KR20130026481A - 선박용 탈질 시스템 및 이것을 구비한 선박 그리고 선박용 탈질 시스템의 제어 방법 - Google Patents

선박용 탈질 시스템 및 이것을 구비한 선박 그리고 선박용 탈질 시스템의 제어 방법 Download PDF

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KR20130026481A
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KR1020137001600A
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사토루 무라타
나오히로 히라오카
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

탈질용 환원제로서 암모니아를 생성할 때에 필요한 전기 에너지를 낮은 소비 에너지로 공급한다. 물로부터 수소를 제조하는 수소 제조부 (81), 및 공기로부터 질소를 제조하는 질소 제조부 (83) 를 갖고, 수소 제조부 (81) 에 의해 제조된 수소 및 질소 제조부 (83) 에 의해 제조된 질소로부터 암모니아를 생성하는 암모니아 생성기 (2) 와, 선박용 추진용의 메인 엔진 (3) 의 배기 가스 통로에 형성되고, 암모니아 생성기 (2) 에 의해 생성된 암모니아와 함께 배기 가스 탈질을 실시하는 SCR 촉매부 (4) 를 구비하고 있다. 파워 매니지먼트 시스템 (72) 은, 메인 엔진 (3) 의 배기 에너지를 사용하여 발전하는 발전기의 발전 출력을, 메인 엔진 (3) 의 부하에 기초하여 제어한다. 파워 매니지먼트 시스템 (72) 에 의해 제어된 전력의 일부가 암모니아 생성기 (2) 에 공급된다.

Description

선박용 탈질 시스템 및 이것을 구비한 선박 그리고 선박용 탈질 시스템의 제어 방법{MARINE DENITRATION SYSTEM, MARINE VESSEL EQUIPPED WITH SAME, AND CONTROL METHOD FOR MARINE DENITRATION SYSTEM}
본 발명은, 예를 들어 디젤 엔진으로부터의 배기 가스의 탈질에 사용하기에 바람직한 선박에 탑재되는 선박용 탈질 시스템 및 이것을 구비한 선박 그리고 선박용 탈질 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
선박 추진용 디젤 엔진 (메인 엔진) 으로부터 발생하는 질소 산화물 (NOx) 을 제거하기 위해, 선박에 탈질 장치가 탑재된다.
하기 특허문헌 1 에는, 탈질 촉매의 환원제로서 사용하는 암모니아를 선박 상에서 생성 가능하게 한 발명이 개시되어 있다. 암모니아가 선박 상에서 생성될 수 있기 때문에, 액체 암모니아를 선박으로 운반하고, 선박 내에서 저장할 필요가 없다. 또한, 액체 암모니아는 위험물로서 취급되기 때문에, 누설 검지 센서나 이중 배관 등의 특별한 저장 설비를 형성할 필요가 있는데, 선박 상에서 암모니아를 필요량만 생성하면 특별한 저장 설비를 형성할 필요가 없다.
일본 공개특허공보 평11-292531호
선박 상에서 암모니아를 생성하기 위해서는 물 전기 분해나 반송 펌프 등을 구동시키기 위한 전기 에너지가 필요하게 된다. 상기 특허문헌 1 에서는, 보기 (補機) 로서의 디젤 엔진 발전기로부터의 전력을 이용하는 것이 개시되어 있다.
그러나, 일반적으로 디젤 엔진 발전기는 메인 엔진보다 열효율이 낮으므로, 디젤 엔진 발전기로부터 전력을 얻는 것에서는, 암모니아를 생성하기 위해 에너지를 더욱 낭비하게 되고, 에너지 절약의 관점에서 바람직하지 않다.
또한, 선박의 메인 엔진의 부하에 따라, 배기 가스의 탈질에 요하는 암모니아량은 수시로 변화된다. 그래서, 암모니아를 과부족 없이 필요량만 생성할 필요가 있다. 또한, 암모니아 생성을 위한 전력에 대해서도, 필요 암모니아량의 변화에 따라 적절히 공급할 필요가 있다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 탈질용 환원제로서 암모니아를 생성할 때에 필요한 전기 에너지를 낮은 소비 에너지로 공급할 수 있는 선박용 탈질 시스템 및 이것을 구비한 선박 그리고 선박용 탈질 시스템의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 탈질에 필요한 암모니아를 과부족 없이 공급할 수 있고, 또한 암모니아 생성을 위해 전력을 적절히 공급할 수 있는 선박용 탈질 시스템 및 이것을 구비한 선박 그리고 선박용 탈질 시스템의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 선박용 탈질 시스템은 이하의 수단을 채용한다.
즉, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 선박용 탈질 시스템은, 물로부터 수소를 제조하는 수소 제조부, 및 공기로부터 질소를 제조하는 질소 제조부를 갖고, 상기 수소 제조부에 의해 제조된 수소 및 상기 질소 제조부에 의해 제조된 질소로부터 암모니아를 생성하는 암모니아 생성기와, 선박용 추진용의 메인 엔진의 배기 가스 통로에 형성되고, 상기 암모니아 생성기에 의해 생성된 암모니아와 함께 배기 가스 탈질을 실시하는 탈질 촉매부를 구비한 선박용 탈질 시스템에 있어서, 상기 메인 엔진의 배기 에너지를 사용하여 발전하는 발전기의 발전 출력을 상기 메인 엔진의 부하에 기초하여 제어하는 발전 출력 제어부를 구비하고, 그 발전 출력 제어부에 의해 제어된 전력의 적어도 일부가 상기 암모니아 생성기에 사용된다.
암모니아 생성기는, 물로부터 수소를 제조하는 수소 제조부와, 공기로부터 질소를 제조하는 질소 제조부를 갖고, 수소 제조부 및 질소 제조에 의해 제조된 수소 및 질소에 의해 암모니아를 생성한다. 이와 같이, 물 및 공기를 원료로 하여 선박 상에서 암모니아를 생성할 수 있기 때문에, 액체 암모니아 (예를 들어 암모니아 수용액) 나 우레아 등의 환원제를 저장하는 스페이스를 선박 상에 형성할 필요가 없다. 따라서, 큰 스페이스를 확보하지 않고 선박용 탈질 시스템을 선박 내에 설치할 수 있다.
또한, 발전 출력 제어부는, 메인 엔진의 부하에 기초하여 메인 엔진의 배기 에너지를 사용하여 발전하는 발전기의 발전 출력을 제어하기 때문에, 메인 엔진의 부하에 따라 배기 에너지를 발전 출력으로서 적절히 회수할 수 있다. 그리고, 메인 엔진의 배기 에너지로부터 회수된 발전 출력을 암모니아 생성기에 사용하는 것으로 했기 때문에, 암모니아 생성기를 적은 소비 에너지로 운전할 수 있다. 이와 같이, 메인 엔진의 배기 에너지를 유효 이용할 수 있기 때문에, 별도 형성된 디젤 엔진 발전기 등의 발전용 보기의 용량 증대나 대수 증가를 회피할 수 있다.
또한, 상기 제 1 양태에 있어서, 선박용 탈질 시스템이, 상기 암모니아 생성기에 의해 생성되는 암모니아의 목표 암모니아 생성량을, 상기 메인 엔진의 부하에 따라 연산하는 목표 암모니아 생성량 연산 수단을 구비하고 있어도 된다.
탈질을 위해 필요한 암모니아 생성량은 메인 엔진의 부하에 따라 변화되기 때문에, 암모니아의 생성량의 목표값을 메인 엔진의 부하에 따라 연산하는 것으로 하였다. 이것에 의해, 메인 엔진의 부하에 따라 적절한 양의 암모니아를 수시 생성할 수 있다.
또한, 상기 목표 암모니아 생성량 연산 수단을 구비하고 있는 구성에 있어서, 선박용 탈질 시스템이, 상기 암모니아 생성기에 의해 생성된 암모니아 생성량을 검출하는 암모니아 생성량 검출 수단을 구비하고, 그 암모니아 생성량 검출 수단에 의해 검출된 검출 암모니아 생성량과, 상기 목표 암모니아 생성량을 사용하여 상기 암모니아 생성기에 의한 암모니아 생성량을 피드백 제어하는 구성이어도 된다.
검출 암모니아 생성량을 사용하고, 목표 암모니아 생성량에 일치하도록 암모니아 생성량을 피드백 제어하는 것으로 하였다. 이것에 의해, 적절량의 암모니아를 수시 생성할 수 있다. 또한, 암모니아를 과잉으로 생성하지 않기 때문에, 쓸데 없이 전력을 소비하는 일이 없다.
또한, 상기 암모니아 생성량 검출 수단을 구비하는 구성에 관련된 선박용 탈질 시스템에 있어서, 상기 암모니아 생성량 검출 수단이, 상기 암모니아 생성기에 의해 생성된 암모니아 유량을 검출하는 암모니아 유량 센서, 상기 탈질 촉매부의 상류측의 암모니아 농도를 검출하는 상류측 암모니아 농도 센서, 및 상기 탈질 촉매부의 하류측의 암모니아 농도를 검출하는 하류측 암모니아 농도 센서 중의 적어도 1 개를 구비하고 있어도 된다.
암모니아 유량 센서에 의해, 생성된 암모니아 유량이 얻어진다. 상류측 암모니아 농도 센서에 의해, 탈질 촉매부에 공급되는 암모니아의 농도가 얻어진다. 하류측 암모니아 농도 센서에 의해, 탈질 촉매부에서 소비된 후의 암모니아의 농도가 얻어진다. 이들 센서를 단독으로, 또는 각각을 적절히 조합하여 사용함으로써, 암모니아 생성량을 얻을 수 있다.
또한, 상기 목표 암모니아 생성량 연산 수단을 구비하고 있는 구성에 관련된 선박용 탈질 시스템이, 상기 목표 암모니아 생성량으로부터 상기 암모니아 생성기의 필요 전력을 연산하는 암모니아 생성기 필요 전력 연산 수단을 추가로 구비하고, 상기 발전 출력 제어부는, 상기 암모니아 생성기 필요 전력 연산 수단에 의해 얻어진 필요 전력을 사용하여, 발전 출력을 피드 포워드 제어하는 것이 바람직하다.
목표 암모니아 생성량으로부터 암모니아 생성기의 필요 전력을 얻어 두고, 이 필요 전력을 만족하도록 발전 출력을 피드 포워드 제어하기 때문에, 안정된 전력 공급이 가능하게 된다.
또한, 상기 제 1 양태에 관련된 선박용 탈질 시스템은, 상기 탈질 촉매부에 안내되는 배기 가스를 가열하는 전기 히터를 구비하고, 상기 발전 출력 제어부에 의해 제어된 전력의 적어도 일부가 상기 전기 히터에 사용되는 것이 바람직하다.
탈질 촉매부로서 주로 사용되고 있는 선택 접촉 환원법 (SCR) 의 SCR 촉매에서는, 배기 가스 온도가 저온이 될수록 피독의 우려가 있다. 그래서, 전기 히터에 의해 배기 가스 온도를 상승시킴으로써, 탈질 촉매부의 피독을 방지하는 것으로 하였다.
또, 발전 출력 제어부에 의해 제어된 전력의 적어도 일부를 전기 히터에 공급함으로써, 배기 가스로부터 열회수하여 발전시킨 전력을 사용하는 것으로 했기 때문에, 적은 소비 에너지로 전기 히터를 운전시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 양태에 관련된 선박용 탈질 시스템은, 상기 메인 엔진의 배기 터빈 과급기의 회전 출력을 얻어 발전하는 과급기측 발전기를, 상기 발전기로서 사용하는 것이 바람직하다.
메인 엔진의 배기 터빈 과급기의 회전 출력을 얻어 발전하는 과급기측 발전기를 구비한 과급기로서, 하이브리드 배기 터빈 과급기가 알려져 있다. 이 과급기측 발전기를 암모니아 생성기에 대하여 전력 공급하는 발전기로서 사용하는 것으로 하였다. 이것에 의해, 메인 엔진의 배기 에너지를 유효하게 이용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 양태에 관련된 선박용 탈질 시스템은, 상기 메인 엔진의 배기 가스를 구동원으로 하는 파워 터빈에 의해 발전하는 파워 터빈측 발전기를, 상기 발전기로서 사용하는 것이 바람직하다.
메인 엔진의 배기 가스를 구동원으로 하는 파워 터빈에 의해 발전하는 파워 터빈측 발전기의 출력 전력을 암모니아 생성기에 사용하는 것으로 하였다. 이것에 의해, 메인 엔진의 배기 에너지를 유효하게 이용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 양태에 관련된 선박용 탈질 시스템은, 상기 메인 엔진의 배기 가스를 사용한 배기 가스 보일러에 의해 생성된 증기를 구동원으로 하는 증기 터빈에 의해 발전하는 증기 터빈측 발전기를, 상기 발전기로서 사용하는 것이 바람직하다.
메인 엔진의 배기 가스를 사용한 배기 가스 보일러에 의해 생성된 증기를 구동원으로 하는 증기 터빈에 의해 발전하는 증기 터빈측 발전기의 출력 전력을 암모니아 생성기에 사용하는 것으로 하였다. 이것에 의해, 메인 엔진의 배기 에너지를 유효하게 이용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 양태에 관련된 선박용 탈질 시스템은, 상기 메인 엔진의 배기 가스를 구동원으로 하는 파워 터빈, 및 상기 메인 엔진의 배기 가스를 사용한 배기 가스 보일러에 의해 생성된 증기를 구동원으로 하는 증기 터빈에 의해 발전하는 이종 (異種) 터빈측 발전기를, 상기 발전기로서 사용하는 것이 바람직하다.
이종 터빈측 발전기에는, 파워 터빈 및 증기 터빈 등의 상이한 종류 (이종) 의 터빈이 접속되어 있다. 이 이종 터빈측 발전기를 사용함으로써, 메인 엔진의 배기 가스를 구동원으로 하는 파워 터빈에 더하여, 메인 엔진의 배기 가스를 사용한 배기 가스 보일러에 의해 생성된 증기를 구동원으로 하는 증기 터빈도 사용하여 발전하는 것으로 했기 때문에, 더욱 메인 엔진의 배기 에너지를 유효하게 이용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 양태에 관련된 선박용 탈질 시스템은, 상기 메인 엔진의 재킷이나 공기 냉각기의 냉각수 및/또는 배기 가스와 열교환한 가열수와 열교환되고, 증기화한 열 매체를 구동원으로 하는 터빈에 의해 발전하는 열 매체 터빈측 발전기를, 상기 발전기로서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 열 매체는, 물보다 비점이 낮은 대체 프레온 (예를 들어 R-245fa, R-134a 등) 이나, 펜탄, 부탄 등의 유기 열 매체를 사용한 시스템이 일반적으로 알려져 있고, 랭킨 사이클이라고 불리고 있다.
또한, 상기 제 1 양태에 관련된 선박용 탈질 시스템은, 상기 메인 엔진으로부터의 배기 가스에 의해 구동되는 배기 터빈 과급기를 구비하고, 그 배기 터빈 과급기는, 용량 가변으로 되어 있는 것이 바람직하다.
용량 가변식 과급기를 사용함으로써, 소기 압력에 따른 적절한 조건 (예를 들어 연료 소비율이 최적인 조건) 에서 운전시킬 수 있다. 또한, 배기 가스의 NOx 규제가 엄격하게 되어 있는 해역 (배기 가스 규제 해역 (ECA ; Emission Control Area)) 밖을 항행할 때에는 암모니아 생성기에서 소비하는 전력이 불필요해지므로, 필요 전력을 저감시켜 연료 소비율이 최적이 되는 조건을 선택하여 운전할 수 있다.
용량 가변이 된 배기 터빈 과급기로는, 예를 들어 VG (Variable Geometry) 터보 등의 가변 노즐 과급기, 고정 터빈 노즐에 안내되는 배기 가스 유로 면적을 전환하는 형식의 과급기, 또는 용량이 상이한 복수대의 과급기를 구비하고, 운전 대수가 가변이 된 과급기 시스템을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 양태에 관련된 선박은, 선박 추진용의 메인 엔진과, 상기 중 어느 것에 기재된 선박용 탈질 시스템을 구비하고 있다.
상기 선박용 탈질 시스템을 구비하고 있기 때문에, 탈질용 환원제로서 암모니아를 생성할 때에 필요한 전기 에너지를 낮은 소비 에너지로 공급할 수 있는 선박을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 양태에 관련된 선박용 탈질 시스템의 제어 방법은, 물로부터 수소를 제조하는 수소 제조부, 및 공기로부터 질소를 제조하는 질소 제조부를 갖고, 상기 수소 제조부에 의해 제조된 수소 및 상기 질소 제조부에 의해 제조된 질소로부터 암모니아를 생성하는 암모니아 생성기와, 선박용 추진용의 메인 엔진의 배기 가스 통로에 형성되고, 상기 암모니아 생성기에 의해 생성된 암모니아와 함께 배기 가스 탈질을 실시하는 탈질 촉매부를 구비한 선박용 탈질 시스템을 제어하는 선박용 탈질 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 메인 엔진의 배기 에너지를 사용하여 발전하는 발전기의 발전 출력을, 상기 메인 엔진의 부하에 기초하여 제어함과 함께, 그 발전 출력의 적어도 일부를 상기 암모니아 생성기에 공급한다.
암모니아 생성기는, 물로부터 수소를 제조하는 수소 제조부와, 공기로부터 질소를 제조하는 질소 제조부를 갖고, 수소 제조부 및 질소 제조에 의해 제조된 수소 및 질소에 의해 암모니아를 생성한다. 이와 같이, 물 및 공기를 원료로 하여 선박 상에서 암모니아를 생성할 수 있기 때문에, 액체 암모니아 (예를 들어 암모니아 수용액) 나 우레아 등의 환원제를 저장하는 스페이스를 선박 상에 형성할 필요가 없다. 따라서, 큰 스페이스를 확보하지 않고 선박용 탈질 시스템을 선박 내에 설치할 수 있다.
또한, 메인 엔진의 부하에 기초하여 메인 엔진의 배기 에너지를 사용하여 발전하는 발전기의 발전 출력을 제어하기 때문에, 메인 엔진의 부하에 따라 배기 에너지를 발전 출력으로서 적절히 회수할 수 있다. 그리고, 메인 엔진의 배기 에너지로부터 회수된 발전 출력을 암모니아 생성기에 사용하는 것으로 했기 때문에, 암모니아 생성기를 적은 소비 에너지로 운전할 수 있다. 이와 같이, 메인 엔진의 배기 에너지를 유효 이용할 수 있기 때문에, 별도 형성된 디젤 엔진 발전기 등의 발전용 보기의 용량 증대나 대수 증가를 회피할 수 있다.
본 발명에 의하면, 탈질용 환원제로서 암모니아를 생성할 때에 필요한 전기 에너지를 낮은 소비 에너지로 공급할 수 있다.
본 발명에 의하면, 탈질에 필요한 암모니아를 과부족 없이 공급할 수 있고, 또한 암모니아 생성을 위해 전력을 적절히 공급할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 선박용 탈질 시스템이 형성된 메인 엔진 주위를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 암모니아 생성기의 개략을 나타낸 개략 구성도이다.
도 3 은 도 1 의 선박용 탈질 시스템을 제어하는 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 4 는 메인 엔진의 부하에 대한 암모니아 생성량을 나타낸 그래프이다.
도 5 는 제 1 실시형태에 있어서의 메인 엔진의 부하에 대한 발전량을 나타낸 맵이다.
도 6 은 암모니아 생성량의 피드백 제어를 나타낸 블록도이다.
도 7 은 발전량의 피드 포워드 제어를 나타낸 블록도이다.
도 8 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 선박용 탈질 시스템이 형성된 메인 엔진 주위를 나타낸 개략 구성도이다.
도 9 는 도 8 의 선박용 탈질 시스템을 제어하는 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 10 은 제 2 실시형태에 있어서의 메인 엔진의 부하에 대한 발전량을 나타낸 맵이다.
도 11 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 선박용 탈질 시스템이 형성된 메인 엔진 주위를 나타낸 개략 구성도이다.
도 12 는 도 11 의 선박용 탈질 시스템을 제어하는 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 13 은 제 3 실시형태에 있어서의 메인 엔진의 부하에 대한 발전량을 나타낸 맵이다.
도 14 는 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 선박용 탈질 시스템이 형성된 메인 엔진 주위를 나타낸 개략 구성도이다.
도 15 는 도 14 의 선박용 탈질 시스템을 제어하는 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 16 은 제 4 실시형태에 있어서의 메인 엔진의 부하에 대한 발전량을 나타낸 맵이다.
도 17 은 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 선박용 탈질 시스템을 나타낸 개략 구성도이다.
도 18 은 도 17 의 선박용 탈질 시스템을 제어하는 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 19 는 제 5 실시형태에 있어서의 메인 엔진의 부하에 대한 발전량을 나타낸 맵이다.
이하에, 본 발명에 관련된 실시형태에 관해서, 도면을 참조하여 설명한다.
[제 1 실시형태]
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 관해서, 도 1 을 사용하여 설명한다.
도 1 에는, 본 실시형태에 관련된 선박용 탈질 시스템 (1) 이 형성된 메인 엔진 (3) 주위의 개략 구성이 도시되어 있다.
선박 내에는, 선박 추진용의 메인 엔진 (예를 들어 디젤 엔진) (3) 과, 메인 엔진 (3) 으로부터의 배기 가스를 탈질하기 위한 탈질 장치 (1) 와, 메인 엔진 (3) 의 배기 가스에 의해 구동되는 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 와, 메인 엔진 (3) 의 배기 가스에 의해 증기를 생성하는 배기 가스 이코노마이저 (배기 가스 보일러) (11) 를 구비하고 있다.
메인 엔진 (3) 으로부터의 출력은, 프로펠러축을 개재하여 스크루 프로펠러에 직접적 또는 간접적으로 접속되어 있다. 또한, 메인 엔진 (3) 의 각 기통의 실린더부 (13) 의 배기 포트는 배기 가스 집합관으로서의 배기 매니폴드 (15) 에 접속되어 있다. 배기 매니폴드 (15) 는, 제 1 배기관 (L1) 을 개재하여 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 의 터빈부 (5a) 의 입구측과 접속되어 있다.
한편, 각 실린더부 (13) 의 급기 포트는 급기 매니폴드 (17) 에 접속되어 있고, 급기 매니폴드 (17) 는, 급기관 (K1) 을 개재하여 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 의 콤프레서부 (5b) 와 접속하고 있다. 또한, 급기관 (K1) 에는 공기 냉각기 (인터쿨러) (18) 가 설치되어 있다.
하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 는, 터빈부 (5a) 와, 콤프레서부 (5b) 와, 하이브리드 발전기 모터 (과급기측 발전기) (5c) 를 구비하고 있다. 터빈부 (5a), 콤프레서부 (5b) 및 하이브리드 발전기 모터 (5c) 는, 회전축 (5d) 에 의해 동축으로 연결되어 있다.
하이브리드 발전기 모터 (5c) 는, 터빈부 (5a) 에 의해 얻어지는 회전 출력을 얻어 발전하는 한편, 선내 계통 (30) 으로부터 전력을 얻어 콤프레서부 (5b) 의 회전을 가세한다. 하이브리드 발전기 모터 (5c) 와 선내 계통 (30) 사이에는, 하이브리드 발전기 모터 (5c) 측으로부터 순서대로, 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터 (19) 와, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터 (20) 와, 개폐 스위치 (21) 가 형성되어 있다.
하이브리드 발전기 모터 (5c) 에 의해 발전된 전력은, 후술하는 바와 같이, 암모니아 생성기 (2) 로 공급된다.
또, 하이브리드 발전기 모터 (5c) 에 의해 발전된 전력은, 컨버터 (19) 에 의해 직류 전력으로 변환된 후, 인버터 (20) 를 통과시키지 않고 암모니아 생성기 (2) 에 직접 공급하는 것도 가능하다.
제 1 배기관 (L1) 과, 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 의 터빈부 (5a) 의 출구측에 접속된 제 2 배기관 (L2) 사이에는, 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 를 바이패스하도록 바이패스관 (L1') 이 형성되어 있다. 이 바이패스관 (L1') 에는, 배기 가스 바이패스 제어 밸브 (V1) 와, 오리피스 (14) 가 형성되어 있다.
배기 가스 바이패스 제어 밸브 (V1) 는, 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 에 안내되는 배기 가스의 유량을 제어한다. 즉, 배기 가스 바이패스 제어 밸브 (V1) 가 전체 폐쇄 상태인 경우에는, 배기관 (L1) 으로부터 안내되는 배기 가스의 전체 유량은, 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 로 공급된다. 배기 가스 바이패스 제어 밸브 (V1) 의 개도가 증가함에 따라, 배기관 (L1) 으로부터 바이패스관 (L1') 으로 안내되는 배기 가스의 유량이 증가한다. 이와 같이, 배기 가스 바이패스 제어 밸브 (V1) 에 의해, 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 로 안내되는 배기 가스의 유량이 제어된다. 배기 가스 바이패스 제어 밸브 (V1) 의 개도는, 도시하지 않은 제어부에 의해 제어된다.
오리피스 (14) 는, 배기 가스 바이패스 제어 밸브 (V1) 의 하류측에 위치하고, 배기 가스 바이패스 제어 밸브 (V1) 가 전체 개방 상태인 경우, 바이패스관 (L1') 에 배기 가스가 다량으로 안내되는 것을 방지하여, 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 에 배기 가스가 공급되도록 하는 것이다.
또, 본 실시형태에서는, 오리피스 (14) 를 형성하는 것으로 하여 설명했는데, 오리피스 (14) 를 형성하지 않아도 된다.
선내 계통 (30) 에는, 발전기 (62) 를 구비한 제 1 발전용 디젤 엔진 (61), 발전기 (64) 를 구비한 제 2 발전용 디젤 엔진 (63) 이 병렬로 접속되어 있다.
선내 계통 (30) 은, 암모니아 생성기 (2) 및 후술하는 전기 히터 (73) 에 접속되어 있고, 이들 암모니아 생성기 (2) 및 전기 히터 (73) 에 전력이 공급되도록 되어 있다.
배기 가스 이코노마이저 (11) 는, 제 2 배기관 (L2) 에 접속되어 있고, 메인 엔진 (3) 으로부터 배출되는 배기 가스와, 급수관 (23) 에 의해 공급된 물을 열교환시켜 증기를 발생시킨다. 배기 가스 이코노마이저 (11) 의 상류측에는, 배기 가스의 유출입을 제어하는 배기 가스 이코노마이저용 개폐 밸브 (22) 가 형성되어 있다. 배기 가스 이코노마이저용 개폐 밸브 (22) 의 전환 타이밍은, 도시하지 않은 제어부에 의해 결정된다.
선박용 탈질 시스템 (1) 은, 암모니아 생성기 (2) 와, 선택 접촉 환원법 (SCR ; Selective Catalytic Reduction) 에 사용되는 SCR 촉매부 (4) 를 구비하고 있다. 암모니아 생성기 (2) 및 SCR 촉매부 (4) 는, 제 2 배기관 (L2) 에 접속되어 있고, 배기 가스 흐름의 상류측에 암모니아 생성기 (2) 가 배치되고, 하류측에 SCR 촉매부 (4) 가 배치되어 있다.
도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 암모니아 생성기 (2) 는, 물로부터 수소를 제조하는 수소 제조부 (81) 와, 공기로부터 질소를 제조하는 질소 제조부 (83) 와, 수소 및 질소로부터 암모니아를 생성하는 암모니아 생성부 (80) 를 구비하고 있다.
수소 제조부 (81) 에 사용되는 물은, 선박에 탑재된 조수기 (造水機) (85) 에 의해 해수로부터 제조된 담수를, 다시 선박에 탑재된 순수 제조기 (87) 에 의해 제조된 순수가 사용된다. 수소 제조부 (81) 에는, 전해질로서 이온 교환막을 사용하여 순수를 전기 분해하는 고체 고분자 전해질막법이 사용된다. 수소 제조부 (81) 로부터 발생한 수소는, 수소 드라이어 (도시 생략) 로 탈습된 후, 암모니아 생성부 (80) 로 보내진다.
질소 제조부 (83) 에서는, PSA (Pressure Swing Adsorption) 법 등에 의해 공기로부터 질소가 얻어진다. 질소 제조부 (83) 에서 얻어진 질소는, 암모니아 생성부 (80) 로 보내진다.
암모니아 생성부 (80) 에서는, 수소와 질소가 혼합 가열되고, 루테늄 촉매 등의 반응 촉매하에서 암모니아가 생성된다.
암모니아 생성기 (2) 에서는, 수소 제조부 (81) 의 전기 분해 등과 같이 전력을 소비하기 위해, 이 전력으로서, 상기 서술한 하이브리드 발전기 모터 (5c) 로부터의 전력이 이용된다.
암모니아 생성기 (2) 에서 생성된 암모니아 (가스) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 암모니아 생성기용 개폐 밸브 (24) 를 개재하여, 제 2 배기관 (L2) 에 직접 공급된다. 이와 같이, 생성된 암모니아는, 도중에서 저류되지 않고 배기 가스 중에 공급되도록 되어 있다. 암모니아 생성기용 개폐 밸브 (24) 의 전환 타이밍은, 도시하지 않은 제어부에 의해 결정된다.
암모니아 생성기용 개폐 밸브 (24) 의 하류측에는, 암모니아량을 계측하기 위한 유량 센서 (S1) 가 형성되어 있다.
SCR 촉매부 (4) 에는, SCR 용 개폐 밸브 (26) 를 개재하여 제 2 배기관 (L2) 으로부터 배기 가스가 도입되도록 되어 있다. SCR 용 개폐 밸브 (26) 의 전환 타이밍은, 도시하지 않은 제어부에 의해 결정된다. SCR 촉매부 (4) 에서는, 배기 가스 중의 NOx 가 촉매에 의해 선택적으로 환원되고, 무해한 질소와 수증기로 분해된다.
SCR 촉매부 (4) 의 상류측에는, 도입되는 배기 가스를 가열하기 위한 전기 히터 (73) 가 형성되어 있다.
전기 히터 (73) 와 SCR 촉매부 (4) 사이에는, 암모니아 농도를 계측하는 상류측 농도 센서 (S2) 가 형성되어 있고, 또한, SCR 촉매부 (4) 의 하류측에도, 암모니아 농도를 계측하는 하류측 농도 센서 (S3) 가 형성되어 있다. 또, 이들 농도 센서 (S2, S3) 및 상기 서술한 유량 센서 (S1) 는, 어느 하나를 사용해도 되고, 이들을 적절히 조합하여 사용해도 된다.
SCR 용 개폐 밸브 (26) 와 배기 가스 이코노마이저용 개폐 밸브 (22) 는, 택일적으로 선택되어 개폐가 실시된다. 즉, 배기 가스의 NOx 규제가 엄격하다고 되어 있는 해역 (배기 가스 규제 해역 (Emission Control Area ; 이하 「ECA」라고 한다) 을 항행할 때와 같이 배기 가스 탈질이 필요한 경우에는, SCR 용 개폐 밸브 (26) 를 열고, 배기 가스 이코노마이저용 개폐 밸브 (22) 를 닫는다. 한편, 배기 가스의 NOx 규제가 비교적 느슨한 해역 (ECA 외) 을 항행할 때와 같이 배기 가스 탈질을 실시하지 않은 경우에는, SCR 용 개폐 밸브 (26) 를 닫고, 배기 가스 이코노마이저용 개폐 밸브 (22) 를 연다.
또, SCR 용 개폐 밸브 (26) 및 배기 가스 이코노마이저용 개폐 밸브 (22) 는, 1 개의 삼방밸브로 대용하는 것도 가능하다.
도 3 에는, 선박 전체를 제어하는 제어부가 상기 서술한 선박용 탈질 시스템 (1) 을 제어할 때의 블록도가 도시되어 있다. 제어부는, 엔진 메인 컨트롤러 (70) 와, 파워 매니지먼트 시스템 (발전 출력 제어부 ; 이하 「PMS」라고 한다) (72) 을 구비하고 있다.
엔진 메인 컨트롤러 (70) 는, 메인 엔진 (3) 을 제어한다. 엔진 메인 컨트롤러 (70) 에는, 엔진 부하 검출 수단 (74) 으로부터의 엔진 부하 신호 (LI) 와, 메인 엔진 (3) 의 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단 (76) 으로부터의 엔진 회전수 (N) 와, 메인 엔진 (3) 의 배기 매니폴드 (15) 내의 소기 압력을 검출하는 소기 압력 검출 수단 (78) 으로부터의 소기 압력 (P) 이 입력된다.
엔진 메인 컨트롤러 (70) 는, 이들 입력 신호에 기초하여 소정의 연산을 실시하고, 배기 가스의 탈질에 필요한 목표 암모니아 생성량을 결정한다. 즉, 엔진 메인 컨트롤러 (70) 는, 목표 암모니아 생성량 연산 수단으로도 기능한다. 목표 암모니아 생성량의 연산에는, 도 4 에 나타낸 그래프가 사용된다. 엔진 메인 컨트롤러 (70) 의 기억부에는, 이 그래프의 관계식 또는 수치화한 데이터 베이스가 격납되어 있다. 도 4 에 있어서, 가로축은 엔진 부하 신호 (LI) 로부터 얻어지는 엔진 부하 (%), 세로축은 암모니아 생성량 (N㎥/h) 이다. 동 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 암모니아 생성량은, 엔진 부하에 따라 단조롭게 증가한다. 또, 이 그래프는 일례로서, 메인 엔진의 특성에 따라 적절히 결정된다. 엔진 메인 컨트롤러 (70) 는, 엔진 부하 검출 수단 (74) 으로부터 얻어진 엔진 부하 신호 (LI) 로부터, 동 도면의 그래프에 기초하여 목표 암모니아 생성량을 결정한다. 이와 같이 결정된 목표 암모니아 생성량은, 암모니아 생성기 (2) 로 송신된다.
또한, 엔진 메인 컨트롤러 (70) 는, 소기 압력 (P) 에 기초하여, 바이패스 제어 밸브 (V1) 의 개도를 제어한다. 이 바이패스 배기관 (V1) 의 개도 제어에 의해, 배기 매니폴드 (15) 내의 압력을 소정값 이하로 유지한다.
PMS (72) 는, 선내 전력의 제어를 실시한다. PMS (72) 에는, 엔진 메인 컨트롤러 (70) 로부터 엔진 부하 신호 (LI) 와, 선내 전력 주파수 (f) 가 입력된다. PMS (72) 는, 이들 입력 신호에 기초하여 소정의 연산을 실시하고, 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 의 발전량을 결정한다. 이 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 의 발전량의 연산에는, 도 5 에 나타낸 맵이 사용된다. PMS (72) 의 기억부에는, 이 맵의 관계식 또는 수치화한 데이터 베이스가 격납되어 있다.
도 5 에 있어서, 가로축은 엔진 부하 신호 (LI) 로부터 얻어지는 엔진 부하 (%), 세로축은 총 발전량 (kW) 이다. 동 도면에 있어서, 「DG1」은 제 1 발전용 디젤 엔진 (61) 의 발전기 (62) 를 나타내고, 「DG2」는 제 2 발전용 디젤 엔진 (63) 의 발전기 (64) 를 나타내고, 「Hybrid T/C」는 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 의 발전기 (5c) 를 나타낸다. 동 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 엔진 부하가 낮은 경우에는 제 1 및 제 2 발전용 디젤 엔진 (61, 63) 만에 의해 발전하고, 엔진 부하가 소정값을 초과하면 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 에 의한 발전이 개시되고, 서서히 그 발전량이 증대된다. 이것은, 메인 엔진 부하가 소정값을 초과하지 않으면, 배열 회수할 수 있을 정도로 엔진의 배기 에너지가 커지지 않기 때문이다. 또, 이 맵은 일례로서, 선내의 발전 시스템에 따라 적절히 결정된다.
발전량은, 선내 전력 주파수 (f) 가 소정값으로 일정해지도록 제어된다. 즉, 선내 전력 주파수 (f) 가 소정값으로부터 저하되면 선내 수요 전력이 증가했다고 판단하고, 발전량을 증대시키고, 선내 전력 주파수 (f) 가 소정값으로부터 증대되면 선내 수요 전력이 저하되었다고 판단하고, 발전량을 감소시킨다. 이와 같이, 엔진 부하와 발전량이 결정되면, 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 의 발전량이 동 도면의 맵으로부터 결정된다. 이와 같이 결정된 발전량은, 목표 발전량으로서 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 로 송신되고, 인버터 (20) 가 제어된다.
도 6 에는, PMS (72) 로부터 송신된 목표 암모니아 생성량을 사용하여 암모니아 생성기 (2) 에 의해 생성되는 암모니아 생성량을 피드백 제어하는 블록도가 도시되어 있다. 동 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 센서 (S1, S2, S3) 에 의해 암모니아 생성기 (2) 로부터 생성된 암모니아 생성량을 검출한다. 예를 들어, 유량 센서 (S1) 에서는 암모니아의 유량이 얻어지고, 암모니아 생성시의 농도가 별도 이미 알려져 있으면 암모니아 생성량을 얻을 수 있다. 상류측 유량 센서 (S2) 에서는 SCR 촉매부 (4) 에 유입되기 전의 암모니아 농도가 얻어진다. 하류측 유량 센서 (S3) 에서는 SCR 촉매부 (4) 에 의해 소비되지 않은 미사용의 암모니아 농도가 얻어진다.
각 센서 (S1, S2, S3) 에 의해 얻어진 계측값을, 목표 암모니아 생성량과 비교하여, 피드백 제어를 실시한다. 즉, 유량 센서 (S1) 에 의해 얻어진 유량이, 목표 암모니아 생성량에 대응하는 유량에 일치하도록 피드백 제어가 실시된다. 또는, 상류측 농도 센서 (S2) 에 의해 얻어진 농도가, 목표 암모니아 생성량에 대응하는 농도에 일치하도록 피드백 제어가 실시된다. 또는, 하류측 농도 센서 (S3) 에 의해 얻어진 농도가, 목표 암모니아 생성량에 대응하는 암모니아 잔존 농도 (예를 들어 0 에 가까운 소정값 이하) 에 일치하도록 피드백 제어가 실시된다.
다음으로, 상기 구성의 선박용 탈질 시스템의 제어 방법에 관해서 설명한다.
메인 엔진 (3) 으로부터 배출된 배기 가스는, 배기 매니폴드 (15) 로부터 제 1 배기관 (L1) 을 개재하여 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 의 터빈부 (5a) 로 안내된다. 터빈부 (5a) 는, 배기 가스 에너지를 얻어 회전되고, 그 회전 출력을 회전축 (5d) 을 개재하여 콤프레서부 (5b) 및 하이브리드 발전기 모터 (5c) 로 전달한다. 콤프레서부 (5b) 에서는, 흡입한 공기 (외기) 를 압축하여 공기 냉각기 (18) 를 개재하여 급기 매니폴드 (17) 로 보낸다.
하이브리드 발전기 모터 (5c) 에서는, 터빈부 (5a) 에서 얻은 회전 출력에 의해 발전하고, 그 발전 출력을 선내 계통 (30) 으로 공급한다. 공급된 하이브리드 발전기 모터 (5c) 로부터의 전력은, 암모니아 생성기 (2) 로 보내지고, 수소 제조부 (81) 의 전기 분해나, 중간 생성 가스 및 생성된 암모니아를 반송하는 반송 펌프 등에 사용된다. 또한, 발전용 디젤 엔진 (61, 63) 에서 발전된 전력도 동일하게 선내 계통 (30) 에 공급된다.
암모니아 생성기 (2) 에서는, 하이브리드 발전기 모터 (5c) 로부터의 전력을 사용하여, 수소 제조부 (81) 에서 제조된 수소와 질소 제조부 (83) 에서 제조된 질소로부터 암모니아가 생성된다.
ECA 내를 항행하는 경우에는, 배기 가스 탈질을 실시한다. 이 경우, 배기 가스 이코노마이저용 개폐 밸브 (22) 를 폐쇄로 하고, 암모니아 생성기용 개폐 밸브 (24) 및 SCR 용 개폐 밸브 (26) 를 개방으로 한다.
하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 의 터빈부 (5a) 로부터 배출된 배기 가스는, 제 2 배기관 (L2) 을 통과하고, 암모니아 생성기 (2) 로부터 공급되는 암모니아 (가스) 와 혼합된다. 암모니아와 혼합된 배기 가스는, SCR 용 개폐 밸브 (26) 를 개재하여 SCR 촉매부 (4) 로 안내된다. SCR 촉매부 (4) 로 안내되기 전에, 배기 가스 온도가 소정값 미만인 경우에는 도시하지 않은 제어부에 의해 전기 히터 (73) 가 기동되고, 배기 가스가 가열된다. 한편, 배기 가스 온도가 소정값 이상인 경우에는, 도시하지 않은 제어부에 의해 전기 히터 (73) 가 정지된다. 전기 히터 (73) 를 통과한 배기 가스는, SCR 촉매부 (4) 에서 탈질된 후, 도시하지 않은 굴뚝으로부터 외부로 배출된다.
ECA 밖을 항행하는 경우에는, 배기 가스 탈질을 실시하지 않는다. 이 경우, 배기 가스 이코노마이저용 개폐 밸브 (22) 를 개방으로 하고, 암모니아 생성기용 개폐 밸브 (24) 및 SCR 용 개폐 밸브 (26) 를 폐쇄로 한다.
하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 의 터빈부 (5a) 로부터 배출된 배기 가스는, 제 2 배기관 (L2) 을 통과하고, 배기 가스 이코노마이저용 개폐 밸브 (22) 를 개재하여, 배기 가스 이코노마이저 (11) 로 안내된다. 배기 가스 이코노마이저 (11) 에서는, 급수관 (23) 으로부터 공급되는 물이 배기 가스에 의해 가열되어 증기가 생성된다. 생성된 증기는, 선내의 각처에서 사용된다. 배기 가스 이코노마이저 (11) 로부터 배출된 배기 가스는, 도시하지 않은 굴뚝으로부터 외부로 배출된다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 나타낸다.
암모니아 생성기 (2) 에 의해, 물 및 공기를 원료로 하여 선박 상에서 암모니아를 생성할 수 있기 때문에, 액체 암모니아 (예를 들어 암모니아 수용액) 나 우레아 등의 환원제를 저장하는 스페이스를 선박 상에 형성할 필요가 없다. 따라서, 큰 스페이스를 확보하지 않고 선박용 탈질 시스템을 선박 내에 설치할 수 있다.
메인 엔진 (3) 의 배기 가스에 의해 발전하는 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 의 하이브리드 발전기 모터 (5c) 의 발전 출력이 암모니아 생성기 (2) 에 대하여 공급되기 때문에, 암모니아 생성기 (2) 를 적은 소비 에너지로 운전할 수 있다. 또한, 메인 엔진 (3) 의 배기 에너지를 유효 이용할 수 있기 때문에, 별도 형성된 디젤 엔진 발전기 등의 발전용 보기의 용량 증대나 대수 증가를 회피할 수 있다.
또한, 엔진 메인 컨트롤러 (70) 에서, 메인 엔진 (3) 의 부하에 기초하여 배기 가스 탈질에 필요한 목표 암모니아 생성량을 연산하고 (도 4 참조), 이 목표 암모니아 생성량이 되도록 암모니아 생성기 (2) 를 피드백 제어하는 것으로 했기 때문에, 메인 엔진 (3) 의 부하에 따라 적절한 양의 암모니아를 수시 생성할 수 있다. 따라서, 암모니아를 과잉으로 생성하지 않기 때문에, 쓸데 없이 전력을 소비하는 일이 없다.
또, PMS (72) 에서, 메인 엔진 (3) 의 부하에 기초하여 하이브리드 발전기 모터 (5c) 의 발전 출력을 제어하는 것으로 했기 때문에, 메인 엔진 (3) 의 부하에 따라 배기 에너지를 발전 출력으로서 적절히 회수할 수 있다.
전기 히터 (73) 에 의해 SCR 촉매부 (4) 에 유입되는 배기 가스 온도를 상승시킬 수 있기 때문에, SCR 촉매의 피독을 방지할 수 있다. 또한, 전기 히터 (73) 에는, 메인 엔진 (3) 의 배기 가스로부터 열회수하여 발전한 전력이 사용되기 때문에, 에너지 절약으로 전력을 공급할 수 있다.
[제 1 실시형태의 변형예]
PMS (72) 에 있어서의 발전 출력의 제어는, 도 3 에 나타낸 바와 같이 선내 전력 주파수 (f) 를 일정하게 유지하도록 제어하는 것으로 했지만, 이하와 같이 피드 포워드 제어를 추가하는 것으로 해도 된다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, PMS (72) 에 대하여 엔진 메인 컨트롤러 (70) 로부터 출력되는 목표 암모니아 생성량이 입력된다. PMS (72) 에서, 이 목표 암모니아 생성량에 대응한 필요 전력을 연산한다. 그리고, 얻어진 필요 전력을 가산한 발전량을 사용하여, 도 5 로부터 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 에서 발전하는 발전량을 구하고, 이와 같이 얻어진 목표 발전량을 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) 로 송신한다. 이와 같이 목표 암모니아 생성량에 기초하여 발전량을 피드 포워드 제어함으로써, 안정된 전력 공급이 가능해진다.
[제 2 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관해서, 도 8 내지 도 10 을 사용하여 설명한다. 상기 서술한 제 1 실시형태에서는, 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) (도 1 참조) 로부터의 발전 출력을 선내 계통 (30) 에 접속하여 탈질 시스템에 이용하는 구성으로 한 것에 대해, 본 실시형태에서는, 파워 터빈 (가스 터빈) 으로부터의 발전 출력을 선내 계통 (30) 에 접속하여 탈질 시스템에 이용하는 구성으로 한 점이 상이하다. 따라서, 그 밖의 공통되는 구성에 관해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제 1 실시형태의 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) (도 1 참조) 대신에, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 배기 터빈 과급기 (5') 가 형성되어 있다. 배기 가스에 의해 구동되는 터빈부 (5a) 및 공기를 압축하는 콤프레서부 (5b) 에 관해서는 제 1 실시형태와 동일하다.
배기 매니폴드 (15) 에는, 제 3 배기관 (L3) 이 접속되어 있고, 이 제 3 배기관 (L3) 을 개재하여 파워 터빈 (7) 의 입구측으로 메인 엔진 (3) 의 배기 가스가 안내된다. 이와 같이, 메인 엔진 (3) 의 배기 가스의 일부가, 배기 터빈 과급기 (5') 에 공급되기 전에 추기 가스되어 파워 터빈 (7) 에 공급되도록 되어 있다. 이 추기 가스된 배기 가스에 의해, 파워 터빈 (7) 이 회전 구동된다.
파워 터빈 (7) 의 출구측으로부터 배출된 배기 가스는, 제 4 배기관 (L4) 을 개재하여, 제 2 배기관 (L2) 으로 안내되도록 되어 있다.
파워 터빈 (7) 으로부터의 회전 출력은, 회전축 (32) 을 개재하여, 파워 터빈측 발전기 (33) 에 전달되도록 되어 있다. 파워 터빈측 발전기 (33) 에서 발전된 출력은, 주파수 변환기 (35) 및 개폐 스위치 (36) 를 개재하여 선내 계통 (30) 으로 공급되도록 되어 있다. 이것에 의해, 파워 터빈측 발전기 (33) 의 출력 전력이 암모니아 생성기 (2) 로 공급된다.
파워 터빈측 발전기 (33) 와 주파수 변환기 (35) 사이에는, 로드 뱅크 (44) 가 형성되어 있다. 로드 뱅크 (44) 로는, 부하 저항 장치가 사용되고, 파워 터빈측 발전기 (33) 로부터의 잉여 전력을 소비하고, 출력 변동을 저감시키기 위해 사용된다.
또한, 제 3 배기관 (L3) 에는, 파워 터빈 (7) 에 도입하는 가스량을 제어하는 배기 가스량 조정 밸브 (37) 가 형성되어 있다. 또한, 배기 가스량 조정 밸브 (37) 가 차단되었을 때, 배기 터빈 과급기 (5') 의 터빈부 (5a) 에 대한 과과급 (엔진의 최적 운전 압력을 초과한 과급) 을 방지하기 위해 바이패스 밸브 (40) 및 오리피스 (42) 가, 제 3 배기관 (L3) 과 제 4 배기관 (L4) 사이에 형성되어 있다.
상기 구성에서는, 배기 매니폴드 (15) 내의 압력을 소정값 이하로 유지하기 위해, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 엔진 메인 컨트롤러 (70) 에 의해 바이패스 밸브 (40) 의 개도가 제어된다.
도 10 (제 1 실시형태의 도 5 에 대응) 에 나타내는 바와 같이, 파워 터빈 (7) 을 사용하여 배열 회수하고 파워 터빈측 발전기 (33) (P/T) 에서 발전하는 본 실시형태에서는, 메인 엔진 (3) 의 부하가 소정값 이상이 된 경우에 파워 터빈 (7) 에 의한 발전이 개시되고, 서서히 그 발전량이 증대된다. 이것은, 메인 엔진 부하가 소정값을 초과하지 않으면, 배열 회수할 수 있을 정도로 엔진의 배기 에너지가 커지지 않기 때문이다. 또, 이 맵은 일례로서, 선내의 발전 시스템에 따라 적절히 결정된다.
도 10 에 기초하여 얻어진 파워 터빈측 발전기 (33) 의 목표 발전량은, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 배기 가스량 조정 밸브 (37) 의 개도에 의해 제어된다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태의 작용 효과에 더하여, 이하의 작용 효과를 나타낸다.
메인 엔진 (3) 의 배기 가스를 구동원으로 하는 파워 터빈 (7) 에 의해 발전하는 파워 터빈측 발전기 (33) 의 출력 전력을, 선내 계통 (30) 을 개재하여 암모니아 생성기 (2) 에 사용하는 것으로 했기 때문에, 메인 엔진 (3) 의 배기 에너지를 유효하게 이용할 수 있다.
또, 본 실시형태도 제 1 실시형태와 동일하게, 도 7 에 나타낸 발전량의 피드 포워드 제어를 실시하는 것으로 해도 된다.
또한, 배기 터빈 과급기 (5') 대신에, 용량 가변식 과급기를 사용해도 된다. 용량 가변식 과급기로는, 예를 들어 VG (Variable Geometry) 터보 등의 가변 노즐 과급기, 고정 터빈 노즐에 안내되는 배기 가스 유로 면적을 전환하는 형식의 과급기, 또는 용량이 상이한 복수대의 과급기를 구비하고, 운전 대수가 가변이 된 과급기 시스템을 들 수 있다. 용량 가변식 과급기를 사용함으로써, 배기 매니폴드 (15) 내의 소기 압력에 따른 적절한 조건 (예를 들어 연료 소비율이 최적인 조건) 에서 운전시킬 수 있다. 이것은, 배기량 조정 밸브 (37) 나 바이패스 밸브 (40) 의 개도에 따라 소기 압력이 변화할 때에 특히 유효하다. 또한, ECA 밖을 항행할 때에는 암모니아 생성기 (2) 에서 소비하는 전력이 불필요해지기 때문에, 필요 전력을 저감시켜 연료 소비율이 최적이 되는 조건을 선택하여 운전할 수 있다.
[제 3 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 관해서, 도 11 내지 도 13 을 사용하여 설명한다. 상기 서술한 제 1 실시형태에서는, 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) (도 1 참조) 로부터의 발전 출력을 선내 계통 (30) 에 접속하여 탈질 시스템에 이용하는 구성으로 한 것에 대해, 본 실시형태에서는, 증기 터빈으로부터의 발전 출력을 선내 계통 (30) 에 접속하여 탈질 시스템에 이용하는 구성으로 한 점이 상이하다. 따라서, 그 밖의 공통되는 구성에 관해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제 1 실시형태의 하이브리드 배기 터빈 과급기 (5) (도 1 참조) 대신에, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 배기 터빈 과급기 (5') 가 형성되어 있다. 배기 가스에 의해 구동되는 터빈부 (5a) 및 공기를 압축하는 콤프레서부 (5b) 에 관해서는 제 1 실시형태와 동일하다.
도 11 에 나타내는 바와 같이, 증기 터빈 (9) 은, 배기 가스 이코노마이저 (11) 에 의해 생성된 증기가 제 1 증기관 (J1) 을 개재하여 공급되어 회전 구동되도록 되어 있다.
배기 가스 이코노마이저 (11) 에는, 배기 터빈 과급기 (5') 의 터빈부 (5a) 의 출구측으로부터 제 2 배기관 (L2) 을 개재하여 배출되는 배기 가스가 도입되도록 되어 있다. 배기 가스 이코노마이저 (11) 에서 생성된 증기는 제 1 증기관 (J1) 을 개재하여 증기 터빈 (9) 에 도입된다. 증기 터빈 (9) 에서 작업을 끝낸 증기는, 제 2 증기관 (J2) 에 의해 배출되어 도시하지 않은 콘덴서 (복수기) 에 안내되도록 되어 있다.
증기 터빈 (9) 으로부터의 회전 출력은, 회전축 (52) 을 개재하여, 증기 터빈측 발전기 (49) 에 전달되도록 되어 있다. 증기 터빈측 발전기 (49) 에서 발전된 출력은, 주파수 변환기 (35) 및 개폐 스위치 (36) 를 개재하여 선내 계통 (30) 으로 공급되도록 되어 있다. 이것에 의해, 증기 터빈측 발전기 (49) 의 출력 전력이 암모니아 생성기 (2) 로 공급된다.
제 1 증기관 (J1) 에는, 증기 터빈 (9) 에 도입하는 증기량을 제어하는 증기량 조정 밸브 (54) 와, 비상시에 증기 터빈 (9) 에 대한 증기의 공급을 차단하는 비상 정지용 긴급 차단 밸브 (55) 가 설치되어 있다. 또한, 제 1 증기관 (J1) 과 제 2 증기관 (J2) 사이에는, 증기 터빈 (9) 을 바이패스하는 증기 유량을 조정하기 위한 증기 바이패스 밸브 (57) 가 형성되어 있다.
도 13 (제 1 실시형태의 도 5 에 대응) 에 나타내는 바와 같이, 증기 터빈 (9) 을 사용하여 배열 회수하고 증기 터빈측 발전기 (49) (S/T) 에서 발전하는 본 실시형태에서는, 메인 엔진 (3) 의 부하가 소정값 이상이 된 경우에 증기 터빈 (9) 에 의한 발전이 개시되고, 서서히 그 발전량이 증대된다. 이것은, 메인 엔진 부하가 소정값을 초과하지 않으면, 배열 회수할 수 있을 정도로 엔진의 배기 에너지가 커지지 않기 때문이다. 또, 이 맵은 일례로서, 선내의 발전 시스템에 따라 적절히 결정된다.
도 13 에 기초하여 얻어진 증기 터빈측 발전기 (49) 의 목표 발전량은, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 증기량 조정 밸브 (54) 의 개도에 의해 제어된다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 작용 효과에 더하여, 이하의 작용 효과를 나타낸다.
메인 엔진 (3) 의 배기 가스를 사용한 배기 가스 이코노마이저 (11) 에 의해 생성된 증기를 구동원으로 하는 증기 터빈 (9) 도 사용하여 발전하는 것으로 했기 때문에, 더욱 메인 엔진 (3) 의 배기 에너지를 유효하게 이용할 수 있다.
또, 본 실시형태도 제 1 실시형태와 동일하게, 도 7 에 나타낸 발전량의 피드 포워드 제어를 실시하는 것으로 해도 된다.
또한, 배기 터빈 과급기 (5') 대신에, 용량 가변식 과급기를 사용해도 된다. 용량 가변식 과급기로는, 예를 들어 VG (Variable Geometry) 터보 등의 가변 노즐 과급기, 고정 터빈 노즐에 안내되는 배기 가스 유로 면적을 전환하는 형식의 과급기, 또는 용량이 상이한 복수대의 과급기를 구비하고, 운전 대수가 가변이 된 과급기 시스템을 들 수 있다. 용량 가변식 과급기를 사용함으로써, 배기 매니폴드 (15) 내의 소기 압력에 따른 적절한 조건 (예를 들어 연료 소비율이 최적인 조건) 에서 운전시킬 수 있다. 이것에 의해, ECA 밖을 항행할 때에는 암모니아 생성기 (2) 에서 소비하는 전력이 불필요해지기 때문에, 필요 전력을 저감시켜 연료 소비율이 최적이 되는 조건을 선택하여 운전하는 것이 가능해진다.
[제 4 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제 4 실시형태에 관해서, 도 14 내지 도 16 을 사용하여 설명한다. 상기 서술한 제 2 실시형태에서는, 파워 터빈 (7) (도 8 참조) 으로부터 얻어진 발전 출력을 선내 계통 (30) 에 접속하여 탈질 시스템에 이용하는 구성으로 한 것에 대해, 본 실시형태에서는, 파워 터빈 및 증기 터빈으로부터의 발전 출력을 선내 계통 (30) 에 접속하여 탈질 시스템에 이용하는 구성으로 한 점이 상이하다. 따라서, 그 밖의 공통되는 구성에 관해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 14 에 나타내는 바와 같이, 증기 터빈 (9) 은, 배기 가스 이코노마이저 (11) 에 의해 생성된 증기가 제 1 증기관 (J1) 을 개재하여 공급되어 회전 구동되도록 되어 있다.
배기 가스 이코노마이저 (11) 에는, 배기 터빈 과급기 (5') 의 터빈부 (5a) 의 출구측으로부터 제 2 배기관 (L2) 을 개재하여 배출되는 배기 가스와, 파워 터빈 (7) 의 출구측으로부터 제 4 배기관 (L4) 을 개재하여 배출되는 배기 가스가 도입되도록 되어 있다. 배기 가스 이코노마이저 (11) 에서 생성된 증기는 제 1 증기관 (J1) 을 개재하여 증기 터빈 (9) 에 도입된다. 증기 터빈 (9) 에서 작업을 끝낸 증기는, 제 2 증기관 (J2) 에 의해 배출되어 도시하지 않은 콘덴서 (복수기) 에 안내되도록 되어 있다.
파워 터빈 (7) 과 증기 터빈 (9) 은 직렬로 결합되어 이종 터빈측 발전기 (50) 를 구동하도록 되어 있다. 즉, 발전기 (50) 에는, 파워 터빈 (7) 및 증기 터빈 (9) 등의 상이한 종류 (이종) 의 터빈이 동축 상에 접속되어 있다. 이종 터빈측 발전기 (50) 에서 발전된 출력은, 주파수 변환기 (35) 및 개폐 스위치 (36) 를 개재하여 선내 계통 (30) 으로 공급되도록 되어 있다. 이것에 의해, 이종 터빈측 발전기 (50) 의 출력 전력이 암모니아 생성기 (2) 로 공급된다.
증기 터빈 (9) 의 회전축 (52) 은 도시하지 않은 감속기 및 커플링을 개재하여 이종 터빈측 발전기 (50) 에 접속되고, 또한 파워 터빈 (7) 의 회전축 (32) 은 도시하지 않은 감속기 및 클러치 (53) 를 개재하여 증기 터빈 (9) 의 회전축 (52) 과 연결되어 있다. 클러치 (53) 로는, 소정의 회전수로 넣거나 빼는 클러치가 사용되고, 예를 들어 SSS (Synchro-Self-Shifting) 클러치가 바람직하게 사용된다.
제 1 증기관 (J1) 에는, 증기 터빈 (9) 에 도입하는 증기량을 제어하는 증기량 조정 밸브 (54) 와, 비상시에 증기 터빈 (9) 에 대한 증기의 공급을 차단하는 비상 정지용 긴급 차단 밸브 (55) 가 설치되어 있다. 또한, 제 1 증기관 (J1) 과 제 2 증기관 (J2) 사이에는, 증기 터빈 (9) 을 바이패스하는 증기 유량을 조정하기 위한 증기 바이패스 밸브 (57) 가 형성되어 있다.
상기 구성에서는, 배기 매니폴드 (15) 내의 압력을 소정값 이하로 유지하기 위해, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 엔진 메인 컨트롤러 (70) 에 의해 바이패스 밸브 (40) 의 개도가 제어된다.
도 16 (제 1 실시형태의 도 5 에 대응) 에 나타내는 바와 같이, 파워 터빈 (7) 및 증기 터빈 (9) 을 사용하여 배열 회수하고 이종 터빈측 발전기 (50) 에서 발전하는 본 실시형태에서는, 메인 엔진 (3) 의 부하가 소정값 이상이 된 경우에 증기 터빈 (9) 에 의한 발전이 개시되고, 더욱 메인 엔진 (3) 의 부하가 상승한 경우에 파워 터빈 (7) 에 의한 발전이 개시되고, 서서히 그것들의 발전량이 증대된다. 이것은, 메인 엔진 부하가 소정값을 초과하지 않으면, 배열 회수할 수 있을 정도로 엔진의 배기 에너지가 커지지 않기 때문이다. 또, 이 맵은 일례로서, 선내의 발전 시스템에 따라 적절히 결정된다.
도 16 에 기초하여 얻어진 이종 터빈측 발전기 (50) 의 목표 발전량은, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 배기 가스량 조정 밸브 (37) 및 증기량 조정 밸브 (54) 의 개도에 의해 제어된다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 작용 효과에 더하여, 이하의 작용 효과를 나타낸다.
메인 엔진 (3) 의 배기 가스를 구동원으로 하는 파워 터빈 (7) 에 더하여, 메인 엔진 (3) 의 배기 가스를 사용한 배기 가스 이코노마이저 (11) 에 의해 생성된 증기를 구동원으로 하는 증기 터빈 (9) 도 사용하여 발전하는 것으로 했기 때문에, 더욱 메인 엔진 (3) 의 배기 에너지를 유효하게 이용할 수 있다.
또, 본 실시형태도 제 1 실시형태와 동일하게, 도 7 에 나타낸 발전량의 피드 포워드 제어를 실시하는 것으로 해도 된다.
또한, 배기 터빈 과급기 (5') 대신에, 용량 가변식 과급기를 사용해도 된다. 용량 가변식 과급기로는, 예를 들어 VG (Variable Geometry) 터보 등의 가변 노즐 과급기, 고정 터빈 노즐에 안내되는 배기 가스 유로 면적을 전환하는 형식의 과급기, 또는 용량이 상이한 복수대의 과급기를 구비하고, 운전 대수가 가변이 된 과급기 시스템을 들 수 있다. 용량 가변식 과급기를 사용함으로써, 배기 매니폴드 (15) 내의 소기 압력에 따른 적절한 조건 (예를 들어 연료 소비율이 최적인 조건) 에서 운전시킬 수 있다. 이것은, 배기량 조정 밸브 (37) 나 바이패스 밸브 (40) 의 개도에 따라 소기 압력이 변화될 때에 특히 유효하다. 또한, ECA 밖을 항행할 때에는 암모니아 생성기 (2) 에서 소비하는 전력이 불필요해지기 때문에, 필요 전력을 저감시켜 연료 소비율이 최적이 되는 조건을 선택하여 운전할 수 있다.
[제 5 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제 5 실시형태에 관해서, 도 17 내지 도 19 를 사용하여 설명한다. 상기 서술한 제 4 실시형태에서는, 파워 터빈 (7) 및 증기 터빈 (9) (도 14) 으로부터 얻어진 발전 출력을 선내 계통 (30) 에 접속하여 탈질 시스템에 이용하는 구성으로 한 것에 대해, 본 실시형태에서는, 열 매체 터빈으로부터의 발전 출력을 선내 계통 (30) 에 접속하여 탈질 시스템에 이용하는 구성으로 한 점이 상이하다. 따라서, 그 밖의 공통되는 구성에 관해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 17 에 나타내는 바와 같이, 제 2 냉각수관 (C2) 에, 재킷수용 열교환기 (90) 가 형성되어 있다. 재킷수용 열교환기 (90) 에는, 순환 펌프 (48) 에 의해 제 1 냉각수관 (C1) 및 실린더부 (13) 를 통과하여 순환하는 재킷수가 안내되도록 되어 있고, 냉각수 탱크 (46) 로부터 안내되는 냉각수를 가열하도록 되어 있다.
열교환기 (89) 에는, 냉각수 탱크 (46) 로부터 순환 펌프 (47) 에 의해 압출되고, 열교환기 (90) 및 제 2 냉각수관 (C2) 을 개재하여 제 2 공기 냉각기 (16) 를 통과하고, 단계적으로 가열된 냉각수가 제 3 냉각수관 (C3) 에 의해 도입된다.
열 매체 터빈 (8) 은, 열교환기 (89) 에 의해 증기화된 열 매체가 제 1 열 매체관 (R1) 을 개재하여 공급되어 회전 구동하도록 되어 있다. 열 매체 터빈 (8) 에서 작업을 끝낸 증기상의 열 매체는, 이코노마이저 (95) 에서 저온의 열 매체와 열교환한 후, 콘덴서 (97) 에서 액화되고, 계 내를 순환 펌프 (99) 로 순환시킨다.
또, 도 17 에서는 열 매체는 재킷수용 열교환기 (90) 및 제 2 공기 냉각기 (16) 를 통과한 냉각수와 열교환하는 구성으로 했지만, 엔진 배기 가스와 열교환한 가열수와 열교환한 구성으로 해도 된다.
열 매체 터빈 (8) 으로부터의 회전 출력은, 회전축 (91) 을 개재하여, 열 매체 터빈측 발전기 (93) 에 전달되도록 되어 있다. 열 매체 터빈측 발전기 (93) 에서 발전된 출력은, 주파수 변환기 (35) 및 개폐 스위치 (36) 를 개재하여 선내 계통 (30) 으로 공급되도록 되어 있다. 이것에 의해, 열 매체 터빈측 발전기 (93) 의 출력 전력이 암모니아 생성기 (2) 로 공급된다.
본 실시형태에 의하면, 각 상기 실시형태의 작용 효과에 더하여, 이하의 작용을 나타낸다.
디젤 엔진 (3) 의 냉각수와 열교환되고, 증기화한 열 매체를 구동원으로 하는 열 매체 터빈 (8) 에 의해 발전하는 열 매체 터빈측 발전기 (93) 의 출력 전력을, 선내 계통 (30) 을 개재하여 암모니아 생성기 (2) 에 사용하는 것으로 했기 때문에, 디젤 엔진 (3) 의 저온 배열 에너지를 유효하게 이용할 수 있다.
상기 구성에서는, 열 매체 터빈측 발전기 (9) 에서의 발전량은 항상 최대한 취출하고, 그 전력 공급량이 선내 계통 (30) 의 수요에 대하여 부족한 경우, 제 1 및/또는 제 2 발전용 디젤 엔진 (61, 63) 의 부하 제어를 실시한다.
도 19 에 나타내는 바와 같이, 열 매체 터빈 (8) 을 사용하여 배열 회수하고 열 매체 터빈측 발전기 (93) (ORC) 에서 발전하는 본 실시형태에서는, 메인 엔진 (3) 의 부하가 소정값 이상이 된 경우에 열 매체 터빈 (8) 에 의한 발전이 개시되고, 서서히 그 발전량이 증대된다. 이것은, 메인 엔진 부하가 소정값을 초과하지 않으면, 배열 회수할 수 있을 정도로 엔진 냉각수 및/또는 배기 에너지가 커지지 않기 때문이다. 또 이 맵은 일례로서, 선내의 발전 시스템에 따라 적절히 결정된다.
도 19 에 기초하여 얻어진 제 1 및/또는 제 2 발전용 디젤 엔진 (61, 63) 의 목표 발전량은, 도 18 에 나타내는 바와 같이, PMS 로부터의 부하 제어 지령에 의해 제어된다.
1 : 선박용 탈질 시스템
2 : 암모니아 생성기
3 : 메인 엔진
4 : SCR 촉매부
5 : 하이브리드 배기 터빈 과급기
5' : 배기 터빈 과급기
5c : 하이브리드 발전기 모터 (과급기측 발전기)
7 : 파워 터빈
8 : 열 매체 터빈
9 : 증기 터빈
11 : 배기 가스 이코노마이저 (배기 가스 보일러)
30 : 선내 계통 (전력 계통)
33 : 파워 터빈측 발전기
49 : 증기 터빈측 발전기
50 : 이종 터빈측 발전기
70 : 엔진 메인 컨트롤러
72 : 파워 매니지먼트 시스템 (PMS ; 발전 출력 제어부)
73 : 전기 히터
81 : 수소 제조부
83 : 질소 제조부
93 : 열 매체 터빈측 발전기

Claims (14)

  1. 물로부터 수소를 제조하는 수소 제조부, 및 공기로부터 질소를 제조하는 질소 제조부를 갖고, 상기 수소 제조부에 의해 제조된 수소 및 상기 질소 제조부에 의해 제조된 질소로부터 암모니아를 생성하는 암모니아 생성기와,
    선박용 추진용의 메인 엔진의 배기 가스 통로에 형성되고, 상기 암모니아 생성기에 의해 생성된 암모니아와 함께 배기 가스 탈질을 실시하는 탈질 촉매부를 구비한 선박용 탈질 시스템에 있어서,
    상기 메인 엔진의 배기 에너지를 사용하여 발전하는 발전기의 발전 출력을 상기 메인 엔진의 부하에 기초하여 제어하는 발전 출력 제어부를 구비하고,
    그 발전 출력 제어부에 의해 제어된 전력의 적어도 일부가 상기 암모니아 생성기에 사용되는 선박용 탈질 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 암모니아 생성기에 의해 생성되는 암모니아의 목표 암모니아 생성량을, 상기 메인 엔진의 부하에 따라 연산하는 목표 암모니아 생성량 연산 수단을 구비하고 있는 선박용 탈질 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 암모니아 생성기에 의해 생성된 암모니아 생성량을 취득하는 암모니아 생성량 취득 수단을 구비하고,
    그 암모니아 생성량 취득 수단에 의해 취득된 취득 암모니아 생성량과, 상기 목표 암모니아 생성량을 사용하여 상기 암모니아 생성기에 의한 암모니아 생성량을 피드백 제어하는 선박용 탈질 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 암모니아 생성량 취득 수단은,
    상기 암모니아 생성기에 의해 생성된 암모니아 유량을 검출하는 암모니아 유량 센서, 상기 탈질 촉매부의 상류측의 암모니아 농도를 검출하는 상류측 암모니아 농도 센서, 및 상기 탈질 촉매부의 하류측의 암모니아 농도를 검출하는 하류측 암모니아 농도 센서 중의 적어도 1 개를 구비하고 있는 선박용 탈질 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 목표 암모니아 생성량으로부터, 상기 암모니아 생성기의 필요 전력을 연산하는 암모니아 생성기 필요 전력 연산 수단을 추가로 구비하고,
    상기 발전 출력 제어부는, 상기 암모니아 생성기 필요 전력 연산 수단에 의해 얻어진 필요 전력을 사용하여, 발전 출력을 피드 포워드 제어하는 선박용 탈질 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈질 촉매부에 안내되는 배기 가스를 가열하는 전기 히터를 구비하고,
    상기 발전 출력 제어부에 의해 제어된 전력의 적어도 일부가 상기 전기 히터에 사용되는 선박용 탈질 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 엔진의 배기 터빈 과급기의 회전 출력을 얻어 발전하는 과급기측 발전기를, 상기 발전기로서 사용하는 선박용 탈질 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 엔진의 배기 가스를 구동원으로 하는 파워 터빈에 의해 발전하는 파워 터빈측 발전기를, 상기 발전기로서 사용하는 선박용 탈질 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 엔진의 배기 가스를 사용한 배기 가스 보일러에 의해 생성된 증기를 구동원으로 하는 증기 터빈에 의해 발전하는 증기 터빈측 발전기를, 상기 발전기로서 사용하는 선박용 탈질 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 엔진의 배기 가스를 구동원으로 하는 파워 터빈, 및 상기 메인 엔진의 배기 가스를 사용한 배기 가스 보일러에 의해 생성된 증기를 구동원으로 하는 증기 터빈에 의해 발전하는 이종 터빈측 발전기를, 상기 발전기로서 사용하는 선박용 탈질 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 엔진 및/또는 발전용 엔진의 재킷이나 공기 냉각기의 냉각수 및/또는 배기 가스와 열교환한 가열수와 열교환되고, 증기화된 열 매체를 구동원으로 하는 터빈에 의해 발전하는 열 매체 터빈측 발전기를, 상기 발전기로서 사용하는 선박용 탈질 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 엔진으로부터의 배기 가스에 의해 구동되는 배기 터빈 과급기를 구비하고,
    그 배기 터빈 과급기는, 용량 가변으로 되어 있는 선박용 탈질 시스템.
  13. 선박 추진용 메인 엔진과,
    제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 선박용 탈질 시스템을 구비하고 있는 선박.
  14. 물로부터 수소를 제조하는 수소 제조부, 및 공기로부터 질소를 제조하는 질소 제조부를 갖고, 상기 수소 제조부에 의해 제조된 수소 및 상기 질소 제조부에 의해 제조된 질소로부터 암모니아를 생성하는 암모니아 생성기와,
    선박용 추진용의 메인 엔진의 배기 가스 통로에 형성되고, 상기 암모니아 생성기에 의해 생성된 암모니아와 함께 배기 가스 탈질을 실시하는 탈질 촉매부를 구비한 선박용 탈질 시스템을 제어하는 선박용 탈질 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 메인 엔진의 배기 에너지를 사용하여 발전하는 발전기의 발전 출력을, 상기 메인 엔진의 부하에 기초하여 제어함과 함께, 그 발전 출력의 적어도 일부를 상기 암모니아 생성기에 공급하는 선박용 탈질 시스템의 제어 방법.
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