KR20110137088A

KR20110137088A - 선박용 폐기물 소각 시스템

Info

Publication number: KR20110137088A
Application number: KR1020100057113A
Authority: KR
Inventors: 김용규; 박희준; 최재웅
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-12-22

Abstract

선박용 폐기물 소각 시스템이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 선박용 폐기물 소각 시스템은, 선박에서 발생되는 폐유나 고형쓰레기 등 각종 폐기물을 소각하여 처리하는 폐기물 소각 시스템에 있어서,
브라운 가스를 연료로 사용하여 상기 폐기물을 소각하는 소각기(10);
상기 소각기(10)에서 배출되는 폐열을 회수하는 열 회수기(50); 및
상기 소각기(10)에 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 공급장치(30);를 포함할 수 있다.

Description

선박용 폐기물 소각 시스템{Waste incinerating system for ship}

본 발명은 폐기물 소각 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 선박용 폐기물 소각 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박 등의 해상 구조물에서는 선박 등에서 발생하는 화물관련 폐기물 및 생활쓰레기와 같은 고체 폐기물과, 선박으로부터의 폐유(廢油)를 소각하기 위한 소각기가 마련되어 있다.

이러한 종래의 선박용 폐기물 소각 시스템의 일례가 도 1에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 종래의 선박용 폐기물 소각 시스템(1)은 폐유 및 고체 폐기물을 소각하기 위한 소각기(2)를 구비하고 있는데, 소각기(2)에서는 폐유 저장조(3)에 저장된 폐유와, 기타 고체 폐기물을 소각시킨다. 이때, 소각기(2)의 연료로서는 화석연료 저장용기(5)에 저장된 화석연료가 사용되는데, 이러한 화석연료는 상기 소각기(2)의 예열이나 폐기물의 가열을 위하여 사용되는 연료로서, 선박용 경유(MGO; Marine Gas Oil) 혹은 선박용 디젤유(MDO; Marine Diesel Oil)와 같은 것이 사용된다.

그러나, 종래의 선박용 폐기물 소각 시스템(1)은, 기존의 화석연료만을 이용하여 폐기물을 소각하고 있으므로, 불완전 연소로 인하여 일산화탄소(CO), 검댕(SOOT) 등과 같은 환경 오염 물질이 다량 배출된다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 선박용 폐기물 소각 시스템(1)은, 폐기물이 소각될 때 발생되는 고온의 배기가스가 대기 중으로 그대로 배출되고 있으므로, 배기가스에 포함된 에너지가 재사용되지 못하고 버려진다는 문제점도 있다.

한편, 폐유의 소각시에 폐유가 폐유 저장조(3)로부터 소각기(2)로 원활히 공급되게 할 필요가 있으므로 폐유의 점도를 낮추는 것이 중요한데, 이를 위해, 종래의 폐기물 소각 시스템(1)에서는 폐유의 점도를 낮추기 위하여 별도의 외부 에너지원으로부터 공급되는 증기에너지를 가열파이프(4)를 통해 폐유에 공급함으로써 폐유를 가열시키고 있으므로, 폐기물의 소각을 위하여 별도의 외부 에너지가 소모된다는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 폐기물의 연소가 촉진되어 환경 오염 물질이 저감되며 소각시에서 배출되는 폐열을 재사용할 수 있도록 구조가 개선된 선박용 폐기물 소각 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 선박용 폐기물 소각 시스템은, 선박에서 발생되는 폐유나 고형쓰레기 등 각종 폐기물을 소각하여 처리하는 폐기물 소각 시스템에 있어서, 브라운 가스를 연료로 사용하여 상기 폐기물을 소각하는 소각기(10); 상기 소각기(10)에서 배출되는 폐열을 회수하는 열 회수기(50); 및 상기 소각기(10)에 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 공급장치(30);를 포함하여 구성되는 특징을 갖는다.

본 발명의 실시예에 따르면, 소각기에서 배출되는 폐열을 회수하는 열 회수기와 소각기에 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 공급장치를 구비함으로써, 폐기물의 연소가 촉진되어 환경 오염 물질이 저감되며 소각시에서 배출되는 폐열을 재사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 선박용 폐기물 소각 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 선박용 폐기물 소각 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예인 선박용 폐기물 소각 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예인 선박용 폐기물 소각 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예인 선박용 폐기물 소각 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 폐기물 소각 시스템(100)은, 선박에서 발생되는 폐유나 고형쓰레기 등 각종 폐기물을 소각하여 처리하는 시스템으로서, 소각기(10)와, 폐유 저장용기(20)와, 브라운 가스 공급장치(30)와, 화석연료 저장용기(40)와, 열 회수기(50)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 선박(6)은 엔진(6), 스팀 터빈(7) 및 난방장치(8) 등을 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 선박의 엔진(6)은 종래의 화석연료를 사용하여 선박의 항행을 위한 추진력을 발생시키는 역할을 담당하는 장치이고, 스팀 터빈(7)은 선박내 각종 장비의 구동용 또는 발전용으로 사용되는 장치이며, 상기 난방장치(8)는 선박의 객실 등을 난방하는 역할을 담당한다.

상기 소각기(10)는, 상기 폐유나 고형쓰레기 등 각종 폐기물을 소각하여 처리하는 장치로서, 물의 전기분해로 얻어지는 수소와 산소의 혼합 가스인 브라운 가스를 연료로 사용한다.

브라운 가스는, 기존의 화석연료에 비해 여러 가지 다른 연소 특성을 가지고 있는데, 승온(昇溫)특성과 화염속도가 기존의 화석연료에 비해 현저히 우수하며, 연소 후에는 물만 발생되므로 환경 오염 물질을 발생시키지 않는다는 특성이 있다.

상기 소각기(10)에서 사용되는 브라운 가스는, 상기 소각기(10)를 예열하는 연료로 사용되거나, 상기 폐유나 고형쓰레기 등 각종 폐기물과 함께 직접 연소되는 연료로 사용된다.

상기 폐유 저장용기(20)는, 상기 소각기(10)로 이송될 폐유를 저장하는 용기로서, 내부에는 폐유의 점도를 낮추기 위하여 폐유를 가열하는 가열파이프(21)가 장착되어 있다.

상기 가열파이프(21)는, 상기 폐유 저장용기(20)에 저장된 폐유에 잠겨 있으며, 내부로 뜨거운 증기가 유동되는 구조이다. 따라서, 가열파이프(21)의 내부의 증기 에너지가 폐유 저장용기(20)에 저장된 폐유로 전달되어 폐유의 점도를 낮출 수 있게 된다.

상기 브라운 가스 공급장치(30)는, 상기 소각기(10)에 브라운 가스를 공급하는 장치이다. 본 실시예에서는, 상기 브라운 가스 공급장치(30)가 브라운 가스를 직접 생산하여 상기 소각기(10)로 공급한다.

상기 화석연료 저장용기(40)는, 선박용 경유(MGO; Marine Gas Oil) 혹은 선박용 디젤유(MDO; Marine Diesel Oil)와 같은 화석연료를 저장하는 용기로서, 상기 소각기(10)에 공급할 화석연료를 저장한다.

상기 화석연료 저장용기(40)에 저장된 화석연료는, 상기 브라운 가스와 마찬가지로, 상기 소각기(10)를 예열하는 연료로 사용되거나, 상기 폐유나 고형쓰레기 등 각종 폐기물과 함께 직접 연소되는 연료로 사용된다. 즉 본 실시예에서는 브라운 가스와 기존의 화석연료가 함께 소각기(10)의 연료로서 사용되는데, 상기 브라운 가스와 화석연료는, 각각 별개의 경로로 상기 소각기(10)에 공급되거나, 혹은 상기 소각기(10)에 공급되기 전에 미리 서로 혼합되어 공급될 수도 있다.

상기 열 회수기(50)는, 상기 소각기(10)에서 배출되는 폐열과 선박의 엔진(6)에서 발생하는 폐열을 회수하는 일종의 열 교환 장치로서, 소각기와 엔진에서 배출되는 고온의 배기가스들이 통과하는 배관들의 주위에 저온의 유체(예를 들어 물)를 위치시킴으로써 고온의 배기가스들과 저온의 유체 사이에 일어나는 열 교환 작용에 의해 폐열을 회수하도록 한다. 본 실시예에서는, 상기 소각기(10)의 배기가스 배출을 위한 배기가스 통로('제1배기가스 통로')와 상기 선박 엔진(6)의 배기가스 배출을 위한 배기가스 통로('제2배기가스 통로')가 상기 열 회수기(50)의 내부를 경유하여 외부 대기로 연결되도록 설치되어 있어서, 상기 제1 및 제2 배기가스 통로들 안의 배기가스들과 상기 저온 유체 간의 열 교환 작용에 의해, 상기 소각기(10)와 선박 엔진(6)의 배기가스들의 폐열이 열 회수기(50)에서 회수되고, 그 결과 열 회수기(50)는 뜨거운 증기를 발생시키게 된다. 이때, 상기 증기를 발생시키기 위하여 필요한 물의 양은 회수되는 폐열의 에너지량에 비례하여 결정된다.

본 발명에 따른 선박용 폐기물 소각 시스템에서는, 상기 열 회수기(50)의 출력측 배관들이 상기 폐유 저장용기(20)안의 가열파이프(21) 및 선박의 스팀터빈(7)과 난방장치(8)에 각각 연결된 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 열 회수기(50)의 출력측 배관은 상기 폐유 저장용기(20)의 가열파이프(21)와 연결되어, 상기 열 회수기(50)에서 발생된 증기가 상기 가열파이프(21)로 공급될 수 있으며, 그 결과 상기 가열파이프(21)는 폐유 저장용기(20) 안의 폐유의 온도를 높여 점도를 낮추고 유동성을 증가시키는 역할을 하게 된다. 뿐만 아니라, 상기 열 회수기(50)는 그 출력측 배관들이 상기 스팀터빈(7) 및/또는 난방장치(8)와도 연결됨으로써, 상기 열 회수기(50)에서 회수된 배기가스들 중의 폐열이 선박의 스팀터빈(7)과 난방장치(8)를 가동시키는데 필요한 에너지원으로 재활용될 수 있다.

상기 열 회수기(50)에서 발생된 증기는, 상기 폐유 저장용기(20)에 장착된 가열파이프(21)와, 각종 장비의 구동용 또는 발전용으로 사용되는 스팀 터빈(7)과, 선박의 객실 등을 난방하는 난방장치(8)로 공급된다.

상기 브라운 가스 공급장치(30)와 상기 소각기(10)를 연결하는 브라운 가스 공급 파이프에는, 브라운 가스의 발화로 인한 수소 화염의 역화(Back flash)를 방지하기 위한 역화방지기(60)가 장착되어 있다.

상기 역화방지기(60)는, 철사망 구조를 가진 장치로서, 상기 브라운 가스 공급 파이프 내부에 장착됨으로써, 브라운 가스의 흐름을 방해하지 않으면서 화염의 역화를 방지하는 기능을 하게 된다.

상기 역화방지기(60)에는, 브라운 가스에 불활성 가스를 투입하여 브라운 가스의 발화를 방지하는 발화방지장치(70)가 장착되어 있다. 상기 발화방지방치(70)는, 브라운 가스 공급장치(30)로부터 공급되는 브라운 가스의 현재 상태가 소정의 안전범위를 벗어나 가연한계에 도달할 때에는, 브라운 가스의 공급을 차단시키고 불활성 가스를 상기 역화방지기(60)가 장착된 상기 브라운 가스 공급 파이프로 공급함으로써, 브라운 가스의 발화를 방지하게 된다.

이하에서는, 도 2를 참조하여 상술한 선박용 폐기물 소각 시스템(100)을 사용하는 방법의 일례를 설명하기로 한다.

먼저, 상기 소각기(10)에 폐유나 고형쓰레기 등 각종 폐기물을 투입하고, 상기 화석연료 저장용기(40)로부터 화석연료를 상기 소각기(10)에 공급하는 동시에 상기 브라운 가스 공급장치(30)로부터 브라운 가스를 상기 소각기(10)에 공급하게 되면, 상기 소각기(10)의 내부에서 상기 폐기물과 화석연료 및 브라운 가스가 연소됨으로써 폐기물이 소각된다.

상기 선박용 폐기물 소각 시스템(100)은, 상기 소각기(10)에 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 공급장치(30)를 구비하고 있으므로, 기존의 화석연료만을 이용하여 폐기물을 소각하는 종래의 선박용 폐기물 소각 시스템에 비하여, 폐기물의 완전연소가 가능하여 일산화탄소(CO), 검댕(SOOT) 등과 같은 환경 오염 물질의 배출량이 감소된다는 장점이 있다.

또한, 상기 선박용 폐기물 소각 시스템(100)은, 브라운 가스와 기존의 화석연료를 함께 소각기(10)의 연료로 사용하고 있으므로, 제어장치(미도시)에 의하여 브라운 가스의 공급량이 충분하지 못한 경우에는 화석연료의 공급량을 증가시키고 브라운 가스의 공급량이 충분한 경우에는 화석연료의 공급량을 감소시킴으로써, 일정한 요구 부하 조건을 충족시킬 수 있도록 충분한 발열량을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상기 폐기물이 소각기(10)에서 소각되면서 발생되는 고온의 배기가스 및 상기 엔진(6)에서 발생되는 고온의 배기가스는 상기 열 회수기(50)로 전달되고, 상기 열 회수기(50)는 이러한 배기가스의 열을 회수하여 뜨거운 증기를 생성시키게 된다. 이렇게 생성된 고온의 증기는, 상기 가열파이프(21)와, 상기 스팀 터빈(7)과, 상기 난방장치(8)로 공급되어 에너지원으로 사용된다.

상기 선박용 폐기물 소각 시스템(100)은, 상기 소각기(10)에서 배출되는 폐열 및 선박의 엔진(6)에서 발생하는 폐열을 회수하는 열 회수기(50)를 구비하고 있으므로, 폐기물이 소각될 때 발생되는 고온의 배기가스가 대기 중으로 그대로 배출되는 종래의 선박용 폐기물 소각 시스템과는 달리, 배기가스에 포함된 에너지가 재사용될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 선박용 폐기물 소각 시스템(100)은, 폐열을 회수하여 고온의 증기를 발생시키는 열 회수기(50)를 구비하고 있으므로, 회수된 폐열을 용이하게 상기 가열파이프(21), 스팀 터빈(7), 난방장치(8) 등과 같은 장치로 보낼 수 있어, 폐열의 활용이 간편하다는 장점이 있다.

그리고, 상기 선박용 폐기물 소각 시스템(100)은, 수소 화염의 역화를 방지하기 위한 역화방지기(60)가 장착되어 있으므로, 화염이 브라운 가스 공급 파이프를 따라 상기 브라운 가스 공급장치(30) 방향으로 전파되는 것을 차단할 수 있다는 장점이 있다.

아울러, 상기 선박용 폐기물 소각 시스템(100)은, 브라운 가스에 불활성 가스를 투입하여 브라운 가스의 발화를 방지하는 발화방지장치(70)가 장착되어 있으므로, 브라운 가스 공급장치(30)로부터 공급되는 브라운 가스가 소정의 안전범위를 벗어나 가연한계에 도달하는 경우에 불활성 가스를 상기 브라운 가스 공급 파이프로 공급함으로써, 상기 브라운 가스 공급 파이프 내에서 브라운 가스가 발화되는 것이 방지될 수 있다는 장점이 있다.

본 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 열 회수기(50)에서 발생된 증기가 상기 가열파이프(21), 스팀 터빈(7), 난방장치(8) 모두에 공급되고 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 가열파이프(21)에만 공급될 수도 있음은 물론이다.

본 실시예에서는, 선박의 엔진(6)에서 배출되는 폐열도 상기 열 회수기(50)에 의하여 회수되고 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 소각기(10)에서 배출되는 폐열만 회수하여 재사용할 수도 있음은 물론이다.

상술한 실시예들에서는, 상기 소각기(10) 또는 선박의 엔진(6)에서 배출되는 폐열만을 회수하여 사용하고 있으나, 다른 열원에서 배출되는 폐열을 회수하여 사용하는 기존의 폐열 회수 시스템(Waste Heat Recovery System)과 연결하여 사용될 수 있음은 물론이다. 이 경우에는 소각기(10) 또는 엔진(6)에서 배출되는 폐열이 상기 난방장치(8) 등에서 요구하는 에너지량을 충족시키지 못하는 경우에 기존의 폐열 회수 시스템(Waste Heat Recovery System)에서 회수된 폐열이 보완적으로 사용될 수 있다는 장점이 있다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

100 : 선박용 폐기물 소각 시스템 10 : 소각기
20 : 폐유 저장용기 21 : 가열파이프
30 : 브라운 가스 공급장치 40 :화석연료 저장용기
50 : 열 회수기 60 : 역화방지기
70 : 발화방지방치 6 : 엔진
7 : 스팀 터빈 8 : 난방장치

Claims

선박에서 발생되는 폐유나 고형쓰레기 등 각종 폐기물을 소각하여 처리하는 폐기물 소각 시스템에 있어서,
브라운 가스를 연료로 사용하여 상기 폐기물을 소각하는 소각기(10);
상기 소각기(10)에서 배출되는 폐열을 회수하는 열 회수기(50); 및
상기 소각기(10)에 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 공급장치(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐기물 소각 시스템.
제1항에 있어서, 상기 선박은 화석연료를 연소하여 선박의 항행을 위한 추진력을 발생하는 엔진(6)을 포함하며;
상기 엔진의 배기가스 배출을 위한 배기가스 통로는 상기 열 회수기(50)를 경유하여 외부 대기로 연결되고, 상기 열 회수기(50) 안에서 상기 배기가스 통로 주변에는 저온 유체가 위치하며,
상기 열 회수기(50)는, 상기 배기가스 통로 안의 배기가스와 상기 저온 유체 간의 열 교환 작용에 의해, 상기 엔진의 배기가스 중에 포함된 폐열을 회수하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐기물 소각 시스템.
제1항에 있어서, 상기 선박은 화석연료를 연소하여 선박의 항행을 위한 추진력을 발생하는 엔진(6)을 포함하며;
상기 소각기(10)의 배기가스 배출을 위한 제1배기가스 통로와 상기 엔진의 배기가스 배출을 위한 제2배기가스 통로는 상기 열 회수기(50)를 경유하여 외부 대기로 연결되고, 상기 열 회수기(50) 안에서 상기 제1배기가스 통로 및 제2배기가스 통로의 주변에는 저온 유체가 위치하며,
상기 열 회수기(50)는, 상기 제1배기가스 통로 및 제2배기가스 통로 안의 배기가스들과 상기 저온 유체 간의 열 교환 작용에 의해, 상기 소각기(10)의 배기가스와 상기 엔진(6)의 배기가스 중에 포함된 폐열을 회수하여 증기를 발생시키는 것을 특징으로 하는 선박용 폐기물 소각 시스템.
제3항에 있어서, 상기 소각기(10)로 공급되는 폐유를 저장하는 폐유 저장용기(20)를 더 포함하며;
상기 폐유 저장용기(20) 내부에는 폐유의 온도를 높여 폐유의 점도를 낮추기 위한 가열파이프(21)가 설치되고,
상기 가열파이프(21)는 상기 열 회수기(50)와 연결되며,
상기 열 회수기(50)에서 발생한 증기는 상기 폐유 저장용기(20) 안의 상기 가열파이프(21)로 공급되어 상기 폐유를 가열하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 선박용 폐기물 소각 시스템.
제3항에 있어서, 상기 선박은 난방장치(8) 및 스팀 터빈(7)을 더 포함하며;
상기 열 회수기(50)는 상기 난방장치(8) 및 상기 스팀 터빈(7)과 연결되고,
상기 열 회수기(50)에 의해서 발생한 증기는 상기 난방장치(8) 또는 상기 스팀 터빈(7)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박용 폐기물 소각 시스템.
제1항에 있어서, 상기 선박은 화석연료를 저장하는 화석연료 저장용기(40)를 더 포함하며;
상기 소각기(10)는 상기 화석연료 저장용기(40)와 연결되어 화석연료를 공급받을 수 있고,
상기 소각기(10)는 상기 브라운 가스 공급장치(30)로부터 공급된 브라운 가스와 상기 화석연료 저장용기(40)로부터 공급된 화석연료를 함께 사용하여 소각작업을 진행하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐기물 소각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 브라운 가스 공급장치(30)와 상기 소각기(10)의 사이에는, 수소 화염의 역화를 방지하기 위한 역화방지기(60)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 폐기물 소각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 브라운 가스 공급장치(30)와 상기 소각기(10)의 사이에는, 브라운 가스에 불활성 가스를 투입하여 브라운 가스의 발화를 방지하는 발화방지장치(70)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 폐기물 소각 시스템.