KR102632393B1 - 선박의 암모니아 배출 시스템 - Google Patents

선박의 암모니아 배출 시스템 Download PDF

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Abstract

선박의 암모니아 배출 시스템이 개시된다. 본 발명의 선박의 암모니아 배출 시스템은, 암모니아를 연료로 공급받는 엔진이 마련된 선박의 연료공급시스템에서 배출되는 암모니아 리치(rich)가스를 이송하는 암모니아가스라인; 상기 암모니아가스라인으로부터 공급되는 암모니아 리치가스를 물에 용해시켜 암모니아수를 생성하고 순수한 암모니아를 분리하는 암모니아분리부; 및 상기 암모니아분리부에서 분리된 암모니아를 상기 연료공급시스템으로 이송하는 암모니아회수라인:을 포함하고, 상기 암모니아분리부에서는 상기 암모니아수를 암모니아의 끓는점보다 높고 물의 끓는점보다 낮은 온도로 가열하여 암모니아를 분리하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박의 암모니아 배출 시스템{Ammonia Vent System For Ship}
본 발명은 선박의 암모니아 배출 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선내 엔진의 연료로 암모니아를 사용하는 선박에서 연료공급시스템에서 배출되는 암모니아 리치(rich)가스를 안전하게 배출하여 처리할 수 있는 선박의 암모니아 배출 시스템에 관한 것이다.
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.
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.
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)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 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.
액화천연가스(LNG)는 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.
액화석유가스(LPG)는 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.
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.
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.
LNG를 연료로 사용할 수 있는 대표적인 선박용 엔진으로 DFDE, X-DF 엔진, ME-GI 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.
DFDE은, 4행정으로 구성되며, 비교적 저압인 5.5 barg 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.
X-DF 엔진은, 2행정으로 구성되고, 15 barg 정도의 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.
ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 300 barg 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.
그런데 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.
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.
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 있다. 이와 같이 선박의 이산화탄소 배출에 대한 규제가 급격히 강화되고 있는 추세이므로, 향후에는 LNG나 LPG만을 연료로 사용하는 것으로는 이산화탄소 배출 규정 달성이 어려울 수 있다.
그에 따라 이산화탄소 배출을 줄일 수 있는 친환경 선박 연료에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있고, 최근에는 LNG나 LPG 등의 연료와 함께 암모니아를 연료로 사용할 수 있는 선박 엔진에 관한 기술이 연구·개발되고 있다.
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.
이러한 암모니아는 LNG보다 저장이 용이하면서, 기존 HFO와 비교해 SPECIFIC ENERGY와 ENERGY DENSITY에서는 조금 떨어지지만 이산화탄소가 전혀 배출되지 않아 국제적인 온실가스 배출기준의 강화 추세에 대응할 수 있는 친환경 선박 연료로 주목받고 있다.
그런데 암모니아는 독성, 인화성, 금속 부식성이 있어 선박 연료로 적용 시에 저장탱크, 연료공급 배관 등에서 벤트(vent), 드레인(drain) 등으로 발생하는 암모니아 가스를 그대로 대기 중으로 방출하면 인명 피해, 선체 손상, 화재 등의 위험이 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하여 선박 엔진의 연료로 암모니아를 채택하면서, 벤트, 드레인 등으로 발생하는 암모니아 가스를 안전하고 신속하게 처리하여 배출할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 암모니아를 연료로 공급받는 엔진이 마련된 선박의 연료공급시스템에서 배출되는 암모니아 리치(rich)가스를 이송하는 암모니아가스라인;
상기 암모니아가스라인으로부터 공급되는 암모니아 리치가스를 물에 용해시켜 암모니아수를 생성하고 순수한 암모니아를 분리하는 암모니아분리부; 및
상기 암모니아분리부에서 분리된 암모니아를 상기 연료공급시스템으로 이송하는 암모니아회수라인:을 포함하고,
상기 암모니아분리부에서는 상기 암모니아수를 암모니아의 끓는점보다 높고 물의 끓는점보다 낮은 온도로 가열하여 암모니아를 분리하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 시스템이 제공된다.
바람직하게는 상기 암모니아분리부는, 상기 암모니아가스라인으로부터 공급되는 암모니아 리치가스를 물에 용해시켜 암모니아수를 생성하는 암모니아수탱크; 및 상기 암모니아수탱크 내부의 온도를 조절하는 온도조절기:를 포함하며, 상기 온도조절기에서는 상기 암모니아 리치가스 유입 시 상기 암모니아수탱크의 내부를 냉각시켜 암모니아의 용해도를 높일 수 있다.
바람직하게는 상기 암모니아분리부는, 상기 온도조절기에서는 상기 암모니아수탱크의 암모니아 용해도가 포화상태가 되면 상기 암모니아수탱크의 내부를 물의 끓는점보다 낮은 온도로 가열하여 암모니아를 분리할 수 있다.
바람직하게는, 상기 암모니아수탱크로부터 물 또는 암모니아수를 배출하는 드레인라인; 및 상기 드레인라인에 마련되어 물 또는 암모니아수를 이송하는 드레인펌프:를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 암모니아수탱크는 2개가 마련되고, 하나의 암모니아수탱크가 암모니아 리치가스의 유입으로 암모니아수가 생성되는 흡수기로 작동되는 동안, 다른 하나의 암모니아수탱크는 온도조절기에 의해 가열되어 암모니아를 분리하는 재생기로 작동될 수 있다.
바람직하게는 상기 암모니아수탱크는 압력용기 또는 Carbon steel로 된 Hull tank로 마련되며, 탱크 압력 조절을 위한 벤트라인 또는, Vacuum breaker 및 안전밸브(Pressure Safety Valve)가 설치될 수 있다.
바람직하게는 상기 암모니아분리부는, 상기 암모니아가스라인으로부터 공급되는 암모니아 리치가스에 물을 분사하여 암모니아수를 생성하는 암모니아스크러버; 상기 암모니아스크러버로 물을 공급하는 물공급라인; 및 상기 암모니아스크러버에서 생성된 암모니아수를 공급받아 암모니아를 분리하는 세퍼레이터:를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 암모니아스크러버에서 생성된 암모니아수는 선외 배출 규정 만족 시 상기 세퍼레이터를 거치거나 거치지않고 선외 배출될 수 있다.
바람직하게는 상기 암모니아분리부는, 상기 세퍼레이터 내부의 온도를 조절하는 온도조절기:를 더 포함하며, 상기 온도조절기에서는 상기 세퍼레이터의 암모니아 용해도가 포화상태가 되면 상기 세퍼레이터의 내부를 물의 끓는점보다 낮은 온도로 가열하여 암모니아를 분리할 수 있다.
바람직하게는 상기 암모니아분리부는, 상기 물공급라인에 마련되어 상기 암모니아스크러버로 공급될 물을 냉각하는 쿨러:를 더 포함하며, 상기 세퍼레이터로부터 물 또는 암모니아수는 상기 물공급라인을 통해 상기 쿨러를 거쳐 상기 암모니아스크러버에 분사될 수 있다.
본 발명에서는 선박용 엔진의 연료로 친환경 연료인 암모니아를 공급하여 선박 운항 시 온실가스 배출량을 감축하고 국제협약이 정하는 규제기준을 충족하도록 한다.
특히 연료공급시스템에서 배관 내 압력 해소나 연료 모드 전환 등과 같은 때에 연료 공급을 위한 각 배관 및 장치 등에서 배출되는 벤트 가스나 드레인되는 암모니아로부터의 암모니아 리치가스를 신속하고 안전하게 처리하여 선원 안전을 확보하고, 장비와 선체의 부식 위험을 방지할 수 있다.
또한 배출된 암모니아로부터 암모니아수를 생성한 후 물의 끓는점보다 낮은 온도로 가열하여 순수한 암모니아를 분리하여 연료로 재사용할 수 있도록 함으로써, 연료 낭비를 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선박의 암모니아 배출 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선박의 암모니아 배출 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선박의 암모니아 배출 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선박의 암모니아 배출 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 선박의 암모니아 배출 시스템을 개략적으로 도시한다.
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.
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.
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, 컨테이너운반선, 원유운반선, 광물이나 곡물 등의 벌크운반선, 해상풍력발전기설치선(Wind Turbine Installation Vessel)과 같은 특수선, Ro-Ro(Roll on/Roll off)선 등과 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다.
엔진의 연료로 암모니아를 공급받는 엔진이라 함은 LNG, LPG, HFO, MGO, Diesel Oil 등의 다른 선박용 연료와 함께 연료로 공급받는 것과 암모니아를 단독으로 연료로 공급받는 것을 포함하는 의미이고, 선박의 추진용 엔진 및 발전용 엔진을 모두 포함한다. 추진용 엔진 및 발전용 엔진은 필요에 따라 2대 이상의 복수 개로 마련될 수 있다.
암모니아를 연료로 공급받는 엔진이 마련된 선박에서 암모니아는 연료공급시스템을 거쳐 고압 액체 상태로 엔진에 공급되고, 엔진에서 소비되지 않은 연료는 엔진 상류로 회수되어 재순환될 수 있다.
이를 위해 연료공급시스템에는 연료로 공급될 암모니아가 저장된 저장탱크(미도시)로부터 엔진으로 연료공급라인(미도시)이 연결되고, 엔진으로부터 다시 엔진 상류로 암모니아를 재순환시키는 연료리턴라인(미도시)이 마련된다.
이러한 연료공급라인과 연료리턴라인을 포함한 연료공급시스템에서는 배관 내 압력 해소나 연료 모드 전환 등과 같은 때에 연료 공급을 위한 각 배관 및 장치 등에서 배출되는 암모니아 벤트 가스나 드레인되는 암모니아로부터의 암모니아 가스가 발생하는데, 이와 같은 암모니아 리치(rich)가스는 냄새와 독성이 있어 인체에 치명적인 악영향을 줄 수 있고 선체를 부식시킬 수 있고 인화성이 있으므로, 신속하고 안전하게 처리할 수 있는 방안이 필요하다.
도 1 내지 5에는 본 발명의 제1 내지 제5 실시예에 따른 선박의 암모니아 배출 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예들의 암모니아 배출 시스템들은, 암모니아를 연료로 공급받는 엔진이 마련된 선박의 연료공급시스템에서 배출되는 암모니아 리치가스를 이송하는 암모니아가스라인(VL), 암모니아가스라인으로부터 공급되는 암모니아 리치가스를 물에 용해시켜 암모니아수를 생성하고 순수한 암모니아를 분리하는 암모니아분리부(100A, 100B, 100Ca, 100Cb, 100D, 100E), 암모니아분리부에서 분리된 암모니아를 연료공급시스템으로 이송하는 암모니아회수라인(RL)을 포함한다.
암모니아는 물에 잘 녹는 수용성 물질이다. 본 실시예들에서는 이러한 점에 착안하여 연료공급시스템에서 배출되는 암모니아 리치가스를 암모니아분리부로 보내 물에 용해시켜 암모니아수를 생성하여 처리한다. 암모니아의 용해도는 0℃의　물에서 89.9g/100ml, 20℃의 물에 52.0g/100ml, 96℃의 물에 7.4g/100ml이며, 저온의 물에 잘 용해되고, 온도가 높아지면 용해도가 낮아진다.
본 실시예들에서는 이러한 점에 착안하여 암모니아분리부에서 암모니아 리치가스로부터 생성된 암모니아수를 암모니아의 끓는점보다 높고 물의 끓는점보다 낮은 온도, 예를 들어 50℃ 내외로 가열하여 암모니아수로부터 암모니아를 분리하고, 분리된 순수한 암모니아 가스를 연료공급시스템에서 연료로 재사용할 수 있도록 한다.
각 실시예들은 암모니아분리부 구성에서 일부 차이가 있는데, 각 도면을 참조하여 각 실시예들의 구성을 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저 도 1 및 도 2에 도시된 제1 및 제2 실시예 암모니아 배출 시스템의 암모니아분리부(100A, 100B)는, 암모니아가스라인(VL)으로부터 공급되는 암모니아 리치가스를 물에 용해시켜 암모니아수를 생성하는 암모니아수탱크(110a, 110b)와, 암모니아수탱크 내부의 온도를 조절하는 온도조절기(120a, 120b)를 포함한다. 온도조절기는 암모니아수탱크 내부를 가열 및 냉각할 수 있는 장치로, 일 예로 탱크 내부의 암모니아수를 가열 또는 냉각하기 위한 열매체가 지나는 코일(coil)을 포함할 수 있다.
암모니아수탱크(110a, 110b)에 물을 채운 상태에서 암모니아가스라인(VL)을 통해 암모니아 리치가스가 암모니아수탱크 내부로 유입되고, 암모니아 리치가스가 물에 용해되면서 암모니아수가 생성된다.
암모니아의 물에 대한 용해는 발열반응이므로, 온도조절기(120a, 120b)에서는 암모니아 리치가스 유입 시 암모니아수탱크의 내부를 냉각시켜 암모니아의 용해도를 높일 수 있다.
암모니아수탱크로 유입된 암모니아 리치가스는 물과 만나면 매우 빠른 속도로 용해되어 탱크 압력이 급격히 떨어질 수 있고, 용해반응 시 발생하는 열로 탱크 압력이 상승할 수 있다. 이와 같이 암모니아수탱크에는 탱크 압력을 조절할 수 있도록 벤트라인 또는, Vacuum breaker 및 안전밸브(Pressure Safety Valve)가 설치될 수 있다.
한편, 암모니아수탱크에서의 암모니아 용해도가 포화상태에 이르면 더이상 암모니아 가스가 용해되지 않으므로, 이때 온도조절기(120a, 120b)에서는 암모니아수탱크의 내부를 물의 끓는점보다 낮은 온도로 가열하여 암모니아수로부터 암모니아를 분리할 수 있다. 온도조절기에서의 가열 온도는 암모니아의 끓는점보다 높고 물의 끓는점보다 낮은 온도, 예를 들어 50℃ 내외로 할 수 있다.
암모니아수의 가열을 통해 분리된 순수한 암모니아는 암모니아수탱크 상부에서 연결된 암모니아회수라인(RL)을 따라 탱크에서 배출시켜 연료공급시스템으로 회수하여 연료로 재사용할 수 있다.
가열하여 순수한 암모니아 일부를 분리하여 배출한 후, 온도조절기를 통해 암모니아수탱크의 암모니아수를 냉각하여 재생시키면 다시 암모니아 리치가스를 용해시킬 수 있다.
암모니아수탱크에는 물 또는 암모니아수를 배출하는 드레인라인(DL)이 마련되고, 드레인라인에는 물 또는 암모니아수를 이송하는 드레인펌프(200)가 마련된다. 암모니아 리치가스 중의 실링오일, 이물질 등에 의해 암모니아수탱크 내 암모니아수의 오염도가 높아지거나, 새로운 물로 교환할 필요가 있을 때 등에는 드레인라인을 통해 암모니아수탱크의 물 또는 암모니아수를 선내 빌지(bilge) 시스템으로 배출하여, 배출 기준에 맞게 처리 후 선외배출하거나 선박 정박 시 육상 처리시설로 보내 처리할 수 있다.
이러한 암모니아수탱크는 도 1에 도시된 제1 실시예에서와 같이 압력용기(pressure vessel)로 마련될 수도 있고(110a), 도 2에 도시된 제2 실시예에서와 같이 암모니아수에 부식되지 않는 Carbon steel로 된 Hull tank로 마련될 수도 있다(110b).
다음으로 도 3에 도시된 제3 실시예 시스템을 살펴본다. 제3 실시예의 시스템은 전술한 제1 및 제2 실시예 시스템 구성과 유사하나, 암모니아분리부를 두 세트(100Ca, 100Cb)로 마련하여, 하나의 암모니아분리부에서 암모니아수탱크 내 암모니아수가 포화상태에 이르렀을 때 이를 가열하여 암모니아를 분리해내고 탱크 내 암모니아수를 다시 냉각하여 재생하는 동안, 다른 하나의 암모니아분리부를 통해 암모니아 리치가스를 흡수하여 암모니아 리치가스의 처리가 연속적으로 이루어질 수 있도록 구성한 것이다.
이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이 2세트의 암모니아분리부(100Ca, 100Cb)가 마련되어 암모니아수탱크(110c) 또한 2개가 마련된다. 전술한 바와 같이, 둘 중 어느 한 암모니아수탱크에서는 암모니아 리치가스가 유입되어 암모니아수가 생성되는 흡수기로 작동되고, 다른 하나의 암모니아수탱크는 온도조절기에 의해 가열되어 포화상태의 암모니아수로부터 암모니아를 분리하는 재생기로 작동될 수 있다.
다른 구성은 전술한 실시예들과 유사하므로 중복된 설명은 생략한다.
다음으로 도 4 및 도 5의 제4 및 제5 실시예 시스템을 살펴본다.
도 4 및 도 5에 도시된 시스템은 암모니아분리부에 습식스크러버를 구성한 것이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예들의 암모니아분리부(100D, 100E)는, 암모니아가스라인(VL)으로부터 공급되는 암모니아 리치가스에 물을 분사하여 암모니아수를 생성하는 암모니아스크러버(130a, 130b)와, 암모니아스크러버로 물을 공급하는 물공급라인(WLa, WLb)과, 암모니아스크러버에서 생성된 암모니아수를 공급받아 암모니아를 분리하는 세퍼레이터(140a, 140b)를 포함한다. 암모니아스크러버에는 스크러버 내부로 물을 분사하는 분사부(135a, 135b)가 마련되고, 가스 배출을 위한 벤팅라인(GL)이 마련된다.
도 4의 제4 실시예에서는 Open loop 방식으로 구성한 것으로, 암모니아스크러버(130a)에서 생성된 암모니아수는 선외 배출 규정 만족 시 세퍼레이터(140a)를 거치거나 거치지않고 선외 배출될 수 있다.
도 5의 제5 실시예는 Closed loop 방식으로 구성한 것으로, 세퍼레이터(140b)에서 암모니아 가스를 분리해낸 물 또는 저농도 암모니아수를 물공급라인(WLb)을 통해 냉각 후 암모니아스크러버(130b)로 보내 재사용할 수 있도록 한다.
이를 위해 제5 실시예의 암모니아분리부(100E)에는, 세퍼레이터 내부의 온도를 조절하는 온도조절기(145b)가 마련된다. 온도조절기에서는 전술한 제1 및 제2 실시예에서와 마찬가지로 세퍼레이터의 암모니아 용해도가 포화상태가 되면 세퍼레이터의 내부를 물의 끓는점보다 낮은 온도로 가열하여 암모니아수로부터 순수한 암모니아를 분리하여 연료공급시스템으로 보낼 수 있다. 본 실시예에서 세퍼레이터(140b)는 암모니아스크러버에서 생성된 암모니아수를 수용하고, 포화상태인 암모니아수로부터 암모니아를 분리하는 기능을 하므로, 본 실시예의 온도조절기는 전술한 제1 및 제3 실시예들과 달리 가열 기능만 가질 수도 있다.
세퍼레이터에서 분리되어 연료공급시스템으로 회수되는 암모니아 가스의 순도를 높이기 위해 cyclone 등을 거칠 수 있다.
또한 물공급라인(WLb)에는 암모니아스크러버로 공급될 물을 냉각하는 쿨러(cooler)(150b)가 마련되어, 세퍼레이터로부터 이송된 물 또는 암모니아수를 냉각하여 암모니아스크러버의 분사부(135b)로 공급한다.
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.
VL: 암모니아가스라인
RL: 암모니아회수라인
DL: 드레인라인
100A, 100B, 100Ca, 100Cb, 100D, 100E: 암모니아분리부
200: 드레인펌프

Claims (10)

  1. 암모니아를 연료로 공급받는 엔진이 마련된 선박의 연료공급시스템에서 배출되는 암모니아 벤트 가스나 드레인되는 암모니아로부터의 암모니아 리치(rich)가스를 이송하는 암모니아가스라인;
    상기 암모니아가스라인으로부터 공급되는 암모니아 리치가스를 물에 용해시켜 암모니아수를 생성하고 순수한 암모니아를 분리하는 암모니아분리부; 및
    상기 암모니아분리부에서 분리된 암모니아를 상기 연료공급시스템으로 이송하는 암모니아회수라인:을 포함하고,
    상기 암모니아분리부에서는 상기 암모니아수를 암모니아의 끓는점보다 높고 물의 끓는점보다 낮은 온도로 가열하여 암모니아 가스를 분리하여 상기 연료공급시스템으로 회수하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 암모니아분리부는
    상기 암모니아가스라인으로부터 공급되는 암모니아 리치가스를 물에 용해시켜 암모니아수를 생성하는 암모니아수탱크; 및
    상기 암모니아수탱크 내부의 온도를 조절하는 온도조절기:를 포함하며,
    상기 온도조절기에서는 상기 암모니아 리치가스 유입 시 상기 암모니아수탱크의 내부를 냉각시켜 암모니아의 용해도를 높이는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 암모니아분리부는
    상기 온도조절기에서는 상기 암모니아수탱크의 암모니아 용해도가 포화상태가 되면 상기 암모니아수탱크의 내부를 물의 끓는점보다 낮은 온도로 가열하여 암모니아를 분리하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 암모니아수탱크로부터 물 또는 암모니아수를 배출하는 드레인라인; 및
    상기 드레인라인에 마련되어 물 또는 암모니아수를 이송하는 드레인펌프:를 더 포함하는 선박의 암모니아 배출 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 암모니아수탱크는 2개가 마련되고,
    하나의 암모니아수탱크가 암모니아 리치가스의 유입으로 암모니아수가 생성되는 흡수기로 작동되는 동안, 다른 하나의 암모니아수탱크는 온도조절기에 의해 가열되어 암모니아를 분리하는 재생기로 작동되는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 암모니아수탱크는 압력용기 또는 Carbon steel로 된 Hull tank로 마련되며, 탱크 압력 조절을 위한 벤트라인 또는, Vacuum breaker 및 안전밸브(Pressure Safety Valve)가 설치되는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 암모니아분리부는
    상기 암모니아가스라인으로부터 공급되는 암모니아 리치가스에 물을 분사하여 암모니아수를 생성하는 암모니아스크러버;
    상기 암모니아스크러버로 물을 공급하는 물공급라인; 및
    상기 암모니아스크러버에서 생성된 암모니아수를 공급받아 암모니아를 분리하는 세퍼레이터:를 포함하는 선박의 암모니아 배출 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 암모니아스크러버에서 생성된 암모니아수는 선외 배출 규정 만족 시 상기 세퍼레이터를 거치거나 거치지않고 선외 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 암모니아분리부는, 상기 세퍼레이터 내부의 온도를 조절하는 온도조절기:를 더 포함하며,
    상기 온도조절기에서는 상기 세퍼레이터의 암모니아 용해도가 포화상태가 되면 상기 세퍼레이터의 내부를 물의 끓는점보다 낮은 온도로 가열하여 암모니아를 분리하는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 암모니아분리부는, 상기 물공급라인에 마련되어 상기 암모니아스크러버로 공급될 물을 냉각하는 쿨러:를 더 포함하며,
    상기 세퍼레이터로부터 물 또는 암모니아수는 상기 물공급라인을 통해 상기 쿨러를 거쳐 상기 암모니아스크러버에 분사될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박의 암모니아 배출 시스템.
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