KR20210035596A - Producing Device And Method Of Urea Solution For SCR In Ship - Google Patents

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Abstract

A device and method for producing an aqueous urea solution for SCR of a ship are provided. The device for producing an aqueous urea solution for SCR of a ship of the present invention includes: a urea storage tank unit provided on a ship and storing urea powder; a stirring tank that receives the urea powder and mixes the urea powder with fresh water to generate an aqueous urea solution to be supplied to a selective catalytic reduction device (SCR) provided on the ship; a supply tank that receives the urea powder from the urea storage tank unit and transfers the urea powder of a fixed amount to the stirring tank; an injector for generating air bubbles for mixing the urea powder and fresh water by injecting gas into the lower part of the stirring tank; and a control panel for controlling the transfer of urea from the urea storage tank unit and the supply tank and generation of the aqueous urea solution in the stirring tank. The present invention reduces the installation cost and installation space of tanks, pipes, related devices, and the like.

Description

선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치 및 방법{Producing Device And Method Of Urea Solution For SCR In Ship}Producing Device And Method Of Urea Solution For SCR In Ship}

본 발명은 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 요소 분말과 청수를 혼합하여 선박의 선택적촉매환원장치로 공급될 요소수용액을 제조하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for producing an aqueous urea solution for SCR of a ship, and more particularly, an apparatus for producing an aqueous urea solution for SCR of a ship to prepare an aqueous urea solution to be supplied to a selective catalytic reduction device of a ship by mixing urea powder and fresh water. And a method.

최근 선박에서 각종 엔진의 연료로서 종래 사용하고 있는 중유, MDO(Marine Diesel Oil) 등을 연소시킬 경우 배기가스에 포함된 각종 유해물질로 인한 환경오염의 심각성이 대두되어, 중유 등의 오일을 연료로서 사용하는 선박의 각종 엔진에 대한 규제가 강화되고 있다. In recent years, when burning heavy oil and MDO (Marine Diesel Oil), which are conventionally used as fuel for various engines in ships, serious environmental pollution due to various harmful substances contained in exhaust gas has emerged, and oil such as heavy oil is used as fuel. Regulations on various engines of ships are being strengthened.

일반적으로, 선박에서 배출되는 배기가스 성분 중 UN 산하 국제 해사 기구(International Maritime Organization, IMO)의 규제를 받는 것은 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이고, EU(European Union), CARB(California Air Resources Board) 등 각 기관 및 단체에서도 황산화물(SOx) 배출에 제한을 두고 있다. 1973년 작성되고 1978년 수정, 보완하여 작성된 해양오염 방지협약(MARPOL 1973/1978; The Prevention of Marine Pollution from Ships) 의정서도 발효되어 있다.In general, among the exhaust gas components emitted from ships, nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) are regulated by the International Maritime Organization (IMO) under the UN, and EU (European Union), CARB (California). Air Resources Board) and other organizations and organizations also have restrictions on the emission of sulfur oxides (SOx). The Protocol on the Prevention of Marine Pollution from Ships (MARPOL 1973/1978; The Prevention of Marine Pollution from Ships), drafted in 1973 and revised and supplemented in 1978, is also in effect.

일부 기관 및 단체에서 규정하는 황산화물 배출 통제지역 내에서 운항하는 선박은 적용시기에 따라 황 함유량 최대 0.1% 이하의 저유황 연료유 (Low Sulphur Marine Gas Oil)의 사용을 의무화하고 있고, 2020년 발효되는 IMO의 선박 황산화물 배출규제(Global Sulphur Cap 2020)에서는 선박 연료의 황산화물 함유기준이 기존 3.5%에서 0.5%로 강화된다. Ships operating within the sulfur oxide emission control area regulated by some organizations and organizations are obligated to use Low Sulfur Marine Gas Oil with a sulfur content of up to 0.1% or less depending on the time of application. According to the IMO's Global Sulfur Oxide Emission Regulation (Global Sulfur Cap 2020), the standard for sulfur oxide content in ship fuels is strengthened from 3.5% to 0.5%.

질소산화물에 대해서는 2016년부터 북미와 하와이 연안 지역, 2021년부터 북유럽과 발트해 지역의 ECA(Emission Control Area)에서는 IMO Tier Ⅲ가 적용되고, 그 외의 다른 지역에서는 Tier Ⅱ가 적용되어, 디젤엔진에서 배출되는 배기 중 질소산화물의 양을 규제하고 있다. For nitrogen oxides, IMO Tier III is applied in the North American and Hawaiian coastal areas from 2016, and in the Northern Europe and Baltic Seas from 2021, in the Emission Control Area (ECA), and in other regions, Tier II is applied, and is discharged from diesel engines. The amount of nitrogen oxides in the exhaust is regulated.

Tier Ⅱ 또는 Tier Ⅲ를 만족하기 위해 선박의 엔진에 적용되는 대표적인 시스템으로는 배기가스 재순환 (Exhaust Gas Recirculation, EGR) 장치 및 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction, SCR) 장치를 들 수 있다. Representative systems applied to ship engines to satisfy Tier II or Tier III include Exhaust Gas Recirculation (EGR) and Selective Catalytic Reduction (SCR) devices.

SCR은 연료의 연소 후 발생한 배기가스가 지나는 배기파이프에 SCR 반응기(reactor)를 설치하여 환원 반응에 의해 질소산화물을 감소시키는 방식이다. 보다 구체적으로는 SCR Reactor 내부에서 분사된 암모니아(Ammonia)와 NOx가 촉매 존재하에 반응하여 N2와 H2O로 변해 NOx 함량이 감소하며, 그 반응식은 다음과 같다. SCR is a method of reducing nitrogen oxides through a reduction reaction by installing an SCR reactor in an exhaust pipe through which exhaust gas generated after combustion of fuel passes. More specifically, ammonia and NOx injected from the inside of the SCR reactor react in the presence of a catalyst to change into N 2 and H 2 O, thereby reducing the NOx content, and the reaction equation is as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

안전을 위해 암모니아는 유레아 수용액((NH2)2CO) 형태로 SCR 시스템에 공급되는데, 이 유레아(Urea) 수용액에서, 유레아는 하기 반응을 통해 암모니아와 이산화탄소로 분해된다. For safety, ammonia is supplied to the SCR system in the form of an aqueous urea solution ((NH 2 ) 2 CO). In this urea aqueous solution, urea is decomposed into ammonia and carbon dioxide through the following reaction.

Figure pat00002
Figure pat00002

SCR 장치에서는 유입되는 배기가스의 온도가 중요하다. SCR의 최저 요구 온도는 연료의 황 함유량과 그에 따른 배기가스 내의 황산화물 형성에 따라 달라진다. 저온에서는 황산화물이 암모니아에 의해 중화되며, 반응물로 ABS(ammonium bisulphate, NH4HSO4)를 형성하는데 이는 SCR 반응기 내부에 달라붙기 쉬워 축적될 수 있다. 이러한 반응은 높은 온도를 유지함으로써 어느 정도 방지할 수 있다. 만약 연료유 내 황함유량이 0.1 또는 그 이하라면, SCR reactor 내의 온도는 310℃로도 충분하다. 배기가스 압력이 낮을수록, 필요한 최저 요구 온도도 낮아진다.In the SCR system, the temperature of the incoming exhaust gas is important. The minimum required temperature for SCR depends on the sulfur content of the fuel and thus the formation of sulfur oxides in the exhaust gas. At low temperatures, sulfur oxides are neutralized by ammonia and form ABS (ammonium bisulphate, NH 4 HSO 4 ) as a reactant, which can easily stick to the inside of the SCR reactor and accumulate. This reaction can be prevented to some extent by maintaining a high temperature. If the sulfur content in the fuel oil is 0.1 or less, the temperature in the SCR reactor is sufficient to be 310°C. The lower the exhaust gas pressure, the lower the required minimum required temperature.

이와 반대로 너무 높은 온도에 도달하는 때에는 촉매 내부에 SO3가 형성될 수 있는데, SO3는 나중에 물과 반응해서 황산으로 변하고 원치 않는 흰색의 에어로졸을 형성한다. 또 다른 원치 않는 반응은 NH3의 산화로, 배기가스 온도가 500℃에 가까워질 때 일어나며, 500 내지 550℃일 경우에는 촉매가 규산질화(소결) 되기 시작하므로, 이러한 점을 감안하여 SCR 가동의 최대 허용 온도가 결정된다. On the other hand, when reaching a too high temperature inside the catalyst there are SO 3 can be formed, SO 3 will later form the aerosols of the undesirable white in response to the water turning into sulfuric acid. Another unwanted reaction is the oxidation of NH 3 , which occurs when the exhaust gas temperature approaches 500°C, and when the temperature of the exhaust gas approaches 500°C, the catalyst starts to be silicified (sintered). The maximum permissible temperature is determined.

이와 같이 확실한 SCR 가동을 위해서는 배기가스의 온도를 적정한 영역 내에서 유지하는 것이 중요하다.It is important to maintain the temperature of the exhaust gas within an appropriate range for reliable SCR operation as described above.

도 1 및 2에는 각각 종래 SCR 시스템을 개략적으로 도시하였다. 1 and 2 schematically illustrate a conventional SCR system, respectively.

도 1에 도시된 SCR 시스템은, Combined vaporizer/mixer unit(20)과 SCR 반응기(10)가 설치된 HP(High Pressure) SCR 시스템이다. Vaporizer(20)에서는 환원제를 분사하여 배기가스와 혼합된 후 촉매 반응이 시작되고, 혼합된 배기가스는 SCR 반응기로 유입된다.The SCR system shown in FIG. 1 is a HP (High Pressure) SCR system in which a combined vaporizer/mixer unit 20 and an SCR reactor 10 are installed. In the vaporizer 20, a reducing agent is injected and mixed with exhaust gas, and then a catalytic reaction starts, and the mixed exhaust gas is introduced into the SCR reactor.

SCR 공정은 상대적으로 높은 반응 온도를 요구하기 때문에 2 행정 디젤 엔진의 경우 SCR 배관은 High Pressure Side(터보차저(T/C) 전단)에 위치하는 것이 유리하다. 엔진(50) 부하에 따라 다르지만 배기가스 온도는 Low Pressure Side(T/C 후단)보다 50 내지 175℃가량 더 높다. Tier II mode로 운전 시 Reactor Sealing Valve(RSV)와 Reactor Throttle Valve(RTV)를 닫아 SCR 시스템을 차단(cut off)한다. 또한, Reactor Bypass Valve(RBV)를 열어 배기가스를 바로 T/C로 보낸다. SCR 시스템은 저 부하 배기 우회 터닝(Low Load EGB turning)을 제공하기 위해 Exhaust Gas Bypass Valve(EGB)를 구비한다. SCR 배관을 개방할 경우에는 RSV, RTV를 열고 RBV를 닫는다.Since the SCR process requires a relatively high reaction temperature, in the case of a two-stroke diesel engine, it is advantageous to place the SCR piping on the High Pressure Side (in front of the turbocharger (T/C)). Depending on the engine 50 load, the exhaust gas temperature is 50 to 175°C higher than the Low Pressure Side (T/C rear end). When operating in Tier II mode, close the Reactor Sealing Valve (RSV) and Reactor Throttle Valve (RTV) to cut off the SCR system. In addition, by opening the Reactor Bypass Valve (RBV), the exhaust gas is sent directly to the T/C. The SCR system is equipped with an Exhaust Gas Bypass Valve (EGB) to provide Low Load EGB turning. When opening the SCR piping, open RSV and RTV and close RBV.

반응기가 T/C 전단에 설치되어 있지만, 엔진이 저 부하 운전일 경우에는 배기가스 온도가 낮으므로, 배기가스의 온도를 높이기 위해서 소기 리시버(Scavenge Air Receiver)(40)에서 T/C로의 실린더 우회 배관(Cylinder Bypass line)을 설치하고 Cylinder Bypass Valve(CBV)를 통해 제어한다. Bypass Valve를 열면, 소기의 압력 저하 없이 실린더 내로 유입되는 공기의 양을 줄일 수 있고, 배기가스의 온도는 상승하게 된다. 이 시스템은 엔진의 전 부하 영역에서 배기가스의 온도를 요구 수준 이상으로 유지할 수 있게 해준다. 그러나 실린더 우회는 연료 소비량 SFOC(Specific Fuel Oil Consumption)를 일정 부분 증가시킨다.Although the reactor is installed in front of the T/C, the exhaust gas temperature is low when the engine is operated under low load, so the cylinder bypass from the Scavenge Air Receiver (40) to the T/C in order to increase the temperature of the exhaust gas. Install the pipe (Cylinder Bypass line) and control it through the Cylinder Bypass Valve (CBV). When the bypass valve is opened, the amount of air flowing into the cylinder can be reduced without reducing the desired pressure, and the temperature of the exhaust gas rises. This system makes it possible to keep the temperature of the exhaust gas above the required level in the full load range of the engine. However, cylinder bypass increases fuel consumption SFOC (Specific Fuel Oil Consumption) to some extent.

HP SCR 반응기와 Vaporizer는 매우 큰 열 용량을 가지고 있어, T/C와 배기 리시버 사이의 열 정체현상을 가져올 수 있는데, 이로 인해 Tier III 작동 동안에는 SCR의 열용량으로 엔진과 T/C의 불안정함이 야기될 수 있어, 이러한 불안정성을 줄이기 위해 보조 송풍기(Auxiliary blower)로 차지 에어(Charge Air)를 추가로 공급하여 시스템을 안정화시킨다. The HP SCR reactor and vaporizer have a very large heat capacity, which can lead to thermal stagnation between the T/C and the exhaust receiver, which may cause instability of the engine and T/C due to the heat capacity of the SCR during Tier III operation. In order to reduce such instability, charge air is additionally supplied to an auxiliary blower to stabilize the system.

도 2에 도시된 SCR 시스템은, LP(Low Pressure) SCR 시스템으로, 연료유의 황 함유량을 0.1% 또는 그 이하로 제한하면 LP SCR를 설치할 수 있다. LP SCR 배관은 T/C 후단부에 설치할 수 있어 설치 위치에서 유연성을 가질 수 있다.The SCR system shown in FIG. 2 is an LP (Low Pressure) SCR system, and an LP SCR can be installed if the sulfur content of the fuel oil is limited to 0.1% or less. LP SCR piping can be installed at the rear end of the T/C, so it can have flexibility in the installation location.

도 2에 도시된 것과 같이 LP SCR 시스템은 3개의 주요 구성요소를 포함하는데, SCR Reactor(10), 믹서(Ammonia Injection Grid, AIG), 분해 유닛(Decomposition Unit, DCU)이다. DCU는 반응기 출구와 믹서 입구 사이에 위치하며 송풍기(22), 히터(Burner, 21) 및 Vaporizer(20)로 구성된다. 환원제는 Vaporizer(20) 내에 분사되어 암모니아 증기의 혼합물을 형성하며 믹서(AIG)로 유입된 후 송풍기에 의해 SCR 반응기(10)로 이송된다. 저황 연료를 사용하더라도 엔진이 저 부하로 운전되거나 외기온도가 낮을 경우에는 배기 온도가 낮을 수가 있는데, 이 경우 배기의 온도를 높이기 위해 High pressure side의 배기가스를 배기가스 우회 배관의 밸브(EGB)를 열어 터보차저(T/C)를 우회시킬 수 있는데, 이러한 과정에서 SFOC가 일정 부분 증가하게 된다.As shown in FIG. 2, the LP SCR system includes three main components, an SCR Reactor 10, a mixer (Ammonia Injection Grid, AIG), and a decomposition unit (DCU). The DCU is located between the reactor outlet and the mixer inlet and consists of a blower 22, a heater (Burner, 21) and a vaporizer (20). The reducing agent is injected into the vaporizer 20 to form a mixture of ammonia vapor, flows into the mixer (AIG), and is transferred to the SCR reactor 10 by a blower. Even if low sulfur fuel is used, the exhaust temperature may be low when the engine is operated under a low load or when the outside temperature is low.In this case, the exhaust gas on the high pressure side is turned off by turning the exhaust gas bypass pipe valve (EGB) to increase the exhaust temperature. It can be opened to bypass the turbocharger (T/C), and in this process, the SFOC increases by a certain amount.

SCR 장치에서는 환원제로 무수 암모니아(NH3), NH3 수용액(25% NH3) 또는 유레아수용액(32.5% 또는 40% 수용액) 등을 사용할 수 있다. 그중 무수 암모니아는 독성 물질로 위험성이 있고, 암모니아 수용액은 강한 부식성과 인체 및 환경 유해성으로 인해 선박에서는 유레아가 선호된다. In the SCR device, anhydrous ammonia (NH3), NH 3 aqueous solution (25% NH 3 ) or urea aqueous solution (32.5% or 40% aqueous solution) may be used as a reducing agent. Among them, anhydrous ammonia is dangerous as a toxic substance, and urea is preferred in ships because of its strong corrosiveness and harmfulness to the human body and the environment.

도 3에는 종래 선박의 SCR 장치로 유레아를 공급하기 위한 유레아 공급시스템의 일 예를 개략적으로 도시하였다.3 schematically shows an example of a urea supply system for supplying urea to a conventional ship's SCR device.

도 3에 도시된 바와 같이 유레아, 즉 요소수용액을 저장탱크(Urea Tank)에 저장해 두고, 펌프(P)를 포함한 공급 유닛(SU)을 거쳐 Vaporizer/mixer(20)로 이송한다. 제어부(미도시)를 통해 유레아의 주입 양과 Vaporizer/mixer 내로 공급되는 압축 공기의 양을 제어한다. SCR 공정이 셧다운(Shutdown)될 경우에는 유레아 주입 노즐이 막히는 것을 방지하기 위해 공급 유닛에서 탱크에 저장된 물을 사용하여 유레아 주입 노즐(IU) 등을 퍼징(Purging)한다. As shown in FIG. 3, urea, that is, an aqueous urea solution, is stored in a storage tank and transferred to the vaporizer/mixer 20 through a supply unit SU including a pump P. The amount of urea injected and the amount of compressed air supplied into the vaporizer/mixer are controlled through a control unit (not shown). When the SCR process is shut down, in order to prevent clogging of the urea injection nozzle, the urea injection nozzle (IU) or the like is purged using the water stored in the tank in the supply unit.

이러한 종래의 유레아 공급시스템의 경우, 요소수용액을 육상으로부터 공급받아 저장해두고 SCR 장치로 공급하기 때문에 이를 저장하기 위한 탱크의 크기가 커지는데, 기존 IMO Tier Ⅱ 규정이 적용되던 때에는 이러한 탱크를 설치할 필요가 없었으므로, 한정된 선내 공간에서 탱크 설치를 위한 추가 공간을 확보하는데 설계상 어려움이 있다. 또한, 선박 제작 기준을 충족하면서, 요소수용액 저장 시 분해되며 발생하는 암모니아와의 반응성 등을 고려하면 저장탱크의 재질은 스테인리스 스틸 등 일부로 제한되며 탱크 내부에 특수 도장을 적용해야 할 수도 있어 저장탱크 및 관련 배관 제작 비용도 높은 문제가 있다.In the case of such a conventional urea supply system, since the urea aqueous solution is supplied from land and stored and supplied to the SCR device, the size of the tank for storing it increases. However, when the existing IMO Tier II regulations were applied, it is necessary to install such a tank. As there was no, there is a design difficulty in securing an additional space for tank installation in a limited space on board the ship. In addition, considering the reactivity with ammonia generated by decomposition during storage of urea aqueous solution while meeting the shipbuilding standards, the material of the storage tank is limited to some parts such as stainless steel, and a special coating may need to be applied inside the tank. The related piping production cost also has a high problem.

또한, 요소수용액 상태로 저장 시 시간이 지남에 따라 계속해서 사용 수명이 줄어드는 문제도 있으며, 저장온도에 사용 수명이 달라지는데 선박의 1회 운항이 평균적으로 30일 정도인 점을 고려하면 온도를 35℃도 이하로 유지해야 하고, 저장탱크 내부에서 요소수용액의 빙결을 방지하기 위해서는 1℃ 이상으로 유지해야 하므로, 온도 조절을 위해 가열장치와 냉각장치가 모두 필요하여 이들의 설치 공간 및 설치 비용도 문제된다.In addition, there is a problem that the service life continues to decrease over time when stored as an aqueous urea solution, and the service life varies depending on the storage temperature. Considering that the average one operation of a ship is about 30 days, the temperature is increased to 35℃. It should be kept below degrees Celsius, and since it should be kept above 1℃ to prevent freezing of the urea aqueous solution inside the storage tank, both a heating device and a cooling device are required for temperature control, and their installation space and installation cost are also problematic. .

본 발명은 이러한 문제를 해결하여, 탱크 및 배관, 관련 장치 등의 설치 비용 및 설치 공간을 절감하고, 요소수용액을 공급할 수 있는 장치를 제안하고자 한다. The present invention is to solve this problem, to reduce the installation cost and installation space of the tank and piping, related devices, etc., and to propose a device capable of supplying a urea aqueous solution.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되며 요소 분말을 저장하는 요소저장탱크부;According to an aspect of the present invention for solving the above-described problem, the urea storage tank portion provided on the ship and storing urea powder;

상기 요소 분말을 공급받아 청수와 혼합하여 상기 선박에 마련된 선택적촉매환원장치(SCR)로 공급될 요소수용액을 생성하는 교반탱크;A stirring tank receiving the urea powder and mixing it with fresh water to generate a urea aqueous solution to be supplied to the selective catalytic reduction device (SCR) provided in the ship;

상기 요소저장탱크부로부터 상기 요소 분말을 공급받아 정량의 요소 분말을 상기 교반탱크로 이송하는 공급탱크; A supply tank for receiving the urea powder from the urea storage tank and transferring the urea powder in a quantity to the stirring tank;

상기 교반탱크 하부로 기체를 분사하여 상기 요소 분말과 청수를 혼합하기 위한 기포를 생성하는 분사장치; 및An injection device for generating bubbles for mixing the urea powder and fresh water by injecting gas under the stirring tank; And

상기 요소저장탱크부 및 공급탱크로부터 요소 이송 및 교반탱크에서의 요소수용액 생성을 제어하는 컨트롤패널;을 포함하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치가 제공된다. There is provided an apparatus for producing a urea aqueous solution for SCR of a ship comprising a; control panel for controlling the urea storage tank unit and the supply tank to control the urea transfer and generation of the urea aqueous solution in the stirring tank.

바람직하게는 상기 요소저장탱크부는, 상기 요소 분말을 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크로 상기 요소 분말을 투입하도록 상기 저장탱크 상부에 마련되는 맨홀; 상기 저장탱크의 하부에 마련되며 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말이 공급되는 호퍼; 및 상기 호퍼의 하부에 마련되는 제1 이젝터;를 포함하며, 상기 제1 이젝터로 기체를 분사하며, 상기 요소 분말을 상기 제1 이젝터의 흡입부에 공급하여, 상기 요소 분말을 상기 공급탱크로 이송할 수 있다. Preferably, the urea storage tank unit comprises: a storage tank for storing the urea powder; A manhole provided above the storage tank to put the urea powder into the storage tank; A hopper provided below the storage tank and supplying the urea powder to be transferred to the supply tank; And a first ejector provided under the hopper; injecting gas to the first ejector, supplying the urea powder to the suction unit of the first ejector, and transferring the urea powder to the supply tank can do.

바람직하게는 장치는, 상기 공급탱크에 저장된 상기 요소 분말의 무게를 감지하는 잔량감지기; 및 상기 공급탱크로부터 기체를 배출하여 상기 공급탱크의 과압을 방지하는 제1 벤트라인;을 더 포함하며, 상기 잔량감지기에서 감지된 상기 요소 분말의 양에 따라 상기 컨트롤패널에서 상기 요소저장탱크부로부터 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말의 양을 제어할 수 있다. Preferably, the device comprises: a residual amount detector for sensing the weight of the urea powder stored in the supply tank; And a first vent line that discharges gas from the supply tank to prevent overpressure of the supply tank, further comprising, from the urea storage tank part in the control panel according to the amount of the urea powder detected by the residual amount sensor. It is possible to control the amount of the urea powder to be transferred to the supply tank.

바람직하게는, 상기 공급탱크는 하부로 갈수록 좁아지는 깔때기 형상으로 이루어지고, 상기 공급탱크의 내부에는 모터로 구동되는 하나 이상의 나선형 공급장치(spiral feeder)가 마련되어 상기 요소 분말이 하부로 이송될 수 있다. Preferably, the supply tank has a funnel shape that becomes narrower toward the bottom, and at least one spiral feeder driven by a motor is provided inside the supply tank so that the urea powder can be transferred to the bottom. .

바람직하게는 장치는, 상기 교반탱크로 청수를 공급하는 청수 공급 라인; 상기 교반탱크에 마련되어 상기 요소수용액이 생성될 때 과냉방지를 위한 열 에너지를 공급하는 히터; 상기 교반탱크의 온도를 감지하는 제1 온도센서; 및 상기 교반탱크의 액위를 감지하는 제1 액위센서;를 더 포함하고, 상기 컨트롤패널에서는 상기 제1 액위센서에서 감지된 액위 값에 따라 상기 교반탱크로 공급될 청수의 양을 조절하고, 상기 제1 온도센서에서 감지된 온도 값에 따라 상기 히터를 제어할 수 있다. Preferably, the device includes: a fresh water supply line for supplying fresh water to the stirring tank; A heater provided in the stirring tank to supply thermal energy for preventing overcooling when the urea aqueous solution is generated; A first temperature sensor sensing the temperature of the stirring tank; And a first liquid level sensor for sensing the liquid level of the stirring tank, wherein the control panel controls the amount of fresh water to be supplied to the stirring tank according to the liquid level detected by the first liquid level sensor, and 1 The heater can be controlled according to the temperature value sensed by the temperature sensor.

바람직하게는 장치는, 상기 청수 공급 라인에 마련되는 이온 제거 필터; 상기 분사장치와 연결되어 상기 교반탱크 내부로 공급될 상기 기체를 이송하는 제1 기체공급라인; 상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액의 농도를 감지하는 농도감지장치; 및 상기 제1 기체공급라인에 연결되는 제2 이젝터;를 더 포함하고, 상기 농도감지장치를 통과한 액체가 상기 제2 이젝터의 흡입구로 공급되어 상기 제1 기체공급라인으로 공급되는 상기 기체와 함께 상기 교반탱크로 유입될 수 있다. Preferably, the device includes: an ion removing filter provided in the fresh water supply line; A first gas supply line connected to the injection device and transferring the gas to be supplied into the stirring tank; A concentration sensing device for sensing the concentration of the aqueous urea solution generated in the stirred tank; And a second ejector connected to the first gas supply line, wherein the liquid passing through the concentration sensing device is supplied to the suction port of the second ejector, together with the gas supplied to the first gas supply line. It can be introduced into the stirring tank.

바람직하게는 장치는, 상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액이 이송되는 서비스 탱크; 상기 서비스 탱크로부터 상기 선택적촉매환원장치부로 상기 요소수용액을 공급하는 환원제공급라인; 상기 서비스 탱크의 액위를 감지하는 제2 액위센서; 및 상기 서비스 탱크의 온도를 감지하는 제2 온도센서;를 더 포함할 수 있다.Preferably, the device comprises: a service tank through which the urea aqueous solution generated in the stirring tank is transferred; A reducing agent supply line for supplying the urea aqueous solution from the service tank to the selective catalytic reduction device unit; A second level sensor for sensing the level of the service tank; And a second temperature sensor for sensing the temperature of the service tank.

바람직하게는 장치는, 상기 제1 이젝터로 상기 기체를 공급하는 제2 기체공급라인;을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 기체공급라인을 통해 공급되는 상기 기체는 질소, 컨트롤 에어(Control Air), 서비스 에어(Service Air) 중 어느 하나일 수 있다. Preferably, the device further includes a second gas supply line for supplying the gas to the first ejector, wherein the gas supplied through the first and second gas supply lines is nitrogen, control air ), may be any one of Service Air.

바람직하게는 장치는, 상기 제1 및 제2 기체공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되는 제3 기체공급라인; 및Preferably, the apparatus includes: a third gas supply line branched from the first and second gas supply lines and connected to the storage tank; And

상기 저장탱크의 과압 및 부압을 해소하도록 상기 저장탱크에 마련되는 제2 벤트라인;을 더 포함하며, A second vent line provided in the storage tank to relieve overpressure and negative pressure of the storage tank; further comprising,

상기 제3 기체공급라인을 통해 상기 저장탱크로 상기 기체를 공급하여 상기 요소 분말의 고형화를 방지하고, 상기 저장탱크로부터 상기 요소 분말이 상기 호퍼로 일정하게 이송되도록 할 수 있다. By supplying the gas to the storage tank through the third gas supply line, solidification of the urea powder may be prevented, and the urea powder may be constantly transferred from the storage tank to the hopper.

바람직하게는 상기 컨트롤패널에서는, Preferably, in the control panel,

1) 상기 저장탱크로부터 상기 공급탱크로 공급될 상기 요소 분말의 양을 결정하는 단계; 1) determining an amount of the urea powder to be supplied from the storage tank to the supply tank;

2) 상기 제1 이젝터로 기체를 분사하여 상기 단계 1)에서 결정된 양만큼 상기 공급탱크로 상기 요소 분말을 이송하는 단계; 2) transferring the urea powder to the supply tank by an amount determined in step 1) by injecting gas through the first ejector;

3) 상기 제2 액위센서에서 감지된 상기 서비스 탱크의 액위에 따라 상기 요소수용액 생성 여부를 결정하는 단계; 3) determining whether to generate the urea aqueous solution according to the level of the service tank detected by the second level sensor;

4) 상기 교반탱크로 공급될 상기 요소 분말 및 청수의 양을 결정하는 단계; 4) determining the amount of the urea powder and fresh water to be supplied to the stirring tank;

5) 상기 나선형 공급장치를 구동하여 상기 요소 분말을 상기 교반탱크로 공급하는 단계; 5) supplying the urea powder to the stirring tank by driving the spiral supply device;

6) 상기 교반탱크의 액위가 0임(empty)을 확인하고, 상기 제1 액위센서에 의해 액위를 감지하면서 상기 청수 공급 라인을 통해 상기 단계 4)에서 결정된 양만큼 상기 교반탱크로 청수를 공급하는 단계; 및6) Confirming that the level of the stirring tank is empty, and supplying fresh water to the stirring tank by the amount determined in step 4) through the fresh water supply line while detecting the level by the first level sensor. step; And

7) 상기 분사장치를 통해 상기 교반탱크 하부로 질소를 분사하고, 상기 제2 이젝터로 질소를 통과시켜 상기 교반탱크로부터 상기 농도감지장치를 거쳐 상기 교반탱크로 유입되는 액체 흐름을 형성하여 상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액의 농도를 감지하면서 상기 교반탱크 내부의 물질을 교반시키는 단계;로 제어하여 상기 요소수용액을 제조할 수 있다. 7) Nitrogen is injected into the bottom of the stirring tank through the injection device, and nitrogen is passed through the second ejector to form a liquid flow flowing from the stirring tank to the stirring tank through the concentration sensing device. Stirring the material inside the stirring tank while sensing the concentration of the aqueous urea solution generated in; control to prepare the aqueous urea solution.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박에 마련되는 선택적촉매환원장치(SCR)로 공급하기 위한 요소수용액의 제조 방법에 있어서,According to another aspect of the present invention, in a method for producing an aqueous urea solution for supply to a selective catalytic reduction device (SCR) provided on a ship,

1) 요소 분말이 저장된 저장탱크로부터 공급탱크로 공급할 요소 분말의 양을 결정하는 단계; 1) determining the amount of urea powder to be supplied to the supply tank from the storage tank in which the urea powder is stored;

2) 단계 1)에서 결정된 양만큼 상기 공급탱크로 상기 요소 분말을 이송하는 단계; 2) transferring the urea powder to the supply tank by the amount determined in step 1);

3) 생성된 요소수용액을 저장하는 서비스 탱크의 액위를 감지하여 요소수용액의 생성 여부를 판단하는 단계;3) determining whether or not the urea aqueous solution is generated by detecting the level of the service tank storing the generated urea aqueous solution;

4) 요소수용액을 생성하는 교반탱크로 투입될 청수 및 요소 분말의 양을 결정하는 단계; 4) determining the amount of fresh water and urea powder to be introduced into the stirring tank for generating the urea aqueous solution;

5) 상기 공급탱크로부터 상기 교반탱크로 요소 분말을 이송하면서, 상기 교반탱크의 액위가 0임(empty)을 확인하고, 상기 교반탱크의 액위를 감지하면서 상기 단계 4)에서 결정된 양만큼 상기 교반탱크로 청수를 공급하는 단계; 5) While transferring the urea powder from the supply tank to the stirring tank, confirming that the level of the stirring tank is empty, and detecting the level of the stirring tank, the stirring tank by the amount determined in step 4) Supplying fresh water to the furnace;

6) 상기 교반탱크 하부로 기체를 분사하여 생성되는 기포에 의해 상기 요소 분말과 청수를 혼합하며, 상기 교반탱크에서 생성된 용액 일부를 탱크 외부로 배출시켜 농도를 감지한 후 상기 교반탱크로 유입시키는 단계;를 포함하고, 6) The urea powder and fresh water are mixed by air bubbles generated by injecting gas to the bottom of the stirring tank, and a part of the solution generated in the stirring tank is discharged to the outside of the tank to detect the concentration and then flow into the stirring tank. Includes;

상기 단계 2)에서 상기 공급탱크로의 상기 요소 분말의 이송 및 단계 6)에서의 농도를 감지한 용액의 상기 교반탱크 내로의 유입은, 이젝터로 기체를 분사하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 방법이 제공된다. The transport of the urea powder to the supply tank in step 2) and the inflow of the solution sensing the concentration in step 6) into the stirring tank are performed by injecting gas through an ejector. A method for preparing an aqueous urea solution is provided.

바람직하게는, 상기 단계 5)에서 상기 공급탱크로부터 교반탱크로의 상기 요소 분말의 이송은 상기 공급탱크의 내측 하부에 마련되는 나선형 공급장치(spiral feeder)에 의해 이루어질 수 있다. Preferably, the transfer of the urea powder from the supply tank to the stirring tank in step 5) may be performed by a spiral feeder provided in the lower inner side of the supply tank.

바람직하게는, 상기 저장탱크의 하부에는 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말이 공급되는 호퍼가 마련되고, 상기 저장탱크 내부로 기체를 분사하여 상기 요소 분말의 고형화를 방지하고, 상기 요소 분말이 상기 저장탱크로부터 상기 호퍼로 일정하게 이송될 수 있다. Preferably, a hopper for supplying the urea powder to be transferred to the supply tank is provided at a lower portion of the storage tank, and gas is injected into the storage tank to prevent solidification of the urea powder, and the urea powder is It can be constantly transferred from the storage tank to the hopper.

본 발명의 SCR용 요소수용액 제조 장치 및 방법에 따르면, 요소를 분말 상태로 저장하고 필요한 때에 선내에서 요소수용액을 생성하고 SCR로 공급할 수 있어, 요소수용액을 저장하기 위한 대규모 저장탱크를 설치할 필요가 없어 탱크 및 배관 등의 제작 및 설치 비용을 절감하고 선박의 생산성을 향상시키며 선내 공간 확보에 기여할 수 있다. According to the apparatus and method for producing an aqueous urea solution for SCR of the present invention, it is possible to store urea in a powder state, generate an aqueous urea solution on board when necessary, and supply it to the SCR, so there is no need to install a large-scale storage tank to store the aqueous urea solution. It can reduce the production and installation cost of tanks and piping, improve the productivity of the ship, and contribute to securing the space inside the ship.

또한, 요소수용액 제조 시 교반탱크 하부로 질소 등 기체를 분사하여 생성된 기포에 의해 요소 분말의 용해가 원활하게 이루어지도록 한다. In addition, when preparing an aqueous urea solution, gas such as nitrogen is injected into the bottom of the stirring tank so that the urea powder is smoothly dissolved by the generated bubbles.

특히 요소수용액 상태로 장기간 보관하지 않고 필요한 경우에 요소수용액을 제조하여 즉시 SCR로 공급할 수 있으므로, 장기간 보관 시 저장탱크 내부에서 요소수용액이 농도 구배에 따라 성층화되거나 해리되어 환원제로서 성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. In particular, since the urea aqueous solution can be prepared and immediately supplied to the SCR when necessary without long-term storage in the state of an aqueous urea solution, it is possible to prevent deterioration of the performance as a reducing agent due to stratification or dissociation of the urea aqueous solution in the storage tank according to the concentration gradient during long-term storage I can.

도 1 및 2에는 각각 종래 SCR 시스템 중 HP(High Pressure) SCR 시스템과 LP(Low Pressure) SCR 시스템을 개략적으로 도시하였다.
도 3에는 종래 선박의 SCR 장치로 유레아를 공급하기 위한 유레아 공급시스템의 일 예를 개략적으로 도시하였다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치를 개략적으로 도시하였다.
도 5에는 도 4에 도시된 요소수용액 제조 장치를 보다 구체화하여 도시하였다.
도 6에는 도 4 및 5에 개략적으로 도시된 요소수용액 제조 장치를 구현한 장치의 구체적인 형상을 도시하였다.
1 and 2 schematically show a high pressure (HP) SCR system and a low pressure (LP) SCR system among conventional SCR systems, respectively.
3 schematically shows an example of a urea supply system for supplying urea to a conventional ship's SCR device.
4 schematically shows an apparatus for producing an aqueous urea solution for SCR of a ship according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a detailed illustration of the apparatus for preparing an aqueous urea solution shown in FIG. 4.
6 shows a specific shape of a device implementing the apparatus for preparing an aqueous urea solution schematically illustrated in FIGS. 4 and 5.

본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the object achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are marked with the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings.

후술하는 본 발명의 실시예들에서 선박은, 추진용 엔진의 연료 또는 발전용 엔진의 연료로 저유황유 및 고유황유 등 연료유를 단독으로 사용하거나 LNG 등 다른 연료와 함께 사용할 수 있는 엔진이 설치되거나 연료유를 사용하는 기관이 마련되어 배기가스를 처리하기 위한 선택적촉매환원장치(SCR)가 적용되는 모든 종류의 선박일 수 있다. 대표적으로 LPG 운반선, LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, LNG RV(Regasification Vessel)와 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit)와 같이 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다.In the embodiments of the present invention to be described later, the ship is equipped with an engine that can use fuel oil such as low sulfur oil and high sulfur oil alone as fuel for a propulsion engine or fuel for a power generation engine, or in combination with other fuels such as LNG. It may be all types of ships where an engine using fuel oil is provided and a selective catalytic reduction system (SCR) for treating exhaust gas is applied. Representatively, ships with self-propelled capabilities such as LPG carriers, LNG carriers, liquid hydrogen carriers, and LNG Regasification Vessels, as well as LNG Floating Production Storage Offloading (FPSO), and LNG Floating Storage Regasification Unit (FSRU) It may also include offshore structures that do not have propulsion capabilities, but are floating on the sea.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR용 요소수용액 제조 장치를 개략적으로 도시하였다. 도 5에는 도 4에 도시된 요소수용액 제조 장치를 보다 구체화하여 도시하였고, 도 6에는 도 4 및 5에 개략적으로 도시된 요소수용액 제조 장치를 구현한 장치의 구체적인 형상을 도시하였다. 4 schematically shows an apparatus for producing an aqueous urea solution for SCR according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 shows the device for preparing an aqueous urea solution shown in FIG. 4 in more detail, and FIG. 6 illustrates a specific shape of the device implementing the device for preparing an aqueous urea solution schematically illustrated in FIGS. 4 and 5. FIG.

도 4 내지 6을 참조하여 본 실시예의 장치를 살펴보면, 선박에 마련되며 요소 분말을 저장하는 요소저장탱크부(100), 요소 분말을 공급받아 청수와 혼합하여 선박에 마련된 선택적촉매환원장치(SCR, 미도시)로 공급될 요소수용액을 생성하는 교반탱크(200), 요소저장탱크부로부터 요소 분말을 공급받아 정량의 요소 분말을 교반탱크로 이송하는 공급탱크(300), 교반탱크에서 생성되어 선내 SCR로 공급될 요소수용액이 이송되는 서비스 탱크(500)를 포함하여 구성된다. Looking at the device of this embodiment with reference to Figures 4 to 6, the urea storage tank unit 100 provided on the ship and storing urea powder, the selective catalytic reduction device (SCR) provided on the ship by mixing it with fresh water by receiving the urea powder. The stirring tank 200 for generating an aqueous urea solution to be supplied to (not shown), the supply tank 300 for receiving urea powder from the urea storage tank and transferring the amount of urea powder to the stirring tank, and the SCR generated in the stirring tank It is configured to include a service tank 500 to which the urea aqueous solution to be supplied is transferred.

교반탱크 하부로 기체를 분사하여 요소 분말과 청수를 혼합하기 위한 기포를 생성하는 분사장치가 교반탱크에 마련되고, 요소저장탱크부 및 공급탱크로부터 요소 이송 및 교반탱크에서의 요소수용액 생성 등 각 구성들의 제어는 컨트롤패널(400)에 의해 이루어진다.An injection device that creates bubbles for mixing urea powder and fresh water by injecting gas into the lower part of the stirring tank is provided in the stirring tank, and each component such as urea transfer from the urea storage tank and supply tank and generation of urea aqueous solution in the stirring tank They are controlled by the control panel 400.

요소저장탱크부(100)는, 요소 분말을 저장하는 저장탱크(110)와, 저장탱크로 요소 분말을 투입할 수 있도록 저장탱크 상부에 마련되는 맨홀(120), 저장탱크의 하부에 마련되어 공급탱크로 이송될 요소 분말이 공급되는 호퍼(130)를 포함한다. 호퍼의 하부에는 제1 이젝터(140)를 마련한다. 제1 이젝터로 기체를 분사하고, 요소 분말을 제1 이젝터의 흡입부에 공급하여, 요소 분말이 기체와 함께 공급탱크로 이송되도록 한다. The urea storage tank 100 includes a storage tank 110 for storing urea powder, a manhole 120 provided at the top of the storage tank so that urea powder can be injected into the storage tank, and a supply tank provided under the storage tank. It includes a hopper 130 to which the urea powder to be transferred to is supplied. A first ejector 140 is provided under the hopper. The gas is injected into the first ejector, and the urea powder is supplied to the suction part of the first ejector, so that the urea powder is transferred to the supply tank together with the gas.

저장탱크에서는 공급탱크로 이송되어 공급탱크에 충진되는 요소 분말의 양은 교반탱크에서 약 2회의 요소수용액을 생성할 수 있는 용량이 될 수 있다. In the storage tank, the amount of urea powder transferred to the supply tank and filled in the supply tank may be a capacity capable of generating about two urea aqueous solutions in the stirring tank.

저장탱크로부터 호퍼를 거쳐 제1 이젝터의 흡입력에 의해 요소 분말을 공급탱크로 이송하는 대신, 후술하는 공급탱크와 같이 나선형 공급장치(spiral feeder)를 구비하여 요소 분말을 이송할 수도 있다. Instead of transferring the urea powder from the storage tank to the supply tank by the suction force of the first ejector via the hopper, the urea powder may be transferred by providing a spiral feeder like a supply tank to be described later.

저장탱크로부터 하부의 호퍼로 요소 분말을 이송하는 배관이 연결되고, 배관에는 제1 밸브(V1)가 마련된다. 제1 밸브의 개폐 및 개도는 컨트롤패널에 의해 제어할 수 있다. A pipe for transferring the urea powder from the storage tank to the lower hopper is connected, and a first valve V1 is provided in the pipe. The opening and closing of the first valve can be controlled by the control panel.

요소저장탱크부(100)에는 저장탱크에 저장된 요소 저장량이 기준치 이하로 떨어지면 요소 분말 충진이 필요함을 알리기 위한 저장량 측정장치(150)가 마련된다. The urea storage tank unit 100 is provided with a storage amount measuring device 150 for notifying that filling of urea powder is required when the amount of urea stored in the storage tank falls below a reference value.

공급탱크(300)에는 저장된 요소 분말의 무게를 감지하는 잔량감지기(310)가 마련되어, 감지된 요소 분말 잔량에 따라 저장탱크(110)로부터 호퍼(130)를 거쳐 제1 이젝터에 의해 요소 분말을 이송하여 공급탱크(300)에 요소 분말을 채운다. 이와 같이 요소저장탱크로부터 공급탱크로의 요소 분말의 이송은 컨트롤패널(400)에 의해 제어된다. The supply tank 300 is provided with a residual amount detector 310 that detects the weight of the stored urea powder, and transfers the urea powder by the first ejector from the storage tank 110 through the hopper 130 according to the sensed residual amount of the urea powder. Thus, the supply tank 300 is filled with urea powder. In this way, the transfer of urea powder from the urea storage tank to the supply tank is controlled by the control panel 400.

잔량감지기 및 요소저장탱크부에 마련된 저장량 측정장치 등은 중량센서를 포함하며, 선박의 진동과 피치/요/롤 운동에 따라 노이즈가 발생할 수 있으므로, 본 장치에 마련되는 중량센서들에는 노이즈를 억제하는 전자적 필터를 설치하거나, 그에 상응하는 기능이 구비될 수 있다. The residual quantity detector and the storage quantity measurement device provided in the urea storage tank include a weight sensor, and noise may be generated according to the vibration of the vessel and the pitch/yaw/roll motion, so the weight sensors provided in this apparatus suppress noise. An electronic filter may be installed, or a function corresponding thereto may be provided.

호퍼로부터 제1 이젝터를 통해 요소 분말과 기체가 함께 공급탱크로 공급되므로, 공급탱크(300)로부터 기체를 배출하여 공급탱크의 과압을 방지할 수 있도록 제1 벤트라인(VL1)이 마련된다. 또한, 저장탱크의 과압 및 부압을 해소하도록 저장탱크(110)에도 제2 벤트라인(VL2)이 마련되며, 장치 외부로 저장탱크 내 기체를 배출할 수 있다. Since the urea powder and gas are supplied from the hopper to the supply tank together through the first ejector, the first vent line VL1 is provided to discharge the gas from the supply tank 300 to prevent overpressure of the supply tank. In addition, a second vent line VL2 is also provided in the storage tank 110 to relieve overpressure and negative pressure in the storage tank, and gas in the storage tank can be discharged to the outside of the device.

공급탱크(300)는 내부가 하부로 갈수록 좁아지는 깔때기 형상, Hopper형 구조로 이루어지고, 하부의 배출구를 통해 요소 분말이 공급탱크로부터 교반탱크로 이송된다. 공급탱크의 내부에는 모터로 구동되는 나선형 공급장치(spiral feeder, 320)를 마련하여, 모터에 의해 나선형 공급장치가 회전하면서 일정량의 요소 분말이 하부로 이송될 수 있다. The supply tank 300 has a funnel shape and a Hopper-type structure whose interior becomes narrower toward the bottom, and urea powder is transferred from the supply tank to the stirring tank through an outlet at the bottom. A spiral feeder (320) driven by a motor is provided inside the supply tank, so that a predetermined amount of urea powder may be transferred to the lower portion while the spiral feeder is rotated by the motor.

나선형 공급장치(320)는 2개가 공급탱크의 내측 하부에 설치된다. 일측의 나선형 공급장치만을 작동시키면 공급탱크 타측의 요소 분말은 교반탱크로 이송되지 않고 쌓일 수 있으므로, 양쪽에 설치된 나선형 공급장치를 함께 작동시키거나 번갈아 작동시키는 것이 바람직하다. Two spiral supply devices 320 are installed in the lower inner side of the supply tank. If only one side of the spiral supply device is operated, the urea powder on the other side of the supply tank can be accumulated without being transferred to the stirring tank, so it is preferable to operate the spiral supply devices installed on both sides together or alternately.

나선형 공급장치(320)를 구동시키는 모터의 작동 역시 컨트롤패널(400)에 의해 제어되며, 컨트롤패널에 의해 요소 분말의 이송 속도를 조절할 수 있다. The operation of the motor driving the helical supply device 320 is also controlled by the control panel 400, and the feed rate of the urea powder can be adjusted by the control panel.

나선형 공급장치에 의해 공급탱크 하부로 이송된 요소 분말은 교반탱크로 연결된 배관을 통해 교반탱크(200)로 공급된다. 배관에는 컨트롤패널에 의해 개폐 및 개도가 조절되는 제2 밸브(V2a, V2b)가 마련되어, 교반탱크로 공급되는 요소 분말의 양을 미세하게 조절할 수 있다. The urea powder transferred to the lower portion of the supply tank by the spiral supply device is supplied to the stirring tank 200 through a pipe connected to the stirring tank. The piping is provided with second valves V2a and V2b, which are opened and closed by a control panel, so that the amount of urea powder supplied to the stirring tank can be finely adjusted.

정량의 요소 분말을 교반탱크로 이송하여 필요한 농도의 요소수용액을 생성할 수 있도록, 교반탱크로 요소 분말이 이송되는 동안에는 저장탱크로부터 공급탱크로의 요소 분말 공급은 이루어지지 않을 수 있다. The urea powder may not be supplied from the storage tank to the supply tank while the urea powder is transferred to the stirring tank so that a quantity of urea powder can be transferred to the stirring tank to generate a necessary concentration of the urea aqueous solution.

공급탱크로부터 교반탱크로 이송된 요소 분말은 교반탱크에서 청수에 용해되면서, 교반탱크에서는 요소수용액이 생성된다. The urea powder transferred from the supply tank to the stirring tank is dissolved in fresh water in the stirring tank, and an aqueous urea solution is generated in the stirring tank.

교반탱크(200)로 청수를 공급하는 청수 공급 라인(CL)이 마련되어, 선박의 청수공급시스템(미도시)으로부터 교반탱크로 요소수용액 생성을 위한 청수를 공급할 수 있다. 청수 공급 라인에는, 청수공급을 조절하기 위한 청수공급밸브(미도시)와, 불필요한 Ca, Mg 등의 이온을 제거할 수 있는 이온 제거 필터(250)가 마련된다. 청수의 공급 또한, 컨트롤패널(400)에서 청수공급밸브를 제어하여 조절할 수 있다.A fresh water supply line CL for supplying fresh water to the stirring tank 200 is provided, and fresh water for generating a urea aqueous solution can be supplied from the fresh water supply system (not shown) of the ship to the stirring tank. In the fresh water supply line, a fresh water supply valve (not shown) for controlling the supply of fresh water and an ion removing filter 250 capable of removing unnecessary ions such as Ca and Mg are provided. The supply of fresh water may also be controlled by controlling the fresh water supply valve in the control panel 400.

교반탱크에서는 하부에 마련된 분사장치(210)로부터 기체가 분사되면, 분사된 기체가 기포 형태로 교반탱크 상부로 이동하면서 요소 분말과 청수를 교반시킨다. In the stirring tank, when gas is injected from the injection device 210 provided at the lower part, the injected gas moves to the top of the stirring tank in the form of bubbles to stir the urea powder and fresh water.

교반탱크에는 요소수용액이 생성될 때 과냉방지를 위한 열 에너지를 공급하는 히터(220)와, 교반탱크의 온도를 감지하는 제1 온도센서(230), 교반탱크의 액위를 감지하는 제1 액위센서(240)가 마련될 수 있다. The stirring tank includes a heater 220 that supplies thermal energy to prevent overcooling when an aqueous urea solution is generated, a first temperature sensor 230 that detects the temperature of the stirring tank, and a first liquid level sensor that detects the liquid level of the stirring tank. 240 may be provided.

컨트롤패널(400)에서는 제1 액위센서(240)에서 감지된 액위 값에 따라 밸브의 개폐 및 개도를 제어하여 교반탱크로 공급될 청수의 양을 조절하고, 제1 온도센서(230)에서 감지된 온도 값에 따라 히터(220)를 제어하여 교반탱크 내 요소수용액의 온도를 조절할 수 있다. 요소의 용해는 흡열 반응이므로, 히터(220)를 통해 교반탱크로 열에너지를 공급하면 과냉을 방지하면서 용해 속도를 높일 수 있다. 예를 들어 500kg의 AUS40(40% Urea 용액)을 제조할 경우 용해열은 - 61.1 kcal/kg x 500 kg x 0.4 = -12220kcal이다. 히터는 전기 히터나 스팀 히터 타입 등으로 설치될 수 있다.The control panel 400 controls the opening and closing of the valve according to the level value sensed by the first level sensor 240 to control the amount of fresh water to be supplied to the stirring tank, and is sensed by the first temperature sensor 230. The temperature of the urea aqueous solution in the stirring tank may be controlled by controlling the heater 220 according to the temperature value. Since the dissolution of urea is an endothermic reaction, by supplying thermal energy to the stirring tank through the heater 220, it is possible to increase the dissolution rate while preventing overcooling. For example, when preparing 500kg of AUS40 (40% Urea solution), the heat of dissolution is-61.1 kcal/kg x 500 kg x 0.4 = -12 220 kcal. The heater may be installed as an electric heater or a steam heater type.

본 실시예의 장치로 기체를 공급하는 라인은, 분사장치(210)와 연결되어 교반탱크 내부로 공급될 기체를 이송하는 제1 기체공급라인(SL1), 요소저장탱크부(100)의 제1 이젝터(140) 및 호퍼(130)로 공급될 기체를 이송하는 제2 기체공급라인(SL2), 요소저장탱크부의 저장탱크(110)로 연결되는 제3 기체공급라인(SL3)을 포함하며, 장치 외부에서 단일한 공급라인을 통해 장치 내로 기체를 공급한 후 제1 내지 제3 기체공급라인으로 분기시켜 각 구성으로 기체를 공급할 수 있다. 제1 내지 제3의 각 기체공급라인들을 통해 각 구성으로 공급되는 기체는 예를 들어 질소(N2), 건조 공기(dry air), 컨트롤 에어(Control Air), 서비스 에어(Service Air) 등이 될 수 있다.The line for supplying gas to the device of this embodiment is a first gas supply line SL1 connected to the injection device 210 to transfer gas to be supplied into the stirring tank, and the first ejector of the urea storage tank 100 140 and a second gas supply line SL2 for transferring gas to be supplied to the hopper 130, and a third gas supply line SL3 connected to the storage tank 110 of the urea storage tank unit, and After supplying gas into the apparatus through a single supply line, the gas can be supplied in each configuration by branching to the first to third gas supply lines. Gas supplied in each configuration through the first to third gas supply lines is, for example, nitrogen (N 2 ), dry air, control air, service air, etc. Can be.

제3 기체공급라인을 통해 저장탱크로 기체를 공급하여 요소 분말의 고착 및 뭉침 등 고형화를 방지하고, 저장탱크로부터 요소 분말이 호퍼로 일정하게 이송되도록 할 수 있다. 또한, 공급탱크(300)로도 기체를 공급하는 제4 기체공급라인(SL4)을 마련하여 요소 분말의 이송이 원활하게 이루어질 수 있도록 할 수 있다. By supplying gas to the storage tank through the third gas supply line, solidification such as sticking and agglomeration of the urea powder can be prevented, and the urea powder can be uniformly transferred from the storage tank to the hopper. In addition, a fourth gas supply line SL4 for supplying gas to the supply tank 300 may be provided so that the urea powder can be smoothly transferred.

교반탱크(200) 외측에는 교반탱크에서 생성된 요소수용액의 농도를 감지하는 농도감지장치(260)가 마련되고, 제1 기체공급라인(SL1)으로부터 분기된 라인에 제2 이젝터(270)를 연결하여, 농도감지장치를 통과한 액체가 제2 이젝터의 흡입구로 공급되도록 하여 기체와 함께 교반탱크로 유입될 수 있도록 한다. Outside the stirring tank 200, a concentration sensing device 260 for sensing the concentration of the urea aqueous solution generated in the stirring tank is provided, and the second ejector 270 is connected to a line branched from the first gas supply line SL1. Thus, the liquid that has passed through the concentration sensing device is supplied to the suction port of the second ejector so that it can be introduced into the stirring tank together with the gas.

농도감지장치(260)를 통해 필요한 농도의 요소수용액이 생성되었음이 확인되면, 생성된 요소수용액은 교반탱크(200)로부터 서비스 탱크(500)로 연결된 배관을 통해 교반탱크 하부의 서비스 탱크로 공급된다. 배관에는 컨트롤패널에 의해 제어할 수 있는 제3 밸브(V3)가 마련된다.When it is confirmed that the urea aqueous solution of the required concentration has been generated through the concentration sensing device 260, the generated urea aqueous solution is supplied from the stirring tank 200 to the service tank under the stirring tank through a pipe connected to the service tank 500. . A third valve V3 that can be controlled by a control panel is provided in the pipe.

교반탱크에서 생성되는 요소수용액은 40±1% 내외의 농도일 수 있고, 필요한 농도의 요소수용액 생성이 확인되면 서비스 탱크로 이송하고, 필요한 농도 조건을충족하지 못하면 요소 분말 또는 청구를 추가 투입하고 교반시키며 농도를 측정하는 과정을 반복하게 된다. The urea aqueous solution generated in the stirring tank may have a concentration of around 40±1%, and when the necessary concentration of urea aqueous solution is confirmed, it is transferred to the service tank, and if the required concentration conditions are not met, additional urea powder or bill is added and stirred And repeat the process of measuring the concentration.

서비스 탱크로부터 장치 외부의 선내 선택적촉매환원장치부로 요소수용액을 공급하는 환원제공급라인(UL)과, 서비스 탱크로 요소수용액을 복귀시키는 리턴라인(RL)이 각 마련된다. 환원제공급라인에는 요소수용액을 펌핑하는 공급펌프(미도시)가 마련될 수 있다. A reducing agent supply line (UL) for supplying the urea aqueous solution from the service tank to the onboard selective catalytic reduction device unit outside the equipment, and a return line (RL) for returning the urea aqueous solution to the service tank are provided. A supply pump (not shown) for pumping an aqueous urea solution may be provided in the reducing agent supply line.

서비스 탱크에는 서비스 탱크의 액위를 감지하는 제2 액위센서(520) 및 서비스 탱크의 온도를 감지하는 제2 온도센서(510)가 마련된다. 제2 액위센서(520)에서 감지된 서비스 탱크의 액위에 따라 컨트롤 패널(400)에서는 요소수용액 생산이 필요한지 여부를 판단한다. The service tank is provided with a second liquid level sensor 520 for sensing the liquid level of the service tank and a second temperature sensor 510 for sensing the temperature of the service tank. According to the level of the service tank detected by the second level sensor 520, the control panel 400 determines whether or not the production of urea aqueous solution is necessary.

예를 들어 요소수용액이 장치 외부로 공급 및 사용되어 서비스 탱크의 액위가 70% 내외로 내려가면 컨트롤 패널에서 요소수용액의 생산이 시작되도록 제어할 수 있다. 컨트롤 패널의 제어에 의해 교반탱크에서 요소수용액이 생성되는 동안에도 서비스 탱크로부터 장치 외부로 중단없이 필요한 요소수용액이 지속적으로 공급되며, 필요한 농도의 요소수용액 생성이 완료되면 40% 내외의 요소수용액이 남은 서비스 탱크로 생성된 요소수용액을 투입한다. For example, when the urea aqueous solution is supplied and used outside the device and the level of the service tank drops to around 70%, the control panel can control the production of the urea aqueous solution to start. The necessary urea aqueous solution is continuously supplied from the service tank to the outside of the device without interruption even while the urea aqueous solution is generated in the stirring tank by the control of the control panel.When the urea aqueous solution of the required concentration is completed, about 40% of the urea aqueous solution remains. Inject the urea aqueous solution generated into the service tank.

컨트롤패널에서는, 하기 단계에 의해 장치 내에서 요소수용액 생성을 제어할 수 있다. In the control panel, it is possible to control the production of an aqueous urea solution in the device by the following steps.

1) 저장탱크로부터 호퍼를 거쳐 공급탱크로 공급될 요소 분말의 양을 결정하는 단계; 1) determining the amount of urea powder to be supplied from the storage tank to the supply tank via the hopper;

2) 제1 이젝터로 기체를 분사하여 단계 1)에서 결정된 양만큼 공급탱크로 요소 분말을 이송하는 단계; 2) transferring the urea powder to the supply tank by the amount determined in step 1) by injecting gas with the first ejector;

3) 제2 액위센서에서 감지된 서비스 탱크의 액위에 따라 요소수용액 생성 여부를 결정하는 단계; 3) determining whether to generate urea aqueous solution according to the level of the service tank detected by the second level sensor;

4) 교반탱크로 공급될 요소 분말 및 청수의 양을 결정하는 단계; 4) determining the amount of urea powder and fresh water to be supplied to the stirring tank;

5) 모터에 의해 나선형 공급장치를 구동하여 공급탱크 하부로부터 요소 분말을 교반탱크로 공급하는 단계; 5) supplying the urea powder to the stirring tank from the lower portion of the supply tank by driving the spiral supply device by a motor;

6) 교반탱크의 액위가 0임(empty)을 확인하고, 제1 액위센서에 의해 액위를 감지하면서 청수 공급 라인을 통해 단계 4)에서 결정된 양만큼 교반탱크로 청수를 공급하는 단계; 및6) confirming that the liquid level of the stirring tank is empty, and supplying fresh water to the stirring tank by the amount determined in step 4) through the fresh water supply line while detecting the liquid level by the first liquid level sensor; And

7) 분사장치를 통해 교반탱크 하부로 질소를 분사하고, 제2 이젝터로 질소를 통과시켜 교반탱크로부터 농도감지장치를 거쳐 교반탱크로 유입되는 액체 흐름을 형성하여 교반탱크에서 생성된 요소수용액의 농도를 감지하면서 교반탱크 내부의 물질을 교반시켜 요소수용액을 생성하는 단계;를 거쳐 요소수용액을 제조할 수 있다. 7) The concentration of the urea aqueous solution generated in the stirring tank by injecting nitrogen into the bottom of the stirring tank through the injection device and passing nitrogen through the second ejector to form a liquid flow flowing from the stirring tank to the stirring tank through the concentration sensing device. A urea aqueous solution can be prepared through the step of generating an aqueous urea solution by stirring the material inside the stirring tank while sensing.

각 단계를 거쳐 생성된 요소수용액은 서비스 탱크로 이송되고, 교반탱크에 마련된 중량센서에 의해 수용액 이송이 완료된 것으로 감지되면, 제3 밸브를 닫는다. The urea aqueous solution generated through each step is transferred to the service tank, and when it is sensed that the transfer of the aqueous solution has been completed by the weight sensor provided in the stirring tank, the third valve is closed.

그중 단계 4) 내지 7)의 요소 분말 및 청수가 공급되어 교반탱크에서 요소수용액이 생성되는 과정을 보다 상세히 살펴보면, 다음의 과정에 따라 순차적으로 이루어진다. Looking in more detail at the process in which the urea powder and fresh water of steps 4) to 7) are supplied to generate an aqueous urea solution in the stirring tank, it is sequentially performed according to the following process.

- 공급될 청수와 요소 분말의 양을 결정하는 단계;-Determining the amount of fresh water and urea powder to be supplied;

- 청수 공급 단계: 청수 공급 라인(CL)의 밸브(Solenoid Valve)를 작동;-Fresh water supply step: Operate the valve of the fresh water supply line (CL)

- 요소 분말 공급 단계: 청수 공급 개시 약 1분 후 요소 공급, 공급 탱크 내 나선형 공급장치를 양쪽 번갈아가며 작동;-Urea powder supply step: about 1 minute after the start of fresh water supply, urea supply, spiral supply in the supply tank are operated alternately on both sides;

- 가열 단계: 히터가 교반탱크 내로 공급된 물에 잠기면 히터에 의한 가열 개시. 20도에서 작동, 35도에서 중지. 교반 탱크의 요소 분말 + 물의 양이 250kg 이상이 될 경우 On/Off 기능 작동 시작.-Heating step: When the heater is immersed in the water supplied into the stirring tank, heating starts by the heater. Working at 20 degrees, stopping at 35 degrees. When the amount of urea powder + water in the stirring tank exceeds 250kg, the On/Off function starts.

- 분사장치로 기체를 교반탱크에 분사하여 Air Bubbling을 통한 교반 단계: 요소 분말 투입된 직후부터 개시.-Stirring step through Air Bubbling by injecting gas into the stirring tank with an injection device: Start immediately after the urea powder is added.

- 공급탱크의 무게 감소를 감지하는 단계;-Sensing the weight reduction of the supply tank;

- 교반탱크의 무게 증가를 감지하는 단계;-Detecting an increase in the weight of the stirred tank;

- 교반탱크의 무게로부터 공급탱크의 무게 감소량을 빼서 투입된 물의 중량을 계산하는 단계;-Calculating the weight of the injected water by subtracting the weight reduction amount of the supply tank from the weight of the stirring tank;

- 계산된 물의 양과 투입된 요소 분말의 양으로 예상 농도를 계산하는 단계;-Calculating an expected concentration based on the calculated amount of water and the amount of urea powder added;

- 물과 요소의 투입을 계산된 예상 농도에 따라 보정하는 단계;-Correcting the input of water and urea according to the calculated expected concentration;

- 설정된 요소수용액의 Mixing 량에 도달할 경우 Water와 요소의 투입을 중지하는 단계;-Stopping the input of water and urea when the mixing amount of the set urea aqueous solution is reached;

- 중지 후 추가 5분 동안 Air Bubbling을 지속하는 단계;-Continuing Air Bubbling for an additional 5 minutes after stopping;

- Air Bubbling과 가열을 중단하는 단계;-Stopping Air Bubbling and heating;

- Sensor line에 연결된 Ejector에 질소 또는 건조 공기를 분사하여 농도 센서로의 흐름을 형성하고, 농도를 측정하는 단계;-Forming a flow to the concentration sensor by spraying nitrogen or dry air to the ejector connected to the sensor line, and measuring the concentration;

- 제2 이젝터(270) 및 농도감지장치(260)에 의해 농도를 측정하여 농도가 40 ± 1%에 들어오는지를 판단하는 단계-The step of determining whether the concentration reaches 40 ± 1% by measuring the concentration by the second ejector 270 and the concentration detecting device 260

- 농도 조건을 만족할 경우: 서비스 탱크로 연결된 제3 밸브를 열어 생성 완료된 요소 수용액을 이송-When the concentration condition is satisfied: The 3rd valve connected to the service tank is opened to transfer the created urea aqueous solution.

- 농도 조건을 만족하지 못할 경우: 청수 또는 요소 분말의 투입량을 계산 -> 히터, 분사 장치 작동 -> 계산된 요소 또는 청수 투입 -> 투입 완료 5분 후 ㅎ히터 및 분사장치 정지 -> 제2 이젝터 및 농도감지장치를 통해 요소수 용액 흐름을 형성한 후 농도 감지 단계 반복.-If the concentration condition is not satisfied: Calculate the input amount of fresh water or urea powder -> Operate the heater and spray device -> Inject the calculated urea or fresh water -> Stop the heater and spray device after 5 minutes of filling -> The second ejector And repeating the concentration sensing step after forming a urea solution flow through the concentration sensing device.

컨트롤패널은 제1 및 제2 액위센서, 제1 및 제2 온도센서를 포함하여 각 감지기 및 감지장치 등에서 감지된 측정값을 수신하고, 이를 통해 각 밸브를 포함한 장치 내 각 구성 등의 작동을 제어하여, 요소 분말을 이송하여 필요한 농도 및 양의 요소수용액을 생성하고, 저장된 요소수용액를 SCR로 공급할 수 있다.The control panel receives the measured values detected by each sensor and sensing device, including the first and second level sensors, and the first and second temperature sensors, and controls the operation of each component in the device including each valve through this. Thus, the urea powder can be transferred to produce an aqueous urea solution of a required concentration and amount, and the stored urea aqueous solution can be supplied to the SCR.

이와 같은 컨트롤패널은 선박의 통합자동제어시스템(Integrated Automation System, IAS)에 연계되어, 선택적촉매환원장치부의 운전 시 자동으로 요소수용액 제조를 시작하도록 제어할 수 있다.Such a control panel is linked to the ship's Integrated Automation System (IAS), and can be controlled to automatically start the production of urea aqueous solution when the selective catalytic reduction device is operated.

이상에서 살펴본 바와 같이, 요소수용액탱크에서 감지된 탱크 내부의 액위 값에 따라 컨트롤패널에서 교반탱크에서의 요소수용액 생성을 제어하고, 요소수용액탱크로 요소수용액을 공급하여 SCR로 공급함으로써, 필요한 경우 적절히 요소수용액을 제조하여 공급할 수 있어 다량의 요소수용액을 저장해두기 위한 저장탱크를 설치할 필요가 없어, 탱크 및 배관 등의 설치 비용 및 설치 공간을 줄이고 작업 시수를 절감할 수 있다. 또한, 장치 내 탱크 및 배관을 고가의 재질로 마련하거나 특수 도장을 하지 않을 수 있어 제작 비용을 절감할 수 있다. As discussed above, the control panel controls the generation of urea aqueous solution in the stirring tank according to the level of the inside of the tank detected by the urea aqueous solution tank, and supplies the urea aqueous solution to the urea aqueous solution tank and supplies it to the SCR. Since the urea aqueous solution can be manufactured and supplied, there is no need to install a storage tank to store a large amount of the urea aqueous solution, thereby reducing the installation cost and installation space of tanks and piping, and the number of working hours. In addition, since the tank and piping in the device may be made of expensive materials or special painting may not be applied, manufacturing cost may be reduced.

요소수용액 제조 시 기체, 즉 질소를 교반탱크 하부로 분사하여 생성된 기포로 요소 분말과 청수를 혼합하고 이젝터에 의해 교반탱크 내 요소수용액 농도를 감지하면서 교반탱크 내 용액을 교반시킴으로써, 요소수용액 제조 시 교반 효율을 높여 제조 시간을 단축할 수 있다. When preparing a urea aqueous solution, by injecting gas, that is, nitrogen into the lower part of the stirring tank, to mix the urea powder and fresh water with the bubbles generated, and agitating the solution in the stirring tank while sensing the concentration of the urea aqueous solution in the stirring tank by an ejector. It is possible to shorten the manufacturing time by increasing the stirring efficiency.

또한, 요소수용액 상태로 장기간 보관하지 않고 필요한 경우에 요소수용액을 제조하여 SCR로 공급함으로써, 장기간 보관 시 탱크 내부에서 요소수용액이 농도 구배에 따라 성층화되거나 해리되어 환원제로서 성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 특히 요소수용액 상태로 장기 보관 시 온도 조절을 위한 가열장치와 냉각장치도 필요하지 않으므로 이들 장치의 설치 공간 및 설치 비용을 절감할 수 있다. In addition, by preparing an aqueous urea solution and supplying it to the SCR if necessary without storing it in the state of an aqueous urea solution for a long time, during long-term storage, the aqueous solution of urea can be prevented from stratified or dissociated according to the concentration gradient, resulting in deterioration of its performance as a reducing agent. . In particular, since a heating device and a cooling device for temperature control are not required for long-term storage in the state of an aqueous urea solution, installation space and installation cost of these devices can be reduced.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다. It is obvious to those of ordinary skill in the art that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications or variations within the scope not departing from the technical gist of the present invention. I did it.

100: 요소저장탱크부
110: 저장탱크
120: 맨홀
130: 호퍼
140: 제1 이젝터
150: 저장량 측정장치
200: 교반탱크
210: 분사장치
220: 히터
230: 제1 온도센서
240: 제1 액위센서
250: 이온 제거 필터
260: 농도감지장치
270: 제2 이젝터
300: 공급탱크
310: 잔량감지기
320: 나선형 공급장치
400: 컨트롤패널
500: 서비스탱크
510: 제2 온도센서
520: 제2 액위센서
SL1: 제1 기체공급라인
SL2: 제2 기체공급라인
SL3: 제3 기체공급라인
SL4: 제4 기체공급라인
CL: 청수 공급 라인
UL: 환원제공급라인
RL: 리턴라인
100: urea storage tank part
110: storage tank
120: manhole
130: hopper
140: first ejector
150: storage amount measuring device
200: stirring tank
210: injection device
220: heater
230: first temperature sensor
240: first liquid level sensor
250: ion removal filter
260: density detection device
270: second ejector
300: supply tank
310: residual quantity detector
320: spiral feeder
400: control panel
500: service tank
510: second temperature sensor
520: second level sensor
SL1: first gas supply line
SL2: 2nd gas supply line
SL3: 3rd gas supply line
SL4: 4th gas supply line
CL: fresh water supply line
UL: Reductant supply line
RL: return line

Claims (13)

선박에 마련되며 요소 분말을 저장하는 요소저장탱크부;
상기 요소 분말을 공급받아 청수와 혼합하여 상기 선박에 마련된 선택적촉매환원장치(SCR)로 공급될 요소수용액을 생성하는 교반탱크;
상기 요소저장탱크부로부터 상기 요소 분말을 공급받아 정량의 요소 분말을 상기 교반탱크로 이송하는 공급탱크;
상기 교반탱크 하부로 기체를 분사하여 상기 요소 분말과 청수를 혼합하기 위한 기포를 생성하는 분사장치; 및
상기 요소저장탱크부 및 공급탱크로부터 요소 이송 및 교반탱크에서의 요소수용액 생성을 제어하는 컨트롤패널;을 포함하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
A urea storage tank provided on the ship and storing urea powder;
A stirring tank receiving the urea powder and mixing it with fresh water to generate a urea aqueous solution to be supplied to the selective catalytic reduction device (SCR) provided in the ship;
A supply tank for receiving the urea powder from the urea storage tank and transferring the urea powder in a quantity to the stirring tank;
An injection device for generating bubbles for mixing the urea powder and fresh water by injecting gas under the stirring tank; And
A control panel for controlling the urea transfer from the urea storage tank and the supply tank and the generation of an aqueous urea solution in the stirring tank.
제 1항에 있어서, 상기 요소저장탱크부는,
상기 요소 분말을 저장하는 저장탱크;
상기 저장탱크로 상기 요소 분말을 투입하도록 상기 저장탱크 상부에 마련되는 맨홀;
상기 저장탱크의 하부에 마련되며 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말이 공급되는 호퍼; 및
상기 호퍼의 하부에 마련되는 제1 이젝터;를 포함하며,
상기 제1 이젝터로 기체를 분사하며, 상기 요소 분말을 상기 제1 이젝터의 흡입부에 공급하여, 상기 요소 분말을 상기 공급탱크로 이송하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
The method of claim 1, wherein the urea storage tank part,
A storage tank for storing the urea powder;
A manhole provided above the storage tank to put the urea powder into the storage tank;
A hopper provided below the storage tank and supplying the urea powder to be transferred to the supply tank; And
Includes; a first ejector provided under the hopper,
Injecting gas to the first ejector, supplying the urea powder to the suction unit of the first ejector, and transferring the urea powder to the supply tank.
제 2항에 있어서,
상기 공급탱크에 저장된 상기 요소 분말의 무게를 감지하는 잔량감지기; 및
상기 공급탱크로부터 기체를 배출하여 상기 공급탱크의 과압을 방지하는 제1 벤트라인;을 더 포함하며,
상기 잔량감지기에서 감지된 상기 요소 분말의 양에 따라 상기 컨트롤패널에서 상기 요소저장탱크부로부터 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
The method of claim 2,
A residual amount detector for sensing the weight of the urea powder stored in the supply tank; And
A first vent line for preventing overpressure of the supply tank by discharging gas from the supply tank; further comprising,
A urea aqueous solution manufacturing apparatus for a ship, characterized in that the control panel controls the amount of the urea powder to be transferred from the urea storage tank to the supply tank according to the amount of the urea powder sensed by the residual amount detector.
제 3항에 있어서,
상기 공급탱크는 하부로 갈수록 좁아지는 깔때기 형상으로 이루어지고, 상기 공급탱크의 내부에는 모터로 구동되는 하나 이상의 나선형 공급장치(spiral feeder)가 마련되어 상기 요소 분말이 하부로 이송되는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
The method of claim 3,
The supply tank is formed in a funnel shape that becomes narrower toward the bottom, and at least one spiral feeder driven by a motor is provided inside the supply tank to transfer the urea powder to the bottom. Urea aqueous solution manufacturing device for SCR.
제 4항에 있어서,
상기 교반탱크로 청수를 공급하는 청수 공급 라인;
상기 교반탱크에 마련되어 상기 요소수용액이 생성될 때 과냉방지를 위한 열 에너지를 공급하는 히터;
상기 교반탱크의 온도를 감지하는 제1 온도센서; 및
상기 교반탱크의 액위를 감지하는 제1 액위센서;를 더 포함하고,
상기 컨트롤패널에서는 상기 제1 액위센서에서 감지된 액위 값에 따라 상기 교반탱크로 공급될 청수의 양을 조절하고, 상기 제1 온도센서에서 감지된 온도 값에 따라 상기 히터를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
The method of claim 4,
A fresh water supply line for supplying fresh water to the stirring tank;
A heater provided in the stirring tank to supply thermal energy for preventing overcooling when the urea aqueous solution is generated;
A first temperature sensor sensing the temperature of the stirring tank; And
Further comprising a; a first liquid level sensor for sensing the liquid level of the stirring tank,
In the control panel, the amount of fresh water to be supplied to the stirring tank is adjusted according to the level value sensed by the first level sensor, and the heater is controlled according to the temperature value sensed by the first temperature sensor. Urea aqueous solution manufacturing device for ship's SCR.
제 5항에 있어서,
상기 청수 공급 라인에 마련되는 이온 제거 필터;
상기 분사장치와 연결되어 상기 교반탱크 내부로 공급될 상기 기체를 이송하는 제1 기체공급라인;
상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액의 농도를 감지하는 농도감지장치; 및
상기 제1 기체공급라인에 연결되는 제2 이젝터;를 더 포함하고,
상기 농도감지장치를 통과한 액체가 상기 제2 이젝터의 흡입구로 공급되어 상기 제1 기체공급라인으로 공급되는 상기 기체와 함께 상기 교반탱크로 유입되는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
The method of claim 5,
An ion removing filter provided in the fresh water supply line;
A first gas supply line connected to the injection device and transferring the gas to be supplied into the stirring tank;
A concentration sensing device for sensing the concentration of the aqueous urea solution generated in the stirred tank; And
Further comprising a; a second ejector connected to the first gas supply line,
The apparatus for producing a urea aqueous solution for SCR for ships, characterized in that the liquid passing through the concentration sensing device is supplied to the suction port of the second ejector and introduced into the stirring tank together with the gas supplied to the first gas supply line.
제 6항에 있어서,
상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액이 이송되는 서비스 탱크;
상기 서비스 탱크로부터 상기 선택적촉매환원장치부로 상기 요소수용액을 공급하는 환원제공급라인;
상기 서비스 탱크의 액위를 감지하는 제2 액위센서; 및
상기 서비스 탱크의 온도를 감지하는 제2 온도센서;를 더 포함하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
The method of claim 6,
A service tank to which the urea aqueous solution generated in the stirring tank is transferred;
A reducing agent supply line for supplying the urea aqueous solution from the service tank to the selective catalytic reduction device unit;
A second level sensor for sensing the level of the service tank; And
A second temperature sensor for sensing the temperature of the service tank; urea aqueous solution manufacturing apparatus for a ship further comprising.
제 7항에 있어서,
상기 제1 이젝터로 상기 기체를 공급하는 제2 기체공급라인;을 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 기체공급라인을 통해 공급되는 상기 기체는 질소, 컨트롤 에어(Control Air), 서비스 에어(Service Air) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
The method of claim 7,
Further comprising; a second gas supply line for supplying the gas to the first ejector,
The gas supplied through the first and second gas supply lines is any one of nitrogen, control air, and service air.
제 8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기체공급라인으로부터 분기되어 상기 저장탱크로 연결되는 제3 기체공급라인; 및
상기 저장탱크의 과압 및 부압을 해소하도록 상기 저장탱크에 마련되는 제2 벤트라인;을 더 포함하며,
상기 제3 기체공급라인을 통해 상기 저장탱크로 상기 기체를 공급하여 상기 요소 분말의 고형화를 방지하고, 상기 저장탱크로부터 상기 요소 분말이 상기 호퍼로 일정하게 이송되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
The method of claim 8,
A third gas supply line branched from the first and second gas supply lines and connected to the storage tank; And
A second vent line provided in the storage tank to relieve overpressure and negative pressure of the storage tank; further comprising,
For SCR of a ship, characterized in that by supplying the gas to the storage tank through the third gas supply line to prevent solidification of the urea powder, and to constantly transfer the urea powder from the storage tank to the hopper. Urea aqueous solution manufacturing device.
제 7항에 있어서, 상기 컨트롤패널에서는,
1) 상기 저장탱크로부터 상기 공급탱크로 공급될 상기 요소 분말의 양을 결정하는 단계;
2) 상기 제1 이젝터로 기체를 분사하여 상기 단계 1)에서 결정된 양만큼 상기 공급탱크로 상기 요소 분말을 이송하는 단계;
3) 상기 제2 액위센서에서 감지된 상기 서비스 탱크의 액위에 따라 상기 요소수용액 생성 여부를 결정하는 단계;
4) 상기 교반탱크로 공급될 상기 요소 분말 및 청수의 양을 결정하는 단계;
5) 상기 나선형 공급장치를 구동하여 상기 요소 분말을 상기 교반탱크로 공급하는 단계;
6) 상기 교반탱크의 액위가 0임(empty)을 확인하고, 상기 제1 액위센서에 의해 액위를 감지하면서 상기 청수 공급 라인을 통해 상기 단계 4)에서 결정된 양만큼 상기 교반탱크로 청수를 공급하는 단계; 및
7) 상기 분사장치를 통해 상기 교반탱크 하부로 질소를 분사하고, 상기 제2 이젝터로 질소를 통과시켜 상기 교반탱크로부터 상기 농도감지장치를 거쳐 상기 교반탱크로 유입되는 액체 흐름을 형성하여 상기 교반탱크에서 생성된 상기 요소수용액의 농도를 감지하면서 상기 교반탱크 내부의 물질을 교반시키는 단계;로 제어하여 상기 요소수용액을 제조하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 장치.
The method of claim 7, wherein in the control panel,
1) determining an amount of the urea powder to be supplied from the storage tank to the supply tank;
2) transferring the urea powder to the supply tank by an amount determined in step 1) by injecting gas through the first ejector;
3) determining whether to generate the urea aqueous solution according to the level of the service tank detected by the second level sensor;
4) determining the amount of the urea powder and fresh water to be supplied to the stirring tank;
5) supplying the urea powder to the stirring tank by driving the spiral supply device;
6) Confirming that the level of the stirring tank is empty, and supplying fresh water to the stirring tank by the amount determined in step 4) through the fresh water supply line while detecting the level by the first level sensor. step; And
7) Nitrogen is injected into the bottom of the stirring tank through the injection device, and nitrogen is passed through the second ejector to form a liquid flow flowing from the stirring tank to the stirring tank through the concentration sensing device. Stirring the material inside the agitating tank while sensing the concentration of the aqueous urea solution generated in; Controlled to prepare the aqueous urea solution for SCR of a ship.
선박에 마련되는 선택적촉매환원장치(SCR)로 공급하기 위한 요소수용액의 제조 방법에 있어서,
1) 요소 분말이 저장된 저장탱크로부터 공급탱크로 공급할 요소 분말의 양을 결정하는 단계;
2) 단계 1)에서 결정된 양만큼 상기 공급탱크로 상기 요소 분말을 이송하는 단계;
3) 생성된 요소수용액을 저장하는 서비스 탱크의 액위를 감지하여 요소수용액의 생성 여부를 판단하는 단계;
4) 요소수용액을 생성하는 교반탱크로 투입될 청수 및 요소 분말의 양을 결정하는 단계;
5) 상기 공급탱크로부터 상기 교반탱크로 요소 분말을 이송하면서, 상기 교반탱크의 액위가 0임(empty)을 확인하고, 상기 교반탱크의 액위를 감지하면서 상기 단계 4)에서 결정된 양만큼 상기 교반탱크로 청수를 공급하는 단계;
6) 상기 교반탱크 하부로 기체를 분사하여 생성되는 기포에 의해 상기 요소 분말과 청수를 혼합하며, 상기 교반탱크에서 생성된 용액 일부를 탱크 외부로 배출시켜 농도를 감지한 후 상기 교반탱크로 유입시키는 단계;를 포함하고,
상기 단계 2)에서 상기 공급탱크로의 상기 요소 분말의 이송 및 단계 6)에서의 농도를 감지한 용액의 상기 교반탱크 내로의 유입은, 이젝터로 기체를 분사하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 방법.
In the method for producing an aqueous urea solution for supply to a selective catalytic reduction device (SCR) provided on a ship,
1) determining the amount of urea powder to be supplied to the supply tank from the storage tank in which the urea powder is stored;
2) transferring the urea powder to the supply tank by the amount determined in step 1);
3) determining whether or not the urea aqueous solution is generated by detecting the level of the service tank storing the generated urea aqueous solution;
4) determining the amount of fresh water and urea powder to be introduced into the stirring tank for generating the urea aqueous solution;
5) While transferring the urea powder from the supply tank to the stirring tank, confirming that the level of the stirring tank is empty, and detecting the level of the stirring tank, the stirring tank by the amount determined in step 4) Supplying fresh water to the furnace;
6) The urea powder and fresh water are mixed by air bubbles generated by injecting gas to the bottom of the stirring tank, and a part of the solution generated in the stirring tank is discharged to the outside of the tank to detect the concentration and then flow into the stirring tank. Includes;
The transport of the urea powder to the supply tank in step 2) and the inflow of the solution sensing the concentration in step 6) into the stirring tank are performed by injecting gas through an ejector. Urea aqueous solution preparation method.
제 11항에 있어서,
상기 단계 5)에서 상기 공급탱크로부터 교반탱크로의 상기 요소 분말의 이송은 상기 공급탱크의 내측 하부에 마련되는 나선형 공급장치(spiral feeder)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 방법.
The method of claim 11,
In the step 5), the transfer of the urea powder from the supply tank to the stirring tank is performed by a spiral feeder provided in the lower inner side of the supply tank. .
제 12항에 있어서,
상기 저장탱크의 하부에는 상기 공급탱크로 이송될 상기 요소 분말이 공급되는 호퍼가 마련되고,
상기 저장탱크 내부로 기체를 분사하여 상기 요소 분말의 고형화를 방지하고, 상기 요소 분말이 상기 저장탱크로부터 상기 호퍼로 일정하게 이송되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박의 SCR용 요소수용액 제조 방법.
The method of claim 12,
A hopper through which the urea powder to be transferred to the supply tank is supplied is provided in the lower portion of the storage tank,
Injecting gas into the storage tank to prevent solidification of the urea powder, and to ensure that the urea powder is constantly transferred from the storage tank to the hopper.
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