KR20170041039A - 선박의 배기가스 재순환 시스템에 사용된 세척수의 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 배기가스 재순환 시스템(Exhaust gas recirculation system)에 사용된 세척수(Washing water)를 처리하는 기술에 관한 것으로, 구체적으로는 세척수 내 현탁물질의 응집 및 하이드로사이클론(Hydrocyclone)에서의 분리 과정을 통해 전체적인 처리 설비의 용량 및 비용을 감소시킬 수 있어, 선박 내 공간을 효율적으로 활용하고 세척수의 처리 비용을 절감할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 선박의 배기가스 재순환 시스템(Exhaust gas recirculation system)에 사용된 세척수(Washing water)를 처리하는 기술에 관한 것으로, 구체적으로는 세척수 내 현탁물질의 응집 및 하이드로사이클론(Hydrocyclone)에서의 분리 과정을 통해 전체적인 처리 설비의 용량 및 비용을 감소시킬 수 있어, 선박 내 공간을 효율적으로 활용하고 세척수의 처리 비용을 절감할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
선박의 배기가스 재순환(exhaust gas recirculation, EGR)은 엔진에서 배출되는 배기가스의 일부를 흡기 계통에 재순환시켜 연료 연소 시의 온도를 낮춤으로써 각종 산화물의 발생을 억제하는 시스템을 말한다.
예를 들어 질소산화물(NOx)의 경우, 고온·고압에서 산소와 질소가 결합하여 발생하는데, 대기중으로 배출되는 불활성 배기가스의 일부를 다시 흡기계통에 공급하면 엔진 내의 가스와 혼합되면서 연소 작용을 억제하게 되고, 이로 인해 연소 시의 온도가 낮아짐으로써 질소산화물의 생성이 억제된다.
그러나 이러한 배기가스는 재순환 횟수가 누적되면, 각종 산화물 및 미세먼지에 의해 점점 오염되어, 선박의 엔진에 손상을 줄 수 있다. 따라서, 재순환되는 배기가스를 청수(fresh water)로 세척해야 한다.
한편, 배기가스를 세척하는데 사용되는 청수인 세척수(Washing water/ Scrubbing water)는 사용된 후 선박 외부로 배출되거나 다시 배기가스 재순환 장치로 공급되어 사용될 수 있는데, 이때 등록특허공보 제1,501,910호에 나타난 바와 같은 수처리 시스템(water treatment system, WTS)을 통해 세척수를 정화함으로써 세척수의 세척능력을 유지하고 오염수 배출에 관한 국제 환경 규정을 충족할 수 있다.
그러나, 이러한 수처리 시스템에서 세척수 내에 포함된 현탁물질 등의 각종 오염물질을 제거하기 위해 통상적으로 사용되는 원심분리기(Centrifuge separator)는 용량이 커서 선박 내의 공간을 많이 차지하며, 또한 디스크 방식(Disk type)이기 때문에 설비 원가가 많이 소요된다는 문제점이 있었다.
즉, 선박 내에서는 활용할 수 있는 공간이 제한적이기 때문에 배기가스 재순환 장치에 사용된 세척수를 최소한의 공간을 사용하면서도 저렴하고 효율적으로 처리할 수 있는 기술이 요구되었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선박 내 배기가스 재순환 시스템에 사용된 세척수를 처리함에 있어서, 세척수 내 현탁물질의 응집이 이루어지는 버퍼 탱크 및 현탁물질의 분리가 이루어지는 하이드로사이클론 등 저렴하고 용량이 작은 설비만으로 세척수를 처리함으로써 원심분리기의 용량을 감소시킬 수 있어, 선박 내 공간을 효율적으로 활용하고 세척수의 처리 비용을 절감할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 종래 기술의 문제점 및 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 선박의 배기가스 재순환(exhaust gas recirculation) 장치용 세척수(washing water)의 처리 장치를 제공하며, 좀 더 구체적으로는 집수조(Receive tank)(11), 버퍼탱크(Buffer tank)(13), 하이드로사이클론(Hydrocyclone)(14) 및 원심분리기(Centrifuge separator)(64)를 포함하여, 배기가스 재순환(Exhaust gas recirculation) 장치(19)에서 배출된 세척수(Washing water)가 상기 집수조(11)로 공급되고, 상기 집수조(11)에서 배출되는 세척수에 수산화나트륨(NaOH)이 주입되어 중화되며, 중화된 세척수가 상기 버퍼탱크(13) 내에서 응집제(Flocculant)와 혼합됨으로써 세척수 내의 현탁물질(Suspended solid)이 응집되고, 현탁물질이 응집된 세척수는 상기 하이드로사이클론(14)으로 공급되어 응집된 현탁물질과 분리되며, 분리된 현탁물질은 상기 원심분리기(64)로 공급되어 상기 분리된 현탁물질에 잔류하는 세척수와 분리되는 세척수 처리 장치를 제공한다.
또한, 상기 하이드로사이클론(14)에서 분리된 세척수를 상기 배기가스 재순환 장치(19)로 공급하는 제 1 순환라인(24)을 더 포함하여, 상기 제 1 순환라인(24)을 통과하는 세척수에 청수가 주입되도록 구성될 수 있다.
또는, 상기 원심분리기(64)에서 잔류 세척수와 분리된 현탁물질이 저장되는 슬러지 탱크(sludge tank)(15)를 더 포함하며, 상기 슬러지 탱크(15)가 상기 원심분리기(64)의 하부에 구비되도록 할 수 있다.
본 발명의 세척수 처리 장치는 상기 원심분리기(64)에서 분리된 잔류 세척수를 상기 배기가스 재순환 장치(19)로 공급하는 제 2 순환라인(27) 및 상기 제 2 순환라인(27)을 통과하는 세척수의 일부를 블리드 오프(bleed-off) 시키는 제 2 유량 조절 밸브(20)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 2 순환라인(27) 상에 설치되어, 상기 원심분리기(64)에서 분리된 잔여 세척수를 추가적으로 처리하는 2차 처리부(54)를 더 포함하여, 상기 2차 처리부(54)는 분리기(Separator)(16), 여과기(Filter)(17) 및/또는 부상분리 장치(Flotation unit)(18)를 포함하도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 세척수 처리 장치는 상기 집수조(11)에 설치되어, 상기 집수조(11) 내 세척수의 황산나트륨(Na2SO4) 농도를 측정하는 센서(41), 상기 수산화나트륨을 주입하는 공급라인(30) 상에 설치된 제 3 유량 조절 밸브(43) 및 상기 제 3 유량 조절 밸브(43)를 제어하는 제어부(42)를 더 포함할 수 있으며, 상기 센서(41)에 측정되는 황산나트륨 농도가 설정 농도 미만이면 상기 제어부(42)가 상기 제 3 유량 조절 밸브(43)를 제어하여 수산화나트륨의 주입량을 증가시키도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 황산나트륨의 설정 농도는 pH 범위를 중성 영역으로 만들 수 있을 정도의 농도로 적절히 변화시켜 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 버퍼탱크(13)로 공급되는 세척수에 응결제(Coagulant)가 추가적으로 주입되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서 선박의 배기가스 재순환 장치에 사용된 세척수의 처리 방법을 들 수 있는데, 구체적으로 배기가스 재순환(Exhaust gas recirculation) 장치(19)에서 배출된 세척수(Washing water)가 집수조(Receive tank)(11)로 공급되는 단계, 상기 집수조(11)에서 배출되는 세척수와 수산화나트륨(NaOH)이 혼합되는 중화 단계, 상기 중화 단계를 거친 세척수가 버퍼탱크(Buffer tank)(13) 내에서 응집제(Flocculant)와 혼합됨으로써 세척수 내의 현탁물질(Suspended solid)이 응집되는 응집 단계, 상기 응집 단계를 거친 세척수가 하이드로사이클론(Hydrocyclone)(14)으로 공급되어 응집된 현탁물질과 분리되는 1차 분리 단계 및 상기 1차 분리 단계에서 분리된 현탁물질이 원심분리기(Centrifuge separator)(64)로 공급되어 잔류 세척수와 분리되는 2차 분리 단계를 포함하는 선박의 배기가스 재순환 장치에 사용된 세척수의 처리 방법을 제공한다.
또한, 상기 하이드로사이클론(14)에서 분리된 세척수가 제 1 순환라인(24)을 통해 상기 배기가스 재순환 장치(19)로 공급되는 순환 단계를 더 포함하여, 상기 제 1 순환라인(24)을 통과하는 세척수에 청수가 주입되도록 설계될 수 있다.
또는, 상기 2차 분리 단계에서 분리된 현탁물질이 슬러지 탱크(sludge tank)(15)에 저장되는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 세척수 처리 방법은 상기 2차 분리 단계를 거친 세척수가 제 2 순환라인(27)을 통해 상기 배기가스 재순환 장치(19)로 공급되는 단계 및 상기 제 2 순환라인(27)을 통과하는 세척수의 일부가 블리드 오프(bleed-off) 되는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 2차 분리 단계를 거친 세척수가 상기 제 2 순환라인(27) 상에 설치된 2차 처리부(54)에서 추가적으로 처리되는 2차 처리 단계를 더 포함하여, 상기 2차 처리 단계는 세척수가 상기 2차 처리부(54)에 구비된 분리기(Separator)(16), 여과기(Filter)(17) 및/또는 부상분리 장치(Flotation unit)(18)를 통과하는 단계를 포함하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 세척수 처리 방법은 상기 집수조(11) 내 세척수의 황산나트륨(Na2SO4) 농도를 측정하는 센서(41)에 측정되는 값을 기초로, 제어부(42)가 상기 중화 단계의 수산화나트륨을 주입하는 공급라인(30) 상에 설치된 제 3 유량 조절 밸브(43)를 제어하는 단계를 더 포함하여, 상기 센서(41)에 측정되는 황산나트륨 농도가 설정 농도 미만이면 상기 제어부(42)가 상기 제 3 유량 조절 밸브(43)를 제어하여 수산화나트륨의 주입량을 증가시키도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 황산나트륨의 설정 농도는 pH 범위가 중성 영역이 될 수 있도록 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 응집 단계 이전에 세척수에 응결제(Coagulant)가 추가적으로 주입되는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 현탁물질이 응집된 세척수를 하이드로사이클론에서 1차적으로 분리함으로써, 원심분리기의 용량을 감소시킬 수 있고 상대적으로 저렴한 바스켓 타입(Basket type)의 원심분리기를 사용할 수 있어, 선박 내 공간을 효율적으로 활용하는 동시에 세척수의 처리 비용을 절감할 수 있다.
또한, 세척수가 필요 이상으로 정화되지 않도록 집수조 내 세척수의 황산나트륨(Na2SO4) 농도, 현탁물질 농도 등을 측정 및 제어함으로써, 세척수를 처리하는데 소요되는 비용을 절약할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 배기가스 재순환 장치(19)에 사용된 세척수의 처리 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제 3 순환라인(28)을 더 포함하는 선박의 배기가스 재순환 장치(19)에 사용된 세척수의 처리 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제 3 순환라인(28)을 더 포함하는 선박의 배기가스 재순환 장치(19)에 사용된 세척수의 처리 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
"제 1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재를 통과하도록 설치되는 것으로 해석될 수 있음은 물론, 다른 부재가 어떤 부재를 통과하도록 설치되는 것으로도 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 배기가스 재순환 장치(19)에 사용된 세척수의 처리 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.
배기가스 재순환 장치(exhaust gas recirculation)(19)에는 세척수(washing water)가 공급되어 배기가스를 세척하는데 사용된다. 세척수로서, 선박 내의 정수 장치 등에서 생산된 청수(fresh water) 또는 수처리 시스템(water treatment system)에서 정화된 세척수를 사용할 수 있다.
배기가스 재순환 장치(19)에서 배기가스를 세척하는데 사용된 세척수는 버퍼탱크(Buffer tank)(13)로 공급된다.
이때, 버퍼 탱크(13)로 공급되는 세척수에 수산화나트륨(NaOH)이 주입되어 혼합됨으로써 세척수가 중화되는 과정을 거치게 되는데, 수산화나트륨은 수산화나트륨 저장 탱크(NaOH tank)(12)에 저장되어 있다가 수산화나트륨 공급라인(30)을 통해 세척수에 공급될 수 있다.
수산화나트륨 공급라인(30) 상에는 제 3 유량 조절 밸브(43)가 설치되어, 수산화나트륨의 주입량을 조절할 수 있다.
세척수는 배기가스를 세척함으로써 축적되는 황화물(sulfides)로 인해 낮은 pH값을 갖는데, 위와 같은 NaOH 공급 과정을 거침으로써 세척수의 pH를 중성범위로 변화시킬 수 있다. 이러한 중화반응으로 인해 부산물인 황산나트륨(Na2SO4)이 발생하게 된다.
위와 같은 중화 과정을 거친 세척수에는 응집제(Flocculant) 공급처(51)로부터 응집제가 주입되어 세척수 내의 현탁물질(Suspended solid) 또는 플럭(Floc)이 응집되는 과정을 거친다. 현탁물질은 미세입자, 부유물질 등 세척수의 탁도에 영향을 미치는 모든 물질일 수 있으며, 응집제 외에도 침전제(Cohesive agent) 등 현탁물질을 응집시킬 수 있는 모든 물질이 사용될 수 있다.
이와 같은 응집 과정은 상기 버퍼탱크(13)에서 완속 교반됨으로써 수행될 수 있다. 응집제에 의해 현탁물질이 응집되는 반응은 발열 또는 흡열반응이기 때문에, 응집 반응이 일어나면 온도 변화에 따른 압력 변화가 수반되는데, 상기 버퍼탱크(13)에서 응집 과정을 수행하여 이와 같은 압력 변화를 보상해줌으로써 안정적인 응집 반응을 유도할 수 있다.
한편, 상기 버퍼탱크(13)로 공급되는 세척수에는 응결제(Coagulant) 공급처(55)로부터 응결제가 주입될 수 있는데, 이와 같은 응결제는 버퍼탱크(13)에서의 응집과정이 진행되기 전에 현탁물질을 응결시켜 응집이 보다 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 상기 응결제가 주입된 세척수는 라인믹서(65)에서 급속 교반된 후 버퍼탱크(13)로 공급될 수도 있다.
현탁물질이 응집되는 과정을 거친 세척수는 공급라인(22)을 통해 하이드로사이클론(14)으로 공급되고, 하이드로사이클론(14)은 응집된 현탁물질과 세척수를 1차적으로 분리한다. 이때, 버퍼탱크(13)와 하이드로사이클론(14)을 연결하는 공급라인(22) 상에는 펌프(63)가 위치할 수 있으며, 이러한 펌프(63)를 통해 하이드로사이클론(14)으로 공급되는 세척수의 유량을 조절할 수 있다.
이때, 상기 펌프(63)는 응집된 현탁물질 또는 플럭(Floc)이 깨지지 않도록 하는 용적식 펌프(Positive displacement pump) 또는 모노 펌프(Mono pump)인 것이 바람직하다.
하이드로사이클론(14)은 고형물 분리, 분급, 분류, 농축, 세척 또는 액액분리에 사용될 수 있는 장치로서, 입자크기, 비중, 중력가속도를 이용해 용액 중의 입자를 분리하는 원심 침강 장치이다. 용액을 가압하여 하이드로사이클론(14)의 상부에 접선 방향으로 압력을 주어 회전시켜서 와류를 생기게 하면 미세한 입자는 넘쳐 흐르게 되고, 굵은 입자는 사이클론의 벽을 따라 침강하고 배출된다. 하이드로사이클론(14)에서는 이와 같은 원리를 이용해 세척수와 응집된 현탁물질을 분리한다.
현탁물질이 분리된 세척수는 제 1 순환라인(24)을 통해 배기가스 재순환 장치(19)로 공급되어 재사용되며, 분리된 현탁물질은 원심분리기(Centrifuge separator)(64)로 공급되어 상기 현탁물질에 잔류하는 세척수와 완전히 분리된다.
원심분리기(64)는 원심력을 이용해 현탁물질 등을 분리하는 바스켓 타입(Basket type)의 원심분리 장치인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 사이클론(Cyclone), 여과기(Filter) 등의 분리기가 사용될 수도 있다.
상기 원심분리기(64)에서 분리된 현탁물질은 슬러지 탱크(sludge tank)(15)에 저장된다. 슬러지 탱크(15)는 원심분리기(64)의 하부에 구비됨으로써 중력에 의해 현탁물질을 공급받을 수 있기 때문에 별도의 펌프가 필요 없어 선박 내의 공간을 효율적으로 활용할 수 있다는 이점이 있다.
원심분리기(64)에서 분리된 잔류 세척수는 제 2 순환라인(27)을 통해 다시 배기가스 재순환 장치(19)로 공급될 수 있다. 이때, 제 2 순환라인(27) 상에는 제 2 유량 조절 밸브(20)가 설치될 수 있으며, 이를 통해 세척수의 일부가 선박 외부(52)로 블리드 오프(bleed-off) 될 수 있다.
세척수는 순환라인 등을 통해 배기가스 재순환 장치 및 세척수 처리 장치를 계속 순환하게 되는데, 이때 세척수의 일부를 배출라인(26)을 통해 선박 외부(52) 등으로 계속적으로 방출 또는 배수시키는 블리드 오프를 수행함으로써, 세척수의 농축율을 감소시켜 분리되지 않은 오염물질이 축적되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제 2 순환라인(27) 상에는 2차 처리부(54)가 설치될 수 있으며, 이를 통해 원심분리기(64)에서 분리된 잔여 세척수가 추가적인 정화 과정을 거칠 수 있다.
상기 2차 처리부(54)는 분리기(Separator)(16), 여과기(Filter)(17) 및/또는 부상분리 장치(Flotation unit)(18)를 포함할 수 있다.
분리기(16)는 유체 속에 포함되어 있는 고형분을 분리하는 장치로서, 삼상(three-phase) 분리기, 증류 분리탑 등이 사용될 수 있다.
여과기(17)로서 상면 여과기, 섬프 여과기, 막 여과기, 흡인 여과기 등을 사용할 수 있으며, 그 종류에 한정되지 않는다. 부상분리 장치(18)는 기포 접촉형, 기포 석출형, 진공 부상 또는 가압 부상 등의 부상분리법을 사용하는 장치일 수 있으며, 그 종류에 한정되지 않는다.
2차 처리부(54)의 분리기(16)에서 분리되는 현탁물질도 상기 슬러지 탱크(15)에 저장되며, 마찬가지로 슬러지 탱크(15)가 상기 분리기(16)의 하부에 위치할 수 있다.
이러한 2차 처리부(54)는 세척수를 추가적으로 정화하여 오염 정도를 낮춤으로써, 세척수를 선박 외부로 배출하는 블리드 오프를 효율적으로 수행할 수 있다는 이점이 있다.
한편, 집수조(11)에는 집수조(11) 내 세척수의 황산나트륨 농도를 측정하는 센서(41)가 설치될 수 있으며, 센서(41)와 연결된 제어부(42)가 제 3 유량 조절 밸브(43)를 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, 제어부(42)는 센서(41)에 측정되는 황산나트륨 농도가 설정 농도 미만이면 제 3 유량 조절 밸브(43)를 제어하여 수산화나트륨의 주입량을 증가시킨다. 이와 같은 구성을 통해 세척수 처리 장치를 순환하는 세척수의 황산나트륨, 즉 pH를 적정 범위로 유지시킬 수 있다.
황산나트륨의 설정 농도는 pH 범위가 중성 영역이 되도록 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
황산나트륨의 설정 농도가 너무 낮을 경우에는 세척수의 산도나 오염 정도가 세척능력에 영향을 미치게 되어 배기가스의 세척이 효율적으로 수행될 수 없으며, 이는 선박의 엔진 손상 문제를 야기한다. 또한, 블리드 오프 등을 통해 선박 외부로 배출될 때 환경 오염이 발생한다는 문제점도 수반된다.
또한 황산나트륨의 설정 농도가 너무 높을 경우에는, 세척수가 필요 이상으로 정화되어야 하기 때문에, 세척수 처리 장치를 순환하는 횟수를 과도하게 늘리거나 추가적인 정화 시설을 설치하게 되는 결과를 초래한다. 이는, 선박 내의 제한된 공간을 활용해 세척수를 효율적으로 처리하고자 하는 목적을 달성할 수 없게 만든다.
한편, 제 1 순환라인(24)을 통해 배기가스 재순환 장치(19)로 공급되는 세척수에는 수산화나트륨 및 청수가 주입됨으로써 추가적인 정화 과정을 거칠 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제 3 순환라인(28)을 더 포함하는 선박의 배기가스 재순환 장치(19)에 사용된 세척수의 처리 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 제 1 순환라인(24)은 도 2에 나타난 바와 같이 하이드로사이클론(14)과 집수조(11)를 연결하도록 설치될 수 있는데, 이로써 처리된 세척수가 집수조(11)를 경유하여 제 3 순환라인(28)을 통해 배기가스 재순환 장치(19)로 공급될 수 있다.
또한, 상기 하이드로사이클론(14)에서 분리된 세척수의 일부는 제 1 유량 조절 밸브(44)를 통해 2차 처리부(54)로 공급되거나 선박 외부(52)로 블리드 오프될 수 있으며, 나머지 세척수는 제 2 순환 라인(27)을 통해 집수조(11)로 공급된다.
집수조(11)에는 집수조(11) 내 세척수의 황산나트륨 농도를 측정하는 센서(41)가 설치될 수 있으며, 센서(41)와 연결된 제어부(42)가 제 3 유량 조절 밸브(43)를 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, 제어부(42)는 센서(41)에 측정되는 황산나트륨 농도가 설정 농도 미만이면 제 3 유량 조절 밸브(43)를 제어하여 수산화나트륨의 주입량을 증가시킨다. 이와 같은 구성을 통해 집수조(11) 내 세척수의 황산나트륨 농도가 적정 범위를 유지할 수 있는데, 황산나트륨의 설정 농도는 pH 범위가 중성 영역이 되도록 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
한편, 제 3 순환라인(28)을 통과하는 세척수에는 수산화나트륨 공급라인(30)을 통해 수산화나트륨이 주입될 수 있고, 청수(fresh water) 공급라인(31)을 통해 청수(53)가 주입될 수 있다.
또한, 상기 센서(41)는 집수조(11) 내 세척수의 황산나트륨 농도, 현탁물질 농도 및 유량을 측정하는 센서로 구성될 수 있는데, 이러한 센서(41)와 연결된 제어부(42)가 제 4 유량 조절 밸브(46)를 제어하도록 설계될 수 있다.
즉, 제어부(42)는 센서(41)에 측정되는 현탁물질 농도가 설정 농도 이상이거나 유량이 설정 유량 미만이면, 제 4 유량 밸브(46)를 제어하여 청수(53)의 주입량을 증가시킨다.
집수조(11) 내 세척수의 황산나트륨 또는 현탁물질 농도가 적정 범위를 초과할 경우, 이와 같은 구성을 통해 배기가스 순환 장치(19)로 공급되는 세척수의 황산나트륨 및 현탁물질 농도를 직접적으로 조절할 수 있다. 또한, 선박 외부(52)로 블리드 오프되는 등의 이유로 세척수의 유량이 감소하는 경우, 청수를 주입함으로써 이를 보상해 줄 수 있다.
마찬가지로 황산나트륨의 설정 농도는 pH 범위가 중성 영역이 되도록 적절히 조절하는 것이 바람직고, 상기 현탁물질의 설정 농도는 집수조(11) 내 전체 세척수의 200 ~ 500 ppm 범위 내의 값으로 설정할 수 있다.
현탁물질의 설정 농도가 500 ppm을 초과하면, 세척수의 산도나 오염 정도가 세척능력에 영향을 미치게 되어 배기가스의 세척이 효율적으로 수행될 수 없으며, 이는 선박의 엔진 손상 문제를 야기한다. 또한, 블리드 오프 등을 통해 선박 외부로 배출될 때 환경 오염이 발생한다는 문제점도 수반된다.
현탁물질의 설정 농도가 200 ppm에 미달되면, 세척수가 필요 이상으로 정화되어야 하기 때문에, 세척수 처리 장치에서의 재순환 횟수를 과도하게 늘리거나 추가적인 정화 시설을 설치하게 되는 결과를 초래한다. 이는, 선박 내의 제한된 공간을 활용해 세척수를 효율적으로 처리하고자 하는 목적을 달성할 수 없게 만든다.
이와 같이, 세척수가 집수조(11)를 경유하여 처리 과정을 거치거나 배기가스 재순환 장치(19)로 재공급되도록 하면 세척수 내의 황산나트륨 및 현탁물질 농도를 효율적으로 제어하여 세척수가 필요 이상으로 정화되지 않도록 할 수 있어, 세척수를 정화하는데 소요되는 설비 또는 에너지 등을 절약할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
11: 집수조
12: 수산화나트륨 저장 탱크
13: 버퍼탱크 14: 하이드로사이클론
15: 슬러지 탱크 16: 분리기
17: 여과기 18: 부상분리 장치
19: 배기가스 재순환 장치 20: 제 2 유량 조절 밸브
24: 제 1 순환라인 27: 제 2 순환라인
28: 제 3 순환라인 30: 수산화나트륨 공급라인
31: 청수 공급라인 41: 센서
42: 제어부 43: 제 3 유량 조절 밸브
44: 제 1 유량 조절 밸브 46: 제 4 유량 조절 밸브
51: 응집제 공급처 52: 선박 외부
53: 청수 공급처 54: 2차 처리부
55: 응결제 공급처 63: 펌프
64: 원심분리기 65: 라인믹서
13: 버퍼탱크 14: 하이드로사이클론
15: 슬러지 탱크 16: 분리기
17: 여과기 18: 부상분리 장치
19: 배기가스 재순환 장치 20: 제 2 유량 조절 밸브
24: 제 1 순환라인 27: 제 2 순환라인
28: 제 3 순환라인 30: 수산화나트륨 공급라인
31: 청수 공급라인 41: 센서
42: 제어부 43: 제 3 유량 조절 밸브
44: 제 1 유량 조절 밸브 46: 제 4 유량 조절 밸브
51: 응집제 공급처 52: 선박 외부
53: 청수 공급처 54: 2차 처리부
55: 응결제 공급처 63: 펌프
64: 원심분리기 65: 라인믹서
Claims (7)
- 집수조(Receive tank)(11);
버퍼탱크(Buffer tank)(13);
하이드로사이클론(Hydrocyclone)(14); 및
원심분리기(Centrifuge separator)(64);를 포함하며,
배기가스 재순환(Exhaust gas recirculation) 장치(19)에서 배출된 세척수(Washing water)가 상기 집수조(11)로 공급되고,
상기 집수조(11)에서 배출되는 세척수에 수산화나트륨(NaOH)이 주입되어 중화되며,
중화된 세척수가 상기 버퍼탱크(13) 내에서 응집제(Flocculant)와 혼합됨으로써 세척수 내의 현탁물질(Suspended solid)이 응집되고,
현탁물질이 응집된 세척수는 상기 하이드로사이클론(14)으로 공급되어 응집된 현탁물질과 분리되며,
분리된 현탁물질은 상기 원심분리기(64)로 공급되어 상기 분리된 현탁물질에 잔류하는 세척수와 분리되는 것을 특징으로 하는, 선박의 배기가스 재순환 장치용 세척수의 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하이드로사이클론(14)에서 분리된 세척수를 상기 배기가스 재순환 장치(19)로 공급하는 제 1 순환라인(24)을 더 포함하며,
상기 제 1 순환라인(24)을 통과하는 세척수에 청수가 주입되는 것을 특징으로 하는, 선박의 배기가스 재순환 장치용 세척수의 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 원심분리기(64)에서 분리된 잔류 세척수를 상기 배기가스 재순환 장치(19)로 공급하는 제 2 순환라인(27); 및
상기 제 2 순환라인(27)을 통과하는 세척수의 일부를 블리드 오프(bleed-off) 시키는 제 2 유량 조절 밸브(20);를 더 포함하는, 선박의 배기가스 재순환 장치용 세척수의 처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제 2 순환라인(27) 상에 설치되어, 상기 원심분리기(64)에서 분리된 잔여 세척수를 추가적으로 처리하는 2차 처리부(54)를 더 포함하며,
상기 2차 처리부(54)는 분리기(Separator)(16), 여과기(Filter)(17) 및/또는 부상분리 장치(Flotation unit)(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박의 배기가스 재순환 장치용 세척수의 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 집수조(11)에 설치되어, 상기 집수조(11) 내 세척수의 황산나트륨(Na2SO4) 농도를 측정하는 센서(41);
상기 수산화나트륨을 주입하는 공급라인(30) 상에 설치된 제 3 유량 조절 밸브(43); 및
상기 제 3 유량 조절 밸브(43)를 제어하는 제어부(42);를 더 포함하며,
상기 센서(41)에 측정되는 황산나트륨 농도가 설정 농도 미만이면, 상기 제어부(42)가 상기 제 3 유량 조절 밸브(43)를 제어하여 수산화나트륨의 주입량을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 선박의 배기가스 재순환 장치용 세척수의 처리 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 버퍼탱크(13)로 공급되는 세척수에 응결제(Coagulant)가 추가적으로 주입되는 것을 특징으로 하는, 선박의 배기가스 재순환 장치용 세척수의 처리 장치. - 배기가스 재순환(Exhaust gas recirculation) 장치(19)에서 배출된 세척수(Washing water)가 집수조(Receive tank)(11)로 공급되는 단계;
상기 집수조(11)에서 배출되는 세척수와 수산화나트륨(NaOH)이 혼합되는 중화 단계;
상기 중화 단계를 거친 세척수가 버퍼탱크(Buffer tank)(13) 내에서 응집제(Flocculant)와 혼합됨으로써 세척수 내의 현탁물질(Suspended solid)이 응집되는 응집 단계;
상기 응집 단계를 거친 세척수가 하이드로사이클론(Hydrocyclone)(14)으로 공급되어 응집된 현탁물질과 분리되는 1차 분리 단계; 및
상기 1차 분리 단계에서 분리된 현탁물질이 원심분리기(Centrifuge separator)(64)로 공급되어 잔류 세척수와 분리되는 2차 분리 단계;를 포함하는, 선박의 배기가스 재순환 장치에 사용된 세척수의 처리 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020150140483A KR20170041039A (ko) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | 선박의 배기가스 재순환 시스템에 사용된 세척수의 처리 장치 및 처리 방법 |
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|---|---|---|---|
| KR1020150140483A KR20170041039A (ko) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | 선박의 배기가스 재순환 시스템에 사용된 세척수의 처리 장치 및 처리 방법 |
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| KR20170041039A true KR20170041039A (ko) | 2017-04-14 |
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| KR1020150140483A KR20170041039A (ko) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | 선박의 배기가스 재순환 시스템에 사용된 세척수의 처리 장치 및 처리 방법 |
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