KR20150042861A - 연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 ｓｏｘ 및 ｎｏｘ를 감소시키기 위한 조합된 정화 시스템 및 방법 - Google Patents

연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 ｓｏｘ 및 ｎｏｘ를 감소시키기 위한 조합된 정화 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연소 엔진(2)으로부터의 배기 가스 중의 SOx 및 NOx의 감소를 위해서 습식 스크러버 공정에서 사용될 조합된 정화 시스템에 관한 것이다. 시스템은 배기 가스 정화(Exhaust Gas Cleaning) (EGC) 스크러버(1) 및 배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation) (EGR) 스크러버(11)를 포함한다. 조합된 정화 시스템은 스크러버 물을 스크러버 물 순환 탱크(15)와 EGC 스크러버(1) 사이의 EGC 스크러버 공정 루프(13)에서 및 스크러버 물 순환 탱크(15)와 EGR 스크러버(11) 사이의 EGR 스크러버 공정 루프(14)에서 순환시키도록 배열된 스크러버 물 순환 탱크(15)를 더 포함한다. EGR 스크러버 공정 루프(14)는 스크러버 물의 유동에 제1 알칼리성 작용제를 공급하기 위한 배열체(39) 및 순환된 스크러버 물로부터 미립자 물질을 분리시키기 위한 제1 분리기 유닛(29)을 포함한다. 본 발명은 또한 조합된 습식 스크러버 정화 시스템을 사용함으로써 연소 엔진(2)으로부터의 배기 가스 중에서 SOx 및 NOx를 감소시키는 방법에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 선박 상에서의 상기 조합된 정화 시스템의 용도에 관한 것이다.

Description

연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 ＳＯＸ 및 ＮＯＸ를 감소시키기 위한 조합된 정화 시스템 및 방법 {COMBINED CLEANING SYSTEM AND METHOD FOR REDUCTION OF SOX AND NOX IN EXHAUST GASES FROM A COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 SOx 및 NOx를 감소시키기 위해 습식 스크러버 공정에서 사용될 조합된 정화 시스템(combined cleaning system)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 조합된 습식 스크러버 정화 시스템을 사용함으로써 연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 SOx 및 NOx를 감소시키는 방법에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 SOx 및 NOx를 감소시키기 위한, 선박 상에서의 조합된 정화 시스템의 용도에 관한 것이다.
화석 연료의 연소 동안, 연료 중의 황은 산화황 (SOx) 형태로 배출된다. 다른 오염물은 주로 미립자 물질 및 산화질소 (NOx)이다. 공기 오염은 인간 건강 및 환경에 심각하게 영향을 미친다고 널리 알려져 있다. 이산화황 및 산화질소는 산성 비의 주요 전구체로서 또한 널리 알려져 있다.
지금까지, 국제 선박에 대한 방출 제어의 입법 및 설정 환경 표준(legislation and setting environmental standard)은 지상의 방출 규제보다 뒤떨어졌다. 현재 규제는 대조군 SOx 방출에 대한 측정치로서 연료 오일의 황 함량에 대한 한계치를 포함한다. 특별한 연료-품질 항목이 방출 제어 지역에서 SOx에 대해서 존재하고, 가까운 미래에는 허용되는 연료 황 한계치가 실질적으로 감소될 것이라고 예견된다. 몇몇 유럽 연합 지시로부터의 상세 내용을 따르는 2005년 5월 발효된 마폴 애넥스(MARPOL Annex) VI 법은 환경에 대한 선박용 디젤의 영향을 제한하였다. 2015년까지, 이 법은 예를 들어 연료 황 제한 및 NOx 한계치와 관련하여 더 엄격해질 것이다.
단독으로 또는 조합되어 수행되는 여러 방출 감소 가능성이 존재한다. 한 가능성은 신규 연료, 예컨대 증류물 연료 또는 황 저함유 연료를 사용하는 것이다. 다른 가능성은 SOx의 방출을 제어하는 방법, 예컨대 알칼리성 작용제(alkaline agent), 예컨대 NaOH-용액을 사용하는 습식 스크러버 기술, 또는 과립 석회석 (Ca(OH)2)을 사용하는 건식 스크러버 기술을 추가로 개발하는 것이다.
오늘날 해양 산업에서 선박으로부터의 배기물 중에서 SOx 및 NOx 가스를 감소시키기 위해 SOx 감소를 위해서 배기 가스 정화(Exhaust Gas Cleaning) (EGC)를 적용하고, SOx와 NOx 감소를 위해서 배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation) (EGR)을 적용하는 것은 널리 공지되어 있다. EGC 및 EGR 공정 모두는 SOx의 제거를 위해서 알칼리성 작용제, 예컨대 NaOH-용액을 사용하는 습식 스크러버 기술을 적용할 수 있다. 그러나, EGC 공정은 배기물 공급원의 저압부 상에 적용되고, EGR 공정은 고압부 상에 적용되기 때문에, 이들이 동일한 습식 스크러버를 공유하는 것은 불가능하다.
또한, 미립자 물질, 예컨대 그을음(soot), 오일 또는 중금속의 제거 필요성과 관련된 상이한 요건이 존재한다. EGR 공정은 습식 스크러버에 도입되기 전에 모든 액체를 완전히 유동 정화시켜서 미립자 물질의 양을 최소화하는 것을 요구하며, 그렇지 않으면 미립자 물질은 엔진에 도입되어 그 내에 침착물을 유발할 것이다. 다른 한편, EGC 공정은 스크러빙 공정에서 미립자 물질에 특별히 민감하지는 않지만, 스크러빙 공정에서 사용되는 물 중에 미립자 물질의 양이 너무 많으면 데크(deck) 상에 그을음 침전물이 발생할 수 있다. 따라서, 각각의 공정에는 분리기, 예컨대 원심 분리기가 제공되는 것이 제안된다.
두 공정에서 SOx를 포획하는 경우, 용해된 술파이트 및 술페이트의 함량이 증가하여, 스크러버 물의 밀도를 증가시킨다. 고체 염의 침전이 발생할 수 있기 때문에, 물 중에서 허용되는 용해된 염의 최대량이 존재한다. 또한, 물의 밀도가 원심 분리기가 최적으로 작동하기에 너무 높아질 수 있다.
따라서, EGC 및 EGR 공정 모두가 습식 스크러버 기술을 사용하지만, 이들은 부분적으로 상이한 요건을 갖고, 그로 인해서 이들은 쉽게 조합될 수 없다.
요약
본 발명의 목적은 선박 상의 공간을 절약하기 위해서, 그리고 또한 필요한 담수의 양을 감소시키기 위해, EGC 공정을 EGR 공정과 조합할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
이것은 연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 SOx 및 NOx를 감소시키기 위해 습식 스크러버 공정에서 사용될 조합된 정화 시스템에 의해서 성취되었으며, 이 시스템은 배기 가스 정화 (EGC) 스크러버 및 배기 가스 재순환 (EGR) 스크러버를 포함하고, 스크러버 물을 스크러버 물 순환 탱크와 EGC 스크러버 사이의 EGC 스크러버 공정 루프에서 및 스크러버 물 순환 탱크와 EGR 스크러버 사이의 EGR 스크러버 공정 루프에서 순환시키도록 배열된 스크러버 물 순환 탱크를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다. EGR 스크러버 공정 루프는 스크러버 물의 유동에 제1 알칼리성 작용제를 공급하기 위한 배열체(arrangement) 및 순환된 스크러버 물로부터 미립자 물질을 분리시키기 위한 제1 분리기 유닛을 포함한다.
따라서, 조합된 정화 시스템은 EGC 및 EGR 스크러버 공정을 하나의 동일한 스크러버 물 순환 탱크와 조합한다. 이것은 필요한 설치 영역을 실질적으로 감소시키고, 이것은 선박 상에서 완전히 신규한 설치를 설계할 때에 높은 타당성을 가지며, 재장착(retro-fitting), 즉, 이용가능한 공간이 한정된 선박 상에서 기존의 배기 가스 정화 시스템이 업그레이드될 때 가장 중요하다.
조합된 정화 시스템에 의해서, EGR 공정에서 사용되는 것이 가능해진 사용가능한 물 부피는, EGC 공정 및 EGR 공정이 개별 스크러버 물 순환 탱크로 작동되는 선행 기술 시스템에 비해서 상당히 증가된다. 일반적으로, EGR 공정에서 요구되는 물 공급은 EGC 공정에서 요구되는 것보다 실질적으로 낮은데, 그 이유는 일반적으로 EGR 공정에 의해서 처리될 배기 가스의 양이 EGC 공정에 의해서 처리될 배기 가스의 양보다 실질적으로 적기 때문이다. 전형적이지만, 제한되지 않는 예로서, 배기 가스의 약 40%가 EGR 공정에 의해서 처리된다. 본 발명의 시스템에 의해서, 존재하는 엔진 부하를 고려하여 전용량(full capacity)이 요구되지 않을 수 있지만, EGR 공정은 필요한 물 부피를 고려하지 않고 전용량에서 작동될 수 있다. 이로 인해서, 스크러버 물 순환 탱크를 통해서 순환된 물 중의 미립자 물질의 수준 및 또한 따라서 EGC 공정에서 미립자 물질의 수준이 감소될 수 있는 이로운 효과가 성취된다. 이것은 데크 상의 그을음 침전물을 최소화시킨다. 이것은 엔진이 낮은 부하일지라도 가동되고 있는, 적어도 항구 정박이 아닌 동안에 유리하다.
조합된 정화 시스템에 의한 또 다른 이점은 그 내에 포함된 2개의 스크러버가 선박 밖의 처리를 위한 동일한 장비, 예컨대 미립자 물질을 분리시키기 위한 장비 및 스크러버 폐수 및 미립자 물질을 배출하기 위해서 사용되는 장비를 공유할 수 있다는 것이다.
상기에 구체화된 바와 같이, EGR 스크러버 공정 루프는 스크러버 물의 유동에 제1 알칼리성 작용제를 공급하기 위한 배열체를 포함한다. 이러한 배열체는 스크러버 물 순환 탱크와 EGR 스크러버의 유입구 사이에 배치될 수 있다. 투입량을 제어함으로써, EGR 스크러버에 공급되는 스크러버 물의 알칼리도가 최적화될 수 있다. 일반적으로, EGR 공정은 EGC 공정에 비해서 더 높은 pH에서 작동한다. 제1 알칼리성 작용제의 공급을 위한 배열체는 마찬가지로 제1 알칼리성 작용제를 EGC 스크러버 공정 루프에 공급하기 위해서 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
상기에 구체화된 바와 같이, EGR 스크러버 공정 루프는 재순환된 스크러버 물로부터 미립자 물질을 분리시키기 위한 제1 분리기 유닛을 포함한다. 이러한 제1 분리기 유닛은 스크러버 물 순환 탱크의 유출구와 EGR 스크러버의 유입구 사이의 위치에 배열될 수 있다. 일반적으로, EGR 스크러버로 순환되는 미립자 물질의 수준은 최소한의 양으로 유지되어야 하는데, 그 이유는 이러한 미립자 물질이 엔진의 연소 시스템으로 재도입될 정화된 배기 가스의 일부와 함께 재도입될 수 있어서, 그 내에 침착물 및 손상을 유발할 위험이 존재하기 때문이다. 또한, 제1 분리기 유닛에 의해서 정화된 물은 또한 스크러버 물 순환 탱크로 재순환되고, EGC 스크러버 공정 루프로 추가로 순환되기 때문에, EGR 스크러버 공정 루프에 배열된 제1 분리기 유닛은 EGC 스크러버 공정 루프로부터의 미립자 물질을 또한 처리함으로써 순환 스크러버 물의 전체 정화에 기여할 수 있다.
제1 분리기 유닛은 고속 분리기, 부분 배출 고속 분리기 또는 전체 배출 고속 분리기일 수 있다. 분리기 유닛의 이러한 유형은 미립자 물질의 분리를 위해서 EGC 및 EGR 스크러버 공정에서 사용되는 데 있어서 숙련인에게 널리 공지되어 있기 때문에 추가로 설명하지 않는다.
조합된 정화 시스템은 제1 분리기 유닛의 유출구와 EGR 스크러버의 유입구 사이의 위치에 배열된 정화수 완충액 탱크(clean water buffer tank)를 추가로 포함할 수 있다. 가능하게는 가압되는 정화수 완충액 탱크는, 제1 분리기 유닛이 분리 모드인 정상 작동 모드로부터, 물 및 미립자 물질의 형태로 분리된 슬러지를 슬러지 탱크로 배출하기 위한 배출 모드로 전환되는 경우에도, EGR 스크러버 공정에 연속적으로 물을 공급할 수 있다.
EGC 스크러버 공정 루프는 스크러버 물 순환 탱크의 유출구와 EGC 스크러버의 유입구 사이의 위치에, 스크러버 물의 유동에 제2 알칼리성 작용제를 공급하기 위한 배열체를 포함할 수 있다. 일반적으로, EGC 공정은 EGR 공정에 비해서 낮은 pH에서 작동한다. 투입량을 제어함으로써, EGC 스크러버에 공급되는 스크러버 물의 알칼리도가 최적화될 수 있다. 제2 알칼리성 작용제의 공급을 위한 배열체는 마찬가지로 EGR 스크러버 공정 루프를 위해서 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 제1 및 제2 알칼리성 작용제 공급 배열체는 하나의 동일한 배열체일 수 있고, 여기서, 제1 및 제2 알칼리성 작용제는 하나의 동일한 제제일 수 있다.
조합된 정화 시스템은 블리드-오프(bleed-off) 공정 루프를 추가로 포함할 수 있고, 블리드-오프 공정 루프는 제2 분리기 유닛 및 슬러지 탱크를 포함하고, 블리드-오프 공정 루프는 EGC 스크러버 공정 루프 및/또는 EGR 스크러버 공정 루프에 연결된다.
블리드-오프 공정 루프는 조합된 정화 시스템에 불가피하게 도입된 과량의 물, 예를 들어 EGC 및 EGR 공정 루프에서 처리된 고온 배기 가스로부터 응축된 물 및 염 농도를 포화 수준 미만으로 유지시키기 위해서 순환 스크러버 물을 희석하기 위해서 공급될 수 있는 담수를 블리드-오프시킨다. 또한, 블리드-오프 공정 루프는 슬러지 형태의 분리된 폐기물 및 미립자 물질을 배출시킨다.
일반적으로, EGR 공정은 EGC 공정보다 높은 pH에서 작동한다. 단지 물이 EGC 공정 루프로부터의 스크러버 시스템을 떠나게 함으로써, EGR 공정에 공급되지만 그 내에서 소모되지 않은 임의의 과량의 알칼리성 작용제는 그 내에서 소모되는 대신에 EGC 공정으로 순환될 것이다. 이것은 알칼리성 작용제의 공급을 전체적으로 감소시킨다.
블리드-오프 공정 루프는 블리드-오프 탱크의 유출구 이후 및 제2 분리기 유닛의 유입구 이전의 위치에 응집제(coagulant)의 공급을 위한 배열체를 추가로 포함할 수 있다. 전형적으로 3가 금속 이온, 예컨대 알루미늄 또는 철의 형태인 응집제를 사용하여, 미립자 물질이 금속 염에 연결된 화학 화합물을 형성하는 응집제에 의해, 제2 분리기 유닛의 성능을 개선시킬 수 있다. 이러한 화학 화합물은 더 무거워서, 제2 분리기 유닛에 의해 분리되기가 더 쉽다.
조합된 정화 시스템은 보유 탱크를 추가로 포함할 수 있고, 보유 탱크는 응집제를 공급하기 위한 배열체와 제2 분리기 유닛의 유입구 사이의 위치에 배열된다. 보유 탱크는, 제2 분리기 유닛에 공급되기 전에, 응집제에 스크러버 물 중의 미립자 물질의 침전/응집에 충분한 체류 시간을 허용한다.
조합된 정화 시스템은 수집 탱크를 추가로 포함할 수 있고, 수집 탱크는 제2 분리기 유닛에 의해 분리된 물을 수집하도록 배열되고, 그로 인해서 수집 탱크는 스크러버 물 순환 탱크의 유출구와 EGC 스크러버의 유입구 사이의 위치에서 EGC 스크러버 공정 루프에 연결된다.
따라서, 수집 탱크에 수집된 물을 사용하여, 해수 모드로부터 담수 모드로 변경될 때 EGC 스크러버를 정화하거나 또는 플러싱(flushing)할 수 있기 때문에, 부식 관련 문제를 감소시키고, 또한 해수가 EGR 스크러버에 도입되는 것을 방지할 수 있다. 보다 정확하게는, 조합된 시스템을 갖는 경우, 담수 및 해수가 다수의 성분, 예컨대 유입구 파이핑, 펌프, 스크러버 및 유출구 파이핑을 공유함이 틀림없다. 따라서, 해수 모드를 담수 모드로 단순히 변경하는 경우, 다량의 해수가 공동 탱크를 채우고, 따라서 EGR 시스템을 채울 것이다. 이것은 해수에 잠재적으로 적용되는 부품이 부식성이 아닌 재료로 설계되어야 한다는 것을 요구한다. 그러나, EGC 스크러버를 염을 함유하지 않은 물로 정화/플러싱함으로써, 클로라이드가 스크러버 물 순환 탱크에 남아있는 것이 방지될 수 있기 때문에, 상기에 언급된 부식과 관련된 문제가 해결될 수 있다. 제2 분리기 유닛에 의해 분리된 물의 품질은 수집 탱크 내에 수집될 물의 염 수준이 허용가능한 수준 이내인 것을 보장하도록 품질 제어될 수 있다.
다른 측면에 따라서, 배기 가스 정화 (EGC) 스크러버, 배기 가스 재순환 (EGR) 스크러버 및 스크러버 물 순환 탱크를 포함하는 조합된 습식 스크러버 정화 시스템을 사용함으로써 연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 SOx 및 NOx를 감소시키는 방법을 제공한다. 방법은 스크러버 물을 스크러버 물 순환 탱크와 EGC 스크러버 사이의 EGC 스크러버 공정 루프에서 및 스크러버 물 순환 탱크와 EGR 스크러버 사이의 EGR 스크러버 공정 루프에서 순환시키는 것을 포함한다. 방법은 스크러버 물을 제1 분리기 유닛을 통해 공급함으로써 EGR 스크러버 공정 루프에서 미립자 물질을 제거하고, EGR 스크러버 공정 루프에서 스크러버 물에 제1 알칼리성 작용제를 공급하는 것을 추가로 포함한다. 방법은 상기에 기재된 조합된 정화 시스템과 동일한 이점을 제공하며, 과도한 반복을 피하기 위해서 상기 논의를 참고한다.
방법은 스크러버 물 순환 탱크의 유출구와 EGR 스크러버의 유입구 사이의 위치에 제1 분리기 유닛을 제공하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
방법은 제2 알칼리성 작용제를 EGC 스크러버 공정 루프에서 스크러버 물 순환 탱크의 유출구와 EGC 스크러버의 유입구 사이의 위치에서 스크러버 물에 공급하고/거나 제1 알칼리성 작용제를 EGR 스크러버 공정 루프에서 스크러버 물 순환 탱크의 유출구와 EGR 스크러버의 유입구 사이의 위치에서 스크러버 물에 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
방법은 과량의 스크러버 물을 스크러버 물 순환 탱크로부터 블리드-오프 공정 루프 내로 블리드-오프시키는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 블리드-오프는 EGC 스크러버 공정 루프로부터 수행된다.
방법에 따라서, 블리드-오프 공정 루프는 블리드-오프된 스크러버 물로부터 미립자 물질을 제거한 후, 이렇게 정화된 스크러버 물을 선박 밖으로 배출하는 단계를 포함할 수 있다.
방법에 따라서, 블리드-오프 공정 루프는 블리드-오프된 스크러버 물로부터 미립자 물질을 제거하는 단계, 이렇게 정화된 스크러버 물의 품질을 제어 및 승인하는 단계, 승인된 정화된 스크러버 물을 수집하는 단계 및 이를 EGC 스크러버를 정화 및/또는 플러싱하기 위해 EGC 스크러버 공정 루프 내로 다시 순환시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따라서, 본 발명은 연소 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 SOx 및 NOx를 감소시키기 위한, 선박 상의 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 조합된 정화 시스템의 용도에 관한 것이다.
추가의 목적 및 특징은 상세한 설명 및 청구범위로부터 명백할 것이다.
본 발명의 한 실시양태를 이제 예의 방식으로 첨부된 도면을 참고로 보다 상세하게 설명할 것이다.
도 1은 EGC 습식 스크러버의 일반적인 작동을 개시하는 개략도이다.
도 2는 EGR 습식 스크러버의 일반적인 작동을 개시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 시스템의 제2 실시양태의 개략도이다.
본 발명을 상세히 설명하기 전에, EGC 스크러버 공정 및 EGR 스크러버 공정의 일반적인 원리를 설명할 것이다.
선박 상에서 사용될 전형적인 EGC 스크러버는 소위 습식 스크러버이다. 이와 같은 습식 EGC 스크러버 공정은 본 기술 분야에 널리 공지되어 있으며, 일반적인 아이디어는 엔진, 예컨대 선박 상의 디젤 엔진으로부터의 배기 가스 중에서 미립자 물질, 예컨대 그을음, 오일 및 중금속을 제거하고, 동시에 물의 유동에 의해서 배기 가스로부터 산 가스, 예컨대 SOx를 세척하는 것이다. SOx는 연료 내의 황이 산소와 조합되는 연소 공정 동안 형성된다. 스크러빙 공정에서 물을 사용하여 SOx를 용해시키는 기본 원리는, SOx가 EGC 스크러버에서 사용된 알칼리성 물과 반응하는 경우 술페이트로 산화된다는 것이다. 항구 및 강에서, 알칼리도는 달라지며, 이는 스크러버 공정이 담수 모드로 작동하는 경우에는 화학 반응을 가능하게 하기에 늘 충분한 것은 아니다. 따라서, 물의 알칼리도를 유지시키는 것이 요구된다. 이것은 알칼리성 작용제, 예컨대 NaOH를 물에 첨가함으로써 수행될 수 있다.
습식 스크러버 유형의 EGC 스크러버(1)의 전형적인 예가 도 1에 개시되어 있고, 이제 이것을 참고한다. 연소 엔진(2)으로부터의 배기 가스는 제1 챔버(3)의 유입구(4)를 통해 제1 챔버(3)를 통과하여 그의 유출구(5)로 통과되며, 그동안 물(W)의 다량의 유동으로 플러싱되어 온도가 약 180 내지 250℃에서 약 45 내지 55℃로 신속히 감소된다. 플러싱은 복수의 노즐(6)에 의해서 수행될 수 있다. 배기 가스를 냉각시킴으로써, 그의 부피가 감소될 수 있어서, EGC 스크러버(1)의 제2 챔버(7), 즉 흡수 챔버의 치수가 감소될 수 있다. 그로 인해서, 선박 상에서 요구되는 공간이 감소될 수 있고, 이것은 특히 EGC 스크러버(1)를 재장착하는 경우에 이롭다. 제2 챔버(7)에서, 미리 세척된 배기 가스는 노즐(8)로부터의 물(W)의 향류 유동에 적용되고, 그동안 그의 유입구(9), 즉 보통 제1 챔버(3)의 유출구(5)와 소통하는 바닥 유입구로부터 그의 유출구(10), 즉, 보통 상부 유출구로 안내된다. 제2 챔버(7)를 통해 통과하는 동안, 배기 가스는 EGC 스크러버(1) 이전에 물(W)에 공급된 (개시되지 않음) 알칼리성 작용제와 반응할 수 있다. 알칼리성 작용제와의 반응 동안, SOx가 술페이트로 산화됨으로써 배기 가스 중에 함유된 SOx가 물 중에 용해될 수 있다. 배기 가스 중에 함유된 미립자 물질은 제1 챔버(3) 및 제2 챔버(7)에 배열된 바닥 유출구(19)를 통해서 물과 함께 세척될 수 있다.
EGC 스크러버(1)의 제거 효율을 추가로 개선시키기 위해서, 제2 챔버(7) 내에서의 배기 가스의 체류 시간이 증가될 수 있다. 대안적으로, 제2 챔버(7) 내부의 사용가능한 표면적은 배기 가스와의 더 넓은 접촉 면적을 유발함으로써 증가될 수 있다. 이러한 목적을 위해서 널리 공지된 기술은 분무 노즐, 패킹된 탑 또는 아스피레이터(aspirator) (개시되지 않음)의 사용이다.
이렇게 정화된 배기 가스는, 이것이 제정된 방출 수준을 충족시킨다는 것을 보장하는 품질 제어 (개시되지 않음) 후에, 유출구(10)를 통해서 주변 공기로 방출될 수 있다.
EGC 스크러버(1)는 일반적으로 해수 또는 담수, 또는 심지어는 그들의 혼합물을 사용할 수 있다.
하기에서, EGR 스크러버 공정의 일반적인 원리를 도 2를 참고로 논의할 것이다. 이와 같은 EGR 스크러버 공정은 본 기술 분야에 널리 공지되어 있으며, 일반적인 아이디어는 엔진, 예를 들어 선박 상의 디젤 엔진으로부터 방출될 배기 가스 중에서 산화질소 (NOx)의 양을 감소시키는 것이다.
이와 같은 EGR 스크러버(11)는 EGC 스크러버와 동일한 원리를 기초로 하는 소위 습식 스크러버이며, 과도한 반복을 피하기 위해서 상기 설명을 참고로 한다.
EGC 스크러버와의 중요한 차이점으로서, 정화된 배기 가스의 일부는 NOx의 수준을 감소시키기 위해 연소 엔진(2)의 연소 챔버로 다시 재순환된다. 배기 가스의 대략 최대 40%가 엔진(2)으로 다시 재순환될 수 있다. 재순환된 배기 가스는 생성된 예비-연소 혼합물 중의 과량의 산소의 일부를 대체한다. 이렇게 감소된 산소 수준은 이산화탄소 (CO2)의 수준을 증가시킨다. NOx는 질소 및 산소의 혼합물이 고온에 적용되는 경우 주로 형성된다. 그러나, CO2의 증가된 수준은 연소 온도가 감소되는 효과를 갖는다. 결과적으로, 배기 가스 중에 형성된 NOx의 수준이 감소될 수 있다.
EGC 스크러버(1)와 유사하게, EGR 스크러버(11)는 일반적으로 해수 또는 담수, 또는 심지어는 그들의 조합을 사용할 수 있다.
이제 도 3을 참고하면, 본 발명의 시스템의 개략도가 개시되어 있다. 본 발명의 시스템은 공동 스크러버 물 순환 탱크(15)로부터 물을 순환시키기 위해서 2개의 루프, 즉, EGC 스크러버 공정 루프(13) 및 EGR 스크러버 공정 루프(14)를 포함한다. 본 발명의 시스템은 또한 스크러버 물 순환 탱크(15)가 이하에서 블리드-오프 루프(16)로서 식별된 제3 공정 루프의 일부를 형성하도록 한다.
보다 정확하게는, 본 발명의 시스템은 제1 유입구(17) 및 제2 유입구(18)를 갖는 스크러버 물 순환 탱크(15)를 포함한다. 제1 유입구(17)는 EGC 스크러버 공정 루프(13)의 일부를 형성하는 EGC 스크러버(1)의 유출구(19)와 소통하도록 배열되고, 제2 유입구(18)는 EGR 스크러버 공정 루프(14)의 일부를 형성하는 EGR 스크러버(11)의 유출구(34)와 소통하도록 배열된다. 추가로, 스크러버 물 순환 탱크(15)는 EGC 스크러버(1)의 유입구(21) 및 EGR 스크러버(11)의 유입구(22)와 소통하도록 배열된 유출구(20)를 갖는다. EGC 스크러버(1)의 유입구(21) 및 EGR 스크러버(11)의 유입구(22)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같은 EGC/EGR 습식 스크러버(1), (11)의 제1 챔버의 유입구(4)에 상응한다.
하기 설명이 EGC 스크러버(1) 및 EGR 스크러버(11)가 스크러버 물 순환 탱크(15)의 하나의 동일한 유출구(20)와 소통하도록 배열된 것을 기초로 하지만, 스크러버 물 순환 탱크(15)에는 각각 EGC 스크러버(1) 및 EGR 스크러버(11)와 소통하도록 배열된 2개의 별개의 유출구가 제공될 수 있음을 이해해야 한다.
스크러버 물 순환 탱크(15)의 유출구(20)는 추가로 블리드-오프 루프(16)의 일부를 형성하는 블리드-오프 탱크(24)의 유입구(23)와 소통하도록 배열된다.
본 발명의 시스템 및 그 내에 포함된 개별 성분을 하기에 상세히 논의할 것이다.
EGC 스크러버 공정 루프(13)에서 시작하면, 스크러버 물 순환 탱크(15)는 그의 유출구(20)를 통해서 EGC 스크러버(1)의 유입구(21)에 연결되고, 그로 인해서 EGC 스크러버(1)는 스크러버 물 순환 탱크(15)로부터 물의 다량의 유동이 공급될 수 있다. 보다 양호한 이해를 위해서, 그리고 비제한적인 예로서, 담수 응용의 경우, 그 양은 대략 30 m3/MWh일 수 있다. 물은 펌프(25)에 의해서 EGC 스크러버(1)로 펌핑된다.
EGC 스크러버(1) 전에, 스크러버 물 순환 탱크(15)로부터의 물의 pH는 제2 알칼리성 작용제, 예컨대 NaOH 또는 등가물을 공급하기 위한 배열체(26)에 의해서 증가될 수 있다. 제2 알칼리성 작용제의 공급이, 물을 EGC 스크러버(1)에 펌핑하도록 배열된 펌프(25) 이전에 진행되는 것으로서 개시되어 있지만, 제2 알칼리성 작용제는 스크러버 물 순환 탱크(15)의 유출구(20)와 EGC 스크러버(1)의 유입구(21) 사이의 임의의 위치에서 공급될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 제2 알칼리성 작용제의 공급은 제어기 (개시되지 않음)에 의해서 제어될 수 있다. EGC 스크러버의 유입구에 공급된 물은 스크러버 부분에서 가능한 낮은 온도를 유지시키기 위해서 냉각기(27)를 통해 통과될 수 있다. 냉각은 효율적인 응축을 촉진시킴으로써 물이 증발에 의해서 손실되는 것을 방지한다.
EGC 스크러버(1)에서, 물은 연소 엔진(2)으로부터의 배기 가스의 유동과 만난다 (도 1 및 3 참고). EGC 스크러버(1)는 터보 충전기(70)의 저압부 상에 배열된다. 연소 엔진(2)으로부터의 배기 가스는 EGC 스크러버(1)의 제1 챔버(3)를 통해 통과되며, 그동안 물로 플러싱되어 온도가 약 180 내지 250℃에서 약 45 내지 55℃로 신속히 감소된다. 또한, 배기 가스 중에 함유된 미립자 물질 중 일부가 세척될 수 있다. 이렇게 미리 세척되고 냉각된 가스가 흡수 챔버인 EGC 스크러버(1)의 제2 챔버(7)에 공급되고, 여기서 이것은 물의 향류 유동에 적용되며, 그동안 그의 유입구(9)로부터 그의 유출구(10)로 안내된다. 제2 챔버(7)를 통해 통과하는 동안, 배기 가스는 물 중의 알칼리성 작용제와 반응하고, 그로 인해서 SOX가 술페이트로 산화됨으로써 배기 가스 중에 함유된 SOx가 물 중에 용해된다. 추가로, 임의의 잔류하는 미립자 물질이 물과 함께 세척될 수 있다.
EGC 스크러버(1)에서 사용된 물은 세척된 미립자 물질과 함께 EGC 스크러버(1)의 유출구(19)를 통해서 스크러버 물 순환 탱크(15)의 제1 유입구(17)로 복귀된다 (도 3 참고). 정화된 배기 가스는 유출구(10)를 통해서 주변 공기로 방출될 수 있다. 도 1의 두 유출구(19)가 도 3에서 하나의 유출구(19)로서 도시된다.
EGC 스크러버 공정 루프(13)에 적용되지 않은 연소 엔진(2)으로부터의 배기 가스의 다른 일부는 대신에 EGR 스크러버 공정 루프(14)에 적용될 것이다. EGR 스크러버 공정 루프(14)는 터보 충전기(70)의 고압부 상에 존재하도록 배열된다.
개시된 EGR 스크러버 공정 루프(14)에서, 스크러버 물 순환 탱크(15)는 그의 유출구(20)를 통해서 제1 분리기 유닛(29)의 유입구(28)에 연결된다. 제1 분리기 유닛(29)의 유출구(30)는 임의적인 정화수 완충액 탱크(32)의 유입구(31)에 연결된다. 정화수 완충액 탱크(32)의 제1 유출구(33)는 EGR 스크러버(11)의 유입구(22)에 연결된다. 추가로, EGR 스크러버(11)의 유출구(34) (도 2의 유출구(19)에 상응함)는 임의적인 수집 탱크(36)의 유입구(35)에 연결되고, 수집 탱크(36)의 유출구(37)는 스크러버 물 순환 탱크(15)의 제2 유입구(18)에 연결된다. 개시된 EGR 스크러버 공정 루프(14)에서, 열 교환기(71)가 제1 분리기 유닛(29)의 유출구(30)와 임의적인 정화수 완충액 탱크(32)의 유입구(31) 사이에 배열된다.
정화수 완충액 탱크(32)의 제2 유출구(38)는 스크러버 물 순환 탱크(15)의 제2 유입구(18)에 연결된다.
EGR 스크러버(11) 전에, 스크러버 물 순환 탱크(15)로부터의 물의 pH는 제1 알칼리성 작용제, 예컨대 NaOH 또는 등가물을 공급하기 위한 배열체(39)에 의해서 증가될 수 있다. 제1 알칼리성 작용제의 공급이, 제1 분리기 유닛(29) 이전에 진행되는 것으로서 개시되어 있지만, 제1 알칼리성 작용제는 스크러버 물 순환 탱크(15)의 유출구(20)와 EGR 스크러버(1)의 유입구(22) 사이의 임의의 위치에서 공급될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 일반적으로 EGR 공정은 EGC 공정에 비해서 높은 pH에서 작동하고, 그로 인해서 공급을 위한 알칼리성 작용제의 요구량이 EGC 스크러버에 비해서 높을 수 있다. 알칼리성 작용제의 공급은 제어기 (개시되지 않음)에 의해서 제어될 수 있다.
EGR 스크러버 공정 루프(14)의 작동 동안, 스크러버 물 순환 탱크(15)로부터 물이 제1 분리기 유닛(29)에 공급되고, EGR 스크러버(11)로 전달될 미립자의 양을 최소화한다. 제1 분리기 유닛(29)는 고속 분리기일 수 있다. 제1 분리기 유닛(29)에 의해서 수집된 미립자 물질은 제1 분리기 유닛(29)으로부터 직접 배출되거나 또는 하기에 논의될 슬러지 탱크(40)로 펌핑되어 수집될 수 있다. 제1 분리기 유닛(29)은 스크러버 물 순환 탱크(15)로부터 물이 공급되기 때문에, 제1 분리기 유닛(29)은 EGC 스크러버 공정 루프(13) 및 EGR 스크러버 공정 루프(14)로부터 세척된 미립자 물질을 분리시킨다. 그러나, EGR 스크러버(11)는 배기 가스가 연소 엔진(2)으로 재순환되고, 이와 같이 연소 엔진(2)은 전형적으로 미립자 물질에 민감하기 때문에, 제1 분리기 유닛(29)을 EGC 스크러버 공정 루프(13)보다는 EGR 스크러버 공정 루프(14)에서 EGR 스크러버(11) 하류에 배열하는 것이 이롭다.
제1 분리기 유닛(29)에 의해서 정화된 물은 정화수 완충액 탱크(32)로 전달된다. EGR 스크러버(11)를 작동시키는데 필요한 양의 물이 정화수 완충액 탱크(32)로부터 EGR 스크러버(11)로 공급된다. 필요한 양은 EGR 스크러버(11)에 의해서 정화될 배기 가스를 생성하는 연소 엔진(2)의 엔진 부하에 좌우된다. EGR 스크러버(11)로 펌핑된 물의 양은 예를 들어, 대략 2 내지 3 m3/MWh의 비율일 수 있다.
정화수 완충액 탱크(32) 내의 과량의 물, 즉, EGR 스크러버(11)에서 필요하지 않은 물은 스크러버 물 순환 탱크(15)로 복귀된다. 제1 분리기 유닛(29)으로 인해서, 스크러버 물 순환 탱크(29)로 복귀된 물은 감소된 수준의 미립자 물질을 갖는다.
EGR 스크러버(11)에서, 정화수 완충액 탱크(32)로부터의 물은 연소 엔진(2)으로부터의 배기 가스의 유동과 만난다 (도 2 참고). 연소 엔진(2)으로부터의 배기 가스는 EGR 스크러버(11)의 제1 챔버(3)를 통해 통과되며, 그동안 물 유동으로 플러싱되어 온도가 약 180 내지 250℃의 온도에서 해수 온도 + 약 10 내지 20℃에 상응하는 온도로 신속히 감소된다. 이것은 단지 개략적인 비제한적인 예로서 간주되어야 한다. 이렇게 냉각된 가스는 흡수 챔버인 EGR 스크러버(11)의 제2 챔버(7)에 공급되고, 여기서 미리 세척되고 냉각된 배기 가스는 물의 향류 유동에 적용되며, 그동안 유입구(9)로부터 유출구(10)로 안내된다. 제2 챔버(7)를 통해 통과하는 동안, 배기 가스는 물 중의 알칼리성 작용제와 반응하고, 그로 인해서 SOx가 술페이트로 산화됨으로써 배기 가스 중에 함유된 SOx가 물 중에 용해될 수 있다. 추가로, 그 내에 함유된 미립자 물질이 물과 함께 세척될 수 있다.
비제한적인 예로서, 전형적으로 배기 가스의 40%가 EGR 스크러버(11)에 의해서 정화될 수 있고, 배기 가스의 나머지 60%가 EGC 스크러버에 공급된다. EGR 스크러버(11)는 주변 공기로 어떤 가스도 방출하지 않는 폐쇄 회로로서 간주되어야 함을 이해해야 한다.
EGR 스크러버(11)에서 사용된 물은 스크러버 물 순환 탱크(15)로 그의 제2 유입구(18)를 통해서 복귀된다. 이것은 직접 수행되거나 또는 임의적인 수집 탱크(36)를 통해서 수행될 수 있다. EGR 스크러버(11)와 스크러버 물 순환 탱크(15) 간의 거리가 먼 경우 수집 탱크(36)가 유용할 수 있다. 또한 수집 탱크(36)의 유출구(37)와 스크러버 물 순환 탱크(15)의 제2 유입구(18) 사이에 임의적인 펌프(41)를 배열할 수 있다.
정화수 완충액 탱크(32)는 가압될 수 있다. 가압은 제1 분리기 유닛(29)에 의해서, 예컨대 고속 분리기 유닛의 경우 그 내에 포함된 디스크를 페어링(paring)함으로써 성취될 수 있다. 가압은, 제1 분리기 유닛(29)이 분리 모드인 정상 작동 모드에서 분리된 미립자 물질이 슬러지 탱크(40)로 배출되는 배출 모드로 전환되는 경우에도 EGR 공정 루프(14)로 물을 연속적으로 공급하도록 한다. 이러한 전환 동안, 압력 강하가 발생하고, 이것이 EGR 스크러버(11)에 대한 물 공급을 초래할 수 있다. 그러나, 가압된 정화수 완충액 탱크(32)를 사용함으로써, 이러한 압력 강하가 보상될 수 있다.
정화수 완충액 탱크(32)로부터 EGR 스크러버(11)로의 연속적인 물 공급은 정화수 완충액 탱크(32)의 유출구(33)와 EGR 스크러버(11)의 유입구(22) 사이에 배열된 펌프(42)에 의해서 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
정화수 완충액 탱크(32)는 생략될 수 있음을 또한 이해해야 한다. 제1 분리기 유닛(29)이 기밀식(hermetic) 유입구 및 유출구를 갖는 소위 부분 배출 고속 분리기인 경우 이것이 가능할 수 있다. 그러한 경우, 물을 EGR 스크러버(11)로 직접 펌핑하고, 과량의 물을 스크러버 물 순환 탱크(15)로 다시 펌핑하기 위해서 물을 제1 분리기 유닛(29)에 공급하는 펌프(60)가 사용될 수 있다. 제1 분리기 유닛(29)으로부터 EGR 스크러버(11) 및 스크러버 물 순환 탱크(15)로의 유동의 분배는 밸브 (개시되지 않음)에 의해서 제어될 수 있다.
한 실시양태에서, 제1 분리기 유닛(29)은 기밀식 유입구 및 유출구를 갖는 소위 전체 배출 고속 분리기일 수 있다. 그러한 경우, 과량의 물을 스크러버 물 순환 탱크(15)로 다시 펌핑하기 위해서 물을 제1 분리기 유닛(29)에 공급하는 펌프(60)가 사용될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 가압된 정화수 완충액 탱크(32)가 사용되어, 제1 분리기 유닛(29)이 분리된 폐기물을 슬러지 탱크(40)로 배출하기 위해서 분리 모드인 정상 작동 모드로부터 배출 모드로 전환된 경우에도 EGR 스크러버(11)로의 물의 유동을 유지시킨다.
이것이 EGC 스크러버 공정 루프(13)이던지 또는 EGR 스크러버 공정 루프(14)이던지 간에, 스크러버 물 순환 탱크(15)로부터의 더 차가운 물이 연소 엔진(2)으로부터의 고온 배기 가스와 만나는 경우, 배기 가스 중에 함유된 임의의 물이 응축할 것이라는 것이 이해될 것이다. 정화 시스템 내의 물의 양은 결과적으로 점차 증가할 것이다. 정화 시스템의 염 함량을 희석하기 위해서 정화 시스템에 담수를 또한 첨가할 수 있으며, 그렇지 않으면 염 함량은 점차 증가할 것이다. 제어 하에서 재순환 물의 양 및 염 농도를 유지시키기 위해서, 과량의 물이 하기에 논의될 블리드-오프 루프(16)로 배수(draining)될 수 있다.
개시된 실시양태에서, 블리드-오프 루프(16)로의 배수는 펌프(25)와 EGC 스크러버(1)의 유입구(21) 사이의 EGC 스크러버 공정 루프(13)에서 발생하는 것으로서 도시되어 있다. 배수는 이러한 위치로 제한되지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다. 배수는 또한 EGR 스크러버 공정 루프(14)로부터 진행될 수 있다.
블리드-오프 루프(16)는 블리드-오프 탱크(24)를 포함한다. 블리드-오프 탱크(24)의 유출구(43)는 임의적인 보유 탱크(45)의 유입구(44)에 연결된다. 보유 탱크(45)의 유출구(46)는 제2 분리기 유닛(48)의 유입구(47)에 연결된다. 보유 탱크(45)가 생략된 경우, 블리드-오프 탱크(24)의 유출구(43)가 제2 분리기 유닛(48)의 유입구(47)에 연결된다. 제2 분리기 유닛(48)의 제1 유출구(49)는 슬러지 탱크(40)의 유입구(59)에 연결된다. 제2 분리기 유닛(48)의 제2 유출구(51)는 밸브 배열체(52)에 연결되고, 이것은 결국 블리드-오프 탱크(24)의 유입구(23) 또는 선박 밖의 배출 파이프(53)에 연결된다. 따라서, 블리드-오프 루프(16)는 블리드-오프 스크러버 물을 제정된 선박 밖 배출 기준을 충족시키는 물 품질로 처리하기 위해서 제공된다.
보유 탱크(45)가 생략된 한 실시양태에서, 블리드-오프 탱크(24)에 제공된 물은 제2 분리기 유닛(48)에 펌핑되고, 여기서 미립자 물질이 분리되고, 슬러지 탱크(40)에 수집된다.
정화되고 분리된 물은, 물이 제정된 선박 밖 배출 기준에 충족하는지 또는 충족하지 않는지를 판단하기 위해서 품질 제어(61)에 적용된다. 예를 들어, 물을 바다로 블리드-오프시킬 경우 유기 화합물의 최대 수준, 즉 탁도(turbidity)로서도 공지된 현탁된 고체의 최대 수준 및 pH 수준을 제시한 선박 밖 배출 기준이 존재한다.
품질이 허용가능하다고 판단되면, 물은 밸브 배열체(52) 및 선박 밖 배출 파이프(53)를 통해서 선박 밖으로 배출될 수 있다. 허용가능하지 않다고 판단되거나, 또는 항구에 정박하고 있거나 또는 선박이 민감한 지역에 있어서 배출이 허용되지 않으면, 물은 블리드-오프 탱크의 유입구(23)를 통해서 블리드-오프 탱크(24)로 복귀된다.
블리드-오프 탱크(24)는 매우 오염된 물의 경우 또는 응집제의 사용을 원하지 않는 경우 재순환 및 추가 정화의 가능성을 추가로 제공한다.
블리드-오프 탱크(24)에 단지 하나의 유입구(23)가 개시되어 있지만, 블리드-오프 탱크(24)에는 EGC 스크러버 공정 루프(13) 또는 EGR 스크러버 공정 루프(14)와 소통하는 하나의 유입구 및 블리드-오프 루프(16)의 밸브 배열체(52)와 소통하는 하나의 유입구가 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
블리드-오프 루프(16)의 제2 분리기 유닛(48)의 성능, 즉 훨씬 더 양호한 정화 또는 더 높은 처리량을 가질 가능성을 추가로 증가시키기 위해서, 응집제의 공급을 위한 배열체(54)에 의해서 블리드-오프 루프(16)의 제2 분리기 유닛(48)에 공급될 물에 응집제가 도입될 수 있다. 응집제의 성능을 증진시키기 위해서, 상기에 언급된 보유 탱크(45)는 응집제의 공급을 위한 배열체(54)와 제2 분리기 유닛(48) 사이의 위치에 배열될 수 있다. 보유 탱크(45)는, 물이 제2 분리기 유닛(48)에 공급되기 전에, 응집제에 물 중의 미립자 물질의 침전/응집에 충분한 체류 시간을 허용한다. 응집제의 사용 목적은 미립자 물질이 금속 염에 연결된 화학 화합물을 형성하는 것이다. 이러한 화학 화합물은 제2 분리기 유닛에 의해 분리되기가 더 쉽다. 응집제는 예를 들어 3가 금속 이온, 예컨대 알루미늄 또는 철일 수 있다.
블리드-오프 루프(16)에서 제2 분리기 유닛(48)으로부터의 배출물은 EGR 스크러버 공정 루프(14)와 함께 작동하는 제1 분리기 유닛(29)에 대해서 사용되는 것과 동일한 슬러지 탱크(40)로 펌핑될 수 있거나 또는 별개의 슬러지 탱크 (개시되지 않음)로 펌핑될 수 있다. 개시된 실시양태에서, 하나의 동일한 슬러지 탱크(40)가 사용되어 두 분리기 유닛(29), (48)으로부터 슬러지를 받아들인다. 슬러지 탱크(40) 내의 내용물은 항구 정박 동안 해안가로 펌핑되거나 또는 선박 상에서 추가로 처리될 수 있다.
선박 상에서 추가로 처리하는 경우 한 가능성은 슬러지 탱크(40)의 상부 부분으로부터 수집된 물을 블리드-오프 탱크(24)에 재도입하는 것이다 (개시되지 않음). 또 다른 가능성은 슬러지 탱크(40)의 내용물을 소위 건식 분리기 유닛 (개시되지 않음)를 통해 공급하여 슬러지 탱크(40) 내의 고체를 제거하고, 철저히 건조하는 것이다. 모세관 결합되지 않은 물이 제거되어, 총 슬러지 양이 최소화된다. 이렇게 제거된 물은 제정된 배출 기준을 충족시키기 위한 처리를 위해서 스크러버 물 순환 탱크(15) 또는 블리드-오프 탱크(24) 다시 도입될 수 있다.
상기에 기재된 블리드-오프 루프(16)는 해상에서 끊임없는 문제인 담수 소모량을 감소시킨다.
도 4를 참고하면, 시스템의 제2 실시양태가 개시되어 있다. 시스템의 전체 설계는 도 3을 참고하여 상기에 논의된 것과 동일하며, 수집 탱크(80)가 블리드-오프 루프(16)에서 품질 제어(61)의 하류 위치에 배열된 것이 상이하다. 개시된 실시양태에서, 수집 탱크(80)는 밸브 배열체(52)의 유출구에 연결되고, 스크러버 물 순환 탱크(15)의 유출구(20)와 펌프(25) 사이의 위치에서 ECR 스크러버 공정 루프(13)에 추가로 연결된다. 또한, 밸브(81)가 EGC 스크러버(1)의 유출구(19)와 스크러버 물 순환 탱크(15)의 유입구(17) 사이에 배열된다. 밸브(81)는 그러한 "사용된" 품질 제어된 물을 바다 또는 다른 장소, 예컨대 적합한 개시되지 않은 탱크로 배출(82)시킬 수 있다. 따라서, 제어된 품질을 갖는 수집 탱크(80)에 수집된 물을 사용하여, 해수 모드로부터 담수 모드로 변경될 때 EGC 스크러버(1)를 정화 또는 플러싱할 수 있기 때문에, 부식 관련 문제를 감소시키고, 또한 해수가 EGR 스크러버(11)에 도입되는 것을 방지할 수 있다. 보다 정확하게는, 조합된 시스템을 갖는 경우, 담수 및 해수가 다수의 성분, 예컨대 유입구 파이핑, 펌프, 스크러버 및 유출구 파이핑을 공유함이 틀림없다. 따라서, 해수 모드를 담수 모드로 단순히 변경하는 경우, 다량의 해수가 공동 탱크를 채우고, 따라서 EGR 시스템을 채울 것이다. 이것은 해수에 잠재적으로 적용되는 부품이 부식성이 아닌 재료로 설계되어야 한다는 것을 요구한다. 이것은 상당히 증가되는 재료 비용을 유발한다. 그러나, 품질 제어되고 염을 함유하지 않은 물을 사용하여 EGC 스크러버(1)를 정화/플러싱함으로써, 클로라이드가 스크러버 물 순환 탱크(15)에 남아있는 것이 방지되기 때문에 상기에 언급된 문제가 해결될 수 있다.
상기 설명은 각각 제1 챔버(3) 및 제2 챔버(7)를 포함하는 EGC 스크러버(1) 및 EGR 스크러버(11)의 한 실시양태를 기초로 한 것이며, 여기서 제1 챔버(3)의 주 목적은 배기 가스를 신속히 냉각하는 것이다. 냉각 단계는 생략될 수 있기 때문에, 또한 제1 챔버(3)가 생략될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
상업적으로 입수가능한 다수의 EGC 스크러버(1) 및 EGR 스크러버(11)가 존재하고, 본 발명은 개별 EGC 및/또는 EGR 스크러버의 설계 및 작동에 제한되지 않아야 한다는 것을 또한 이해해야 한다. 예를 들어, 복수의 엔진이 연결된 다중 유입구 스크러버를 사용할 수 있다.
추가로, 액체로부터 미립자 물질을 분리시키기 위해서 사용가능한 다수의 분리기 유닛이 존재하고, 그로 인해서 본 발명은 기재된 실시양태로 제한되지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다. 대안의 분리기 유닛의 예는 필터, 경사분리기 및 침강 탱크이고, 이것은 플로큘레이션(flocculation) 또는 애글로머레이션(agglomeration) 작용제와 병용되거나 또는 병용되지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 상기에 기재된 실시양태의 다수의 변형이 첨부된 청구범위의 범주 내에서 가능함을 인지할 것이다.

Claims (17)

  1. 연소 엔진(2)으로부터의 배기 가스 중에서 SOx 및 NOx를 감소시키기 위해 습식 스크러버 공정에서 사용될 조합된 정화 시스템(combined cleaning system)이며,
    배기 가스 정화(Exhaust Gas Cleaning) (EGC) 스크러버(1) 및 배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation) (EGR) 스크러버(11)를 포함하고,
    스크러버 물을 스크러버 물 순환 탱크(15)와 EGC 스크러버(1) 사이의 EGC 스크러버 공정 루프(13)에서 및 스크러버 물 순환 탱크(15)와 EGR 스크러버(11) 사이의 EGR 스크러버 공정 루프(14)에서 순환시키도록 배열된 스크러버 물 순환 탱크(15)를 더 포함하며,
    EGR 스크러버 공정 루프(14)는 스크러버 물의 유동에 제1 알칼리성 작용제를 공급하기 위한 배열체(39) 및 순환된 스크러버 물로부터 미립자 물질을 분리시키기 위한 제1 분리기 유닛(29)을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 조합된 정화 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 스크러버 물의 유동에 제1 알칼리성 작용제를 공급하기 위한 배열체(39)가 스크러버 물 순환 탱크(15)의 유출구(20)와 EGR 스크러버(11)의 유입구(22) 사이에 배치된 것인 조합된 정화 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 분리기 유닛(29)이 스크러버 물 순환 탱크(15)의 유출구(20)와 EGR 스크러버(11)의 유입구(22) 사이의 위치에 배열된 것인 조합된 정화 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 제1 분리기 유닛(29)이 고속 분리기, 부분 배출 고속 분리기 또는 전체 배출 고속 분기기인 조합된 정화 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 분리기 유닛(29)의 유출구(30)와 EGR 스크러버(11)의 유입구(22) 사이의 위치에 배열된 정화수 완충액 탱크(clean water buffer tank)(32)를 더 포함하는 조합된 정화 시스템.
  6. 제1항에 있어서, EGC 스크러버 공정 루프(13)가 스크러버 물 순환 탱크(15)의 유출구(20)와 EGC 스크러버(11)의 유입구(21) 사이의 위치에, 스크러버 물의 유동에 제2 알칼리성 작용제를 공급하기 위한 배열체(26)를 포함하는 것인 조합된 정화 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 분리기 유닛(48) 및 슬러지 탱크(40)를 포함하는 블리드-오프(bleed-off) 공정 루프(16)를 더 포함하고, 블리드-오프 공정 루프(16)가 EGC 스크러버 공정 루프(13) 및/또는 EGR 스크러버 공정 루프(14)에 연결된 것인 조합된 정화 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 블리드-오프 공정 루프(16)가 블리드-오프 탱크(24)의 유출구(43) 이후 및 제2 분리기 유닛(48)의 유입구(47) 이전의 위치에 응집제(coagulant)의 공급을 위한 배열체(54)를 더 포함하는 것인 조합된 정화 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 응집제를 공급하기 위한 배열체(54)와 제2 분리기 유닛(48)의 유입구(47) 사이의 위치에 배열된 보유 탱크(45)를 더 포함하는 조합된 정화 시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 분리기 유닛(48)에 의해 분리된 물을 수집하도록 배열된 수집 탱크(80)를 더 포함하고, 수집 탱크(80)가 스크러버 물 순환 탱크(15)의 유출구와 EGC 스크러버(1)의 유입구(21) 사이의 위치에서 EGC 스크러버 공정 루프(13)에 연결된 것인 조합된 정화 시스템.
  11. 배기 가스 정화 (EGC) 스크러버(1), 배기 가스 재순환 (EGR) 스크러버(11) 및 스크러버 물 순환 탱크(15)를 포함하는 조합된 습식 스크러버 정화 시스템을 사용함으로써 연소 엔진(2)으로부터의 배기 가스 중에서 SOx 및 NOx를 감소시키는 방법이며,
    스크러버 물을 스크러버 물 순환 탱크(15)와 EGC 스크러버(1) 사이의 EGC 스크러버 공정 루프(13)에서 및 스크러버 물 순환 탱크(15)와 EGR 스크러버(11) 사이의 EGR 스크러버 공정 루프(14)에서 순환시키고, 스크러버 물을 제1 분리기 유닛(29)을 통해 공급함으로써 EGR 스크러버 공정 루프(14)에서 미립자 물질을 제거하고, EGR 스크러버 공정 루프(14)에서 스크러버 물에 제1 알칼리성 작용제를 공급하는 것을 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 스크러버 물 순환 탱크(15)의 유출구(20)와 EGR 스크러버(11)의 유입구(22) 사이의 위치에 제1 분리기 유닛(29)을 제공하는 것을 포함하는 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, EGC 스크러버 공정 루프(13)에서 스크러버 물 순환 탱크(15)의 유출구(20)와 EGC 스크러버(1)의 유입구(21) 사이의 위치에서 스크러버 물에 제2 알칼리성 작용제를 공급하고/거나 EGR 스크러버 공정 루프(14)에서 스크러버 물 순환 탱크(15)의 유출구(20)와 EGR 스크러버 (22)의 유입구 사이의 위치에서 스크러버 물에 제1 알칼리성 작용제를 공급하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 과량의 스크러버 물을 스크러버 물 순환 탱크(15)로부터 블리드-오프 공정 루프(16) 내로 블리드-오프시키는 단계를 더 포함하고, 상기 블리드-오프가 EGC 스크러버 공정 루프(13)로부터 수행되는 것인 방법.
  15. 제14항에 있어서, 블리드-오프 공정 루프(13)가 블리드-오프된 스크러버 물로부터 미립자 물질을 제거한 후, 이렇게 정화된 스크러버 물을 선박 밖으로 배출하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  16. 제14항에 있어서, 블리드-오프 공정 루프(13)가 블리드-오프된 스크러버 물로부터 미립자 물질을 제거하는 단계, 이렇게 정화된 스크러버 물의 품질을 제어 및 승인하는 단계, 승인된 정화된 스크러버 물을 수집하는 단계, 및 이를 EGC 스크러버(1)를 정화 및/또는 플러싱(flushing)하기 위해 EGC 스크러버 공정 루프(13) 내로 다시 순환시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  17. 연소 엔진(2)으로부터의 배기 가스 중에서 SOx 및 NOx를 감소시키기 위한, 선박 상에서의 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 조합된 정화 시스템의 용도.
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