KR20160115971A - 벙커유 연료로부터 오염 물질들의 제거 - Google Patents

Abstract

큰 화물선들에서의 연료용으로 사용되는 벙커유로부터 유황 및 다른 오염물질을 세정하기 위한 시스템 및 방법이 설명된다. 바람직하게는, 시스템은 오일 및 물의 에멀젼을 생성하기 위한 믹서를 갖는 두개 이상의 스테이지들을 포함한다. 오일로부터 유황 분리를 보조하고 유황을 자유롭게 하여 유황이 물 속에 용해되거나 또는 물에 존재하는 여러 다른 분자들와 결합할 수 있도록 하기 위해 물이 오일과 혼합되기 전에 물에 하나 이상의 처리 화학 물질이 추가된다. 에멀젼은 추가의 유황 함량을 제거함으로써 연료 오일을 더 클린하게 하기 위해서 미세공동현상 챔버 뿐만 아니라 전기분해 반응기 챔버를 통과할 수 있다. 클린 연료가 디젤 엔진 연소 사이클에서의 사용을 위해 연료 서비스 탱크로 보내진다.

Description

벙커유 연료로부터 오염 물질들의 제거{REMOVAL OF CONTAMINANTS FROM BUNKER OIL FUEL}

관련 출원에 대한 상호-참조

본 출원은 2014년 1월 31일 출원된 U.S. 정규출원 번호. 14/170,429에 대하여 35 U.S.C.§119(e)에 기한 우선권을 주장하고, 그 전체가 본 출원에 참조로서 통합된다.

기술 분야

본 발명은 디젤 연료로부터 오염 물질들을 제거하는 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 특별히 다루기 어렵고, 고 오염 물질들, 예컨대 유황(sulfur)의 제거에 관한 것이다.

과거에는, 원양선들에 의한, 예컨대 큰 화물선들, 컨테이너 배들, 탱커들, 및 호화로운 크루즈 라이너들(cruise liners)에 의한 디젤 연료의 소각과 관련하여 환경 규제가 없었고, 설사 있다 하더라도 거의 없었다. 결과적으로, 때때로 벙커유(bunker oil) 또는 벙커유로 불리는 매우 저 품질, 더러운 연료가 이런 선박들에서 흔히 사용되었다. 전통적인 벙커유는 매우 정제되지 않고(crude) 그리고 크게 오염을 시킨다. 가솔린의 정제 동안에, 고 품질 연료 재료들 예컨대 프로판 가스, 차량들을 위한 가솔린, 및 제트 연료가 원유(crude oil)로부터 제거되고, 그런다음 디젤 오일 및 윤활유와 같은 무거운 석유 제품(petroleum product)들이 제거되고 최종 잔존물로서 벙커유를 남긴다. 벙커유는 따라서 흔히 3.5%의 범위에 때때로 더 높은 범위의 4%-4.5%에 많은 양의 유황을 함유한다. 벙커유로부터 유황을 제거하는 것은 많은 시간 및 돈이 들게 하고 연료 오일의 비용을 상당히 올리고, 대양 가운데서 큰 화물선에서 고 유황 오일 소각에 대한 규제가 거의 없기 때문에, 해당 오일은 이 용도로 판매되고, 벙커유로부터 이 유황을 제거하는 정제 회사에 의한 노력은 이루어지지 않고, 있다 하더라도 거의 없다. 벙커유는 또한 납, 안티모니, 비소, 스티렌 및 다른 고 오염 물질들에 이를 수 있는 다른 오염물질을 함유할 수 있다.

환경에 대한 관심 증가에 따라, 많은 선박 운영자들은 더 클린 연료를 소각하는 것을 선호하고 그것의 고 오염 물질들을 갖는 더러운, 저 품질 벙커유를 소각하지 않는다. 불행하게도, 벙커유는 세상에 많은 위치들에서 폭넓게 생산되는 유용한 제품이고, 이런 오염물질, 특별히 문제가 되고 있는 유황의 고 함량들을 가지지 않는 벙커유를 획득하는 것을 어렵고 때때로 불가능하다.

추가하여, 많은 항구들은 선박이 항구(port boundary)내에 있는 동안에 소각할 수 있는 이런 유황 및 수은과 같은 오염물질의 양을 제한하는 규제들을 공포하고 있다. 일부 규제들은 항구들에서 벙커유가 디젤 엔진에 동력을 공급하기 위해 사용될 수 있기 전에 벙커유가 0.5% 유황 미만을 함유하는 것을 요구한다. 이런 저 유황 함량을 갖는 벙커유는 시장에서 구할 수 없기 때문에, 많은 선박 운영자들은 선박들이 항구에 정박될 때 그것들의 디젤 엔지들을 완전히 셧 다운(shut down)해야만 하고 선박의 시스템들에 전력을 공급하기 위해 육상 전기 라인들 사용해야만 하여 도시가 선박의 고 전력 용량을 제공하는 것은 엄청나게 비용이 들고 선박 운영자가 전기를 구매하는 것 또한 값이 비쌀 수 있다.

만약 선박 운영자가 엔진내 연소 후에 배출 가소에서부터 유황을 제거하려고 시도한다면, 이것은 대부분의 벙커유들내 고 레벨 오염 때문에 불가능하다. SCR 형태의 전통적인 배출 가스 스크러버(scrubber) 및 촉매 컨버터는 유황 레벨이 1% 미만인 때 정상적으로 동작한다. 더구나, 고 유황 함량은 NOx를 제거하는 촉매 엘리먼트들을 방해하고 임의 유형의 오염 제거에 대하여 촉매 엘리먼트들을 쓸모 없게 한다. 따라서, 배출 가스 스크러빙의 선택 및 배출 굴뚝으로부터 임의의 오염물질의 제거는 고 유황 함량을 갖는 벙커유를 소각하는 큰 화물선에 대한 현실적인 해결책이 아니다.

본 출원에 설명되는 다양한 실시예들의 원리들에 따른, 연소 엔진에서 소각되기전에 벙커유가 액체 상태로 있는 동안에 큰 양의 오염물질 특별히, 벙커유로부터 유황을 제거하는 장치 및 방법 설명된다. 본 출원에서 설명된 장치 및 방법은 유황을 0.5% 미만 범위로 제거할 수 있고, 일부 실시예들에서는 0.1% 미만 레벨 아래까지 유황을 제거할 수 있다. 상기 시스템은 디젤 엔진에서의 사용을 준비하는 연료 라인들을 통하여 연료들이 움직일 때 선박에 실은 연료를 클린하게 하도록 동작한다. 상기 시스템은 벙커유가 연료 서비스 탱크내에 배치되기전에 벙커유로부터 이들 오염물질, 및 특별히 유황을 제거하여 오일이 소각될 때, 배출 가스내 유황의 양이 0.5% 보다 작도록 한다. 이는 충분하게 낮아서 이제는 배출 연기로부터 다른 오염물질, 예컨대 NOx을 제거하기 위해 SCR 촉매 컨버터 및 다른 스크러버가 사용될 수 있다. 유황이 배출 가스로부터 제거되었기 때문에, 스크러버가 더 이상 유황으로 막히지 않기 때문에 배출 가스로부터 많은 다른 오염물질을 제거하기 위해 배출 스크러버가 이제는 사용될 수 있다. 창의적인 시스템은 다른 오염물질을 제거하기 위해서 배출 가스 스크러버에 대하여 요구되는 한계치 범위내에 있도록 하기 위해 벙커유가 소각되기 전에 벙커유로부터 유황을 제거함으로써 이 업적을 허용한다.

액체 벙커유로부터 유황의 제거에 이어 적절한 스크러버들 및 촉매 컨버터를 이용하여 배출 가스로부터 여러 가지 다른 오염물질과 함께 임의의 추가 유황의 제거의 조합은 상기 큰 화물선 상의 배출 스택으로부터의 상당한 클린 출력으로 귀결되어, 모든 환경 규제들을 충족시키면서 화물선이 항구내 정박하면서 그것의 디젤 엔진들을 운용하는 것을 허용한다.

본 출원에서 설명된 창의적인 시스템은 또한 화물선이 그것의 배출 가스 효율을 증가시키고 예전에 가능하였던 것보다 배출 가스들로부터 훨씬 더 많은 열을 제거하는 것을 가능하게 한다. 과거에, 짧은 시간 기간에 금속 라이닝을 부식시키고 망가뜨렸던 굴뚝의 측벽들 상에 유황 응축(condensing)을 회피하기 위해 배출 가스를 극히 고온에 유지하는 것이 필요하였다. 본 출원에서 논의된 창의적인 시스템은 배출 가스가 충분히 유황이 없어서 배출 가스의 온도가 상당히 낮을 수 있다. 이는 디젤 연료의 소각으로부터 실질적으로 더 많은 에너지의 포획을 허용하고 디젤 엔진 그 자체 뿐만 아니라 배출 가스 보일러의 효율을 크게 증가시킨다. 알려진 대로, 연소 시스템으로부터의 배출 가스의 온도가 더 낮을수록, 전체 효율이 더 높아지는데 이는 더 많은 에너지가 연소 사이클에서 추출되기 때문이다. 따라서, 더 낮은 배출 가스 온도를 허용함으로써, 화물선의 연료 유효 가동이 전체적으로 크게 증가될 수 있다.

일 실시예에 따라, 시스템은 벙커유가 저장 탱크로부터 흐를 수 있는 연료 흐름 라인(fuel flow line)을 포함한다. 연료가 저장 탱크에 있게 된 후에, 일 실시예에서 물과 혼합하는 오일의 친화도를 증가시키기 위해서 유화 작용제가 연료와 혼합된다. 그런다음 연료 라인은 열 교환기로 유입되고 이어 히터에서 연료는 물과 혼합 가능성을 증가시키기 위해서 적절한 온도로 가열된다. 그 다음에, 연료는 믹싱 유닛으로 유입되고, 믹싱 유닛에서 물이 벙커유로 스프레이되고 벙커유와 혼합되어, 디젤 연료 및 물의 유화 혼합물을 생성한다. 물 및 오일의 완전한 혼합을 조장하기 위해서 혼합은 엄청 격렬하게 되고 노즐들을 통하여 스프레이된다.

일 실시예에서, 혼합 스테이지동안에, 믹서 스테이지 둘레에 감긴 전기 코일이 유화 유동체에 전기장을 건다. 상기 유화 혼합물은 상기 믹싱 스테이지에서 배출되어 상기 오일로부터 물을 분리하는 물/오일 분리기 스테이지로 유입된다. 믹싱 스테이지동안에, 벙커유에 함유된 큰 양의 유황이 연료의 오일 성분으로부터 분리되고 상기 물 또는 가스 상태의 유황, 예컨대 수소 설파이드로 변형된다. 제 1 분리기 스테이지에서, 연료로부터 분리된 물은 폐수로서 폐기되고 연료는 제 2 믹서 스테이지로 유입되기 위해 파이프로 출력된다. 제 2 믹서 스테이지에서, 연료는 물 및 오일을 함유하는 에멀젼을 생성하기 위해서 물과 격렬하게 다시 한번 혼합된다. 바람직하게는, 제 2 스테이지의 혼합 동안에, 벙커유를 떠나고 배기될 수 있는 가스 형태의 수소 설파이드를 형성하기 위해서 물과 또는 수소 가스와 결합하는 유황의 양을 증가시키기 위해서 에멀젼에 전기장이 걸린다.

에멀젼이 제 2 믹서 스테이지로부터 배출된 후에, 그것은 미세공동현상 챔버(microcavitation chamber)를 통과하고, 미세공동현상 챔버에서 에멀젼에 공동현상 기포들을 생성하는 고 세기 음파들이 에멀젼에 걸려서, 벙커유로부터 유황의 분리를 추가로 증가시킨다. 그런다음 에멀젼이 상기 미세공동현상 챔버에서 배출되고 전기 전류가 상기 에멀젼을 통과하는 반응기 챔버로 진입된다. 상기 에멀젼을 통과하는 상기 전기 전류는 에멀젼의 개개의 성분들의 추가 분리를 위한 추가 에너지를 추가시킨다. 특별히, 상기 에멀젼을 통과하는 전기 전류는 벙커유로부터 남아있는 유황 원자들의 일부를 제거하기에 충분한 에너지를 제공할 것이다. 추가하여, 전기 전류는 물 분자들의 일부를 쪼개서 수소 및 산소의 가스 상태의 성분들로 분열시키기에 충분한 에너지를 제공할 것이고, H₂ 및 O₂의 기포들을 생성한다. 수소의 가스 기포들은 유황에 대하여 더 큰 친화도를 가질 것이고 수소 설파이드, H₂S의 가스 분자들을 생성할 것이고, 그런다음 수소 설파이드는 반응기 챔버로부터 안전하게 배기될 수 있다. 추가하여, 수소 설파이드의 일부는 물에 분해될 수 있고 고 희석 하이드로황산(hydrosulfuric acid)를 생성한다. 에멀젼의 전기 분해는 또한 H₂O 분자의 분열로부터 산소 가스를 생성하고 개개의 산소 원자들은 O₂ 를 생성하기 위해서 다른 산소 원자와 또는 오일내 다른 오염물질, 예를 들어 납 산화물로 귀결되는 납; 이산화황을 생성하는 비소 트리옥사이드 황(arsenic trioxide sulfur)으로 귀결되는 비소 ; 또는 산소의 다른 화합물들과 빠르게 결합한다. 에멀젼은 반응기로부터 배출되고 물이 오일로부터 제거되는 물-연료 분리기로 유입된다. 두번의 세정된 연료가 연료 저장 탱크에 저장을 위해 출력되고 물은 제 1 에멀젼을 생성하도록 상기 제 1 믹서내 오일과 혼합을 위해 사용되기 위해 물 혼합물로서 입력된다.

일 실시예에서, 세정 물이 제 2 스테이지의 믹서에 삽입되기 전에, 하나 이상의 처리 화학 물질이 물 유황에 대한 용해도를 증가시키기 위해서 물에 추가될 수 있다. 예를 들어, 추가될 수 있는 화학 물질 중 하나는 부식성 소다로서 알려진 소듐 하이드록사이드이다. 이는 오일과 혼합될 때, 벙커유로부터 유황의 분리를 보조하는 물의 강 알카라인 용액(alkaline solution)을 생성한다. 물 속에 소듐 하이드록사이드는 그리스, 오일 지방들을 분해시키는 역할을 할 것이고 단백질이 침전된다. 사용될 수 있는 다른 화학물질은 마그네슘 설파이드를 생성하기 위해 벙커유로부터 유황과 반응할 수 있는 마그네슘 옥사이드이고 이는 벙커유로부터 용이하게 제거될 수 있는 염(salt)이다. 이는 또한 유황과 결합하고 H₂S를 생성하기 위해 추가의 수소 원자들을 제공하고 상기 벙커유로부터 유황 화합물을 제거한다.

두개의-스테이지 믹서 및 물-연료 분리기 시스템을 통과하는 연료는 유황의 상당한 부분들이 제거된 것이 확인되었고, 유황 (0.5%의 범위내 또는 더 낮은), 및 다른 오염 물질들 충분히 없는 벙커유로 귀결되어 오염 제어 표준들을 충족시키고 항구에 있는 동안에 벙커유가 소각될 수 있다. 표준 벙커유를 소각하는 큰 화물선들에 대하여 예전에는 가능하지 않았던 다른 오염 물질들을 추가로 제거하기 위한 출력 배출구내 굴뚝 스크러버들 및 촉매 컨버터들의 사용을 또한 허용한다.

도 1은 제 1 실시예의 블럭도이다.
도 2는 제 2 실시예의 블럭도이다.
도면들 3a-3e는 도 1의 반응기 챔버의 측면도들이다.
도면들 4a 및 4b는 도 1의 반응기 챔버에 대한 하우징의 사시도들이다.
도 5a는 반응기 챔버내 플레이트들의 측단면도이다.
도 5b는 반응기 챔버의 플레이트들의 상부 평면도이다.
도 6 은 반응기 챔버의 등축도이다.

도 1 은 일 실시예에 따라 큰 화물선들의 디젤 엔진들을 구동하기 위해 벙커연료를 세정하기 위한 시스템인 장치(10)의 블럭 다이어그램이다.

장치 (10)는 세정되지 않은 벙커유가 침전 탱크 (14)로 입력되는 연료 취수구(fuel intake location) (12)를 가진다. 벙커 연료들을 위한 세정 시스템들의 시작단계에서 침전 탱크들의 사용은 관련 기술 분야에서 잘 알려져 있어서 더 상세하게 설명되지 않는다. 본 실시예는 동일한 발명자, Rasmus Norling에 의한 출원번호. 12/779,385로 앞서 출원된 특허 출원의 주제인 시스템에 관한 개선책이다. 그것은 2008년 11월 16일에 출원된 계속출원으로서 2010년 5월 13일에 출원되었다. Norling 출원은 2010년 11월 4일에 공개된 U.S. 특허 공개 번호. 2010/0276340, ('340 간행물”)로서 공개되었다.'340 간행물은 연료 오일로부터 염분(salt)를 제거하는 시스템이다. 거기에서 설명된 시스템은 이런 염분을 제거하기에 유용하지만, 그러나, 벙커유에서 흔히 발견되는 다른 오염 물질들, 가장 다루기 힘든 유황을 제거하는데 효율적이지 않다. 널리 알려진 것 처럼, 유황(sulfur)은 물에서 가용성(soluble)이 아니다. 추가하여, 유황은 오일에서 다양한 퍼센티지로 발견된다. 대지로부터 퍼 올려질 때, 일부 오일, 특히 중질유(heavy crude oil)는 4%를 훨씬 넘는 유황 함량들을 함유할 수 있다. 고함량 유황 원유는 대지로부터 퍼 올려질 때 0.5%보다 작은 유황 함량을 갖는 스윗 원유(sweet crude oil)라기 보다는 사워유(sour oil)로서 분류된다. 벙커유로부터 유황 뿐만 아니라 비소, 납 및 본 출원에 요약에서 언급된 다른 것들을 포함할 수 있는 다른 오염 물질들을 제거하는 것은 특별히 다루기 힘들고, 비용이 많이 든다. 따라서, 벙커유로부터 유황 및 다른 오염 물질들을 제거할 수 있는 시스템이 환경을 오염시키지 않으면서 연료로서 사워 벙커유(sour crude bunker oil)을 소각할 수 있도록 하기 위해 큰 화물선들 위에 장착되는 것은 매우 유익할 것이다. 이제 보다 상세하게 설명될 본 장치는 연소 전에 벙커유로부터 유황을 제거하기 위한 시스템을 제공한다.

도 1로 다시 돌아가서, 침전 탱크 (14)는 '340 간행물의 연료 침전 탱크 (18)에 대응한다. 연료는 연료 라인 (16)를 통하여 침전 탱크 (14)에서 배출되고 히터 (18)를 통과한다. 히터 (18)는 오일의 점도(viscosity)를 낮추기 위해 고온으로 오일을 가열하며 오일이 연료 라인 (16)을 통하여 더 빠르게 흐르고 또한 물과 더 쉽게 혼합되도록 하기 위함이다. 연료는 물과 혼합될 것이기 때문에, 물의 비등점, 예를 들어 대략 98 ℃ 아래 온도의 연료를 갖는 것이 바람직하다. 연료는 파이프 (20)를 통하여 히터 (18)에서 배출되고 믹서 (22)로 유입된다. 믹서 (22)에서, 물과 연료를 에멀젼(emulsion)으로 완전히 혼합하기 위해서 물이 복수개의 노즐들을 통하여 연료내로 스프레이(spray)되는 동안 연료는 해당 공간내로 격렬하게 스프레이된다. 믹서 (22)는 또한 '340 간행물에서 바이오스크러버(bioscrubber)로 불려진 정적 유화제 (static emulsifier)(22)에 대응한다. 바이오스크러버 (22)는 ‘340 간행물에 매우 상세히 설명되고 도시되었기 때문에, 그것의 내부의 구조 및 동작에 관련한 그것의 구조 및 동작에 관한 추가 세부사항들은 본 출원에 제공하지 않는다.

믹서 (22)의 내부 물리적 구조는 '340 간행물의 바이오스크러버인 정적 유화제 (22)의 물리적 구조에 대응하기 때문에, 본 실시예에서 차이가 거의 없다. 첫번째 차이는 본 실시예의 믹서 (22)로 입력되는 물은 연료로부터 유황의 제거를 증가시키기 위해 물에 추가된 하나 이상의 화학 물질을 갖는다는 것이다. 따라서 스테이지 1에서 믹서로 유입되는 물은 물에 추가된 하나 이상의 상이한 화학 물질을 가지며 그것들은, 믹서 (22)로 스프레이될 때 연료로부터 유황 및 다른 오염 물질들의 분리에 크게 도움이 되고 그리고 또한 오염물질들이 본 출원에 어딘가에 설명되는 벙커유내 화학 물질과의 반응에서 취할 형태(form)에 기초하여 물 속에서 이런 오염 물질들의 용해도를 증가시키는 역할을 할 것이다.

믹서 (22)에서의 다른 차이는 에멀젼이 믹서 (22) 내부에서 물과 격렬히 혼합되는 동안 에멀젼에 전기장을 가하기 위해서 믹서 둘레에 전기 코일이 감겨진다는 것이다. 특별히, ‘340 간행물의 도면들 1a 및 9에 도시된 것과 유사한 구조를 갖는 믹서 (22)는, 스프레이 노즐에 유입구 둘레 뿐만 아니라 금속 파이프의 전체 길이의 둘레에 감겨진 ULF 코일을 갖는다. 초 저 주파수 코일로 알려진 ULF 코일은, 혼합 스테이지동안에 물 및 에멀젼이 통과하는 필드를 생성하는 전기 신호를 공급한다. 바람직하게는, 필드는 대략 5,000 Hz 내지 25,000 Hz 주파수에서 변한다. 일 실시예에서, 필드는 5,000 Hz에서 시작하여 대략 매 5 밀리세컨드 마다 500 Hz 스텝들로 주파수를 변화시켜 증분 스텝으로 25,000 Hz까지 점차적으로 증가시킬 것이다. 일 실시예에서는, 일단 주파수가 25,000 Hz에 도달하면, 주파수는 5,000 Hz로 거꾸로 500 Hz 스텝으로 축소되지만, 그러나 다른 실시예들에서는 주파수가 5,000 Hz에서 다시 시작하여 증분 스텝들로 25,000 Hz까지 느리게 다시 증가시켜, 대략 매 5 내지 6 밀리세컨드마다 주파수를 다시 변화시킨다.

바이오스크러버 (22)의 파이프 (20)는 비자기(nonmagnetic) 금속으로 만들어진다. 바람직하게는, 파이프는 비자기 스테인리스 스틸이다. 고품질 스테인리스 스틸로서 적절한 것으로 밝혀진 스테인리스 스틸의 일 특정 유형은 316L로서 알려져 있다. 등급 316L의 스테인리스 스틸은 생체에 적합하고 및 비자기인 매우 고품질 스틸인 것으로 관련 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 그것은 때때로 고품질 메커니즘들 예컨대 시계들에서 사용되고 또한 부식을 피하는 것이 중요한 때 생체적합성(biocompatibility)이 중요한 곳에, 예컨대 신체로의 여러 임플란트들(implant)에 사용된다. 물론, 다른 유형들의 금속, 스테인리스 스틸 또는 유사한 것이 사용될 수 있고 고 등급 스테인리스 스틸 316L은 믹서 (22)의 배관(tubing)을 위해 수용할 수 있는 금속의 단지 일 예이다.

일 실시예에서, 믹서 (22)의 금속 파이프 (20) 둘레에 감겨진 ULF 코일에 신호의 주파수는 대략 DC 전압으로부터 30,000 Hz까지의 범위에 이를 수 있고, 대략 DC 전압에서 시작하여 500 Hz 스텝들로 느리게 다시 증분시켜 20,000 Hz 또는 30,000 Hz의 범위내 임의의 지점일 수 있는 희망하는 주파수에 도달할 때까지 매 6-10 밀리세컨드에서 범위내에서 주파수를 변화시키고 그 후에 주파수는 그것의 시작 주파수로 다시 회귀하고 사이클을 다시 시작한다.

물 속에 혼합된 화학물질과 함께 물의 결합물은 믹서 (22)내 ULF 필드가 걸리는 동안에 벙커유내 유황을 분리하고 그것은 에멀젼(emulsion)내 다른 화학 물질과 결합할 수 있는 형태로 에멀젼으로 들어가게 한다. 예를 들어, 유황은 석유(petroleum) 분자로부터 분리될 수 있고 처리 화학물질로 사용되는 소듐 하이드록사이드(sodium hydroxide)내 수소 분자들과 혼합된다. 그것은 또한 수소 설파이드(hydrogen sulfide)의 가스 상태의 화합물을 형성할 수 있다. 이것은 매우 안정한 단순한 H₂S 가스이고 가스 상태로 있는다. 믹서 (22) 또는 분리기 스테이지 (26)는 벤트를 포함할 수 있고 벤트는 가스 상태의 유황 배출을 허용하여서 연료로부터 방출된다. 추가하여, 화학 물질들 및 ULF 코일은 일부 유황 화합물들이 물 속에서 가용성이 되고 물과 잘 혼합되도록 하기 위해 유황을 물 속에서 더 가용성으로 만든다. 에멀젼의 연료 부분으로부터 제거되는 큰 양의 유황을 갖는 에멀젼은 믹서 (22)에서 배출되고 물/연료 분리기(separator) (26)로 유입된다.

물/연료 분리기 (26)는 알려진 기술들을 이용하여 물로부터 오일을 효율적으로 분리하는 알려진 장치이다. 폐수(waste water)는 폐수 파이프 (28)로 배출되고, 무거운 입자들 및 슬러지(sludge)는 슬러지 출구 (30)를 통하여 배출되고 클린해지고 일부 유황이 제거된 벙커 연료 오일은 라인 (32)을 통하여 배출된다.

물/연료 분리기 (26)는 상업 시장에서 구할 수 있는 많은 알려진 유형들 중 임의의 하나일 수 있다. 수용할만한 일 특정 유형의 물/연료 분리기는 이름 “MOPX 분리 시스템(Separation System)”을 가진다. 회사 Alpha Lava Marine Power에 의해 그것은 판매된다. 이 물/연료 분리기는 상업 시장에서 널리 구할 수 있는 주지의 기계이어서 그것의 동작상의 구조는 상세하게 논의될 필요가 없다.

물/연료 분리기 (26)는 폐수 포트(28)를 통하여 이전에는 연료에 있었던 유황의 일부 퍼센티지를 함유하는 물을 출력한다. 추가하여, 물 연료 분리기 (26)는 가스로 배출될 수 있는 임의의 유황이 대기로 또는 밀봉된 캡쳐 챔버내로 발산되는 것을 허용하는 압력 릴리즈 밸브들 및 공기 배출구를 포함할 수 있다.

연료가 라인 (32)통하여 물/연료 분리기 (26)를 떠날 때, 대부분의 실시예들에서 대략 1/2 내지 3/4의 유황은 이미 연료로부터 제거되었다. 예를 들어, 만약 연료가 유황 퍼센티지 3%-3.5%로 시작되면, 연료, 파이프 (32)를 통하여 배출될 때 연료는 1%-1.5%의 범위 내 또는 어쩌면 더 낮은 유황 함량을 가질 것이다. 따라서 유황 함량을 0.5% 아래의 목표 레벨로 줄이기 위해서 보다 더 많은 유황을 제거하도록 라인 (32)내 연료에 추가 세정 단계들을 수행하는 것이 원해질 수 있다. 따라서, 라인 (32)내 연료는 제 2 스테이지의 믹서 (34)로 진입한다.

제 2 스테이지 믹서 (34)는 믹서 (22)와 동일한 구성, 기능 및 동작을 가져서 더 상세하게는 설명되지 않을 것이다. 믹서 (34)는 유입구 파이프 (36)를 통하여 들어오는 클린 물을 나타내고, 유입구 앞에서 파이프 (36)를 통하여 유입되는 물, 처리 화학 물질 (38)은 물과 혼합된다. 일 실시예에서, 처리 화학물질 (38)은 또한 부식성 소다(caustic soda)로서 알려진 소듐 하이드록사이드(sodium hydroxide)이다. 다른 실시예들에서, 처리 화학물질은 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide) 또는 다른 수용가능한 화학물질일 수 있다. 화학 물질은 연료로부터 제거할 오염물질에 기초하여 선택된다. 소듐 하이드록사이드는 오일로부터 유황을 제거하는데 특별히 유익하고 하나 이상의 메커니즘들에 의해 안전하게 제거될 수 있는 형태로 유황을 변환한다는 것이 발견되었다. 처리 화학물질로서의 소듐 하이드록사이드의 사용은 벙커유로부터 유황을 제거하는 것을 돕는데 특별히 유익하다는 것이 발명자에 의해 발견되었다. 따라서, 오일로부터 유황의 분리를 돕기 위해서 얼마간의 양의 소듐 하이드록사이드가 물에 추가된다. 나중에 보겠지만, 믹서 (22)로 입력되는 물은 탱크 (36)내 믹서로 입력 되었던 분리된 물이어서 여전히 소듐 하이드록사이드를 함유한다. 따라서, 파이프 (40)를 통하여 믹서 (22)로 유입되는 물 또한 연료로부터 유황의 제거에 도움이 되는 화학적 처리 (38)로부터의 소듐 하이드록사이드를 함유한다.

이제 제 2 스테이지로 돌아가서, 제 2 스테이지 믹서 (34)는 본 발명의 일 실시예로서 앞에서 설명된 파이프 주위에 감긴 ULF 코일의 추가를 제외하고는 ‘340 간행물에 도시되고 앞에서 설명된 유형의 바이오스크러버내 오일과 물의 에멀젼을 다시 한번 생성한다. 에멀젼이 생성된 후에, 에멀젼은 파이프 (37)를 통하여 미세공동현상 챔버(microcavitation chamber) (38)으로 믹서 (34)에서 배출된다. 미세공동현상 챔버는 대략 일 피트 폭 및 4 피트 길이이다. 이 금속 미세공동현상 챔버 (38)의 측면에 부착된 복수개의 초 저주파 클리너들이 있다. 초 저주파 클리너(infrasonic cleaner)들은 현재 관련 기술 분야에서 알려진 상업 제품들이어서 보다 상세하게 설명되지 않는다. 복수개의 초 저주파 클리너들이 에멀젼을 통과하는 음파(acoustic wave)를 생성하기 위해 미세공동현상 챔버 (38)에 적용된다. 음향 클리너들은 추가적인 에너지를 시스템에 추가하고 에멀젼 통과하는 미세공동현상 기포들을 생성한다. 미세공동현상 기포들은 연료 오일로부터 추가 유황을 분리하는데 유익하여 기포들은 연료로부터 분리되고 물 속에 수소, 산소 또는 다른 화합물들과 결합할 수 있다. 바람직하게는, 사용되는 음파는 관련 기술 분야에서 알려진 초 저주파 범위내에 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에서는 고 주파수 초음파 파동들을 미세공동현상 챔버 (38)내 에멀젼에 통과시키는 초음파 세정 유닛들을 사용하는 것이 원해질 수 있다.

미세공동현상 챔버 (38)내에서 음파들에 걸리는 에멀젼은 파이프 (42)를 통하여 반응기 챔버 (44)내로 배출된다. 반응기 챔버 (44)는 도면들 3a-6에 관련하여 보다 상세하게 도시되고 설명된다. 간단하게 설명하여, 반응기 챔버 (44)는 서로로부터 짧은 거리만큼 이격된 복수개의 큰 평면의 플레이트들을 가지며 에멀젼은 플레이트들 사이에서 진행한다. 전기 전류가 하나의 플레이트로부터 에멀젼을 통과하여 이웃한 플레이트로 지나가도록 12 볼트의 범위내 DC 전압이 인접한 플레이트들에 인가된다. 전기 전류가 에멀젼을 통과 지나갈 때, 전기 전류는 에멀젼의 전기 분해를 수행한다. 에멀젼의 전기분해는 연료로부터 유황을 제거하기에 매우 효율적이다. 에멀젼의 전기분해는 두개의 효과를 가진다. ?R번째는 물 구성 부분들, 수소 및 산소로의 물 분자의 분리이다. 물 분자의 분리는 관련 기술 분야에서 잘 알려진 대로 수소 가스와 산소 가스를 생성하고 따라서, 상세하게 설명되지 않는다. 이 분리는 연료내 함유된 유황과 쉽게 혼합될 수 있는 큰 양의 자유로운 수소 가스와 산소 가스를 제공한다. 산소 및 수소와 유황 원자의 결합은 많은 상이한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 그것은 수소 설파이드, 가스를 형성할 수 있다. 대안적으로 그것은 또한 가스인 이산화황(sulfur dioxide)을 형성할 수 있다. 추가하여, 촉매 화학물질의 존재하에 물과 유황은 물의 일부로서 제거될 수 있는 H₂SO₄의 화합물을 형성할 수 있다.

에멀젼의 전기분해는 또한 연료로부터 유황을 분리하는 역할을 한다. 벙커유로서 알려진 화물선들에서 사용되는 유형의 연료 오일은, 그 내부에 많은 탄화수소 조합들을 가진다. 일반적으로, 그것은 고 분자량 탄화수소들의 합성 혼합물이며 분자 당 약 30 탄소 원자들이 평균이지만 그러나 일부 분자들은 45-50 초과의 탄소 원자들을 가질 수 있다. 일반적으로, 벙커유의 화학 조성물은 대략 15% 알킨, 15% 다른 화합물들 - 일부는 질소, 산소 또는 유황과 같은 오염물질을 포함할 수 있다- 대략 25% 방향족 탄화수소들, 및 대략 45% 순환적 알칸 또는 나프탈렌 그룹내 다른 탄화수소들의 범위에 있다. 벙커유의 품질에 의존하여, 그것은 앞에서 설명되었던 번호 5 또는 번호 6 벙커유 등급 C로 분류될 수 있거나 또는, 만약 그것이 더 높은 품질을 가진다면, 그것은 소각하기에 상당히 더 높은 품질의 오일인 벙커유 등급 B일 수 있다. 일부 벙커유들은 네이비 특별 등급(Navy Special grade)로 지칭될 수 있다. 그러나, 많은 선박들은 저 품질 벙커유 번호 6 또는 등급 C 을 소각하기 위해 선택하고 따라서 본 출원에서 설명된 오염물질을 제거하는 연료의 추가 처리가 요구된다. 저 품질 벙커유에 발견되는 화학 조성물들 및 탄화수소 화합물들은 관련 기술 분야에서 잘 알려져 있고 많은 간행물들에 설명되어서 본 출원에서 상세하게 설명되지 않는다.

따라서 에멀젼을 통과하는 전기 전류는 연료 화합물들로부터 유황을 분리시키는 효과를 가지며 유황이 연료로부터 분리된 새로운 분자들 및 그것들 가운데 물, 황산 및 유사한 것과 결합하는 것을 허용한다. 에멀젼이 반응기 챔버 (44)내에서의 전기분해를 거친후에, 그것은 파이프 (46)를 통하여 제 2 스테이지 물/연료 분리기 (48)로 배출된다. 제 2 스테이지 물/연료 분리기 (48)에서는 파이프 (40)를 통하여 연료의 제 1 스테이지 세정을 돕기 위해서 믹서 스테이지 (22)로 입력되고 세정 화학 물질을 함유하는 물을 출력한다. 클린 연료가 파이프 (50)으로 배출되고 디젤 엔진들에 의한 소각을 위해 연료 서비스 탱크 (52)에 저장된다.

연료 세정 시스템의 제 2 실시예 (100)가 이제 설명된다. 유사한 구조들은 제 2 실시예에서 유사한 도면 번호들을 가지지만; 그러나, 새로운 구조들은 새로운 도면 번호들이 주어진다. 연료 세정 시스템 (100)의 제 2 실시예에서, 연료는 입력 파이프 (12)를 통하여 침전 탱크 (14)로 입력된다. 연료는 파이프(16)를 통하여 침전 탱크 (14)에서 배출되고 재순환 탱크(recirculation tank)(56)로 유입된다. 재순환 탱크 (56)는 500 갤론 또는 그 미만의 범위에 연료를 보유할 수 있는 상대적으로 작은 탱크이다. 만약 유입되는 연료 오일이 특별히 저 품질이거나 또는 큰 양의 오염물질을 함유하다면 재순환 탱크 (56)를 포함하는 실시예가 특별히 유익하고, 따라서, 연료 오일이 소각에 충분할 정도로 클린할 때까지 반복된 세정 사이클들을 따를 필요가 있다. 재순환 탱크 (56)는 파이프 (16)를 통하여 새로운 연료를 수용하고, 하나의 가득찬 유입구는 셧 오프(shut off)되고 오일은 그것이 배출될 수 있을 정도로 충분하게 클린해질 때까지 재순환 탱크를 통하여 순환된다. 이것은 재순환 탱크 (56)으로 유입되는 설정 양을 가짐으로써 달성될 수 있고 전체 배치(batch)가 클린해질 때까지, 재순환 탱크로 연료를 다시 보내 계속 연료를 클린하거나 또는, 대안적으로, 재순환 탱크 (56)내부에 플로트(float) 또는 일부 다른 레벨 센서를 배치하여 클린 연료가 연료 서비스 탱크 (52)로 유입될 때, 추가의 새로운 더러운 연료가 재순환 탱크(56)로 입력될 수 있어서 세정이 계속 될 수 있다.

오일은 라인 (58)을 통하여 열 교환기 (60)로 재순환 탱크 (56)에서 배출된다. 열 교환기 (60)는 연료를 가열하기 위해 제공되어야 하는 추가 에너지의 양을 줄이기 위해서 처음에 시스템을 통하여 순환된 오일로부터 일부 열을 제거한다. 만약 열교환기 (60)를 빠져 나간 후에 연료가 충분히 뜨겁지 않으면, 그러면 추가 히터가 연료를 추가로 가열하기 위해 열 교환기 (60)의 다운스트림에 제공될 수 있다. 연료는 연료 라인(20)을 통하여 열 교환기 (60)에서 배출되고 믹서 (22)로 유입된다. 믹서 (22)는 도 1에 대하여 설명된 것과 유사한 방식으로 동작하고 여기서는 반복되지 않는다. 연료는 라인 (24)를 통하여 믹서 (22)에서 배출되고 폐수가 분리되어 폐기되고, 슬러지가 제거되어 폐기되고, 그리고 클린 연료가 파이프 (32)를 통하여 배출되는 제 1 스테이지 물/연료 분리기 (26)로 유입된다. 클린 연료는 클린 연료가 에멀젼을 생성하기 위해 물과 혼합되는 제 2 스테이지 믹서 (34)로 유입되고 파이프 (37)를 통하여 미세공동현상 챔버 (38)로 파이프 (42)를 통하여, 반응기 챔버 (44)로 그리고 반응기 챔버로부터 파이프 (46)를 통하여 도 1에 대하여 설명된 것과 유사하여 여기서는 반복되지 않는 방식으로 동작하는 제 2 스테이지 물/연료 분리기 (48)로 배출된다. 또한, 도 1에 설명된 대로, 클린 물이 파이프 (36)로 입력되고 물에는 연료로부터 유황의 분리를 증가시키기 위해 앞에서 설명된 유형의 하나 이상의 처리 화학 물질이 추가되어 유황이 다른 화학 물질과 결합하고 조합으로부터 더 쉽게 제거될 수 있는 새로운 화합물을 생성하는 것을 허용한다.

도 2의 대안 실시예에서, 하나의 차이는 연료가 라인 (50)를 통하여 제 2 스테이지 연료 분리기 (48)에서 배출되고 그런다음 테스트 스테이션 (62)으로 유입된다는 것이다. 테스트 스테이션 (62)에서, 연료는 남아있는 오염물질의 유형들 뿐만 아니라 양을 포함하여 그것의 다양한 특성들이 테스트된다. 예를 들어, 연료는 유황 함량이 0.5% 또는 유황에 대하여 수립된 일부 다른 저 임계값 아래인지 여부를 결정하기 위해 테스트 스테이션 (62)에서 테스트된다. 만약 연료가 충분한 유황이 제거된 것으로 테스트되면, 밸브 (66)를 개방하기 위해 전기 라인 (64)를 통하여 연료 테스트 스테이션 (62)으로부터 전기 신호가 출력된다. 동시에, 신호가 밸브 (70)를 폐쇄하기 위해 전기 라인 (68)을 통하여 테스트 스테이션 (62)에 의해 출력된다. 클린 연료가 개방 밸브 (66)를 통하여 클린 연료 라인 (72)를 통하여 연료 서비스 탱크로 출력되고 그것은 폐쇄된 밸브 (70)에 의해 다시 열 교환기로 유입되는 것이 차단된다.

반면에, 만약 테스트 스테이션 (62)이 연료내 유황 함량이 수립된 기준을 통과하지 못하는 것을 감지하면, 그러면 그것은 밸브 (66)를 폐쇄하고 밸브 (70)를 개방시키는 신호를 출력한다. 이는 연료가 파이프 (74)로 유입되게 하고 이 스테이지에서 연료내 존재하였던 열이 연료를 일부 레벨까지 가열하고 따라서 일부 가열 에너지를 절약하도록 라인 (58)내에 들어오는 유입 연료에 전달되는 열 교환기로 유입되게 한다. 한번 클린해진 연료는 라인 (78)를 통하여 열 교환기 (60) 로부터 출력되고 재순환 탱크 (56)로 유입된다. 재순환 탱크 (56)로 유입된 오일은 믹서 1 및 믹서 2의 두개의 스테이지 세정을 포함하는 세정의 한 사이클을 완전히 통과하였다. 따라서 그것은 유황의 상당한 부분들이 제거되었다. 그러나, 그것은 여전히 추가 세정이 필요한 충분한 유황 함량을 가질 수 있다. 따라서, 연료는 재순환 탱크 (56)로 유입되고 그런다음 파이프 (58)를 통하여 배출되어 연료는 열 교환기 (60)를 다시 통과하고 두개의-스테이지 믹서 및 설명된 세정 사이클을 통과하여 지난간다.

일부 실시예들에서는, 단지 한번의 패스 스루 세정 시스템 (100) 후에 연료가 연료 서비스 탱크 (52)로 유입될 수 있을만큼 연료는 충분히 클린할 것이다. 반면에, 연료의 충분한 세정을 제공하기 위해서 오일을 시스템 (100)을 통과하여 두 번이상 순환시킬 필요가 있을 수 있다.

일부 실시예들에서, 미세공동현상 챔버 (38) 및 반응기 챔버 (44)가 제 1 패스에서 더 많은 유황을 제거하기 위해서 제 1 믹서 스테이지 (22) 뒤에 배치된다. 대안적으로, 시스템의 세정 포텐셜을 증가시키기 위해서 미세공동현상 챔버 (38) 및 반응기 챔버 (44)가 양쪽 스테이지들, 제 1 믹서 (22) 뒤에 또한 제 2 스테이지 믹서 (34) 뒤에 배치될 수 있다. 물론, 추가 미세공동현상 (microcavitation) 및 반응기 챔버들의 추가는 더 큰 더 좋은 합성 시스템을 생성하고, 바람직하게는, 이들 챔버들은 시스템내에 한번, 제 2 스테이지 믹서 (34) 뒤에 사용된다.

반응기 챔버 (44)가 이제 도면들 3a-6에 관련하여 보다 상세하게 도시된다.

도면들 3a-3d는 반응기 챔버 (44)의 외측의 다양한 도면들을 도시한다. 도 3a는 반응기 챔버가 더 쉽게 보일 수 있도록 인스톨된 플레이트들이 없는 반응기 챔버 (44)의 부분적 상부 평면도이다. 반응기 챔버 (44)는 복수개의 유입구 파이프들 (114) 및 바람직하게는 하나의 큰 유출구 파이프 (118)을 갖는 바깥쪽 벽 (112)을 포함한다. 유출구 파이프는 유출구 (120)를 가지지만 그러나 다양한 유입구 파이프들은 유입구 (116)를 가진다. 에멀젼이 반응기 챔버 (44)로부터 배출되기 전에 많은 평행 플레이트들을 에멀젼이 통과하는 것을 보장하기 위해서 반응기 박스 (44)내부에 플레이트들에 대하여 유입구들 및 유출구들 위치된다. 예를 들어, 내부에 플레이트들은 구불구불한 방식으로 배열될 수 있고 에멀젼이 유출구 (120)에서 배출되기 전에 에멀젼이 구불구불한 패턴을 따라갈 필요가 있다. 도면들 3b-3c는 도 3a에 도시된 섹션들 HH, JJ, 및 KK 위치들을 도시한다. 도 3e는 도 3a에 도시된 반응기 챔버의 측부 정면도이다.

도면들 4a 및 4b는 더 좋은 뷰를 제공하기 위해 그 내부에 플레이트들이 없는 빈 반응기 박스의 등축도를 도시한다. 반응기 챔버 (44)는 벽들 (112)에 세기 및 안정성을 제공하기 위해서 하나 이상의 플랜지들 또는 지지체 플레이트들 (124)을 포함할 수 있다. 앞에서 설명된 바와 같이, 반응기 챔버 (44)는 연료가 개별적으로 입력 및 출력될 수 있는 하나 이상의 유입구들 (116) 및 유출구 (120)를 가질 수 있다.

도 5a 및 5b는 플레이트들이 챔버내에 인스톨되고, 용이한 시계를 위해 측면이 개방된 반응기 챔버 (44)내 플레이트들의 측부 단면도 및 상부 평면도를 도시한다. 플레이트들은 상이한 전압들에 결합된 번갈아 배치된 플레이트들 (128) 및 (130)을 포함한다. 바람직하게는, 제 1 일련의 플레이트들 (128)은 비록 6 볼트 또는 24 볼트 범위내 전압들 전부 수락할만한 하지만 12 볼트 범위내 DC 전압에 결합된다. 매 교번하는 플레이트는 더 낮은 전압, 예컨대 접지(ground)에 연결된다. DC 전류가 인가된때, 이것은 플레이트들사이에 존재하는 에멀젼을 통과하여 플레이트 (128)로부터 플레이트 (130)로 전기 전류가 통과하게 한다. 플레이트들 사이의 전기 전류의 통과는 앞에서 설명된 것처럼 일부 분자들을 따로따로 쪼개고, 특별히, 벙커유내 탄화수소 화합물들로부터 유황 원자들을 제거하는데 유익하여 유황 원자들이 새로운 화합물들을 형성하기 위해 수소, 산소, 또는 물과 결합하는 것을 허용하고 새로운 화합물은 그런다음 용이하게 에멀젼으로부터 제거될 수 있다.

플레이트들은 에멀젼이 용이하게 거기를 통과하는 것을 허용하지만 고전압을 요구할 수 있는 만큼 이격되는 것을 허용하기 위해 플레이트들 공간들을 정확한 거리 간격으로 유지시키기도록 플레이트들이 위치되는 그루브들을 갖는 두개 이상의 상부 브라켓들 (144) 및 측부 브라켓들 (142)에 의해 이격된다. 플레이트들은 바람직하게는 연료 오일, 유황 또는 다른 화합물들에 노출된 때 쉽게 부식되지 않는 고품질 스테인리스 스틸, 예를 들어 ER316L 또는 ER316LT1로 만들어진다. 반응기 챔버 (44)는 대략 25-26 인치 범위의 폭 및 대략 22-23 인치의 높이를 갖는다. 깊이는 또한 대략 25 인치 범위에 있다. 일 실시예에서, 시트들 0.06 인치 범위 두께를 갖는 얇은 시트들이다. 그것들은 예컨대 블라스트 세정(blast cleaned), 샌드블라스트(sandblasted), 또는 다른 적절한 기술에 의해 거칠거칠해진다. 일 실시예에서, 양의 전압에 연결된 대략 40 개의 평면 플레이트들 및 양의 전압에 결합된 각각의 플레이트들와 번갈아 배치되고 접지에 결합된 대략 40개의 플레이트들이 있다. 이것은 플레이트들의 두께를 고려하여 0.25 인치보다 약간 작은 플레이트들 사이의 간격을 허용한다. 에멀젼은 전류가 하나의 플레이트로부터 다른 플레이트로 에멀젼을 통과하여 진행할 때 플레이트들 사이의 이들 공간들을 통과한다.

도 6 은 서로 번갈아 배치된 플레이트들 (128) 및 (130), 뿐만 아니라 플레이트들을 서로간에 고정된 거리만큼 이격시키는 상부 브라켓들 (144) 및 동일한 기능을 수행하는 측면 브라켓 (142)이 보다 용이하게 관측될 수 있는 반응기 챔버 (44)의 등축도이다. 앞에서 설명된 것 처럼, 물 및 연료의 에멀젼은 하나 이상의 별개의 위치들에서 반응기 챔버로 유입될 수 있고 그런다음 에멀젼이 구불구불한 방식으로 복수개의 플레이트들을 통과하기에 충분한 시간을 가진 후에 단일 위치에서 배출된다. 또한, 앞에서 언급된 바와 같이, 반응기 챔버는 용이하게 탈출하여서 시스템내에 압력 빌드업들을 방지하기 위해서 수소 설파이드, 이산화황, 또는 다른 가스들을 포함할 수 있는 임의의 가스 상태 형태의 유황 화합물을 허용하기 위한 하나 이상의 벤트들을 가질 것이다.

벙커유로부터 유황 및 다른 오염 물질들을 세정하기 위한 시스템의 다양한 실시예들이 설명되었다. 환경 표준들을 충족시키기 위해서 디젤 엔진에서 소각되기 전에 벙커유의 적절한 세정을 달성하기 위해서 다양한 조합들로 본 출원에서 설명된 컴포넌트들이 구조화될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 벙커유의 세정은 본 출원에서 상세하게 설명될 다른 유익한 효과들을 가질 것이다. 현재는 연료가 소각된 후에 대기에서의 추가의 미립자들 및 오염물질을 제거하기 위해서 디젤 연료의 연소의 배출 연료의 굴뚝에 배치된 상업 시스템들이 있다. 이들은 NOx 및 다양한 그것의 조합들을 제거하기 위한 산화질소 스크러버들 뿐만 아니라 다른 유형들의 화학 물질을 제거하는 스크러버들을 포함한다. 불행하게도, 만약 배출 연기에서 유황의 함량이 1%를 초과하면, 스크러버들은 막히게 되고 임의의 오염물질을 제거하는데 완전히 비효율적으로 된다. 앞에서, 유황 함량 뿐만 아니라 다른 오염물질이 배출구에서 이런 스크러버들 및 다른 촉매 컨버터들의 사용을 방해하기 때문에 벙커유를 소각하는 디젤 엔진들의 굴뚝 배출구들에 스크러버들을 배치하는 것은 불가능하였다. 그러나, 본 발명의 시스템 및 다양한 실시예들의 사용은 충분히 클린 배출가스로 귀결되어 촉매 컨버터 또는 다른 적절한 스크러버가 배출 가스에 배출될 수 있고 이전에 가능한 것으로 고려되었던 것보다 훨씬 더 오염물질이 제거될 수 있어서 큰 양의 오염원이었던 큰 화물선들로부터 매우 클린 배출 출력으로 귀결된다.

따라서, 본 출원에서 설명된 실시예들의 하나의 조합은 연료가 소각되기전에 큰 수의 오염 물질들 및, 특별히, 디젤 연료로부터 유황을 먼저 제거하는 시스템(10) 또는 시스템 (100)을 포함하고 그런다음 이것은 배기가스의 높은 유황 함량 때문에 앞에서 제거하는 것이 불가능하였던 더 많은 오염물질을 제거하기 위해서 배출 가스 굴뚝내 배출 스크러버들, 촉매 컨버터들 및 다른 시스템들와 결합된다. 따라서, 이것은 앞에서 성취될 수 없었던 예기치 않은 추가의 장점들을 제공한다.

배출 가스가 굴뚝에서 배출되기 전에 배출 가스로부터 상당한 양의 열을 제거하기 위해 열 재포획(recapture) 코일들이 배출 스택에 배치될 수 있다는 것이 추가 장점이다. 특별히, 선박내 다른 장소들에서의 사용을 위해 물을 고온으로 가열하도록 배출 가스가 굴뚝에서 배출할 때 배출 가스에 물을 순환시키는 많은 코일들이 배치될 수 있다. 큰 양의 열이 대기로 배출되기 전에 배출 가스로부터 추출될 수 있고 따라서, 예전에 가능하였던 것보다 소각된 연료의 훨씬 더 효율적인 사용을 제공한다.

상기에서 서술된 다양한 실시예들은 추가적인 실시예들을 제공하기 위해 결합될 수 있다. 본 명세서에 언급되고 및/또는 출원 데이터 쉬트(Application Data Sheet)에 열거된 미국 특허들, 미국 특허 출원 간행물들, 미국 특허 출원, 외국 특허들, 외국 특허 출원들 및 비 특허 간행물들의 모든것들이 그 전체로서 참조로서 본원에 통합된다. 앞으로의 추가 실시예들을 제공하기 위하여 다양한 특허들, 출원들 및 간행물들의 개념들을 채용하는 것이 필요하다면 실시예들의 측면들이 개조될 수 있다.

이들 및 다른 변화들이 상기의-상세한 설명을 고려하여 실시예들에 이루어질 수 있다. 일반적으로, 이하의 청구항들에서, 사용된 용어들은 명세서 및 청구항들에서 개시된 특정 실시예들에 대하여 청구항들을 한정하도록 해석되지 않아야 하고 권리가 주어지는 이런 청구항들에 등가물들의 모든 범위에 따른 모든 가능한 실시예들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 청구항들은 본 개시에 의해 한정되지 않는다.

Claims (15)

1. 벙커 연료 오일로부터 오염물질을 세정하기 위한 시스템에 있어서,
   상기 연료가 통과되고 가열되는 가열 챔버;
   상기 연료가 물과 혼합되어 에멀젼(emulsion)을 생성하는 제 1 믹서 스테이지(mixer stage);
   제 1 세정 동작 후에 상기 연료로부터 상기 물이 분리되는 제 1 물/연료 분리기 스테이지;
   상기 제 1 스테이지 물/연료 분리기의 벙커 연료 오일 출력부와 및 제 2 믹서에 연료 유입구 사이의 연료 흐름 연결부(fuel flow connection);
   상기 제 1 분리기 스테이지로부터 출력된 상기 벙커 연료 오일을 수용하고 상기 벙커 연료 오일을 물과 혼합하여 에멀젼을 생성하는 제 2 믹서 스테이지;
   상기 물과 혼합될 화학 물질을 제공하는 처리 화학물질 유입구로서, 특정 처리 화학물질은 상기 연료 오일로부터 오염물질의 제거를 보조하도록 선택되는, 상기 처리 화학물질 유입구;
   상기 에멀젼이 통과하는 상기 제 2 믹서 스테이지의 유출구에 결합된 미세공동현상 챔버(microcavitation chamber);
   상기 미세공동현상 챔버의 유출구에 결합되고 상기 에멀젼을 수용하는 반응기 챔버(reator chamber)로서, 상기 반응기 챔버는 전류가 상기 에멀젼을 통과하게 하는 복수개의 전기분해 플레이트(electrolysis plate)들을 갖는, 상기 반응기 챔버;
   상기 벙커 연료 오일이 분리된 후 상기 벙커 연료 오일을 출력하는 제 2 스테이지 물/연료 분리기 스테이지; 및
   상기 제 1 믹서스테이지에서 사용되기 위해 상기 제 2 스테이지로부터 배출된 물을 제공하는 상기 제 2 스테이지 물/연료 분리기의 물 유출구와 상기 제 1 스테이지 믹서에 물 유입구사이의 연결부를 포함하는, 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 처리 화학물질은 소듐 하이드록사이드(sodium hydroxide)인, 시스템.
3. 청구항 1 에 있어서, 상기 미세공동현상 챔버는 상기 미세공동현상 챔버에 결합된 복수개의 음향 세정 디바이스들을 갖는, 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 벙커 연료 오일이 통과하는 상기 제 1 믹서 스테이지내 금속 파이프 둘레에 감긴 초 저 주파수 코일을 더 포함하는, 시스템.
5. 장치에 있어서,
   연료 반응 챔버로서, 상기 연료 반응 챔버는:
   챔버벽;
   봉입된 챔버로서, 상기 봉입된 챔버의 적어도 제 1 측면상에 상기 챔버 벽을 갖고, 상기 봉입된 챔버는 세정될 연료/물 혼합물을 수용하도록 배열된, 상기 봉입된 챔버 ;
   상기 챔버내 제 1 전극 플레이트;
   상기 챔버내 제 2 전극 플레이트로서, 상기 제 1 전극 플레이트는 제 1 전력선에 결합되고 상기 제 2 전극 플레이트는 제 2 전력선에 결합되고, 상기 챔버가 비어있을 때는 상기 제 1 전극 플레이트는 상기 제 2 전극 플레이트로부터 전기적으로 절연되고, 상기 챔버가 연료로 채워진 때는 상기 연료를 통하여 서로에 전기적으로 결합되는, 상기 제 2 전극 플레이트;
   상기 챔버 벽을 통과하는 연료/물 혼합물 유입구;
   제 2 챔버 벽을 통과하는 연료/물 혼합물 유출구;
   봉입된 공동을 통과하는 유동체 경로로서, 상기 유동체 경로 는 상기 연료/물 혼합물 유입구에서 시작되어 상기 연료/물 혼합물 유출구에서 종료되어 상기 제 1 플레이트와 제 2 전극 플레이트 사이를 통과하는, 상기 유동체 경로를 포함하는, 장치.
6. 청구항 5 에 있어서,
   제 3 전극 플레이트 및 제 4 전극 플레이트를 더 포함하되, 상기 제 3 전극 플레이트는 상기 제 1 전력선에 결합되고 상기 제 4 전극 플레이트는 상기 제 2 전력선에 결합되어, 상기 유동체 경로의 제 2 세그먼트가 상기 제 3 전극 플레이트와 상기 제 4 전극 플레이트 사이에 있는, 장치.
7. 시스템으로서,
   클린하지 않은 연료 유입구, 화학적으로 처리된 물 유입구, 및 혼합된 에멀젼 유출구를 갖는 연료 믹서;
   상기 혼합된 에멀젼 유출구에 결합된 미세공동현상 챔버(microcavitation chamber);
   상기 미세공동현상 챔버에 결합된 반응 챔버로서, 상기 반응 챔버는 유입구, 유출구, 및 봉입된 공동, 상기 유입구로부터 상기 유출구로 상기 봉입된 공동을 통과하는 유동체 경로, 상기 봉입된 공동내 제 1 전극 플레이트 및 제 2 전극 플레이트를 갖고, 상기 제 1 전극 플레이트는 제 1 신호 라인에 결합되고 상기 제 2 전극 플레이트는 제 2 신호 라인에 결합되고, 상기 제 1 전극 플레이트는 상기 제 2 전극 플레이트에 전기적으로 결합되는, 상기 반응 챔버; 및
   상기 반응 챔버에 결합된 연료 분리기로서, 클린 연료 유출구 및 폐수 유출구를 갖는, 상기 연료 분리기를 포함하는, 시스템.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 미세공동현상 챔버는 상기 미세공동현상 챔버의 벽에 결합된 복수개의 음파 제너레이터들을 포함하는, 시스템.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 연료 믹서에 결합된 초 저 주파수 코일을 더 포함하는, 시스템.
10. 청구항 7에 있어서
    상기 연료 믹서의 상기 클린하지 않은 연료 유입구에 결합된 히터; 및
    상기 히터에 결합된 연료 침전 탱크(fuel setting tank)를 더 포함하는, 시스템.
11. 청구항 7에 있어서
    클린하지 않은 연료 유입구, 화학적으로 처리된 물 유입구, 및 혼합된 에멀젼 유출구를 갖는 제 1 스테이지 연료 믹서로서, 상기 제 1 스테이지 연료 믹서의 화학적으로 처리된 물 유입구는 상기 연료 분리기의 상기 폐수 유출구에 결합되는, 상기 제 1 스테이지 연료 믹서; 및
    상기 제 1 스테이지 연료 믹서의 상기 혼합된 에멀젼 유출구에 결합된 제 1 스테이지 연료 분리기로서, 상기 연료 분리기는 클린 연료 유출구 및 폐수 유출구를 갖고, 상기 제 1 스테이지 연료 분리기의 클린 연료 유출구는 상기 연료 믹서의 클린하지 않은 연료 유입구에 결합되는, 상기 제 1 스테이지 연료 분리기를 더 포함하는, 시스템.
12. 청구항 7에 있어서
    재순환 시스템(recirculation system)을 더 포함하되, 상기 재순환 시스템은:
    상기 연료 분리기의 클린 연료 유출구에 결합된 연료 테스터; 및
    상기 연료 믹서의 클린하지 않은 연료 입력부에 그리고 상기 연료 테스터에 결합된 밸브를 포함하는, 시스템.
13. 방법에 있어서,
    혼합된 에멀젼을 생성하기 위해 화학적으로 처리된 물과 오염물질들을 갖는 연료를 혼합시키는 단계;
    상기 혼합된 에멀젼을 교반시키는 단계;
    상기 혼합된 에멀젼에 전기장을 인가함으로써 상기 오염물질들을 상기 연료로부터 상기 화학적으로 처리된 물로 이송시키는 단계; 및
    상기 연료와 오염물질들을 갖는 화학적으로 처리된 물을 분리시키는 단계를 포함하는, 방법.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 혼합된 에멀젼을 교반시키는 단계는,
    높은 세기의 음파들을 인가함으로써 상기 혼합된 에멀젼을 공동화시키는 단계(cavitating)를 포함하는, 방법.
15. 청구항 13에 있어서, 소듐 하이드록사이드를 상기 물에 추가함으로써 화학적으로 처리하는 단계를 더 포함하는, 방법.

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