KR20170039998A - 선박용 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

선박용 배기 가스 정화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170039998A
KR20170039998A KR1020150139286A KR20150139286A KR20170039998A KR 20170039998 A KR20170039998 A KR 20170039998A KR 1020150139286 A KR1020150139286 A KR 1020150139286A KR 20150139286 A KR20150139286 A KR 20150139286A KR 20170039998 A KR20170039998 A KR 20170039998A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
separation tank
water
exhaust gas
separation
washing water
Prior art date
Application number
KR1020150139286A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101757984B1 (ko
Inventor
박성진
윤승제
김인동
Original Assignee
주식회사 엔케이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엔케이 filed Critical 주식회사 엔케이
Priority to KR1020150139286A priority Critical patent/KR101757984B1/ko
Publication of KR20170039998A publication Critical patent/KR20170039998A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101757984B1 publication Critical patent/KR101757984B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D50/008—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/14—Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
    • B04C5/185—Dust collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/037—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of inertial or centrifugal separators, e.g. of cyclone type, optionally combined or associated with agglomerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/04—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
    • Y02T10/20—

Abstract

본 발명은 선박용 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 엔진으로부터 배출되는 배기 가스의 유해 물질을 정화하는 선박용 배기 가스 정화 장치는 상기 배기 가스에 세정수를 분사하여 상기 유해 물질을 상기 세정수 내에 포집하는 스크러버, 상기 스크러버로부터 배출된 상기 세정수를 원심력을 이용하여 상기 세정수에 포집된 유해 물질의 슬러지를 제거하는 적어도 하나 이상의 사이클론 분리기, 상기 사이클론 분리기로부터 배출된 상기 세정수에 포집된 유해 물질을 오일성 물질과 입자성 물질로 분리하고, 상기 오일성 물질을 제거하고, 상기 입자성 물질을 분해하는 분리 탱크, 상기 분리 탱크로부터 배출된 세정수가 흐르는 적어도 하나 이상의 제 1 배관들, 상기 적어도 하나 이상의 제 1 배관들을 통해 흐르는 세정수에 중화제를 주입하여 상기 세정수를 중화시키는 중화제 주입 장치 및 상기 적어도 하나 이상의 제 1 배관들로부터 배출되는 상기 중화된 세정수의 일부를 재순환하기 위해 상기 중화된 세정수의 일부를 상기 스크러버로 전달하는 제 2 배관들을 포함할 수 있다.

Description

선박용 배기 가스 정화 장치{Apparatus for purifying exhaust gas of vessel}
본 발명은 가스 정화 장치에 관한 것으로, 선박용 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
최근 선박의 엔진 배기 가스에 포함된 오염 물질에 대한 환경규제가 점차 강화되고 있어 다양한 엔진 배기 가스의 후처리 기술 및 장치에 대한 연구가 활발하다. 예를 들면, 대표적인 오염 물질인 질소 산화물(NOx)을 감소시키기 위한 후처리 장치로서 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction; SCR) 또는 선택적 촉매 반응기(Selective Catalytic Reactor)를 이용한 장치(이하, SCR 장치라 함)가 있다. 상기 SCR 장치는 촉매와 함께 NH3, CO, 탄화수소와 같은 환원제를 사용하여 질소 산화물을 N2로 환원시키는 장치이며, 용매로서 우레아(urea) 수 또는 암모니아 수가 이용될 수 있다.
상기 용매는 소정의 저장 탱크에 저장되어 선박에 적재되며, 상기 용매는 상기 SCR 장치로 공급되는 배기 가스에 적절한 양으로 분사되고, 이에 의해 배기 가스에 포함된 질소 산화물이 상기 SCR 장치의 내부에 제공된 촉매와 환원제와 함께 반응하여 분해될 수 있다.
상기 용매는 적정한 배출 규제를 충족하기 위해 대량이 요구되며, 이를 위해 상기 용매의 저장 탱크는 대용량이어야 하며, 이로 인하여 선체의 공간 활용도가 저하될 뿐만 아니라, 선체의 중량 및 설치 비용이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 선체의 공간 활용도를 높일 뿐만 아니라 선체의 중량을 감소시켜 연료 효율을 향상시킬 수 잇는 선박용 배기 가스 정화 장치를 제공할 수 있다. 또한, 상기 SCR 장치의 설치 비용을 감소시켜 경제성이 높은 선박용 배기 가스 정화 장치를 제공할 수 있다. 또한, 기존 후처리 장치에 비해 배기 가스를 효율적으로 정화시키는 선박용 배기 가스 정화 장치를 제공할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 배기가스 정화장치는 선박의 엔진으로부터 배출되는 배기 가스의 유해 물질을 정화할 수 있다. 상기 선박용 배기가스 정화장치는 상기 배기 가스에 세정수를 분사하여 상기 유해 물질을 상기 세정수 내에 포집하는 스크러버, 상기 스크러버로부터 배출된 상기 세정수를 원심력을 이용하여 상기 세정수에 포집된 유해 물질의 슬러지를 제거하는 적어도 하나 이상의 사이클론 분리기, 상기 사이클론 분리기로부터 배출된 상기 세정수에 포집된 유해 물질을 오일성 물질과 입자성 물질로 분리하고, 상기 오일성 물질을 제거하고, 상기 입자성 물질을 분해하는 분리 탱크, 상기 분리 탱크로부터 배출된 세정수가 흐르는 적어도 하나 이상의 제 1 배관들, 상기 적어도 하나 이상의 제 1 배관들을 통해 흐르는 세정수에 중화제를 주입하여 상기 세정수를 중화시키는 중화제 주입 장치 또는 상기 적어도 하나 이상의 제 1 배관들로부터 배출되는 상기 중화된 세정수의 일부를 재순환하기 위해 상기 중화된 세정수의 일부를 상기 스크러버로 전달하는 제 2 배관들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 분리 탱크는 상기 세정수에 포집된 상기 유해 물질을 상기 오일성 물질과 상기 입자성 물질로 분리시키는 유수분리필터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 분리 탱크는 제 1 분리 탱크 및 상기 제 1 분리 탱크의 후단에 설치되는 제 2 분리 탱크를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 분리 탱크 및 상기 제 2 분리 탱크 중 적어도 어느 하나는 상기 세정수에 포집된 상기 유해 물질을 상기 오일성 물질과 상기 입자성 물질로 분리시키는 유수분리필터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 분리 탱크는 적어도 2 이상의 분리막들을 포함하며, 상기 분리막들 사이에 활성탄들이 충전되고, 상기 활성탄들은 상기 세정수에 포집된 상기 유해 물질의 상기 입자성 물질을 분해시킬 수 있다. 일 실시예에서, 상기 활성탄들은 부분적으로 교체될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 적어도 2 이상의 분리막들은 각각 적어도 하나 이상의 상기 세정수가 통과하는 개구들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 개구들은 서로 다른 크기를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 2 이상의 분리막들 중 일 분리막의 개구들과 다른 분리막의 개구들은 일 방향으로 정렬될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 분리 탱크의 입구로부터 상기 분리 탱크의 출구로 갈수록 상기 활성탄들의 크기는 점점 작아질 수 있다. 또한, 상기 세정수는 워터 탱크에서 유입되는 청수 또는 해수와 세정액 저장 탱크에서 주입되는 세정액이 혼합된 세정수로부터 유입될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 세정수에 오존을 주입하는 오존 주입 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 오존 주입 장치는 상기 스크러버의 전단에 설치되거나 상기 제 1 배관들의 후단에 설치될 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나 이상의 사이클론 분리기들은 직렬 또는 병렬 구조로 설치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 분리 탱크의 바닥 면에는 상기 입자성 물질이 분해되면서 형성된 침전물이 잔존할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제 2 배관으로 전달되지 않은 상기 중화된 세정수의 나머지는 상기 선박의 외부로 배출되거나, 다른 배관들로 전달될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 선박용 배기 가스 정화 장치에 의해 배기 가스에 함유된 황산화물(SOx), 질산화물(NOx) 또는 입자성 물질(PM)과 같은 유해 물질을 연속적으로 분리시켜 배기 가스를 정화시킬 수 있다. 따라서, 기존 후처리 장치에 비해 선체의 공간 활용도를 높일 뿐만 아니라 선체의 중량을 감소시키고 압력의 손실을 최소화시킬 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치에 의해 기존 후처리 장치에 필요한 설치 비용을 감소시켜 경제성이 높은 선박용 배기 가스 정화 장치를 제공할 수 있다.
또한, 선박용 배기 가스 정화 장치의 분리 탱크에 의해 별도로 오일성 물질을 분리할 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치의 분리 탱크 내 분리막들에 의해 활성탄이 선택적으로 교체될 수 있어, 활성탄을 한꺼번에 교체하는 종래 탱크에 비해 활성탄의 사용 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 선박용 배기 가스 정화 장치의 분리 탱크 내 서로 다른 크기를 갖는 적어도 하나 이상의 개구들을 포함하는 분리막에 의해 분리 탱크로부터 통과되는 세정수의 유로가 길어져 분리 탱크의 정화 효율을 높일 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치에 사용된 세정수가 제 2 배관을 통해 재순환되어 정화 비용이 저감 될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치의 순서도이다;
도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치의 제 1 분리 탱크의 단면도이다;
도 1c는 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치의 제 2 분리 탱크의 단면도이다;
도 1d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치의 제 2 분리 탱크의 단면도이다;
도 2a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치의 순서도이다; 및
도 2b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치의 제 3 분리 탱크의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.　 오히려, 이들 실시 예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.　 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.　 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)의 순서도이다. 도 1a를 참조하면, 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)는 선박의 엔진으로부터 배출되는 배기 가스(S)의 유해 물질을 정화할 수 있다. 일 실시예에서, 선박의 엔진으로부터 배출되는 배기 가스(S)의 유해 물질은 워터 탱크(10)에서 유입되는 청수 또는 해수와 세정액 저장 탱크(20)에서 주입되는 세정액이 혼합된 세정수와 접촉되고, 선택적 촉매 환원 장치(30)로부터 배출된 배기 가스(S)는 스크러버(100)의 내부로 유입되어 배기 가스(S)의 유해 물질이 세정수에 포집될 수 있다. 세정수에 포집된 배기 가스(S)의 유해 물질은 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)에 의해 분리 또는 배출될 수 있다. 예를 들어, 배기 가스(S)의 황산화물(SOx)이나 질산화물(NOx)과 같은 입자성 물질, 고형분, 슬러지 및 오일성 물질과 같은 유해 물질이 상기 세정수에 포집될 수 있다.
일 실시예에서, 배기 가스(S)가 스크러버(100) 내부로 유입되기 이전에 배기 가스(S)는 질소 산화물을 분해하기 위한 촉매 층을 포함하는 선택적 촉매 환원 장치(30)로 유입될 수 있다. 선택적 촉매 환원 장치(30)는 배기 가스(S)의 질소 산화물을 분해하기 위한 촉매 층을 포함하는 선택적 촉매 환원 장치(Selective Catalystic Reduction; SCR) 또는 선택적 촉매 반응기 SCR(Selective Catalystic Reactor; SCR)일 수 있다. 선택적 촉매 환원 장치(30)는 촉매와 함께 NH3, CO, 탄화수소와 같은 환원제를 사용하여 질소 산화물을 N2로 환원시키는 장치이며, 용매로서 우레아(urea) 수 또는 암모니아 수가 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 암모니아 수 또는 상기 우레아 수는 선박에 구비된 소정의 저장 탱크에 저장되는 방법으로 선박에 적재되며, 상기 암모니아 수 또는 상기 우레아 수는 선택적 촉매 환원 장치(30)로 공급되는 배기 가스(S)에 적절한 양으로 분사되고, 이에 의해 배기 가스(S)에 포함된 유해 물질 중 질소 산화물이 선택적 촉매 환원 장치(30)의 내부에 제공된 촉매 및 환원제와 함께 반응하여 분해될 수 있다. 도 1a에서는 스크러버(100)의 전단에 배치된 선택적 촉매 환원 장치(30)를 예시한다. 이는 예시적이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)는 워터 탱크(10)에서 유입되는 청수 또는 해수와 세정액 저장 탱크(20)에서 주입되는 세정액이 혼합된 세정수에 오존(O3) 가스를 주입하는 오존 주입 장치(50), 선택적 촉매 환원 장치(30)로부터 배출된 배기 가스(S)에 세정수를 분사하여 배기 가스(S)의 유해 물질을 상기 세정수에 포집시키는 스크러버(100), 스크러버(100)로부터 배출된 세정수를 1차적으로 상기 세정수 내에 포집된 유해 물질 중 가장 무거운 슬러지를 제거하는 적어도 하나 이상의 사이클론 분리기(200), 사이클론 분리기(200)로부터 배출된 상기 세정수에 포집된 유해 물질 중 오일성 물질(OL)과 입자성 물질(PM)로 2차적으로 분리하고, 오일성 물질(OL)을 제거하고 입자성 물질(PM)을 분해하는 분리 탱크(300), 분리 탱크(300)로부터 배출된 세정수가 흐르는 적어도 하나 이상의 제 1 배관들(500), 적어도 하나 이상의 제 1 배관들(500)을 통해 흐르는 세정수에 중화제를 주입하여 상기 세정수를 중화시키는 중화제 주입 장치(400) 및 적어도 하나 이상의 제 1 배관들(500)로부터 배출되는 상기 중화된 세정수의 일부를 재순환 하기 위해 상기 중화된 세정수의 일부를 스크러버(200)로 전달하는 제 2 배관(600)을 포함할 수 있다.
오존 주입 장치(50)는 후술될 스크러버(100)로 공급되기 전의 세정수의 배관에 연결될 수 있다. 오존 주입 장치(50)는 세정수가 흐르는 배관에서 분리되어 세정수를 우회시킨 후, 우회된 세정수에 오존(O3)을 주입하고, 오존이 주입된 세정수를 다시 세정수가 흐르는 배관으로 합지 시키는 사이드 스트림 방식으로 운용 될 수 있다. 또한, 오존 주입 장치(50)는 직접적으로 세정수가 흐르는 배관에 연결되어 직접 주입되는 방식으로도 운용될 수 있다. 다른 실시예에서, 세정수에 오존 가스를 주입하는 오존 주입 장치(50)는 분리 탱크(300)의 후단에 설치될 수도 있다.
스크러버(100)는 오존이 주입된 세정수를 유입하고, 상기 세정수를 분사할 수 있다. 분사된 세정수는 스크러버(100)의 내부로 유입된 배기 가스(S)와 접촉될 수 있다. 세정수와 접촉된 배기 가스(S)의 유해 물질은 세정수에 포집될 수 있다. 일 실시예에서, 배기 가스(S)와 세정수의 접촉하는 면적이 높으면 높을수록 세정수에 포집되는 배기 가스(S)의 유해 물질의 양이 증가되어 스크러버(100)의 효율이 향상될 수 있다. 일 실시예에서, 스크러버(100)의 상부로부터 하부로 세정수가 분사되도록, 세정수는 스크러버(100)의 상부에서 유입될 수 있다.
스크러버(100)의 상부에는 다공성의 판으로 이루어진 분무판(110)이 배치되고, 분무판(110)에 형성된 개구들을 통해 세정수가 분사되어 상기 세정수가 액적 또는 미스트의 형태로 배기 가스(S)와 접촉될 수 있다. 일 실시예에서, 분무판(110)의 개구들은 다양한 크기 또는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 1a에서는 분무판(110)의 원형 형상을 갖는 개구들의 단면을 예시한다. 이는 예시적이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 스크러버(100)는 하부로 갈수록 수평 단면이 좁아지는 원뿔대 형상일 수 있다. 분무판(110)의 하부에는 버퍼탱크(120)가 설치될 수 있다. 자유낙하된 세정수는 버퍼탱크(120)를 통과하는데, 버퍼탱크(120)에 의해 스크러버(100)로부터 사이클론 분리기(200)로 이동하는 세정수의 압력이 일정하게 유지될 수 있다.
사이클론 분리기(200)는 스크러버(100)로부터 배출된 세정수에 함유된 유해 물질을 1차적으로 원심력을 이용하여 분리시킬 수 있다. 사이클론 분리기(200)는 원심력에 의하여 상대적으로 무게가 무거운 슬러지(SG) 또는 고형분을 분리시킬 수 있다. 일 실시예에서, 슬러지(SG) 또는 상기 고형분은 사이클론 분리기(200)의 하부로 분리되며, 이는 별도로 배출되어 제거될 수 있다. 도 1a에서는 사이클론 분리기(200)가 한 대 설치되어 있는 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)를 예시한다. 이는 예시적이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)는 적어도 2 이상의 사이클론 분리기(200)들이 직렬 또는 병렬 구조로 설치되어 분리 효율을 더욱 높일 수도 있다.
예를 들어, 적어도 2 이상의 사이클론 분리기(200)들을 직렬 연결할 경우, 전단의 사이클론 분리기(200)에서 처리된 세정수를 연속적으로 연결된 다음 사이클론 분리기(200)가 처리하는 방식으로 배기 가스(S)의 유해 물질이 포집된 세정수로부터의 슬러지(SG)의 분리 효율을 극대화 시킬 수 있다. 또한, 적어도 2 이상의 사이클론 분리기(200)들을 병렬 연결할 경우, 다수의 사이클론 분리기(200)가 동시에 세정수로부터 분리되는 슬러지(SG)가 처리되는 속도는 향상될 수 있다.
사이클론 분리기(200)로부터 배출된 세정수는 분리 탱크(300)로 유입될 수 있다. 분리 탱크(300)는 제 1 분리 탱크(300a) 및 제 1 분리 탱크(300a)의 후단에 설치된 제 2 분리 탱크(300b-1)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 분리 탱크(300a)는 상기 사이클론 분리기(200)로부터 배출된 상기 세정수에 포집된 유해 물질을 입자성 물질(PM)과 오일성 물질(OL)로 분리할 수 있다. 제 1 분리 탱크(300a)에 관하여 도 1b에서 상세히 후술하도록 한다. 일 실시예에서, 제 2 분리 탱크(300b-1)는 적어도 2 이상의 분리막들 및 상기 적어도 2 이상의 분리막들 사이에 활성탄이 배치될 수 있다. 상기 활성탄으로부터 세정수의 포집된 유해 물질은 여과될 수 있다. 제 2 분리 탱크(300b-1)에 관하여 도 1c에서 상세히 후술하도록 한다. 도 1a에서는 제 1 분리 탱크(300a) 및 제 1 분리 탱크(300a)의 후단에 설치된 제 2 분리 탱크(300b-1)를 예시한다. 이는 예시적이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 분리 탱크(300)로부터 배출된 세정수에는 세정수에 포집된 질산화물(NOx)은 질소와 산소로 치환되어 이온 형태로 존재할 수 있다. 또한, 분리 탱크(300)로부터 배출된 세정수는 세정수에 포집된 황산화물(SOx)은 황산과 물로 치환되어 이온 형태로 존재할 수 있다. 분리 탱크(300)로부터 배출된 세정수는 수소 이온이 해리되어 pH 값이 낮아지고, 산성을 띄게 된다. 그러므로 세정수의 pH를 조절하기 위해 중화제 주입 장치(400)에 의해 세정수가 중화될 수 있다. 분리 탱크(300)로부터 배출된 세정수는 제 1 배관(500) 및 제 1 배관(500)과 분리된 제 2 배관(600)을 통해 흐를 수 있다.
일 실시예에서, 분리 탱크(300)로부터 배출된 세정수의 pH를 측정하기 위하여 제 1 배관(500)으로부터 분지된 두 배관은 적어도 하나 이상의 pH 측정 센서들이 설치될 수 있다. 도 1a에서는 세정수의 일부가 배출되는 제 1 배관(500)으로부터 분지된 두 배관들 중 하나의 배관을 통과하는 세정수의 pH를 측정하는 센서(520)가 중화제 주입 장치(400)의 전단 및 후단에 구비되는 것을 예시한다. 또한, 세정수의 일부가 재순환되는 제 2 배관(600)을 통과하는 세정수의 pH를 측정하는 센서(540)가 중화제 주입 장치(440)의 전단 및 후단에 구비되는 것을 예시한다. 따라서 적어도 하나 이상의 센서들(520, 540)에 의하여 측정된 세정수의 pH에 따라 중화제 주입 장치(400)로부터 상기 세정수에 주입될 중화제의 양이 산출될 수 있다.
일 실시예에서, 세정수의 일부를 배출하기 전에 중화제 주입 장치(400)에서 산출된 양만큼 중화제를 주입하여 세정수의 pH를 6.5 이상으로 유지시킬 수 있다. 상기 중화제는 일반적으로 산성을 띄는 용액을 중화시키는 알칼리성(혹은 염기성) 성분을 가진 용매가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 중화제는 수산화나트륨(NaOH)이 사용될 수 있다.
pH가 조절된 세정수는 제 1 배관(500)으로부터 분지된 두 배관으로 이동되어, pH가 조절된 세정수 일부는 배출되고, pH가 조절된 세정수의 일부는 제 2 배관(600)을 통하여 재순환 될 수 있다. 일 실시예에서, pH가 조절된 세정수의 일부는 제 2 배관(600)을 통하여 스크러버(110)로 이동될 수 있다. 제 2 배관(600)을 통하여 이동된 세정수는 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)에 재순환 될 수 있다. 이는 배기 가스(S)에 함유된 유해 물질을 연속적으로 정화하여, 배기 가스 정화 장치의 효율을 더 향상시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 배관(600)으로 전달되지 않은 중화된 세정수의 나머지는 선박의 외부로 배출되거나, 다른 배관들로 전달될 수 있다.
도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)의 제 1 분리 탱크(300a)의 단면도이다. 도 1a 및 도 1b를 함께 참조하면, 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)의 사이클론 분리기(200)로부터 배출된 유해 물질이 포집된 세정수는 제 1 분리 탱크(300a)로 유입될 수 있다. 일 실시예에서, 사이클론 분리기(200)로부터 배출된 세정수에 포집된 유해 물질을 입자성 물질(PM)과 오일성 물질(OL)로 분리하고, 세정수에 잔존하는 슬러지(SG)를 분리시키기 위한 유수분리필터(310)가 제 1 분리 탱크(300a)의 내부에 배치될 수 있다. 유수분리필터(310)는 세정수를 입자성 물질(PM)과 오일성 물질(OL)로 분리하고, 세정수에 잔존하는 슬러지(SG)를 별도로 걸러내는 다중 필터가 다단으로 제 1 분리 탱크(300a)의 내부에 구비될 수 있다. 오일성 물질(OL)은 유수분리필터(310)에 의해 제 1 분리 탱크(300a) 내에서 부유되어, 별도로 배출될 수 있다. 슬러지(SG)는 제 1 분리 탱크(300a)의 하부에 응집되어, 별도로 배출될 수 있다.
도 1c는 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)의 제 2 분리 탱크(300b-1)의 단면도이다. 도 1a 및 도 1c를 함께 참조하면, 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)의 제 1 분리 탱크(300a)로부터 배출된 입자성 물질(PM)을 포함하는 세정수는 제 2 분리 탱크(300b-1)로 유입될 수 있다. 제 2 분리 탱크(300b-1)는 제 1 분리 탱크(300a)의 후단에 설치될 수 있으며, 일 방향으로 연장된 원통 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 분리 탱크(300b-1)의 내부에는 적어도 2 이상의 분리막들(320)이 일 방향으로 정렬되어 적치될 수 있다. 분리막들(320)은 세정수가 통과되는 적어도 하나 이상의 개구들(TH)을 갖는 투과막일 수 있다. 일 실시예에서, 후술될 활성탄들(AC)이 분리막들(320)을 통과하지 못하도록 분리막들(320)의 개구(TH)의 크기는 활성탄들(AC)의 크기보다 작을 수 있다. 분리막(320)의 개구(TH)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 1c는 원형 형상의 개구(TH)들을 예시한다. 이는 예시적이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 제 2 분리 탱크(300b-1)의 분리막들(320) 사이에 활성탄들(AC)이 충전될 수 있다. 도 1c의 활성탄들(AC)은 제 2 분리 탱크(300b-1)의 하단부터 상부까지 분리막(320)에 의해 분리된 영역에 각각 충전된 활성탄(AC1), 활성탄(AC2) 및 활성탄(AC3)들을 예시한다. 활성탄(AC1, AC2, AC3)들은 세정수의 포집된 유해 물질의 입자성 물질(PM)을 여과시킬 수 있다. 또한, 활성탄(AC1, AC2, AC3)들은 분리막(320)에 의해 각각 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 활성탄의 크기는 제 2 분리 탱크(300b-1)의 하단과 인접한 활성탄(AC1)의 크기가 제일 클 수 있다. 또한, 활성탄(AC1)과 인접한 활성탄(AC2)의 크기는 활성탄(AC1)의 크기 보다 작을 수 있다. 또한, 제 2 분리 탱크(300b-1)의 상단과 인접한 활성탄(AC3)의 크기가 제일 작을 수 있다. 즉, 제 2 분리 탱크(300b-1)의 입구로부터 제 2 분리 탱크(300b-1)의 출구로 갈수록 활성탄들의 크기는 점점 작아질 수 있다. 예를 들어, 분리 탱크의 출구 쪽으로 갈수록 크기가 점점 작아지는 활성탄을 배치할 경우, 활성탄들이 점점 촘촘하고 빽빽하게 배치되어 하단으로부터 유입되는 세정수가 여과되는 효율이 향상될 수 있다. 따라서, 활성탄들 중 가장 큰 크기의 활성탄들을 입구와 인접하게 배치하고 활성탄들 중 가장 작은 크기의 활성탄들을 출구와 인접하게 배치하여 세정수의 정화 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 분리막들(320)에 의해 각각 분리된 활성탄들(AC1, AC2, AC3)은 사용하지 않은 새 활성탄으로 부분적으로 교체될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 2 분리 탱크(300b-1)에 의해 활성탄이 선택적으로 교체될 수 있어, 충전된 활성탄들이 분리되지 않은 활성탄을 한꺼번에 교체하는 종래 탱크에 비해 활성탄의 사용 수명을 연장시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 분리 탱크(300b-1) 내부에는 분리막들(320)과 인접하게 배치된 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)이 설치될 수 있다. 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)은 제 2 분리 탱크(300b-1)의 하부에서 제 2 분리 탱크(300b-1)의 상부로 2 bar 내지 5 bar의 압력을 갖는 공기를 일정시간 마다 분사하여 정화된 세정수를 활성탄들(AC)로부터 배출시킬 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)로부터 2.5 bar의 공기가 약 3분 마다 제 2 분리 탱크(300b-1)의 내부로 분사될 수 있다.
다른 실시예에서, 제 1 분리 탱크(300a)로부터 배출된 세정수는 제 2 분리 탱크(300b-1)의 상부에 설치된 입구로부터 유입되어 제 2 분리 탱크(300b-1)의 하부에 설치된 출구로 배출될 수 있다. 적어도 2 이상의 분리막들(320)과 인접하게 배치된 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)은 제 2 분리 탱크(300b-1)의 상부에서 제 2 분리 탱크(300b-1)의 하부로 2 bar 내지 5 bar의 압력을 갖는 공기를 일정시간 마다 분사하여 정화된 세정수를 활성탄들(AC)로부터 배출시킬 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)로부터 2.5 bar의 공기가 약 3분 마다 제 2 분리 탱크(300b-1)의 내부로 분사될 수 있다. 제 2 분리 탱크(300b-1)의 상부에 설치된 입구로부터 유입된 세정수는 제 2 분리 탱크(300b-1)의 하부에 설치된 출구까지 중력에 의해 가속되어 하부에 설치된 입구와 상부에 설치된 출구를 갖는 제 2 분리 탱크(300b-1)에 비해 더 신속하게 배출될 수 있다. 일 실시예에서, 세정수에 잔존하는 입자 형태의 입자성 물질(PM)이 분해되면서 형성된 침전물(PP)은 제 2 분리 탱크(300b-1)의 바닥면에 잔존할 수도 있다.
도 1d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)의 제 2 분리 탱크(300b-2)의 단면도이다. 도 1d는 제 2 분리 탱크(200b2)를 제외하고는 도 1a에 도시된 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 도 1a 및 도 1d를 함께 참조하면, 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)의 제 1 분리 탱크(300a)로부터 배출된 세정수는 제 2 분리 탱크(300b-2)로 유입될 수 있다. 제 2 분리 탱크(300b-2)는 제 1 분리 탱크(300a)의 후단에 설치될 수 있으며, 일 방향으로 연장된 원통 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 분리 탱크(300b-2)의 내부에는 적어도 2 이상의 분리막들(320)이 일 방향으로 정렬되어 적치될 수 있다. 분리막(320)에는 적어도 하나 이상의 제 1 개구들(TH1) 및 제 1 개구들(TH1)과 다른 형상 또는 다른 크기를 갖는 적어도 하나 이상의 제 2 개구들(TH2)을 포함하는 투과막일 수 있다. 일 실시예에서, 후술될 활성탄들(AC)이 분리막들(320)을 통과하지 못하도록 분리막들(320)의 제 1 개구들(TH1) 및 제 2 개구들(TH2)의 크기는 활성탄들(AC)의 크기보다 작을 수 있다. 일 실시예에서, 분리막(320)의 제 1 개구들(TH1) 및 제 2 개구들(TH2)은 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 1d는 원형 형상의 제 1 개구들(TH1) 및 제 2 개구들(TH2)을 예시한다. 이는 예시적이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1d의 제 1 개구들(TH1) 및 제 2 개구들(TH2)을 포함하는 분리막들(320)이 다중으로 설치될 경우, 분리막들(230) 중 일 분리막(320)의 제 1 개구들(TH1)과 바로 위에 설치된 분리막(320)의 제 2 개구들(TH2)은 일 방향으로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 도 1d의 후술될 적어도 2 이상의 분리막들(320) 중 활성탄(AC1)이 충전되어 있는 일 분리막(320)의 제 1 개구들(TH1)과 다른 분리막(320)의 제 2 개구들(TH2)은 일 방향으로 정렬될 수 있다. 이는 서로 일정한 크기를 갖는 개구들을 포함하는 분리막들이 설치된 종래 탱크 보다 분리막들(320) 사이에 배치된 활성탄들(AC)을 통과하는 세정수의 유로 길이가 길어지게 되어 분리 탱크의 정화 효율을 더욱 높일 수 있다. 본 발명에 따르면 제 2 분리 탱크(300b-2)에 의해 활성탄들(AC)이 선택적으로 교체될 수 있어, 충전된 활성탄의 영역이 분리되지 않은 일반 탱크의 활성탄을 한꺼번에 교체하는 경우에 비해 활성탄들의 사용 수명을 연장시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 분리 탱크(300b-2)의 분리막들(320) 사이에 활성탄들(AC)이 충전될 수 있다. 도 1d의 활성탄들(AC)은 제 2 분리 탱크(300b-2)의 하단부터 제 2 분리 탱크(300b-2)의 상부까지 분리막들(320)에 의해 분리된 영역에 각각 충전된 활성탄(AC1), 활성탄(AC2) 및 활성탄(AC3)들을 예시한다. 활성탄(AC1, AC2, AC3)들은 세정수의 포집된 유해 물질을 여과시킬 수 있으며, 입자성 물질(PM)을 분해시킬 수 있다. 또한, 활성탄(AC1, AC2, AC3)들은 분리막들(320)에 의해 각각 분리될 수 있다.
일 실시예에서, 활성탄의 크기는 제 2 분리 탱크(300b-2)의 하단과 인접한 활성탄(AC1)의 크기가 제일 클 수 있다. 또한, 활성탄(AC1)과 인접한 활성탄(AC2)의 크기는 활성탄(AC1)의 크기 보다 작을 수 있다. 또한, 제 2 분리 탱크(300b-2)의 상단과 인접한 활성탄(AC3)의 크기가 제일 작을 수 있다. 즉, 제 2 분리 탱크(300b-2)의 입구로부터 제 2 분리탱크(300b-2)의 출구로 갈수록 활성탄들의 크기는 점점 작아질 수 있다. 예를 들어, 분리 탱크의 출구 쪽으로 갈수록 크기가 점점 작아지는 활성탄을 배치할 경우, 활성탄들이 점점 촘촘하고 빽빽하게 배치되어 하단으로부터 유입되는 세정수가 여과되는 효율이 향상될 수 있다. 따라서, 활성탄들 중 가장 큰 크기의 활성탄들을 입구와 인접하게 배치하고 활성탄들 중 가장 작은 크기의 활성탄들을 출구와 인접하게 배치하여 세정수의 정화 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 각각 분리된 활성탄들(AC)은 사용하지 않은 새 활성탄으로 부분적으로 교체될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 2 분리 탱크(300b-2)에 의해 활성탄이 선택적으로 교체될 수 있어, 충전된 활성탄들이 분리되지 않은 활성탄을 한꺼번에 교체하는 종래 탱크에 비해 활성탄의 사용 수명을 연장시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 분리 탱크(300b-2)는 분리막(320)과 인접하게 배치된 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)이 설치될 수 있다. 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)은 제 2 분리 탱크(300b-2)의 하부에서 제 2 분리 탱크(300b-2)의 상부로 2 bar 내지 5 bar의 압력을 갖는 공기를 일정시간 마다 분사하여 정화된 세정수를 활성탄들(AC)로부터 배출시킬 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)로부터 2.5 bar의 공기가 약 3분 마다 제 2 분리 탱크(300b-2)의 내부로 분사될 수 있다.
다른 실시예에서, 제 1 분리 탱크(300a)로부터 유입된 세정수는 제 2 분리 탱크(300b-2)의 상부에 설치된 입구로부터 제 2 분리 탱크(300b-2)의 하부에 설치된 출구까지 이동될 수 있다. 분리막(320)과 인접하게 배치된 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)은 제 2 분리 탱크(300b-2)의 상부에서 제 2 분리 탱크(300b-2)의 하부로 2 bar 내지 5 bar의 압력을 갖는 공기를 일정시간 마다 분사하여 정화된 세정수를 활성탄들(AC)로부터 배출시킬 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)로부터 2.5 bar의 공기가 약 3분 마다 제 2 분리 탱크(300b-2)의 내부로 분사될 수 있다. 제 2 분리 탱크(300b-2)의 상부에 설치된 입구로부터 유입된 세정수는 제 2 분리 탱크(300b-2)의 하부에 설치된 출구까지 중력에 의해 가속되어 하부에 설치된 입구와 상부에 설치된 출구를 갖는 제 2 분리 탱크(300b-2)에 비해 더 신속하게 배출될 수 있다. 일 실시예에서, 세정수에 잔존하는 입자 형태의 입자성 물질(PM)이 분해되면서 형성된 침전물(PP)은 제 2 분리 탱크(300b-2)의 바닥 면에 잔존할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 선박용 배기 가스 정화 장치에 의해 배기 가스에 함유된 황산화물(SOx), 질산화물(NOx) 또는 입자성 물질(PM)과 같은 유해 물질을 연속적으로 분리시켜 배기 가스를 정화시킬 수 있다. 따라서, 기존 후처리 장치에 비해 선체의 공간 활용도를 높일 뿐만 아니라 선체의 중량을 감소시키고 압력의 손실을 최소화시킬 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치에 의해 기존 후처리 장치에 필요한 설치 비용을 감소시켜 경제성이 높은 선박용 배기 가스 정화 장치를 제공할 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치의 분리 탱크에 의해 별도로 오일성 물질을 분리할 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치의 분리 탱크 내 분리막들에 의해 활성탄이 선택적으로 교체될 수 있어, 활성탄을 한꺼번에 교체하는 종래 탱크에 비해 활성탄의 사용 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치의 분리 탱크 내 서로 다른 크기를 갖는 적어도 하나 이상의 개구들을 포함하는 분리막에 의해 분리 탱크로부터 통과되는 세정수의 유로가 길어져 분리 탱크의 정화 효율을 높일 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치에 사용된 세정수가 제 2 배관을 통해 재순환되어 정화 비용이 저감 될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치(2000)의 순서도이다. 도 2b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치(2000)의 제 3 분리 탱크(300c)의 단면도이다. 도 2a 및 도 2b는 분리 탱크(300)를 제외하고는 도 1a 및 도 1b에 도시된 선박용 배기 가스 정화 장치(1000)와 실질적으로 각각 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 2a를 참조하면, 선박용 배기 가스 정화 장치(2000)는 워터 탱크(10)에서 유입되는 청수 또는 해수와 세정액 저장 탱크(20)에서 주입되는 세정액이 혼합된 세정수에 오존(O3) 가스를 주입하는 오존 주입 장치(50), 선택적 촉매 환원 장치(30)로부터 배출된 배기 가스(S)에 오존이 유입된 세정수를 분사하는 스크러버(100), 스크러버(100)로부터 유해 물질이 포집된 세정수를 1차적으로 분리하는 사이클론 분리기(200), 사이클론 분리기(200)에 의해 분리된 세정수를 2차적으로 분리하는 분리 탱크(300), 분리 탱크(300)로부터 배출된 세정수를 중화시키기 위한 중화제를 주입하는 중화제 주입 장치(400) 및 분리 탱크(300)로부터 배출된 일부 세정수를 재순환 시키는 제 2 배관(600)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 사이클론 분리기(200)에 의해 분리된 세정수는 분리 탱크(300)로 유입될 수 있다. 분리 탱크(300)는 제 3 분리 탱크(300c)로 이루어져 있다. 제 3 분리 탱크(300c)는 유입된 세정수의 잔존하는 입자성 물질(PM)과 오일성 물질(OL)을 분리할 수 있으며, 내부에 활성탄(AC)들이 충전되어, 상기 활성탄으로부터 세정수의 포집된 유해 물질이 여과될 수 있다. 제 3 분리 탱크(300c)에 관하여 도 2b에서 상세히 후술하도록 한다.
일 실시예에서, 분리 탱크(300)로부터 배출된 세정수는 세정수에 포집된 질산화물(NOx)이 질소와 산소로 치환되어 이온 형태로 존재할 수 있다. 또한, 분리 탱크로(300)부터 배출된 세정수는 세정수에 포집된 황산화물(SOx)이 황산과 물로 치환되어 이온 형태로 존재할 수 있다. 분리 탱크(300)로부터 배출된 세정수는 수소 이온이 해리되어 산성을 띄게 된다. 그러므로 세정수의 pH는 낮아지게 되고, pH를 조절하기 위해 세정수가 중화제 주입 장치(400)에 의해 중화될 수 있다. 분리 탱크(300)로부터 배출된 세정수는 두 개의 배관으로 나뉘어 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 분리 탱크(300)로부터 배출된 세정수의 pH를 측정하기 위하여 제 1 배관(500)으로부터 분지된 두 배관에 적어도 하나 이상의 pH 측정 센서들이 설치될 수 있다. 도 2a에서는 세정수의 일부가 배출되는 배관을 통과하는 세정수의 pH를 측정하는 센서(520)가 중화제 주입 장치(400)의 전단 및 후단에 구비되는 것을 예시한다. 또한, 세정수의 일부가 재순환되는 배관을 통과하는 세정수의 pH를 측정하는 센서(540)가 중화제 주입 장치(400)의 전단 및 후단에 구비되는 것을 예시한다. 따라서 적어도 하나 이상의 센서들(520, 540)에 의하여 측정된 세정수의 pH에 따라 중화제 주입 장치(400)로부터 주입될 중화제의 양이 산출될 수 있다. 세정수의 일부를 배출하기 전에 중화제 주입 장치(400)에서 산출된 양만큼 중화제를 주입하여 세정수의 pH를 6.5 이상으로 유지시킬 수 있다. 상기 중화제는 일반적으로 산성을 띄는 용액을 중화시키는 알칼리성(혹은 염기성) 성분을 가진 용매가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 중화제는 수산화나트륨(NaOH)이 사용될 수 있다.
pH가 조절된 세정수는 제 1 배관(500)으로부터 분지된 두 배관으로 이동되어, pH가 조절된 세정수 일부는 배출되고, pH가 조절된 세정수의 일부는 제 2 배관(600)을 통하여 재순환 될 수 있다. 일 실시예에서, pH가 조절된 세정수의 일부는 제 2 배관(600)을 통하여 스크러버(110)로 이동될 수 있다. 제 2 배관(600)을 통하여 이동된 세정수는 선박용 배기 가스 정화 장치(2000)에 재순환 될 수 있다. 이는 배기 가스(S)에 함유된 유해 물질을 연속적으로 정화하여, 배기 가스 정화 장치의 효율을 더 향상시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 배관(600)으로 전달되지 않은 중화된 세정수의 나머지는 선박의 외부로 배출되거나, 다른 배관들로 전달될 수 있다.
도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 배기 가스 정화 장치(2000)의 제 3 분리 탱크(300c)의 단면도이다. 도 2a 및 도 2b를 함께 참조하면, 선박용 배기 가스 정화 장치(2000)의 사이클론 분리기(200)에 의해 분리된 세정수는 분리 탱크(300)의 제 3 분리 탱크(300c)로 유입될 수 있다. 제 3 분리 탱크(300c)의 내부에는 유수분리필터(310), 분리막(320) 및 분리막(320)들 사이에 충전된 활성탄(AC)이 배치될 수 있다. 유수분리필터(310)는 세정수에 잔존하는 입자성 물질(PM)과 오일성 물질(OL)을 분리할 수 있다. 유수분리필터(310)는 유입된 세정수의 입자성 물질(PM)과 오일성 물질(OL)을 분리하는 다중 필터가 다단으로 구비되어 일 방향으로 설치될 수 있다. 유수분리필터(310)는 제 3 분리 탱크(300c)의 하부 또는 제 3 분리 탱크(300c)의 분리막(320)과 결합되어 설치될 수 있다. 예를 들면, 제 3 분리 탱크(300c)는 유수분리필터(310) 및 분리막(320)이 일체로 형성된 구조일 수 있다. 따라서, 유수분리필터에 의해 세정수의 입자성 물질과 오일성 물질을 분리하면서 동시에 분리막에 의해 세정수를 여과시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제 3 분리 탱크(300c)의 내부에는 적어도 2 이상의 분리막들(320)이 일 방향으로 정렬되어 적치될 수 있다. 분리막(320)은 적어도 하나 이상의 개구들(TH)을 갖는 투과막일 수 있다. 분리막(320)의 개구(TH)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 2b는 원형 형상의 개구(TH)들을 예시한다. 이는 예시적이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 제 3 분리 탱크(300c)의 분리막들(320) 사이에 활성탄들(AC)이 충전될 수 있다. 도 2b의 활성탄들(AC)은 제 3 분리 탱크(300c)의 하단부터 상부까지 분리막(320)에 의해 분리된 영역에 각각 충전된 활성탄(AC1), 활성탄(AC2) 및 활성탄(AC3)들을 예시한다. 활성탄(AC1, AC2, AC3)들은 세정수의 포집된 유해 물질을 여과시킬 수 있다. 또한, 활성탄(AC1, AC2, AC3)은 분리막(320)에 의해 각각 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 활성탄의 크기는 제 3 분리 탱크(300c)의 하단과 인접한 활성탄(AC1)의 크기가 제일 클 수 있다. 또한, 활성탄(AC1)과 인접한 활성탄(AC2)의 크기는 활성탄(AC1)의 크기 보다 작을 수 있다. 또한, 제 3 분리 탱크(300c)의 상단과 인접한 활성탄(AC3)의 크기가 제일 작을 수 있다. 예를 들어, 하단부터 크기가 큰 활성탄을 배치할 경우, 하단으로부터 유입되는 세정수가 활성탄들에 의해 더 빽빽하게 여과될 수 있다. 또한, 활성탄에 의해 여과되는 침전물의 양이 늘어날 수 있다. 따라서, 서로 다른 크기를 갖는 활성탄의 배치는 세정수의 정화 효율을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 각각 분리된 활성탄들(AC)은 사용되지 않은 새 활성탄으로 부분적으로 교체될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 3 분리 탱크(300c)에 의해 활성탄이 선택적으로 교체될 수 있어, 충전된 활성탄들이 분리되지 않은 활성탄을 한꺼번에 교체하는 종래 탱크에 비해 활성탄의 사용 수명을 연장시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제 3 분리 탱크(300c)의 분리막(320) 상에는 분리막(320)과 인접하게 배치된 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)이 설치될 수 있다. 노즐(NZ)은 제 3 분리 탱크(300c)의 하부에서 제 3 분리 탱크(300c)의 상부로 압력이 2 bar 내지 5 bar의 조건의 공기를 일정시간 마다 분사하여 정화된 세정수를 활성탄들(AC)로부터 배출시킬 수 있다. 예를 들어, 노즐(NZ)로부터 2.5 bar의 압력을 갖는 공기가 약 3분 마다 분사될 수 있다.
다른 실시예에서, 제 3 분리 탱크(300c)로부터 유입된 세정수는 제 3 분리 탱크(300c)의 상부에 설치된 입구로부터 제 3 분리 탱크(300c)의 하부에 설치된 출구까지 이동될 수 있다. 분리막(320)과 인접하게 배치된 적어도 하나 이상의 노즐들(NZ)은 제 3 분리 탱크(300c)의 상부에서 제 3 분리 탱크(300c)의 하부로 압력이 2 bar 내지 5 bar의 조건의 공기를 일정시간 마다 분사하여 정화된 세정수를 활성탄들(AC)로부터 배출시킬 수 있다. 예를 들어, 노즐(NZ)로부터 2.5 bar의 압력을 갖는 공기가 약 3분 마다 분사될 수 있다. 제 3 분리 탱크(300c)의 상부에 설치된 입구로부터 유입된 세정수는 제 3 분리 탱크(300c)의 하부에 설치된 출구까지 중력에 의해 더 신속하게 배출될 수 있다. 일 실시예에서, 세정수에 잔존하는 입자 형태의 입자성 물질(PM)이 분해되면서 형성된 침전물(PP)은 제 3 분리 탱크(300c)의 바닥면에 잔존할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 선박용 배기 가스 정화 장치에 의해 배기 가스에 함유된 황산화물(SOx), 질산화물(NOx) 또는 입자성 물질(PM)과 같은 유해 물질을 연속적으로 분리시켜 배기 가스를 정화시킬 수 있다. 따라서, 기존 후처리 장치에 비해 선체의 공간 활용도를 높일 뿐만 아니라 선체의 중량을 감소시키고 압력의 손실을 최소화시킬 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치에 의해 기존 후처리 장치에 필요한 설치 비용을 감소시켜 경제성이 높은 선박용 배기 가스 정화 장치를 제공할 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치의 분리 탱크에 의해 별도로 오일성 물질을 분리할 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치의 분리 탱크 내 분리막들에 의해 활성탄이 선택적으로 교체될 수 있어, 활성탄을 한꺼번에 교체하는 종래 탱크에 비해 활성탄의 사용 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치의 분리 탱크 내 서로 다른 크기를 갖는 적어도 하나 이상의 개구들을 포함하는 분리막에 의해 분리 탱크로부터 통과되는 세정수의 유로가 길어져 분리 탱크의 정화 효율을 높일 수 있다. 또한, 선박용 배기 가스 정화 장치에 사용된 세정수가 제 2 배관을 통해 재순환되어 정화 비용이 저감 될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1000, 2000, 3000; 선박용 배기 가스 정화 장치
10; 워터 탱크 20; 세정액 저장 탱크
30; 선택적 촉매 환원 장치 50; 오존 주입 장치
100; 스크러버 200; 사이클론 분리기
300, 300a, 300b, 300c; 분리 탱크 400; 중화제 주입 장치
500; 제 1 배관 520, 540; 센서
600; 제 2 배관

Claims (16)

  1. 선박의 엔진으로부터 배출되는 배기 가스의 유해 물질을 정화하는 선박용 배기 가스 정화 장치로서,
    상기 배기 가스에 세정수를 분사하여 상기 유해 물질을 상기 세정수 내에 포집하는 스크러버;
    상기 스크러버로부터 배출된 상기 세정수를 원심력을 이용하여 상기 세정수에 포집된 유해 물질의 슬러지를 제거하는 적어도 하나 이상의 사이클론 분리기;
    상기 사이클론 분리기로부터 배출된 상기 세정수에 포집된 유해 물질을 오일성 물질과 입자성 물질로 분리하고, 상기 오일성 물질을 제거하고, 상기 입자성 물질을 분해하는 분리 탱크;
    상기 분리 탱크로부터 배출된 세정수가 흐르는 적어도 하나 이상의 제 1 배관들;
    상기 적어도 하나 이상의 제 1 배관들을 통해 흐르는 세정수에 중화제를 주입하여 상기 세정수를 중화시키는 중화제 주입 장치; 및
    상기 적어도 하나 이상의 제 1 배관들로부터 배출되는 상기 중화된 세정수의 일부를 재순환하기 위해 상기 중화된 세정수의 일부를 상기 스크러버로 전달하는 제 2 배관들을 포함하는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리 탱크는 상기 세정수에 포집된 상기 유해 물질을 상기 오일성 물질과 상기 입자성 물질로 분리시키는 유수분리필터를 포함하는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리 탱크는 제 1 분리 탱크 및 상기 제 1 분리 탱크의 후단에 설치되는 제 2 분리 탱크를 포함하는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 분리 탱크 및 상기 제 2 분리 탱크 중 적어도 어느 하나는 상기 세정수에 포집된 상기 유해 물질을 상기 오일성 물질과 상기 입자성 물질로 분리시키는 유수분리필터를 포함하는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리 탱크는 적어도 2 이상의 분리막들을 포함하며, 상기 분리막들 사이에 활성탄들이 충전되고, 상기 활성탄들은 상기 세정수에 포집된 상기 유해 물질의 상기 입자성 물질을 분해시키는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 활성탄들은 부분적으로 교체될 수 있는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 2 이상의 분리막들은 각각 적어도 하나 이상의 상기 세정수가 통과하는 개구들을 포함하는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 개구들은 서로 다른 크기를 갖는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 2 이상의 분리막들 중 일 분리막의 개구들과 다른 분리막의 개구들은 일 방향으로 정렬되는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 분리 탱크의 입구로부터 상기 분리 탱크의 출구로 갈수록 상기 활성탄들의 크기는 점점 작아지는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정수는 워터 탱크에서 유입되는 청수 또는 해수와 세정액 저장 탱크에서 주입되는 세정액이 혼합된 세정수로부터 유입되는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정수에 오존을 주입하는 오존 주입 장치를 더 포함하는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 오존 주입 장치는 상기 스크러버의 전단에 설치되거나 상기 제 1 배관들의 후단에 설치되는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 사이클론 분리기들은 직렬 또는 병렬 구조로 설치되는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리 탱크의 바닥 면에는 상기 입자성 물질이 분해되면서 형성된 침전물이 잔존하는 선박용 배기 가스 정화 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 배관으로 전달되지 않은 상기 중화된 세정수의 나머지는 상기 선박의 외부로 배출되거나, 다른 배관들로 전달되는 선박용 배기 가스 정화 장치.
KR1020150139286A 2015-10-02 2015-10-02 선박용 배기 가스 정화 장치 KR101757984B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150139286A KR101757984B1 (ko) 2015-10-02 2015-10-02 선박용 배기 가스 정화 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150139286A KR101757984B1 (ko) 2015-10-02 2015-10-02 선박용 배기 가스 정화 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170039998A true KR20170039998A (ko) 2017-04-12
KR101757984B1 KR101757984B1 (ko) 2017-07-13

Family

ID=58580516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150139286A KR101757984B1 (ko) 2015-10-02 2015-10-02 선박용 배기 가스 정화 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101757984B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112076576A (zh) * 2020-09-07 2020-12-15 潘彬夫 一种智能处理化工尾气的净化设备
KR20220033439A (ko) * 2020-09-08 2022-03-16 가부시키가이샤 미쯔이 이앤에스 머시너리 선박배기가스의 세정배수처리장치
KR20220140950A (ko) 2021-04-12 2022-10-19 삼성중공업 주식회사 배기가스 입자저감 장치
WO2024052579A3 (en) * 2023-03-08 2024-04-18 Alfa Laval Corporate Ab Method and system for cleaning polluted marine exhaust gas cleaning liquid

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102275442B1 (ko) 2020-12-10 2021-07-13 주식회사 애니텍 아황산가스 및 이산화탄소 동시 저감장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101456611B1 (ko) * 2013-04-15 2014-11-03 주식회사 엔케이 선박의 배기가스 내 PM, SOx, NOx 제거 장치
KR101315235B1 (ko) * 2013-04-26 2013-10-08 대한민국 선박용 온실가스 저감필터
KR101486882B1 (ko) * 2013-09-03 2015-01-28 강림중공업 주식회사 선박용 배기가스 정화장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112076576A (zh) * 2020-09-07 2020-12-15 潘彬夫 一种智能处理化工尾气的净化设备
KR20220033439A (ko) * 2020-09-08 2022-03-16 가부시키가이샤 미쯔이 이앤에스 머시너리 선박배기가스의 세정배수처리장치
KR20220140950A (ko) 2021-04-12 2022-10-19 삼성중공업 주식회사 배기가스 입자저감 장치
WO2024052579A3 (en) * 2023-03-08 2024-04-18 Alfa Laval Corporate Ab Method and system for cleaning polluted marine exhaust gas cleaning liquid

Also Published As

Publication number Publication date
KR101757984B1 (ko) 2017-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101757984B1 (ko) 선박용 배기 가스 정화 장치
KR102162347B1 (ko) 선박
KR101303289B1 (ko) 배기가스 오염물 저감시스템과 그 모니터링 방법
KR101456611B1 (ko) 선박의 배기가스 내 PM, SOx, NOx 제거 장치
KR101722232B1 (ko) 선박 엔진의 배기가스 정화장치
KR102439657B1 (ko) 스크러버 배수의 정화 장치 및 방법, 그리고 염분 농도차 발전 시스템
KR101784938B1 (ko) 배기 오염물질 저감장치
KR102555682B1 (ko) 선박배기가스의 세정배수처리장치
KR101608720B1 (ko) 배기가스 정화장치
KR20170041726A (ko) 공정 오프가스 또는 엔진 배기가스를 정화하기 위한 방법
KR101834488B1 (ko) 배기 오염물질 저감장치
KR101917673B1 (ko) 세정수 재사용이 가능한 배기가스 처리장치
KR20150056104A (ko) 배기가스의 황산화물，질소산화물 및 이산화탄소 동시 저감장치
KR101600036B1 (ko) 초음파를 이용한 습식 가스 세정장치
KR20140117949A (ko) 인라인형 메탈폼 스크러버를 이용한 선박 엔진 배기가스 정화장치
KR101775120B1 (ko) 배기 오염물질 저감장치
JP6745813B2 (ja) エンジン排ガス又はプロセス装置から粒状物質を除去するための方法及びシステム
KR101498007B1 (ko) 선박의 배기가스 내 PM, SOx, NOx 제거 방법
KR101381833B1 (ko) 중소선박 엔진용 배기가스 정화시스템
EP3907190B1 (en) Method and plant for removing microplastic material from backwash waters
US20230365433A1 (en) System and method for the treatment of polluted waters, in particular with heavy metals
JP3829184B2 (ja) 排ガス処理方法及び排ガス処理装置
KR102076915B1 (ko) 재생 기능을 갖는 유동층 촉매 반응 시스템
JP2022112176A (ja) 船舶排ガスの洗浄排水処理装置
KR20170025978A (ko) 배기 및 배수 오염물질 저감장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant