KR20150146020A - Marine Vessels Using Gas Hydrate Slurries for Ballast Water - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬러리 상태의 하이드레이트를 평형수로 이용한 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박 하부에 제1,2저장탱크를 설치하여 엔진 연료로 사용되는 천연가스 하이드레이트 슬러리와, 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중 CO2 를 포집하여 만든 CO2 하이드레이트 슬러리를 각각 저장하고, 제 1,2저장탱크에 저장된 슬러리 상태의 천연가스 하이드레이트와 CO2 하이드레이트를 선박의 평형수로 이용함으로써, 선박 평형수를 선박 청정연료의 저장원으로 사용하여 연료저장탱크를 축소 또는 배제할 수 있으며, 그에 따른 추가적인 공간확보가 가능하다.The present invention relates to a slurry-type hydrate as a ballast, and more particularly, to a slurry containing natural gas hydrate slurry used as an engine fuel by providing first and second storage tanks under the vessel, CO2 hydrate slurry collected in the first and second storage tanks and using the slurry natural gas hydrate and CO2 hydrate as the equilibrium water of the ship to store the ship equilibrium water in the storage tank of the ship clean fuel Can be used to reduce or eliminate the fuel storage tank, thereby ensuring additional space.
또한, 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중 CO2 를 포집하여 슬러리 상태의 CO2 하이드레이트로 만들어 제2저장탱크에 저장함으로써, 선박의 온실가스 배출을 획기적으로 줄일 수 있다. In addition, CO2 in the exhaust gas discharged from the engine is captured and stored in the second storage tank in the form of slurry-like CO2 hydrate, whereby the emission of greenhouse gases of the ship can be drastically reduced.
또한, 선박 평형수의 전체 또는 일부를 하이드레이트 슬러리로 대체하여, 선박평형수를 배출하지 않거나 소량 배출하므로, 선박평형수의 배출 규제에 따른 배출수 처리문제를 효과적으로 해결할 수 있게 한 슬러리 상태의 하이드레이트를 평형수로 이용한 선박에 관한 것이다. In addition, since the ballast water is not discharged or discharged in a small amount by replacing all or part of the ballast water with hydrate slurry, it is possible to balance the slurry state hydrate, which can effectively solve the discharge water treatment problem due to the ballast water discharge regulation. The present invention relates to a watercraft-used vessel.
일반적으로, 항해하는 선박은 파도의 영향을 받거나 선회하는 과정에서 선체가 기울어지게 되는데, 이때 선박 하부에 설치된 탱크에 채워지는 평형수가 복원력을 제공함으로써, 기울어진 선박은 평형수에 의해 본래의 자세로 복귀하게 되어 안전한 운항을 할 수 있게 된다. Generally, a ship which is sailing is tilted in the process of being affected by waves or turning, and at this time, the ballast water filled in the tank installed under the ship provides the restoring force, so that the tilted vessel is restored to its original position So that safe operation can be performed.
상기와 같은 평형수는 규정된 범위 내에서 탱크에 채워져야 하지만, 더 많은 화물을 적재하기 위해 평형수를 적게 넣어 안전사고를 유발하는 사례가 발생하므로 평형수 배출규제를 위한 구조적인 개선책이 요구되고 있다. Such a ballast water should be filled in the tank within the prescribed range. However, since there is a case where a ballast water is injected in order to load more cargoes and cause a safety accident, a structural improvement measure for ballast water discharge regulation is required have.
이에 대한 개선책으로, 선박 하부에 제1,2저장탱크를 설치하여 엔진 연료로 사용되는 천연가스 하이드레이트 슬러리와, 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중 CO2 를 포집하여 만든 CO2 하이드레이트 슬러리를 선박 평형수 및 선박 연료의 저장원으로 사용하여 연료저장탱크를 축소 또는 배제할 수 있게 되고, 그에 따른 추가적인 공간을 확보할 수 있다.In order to solve this problem, the first and second storage tanks are installed in the lower part of the ship to prepare a slurry of natural gas hydrate used as engine fuel and a CO2 hydrate slurry in which CO2 in the exhaust gas discharged from the engine is collected, It is possible to reduce or eliminate the fuel storage tank, thereby ensuring additional space.
또한, 출항시 근해에서 주입된 선박평형수를 해외의 다른 생태계를 가진 근해에 배출할 시, 배출지의 생태계의 교란을 일으킬 수 있다. 이를 방지하기 위해 최근 IMO (International Maritime Organization)에서는 선박평형수의 배출에 대한 규제를 강화하여 이에 대한 대응책이 요구되고 있다. In addition, when discharging the ballast water injected from offshore in offshore to other offshore ecosystem offshore, the ecosystem of the discharge ground can be disturbed. To prevent this, the International Maritime Organization (IMO) recently imposed regulations on the emission of ship ballast water and is demanding countermeasures.
이에 대응하기 위해, 하이드레이트 슬러리로 선박 평형수의 전체 또는 일부 대체할 수 있다. 따라서 선박평형수를 배출하지 않거나 소량 배출하게 되므로, 선박 평형수의 배출 규제에 따른 배출수 처리문제를 효과적으로 해결할 수 있다. In order to cope with this, the hydrate slurry may replace all or part of the ship ballast water. Therefore, since the ballast water is not discharged or discharged in a small amount, it is possible to effectively solve the problem of discharge water treatment according to the discharge regulation of the ballast water.
한편, 종래의 기술인 KR 10-1165134 B1 2012.7.5. "압축천연가스 운반선의 배출가스 처리방법"을 도 1에서 살펴보면, 먼저 CNG 운반선 내부에는 CNG저장용기(1)가 설치 되는데, 상기 CNG저장용기(1)에는 CNG 배출가스를 발라스트수와 혼합시켜 슬러리화하는 슬러리 가스하이드레이트 생성기(2)와, 슬러리화 된 가스 하이드레이트를 이송하는 이송펌프(3)와, 이송된 슬러리 상태의 가스 하이드레이트를 저장후 재 기화시키는 발라스트수 저장탱크(4)와, 재 기화된 가스를 공급받아 수분을 제거하는 수분제거장치(5)와, 수분이 제거된 가스를 공급받아 승압시키는 압축기(6)와, 엔진(7)이 순차적으로 연결되는 구조로 되어 있다. On the other hand, the conventional technology KR 10-1165134 B1 2012.7.5. Referring to FIG. 1, a CNG storage vessel 1 is installed in a CNG storage vessel. In the CNG storage vessel 1, a CNG discharge gas is mixed with ballast water to form a slurry (3) for transferring slurry gas hydrate, a ballast water storage tank (4) for storing and re-vaporizing the transferred gas hydrate in a slurry state, and a reboiler A
상기 CNG 저장용기(1)에 저장된 CNG는 슬러리 가스하이드레이트 생성기(2), 이송펌프(3), 발라스트수 저장탱크(4), 수분제거장치(5), 압축기(6) 순으로 이동하면서 엔진(7)으로 공급되고, 상기 엔진(7)으로부터 연소된 CNG는 CO2 등을 포함한 배기가스로 방출된다. The CNG stored in the CNG storage vessel 1 is supplied to the engine 1 while moving in the order of the slurry
이 기술의 목표는 CNG 운반중 발생되는 천연가스의 자연기화분을 선박평형수와 함께 하이드레이트로 만들어 임시로 저장하여 연료로 사용함으로써 대기 중으로 방출되는 천연가스를 절감하는 것에 있다. 하지만 천연가스의 자연기화로 인한 대기방출을 방지하는 것 이외에 큰 효과를 기대하기 힘든 단점이 있다. The goal of this technology is to reduce the natural gas released to the atmosphere by storing the natural vapor of natural gas generated during the transportation of CNG into hydrate together with the ballast water and storing it temporarily as fuel. However, there is a disadvantage that it is difficult to expect a great effect in addition to preventing air release due to the natural vaporization of natural gas.
특히, 상기와 같이 엔진(7)에서 연소된 CNG의 배기가스는 대기로 방출되어 환경오염 및 지구온난화의 주요 원인으로 작용하게 되는 문제점을 지닌다. 이를 해결하기 위해 배기가스중 CO2를 포집하여 생성된 CO2 하이드레이트 슬러리를 평형수로 사용할 수 있다. Particularly, as described above, the exhaust gas of the CNG burned in the
본 발명은 상기의 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 다음과 같다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the conventional art, and its object is as follows.
첫째, 선박 하부에 제1,2저장탱크를 설치하여 엔진 연료로 사용되는 천연가스 하이드레이트 슬러리와, 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중 CO2 를 포집하여 만든 CO2 하이드레이트 슬러리를 각각 저장하고, 제 1,2저장탱크에 저장된 슬러리 상태의 천연가스 하이드레이트와 CO2 하이드레이트를 선박의 평형수로 이용하는 구조를 실현함으로써, 선박 평형수를 선박 연료의 저장원으로 사용하여 연료저장탱크를 축소 또는 배제할 수 있게 하며, 그에 따른 추가적인 공간확보에 유리도록 하는 데에 있다.First, the first and second storage tanks are installed at the lower part of the vessel to store the slurry of natural gas hydrate used as the engine fuel and the CO2 hydrate slurry formed by collecting the CO2 of the exhaust gas discharged from the engine. By realizing a structure using natural gas hydrate and CO2 hydrate in the form of slurry stored in the tank as the ballast water of the ship, it is possible to reduce or eliminate the fuel storage tank by using the ballast water as the storage source of the ship fuel, So that additional space can be secured.
둘째, 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중 CO2 를 포집하여 CO2 하이드레이트로 만들어 제2저장탱크에 저장함으로써, 선박으로부터 배출되는 온실가스를 획기적으로 저감시키고자 하는 데에 있다. Second, it aims to dramatically reduce greenhouse gas emissions from vessels by capturing CO2 from the exhaust gas discharged from the engine and making CO2 hydrate and storing it in the second storage tank.
셋째, 선박 평형수의 전체 또는 일부를 하이드레이트 슬러리로 대체함으로써 선박 평형수를 배출하지 않거나 소량 배출하게 하고, 동시에 선박 평형수의 배출 규제에 따른 배출수 처리 문제를 효과적으로 해결할 수 있도록 하는 데에 있다. Third, replacing all or part of ballast water with hydrate slurry makes it possible to discharge ballast water or to discharge small amount of ballast water, and at the same time to effectively solve the problem of discharge water treatment according to the discharge regulation of ballast water.
본 발명은, 슬러리 상태의 천연가스 하이드레이트가 저장되는 제1저장탱크(4); A first storage tank (4) for storing a natural gas hydrate in a slurry state;
상기 제1저장탱크(4)에 연결되면서 천연가스 하이드레이트를 해리시키는 해리부(6); A
상기 해리부(6)에 연결되면서 해리된 천연가스를 엔진(2)에 필요한 압력까지 승압시키는 압축기(8); A
상기 압축기(8)에 연결되면서 공급된 천연가스로 작동하는 엔진(2); An engine (2) operated by natural gas supplied while being connected to the compressor (8);
상기 엔진(2) 배기구에 연결되면서 연소되어 배기되는 CO2 를 포집하는 포집부(10); A
상기 포집부(10)에 연결되면서 CO2 를 슬러리 상태의 CO2 하이드레이트로 만드는 하이드레이트 생성기(12); A
상기 하이드레이트 생성기(12)에 연결되는 제2저장탱크(14);로 된 것을 특징으로 한다. And a second storage tank (14) connected to the hydrate generator (12).
또한, 상기 제1,2저장탱크(4,14)는 선박 하부에 설치함으로써, 선박의 수평 유지를 위한 평형수로 사용하는 것을 특징으로 한다. In addition, the first and
본 발명의 효과는 다음과 같다. The effects of the present invention are as follows.
첫째, 선박 하부에 제1,2저장탱크(4,14)를 설치하여 엔진 연료로 사용되는 천연가스 하이드레이트 슬러리와, 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중 CO2 를 포집하여 만든 CO2 하이드레이트 슬러리를 각각 저장하는 구조로 되어있다. 따라서, 제 1,2저장탱크(4,14)에 저장된 슬러리 상태의 천연가스 하이드레이트와 CO2 하이드레이트를 선박의 평형수로 이용하면, 선박 평형수를 선박 연료의 저장원으로 사용하여 연료저장탱크를 축소 또는 배제할 수 있으므로, 그에 따른 추가적인 공간확보에 유리한 효과가 있다. First, the first and second storage tanks (4, 14) are installed in the lower part of the ship to store the slurry of natural gas hydrate used as the engine fuel and the CO2 hydrate slurry in which the CO2 of the exhaust gas discharged from the engine is captured. . Therefore, when the slurry natural gas hydrate and CO2 hydrate stored in the first and
둘째, 엔진(2)으로부터 배출되는 배기가스 중 CO2 를 포집하여 CO2 하이드레이트로 만들어 제2저장탱크(14)에 저장함으로써, 선박 배출 온실가스를 획기적으로 줄일 수 있게 되는 효과가 있다. Secondly, CO2 in the exhaust gas discharged from the
셋째, 선박 평형수의 전체 또는 일부를 하이드레이트 슬러리로 대체함에 따라 선박 평형수를 배출하지 않거나 소량 배출하게 되므로, 선박 평형수의 배출 규제에 따른 배출수 처리문제를 효과적으로 해결할 수 있게 된다. Thirdly, replacing all or part of ballast water with hydrate slurry does not discharge ballast water or discharges a small amount of ballast water, so it is possible to effectively solve the problems of discharge water treatment according to discharge regulation of ballast water.
도 1 은 종래의 기술을 나타낸 설치 상태 블록도.
도 2 는 본 발명의 실시 예가 적용된 선박의 구조도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an installation state block diagram showing a prior art. Fig.
2 is a structural view of a ship to which an embodiment of the present invention is applied;
본 발명의 실시 예를 도 2 에서 살펴 보면, 먼저 선박은 항해하는 과정에서 파도에 의해 흔들리거나 선회하는 과정에서 원심력에 의해 기울어지게 되는데, 이때 선박의 바닥에 채워진 평형수는 복원력을 제공함으로써 전복을 방지하는 역할을 하게 된다. 2, the ship is tilted by the centrifugal force in the process of swinging or turning by waves in the course of sailing. At this time, the ballast filled in the bottom of the ship provides the restoring force, .
상기와 같이 평형수의 역할과 동시에 선박의 엔진(2) 연료로 사용될 슬러리 상태의 천연가스 하이드레이트를 저장하는 제1저장탱크(4)는 선박의 바닥 측에 설치하게 되고, 상기 제1저장탱크(4)에는 천연가스 하이드레이트를 해리시키는 해리부(6)가 연결된다. As described above, the
상기 해리부(6)는 물을 히터로 가열하여 고온 형태로 공급하여, 천연가스 하이드레이트를 신속히 해리하는 일반적인 방식을 적용하지만 한정하지는 않는다. The
계속하여, 상기 해리부(6)에는 압축기(8)와 엔진(2)이 순차적으로 연결되며, 상기 압축기(8)에서는 해리된 천연가스를 엔진(2) 작동에 필요한 압력으로 승압하게 된다. Subsequently, the
상기 엔진(2)의 배기구에는 연소 배기가스 중에 포함된 CO2 를 포집하는 포집부(10)가 연결되고, 상기 포집부(10)에는 기체 상태로 포집된 CO2 를 슬러리 상태의 하이드레이트로 만드는 하이드레이트 생성기(12)가 연결된다. A
상기 CO2 하이드레이트는 CO2 와 물이 고압 및 저온상태에서 접촉하여 물 입자들이 만든 격자 내에 CO2가 포집되어 있는 고체물질을 일컫는다. The CO2 hydrate refers to a solid material in which CO2 and water are brought into contact with each other at high pressure and low temperature to capture CO2 in the lattice created by the water particles.
상기와 같은 하이드레이트를 만드는 방법은 특허등록번호 제10-0720270호 "천연가스 하이드레이트 연속 제조방법 및 제조장치"에 기술되어 있다. A method for producing such a hydrate is described in Patent Registration No. 10-0720270 "Method and apparatus for continuous production of natural gas hydrate ".
상기와 같이 구성되는 하이드레이트 생성기(12)에는 CO2 하이드레이트를 저장하는 제2저장탱크(14)가 연결되고, 상기 제2저장탱크(14)는 선박의 바닥 측에 설치된다. A
상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
먼저, 선박은 출항하기 전에 슬러리 상태의 천연가스 하이드레이트를 제1저장탱크(4)로 공급하여 저장한 다음, 상기 제1저장탱크(4)에 저장된 천연가스 하이드레이트를 해리부(6)로 이동시켜 해리시키고, 이후로 상기 천연가스를 엔진(2)에 사용하기 적당하도록 압력을 승압시켜서 공급한다. First, the vessel supplies the natural gas hydrate in the slurry state to the
상기와 같은 상태에서 엔진(2)가 작동하면 선박은 출항하게 되는데, 이때 공급된 천연가스가 상기 엔진(2)에서 연소되어 배기가스 형태로 배출되면, 상기 배기가스 중에 포함된 CO2 를 포집부(10)에서 분리하여 포집하게 되고, 상기와 같이 포집된 CO2 는 하이드레이트 생성기(12)로 이동되어 슬러리 상태의 CO2 하이드레이트로 만들어지게 되며, 이후로 상기 하이드레이트는 제2저장탱크(14)로 이동되어 저장된다. When the
따라서, 선박의 엔진(2)으로부터 연소되어 배출되는 배기가스 중에 포함된 CO2 대부분은 회수됨으로써, 선박이 항해할 때 배출되는 온실가스는 획기적으로 감소한다. Therefore, most of the CO2 contained in the exhaust gas burned and discharged from the
상기와 같이 운항하는 선박의 제1저장탱크(4)에 저장된 천연가스는 엔진(2)으로 공급되어 연소되고, 연소된 배기가스 중에 포함된 CO2는 포집하여 슬러리 상태의 CO2 하이드레이트로 만들어 제2저장탱크(14)에 저장하는 과정에서, 선박이 파도에 의해 흔들리거나 선회하는 과정에서 원심력에 의해 기울어지게 되면, 상기 제1,2저장탱크(4,14)에 저장된 슬러리 상태의 천연가스 하이드레이트와 CO2 하이드레이트는 평형수의 기능을 하게 되어 선박의 복원력을 향상시킨다. The natural gas stored in the
따라서, 상기 선박은 선체가 기울어지더라도 슬러리 상태의 CO2 하이드레이트와 천연가스 하이드레이트의 작용에 의해 곧 본래의 자세를 유지하게 됨으로써 선박은 안전한 운항을 할 수 있게 된다. Therefore, even if the ship is inclined, the ship can maintain its original posture due to the action of the CO2 hydrate in the slurry state and the natural gas hydrate, so that the ship can operate safely.
또한, 상기와 같이 선박 평형수를 선박 연료의 저장원으로 사용하면 연료 저장탱크를 축소 또는 배제할 수 있게 되므로, 그에 따른 추가적인 공간확보에 유리한 효과가 있게 된다.In addition, if the ballast water is used as a storage source of the ship fuel as described above, the fuel storage tank can be reduced or eliminated, which is advantageous in securing additional space.
상기 이후로, 선박이 항구에 도달하면 제2저장탱크(14)에 저장된 CO2 하이드레이트로부터 CO2를 회수하게 된다. Thereafter, when the ship arrives at the port, CO2 is recovered from the CO2 hydrate stored in the
한편, 상기와 같이 근해에서 주입한 평형수를 처리하지 않고 다른 장소에 배출하게 되면, 생태계 교란을 발생시키는 주된 요인으로 작용하게 된다. 따라서 사용된 평형수는 해양 생태계를 위해 엄격한 관리를 필요로 하게 된다. 상기 하이드레이트 슬러리가 선박 평형수의 전체 또는 일부분을 대체함에 따라 선박평형수를 배출하지 않거나, 필요에 따라 일부만 처리하여 배출시키게 되므로 선박평형수 배출규제에 효과적으로 대응하게 된다.On the other hand, if the ballast water injected from the offshore is discharged to a different place without being treated as described above, it becomes a main factor for generating ecosystem disturbance. Therefore, the ballast water used requires strict management for the marine ecosystem. As the hydrate slurry replaces all or part of the ship ballast water, the ballast water is not discharged, or only part of the ballast water is treated and discharged. Therefore, it can effectively cope with the ballast water discharge regulation.
상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 여기에 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형할 수 있음을 이해할 수 있다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present invention.
2:엔진 4:제1저장탱크
6:해리부 8:압축기
10:포집부 12:하이드레이트생성기
14:제2저장탱크 2: engine 4: first storage tank
6: Disassembly 8: Compressor
10: Collecting part 12: Hydrate generator
14: Second storage tank
Claims (2)
상기 제1저장탱크(4)에 연결 되면서 천연가스 하이드레이트를 해리시키는 해리부(6);
상기 해리부(6)에 연결 되면서 해리된 천연가스를 엔진(2)에 필요한 압력까지 승압시키는 압축기(8);
상기 압축기(8)에 연결 되면서 공급된 천연가스로 작동하는 엔진(2);
상기 엔진(2) 배기구에 연결 되면서 연소되어 배기되는 CO2를 포집하는 포집부(10);
상기 포집부(10)에 연결 되면서 CO2를 슬러리 상태의 CO2 하이드레이트로 만드는 하이드레이트 생성기(12);
상기 하이드레이트 생성기(12)에 연결되는 제2저장탱크(14);로 된 것을 특징으로 하는 슬러리 상태의 하이드레이트를 평형수로 이용한 선박. A first storage tank (4) in which slurry natural gas hydrate is stored;
A dissociation unit 6 connected to the first storage tank 4 to dissociate the natural gas hydrate;
A compressor 8 connected to the dissociation unit 6 to increase the dissociated natural gas to a required pressure for the engine 2;
An engine (2) operated by natural gas supplied while being connected to the compressor (8);
A collecting unit 10 for collecting the CO2 that is burned and exhausted while being connected to the exhaust port of the engine 2;
A hydrate generator 12 connected to the collecting part 10 to convert CO2 into slurry CO2 hydrate;
And a second storage tank (14) connected to the hydrate generator (12).
상기 제1,2저장탱크(4,14)는 선박 하부에 설치함으로써, 선박의 수평 유지를 위한 평형수로 사용하는 것을 특징으로 한 슬러리 상태의 하이드레이트를 평형수로 이용한 선박.
The method according to claim 1,
Wherein the first and second storage tanks (4, 14) are used as ballast water for horizontally maintaining the ship by installing the first and second storage tanks (4, 14) under the ship.
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