발명에 다른 종류의 환원제가 적용된다면 그에 상응하도록 온도가 설정될 수 있다.
제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)에 의해 공급된 고온의 공기에 의해, 외부로부터 NaOH 저장탱크(210)의 내부탱크(211)로의 열전달을 차단하였음에도 불구하고, NaOH 저장탱크(210)의 내부 온도가 16℃ 이하로 떨어지는 긴급한 경우에는, 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532)을 개방하여 고온의 공기를 NaOH 저장탱크(210) 내측으로 순환시킴으로써 NaOH 저장탱크(210)를 신속하게 가열한다.
제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532)에서 NaOH 저장탱크(210) 내부로 관입되기 전의 라인 상에는 제2 제어밸브(V2)가, NaOH 저장탱크(210)의 외부로 도출된 후의 라인 상에는 제3 제어밸브(V3)가 각각 설치될 수 있다.
제2 제어밸브(V1)는 상기에서 설명한 바와 같이 NaOH 저장탱크(210)의 내부 온도가 16℃ 이하로 떨어지는 긴급한 경우에 개방될 수 있으며, 제3 제어밸브(V3)는 고온의 공기가 NaOH 저장탱크(210)와 충분히 열교환 된 후 배출되도록 제어될 수 있다.
또한, 공기분리기(520)에 의해 분리된 고온의 공기는, NaOH 공급배관 가열라인(533)을 통해 NaOH 공급배관(220)으로 공급되어 NaOH 공급배관(220)의 온도를 유지시킬 수 있다.
이때 NaOH 공급배관(220)은 NaOH가 이송되는 내부배관(221)과, 내부배관(221)을 둘러싸는 외부배관(222)을 포함하는 이중배관으로 구성될 수 있다.
NaOH 공급배관 가열라인(533)은 공기분리기(520)에 의해 분리된 고온의 공기를 NaOH 공급배관(220)의 외부배관(222)으로 공급하며, 고온의 공기가 외부배관(222)을 순환하며 내부배관(221)을 16℃ 이상으로 유지시킨다.
NaOH 공급배관(220)의 외부배관(222)에는 제2 퍼지라인(PL2)이 마련될 수 있으며, 제2 퍼지라인(PL2) 상에는 제2 퍼지밸브(PV2)가 설치될 수 있다. NaOH 공급배관(220)의 내부배관(221)의 온도가 낮아지면, 제2 퍼지밸브(PV2)를 개방하여 외부배관(222) 내부의 공기를 퍼징시키고, 새로운 고온의 공기를 공급받을 수 있다.
제2 퍼지라인(PV2)은 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)에서 공기가 배출되는 라인 측에 합류될 수 있다.
공기분리기(520)로부터 분리된 고온의 공기가 배출되는 라인 상에는 제1 제어밸브(V1)가 설치되어, 공기분리기(520)로부터 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)과 NaOH 공급배관 가열라인(533)으로 이송되는 고온의 공기의 공급을 조절할 수 있다.
제1 제어밸브(V1)는 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)과 NaOH 공급배관 가열라인(533)이 분기되기 전의 라인 상에 설치될 수 있다. 이는 NaOH 저장탱크(210)와 NaOH 공급배관(220)의 온도는 비슷하게 유지될 것이므로 하나의 밸브로 공급을 함께 조절하는 것이다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)과 NaOH 공급배관 가열라인(533)에 각각 별도의 제어밸브를 설치하는 것도 가능하다.
NaOH 저장탱크(210)에는 제1 온도센서(T1)가, NaOH 공급배관(220)에는 제2 온도센서(T2)가 각각 설치될 수 있으며, 제1 온도센서(T1) 및 제2 온도센서(T2)에서 측정된 온도에 따라, 제1 제어밸브 내지 제3 제어밸브(V1 ~ V3), 제1 퍼지밸브(PV1) 및 제2 퍼지밸브(PV2) 등의 각종 제어밸브가 제어될 수 있다.
상기와 같은 NaOH 공급부(200)의 온도 제어는, NaOH 저장탱크(210) 또는 NaOH 공급배관(220)의 온도가 16℃ 미만일 경우에만 이루어지도록 설정될 수 있으며, 이에 따라 에너지 절감 효과를 가져올 수 있다.
본 실시예에서 공기분리기(520)에 의해 분리된 고온의 공기 중 NaOH 공급부(200)의 온도 제어에 사용되고 남는 열은, 선박에 구비되는 온수 가열기(600, calorifier)로 공급되어 선박에서 사용되는 온수를 생산하는데 이용될 수도 있다.
공기분리기(520)에서 분리된 약 112℃의 고온의 공기는 에너지가 많이 남을시 온수 가열기(600)에 의해 소모가 가능하기 때문에 전체적인 열평형을 유지할 수 있다.
우레아 온도제어부(540)는 공기분리기(520)에 의해 분리된 저온의 공기(찬 공기)를 냉매(refrigerant)로 사용하여 우레아 공급부(400)의 온도를 제어한다.
우레아 온도제어부(540)는, 공기분리기(520)에 의해 분리된 저온의 공기를 우레아 저장탱크(410)로 공급하여 우레아 저장탱크(410)의 온도를 제어하는 제1 우레아 저장탱크 냉각라인(541)과; 공기분리기(520)에 의해 분리된 저온의 공기를 우레아 공급배관(420)으로 공급하여 우레아 공급배관(420)의 온도를 제어하는 우레아 공급배관 냉각라인(543)을 포함한다.
본 실시예에서 우레아 저장탱크(410)는 우레아가 저장되는 내부탱크(411)와, 내부탱크(411)와의 사이에 공간이 형성되도록 내부탱크(411)의 외부를 감싸는 에어로크 탱크(412)를 포함하는 이중구조로 마련될 수 있다. 이러한 이중 구조는 외부의 열이 대류와 전도에 의해 내부탱크(411) 측으로 전달되는 것을 차단한다.
제1 우레아 저장탱크 냉각라인(541)은 공기분리기(520)에 의해 분리된 저온의 공기를 우레아 저장탱크(410)의 내부탱크(411)와 에어로크 탱크(412) 사이의 공간으로 공급하여, 외부로부터 내부탱크(411)로의 열전달을 더욱 효과적으로 차단함은 물론, 상기 공간에 공급된 저온의 공기와의 열교환에 의해 내부탱크(411)의 온도를 제어할 수 있다.
우레아 저장탱크(410)에는 제3 퍼지라인(PL3)이 마련될 수 있으며, 제2 퍼지라인(PL3) 상에는 제2 퍼지밸브(PV3)가 설치될 수 있다. 우레아 저장탱크(410)에 저장되는 우레아의 온도가 높아지면, 제3 퍼지밸브(PV3)를 개방하여, 우레아 저장탱크(410)의 내부탱크(411)와 에어로크 탱크(412) 사이에 공급된 공기를 퍼징시키고, 새로운 저온의 공기를 공급받을 수 있다.
더불어, 우레아 온도제어부(540)는 제1 우레아 저장탱크 냉각라인(541)으로부터 분기되며, 우레아 저장탱크(410) 내부로 관입되도록 배치되는 제2 우레아 저장탱크 냉각라인(542)을 더 포함할 수 있다.
제2 우레아 저장탱크 냉각라인(542)은 우레아 저장탱크(410)로 관입되어 탱크 내부를 순환한 후 다시 탱크 외부로 도출되며, 제2 우레아 저장탱크 냉각라인(542)을 순환하는 저온의 공기가 이송되는 과정에서 우레아 저장탱크(410)의 내부와 열교환함으로써, 우레아 저장탱크(410)의 내부 온도를 35℃ 이하로 유지시킨다.
제1 우레아 저장탱크 냉각라인(541)에 의해 공급된 저온의 공기에 의해, 외부로부터 우레아 저장탱크(410)의 내부탱크(411)로의 열전달을 차단하였음에도 불구하고, 우레아 저장탱크(410)의 내부 온도가 35℃ 이상으로 상승하는 긴급한 경우에는, 제2 우레아 저장탱크 냉각라인(542)을 개방하여 저온의 공기를 우레아 저장탱크(410) 내측으로 순환시킴으로써 우레아 저장탱크(410)를 신속하게 냉각시킨다.
제2 우레아 저장탱크 냉각라인(543)에서 우레아 저장탱크(410) 내부로 관입되기 전의 라인 상에는 제5 제어밸브(V5)가, 우레아 저장탱크(410)의 외부로 도출된 후의 라인 상에는 제6 제어밸브(V6)가 각각 설치될 수 있다.
제5 제어밸브(V5)는 상기에서 설명한 바와 같이 우레아 저장탱크(410)의 내부 온도가 35℃ 이상이 되는 긴급한 경우에 개방될 수 있으며, 제6 제어밸브(V6)는 저온의 공기가 우레아 저장탱크(410)와 충분히 열교환 된 후 배출되도록 제어될 수 있다.
또한, 공기분리기(520)에 의해 분리된 저온의 공기는, 우레아 공급배관 냉각라인(543)을 통해 우레아 공급배관(420)으로 공급되어 우레아 공급배관(420)의 온도를 유지시킬 수 있다.
이때 우레아 공급배관(420)은 우레아가 이송되는 내부배관(421)과, 내부배관(421)을 둘러싸는 외부배관(422)을 포함하는 이중배관으로 구성될 수 있다.
우레아 공급배관 냉각라인(543)은 공기분리기(520)에 의해 분리된 저온의 공기를 우레아 공급배관(420)의 외부배관(422)으로 공급하며, 저온의 공기가 외부배관(422)을 순환하며 내부배관(421)을 35℃ 이하로 유지시킨다.
우레아 공급배관(420)의 외부배관(422)에는 제4 퍼지라인(PL4)이 마련될 수 있으며, 제4 퍼지라인(PL4) 상에는 제4 퍼지밸브(PV4)이 설치될 수 있다. 우레아 공급배관(420)의 내부배관(421)의 온도가 높아지면, 제4 퍼지밸브(PV4)를 개방하여 외부배관(422) 내부의 공기를 퍼징시키고, 새로운 저온의 공기를 공급받을 수 있다.
공기분리기(520)로부터 분리된 저온의 공기가 배출되는 라인 상에는 제4 제어밸브(V4)가 설치되어, 공기분리기(520)로부터 제1 우레아 저장탱크 냉각라인(541)과 우레아 공급배관 냉각라인(543)으로 이송되는 저온의 공기의 공급을 조절할 수 있다.
제4 제어밸브(V4)는 제1 우레아 저장탱크 냉각라인(541)과 우레아 공급배관 냉각라인(543)이 분기되기 전의 라인 상에 설치될 수 있다. 이는 우레아 저장탱크(410)와 우레아 공급배관(420)의 온도는 비슷하게 유지될 것이므로 하나의 밸브로 공급을 함께 조절하는 것이다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 우레아 저장탱크 냉각라인(541)과 우레아 공급배관 냉각라인(543)에 각각 별도의 제어밸브를 설치하는 것도 가능하다.
우레아 저장탱크(410)에는 제3 온도센서(T3)가, 우레아 공급배관(420)에는 제4 온도센서(T4)가 각각 설치될 수 있으며, 제3 온도센서(T3) 및 제4 온도센서(T4)에서 측정된 온도에 따라, 제4 제어밸브 내지 제6 제어밸브(V4 ~ V6), 제3 퍼지밸브(PV3) 및 제4 퍼지밸브(PV4) 등의 각종 제어밸브가 제어될 수 있다.
상기와 같은 우레아 공급부(400)의 온도 제어는, 우레아 저장탱크(410) 또는 우레아 공급배관(420)의 온도가 35℃ 이상일 경우에만 이루어지도록 설정될 수 있으며, 이에 따라 에너지 절감 효과를 가져올 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2에 따른 본 발명의 다른 실시예는, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에서 NaOH 공급부(200)의 온도를 제어하는 구성만 일부 변형된 것이다. 따라서 도 2에는 편의상 NaOH 공급부(200)와 NaOH 온도제어부(530)의 구성만을 도시하였으며 생략된 도시는 도 1과 동일하다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서 NaOH 온도제어부(530)는 NaOH 저장탱크(210)로 관입되어 탱크 내부를 순환한 후 다시 탱크 외부로 도출되며, 선박에서 일반적으로 사용되는 냉각수 또는 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기를 공급받아 NaOH 저장탱크(210)의 온도를 제어하는 듀얼라인(534, dual line)을 포함한다.
듀얼라인(534)은 선박의 냉각수를 공급받는 제1 냉각수 공급라인(534a)과, NaOH 저장탱크(210) 내부를 순환하며 열교환을 마친 냉각수를 리턴하는 제1 냉각수 리턴라인(534b)을 포함한다.
제1 냉각수 공급라인(534a) 및 제1 냉각수 리턴라인(534b)에는 각각 제7 제어밸브(V7) 및 제8 제어밸브(V8)가 설치되어 듀얼라인(534)으로 공급되는 냉각수의 흐름을 제어할 수 있다.
본 실시예에서는 일반적으로 선박에서 사용되는 냉각수가 36℃이므로, 이를 NaOH 저장탱크(210)를 가열하는 열원으로 사용하여 NaOH 저장탱크(210)의 온도를 16℃ 이상으로 유지시키는 것이다.
한편, 본 실시예는 도 1에 도시된 실시예와는 달리, 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)으로부터 분기되는 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532)이 NaOH 저장탱크(210)로 바로 관입되는 것이 아니라 듀얼라인(534) 측으로 합류된다.
따라서 본 실시예에서 듀얼라인(534)은 선박에서 사용되는 냉각수와, 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 공급받을 수 있다.
이는 듀얼라인(534)이 냉각수만 공급받을 경우에 배관의 부식 등의 문제가 발생할 수 있기 때문에, 듀얼라인(534)이 열매체로써 냉각수와 고온의 공기를 번갈아 가면서 공급받게 구성함으로써 부식의 문제점을 예방하고자 하는 것이다.
제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532)은, NaOH 저장탱크(210)로 관입되기 전의 듀얼라인(534) 측으로 합류되어 고온의 공기를 공급하는 라인(532a)과, NaOH 저장탱크(210)로부터 도출된 후의 듀얼라인(534) 측에서 분기되어 NaOH 저장탱크(210)와 열교환을 마친 공기를 배출하는 라인(532b)을 포함한다.
듀얼라인(534)으로 냉각수 또는 고온의 공기를 선택적으로 공급하기 위하여, 제7 제어밸브(V7)는 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532a)이 합류되기 전의 라인 상에 설치되며, 제8 제어밸브(V8)는 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532b)이 분기된 후의 라인 상에 설치된다.
NaOH 저장탱크(210) 내부와 열교환하는 듀얼라인(534)으로 냉각수를 공급할 때에는 제2 제어밸브(V2) 및 제3 제어밸브(V3)를 차단한 상태에서 제7 제어밸브(V7) 및 제8 제어밸브(V8)를 제어하고, 듀얼라인(534)으로 고온의 공기를 공급할 때에는 제7 제어밸브(V7) 및 제8 제어밸브(V8)를 차단한 상태에서 제2 제어밸브(V2) 및 제3 제어밸브(V3)를 제어한다.
더불어, 선박에서 사용되는 냉각수는 NaOH 공급배관(220) 측으로 공급되어 NaOH 공급배관(220)의 온도 제어에 사용될 수도 있다.
이를 위해 본 실시예에서, 듀얼라인(534)은 NaOH 저장탱크(210)로 관입되기 전의 라인 상에서 분기되어 NaOH 공급배관(220)의 외부배관(222)으로 냉각수를 공급하는 제2 냉각수 공급라인(535a)을 더 포함할 수 있다.
또한, NaOH 공급배관(220)의 외부배관(222)으로 공급된 냉각수는 내부배관(221)과 열교환을 마친 후, 제2 냉각수 리턴라인(535b)을 통해 리턴될 수 있다. 제2 냉각수 리턴라인(535b)은 제1 냉각수 리턴라인(534b)으로 합류될 수 있다.
따라서 NaOH 공급배관(220)의 온도 제어도 냉각수 또는 고온의 공기에 의해 선택적으로 이루어질 수 있다.
선박의 냉각수를 열원으로 이용하여 NaOH 공급부(200)의 온도를 제어하는 경우에는, 제7 제어밸브(V7)를 개방하여 냉각수를 듀얼라인(534)으로 공급하고, 공급된 냉각수가 NaOH 저장탱크(210)와 충분히 열교환 된 후 배출되도록 제8 제어밸브(V8)가 제어된다. 제7 제어밸브(V7)의 개방에 의해 듀얼라인(534)으로 공급된 냉각수는, 제2 냉각수 공급라인(535a)을 통해 NaOH 공급배관(220)의 외부배관(222)으로도 공급되어 내부배관(221)과 열교환 후 제2 냉각수 리턴라인(535b)을 통해 배출된다. 이때 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532)과 NaOH 공급배관 가열라인(533) 측으로 고온의 공기의 공급은 차단된다.
공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기를 열원으로 이용하여 NaOH 공급부(200)의 온도를 제어하는 경우에는, 제7 제어밸브(V7) 및 제8 제어밸브(V8)를 차단하여 냉각수의 공급을 차단하고, 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532) 및 NaOH 공급배관 가열라인(533) 측으로 고온의 공기를 공급하여 NaOH 저장탱크(210) 및 NaOH 공급배관(220)의 온도를 제어한다. 이에 대해서는 도 1에서 설명한 일 실시예에서와 동일하다.
본 발명은 공기분리기(520)를 이용하여 NaOH 공급부(200) 및 우레아 공급부(400)의 온도를 용이하게 제어할 수 있다.
NaOH와 우레아는 저장되기 위한 적정 온도가 다르게 설정되는데, 본 발명은 하나의 시스템을 이용하여 목표 온도가 다른 두 화학물질의 온도 제어를 동시에 수행할 수 있으며, 이에 따라 EGR, 스크러버 또는 SCR 등의 배기가스 처리장치를 동시에 운용하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 NaOH 저장탱크(210) 또는 우레아 저장탱크(410) 뿐만 아니라, 저장탱크(210, 410)로부터 NaOH 또는 우레아가 공급되는 공급배관(220, 420)의 온도 제어까지 수행할 수 있으므로, 선박의 운항 온도 조건에 구애받지 않고 배기가스 처리장치를 운영할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명은 NaOH 저장탱크(210) 또는 우레아 저장탱크(410)의 온도 제어를 위한 별도의 온도 제어 장치를 구비할 필요 없이, 기존에 선박에 구비되는 공기분리기(520)를 이용하여 배기가스 처리장치의 온도를 제어하는 시스템을 구축하는 것으로서 비용 절감의 효과가 있다. 또한, 공기분리기(520)는 기계적인 장치로 고장이 잘 나지 않으므로 유지보수가 거의 필요하지 않으므로 매우 실용적이다.
더불어 본 발명은 선박에서 사용되는 냉각수를 NaOH 공급부(200)의 온도를 제어하는 열원으로 사용할 수도 있다. 따라서 기존 선박에서 손쉽게 제공받을 수 있는 압축공기 및 냉각수를 이용하였다는 점에서 사용에 편리함을 추구한다.
이와 같은 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 메인엔진 배기가스 처리장치
200 : NaOH 공급부 210 : NaOH 저장탱크
220 : NaOH 공급배관 300 : SCR
400 : 우레아 공급부 410 : 우레아 저장탱크
420 : 우레아 공급배관
500 : 온도제어부
510 : 공기압축기 520 : 공기분리기
530 : NaOH 온도제어부 531 : 제1 NaOH 저장탱크 가열라인
532 : 제2 NaOH 저장탱크 가열라인 533 : NaOH 공급배관 가열라인
534 : 듀얼라인 534a : 제1 냉각수 공급라인
534b : 제1 냉각수 리턴라인 535a : 제2 냉각수 공급라인
535b : 제2 냉각수 리턴라인
540 : 우레아 온도제어부 541 : 제1 우레아 저장탱크 냉각라인
542 : 제2 우레아 저장탱크 냉각라인 543 : 우레아 공급배관 냉각라인
600 : 온수 가열기

Claims (12)

  1. 선박에 구비되는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 또는 스크러버(Scrubber)에 환원제로 공급되는 NaOH가 저장되는 탱크로서, NaOH가 수용되는 내부탱크(211)와 상기 내부탱크(211)와의 사이에 공간이 형성되도록 상기 내부탱크(211)를 둘러싸는 에어로크 탱크(212)를 포함하여 이중구조로 마련되는 NaOH 저장탱크(210);
    선박에 구비되는 SCR(Selective Caatalytic Reduction)에 촉매제로 공급되는 우레아가 저장되는 탱크로서, 우레아가 수용되는 내부탱크(411)와 상기 내부탱크(411)와의 사이에 공간이 형성되도록 상기 내부탱크(411)를 둘러싸는 에어로크 탱크(412)를 포함하는 이중구조로 마련되는 우레아 저장탱크(410); 및
    상기 NaOH 저장탱크(210) 및 상기 우레아 저장탱크(410)의 온도를 제어하는 온도제어부(500)를 포함하고,
    상기 온도제어부(500)는,
    압축공기를 제공하는 공기 압축기(510);
    상기 공기압축기(510)로부터 압축공기를 제공받아 고온의 공기와 저온의 공기로 분리시키는 공기분리기(520);
    상기 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기를 상기 NaOH 저장탱크(210)의 내부탱크(211)와 에어로크 탱크(212) 사이로 공급하여 상기 NaOH 저장탱크(210)의 온도를 제어하는 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531);
    상기 공기분리기(520)에서 분리된 저온의 공기를 상기 우레아 저장탱크(410) 의 내부탱크(411)와 에어로크 탱크(412) 사이로 공급하여 상기 우레아 저장탱크(410)의 온도를 제어하는 제1 우레아 저장탱크 냉각라인(541);
    상기 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)으로부터 분기되며, 상기 NaOH 저장탱크(210) 내부로 관입되도록 배치되어 상기 NaOH 저장탱크(210)의 내부와 열교환하는 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532); 및
    상기 제1 우레아 저장탱크 냉각라인(541)으로부터 분기되며, 상기 우레아 저장탱크(410) 내부로 관입되도록 배치되어 상기 우레아 저장탱크(410)의 내부와 열교환하는 제2 우레아 저장탱크 냉각라인(542)을 포함하는,
    배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 NaOH 저장탱크(210)로부터 상기 EGR 또는 상기 스크러버로 NaOH를 공급하는 NaOH 공급배관(220); 및
    상기 우레아 저장탱크(410)로부터 상기 SCR로 우레아를 공급하는 우레아 공급배관(420);을 더 포함하고,
    상기 온도제어부(500)는,
    상기 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기를 상기 NaOH 공급배관(220)으로 공급하여 상기 NaOH 공급배관(220)의 온도를 제어하는 NaOH 공급배관 가열라인(533); 및
    상기 공기분리기(520)에서 분리된 저온의 공기를 상기 우레아 공급배관(420)으로 공급하여 상기 우레아 공급배관(420)의 온도를 제어하는 우레아 공급배관 냉각라인(543);을 더 포함하는,
    배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 NaOH 공급배관(220)은 NaOH가 이송되는 내부배관(221)과 이를 둘러싸는 외부배관(222)을 포함하는 이중배관으로 구성되고,
    상기 NaOH 공급배관 가열라인(533)은 상기 NaOH 공급배관(220)의 외부배관(222)으로 고온의 공기를 공급하며,
    상기 우레아 공급배관(420)은 우레아가 이송되는 내부배관(421)과 이를 둘러싸는 외부배관(422)을 포함하는 이중배관으로 구성되고,
    상기 우레아 공급배관 냉각라인(543)은 상기 우레아 공급배관(420)의 외부배관(422)으로 저온의 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는,
    배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기 중, 상기 NaOH 저장탱크(210) 및 상기 NaOH 공급배관(220)의 온도 제어에 사용되고 남은 고온의 공기는 선박에 구비되는 온수 가열기(600)의 열원으로 사용되는 것을 특징으로 하는,
    배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 온도제어부(500)는, 상기 NaOH 저장탱크(210)와 상기 NaOH 공급배관(220) 중 적어도 하나의 온도가 16℃ 이하로 내려가는 경우와, 상기 우레아 저장탱크(410)와 상기 우레아 공급배관(420) 중 적어도 하나의 온도가 35℃ 이상으로 올라가는 경우 중, 적어도 어느 하나 이상의 경우가 발생하는 경우 작동되는 것을 특징으로 하는,
    배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 온도제어부(500)는,
    상기 NaOH 저장탱크(210)의 이중구조 사이의 공간에 공급된 공기를 퍼징시키는 제1 퍼지라인(PL1);
    상기 NaOH 공급배관(220)의 내부배관(221)과 외부배관(222) 사이의 공간에 공급된 공기를 퍼징시키는 제2 퍼지라인(PL2);
    상기 우레아 저장탱크(410)의 이중구조 사이의 공간에 공급된 공기를 퍼징시키는 제3 퍼지라인(PL3); 및
    상기 우레아 공급배관(420)의 내부배관(421)과 외부배관(422) 사이의 공간에 공급된 공기를 퍼징시키는 제4 퍼지라인(PL4);을 더 포함하는,
    배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 온도제어부(500)는,
    상기 NaOH 저장탱크(210)로 관입되어 탱크 내부를 순환한 후 다시 외부로 도출되며, 선박의 냉각수 또는 상기 공기분리기(520)에서 분리된 고온의 공기를 공급받아 상기 NaOH 저장탱크(210)의 온도를 제어하는 듀얼라인(534);
    상기 듀얼라인(534)으로 선박에서 사용하는 냉각수를 공급하는 제1 냉각수 공급라인(534a); 및
    상기 제1 NaOH 저장탱크 가열라인(531)으로부터 분기되며, 상기 듀얼라인(534)으로 합류되는 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532);을 더 포함하고,
    상기 듀얼라인(534)은, 상기 제1 냉각수 공급라인(534a) 또는 상기 제2 NaOH 저장탱크 가열라인(532)으로부터 냉각수 또는 고온의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 공급받는 것을 특징으로 하는,
    배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 온도제어부(500)는,
    상기 NaOH 저장탱크(210)로 관입되기 전의 상기 듀얼라인(534) 상에서 분기되어, 상기 NaOH 공급배관(220)의 외부배관(222)으로 냉각수를 공급하는 제2 냉각수 공급라인(535a);을 더 포함하는,
    배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
KR1020180082672A 2018-07-17 2018-07-17 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템 KR102578398B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180082672A KR102578398B1 (ko) 2018-07-17 2018-07-17 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180082672A KR102578398B1 (ko) 2018-07-17 2018-07-17 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200008702A KR20200008702A (ko) 2020-01-29
KR102578398B1 true KR102578398B1 (ko) 2023-09-14

Family

ID=69322286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180082672A KR102578398B1 (ko) 2018-07-17 2018-07-17 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102578398B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102315027B1 (ko) * 2020-04-10 2021-10-21 대우조선해양 주식회사 선박의 전력 관리 시스템 및 전력 관리 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010025018A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Toyota Motor Corp 蓄圧装置及び内燃機関の過給装置
JP2017036002A (ja) * 2015-08-11 2017-02-16 三井造船株式会社 船舶の装置配置構造
KR101798982B1 (ko) * 2016-11-11 2017-11-17 에스티엑스엔진 주식회사 선박 엔진용 열교환 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010025018A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Toyota Motor Corp 蓄圧装置及び内燃機関の過給装置
JP2017036002A (ja) * 2015-08-11 2017-02-16 三井造船株式会社 船舶の装置配置構造
KR101798982B1 (ko) * 2016-11-11 2017-11-17 에스티엑스엔진 주식회사 선박 엔진용 열교환 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200008702A (ko) 2020-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102172147B1 (ko) 저압 scr 시스템과 그것에서의 우레아 저장 탱크 가열 제어방법
KR101647462B1 (ko) 해수 순환 시스템 및 방법
KR101686505B1 (ko) 선박의 엔진 냉각수의 폐열을 이용한 연료가스 공급시스템 및 방법
CN1394789A (zh) 废气－压载水联合处理装置和处理压载水的方法
KR102663786B1 (ko) 엔진 소기 공기를 이용하는 공기 윤활 시스템을 갖는 선박
KR102053543B1 (ko) 엔진 시스템 및 이를 구비한 선박
KR102578398B1 (ko) 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템
CN111232178B (zh) 一种利用lng船舶机舱热空气的干隔舱保温系统
KR20130075021A (ko) 폐열 재활용을 위한 열교환기를 갖는 연료가스 공급 시스템 및 방법
KR20130040320A (ko) 선박의 폐열을 이용한 청수 생산 설비
KR20190068876A (ko) 부유식 발전플랜트의 ｌｎｇ 재기화열을 이용한 육상 ｈｖａｃ 냉매 순환 시스템
KR102529766B1 (ko) 배기가스 처리장치의 온도 제어 시스템
KR102297863B1 (ko) 선박용 엔진의 배기가스 재순환 시스템 및 방법
KR102248129B1 (ko) 선박의 요소수용액 냉각 장치
JP3986517B2 (ja) バラスト水の加熱殺菌装置およびその加熱殺菌方法
KR102559320B1 (ko) 우레아 저장탱크 온도 제어시스템
KR101617734B1 (ko) 엔진의 배기가스 저감용 화학탱크 온도유지장치 및 이를 포함하는 선박 또는 해양구조물
KR101524947B1 (ko) 선박 폐열을 이용한 간접 열교환 장치를 통한 빙해 방한용 유기 랭킨 사이클 시스템을 구비한 선박
KR102477667B1 (ko) 요소수 탱크 냉각 시스템
KR102717675B1 (ko) 연료유 냉각장치를 이용한 우레아 저장탱크 냉각 시스템
JP3100219U (ja) 船舶主機関の冷却清水システム
KR102511360B1 (ko) 요소수 냉각 시스템
KR20150069150A (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
KR20160073355A (ko) 초임계 이산화탄소 발전시스템이 설치된 선박
KR20160017727A (ko) 엘앤지 운반선의 폐열을 이용한 코퍼댐 난방장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant