KR20100134727A - 해양 선박용 기계 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 엔진실 (11) 에 배열된 연소 유닛 (3), 및 배기 가스 유동을 수용하고 배기 가스 파이프 (52) 가 제공되는 배기 가스 정화 시스템 (5) 을 통과해 배기 가스 유동을 대기로 안내하기 위한 상기 연소 유닛 (3) 에 연결되는 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 를 포함하는 해양 선박용 기계 장치에 관한 것이다. 배기 플룸을 제어하기 위해서, 배기 가스 파이프 (52) 는 인클로저 (114) 에 배열되고, 상기 인클로저 (114) 는 엔진실로부터의 가열된 공기 유동에 의해 배기 가스 파이프 (52) 를 위한 열을 제공하기 위해서 엔진실 (11) 과 유동 연결되어 배열된다.

Description

해양 선박용 기계 장치{MACHINERY ARRANGEMENT FOR A MARINE VESSEL}
본 발명은 해양 선박용 기계 장치에 관한 것이고, 청구항 1 의 전제부에 따라, 상기 기계 장치는 엔진실에 배열되는 연소 유닛, 및 배기 가스 유동을 수용하고 배기 가스 유동을 배기 가스 파이프가 제공되는 배기 가스 정화 시스템을 통해 대기로 안내하기 위한 연소 유닛에 연결되는 배기 가스 덕트 어셈블리를 포함한다. 본 발명은 또한 청구항 12 의 전제부에 따라, 해양 선박의 기계 장치를 작동하기 위한 방법에 관한 것이다.
해양 선박용 기계 장치는 통상적으로 디젤 엔진, 석유-연소식 보일러, 소각로 등의 하나 이상의 연소 유닛을 포함한다. 연소 유닛은 일반적으로 독립적인 배기 가스 덕트 어셈블리를 가져서, 배기 가스의 정화가 각각의 연소 유닛에 대해 따로따로 발생한다.
석유-연소식 보일러로부터 생긴 가스는 때로는 연소 가스로 불린다. 디젤 엔진으로부터의 가스는 대부분 배기 가스로 불린다. 이하에서, 일반적으로 배기가스라는 용어는 모든 적절한 유형의 연소 유닛으로부터의 가스와 관련하여 사용될 것이다.
연소 유닛의 성능을 향상시킴으로서, 정화 연료를 이용함으로써, 또는 배기 가스를 정화시킴으로써 배기 가스 배출이 감소될 수 있다.
종래에 알려진 해결책에 있어서, 배기 가스 정화에 관하여, 기계 장치에는 질산화물 (NOx) 용 배기 가스 정화 시스템이 제공되었다. 그러나, 현재에는, 배기 가스 배출의 감소에 대한 요구가 증가함에 따라, 종래의 중유 등의 황이 풍부한 연료로부터 내뿜어지는 황산화물 (SOx) 을 정화시키려는 요구가 있을 것이다.
본 발명의 목적은 상기에 언급된 문제를 방지하고 배기 가스 배출을 효과적으로 제어하는 기계 장치를 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 1 에 따른 기계 장치 및 청구항 12 에 따른 방법에 의해 얻어진다.
본 발명의 기본 개념은 배기 가스 기둥 (plume) 의 조정에 의해 대기 안으로의 배기 가스의 최종 배출을 조절하는 것이다. 배기 가스 파이프는, 엔진실로부터의 가열된 공기 유동에 의해 배기 가스 파이프를 가열하기 위해서 엔질실과 유동 연결되어 배열된 인클로저에 배열된다. 또한, 엔진실로부터의 가열된 통풍 공기는 배기 가스 파이프로부터 대기 안으로 배출된 습한 배기 가스와 혼합될 수 있다. 또한, 배기 가스 파이프가 가열됨에 따라, 배기 가스 파이프에서의 습한 배기 가스의 소망하지 않는 응축이 방지될 수 있다.
엔진실에는 유리하게는 인클로저와 유동 연결되어 있는 엔진실 통풍 출구가 제공된다.
배기 가스 파이프의 적어도 일부를 둘러싸는 재킷부를 구비한 인클로저를 제공함으로써 배기 가스 파이프 배출의 적절한 단부 열 처리가 유리하게 실행된다.
배기 가스 정화 시스템은 유리하게는 황산화물 (SOx) 을 위한 정화 장치, 예를 들어 바람직하게는 배기 가스 파이프가 제공된 스크러버 유닛을 포함한다.
스크러버 유닛에서의 배기 가스의 처리가 제어 방식으로 실행될 수 있도록 스크러버 유닛은 유리하게는 인클로저의 외부에 배열된다.
연소 유닛은 유리하게는 배기 가스 덕트 어셈블리의 제 1 구역 및 배기 가스 덕트 어셈블리의 제 2 구역에 의해 배기 가스 정화 시스템에 연결된다.
이러한 장치에서, 배기 가스 정화 시스템에 연결되는 배기 가스 덕트 어셈블리의 제 1 구역은 유리하게는 인클로저에 배열된다. 이 경우에 제 1 구역은 유리하게는 인클로저에서 절연되지 않는다.
따라서 엔진실로부터의 가열된 통풍 공기에는 유리하게는 배기 가스 덕트 어셈블리의 제 1 구역으로부터의 추가적인 열이 제공된다.
하나 이상의 연소 유닛을 포함하는 기계 장치에서, 배기 가스 덕트 어셈블리의 제 1 구역은 유리하게는 제 1 분기 파이프를 포함하고, 배기 가스 덕트 어셈블리의 제 2 구역은 유리하게는 제 2 분기 파이프를 포함하고, 제 1 분기 파이프는 인클로저에 배열된다. 이 경우에 제 1 분기 파이프는 유리하게는 인클로저에서 절연되지 않는다.
따라서 엔진실로부터의 가열된 통풍 공기에는 유리하게는 배기 가스 덕트 어셈블리의 제 1 분기 파이프로부터 추가적인 열이 제공된다.
다수의 연소 유닛을 포함하는 기계 장치에서, 배기 가스 덕트 어셈블리는 유리하게는 대응하는 제 1 분기 파이프 및 제 2 분기 파이프를 포함하고, 제 1 분기 파이프는 인클로저에 배열된다.
본 발명에 따른 기계 장치의 다른 유리한 특징은 청구항 2 ~ 청구항 11 에 주어지고, 본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 특징은 청구항 13 ~ 청구항 15 에 주어진다.
이하에서, 본 발명은 첨부되는 개략적인 도면을 참조하여, 오직 예시로서 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시형태를 도시한다.
도 1 에서, 해양 선박 (1) 용 기계 장치는 일반적으로 도면 부호 '2' 로 표시된다. 기계 장치는 연소 유닛 (3) 을 포함한다. 연소 유닛은 디젤 엔진, 석유-연소식 보일러, 소각로 등을 포함할 수도 있다.
연소 유닛 (3) 은 일반적으로 도면 부호 '11' 로 표시된 엔진실 (이하에서 보다 상세하게 설명됨) 에 배열된다.
기계 장치 (2) 는 연소 유닛 (3) 으로부터 배기 가스 유동을 수용하고 배기 가스 유동을 대기로 안내하기 위한 배기 덕트 어셈블리 (4) 를 포함한다. 배기 가스는 배기 가스의 유동 방향 (배기 가스의 메인 유동 방향은 블록 화살표로 표시됨) 에 배열된 배기 가스 정화 시스템 (5) 에 의해 처리된다. 배기 가스 정화 시스템 (5) 은 황산화물 (SOx) 용 정화 장치, 예컨대 배기 가스 파이프 (52) 가 제공되는 스크러버 유닛 (51) 을 포함한다.
배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 는 배기 가스 정화 시스템 (5), 예컨대 스크러버 유닛 (51) 에 연결되어 안내되는 제 1 구역 (41) 및 연소 유닛 (3) 에 연결되어 연장하는 제 2 구역 (42) 를 포함한다. 제 1 구역 (41) 은 배기 가스의 유동 방향에서 제 2 구역 (42) 의 하류에 위치되고, 제 1 구역 및 제 2 구역은 연소 유닛 (3) 과 스크러버 유닛 (51) 을 연결시킨다.
또한, 본 발명에서, 엔진실 (11) 은, 예컨대 화재시에 폐쇄될 수 있는 방화 댐퍼 (113) 를 구비한 엔진실 통풍 출구 (112) 가 제공되는 엔진실 케이싱 (111) 을 포함한다. 엔진실 (11) 은 인클로저 (114) 와 유동 연결되어 있거나, 또는 보다 특히, 통풍 출구 (112) 는 스크러버 유닛 (51) 의 배기 파이프 (52) 를 둘러싸는 인클로저 (114) 와 유동 연결되어 있고, 즉 인클로저 (114) 로 안내된다. 인클로저 (114) 는 유리하게는 엔진실 케이싱 (111) 의 방화 댐퍼 (113) 의 외부에 위치된다. 인클로저는 개방-단부형이고 스크러버 유닛 (51) 의 배기 가스 파이프 (52) 의 적어도 일부를 둘러싸는 재킷부 (115) 가 제공된다.
스크러버 유닛 (51) 은 인클로저 (114) 의 외부에 위치된다. 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 의 제 2 구역 (42) 은 엔진실 케이싱 (111) 내부에 위치되고 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 의 제 1 구역 (41) 은 엔진실 케이싱 (111) 의 외부에 적어도 일부가 위치된다.
이하에서, 본 발명에 따른 기계 장치의 작동이 간단하게 설명된다.
연소 유닛 (3) 이 구동됨에 따라, 배기 가스가 발생되어 먼저 연소 유닛 (3) 에 연결된 제 2 구역 (42) 을 통과한 후에 스크러버 유닛 (51) 에 연결된 제 1 구역 (41) 을 통과해 전방으로 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 로 안내된다.
작동시에, 통풍 출구 (112) 를 통해 엔진실 (11) 로부터 인클로저 (114) 안으로의 통풍 공기에 의해 가열된 공기 유동이 제공된다. 인클로저 (114) 를 통과해 재킷부 (115) 를 향해 유동하는 가열된 공기 유동은 스크러버 유닛 (51) 의 배기 가스 파이프 (52) 를 가열한다. 이렇게 가열된 공기 유동은 대기로 배출되는 배기 가스 파이프 (52) 로부터의 습한 배기 가스와 접촉하여 혼합된다. 따라서, 결과로서 생긴 혼합물의 상대 습도가 감소되고, 액적 응축에 대한 위험이 감소되고, 불투명함이 감소되고 부력이 증가된다. 가열된 공기 유동은 또한 배기 가스 파이프 (52) 내부의 냉각을 방지하여서, 원치 않는 응축을 방지하게 된다.
엔진실 (11) 로부터의 가열된 공기 유동의 소망하는 효과에 따라서, 재킷부 (115) 는 배기 가스 파이프 (52) 의 적어도 일부를 둘러싸고, 예컨대 유리하게는 배기 가스 파이프 (52) 의 출구의 다소 아래에서, 동일한 레벨에서, 또는 다소 위에서 끝난다. 재킷부 (115) 는 배기 가스 파이프 (52) 의 측방향 지지부로서 구성될 수도 있다.
도 2 에서, 해양 선박 (1) 은 일반적으로 도면 부호 '2' 로 표시된다. 기계 장치는 연소 유닛 (3) 을 포함한다. 연소 유닛은 디젤 엔진, 석유-연소식 보일러, 소각로 등을 포함할 수도 있다.
연소 유닛 (3) 은 일반적으로 도면 부호 '11' 로 표시된 엔진실 (이하에서 보다 상세하게 설명됨) 에 배열된다.
기계 장치 (2) 는 연소 유닛 (3) 으로부터 배기 가스 유동을 수용하고 배기 가스 유동을 대기로 안내하기 위한 배기 덕트 어셈블리 (4) 를 포함한다. 배기 가스는 배기 가스의 유동 방향 (배기 가스의 메인 유동 방향은 블록 화살표로 표시됨) 에 배열된 배기 가스 정화 시스템 (5) 에 의해 처리된다. 배기 가스 정화 시스템 (5) 은 황산화물 (SOx) 용 정화 장치, 예컨대 배기 가스 파이프 (52) 가 제공된 스크러버 유닛 (51) 을 포함한다.
배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 는 배기 가스 정화 시스템 (5), 예컨대 스크러버 유닛 (51) 에 연결되어 안내되는 제 1 구역 (41) 및 연소 유닛 (3) 에 연결되어 연장하는 제 2 구역 (42) 를 포함한다. 제 1 구역 (41) 은 배기 가스의 유동 방향에서 제 2 구역 (42) 의 하류에 위치되고, 제 1 구역 및 제 2 구역은 연소 유닛 (3) 과 스크러버 유닛 (51) 을 연결시킨다.
또한, 본 발명에서, 엔진실 (11) 은, 예컨대 화재시에 폐쇄될 수 있는 방화 댐퍼 (113) 를 구비한 엔진실 통풍 출구 (112) 를 갖는 엔진실 케이싱 (111) 을 포함한다. 엔진실 (11) 은 인클로저 (114) 와 유동 연결되어 있거나, 또는 보다 특히, 엔진실 통풍 출구 (112) 는 스크러버 유닛 (51) 의 배기 파이프 (52) 뿐만 아니라 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 의 제 1 구역 (41) 을 둘러싸는 인클로저 (114) 와 유동 연결되어 있고, 즉 인클로저 (114) 로 안내된다. 인클로저는 개방-단부형이고 스크러버 유닛 (51) 의 배기 가스 파이프 (52) 의 적어도 일부를 둘러싸는 재킷부 (115) 가 제공된다. 스크러버 유닛 (51) 은 인클로저 (114) 의 외부에 위치된다. 배기 가스 어셈블리 (4) 의 제 2 구역 (42) 은 엔진실 케이싱 (111) 내부에 위치된다.
인클로저 (114) 는 엔진실 (11) 로부터 인클로저 (114) 에 이르는 엔진실 통풍 출구 (112) 보다 큰 단면적을 갖는다. 이는 유동 저항을 최소화시키고 엔진실 통풍에 영향을 준다. 인클로저 (114) 는 유리하게는 엔진실 케이싱 (111) 의 방화 댐퍼 (113) 의 외부에 위치된다.
이하에서 본 발명에 따른 기계 장치의 작동이 간단하게 설명된다.
연소 유닛 (3) 이 구동됨에 따라, 배기 가스가 발생되어 먼저 연소 유닛 (3) 에 연결된 제 2 구역 (42) 을 통과한 후에 스크러버 유닛 (51) 에 연결된 제 1 구역 (41) 을 통과해 전방으로 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 로 안내된다.
작동시에, 배기 가스 어셈블리 (4) 의 유리하게는 절연되지 않은 제 1 구역 (41) 이 통풍되고 통풍 출구 (112) 를 통과하여 엔진실 (11) 로부터의 통풍 공기에 의해 제공된 가열된 공기 유동에 추가적인 열을 제공한다. 재킷부 (115) 를 향해 유동하는 가열된 공기 유동은 스크러버 유닛 (51) 의 배기 가스 파이프 (52) 도 가열한다. 가열된 공기 유동은 대기로 배출되는 배기 가스 파이프 (52) 로부터의 습한 배기 가스와 접촉하여 혼합된다. 따라서, 결과로서 생긴 혼합물의 상대 습도가 감소되고, 액적 응축에 대한 위험이 감소되고, 불투명함이 감소되고 부력이 증가된다. 가열된 공기 유동은 또한 배기 가스 파이프 (52) 내부의 냉각을 방지하여서, 원치 않는 응축을 방지하게 된다.
엔진실 (11) 로부터의 가열된 공기 유동의 소망하는 효과에 따라서, 재킷부 (115) 는 배기 가스 파이프 (52) 의 적어도 일부를 둘러싸고, 예컨대 유리하게는 배기 가스 파이프 (52) 의 출구의 다소 아래에서, 동일한 레벨에서, 또는 다소 위에서 끝난다. 재킷부 (115) 는 배기 가스 파이프 (52) 의 측방향 지지부로서 구성될 수도 있다.
도 3 에서, 해양 선박 (1) 용 기계 장치는 일반적으로 도면 부호 '2' 로 표시된다. 기계 장치는 연소 유닛 (3), 본 실시형태에서는 다수개의 연소 유닛을 포함한다. 연소 유닛은 디젤 엔진, 석유-연소식 보일러, 소각로 등을 포함할 수도 있다.
연소 유닛은 일반적으로 도면 부호 '11' 로 표시되는 엔진실 (이하에서 보다 상세하게 설명됨) 에 배열된다.
기계 장치 (2) 는 연소 유닛으로부터 배기 가스 유동을 수용하고 배기 가스 유동을 대기로 안내하기 위한 배기 덕트 어셈블리 (4) 를 포함한다. 배기 가스는 배기 가스의 유동 방향 (배기 가스의 메인 유동 방향은 블록 화살표로 표시됨) 에 배열된 배기 가스 정화 시스템 (5) 에 의해 처리된다. 배기 가스 정화 시스템은 황산화물 (SOx) 용 정화 장치, 예컨대 배기 가스 파이프 (52) 가 제공되는 스크러버 유닛 (51) 을 포함한다.
배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 는, 배기 가스 정화 시스템 (5), 예컨대 스크러버 유닛 (51) 에 연결되어 안내되는 제 1 분기 파이프 (411) 를 포함하는 제 1 구역 (41), 및 연소 유닛 (3) 에 연결되어 연장하고 대기로 안내되는 제 2 분기 파이프 (421) 를 포함하는 제 2 구역 (42) 을 포함한다. 제 1 분기 파이프를 포함하는 제 1 구역 및 제 2 분기 파이프를 포함하는 제 2 구역은 연소 유닛 (3) 을 스크러버 유닛 (51) 에 연결시키고, 제 2 분기 파이프 (421) 를 포함하는 제 2 구역 (42) 또한 엔진실 (11) (이하에서 보다 상세하게 설명됨) 의 엔진실 케이싱 (111) 의 연료 구역 (116) 을 통과하여 대기를 향한 바이패스 안내부를 형성한다. 다수의 연소 유닛을 포함하는 이 실시형태에서, 각각의 연소 유닛 (3) 은 제 1 분기 파이프 (411) 및 제 2 분기 파이프 (421) 에 따로따로 연결된다. 각각의 제 1 분기 파이프 (411) 과 유동 연결하는 팬 유닛 (6) 이 제공된다. 본 실시형태에서, 팬 유닛 (6) 은, 다수의 제 1 분기 파이프와 스크러버 유닛 (51) 을 연결하는 공통의 수집 분기 (43) 에서 배출 가스 정화 시스템 (5) 과 제 1 분기 파이프 (411) 사이에 배열된다.
각각의 제 1 분기 파이프 (411) 에는 차단 밸브 및 유동 제어 밸브로서 기능하도록 유리하게 배열된 제 1 밸브 수단 (7) 이 제공된다.
이하에서, 본 발명에 따른 기계 장치의 작동이 간단하게 설명될 것이다.
작동시에, 하나 이상의 연소 유닛 (3) 이 구동됨에 따라, 배기 가스가 발생되고 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 안으로 안내된다. 목적은, 배기 가스를 정화하기 위해서, 제 1 분기 파이프 (411) 를 통해 팬 유닛 (6) 에 의해 실질적으로 모든 배기 가스를 뽑아내고 공통의 수집 분기 (43) 를 통해 스크러버 유닛 (51) 안으로 배기 가스를 밀어넣는 것이다. 제 2 분기 파이프 (421) 는 기본적으로는 각각의 연소 유닛 (3) 을 위한 예비 배기 파이프로서 기능하여서, 바람직하게는 정화되지 않은 배기 가스의 탈출을 방지하기 위해서 최소한의 신선한 공기가 스크러버 유닛 (51) 으로 제공된다.
팬 유닛 (6) 에는 각각의 연소 유닛 (3) 의 구동 모드와 관련하여 연소 유닛의 적절한 기능의 유연한 제어를 위해 주파수 컨버터 및/또는 안내 베인이 구비되는 것이 유리하다. 공통의 수집 분기 (43) 로부터 다른 연소 유닛으로의 배기 가스의 역류는 각각의 제 1 분기 파이프 (411) 에 제공된 제 1 밸브 수단 (7) 에 의해 제어된다. 제 1 밸브 수단 (7) 은 작동 제 1 분기 파이프 (411), 예컨대 구동 연소 유닛 (3) 에 연결되어 있는 제 1 분기 파이프에서의 유동의 균형을 맞추도록 배열된다. 한편, 제 1 밸브 수단 (7) 은 또한 비작동 제 1 분기 파이프 (411), 예컨대 비작동성 연소 유닛 (3) 에 연결된 제 1 분기 파이프에서의 유동을 차단하도록 배열된다.
이 배열은 또한, 각각의 연소 유닛 (3) 에 관하여, 배기 가스의 배압이 종래의 기계 설치와 동일하거나 약간 낮게 유지되는 것을 보장한다.
예컨대 스크러버 유닛 (51) 이 고장난 경우에, 스크러버 유닛 (51) 으로의 고온 배기 가스의 유동을 방지하기 위해서 제 1 밸브 수단 (7) 이 이용될 수 있다. 이와 같은 상황에서, 배기 가스는 제 2 분기 파이프 (421) 를 통해 대기로 직접 안내될 수 있고, 이에 따라 황 함량이 낮은 연료를 사용함으로써 배기 가스 방출 제어가 달성될 수도 있다.
각각의 제 2 분기 파이프 (421) 에는 유리하게는 제 2 밸브 수단 (도시되지 않음), 온도 센서 (도시되지 않음) 및 유동 센서 (도시되지 않음) 가 제공된다.
제 2 분기 파이프 (421) 에 있는 온도 센서는 고온의 정화되지 않은 배기 가스가 대기로 우연히 유동하지 않도록 제어하는데 이용될 수 있다. 따라서 제 2 분기 파이프 (421) 에 있는 유동 센서는 스크러버 유닛 (51) 에 제공된 신선한 공기, 예컨대 상기에서 논의된 상기 최소한의 신선한 공기의 유동을 제어하는데 이용될 수 있다. 제 2 밸브 수단은 제 2 분기 파이프에서와 같이 유동을 조절할 수도 있다.
배기 가스 정화 시스템의 전체 작업을 최적화하기 위해서, 팬 유닛 (6), 제 1 밸브 수단 (7), 및 적절한 제 2 밸브 수단으로서 온도 센서 및 유동 센서가 배기 가스 유동을 관찰하기 위해 중앙 제어 유닛 (도시되지 않음) 에 연결되어 있다.
마지막으로, 이러한 중앙 제어 유닛은, 최소한의 신선한 공기가 작동 제 2 분기 파이프로부터 후방으로 연속적으로 흡입될 수 있고, 스크러버 유닛을 향한 공기 유동 및 이에 따른 배기 가스 부하 (공기와 배기 가스 유동이 결합됨) 가 최소화되고, 그리고 동력 소비가 최적화될 수 있는 것을 보장하는 수단을 제공한다. 또한, 제 2 분기 파이프로부터 냉각 공기의 유동을 최소화함으로써, 상기 냉각 공기와 고온 배기 가스의 혼합 지점에서 황산의 응축에 대한 임의의 위험이 방지될 수 있다. 중앙 제어 유닛의 배치는 당업자가 이미 알고 있기 때문에, 여기에서는 더 상세하게 논의하지 않는다.
또한, 본 발명에서, 엔진실 (11) 은 예컨대 화재의 경우에 폐쇄될 수 있는 방화 댐퍼 (113) 를 구비한 엔진실 통풍 출구 (112) 를 갖는 엔진실 케이싱 (111) 을 포함한다. 엔진실 (11) 은 인클로저 (114) 와 유동 연결되어 있거나, 또는 보다 특히, 통풍 출구 (112) 는 스크러버 유닛 (51) 의 배기 파이프 (52) 를 둘러싸는 인클로저 (114) 와 유동 연결되어 있고, 즉 인클로저 (114) 로 안내된다. 인클로저 (114) 는 유리하게는 엔진실 케이싱 (111) 의 방화 댐퍼 (113) 의 외부에 위치된다. 인클로저는 개방-단부형이고 스크러버 유닛 (51) 의 배기 가스 파이프 (52) 의 적어도 일부를 둘러싸는 재킷부 (115) 가 제공된다.
스크러버 유닛 (51) 은 인클로저 (114) 의 외부에 위치된다. 제 2 분기 파이프 (421) 는 엔진실 케이싱 (111) 의 연료부 (116) 에 위치되고 제 1 분기 파이프 (411) 는 엔진실 케이싱 (111) 의 외부에 적어도 일부가 위치된다.
작동시에, 가열된 공기 유동에는 엔진실 (11) 로부터 퉁풍 출구 (112) 를 통해 인클로저 (114) 안으로 통풍 공기가 제공된다. 인클로저 (114) 를 통과해 재킷부 (115) 를 향해 유동하는 가열된 공기 유동은 스크러버 유닛 (51) 의 배기 가스 파이프 (52) 를 가열한다. 이렇게 가열된 공기 유동은 대기로 배출되는 배기 가스 파이프 (52) 로부터의 습한 배기 가스와 접촉하여 혼합된다. 따라서, 결과로서 생긴 혼합물의 상대 습도가 감소되고, 액적 응축에 대한 위험이 감소되고, 불투명함이 감소되고 부력이 증가된다. 가열된 공기 유동은 또한 배기 가스 파이프 (52) 내부의 냉각을 방지하여서, 원치 않는 응축을 방지하게 된다.
엔진실 (11) 로부터의 가열된 공기 유동의 소망하는 효과에 따라서, 재킷부 (115) 는 배기 가스 파이프 (52) 의 적어도 일부를 둘러싸고, 예컨대 유리하게는 배기 가스 파이프 (52) 의 출구의 다소 아래에서, 동일한 레벨에서, 또는 다소 위에서 끝난다. 재킷부 (115) 는 배기 가스 파이프의 측방향 지지부로서 구성될 수도 있다.
연소 유닛의 개수 및 유형이 변할 수 있다는 것이 명백하고, 이들은 동일한 가스 정화 시스템에 연결될 수 있다. 또한 연소 유닛에는 배기 가스 보일러가 제공될 수도 있다. 해양 선박에 탑재된 연소 유닛의 위치의 관점에서, 대응하는 인클로저가 제공된 하나 이상의 배기 가스 정화 시스템을 갖는 것도 가능하다.
스크러버 유닛의 배기 가스 파이프 (52) 에서, 스크러버 유닛 (51) 다음에 대안적으로 팬 유닛이 배열될 수도 있다. 다른 가능성은, 배기 가스의 유동 방향 (블록 화살표) 과 관련하여 밸브 수단 (7) 의 상류에 각각의 제 1 분기 파이프 (411) 에 팬 유닛을 배열하는 것이다.
도 4 에서, 해양 선박 (1) 용 기계 장치는 일반적으로 도면 부호 2 로 표시된다. 기계 장치는 연소 유닛 (3), 본 실시형태에서는 다수의 연소 유닛을 포함한다. 연소 유닛은 디젤 엔진, 석유-연소식 보일러, 소각로 등을 포함할 수도 있다.
일반적으로 도면 부호 '11' 로 표시되는 엔진실에 연소 유닛이 배열된다 (이하에서 보다 상세하게 논의됨).
기계 장치 (2) 는 연소 유닛으로부터 배기 가스 유동을 수용하고 배기 가스 유동을 대기로 안내하기 위한 배기 덕트 어셈블리 (4) 를 포함한다. 배기 가스는 배기 가스의 유동 방향 (배기 가스의 메인 유동 방향은 블록 화살표로 표시됨) 에 배열된 배기 가스 정화 시스템 (5) 에 의해 처리된다. 배기 가스 정화 시스템은 황산화물 (SOx) 용 정화 장치, 예컨대 배기 가스 파이프 (52) 가 제공되는 스크러버 유닛 (51) 을 포함한다.
배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 는, 배기 가스 정화 시스템 (5), 예컨대 스크러버 유닛 (51) 에 연결되어 안내되는 제 1 분기 파이프 (411) 를 포함하는 제 1 구역 (41), 및 연소 유닛 (3) 에 연결되어 연장하고 대기로 안내되는 제 2 분기 파이프 (421) 를 포함하는 제 2 구역 (42) 을 포함한다. 제 1 분기 파이프를 포함하는 제 1 구역 및 제 2 분기 파이프를 포함하는 제 2 구역은 연소 유닛 (3) 을 스크러버 유닛 (51) 에 연결시키고, 제 2 분기 파이프 (421) 를 포함하는 제 2 구역 (42) 또한 엔진실 (이하에서 보다 상세하게 설명됨) 의 엔진실 케이싱 (111) 의 연료 구역 (116) 을 통과하여 대기를 향한 바이패스 안내부를 형성한다. 다수의 연소 유닛을 포함하는 이 실시형태에서, 각각의 연소 유닛 (3) 은 제 1 분기 파이프 (411) 및 제 2 분기 파이프 (421) 에 따로따로 연결된다. 각각의 제 1 분기 파이프 (411) 과 유동 연결하는 팬 유닛 (6) 이 제공된다. 본 실시형태에서, 팬 유닛 (6) 은, 다수의 제 1 분기 파이프와 스크러버 유닛 (51) 을 연결하는 공통의 수집 분기 (43) 에서 배출 가스 정화 시스템 (5) 과 제 1 분기 파이프 (411) 사이에 배열된다.
각각의 제 1 분기 파이프 (411) 에는 차단 밸브 및 유동 제어 밸브로서 기능하도록 유리하게 배열된 제 1 밸브 수단 (7) 이 제공된다.
이하에서, 본 발명에 따른 기계 장치의 작동이 간단하게 설명될 것이다.
작동시에, 하나 이상의 연소 유닛 (3) 이 구동됨에 따라, 배기 가스가 발생되고 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 안으로 안내된다. 목적은, 배기 가스를 정화하기 위해서, 제 1 분기 파이프 (411) 를 통해 팬 유닛 (6) 에 의해 실질적으로 모든 배기 가스를 뽑아내고 공통의 수집 분기 (43) 를 통해 스크러버 유닛 (51) 안으로 배기 가스를 밀어넣는 것이다. 제 2 분기 파이프 (421) 는 기본적으로는 각각의 연소 유닛 (3) 을 위한 예비 배기 파이프로서 기능하여서, 바람직하게는 정화되지 않은 배기 가스의 탈출을 방지하기 위해서 최소한의 신선한 공기가 스크러버 유닛 (51) 으로 제공된다.
팬 유닛 (6) 에는 각각의 연소 유닛 (3) 의 구동 모드와 관련하여 연소 유닛의 적절한 기능의 유연한 제어를 위해 주파수 컨버터 및/또는 안내 베인이 구비되는 것이 유리하다. 공통의 수집 분기 (43) 로부터 다른 연소 유닛으로의 배기 가스의 역류는 각각의 제 1 분기 파이프 (411) 에 제공된 제 1 밸브 수단 (7) 에 의해 제어된다. 제 1 밸브 수단 (7) 은 작동 제 1 분기 파이프 (411), 예컨대 구동 연소 유닛 (3) 에 연결되어 있는 제 1 분기 파이프에서의 유동의 균형을 맞추도록 배열된다. 한편, 제 1 밸브 수단 (7) 은 또한 비작동 제 1 분기 파이프 (411), 예컨대 비작동성 연소 유닛 (3) 에 연결된 제 1 분기 파이프에서의 유동을 차단하도록 배열된다.
이 배열은 또한, 각각의 연소 유닛 (3) 에 관하여, 배기 가스의 배압이 종래의 기계 설치와 동일하거나 약간 낮게 유지되는 것을 보장한다.
예컨대 스크러버 유닛 (51) 이 고장난 경우에, 스크러버 유닛 (51) 으로의 고온 배기 가스의 유동을 방지하기 위해서 제 1 밸브 수단 (7) 이 이용될 수 있다. 이와 같은 상황에서, 배기 가스는 제 2 분기 파이프 (421) 를 통해 대기로 직접 안내될 수 있고, 이에 따라 황 함량이 낮은 연료를 사용함으로써 배기 가스 방출 제어가 달성될 수도 있다.
각각의 제 2 분기 파이프 (421) 에는 유리하게는 제 2 밸브 수단 (도시되지 않음), 온도 센서 (도시되지 않음) 및 유동 센서 (도시되지 않음) 가 제공된다.
제 2 분기 파이프 (421) 에 있는 온도 센서는 고온의 정화되지 않은 배기 가스가 대기로 우연히 유동하지 않도록 제어하는데 이용될 수 있다. 따라서 제 2 분기 파이프 (421) 에 있는 유동 센서는 스크러버 유닛 (51) 에 제공된 신선한 공기, 예컨대 상기에서 논의된 상기 최소한의 신선한 공기의 유동을 제어하는데 이용될 수 있다. 제 2 밸브 수단은 제 2 분기 파이프에서와 같이 유동을 조절할 수도 있다.
배기 가스 정화 시스템의 전체 작업을 최적화하기 위해서, 팬 유닛 (6), 제 1 밸브 수단 (7), 및 적절한 제 2 밸브 수단으로서 온도 센서 및 유동 센서가 배기 가스 유동을 관찰하기 위해 중앙 제어 유닛 (도시되지 않음) 에 연결되어 있다.
마지막으로, 이러한 중앙 제어 유닛은, 최소한의 신선한 공기가 작동 제 2 분기 파이프로부터 후방으로 연속적으로 흡입될 수 있고, 스크러버 유닛을 향한 공기 유동 및 이에 따른 배기 가스 부하 (공기와 배기 가스 유동이 결합됨) 가 최소화되고, 그리고 동력 소비가 최적화될 수 있는 것을 보장하는 수단을 제공한다. 또한, 제 2 분기 파이프로부터 냉각 공기의 유동을 최소화함으로써, 상기 냉각 공기와 고온 배기 가스의 혼합 지점에서 황산의 응축에 대한 임의의 위험이 방지될 수 있다. 중앙 제어 유닛의 배치는 당업자가 이미 알고 있기 때문에, 여기에서는 더 상세하게 논의하지 않는다.
또한, 본 발명에서, 엔진실 (11) 은 예컨대 화재의 경우에 폐쇄될 수 있는 방화 댐퍼 (113) 를 구비한 엔진실 통풍 출구 (112) 를 갖는 엔진실 케이싱 (111) 을 포함한다. 엔진실 (11) 은 인클로저 (114) 와 유동 연결되어 있거나, 또는 보다 특히, 통풍 출구 (112) 는 스크러버 유닛 (51) 의 배기 파이프 (52) 뿐만 아니라 제 1 분기 파이프 (411) 를 둘러싸는 인클로저 (114) 와 유동 연결되어 있고, 즉 인클로저 (114) 로 안내된다. 인클로저는 개방-단부형이고 스크러버 유닛 (51) 의 배기 가스 파이프 (52) 의 적어도 일부를 둘러싸는 재킷부 (115) 가 제공된다. 이 실시형태에서, 팬 유닛 (6) 은 인클로저 (114) 내부에 배열된다. 스크러버 유닛 (51) 은 인클로저 (114) 의 외부에 위치된다. 제 2 분기 파이프 (421) 는 엔진실 케이싱 (111) 의 연료부 (116) 에 위치된다.
인클로저 (114) 는 엔진실 (11) 로부터 인클로저 (114) 에 이르는 엔진실 통풍 출구 (112) 보다 큰 단면적을 갖는다. 이는 유동 저항을 최소화시키고 엔진실 통풍에 영향을 준다. 인클로저 (114) 는 유리하게는 엔진실 케이싱 (111) 의 방화 댐퍼의 외부에 위치된다.
작동시에, 유리하게는 절연되지 않은 제 1 분기 파이프 (411) 가 통풍 출구 (112) 를 통과하여 엔진실 (11) 로부터의 통풍 공기에 의해 통풍되고 제공된 가열된 공기 유동에 추가적인 열을 제공한다. 재킷부 (115) 를 향해 유동하는 가열된 공기 유동은 스크러버 유닛 (51) 의 배기 가스 파이프 (52) 도 가열한다. 가열된 공기 유동은 대기로 배출되는 배기 가스 파이프 (52) 로부터의 습한 배기 가스와 접촉하여 혼합된다. 따라서, 결과로서 생긴 혼합물의 상대 습도가 감소되고, 액적 응축에 대한 위험이 감소되고, 불투명함이 감소되고 부력이 증가된다. 가열된 공기 유동은 또한 배기 가스 파이프 (52) 내부의 냉각을 방지하여서, 원치 않는 응축을 방지하게 된다.
엔진실 (11) 로부터의 가열된 공기 유동의 소망하는 효과에 따라서, 재킷부 (115) 는 배기 가스 파이프 (52) 의 적어도 일부를 둘러싸고, 예컨대 유리하게는 배기 가스 파이프 (52) 의 출구의 다소 아래에서, 동일한 레벨에서, 또는 다소 위에서 끝난다. 재킷부 (115) 는 배기 가스 파이프의 측방향 지지부로서 구성될 수도 있다.
연소 유닛의 개수 및 유형이 변할 수 있다는 것이 명백하고, 이들은 동일한 가스 정화 시스템에 연결될 수 있다. 또한 연소 유닛에는 배기 가스 보일러가 제공될 수도 있다. 해양 선박에 탑재된 연소 유닛의 위치의 관점에서, 대응하는 인클로저가 제공된 하나 이상의 배기 가스 정화 시스템을 갖는 것도 가능하다.
스크러버 유닛의 배기 가스 파이프 (52) 에서, 스크러버 유닛 (51) 다음에 대안적으로 팬 유닛이 배열될 수도 있다. 다른 가능성은, 배기 가스의 유동 방향 (블록 화살표) 과 관련하여 밸브 수단 (7) 의 상류에 각각의 제 1 분기 파이프 (411) 에 팬 유닛을 배열하는 것이다.
상기에서 논의된 모든 실시형태의 관점에서, 배기 가스 정화 시스템이 바닷물, 담수, 또는 이 둘의 결합물을 이용하는 스크러버 유닛을 이용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 스크러버 유닛 재료는 내식성 금속 또는 유리-섬유 강화 플라스틱 (GRP) 일 수 있고, 유리-섬유 강화 플라스틱 (GRP) 는 해양 선박의 높은 곳에 위치된다는 견지에서 유리하다.
도면과 관련된 설명은 단지 본 발명의 기본 개념을 명확히 하기 위한 것이다. 본 발명은 뒤따르는 청구항의 범위 내에서 상세하게 변할 수도 있다.

Claims (15)

  1. 해양 선박용 기계 장치로서, 기계 장치 (2) 는 엔진실 (11) 에 배열된 연소 유닛 (3), 및 배기 가스 유동을 수용하고 배기 가스 파이프 (52) 가 제공되는 배기 가스 정화 시스템 (5) 을 통과해 배기 가스 유동을 대기로 안내하기 위해 상기 연소 유닛 (3) 에 연결되는 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 를 포함하는 해양 선박용 기계 장치에 있어서,
    배기 가스 파이프 (52) 는 인클로저 (114) 에 배열되고, 상기 인클로저 (114) 는 엔진실 (11) 로부터 가열된 공기 유동에 의해 배기 가스 파이프 (52) 를 위한 열을 제공하기 위해서 엔진실 (11) 과 유동 연결되어 배열되는 것을 특징으로 하는 해양 선박용 기계 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 엔진실 (11) 에는 엔진실 통풍 출구 (112) 가 제공되고, 상기 엔진실 통풍 출구 (112) 는 상기 인클로저 (114) 와 유동 연결되는 것을 특징으로 하는 해양 선박용 기계 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 인클로저 (114) 는 개방 단부형이고 상기 배기 가스 파이프 (52) 의 적어도 일부를 둘러싸는 재킷부 (115) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 해양 선박용 기계 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 가스 정화 시스템 (5) 은 스크러버 유닛 (51) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 선박용 기계 장치.
  5. 제 1 항 및 제 4 항에 있어서, 상기 스크러버 유닛 (51) 은 상기 인클로저 (114) 의 외부에 배열되는 것을 특징으로 하는 해양 선박용 기계 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 연소 유닛 (3) 은 상기 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 의 제 2 구역 (42) 및 상기 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 의 제 1 구역 (41) 에 의해 상기 배기 가스 정화 시스템 (5) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 해양 선박용 기계 장치.
  7. 제 1 항 및 제 6 항에 있어서, 상기 배기 가스 정화 시스템 (5) 에 연결된 상기 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 의 제 1 구역 (41) 은 상기 인클로저 (114) 에 배열되는 것을 특징으로 하는 해양 선박용 기계 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 의 제 1 구역 (41) 은 상기 인클로저 (114) 에서 절연되지 않는 것을 특징으로 하는 해양 선박용 기계 장치.
  9. 제 1 항 및 제 6 항에 있어서, 상기 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 의 제 1 구역 (41) 은 제 1 분기 파이프 (411) 를 포함하고, 상기 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 의 상기 제 2 구역 (42) 은 제 2 분기 파이프 (42) 를 포함하고, 상기 제 1 분기 파이프 (411) 는 상기 인클로저 (114) 에 배열되는 것을 특징으로 하는 해양 선박용 기계 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 분기 파이프 (411) 는 상기 인클로저 (114) 에서 절연되지 않는 것을 특징으로 하는 해양 선박용 기계 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 기계 장치 (2) 는 다수의 연소유닛 (3) 을 포함하고, 상기 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 는 대응하는 제 1 분기 파이프 (411) 및 제 2 분기 파이프 (421) 를 포함하고, 상기 제 1 분기 파이프 (411) 는 상기 인클로저 (114) 에 배열되는 것을 특징으로 하는 해양 선박용 기계 장치.
  12. 해양 선박의 기계 장치를 작동하기 위한 방법으로서, 엔진실 (11) 에 배열된 연소 유닛 (3) 으로부터의 배기 가스 유동이 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 를 통해 배기 가스 파이프 (5) 가 제공된 배기 가스 정화 시스템 (5) 으로 안내되고, 상기 배기 가스 유동은 대기로 더 안내되는 해양 선박의 기계 장치를 작동하기 위한 방법에 있어서,
    상기 배기 가스 파이프 (5) 는 인클로저 (114) 에 배치되고, 상기 인클로저 (114) 에는 엔진실 (11) 로부터 가열된 공기 유동이 공급되고, 상기 가열된 공기 유동은 상기 배기 가스 파이프 (5) 와 접촉하여 안내되는 것을 특징으로 하는 해양 선박의 기계 장치를 작동하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 가열된 공기 유동은 엔진실 통풍 출구 (112) 를 통해 상기 엔진실 (11) 로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 해양 선박의 기계 장치를 작동하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 가열된 공기 유동에는 상기 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 에 의해 상기 인클로저 (114) 에 추가적인 열이 제공되는 것을 특징으로 하는 해양 선박의 기계 장치를 작동하기 위한 방법.
  15. 제 12 항 및 제 14 항에 있어서, 상기 기계 장치 (2) 는 하나 이상의 연소 유닛 (3) 을 사용하고, 상기 배기 가스 덕트 어셈블리 (4) 는 하나 이상의 제 1 분기 파이프 (411) 및 하나 이상의 제 2 분기 파이프 (421) 를 이용하고, 상기 하나 이상의 제 1 분기 파이프 (411) 는 상기 인클로저 (114) 에 추가적인 열을 제공하는 것을 특징으로 하는 해양 선박의 기계 장치를 작동하기 위한 방법.
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