KR20140127496A - 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템 - Google Patents

선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템은, 배기가스가 재순환되도록 순환기가 설치되는 선박용 엔진과, 외부로부터 공급되는 상기 수산화나트륨 용액과 물이 내부에 저장되는 용액 탱크와, 상기 용액 탱크로부터 전달되는 공급되는 수산화나트륨 용액과 물을 상기 엔진으로 공급하여 상기 엔진의 배기가스를 중화시키며, 외부에서 공급되는 더러운 물을 정화시켜 상기 엔진으로 재투입시키는 수처리부 및, 상기 수산화나트륨 용액에 의한 배기가스 중화시 발생하는 더러운 물이 전달되며, 상기 더러워진 물을 상기 처리기로 재투입시키는 컬렉션 탱크를 포함한다.

Description

선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템{EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM OF DIESEL ENGINE}
본 발명은 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수처리 용액을 엔진으로 공급하여 연소시 발생하는 배기가스의 황산화물(SOx)을 중화시킴으로써, 황산화물의 과다 배출을 방지할 수 있는 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 디젤기관은 가솔린 엔진에 비해 희박연소를 한다는 특성으로 인해 질소산화물(NOx)과 입자상물질의 배출량이 많으며 이는 심각한 대기오염의 주범으로 지적되고 있다.
질소산화물은, 태양광선에 의해 광화학반응을 일으켜 오존발생을 야기하여 호흡기질환 등을 유발하며, 미세먼지는 입자의 크기가 10㎛ 이하의 작은 먼지로서
호흡기에 쉽게 침투하여 폐에 흡착됨으로써 기관지 영향과 폐암을 유발하는 것으로 알려지고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 연소후 발생하는 배기가스의 일부를 연소실에 재공급하여 연소시 온도 감소 및 산소 농도 감지를 통해 질소산화물(NOx) 생성을 억제하는 기술이 사용되고 있다.
그러나, 종래의 질소산화물 억제 방법은 배기가스의 재순환 사용시 배기가스에 포함된 강산성의 황산화물(SOx) 및 입자 물질(연소시 발생하는 미세 물질)이 대로 배출되고 있어, 이를 방지할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명과 관련된 문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-1110015호(등록일: 2012년 01월 19일)가 있으며, 상기 문헌에는 선박용 엔진 또는 보일러의 연료공급 및 배출가스 저감 시스템이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 연소시 발생하는 배기가스를 엔진으로 재순환시킴크로써, 엔진 연소시 질소산화물(NOx) 배출 규제를 만족할 수 있는 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 수산화나트륨(NaOH)과 물(Water)의 혼합으로 이루어진 수처리 용액을 엔진으로 공급하여, 연소시 발생하는 배기가스의 황산화물(SOx)을 중화시킴으로써, 황산화물의 과다 배출을 방지할 수 있는 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템은, 배기가스가 재순환되도록 순환기가 설치되는 선박용 엔진과, 외부로부터 공급되는 상기 수산화나트륨 용액과 물이 내부에 저장되는 용액 탱크와, 상기 용액 탱크로부터 전달되는 공급되는 수산화나트륨 용액과 물을 상기 엔진으로 공급하여 상기 엔진의 배기가스를 중화시키며, 외부에서 공급되는 더러운 물을 정화시켜 상기 엔진으로 재투입시키는 수처리부 및, 상기 수산화나트륨 용액에 의한 배기가스 중화시 발생하는 더러운 물이 전달되며, 상기 더러워진 물을 상기 처리기로 재투입시키는 컬렉션 탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 선박용 엔진과, 용액 탱크와, 수처리부 및, 컬렉션 탱크는 연결배관에 의해 연결되며, 상기 연결배관 상에는 펌핑 압력을 공급하기 위한 펌핑부가 더 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 용액 탱크의 하부에는 내부에 존재하는 이물질을 수용하기 위한 슬러지 탱크가 더 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 슬러지 탱크는 상기 수처리에서 더러운 물을 정화시키는 과정에서 발생한 이물질이 전달되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 용액 탱크에는 내부에 공간이 형성되는 제1챔버와, 상기 제1챔버 내에 설치되어, 상기 수산화나트륨 용액의 온도를 모니터링 하기 위한 제1온도센서 및, 상기 수산화나트륨을 상온으로 유지시키기 위한 히터가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 용액 탱크 및 상기 슬러지 탱크는 내부 바닥 면에 경사면이 형성되며, 상기 경사면의 하측에는 상기 수처리부로 상기 수산화나트륨 용액을 전달하기 위한 배출구가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 슬러지 탱크에는 내부에 공간이 형성되는 제2챔버 및, 상기 제2챔버 내에 설치되어, 상기 수산화나트륨 용액의 온도를 모니터링 하기 위한 제2온도센서가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수처리부는 상기 컬렉션 탱크로부터 전달되는 더러운 물을 정화시켜 재사용하기 위한 크리닝 부재 및, 상기 컬렉션 탱크로부터 전달되는 더러운 물에서 깨끗한 물을 추출하여, 외부로 배출시키기 위한 워터 폴리싱부재가 더 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명은 연소시 발생하는 배기가스를 엔진으로 재순환시킴과 동시에, 수산화나트륨(NaOH)과 물(Water)의 혼합으로 이루어진 수처리 용액을 엔진으로 공급하여, 연소시 발생하는 배기가스의 황산화물(SOx)을 중화시킴으로써, 엔진 연소시 질소산화물(NOx) 배출 규제를 만족할 수 있고, 황산화물의 과다 배출을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템을 전체적으로 보여주기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템에서 용액 탱크를 상세히 보여주기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템에서 수처리부를 상세히 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템에서 컬렉션 탱크를 상세히 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템에서 슬러지 탱크를 상세히 보여주기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템을 전체적으로 보여주기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템은 엔진(10)과, 용액 탱크(100)와, 수처리부(200) 및, 컬렉션 탱크(300)를 포함한다.
그리고, 엔진(10)과, 용액 탱크(100)와, 수처리부(200) 및, 컬렉션 탱크(300)는 연결배관(20)에 의해 연결된다.
또한, 연결배관(20) 상에는 펌핑 압력을 공급하기 위한 펌프(30)가 더 설치된다.
아울러, 상기 연결배관(20) 상에는 개폐를 조절하기 위한 다수의 밸브(40)가 구비될 수 있다.
먼저, 엔진(10)에는 연소시 발생하는 배기가스가 엔진(10)의 연소실로 재순환되도록 순환기(11)가 설치된다.
여기서, 상기 순환기(11)는 연소시 발생되는 배기가스 일부를 연소실로 재공급하게 된다.
이때, 엔진(10)의 연소실로 재투입되는 배기가스에 의해 연소온도를 감소시킬 수 있고, 산소 농도를 감소시킬 수 있어, 녹스(NOx) 생성을 억제시킬 수 있다.
용액 탱크(100)는, 외부로부터 공급되는 수산화나트륨 용액과 물이 내부에 저장된다.
이를 위해, 상기 용액 탱크(100)에는 수산화나트륨 용액과 물을 공급하기 위한 공급부(50)가 더 연결될 수 있다.
수산화나트륨(NaOH) 용액은, 배기가스 내에 포함된 황산화물(SOx)를 중화시킴과 동시에, 입자 물질(연소시 발생하는 미세 물질)을 처리하기 위한 것으로, 물(Water)과 50:50 비율로 혼합될 수 있다.
그리고, 용액 탱크(100)에는 제1챔버(110)와, 제1온도센서(120) 및, 히터(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 제1챔버(110)는, 내부에 공간이 형성되며, 상기 용액탱크(100)의 일측에 연통될 수 있다.
제1온도센서(120)는, 제1챔버(110) 내에 설치되어, 수산화나트륨 용액의 온도를 감지하여 작업자가 모니터링 할 수 있도록 한다.
이를 위해, 상기 제1온도센서(120)에는 별도의 모니터부(미도시)가 더 구비될 수 있다.
히터는, 수산화나트륨(NaOH)의 응고를 방지하기 위한 것으로, 용액 탱크(100)의 내부 온도를 16℃ 이상으로 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 용액 탱크(100)의 내부 바닥 면에는 수산화나트륨 용액과 물을 일 방향으로 안내하기 위한 경사면(101)이 형성될 수 있다.
상기 경사면(101)의 하측에는 수처리부(200)로 수산화나트륨 용액을 전달하기 위한 배출구(102)가 형성된다.
그리고, 상기 배출구(102)와 엔진(10)은 연결배관(20)에 의해 연결될 수 있다.
즉, 상기 배출구(102)는 타측보다 더 낮은 위치에 형성되므로, 수산화나트륨 용액과 물이 경사면(101)의 낮은 위치에 모이게 되며, 이를 통해 용액 공급의 용이성을 제공할 수 있다.
수처리부(200)는, 용액 탱크(100)로부터 전달되는 수산화나트륨 용액을 상기 엔진으로 공급하여 상기 엔진의 배기가스를 중화시킨다.
그리고, 상기 수처리부(200)는 후술 될 컬렉션 탱크(300)로부터 전달되는 더러운 물을 정화시켜 엔진(10)으로 재투입시킨다.
이를 위해, 상기 수처리부(200)는 크리닝부재(210) 및, 워터 폴리싱부재(220)로 구비될 수 있다.
또한, 상기 수처리부(200)에는 컬렉션 탱크(300)로부터 전달되는 더러운 물을 수용하기 위한 더티 버퍼 탱크(230)와, 깨끗한 물을 수용하기 위한 클린 버퍼 탱크(240)가 각각 구비될 수 있다.
상기 크리닝부재(210)는, 컬렉션 탱크로부터 전달되는 더러운 물을 정화시켜 재사용하기 위한 것으로, 더러운 물을 정화시켜 엔진(10)으로 재투입시킨다.
워터 폴리싱부재(220)는, 컬렉션 탱크(300)로부터 전달되는 더러운 물에서 깨끗한 물을 추출하여 선외로 배출시킨다.
더티 버퍼 탱크(230)는, 컬렉션 탱크(300)로부터 더러운 물이 공급되며, 연결배관(20)에 의해 연결된 크리닝부재(210)에 의해 정화가 이루어진다.
크린 워터 탱크(240)는, 크리닝부재(210)로부터 정화가 이루어진 물이 공급되며, 연결배관(20)에 의해 크리닝부재(210)와 연결된다.
그리고, 상기 크린 워터 탱크(240)는 연결배관(20)에 의해 엔진(10)과 연결된 상태에서 정화된 물을 엔진(10)으로 재투입시킬 수 있다.
또한, 워터 폴리싱부재(220)는 상기 크린 워터 탱크(240)에 수용된 깨끗한 물을 추출하여 선외로 배출시킬 수 있다.
컬렉션 탱크(300)는, 수산화나트륨 용액에 의한 배기가스 중화시 발생하는 더러운 물이 전달된다.
이후, 펌프(30)의 펌핑 압력에 의해 더러워진 물을 더러워진 물을 수처리부(200)의 더티 버퍼 탱크(230)로 투입시킨다.
한편, 전술한 용액 탱크(100)의 하부에는 내부에 존재하는 이물질을 수용하기 위한 슬러지 탱크(400)가 더 연결될 수 있다.
상기 슬러지 탱크(400)는, 수처리부(200)에서 더러운 물을 정화시키는 과정에서 발생한 이물질이 전달될 수 있다.
즉, 전술한 크리닝부재에서 필터링된 이물질이 상기 슬러지 탱크(400)에 저장될 수 있으며, 상기 슬러지 탱크(400)에 저장된 이물질은 선외로 배출될 수 있다.
그리고, 상기 슬러지 탱크(400)에는 제2챔버(410) 및, 제2온도센서가 구비될 수 있다.
상기 제2챔버(410)는, 내부에 공간이 형성되며, 상기 슬러지 탱크(400)의 일측에 연통될 수 있다.
제2온도센서(420)는, 제2챔버(410)에 설치되어, 수산화나트륨 용액과 물의 온도를 감지하여 작업자가 모니터링 할 수 있도록 한다.
이를 위해, 상기 제2온도센서(420)에는 별도의 모니터부(미도시)가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 수처리 탱크(400)의 내부 바닥 면에는 이물질을 일 방향으로 안내하기 위한 경사면(401)이 형성될 수 있다.
상기 경사면(401)의 하측에는 선외로 이물질을 배출시키기 위한 배출구(402)가 형성될 수 있다.
아울러, 전술한 용액 탱크(100)와, 수처리부(200)와, 컬렉션 탱크(300)와, 연결배관(20) 등은 부식 방지를 위해 스테인리스 재질을 사용하거나, 부식 방지 코팅을 할 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 연소시 발생하는 배기가스를 엔진으로 재순환시킴크로써, 엔진 연소시 질소산화물(NOx) 배출 규제를 만족할 수 있다.
또한, 수산화나트륨(NaOH)과 물(Water)의 혼합으로 이루어진 수처리 용액을 엔진으로 공급하여, 연소시 발생하는 배기가스의 황산화물(SOx)을 중화시킴으로써, 황산화물의 과다 배출을 방지할 수 있다.
아울러, 수처리 용액으로 입자 물질(연소시 발생하는 미세 물질)을 수처리 함으로써, 미세먼지 배출을 억제할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 엔진 11: 순환기
20: 연결 배관 30: 펌프
40: 밸브 50: 공급부
100: 용액 탱크 101: 경사면
102: 배출구 110: 제1챔버
120: 제1온도센서 200: 수처리부
210: 크리닝 부재 220: 워터 폴리싱부재
230: 더티 버퍼 탱크 240: 클린 버퍼 탱크
300: 컬렉션 탱크 400: 슬러지 탱크
401: 경사면 402: 배출구
410: 제2챔버 420: 제2온도센서

Claims (8)

  1. 배기가스가 재순환되도록 순환기가 설치되는 선박용 엔진;
    외부로부터 공급되는 상기 수산화나트륨 용액과 물이 내부에 저장되는 용액 탱크;
    상기 용액 탱크로부터 전달되는 공급되는 수산화나트륨 용액과 물을 상기 엔진으로 공급하여 상기 엔진의 배기가스를 중화시키며, 외부에서 공급되는 더러운 물을 정화시켜 상기 엔진으로 재투입시키는 수처리부; 및
    상기 수산화나트륨 용액에 의한 배기가스 중화시 발생하는 더러운 물이 전달되며, 상기 더러워진 물을 상기 처리기로 재투입시키는 컬렉션 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선박용 엔진과, 용액 탱크와, 수처리부 및, 컬렉션 탱크는,
    연결배관에 의해 연결되며, 상기 연결배관 상에는 펌핑 압력을 공급하기 위한 펌핑부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용액 탱크의 하부에는,
    내부에 존재하는 이물질을 수용하기 위한 슬러지 탱크가 더 연결되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬러지 탱크는,
    상기 수처리에서 더러운 물을 정화시키는 과정에서 발생한 이물질이 전달되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용액 탱크에는,
    내부에 공간이 형성되는 제1챔버와,
    상기 챔버 내에 설치되어, 상기 수산화나트륨 용액의 온도를 모니터링 하기 위한 제1온도센서 및,
    상기 수산화나트륨을 상온으로 유지시키기 위한 히터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 용액 탱크 및 상기 슬러지 탱크는,
    내부 바닥 면에 경사면이 형성되며, 상기 경사면의 하측에는 상기 수처리부로 상기 수산화나트륨 용액을 전달하기 위한 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 슬러지 탱크에는,
    내부에 공간이 형성되는 제2챔버 및,
    상기 챔버 내에 설치되어, 상기 수산화나트륨 용액의 온도를 모니터링 하기 위한 온도센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수처리부는,
    상기 컬렉션 탱크로부터 전달되는 더러운 물을 정화시켜 재사용하기 위한 크리닝 부재 및,
    상기 컬렉션 탱크로부터 전달되는 더러운 물에서 깨끗한 물을 추출하여, 외부로 배출시키기 위한 워터 폴리싱부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 배기가스 수처리 시스템.
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