KR20210036180A - Integrated processing system for VOC in vessel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박 내 유증기 통합 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크러버에서 배기가스와 기액 접촉 후 배출되는 세정수와, 원유가 저장된 연료탱크에서 발생된 유증기를 모두 처리할 수 있는 선박 내 유증기 통합 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated oil vapor treatment system in a ship, and more particularly, an integrated treatment of oil vapor in a ship capable of treating both washing water discharged after contact with exhaust gas and gas-liquid from a scrubber and oil vapor generated from a fuel tank in which crude oil is stored. It's about the system.
일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 연료를 연소하여 동력을 생성하며, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 미세분진(PM) 등의 유해물질을 포함하고 있다. 대기오염이 증가함에 따라 배기가스에 포함된 각종 유해물질에 대한 규제가 엄격해지고 있는 실정이며, 특히, 배기가스 중 황산화물은 유엔 산화기관인 국제 해사기구(IMO; International Maritime Organization)로부터 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기 오염물질 중 하나이다. 실제, 2020년부터 배출통제지역(ECA; Emission Control Area) 외에 글로벌지역(global area)에서도 연료의 황함유량이 0.5%로 강화되어 시행된다. 이에 따라, 선박의 배기가스를 처리하기 위한 다양한 장치 및 방법들이 도입되고 있다. 황산화물의 경우, 습식 스크러버(wet scrubber)를 이용하여 제거하는 것이 일반적이며, 스크러버 내에서 배기가스와 기액 접촉한 후 배출된 세정수는 별도의 수처리 과정을 거쳐 해상에 방류되거나 스크러버로 순환된다.In general, various engines installed on ships generate power by burning fuel, and exhaust gases generated in the process of combustion of fuel are harmful substances such as nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), and fine dust (PM). Contains. As air pollution increases, regulations on various harmful substances contained in exhaust gases are becoming strict. In particular, sulfur oxides in exhaust gases are subject to emission regulations from the International Maritime Organization (IMO), the United Nations oxidation agency. It is one of the representative air pollutants that are present. In fact, from 2020, in addition to the Emission Control Area (ECA), the sulfur content of the fuel will be strengthened to 0.5% in the global area. Accordingly, various apparatuses and methods for treating exhaust gas from ships have been introduced. In the case of sulfur oxides, it is common to remove them using a wet scrubber, and the washing water discharged after gas-liquid contact with exhaust gas in the scrubber is discharged to the sea through a separate water treatment process or circulated to the scrubber.
한편, 원유(crude oil)를 연료탱크에 선적하거나 하역하는 경우, 또는 연료탱크에 선적된 원유를 수송하는 동안 온도 상승, 슬로싱(sloshing) 등의 다양한 이유로 원유가 기화되어 다량의 유증기(VOC, Volatile Organic Compounds)가 생성된다. 생성된 유증기는 연료탱크 내부의 압력을 증가시키고 원유의 기화를 지속적으로 유발하므로, 별도의 처리가 요구된다. 특히, 유증기는 독성을 갖거나 악취를 낼 수 있으며 가연성의 성분을 포함하고 있으므로, 대기 중에 그대로 방출할 경우 환경오염을 유발할 수 있다. 따라서, 선박에는 유증기에 포함된 불순물을 제거한 후 활용할 수 있도록 유증기 처리 시스템이 설치된다. 유증기 처리 시스템은 통상, 유증기에 포함된 불순물을 제거하는 스크러버와, 불순물이 제거된 유증기를 고압으로 압축하는 압축기와, 압축된 유증기를 해수와 열교환하여 유증기에 포함된 수분을 응축시키는 응축기, 및 수분과 유증기를 분리하는 분리기로 구성된다.On the other hand, when crude oil is loaded into or unloaded into a fuel tank, or during transportation of crude oil loaded into a fuel tank, the crude oil is vaporized for various reasons such as temperature rise and sloshing, resulting in a large amount of oil vapor (VOC, Volatile). Organic Compounds) are produced. Since the generated oil vapor increases the pressure inside the fuel tank and continuously causes vaporization of crude oil, a separate treatment is required. In particular, since oil vapor may have toxic or odor and contain flammable components, it may cause environmental pollution if it is released into the atmosphere as it is. Therefore, an oil vapor treatment system is installed on the ship so that the impurities contained in the oil vapor can be removed and utilized. In general, the oil vapor treatment system includes a scrubber that removes impurities contained in the oil vapor, a compressor that compresses the oil vapor from which the impurities have been removed at high pressure, a condenser that heats the compressed oil vapor with seawater to condense moisture contained in the oil vapor, and moisture. It consists of a separator that separates oil and vapor.
그러나, 종래의 선박은 스크러버에서 배출된 세정수를 처리하는 시스템과, 유증기를 처리하는 시스템이 별도로 구비되므로, 각각의 시스템의 설치 및 유지를 위한 비용이 증가할 뿐만 아니라 시스템의 배치를 위해 넓은 설치 공간이 요구되어 선박 내 공간 활용도를 저하시키는 문제점이 있다.However, since conventional ships have a system for treating washing water discharged from a scrubber and a system for treating oil vapor separately, the cost for installing and maintaining each system is increased, as well as a wide installation for system arrangement. There is a problem in that space is required and thus the utilization of space in the ship is reduced.
이에, 스크러버에서 배출된 세정수와, 연료탱크에서 발생된 유증기를 모두 처리할 수 있는 구조의 통합 처리 시스템이 필요하게 되었다.Accordingly, there is a need for an integrated treatment system having a structure capable of treating both the washing water discharged from the scrubber and the oil vapor generated from the fuel tank.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스크러버에서 배기가스와 기액 접촉 후 배출되는 세정수와, 원유가 저장된 연료탱크에서 발생된 유증기를 모두 처리할 수 있는 선박 내 유증기 통합 처리 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an integrated oil vapor treatment system in a ship capable of treating both washing water discharged after contact with exhaust gas and gas-liquid from a scrubber and oil vapor generated from a fuel tank in which crude oil is stored.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 선박 내 유증기 통합 처리 시스템은, 세정수를 공급하는 세정수공급관과, 선박에 탑재된 연소기관에서 공급되는 배기가스에 상기 세정수를 분사하여 기액 접촉시키는 제1 스크러버와, 상기 제1 스크러버 내부의 상기 세정수를 배출하는 세정수배출관과, 상기 세정수배출관 상에 연결되어 상기 세정수에 포함된 고체상입자를 분리하는 필터부와, 상기 필터부에서 상기 고체상입자가 분리된 상기 세정수를 상기 제1 스크러버로 순환시키는 세정수순환관과, 원유가 저장된 연료탱크에서 공급되는 유증기에 상기 세정수를 분사하여 기액 접촉시키는 제2 스크러버와, 일단이 상기 제2 스크러버에 연결되고 타단이 상기 연료탱크 또는 상기 연소기관 중 적어도 하나에 연결되어, 상기 제2 스크러버에서 배출된 유증기를 상기 연료탱크 또는 상기 연소기관 중 적어도 하나로 공급하는 유증기이동관과, 상기 유증기이동관 상에 설치되어 유증기를 압축하는 압축기, 및 상기 세정수순환관 상에 설치되며, 상기 세정수공급관과 상기 유증기이동관이 각각 경유하는 열교환기를 포함하되, 상기 세정수순환관과 상기 유증기이동관은 선택적으로 개방된다.In order to achieve the above technical problem, an integrated treatment system for oil vapor in a ship according to an embodiment of the present invention includes a washing water supply pipe for supplying washing water, and the washing water is injected into exhaust gas supplied from a combustion engine mounted on the ship. A first scrubber in contact with gas-liquid, a washing water discharge pipe for discharging the washing water inside the first scrubber, a filter unit connected on the washing water discharge pipe to separate solid particles contained in the washing water, and the filter A washing water circulation pipe for circulating the washing water from which the solid particles are separated from the unit to the first scrubber, a second scrubber for injecting the washing water into oil vapor supplied from the fuel tank in which crude oil is stored to contact the gas-liquid, and one end of the An oil vapor transfer pipe connected to a second scrubber and the other end connected to at least one of the fuel tank or the combustion engine to supply oil vapor discharged from the second scrubber to at least one of the fuel tank or the combustion engine, and the oil vapor transfer pipe A compressor that is installed on and compresses the oil vapor, and a heat exchanger installed on the washing water circulation pipe and passed through each of the washing water supply pipe and the oil vapor transfer pipe, wherein the washing water circulation pipe and the oil vapor transfer pipe are selectively opened. .
상기 세정수공급관은, 상기 제1 스크러버에 상기 세정수를 공급하는 제1 세정수공급관과, 상기 제1 세정수공급관에 병렬로 연결되며, 상기 제2 스크러버에 상기 세정수를 공급하는 제2 세정수공급관, 및 상기 제1 세정수공급관에 병렬로 연결되며, 상기 열교환기를 경유하는 제3 세정수공급관을 포함할 수 있다.The washing water supply pipe includes a first washing water supply pipe supplying the washing water to the first scrubber, and a second washing water supply pipe connected in parallel to the first washing water supply pipe, and supplying the washing water to the second scrubber. A water supply pipe and a third washing water supply pipe connected in parallel to the first washing water supply pipe and passing through the heat exchanger may be included.
상기 응축기를 통과한 유증기는 상기 열교환기에서 상기 제3 세정수공급관을 유동하는 상기 세정수와 열교환하여 유증기에 포함된 수분이 응축되고, 상기 선박 내 유증기 통합 처리 시스템은, 상기 열교환기 후단의 상기 유증기이동관 상에 설치되어 유증기에 포함된 응축수를 제거하는 기액분리기를 더 포함할 수 있다.The oil vapor passing through the condenser exchanges heat with the washing water flowing through the third washing water supply pipe in the heat exchanger to condense moisture contained in the oil vapor. It may further include a gas-liquid separator installed on the oil vapor transfer pipe to remove condensed water contained in the oil vapor.
상기 제2 스크러버는 상기 제1 스크러버 내부에 배치될 수 있다.The second scrubber may be disposed inside the first scrubber.
상기 선박 내 유증기 통합 처리 시스템은, 상기 필터부 전단의 상기 세정수배출관 상에 연결되어 상기 제1 스크러버에서 배출되는 상기 세정수를 임시 저장하는 세정수순환탱크를 더 포함하되, 상기 세정수순환관은, 상기 필터부와 상기 세정수순환탱크 사이를 연결하는 제1 세정수순환관과, 상기 세정수순환관과 상기 제1 스크러버 사이를 연결하며 상기 열교환기가 설치되는 제2 세정수순환관을 포함할 수 있다.The integrated oil vapor treatment system in the ship further comprises a washing water circulation tank connected to the washing water discharge pipe in front of the filter unit to temporarily store the washing water discharged from the first scrubber, wherein the washing water circulation pipe And a first washing water circulation pipe connecting between the filter unit and the washing water circulation tank, and a second washing water circulation pipe connecting the washing water circulation pipe and the first scrubber and in which the heat exchanger is installed.
상기 선박 내 유증기 통합 처리 시스템은, 상기 세정수순환탱크와 상기 필터부 사이의 상기 세정수배출관 상에 연결되며, 상기 세정수에 중화제를 주입하여 상기 고체상입자를 생성하는 중화제주입유닛을 더 포함할 수 있다.The integrated oil vapor treatment system in the ship further comprises a neutralizing agent injection unit connected to the washing water discharge pipe between the washing water circulation tank and the filter unit, and generating the solid particles by injecting a neutralizing agent into the washing water. I can.
본 발명에 따르면, 종래의 세정수 처리 시스템과 유증기 처리 시스템이 하나로 결합되어 스크러버와 열교환기를 공유하므로, 시스템의 설치 및 유지를 위한 비용을 절감할 수 있고, 선박 내 공간 활용도도 증대될 수 있다.According to the present invention, since a conventional washing water treatment system and an oil vapor treatment system are combined into one and share a scrubber and a heat exchanger, cost for installation and maintenance of the system can be reduced, and space utilization within a ship can be increased.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 내 유증기 통합 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 선박 내 유증기 통합 처리 시스템의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.1 is a view schematically showing an integrated processing system for oil vapor in a ship according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are operation diagrams for explaining the operation of the integrated oil vapor processing system in the ship of FIG. 1.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 내 유증기 통합 처리 시스템에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to Figs. 1 to 3, a detailed description will be given of an integrated processing system for oil vapor in a ship according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 선박 내 유증기 통합 처리 시스템은 종래의 세정수 처리 시스템과 유증기 처리 시스템이 하나로 결합되어 스크러버와 열교환기를 공유하므로, 시스템의 설치 및 유지를 위한 비용을 절감할 수 있고, 선박 내 공간 활용도도 증대될 수 있는 특징이 있다.In the integrated steam treatment system in a ship according to the present invention, since the conventional washing water treatment system and the steam treatment system are combined into one and share a scrubber and a heat exchanger, the cost for installation and maintenance of the system can be reduced, and space utilization in the ship is also possible. There are also features that can be increased.
이하, 도 1을 참조하여, 선박 내 유증기 통합 처리 시스템(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 1, it will be described in detail with respect to the integrated oil
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 내 유증기 통합 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing an integrated oil vapor treatment system in a ship according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 선박 내 유증기 통합 처리 시스템(1)은 세정수공급관(10)과, 제1 스크러버(20)와, 세정수배출관(30)과, 필터부(40)와, 세정수순환관(50)과, 제2 스크러버(60)와, 유증기이동관(70)과, 압축기(80), 및 열교환기(90)를 포함한다.The integrated
세정수공급관(10)은 해수 또는 청수 또는 해수와 청수의 혼합수 중 적어도 하나의 세정수를 공급하는 관으로, 일단부가 해수유입구(sea-chest, 도시되지 않음)와 청수저장탱크(도시되지 않음) 중 적어도 하나에 연결되고 타단부가 분기되어 후술할 제1 스크러버(20)와 제2 스크러버(60)에 각각 연결된다. 즉, 세정수공급관(10)은 해수와 청수를 선택적으로 공급받아 제1 스크러버(20)와 제2 스크러버(60)에 공급할 수 있다. 보다 구체적으로, 세정수공급관(10)은, 제1 스크러버(20)에 세정수를 공급하는 제1 세정수공급관(11)과, 제2 스크러버(60)에 세정수를 공급하는 제2 세정수공급관(12)을 포함할 수 있다.The washing
제1 스크러버(20)는 선박에 탑재된 연소기관(도시되지 않음)에서 공급되는 배기가스에 세정수를 분사하여 기액 접촉시키는 것으로, 배기가스공급관(21)과, 제1 세정수공급관(11), 및 배기관(22)이 각각 연결된다.The
배기가스공급관(21)은 연소기관에서 생성된 배기가스를 제1 스크러버(20)로 공급하는 관으로, 연소기관의 배기구에 직접 연결되어 고온의 배기가스를 공급하거나 각종 열교환기를 통과하여 배기열의 대부분을 활용하고 남은 폐가스를 공급할 수 있다. 연소기관은 연료를 연소하여 선박에 필요한 각종 동력을 발생시키는 장치로, 예를 들어, 메인 엔진, 발전기 엔진 등으로 형성될 수 있다. 배기가스공급관(21)은 복수 개의 연소기관의 배기구에 각각 연결될 수 있으며, 복수 개의 연소기관은 선택적으로 동작할 수 있다. 연소기관은 통상, 화석 연료를 연소하여 동력을 발생시키므로, 화석 연료의 연소에 따른 배기가스를 생성한다. 생성된 배기가스는 다량의 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 미세분진 등을 포함하고 있으며, 연소기관의 일 측에 연결된 배기가스공급관(21)을 통해 제1 스크러버(20)로 공급된다.The exhaust
제1 스크러버(20)는 내부에 세정수를 미립자 형태로 분사하는 분사노즐(도시되지 않음)이 설치되며, 분사노즐은 복수 개로 분기되어 배기가스의 유동 방향을 따라 배치될 수 있다. 제1 스크러버(20) 내부에 복수 개의 분사노즐이 배치됨으로써, 배기가스와 세정수의 접촉 면적, 접촉 시간, 접촉 횟수가 증대되어 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 미세분진 등의 오염물질이 효과적으로 제거될 수 있다. 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 미세분진 등의 오염물질이 제거된 배기가스는 제1 스크러버(20)의 상부에 마련된 배기관(22)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기관(22)을 통해 배출되는 배기가스는 오염물질이 배기 기준에 적합한 수준으로 제거된 상태이므로, 대기 중에 그대로 방출할 수 있다. 제1 스크러버(20) 내부에서 배기가스와 기액 접촉한 세정수는 세정수배출관(30)을 통해 배출된다.The
세정수배출관(30)은 제1 스크러버(20) 내부의 세정수를 배출하는 관으로, 일단부가 제1 스크러버(20) 하부에 연결되고 타단부가 해상으로 연장된다. 즉, 세정수배출관(30)을 통해 배출된 세정수는 해상으로 방류된다. 세정수배출관(30) 상에는 세정수의 이동을 원활하게 하는 적어도 하나의 펌프(도시되지 않음)와, 세정수의 이동을 제어하는 적어도 하나의 밸브(도시되지 않음)가 설치될 수 있다. 또한, 세정수배출관(30) 상에는 후술할 세정수순환탱크(31)와 필터부(40)가 차례로 연결될 수 있다.The washing
세정수순환탱크(31)는 제1 스크러버(20) 하부에 배치되어 제1 스크러버(20)에서 배출되는 세정수를 임시 저장하며, 세정수배출관(30)을 통해 후술할 필터부(40)에 일정량의 세정수가 공급될 수 있도록 일종의 버퍼탱크 역할을 할 수 있다. 또한, 세정수순환탱크(31)는 필터부(40)에서 순환되는 세정수를 임시 저장하여 제1 스크러버(20)로 순환시키는 역할을 할 수 있다.The washing
필터부(40)는 세정수순환탱크(31) 후단의 세정수배출관(30) 상에 연결되어 세정수에 포함된 고체상입자를 분리한다. 이 때, 고체상입자는 세정수순환탱크(31)와 필터부(40) 사이의 세정수배출관(30) 상에 설치된 중화제주입유닛(32)이 주입하는 중화제에 의해 생성될 수 있다. 다시 말해, 중화제주입유닛(32)은 세정수에 중화제를 주입하며, 세정수에 주입된 중화제는 세정수에 용해된 배기가스의 오염물질과 반응하여 황산염, 질산염 등의 고체상입자를 생성한다. 즉, 세정수순환탱크(31)에 임시 저장된 세정수는 오염물질이 용해된 상태이고, 세정수순환탱크(31)에서 필터부(40)로 공급되는 세정수는 오염물질이 중화제와 반응하여 고체상입자를 포함하는 상태가 된다. 필터부(40)는 적어도 하나의 다공성 망체로 이루어진 필터로 형성되어 세정수에 포함된 고체상입자를 분리할 수 있다. 예를 들어, 필터부(40)는 세정수의 유동 방향을 따라 복수 개의 다공성 망체가 일렬로 중첩 배치되어 형성될 수 있으며, 복수 개의 다공성 망체는 각각, 다공의 크기가 서로 다르게 형성될 수 있다. 다시 말해, 세정수가 유입되는 필터부(40)의 전단에서 세정수가 배출되는 필터부(40)의 후단으로 향할수록 다공의 크기가 점차 작아져, 고체상입자를 효과적으로 분리할 수 있다. 그러나, 각각의 다공성 망체의 다공의 크기가 서로 다르게 형성된 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 복수 개의 다공성 망체는 다공의 크기가 모두 동일하게 형성될 수도 있다. 복수 개의 다공성 망체의 다공의 크기가 모두 동일하게 형성되는 경우, 다공이 서로 어긋나도록 배치하여 고체상입자를 효과적으로 분리할 수 있다. 필터부(40)에서 고체상입자가 분리된 세정수 중 일부는 세정수배출관(30)을 통해 해상에 방류되고, 나머지 일부는 세정수순환관(50)을 통해 제1 스크러버(20)로 순환될 수 있다.The
세정수순환관(50)은 필터부(40)에서 고체상입자가 분리된 세정수를 제1 스크러버(20)로 순환시키는 관으로, 적어도 하나의 펌프(도시되지 않음)가 설치되어 세정수의 이동을 원활하게 할 수 있다. 세정수순환관(50)은 제1 세정수순환관(51)과 제2 세정수순환관(52)을 포함한다. 제1 세정수순환관(51)은 필터부(40)와 세정수순환탱크(31) 사이를 연결하며, 제2 세정수순환관(52)은 세정수순환탱크(31)와 제1 스크러버(20) 사이를 연결한다. 제1 세정수순환관(51)과 제2 세정수순환관(52) 상에는 각각 적어도 하나의 밸브가 설치되어 세정수의 이동을 제어할 수 있다. 이러한 세정수순환관(50)에는 후술할 열교환기(90)가 설치될 수 있다.The washing
한편, 원유가 저장된 연료탱크(도시되지 않음)에서 공급되는 유증기는 제2 스크러버(60)로 공급된다. 제2 스크러버(60)는 유증기에 세정수를 분사하여 기액 접촉시키며 유증기에 포함된 불순물을 제거하는 것으로, 도시된 바와 같이, 제1 스크러버(20) 내부에 배치될 수 있다. 그러나, 제2 스크러버(60)가 제1 스크러버(20) 내부에 배치되는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 제2 스크러버(60)는 제1 스크러버(20) 외부에 배치될 수도 있다. 제2 스크러버(60)는 유증기공급관(61)과, 제2 세정수공급관(12), 배수관(62), 및 유증기이동관(70)이 각각 연결된다.Meanwhile, the oil vapor supplied from a fuel tank (not shown) in which crude oil is stored is supplied to the
유증기공급관(61)은 원유가 저장된 연료탱크에서 발생된 유증기를 제2 스크러버(60)로 공급하는 관으로, 일단이 연료탱크에 연결되고 타단이 제2 스크러버(60)의 하부에 연결된다. 제2 세정수공급관(12)은 제1 세정수공급관(11)과 병렬로 연결되어 제2 스크러버(60)에 세정수를 공급하며, 제2 스크러버(60)의 상부에 연결된다. 제2 스크러버(60)는 내부에 세정수를 미립자 형태로 분사하는 분사노즐(도시되지 않음)이 설치되며, 분사노즐은 복수 개로 분기되어 배기가스의 유동 방향을 따라 배치될 수 있다. 제2 스크러버(60) 내부에 복수 개의 분사노즐이 배치됨으로써, 유증기에 포함된 불순물이 효과적으로 제거될 수 있다. 제2 스크러버(60)에서 유증기와 기액 접촉하여 불순물이 포함된 세정수는 배수관(62)을 통해 배출되어 일련의 처리 과정을 거치며, 불순물이 제거된 유증기는 수분을 포함한 상태로 유증기이동관(70)을 통해 배출된다.The oil
유증기이동관(70)은 일단이 제2 스크러버(60) 상부에 연결되고 타단이 연료탱크 또는 연소기관(EG) 중 적어도 하나에 연결되어 제2 스크러버(60)에서 배출된 유증기를 연료탱크 또는 연소기관(EG) 중 적어도 하나로 공급한다. 이하, 유증기이동관(70)의 타단이 연소기관(EG)에 연결되어 제2 스크러버(60)에서 배출된 유증기가 연소기관(EG)으로 공급되는 구조를 보다 구체적으로 설명한다. 유증기이동관(70) 상에는 적어도 하나의 압축기(80)가 설치된다.The oil
압축기(80)는 제2 스크러버(60)에서 배출된 불순물이 제거된 유증기를 고압으로 압축하는 것으로, 예를 들어, 각 단(stage)마다 서로 다른 크기를 갖는 블레이드의 회전속도를 증가시켜 압력을 높이는 원심형 압축기(centrifugal type compressor)로 형성될 수도 있고, 실린더를 이용한 왕복동식 압축기(reciprocating compressor)로 형성될 수도 있다. 그러나, 이는 하나의 예로써 압축기(80)의 형성방식을 이와 같이 한정할 필요는 없으며, 유증기의 압축이 가능한 한도 내에서 여러 가지 다양한 구조를 선택적, 복합적으로 활용하여 다양한 형태의 압축기를 적용할 수도 있다. 압축기(80)에서 압축된 유증기는 유증기이동관(70)을 따라 열교환기(90)로 이동한다.The
열교환기(90)는 제2 세정수순환관(52) 상에 설치되며, 세정수공급관(10)과 유증기이동관(70)이 각각 경유할 수 있다. 이 때, 제1 세정수공급관(11)과 병렬로 연결된 제3 세정수공급관(13)이 열교환기(90)를 경유할 수 있다. 열교환기(90)는 제2 세정수순환관(52)을 유동하는 세정수와, 제3 세정수공급관(13)을 유동하는 세정수를 열교환하거나, 유증기이동관(70)을 유동하는 유증기와, 제3 세정수공급관(13)을 유동하는 세정수를 열교환한다. 예를 들어, 제2 세정수순환관(52)을 유동하는 세정수와, 제3 세정수공급관(13)을 유동하는 세정수가 열교환기(90)에서 열교환하는 경우, 제2 세정수순환관(52)을 유동하는 세정수는 냉각되고, 제3 세정수공급관(13)을 유동하는 세정수는 온도가 증가할 수 있다. 제2 세정수순환관(52)을 통해 제1 스크러버(20)로 순환되는 세정수는 이미 제1 스크러버(20)에서 고온의 배기가스와 기액 접촉하여 온도가 높아진 상태이므로, 온도를 낮출 필요가 있다. 열교환기(90)는 제2 세정수순환관(52)을 이동하는 세정수의 온도를 낮추어 제1 스크러버(20)로 공급할 수 있다. 또한, 유증기이동관(70)을 유동하는 유증기와, 제3 세정수공급관(13)을 유동하는 세정수가 열교환기(90)에서 열교환하는 경우, 유증기이동관(70)을 유동하는 유증기는 냉각되어 유증기에 포함된 수분이 응축되고, 제3 세정수공급관(13)을 유동하는 세정수는 온도가 증가할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 스크러버(60)에서 배출된 유증기는 세정수와 기액 접촉하여 수분을 포함하고 있으므로, 압축기(80)에서 고압으로 압축된 후 열교환기(90)에서 세정수와 열교환을 통해 냉각될 경우 유증기에 포함된 수분이 응축될 수 있다. 열교환기(90)를 통과하며 온도가 증가된 제3 세정수공급관(13)을 유동하는 세정수는 별도의 필요처로 공급되어 활용될 수 있다.The
세정수순환관(50)과 유증기이동관(70)은 선택적으로 개방될 수 있다. 예를 들어, 선박이 정박하여 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)하는 경우, 유증기의 발생량이 증가하므로, 유증기이동관(70)이 개방될 수 있다. 선박이 정박중인 경우에는 용량이 큰 메인 엔진의 동작이 중단되고 용량이 작은 발전기 엔진만 가동되므로, 제1 스크러버(20)에서 처리되는 배기가스의 양이 적어 제1 스크러버(20)로 공급되는 세정수의 양도 적다. 따라서, 제1 스크러버(20)에서 배출되는 세정수의 양도 적으므로, 세정수순환관(50)은 폐쇄된다. 반대로, 선박이 항해중인 경우, 메인 엔진이 가동되어 제1 스크러버(20)에서 배출되는 세정수의 양이 많으므로, 세정수순환관(50)이 개방될 수 있다.The washing
열교환기(90) 후단의 유증기이동관(70) 상에는 기액분리기(71)가 설치된다. 기액분리기(71)는 유증기에 포함된 응축수를 분리하는 것으로, 연소기관(EG)에 일정량의 유증기가 공급될 수 있도록 일종의 버퍼탱크 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 기액분리기(71)는 중력분리기로 형성되어, 액상의 응축수는 하부에 위치하고 기상의 유증기는 상부에 위치할 수 있다. 응축수가 포함된 유증기가 유증기이동관(70)을 따라 유동하여 연소기관(EG)에 공급될 경우, 배관 침식, 슬러그(slug) 생성 등의 문제가 발생할 수 있다. 기액분리기(71)가 유증기와 응축수를 분리함으로써, 배관 침식, 슬러그 생성 등의 문제를 예방할 수 있다. 기액분리기(71)는 하부에 별도의 배출관(도시되지 않음)이 연결되고, 상부에 유증기이동관(70)이 연결되어 응축수가 분리된 유증기를 연소기관(EG)에 공급할 수 있다.A gas-
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 선박 내 유증기 통합 처리 시스템(1)의 동작에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation of the integrated oil
도 2 및 도 3은 도 1의 선박 내 유증기 통합 처리 시스템의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.2 and 3 are operation diagrams for explaining the operation of the integrated oil vapor processing system in the ship of FIG. 1.
먼저, 도 2를 참조하면, 선박이 항해중인 경우, 세정수순환관(50)이 개방되고, 유증기이동관(70)이 폐쇄된다.First, referring to FIG. 2, when the ship is sailing, the washing
선박이 항해중인 경우, 용량이 큰 메인 엔진이 가동되어 많은 양의 배기가스가 생성된다. 메인 엔진에서 생성된 배기가스는 배기가스공급관(21)을 통해 제1 스크러버(20)로 공급되며, 동시에, 세정수도 제1 세정수공급관(11)을 통해 제1 스크러버(20)로 공급된다. 이 때, 제2 세정수공급관(12)은 폐쇄되고, 제3 세정수공급관(13)은 개방되어 열교환기(90)에 세정수를 공급한다. 제1 스크러버(20)로 공급된 배기가스와 세정수는 기액 접촉하며, 이로 인해, 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 유기물질, 미세분진 등의 오염물질이 제거될 수 있다. 오염물질이 제거된 배기가스는 배기관(22)을 통해 외부로 배출되고, 오염물질이 용해된 세정수는 세정수배출관(30)을 통해 배출된다.When a ship is sailing, a large-capacity main engine is operated to generate a large amount of exhaust gas. The exhaust gas generated by the main engine is supplied to the
세정수배출관(30)으로 배출된 세정수는 세정수순환탱크(31)을 경유하여 필터부(40)로 공급된다. 이 때, 중화제주입유닛(32)이 필터부(40)로 공급되는 세정수에 중화제를 주입하므로, 세정수에 용해된 오염물질과 중화제와 반응하여 고체상입자가 생성될 수 있다. 고체상입자를 포함하는 세정수는 필터부(40)에 공급되어 고체상입자가 제거된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 세정수가 순환하는 폐루프(closed loop) 방식인 경우, 고체상입자가 제거된 세정수는 제1 세정수순환관(51)과 제2 세정수순환관(52)을 통해 제1 스크러버(20)로 순환된다. 세정수순환탱크(31)와 제1 스크러버(20) 사이를 연결하는 제2 세정수순환관(52) 상에는 열교환기(90)가 설치되므로, 세정수는 제3 세정수공급관(13)을 유동하는 세정수와 열교환하여 일정 온도로 냉각된 후 제1 스크러버(20)로 순환될 수 있다.The washing water discharged through the washing
한편, 세정수가 해상에 방류되는 개루프(open loop) 방식인 경우, 세정수순환관(50)이 폐쇄되고 필터부(40) 후단의 세정수배출관(30)이 개방된다.On the other hand, in the case of an open loop method in which the washing water is discharged to the sea, the washing
반대로, 도 3을 참조하면, 선박이 정박하여 로딩 또는 언로딩 중인 경우, 유증기이동관(70)이 개방되고, 세정수순환관(50)이 폐쇄된다.Conversely, referring to FIG. 3, when the vessel is anchored and being loaded or unloaded, the
선박이 로딩 또는 언로딩하는 경우, 연료탱크에서 다량의 유증기가 발생된다. 연료탱크에서 발생된 유증기는 유증기공급관(61)을 통해 제2 스크러버(60)로 공급되며, 동시에, 세정수도 제2 세정수공급관(12)을 통해 제2 스크러버(60)로 공급된다. 이 때, 제1 세정수공급관(11)은 폐쇄되고, 제3 세정수공급관(13)은 개방되어 열교환기(90)에 세정수를 공급한다. 제2 스크러버(60)로 공급된 유증기와 세정수는 기액 접촉하며, 이로 인해, 유증기에 포함된 불순물이 제거될 수 있다. 불순물이 용해된 세정수는 배수관(62)을 통해 배출되어 일련의 처리과정을 거치며, 불순물이 제거된 유증기는 유증기이동관(70)을 통해 배출된다.When a ship is loading or unloading, a large amount of oil vapor is generated in the fuel tank. The oil vapor generated in the fuel tank is supplied to the
유증기이동관(70)을 통해 배출된 유증기는 압축기(80)에서 고압으로 압축되며, 열교환기(90)에서 제3 세정수공급관(13)을 유동하는 세정수와 열교환하여 유증기에 포함된 수분이 응축된다. 열교환기(90)에서 냉각되어 수분이 응축된 유증기는 기액분리기(71)를 통과하여 응축수가 제거되며, 응축수가 제거된 상태로 연소기관(EG)에 공급되어 연료로 활용될 수 있다. 기액분리기(71)에서 유증기로부터 분리된 응축수는 배출관을 통해 배출될 수 있다.The oil vapor discharged through the oil
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You will be able to understand. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects.
1: 선박 내 유증기 통합 처리 시스템
10: 세정수공급관
11: 제1 세정수공급관
12: 제2 세정수공급관
13: 제3 세정수공급관
20: 제1 스크러버
21: 배기가스공급관
22: 배기관
30: 세정수배출관
31: 세정수순환탱크
32: 중화제주입유닛
40: 필터부
50: 세정수순환관
51: 제1 세정수순환관
52: 제2 세정수순환관
60: 제2 스크러버
61: 유증기공급관
62: 배수관
70: 유증기이동관
71: 기액분리기
80: 압축기
90: 열교환기
EG: 연소기관1: Integrated oil vapor treatment system in ships
10: washing water supply pipe 11: first washing water supply pipe
12: second washing water supply pipe 13: third washing water supply pipe
20: first scrubber 21: exhaust gas supply pipe
22: exhaust pipe 30: washing water discharge pipe
31: washing water circulation tank 32: neutralizer injection unit
40: filter unit 50: washing water circulation pipe
51: first washing water circulation pipe 52: second washing water circulation pipe
60: second scrubber 61: oil vapor supply pipe
62: drain pipe 70: vapor transfer pipe
71: gas-liquid separator 80: compressor
90: heat exchanger
EG: combustion engine
Claims (6)
선박에 탑재된 연소기관에서 공급되는 배기가스에 상기 세정수를 분사하여 기액 접촉시키는 제1 스크러버;
상기 제1 스크러버 내부의 상기 세정수를 배출하는 세정수배출관;
상기 세정수배출관 상에 연결되어 상기 세정수에 포함된 고체상입자를 분리하는 필터부;
상기 필터부에서 상기 고체상입자가 분리된 상기 세정수를 상기 제1 스크러버로 순환시키는 세정수순환관;
원유가 저장된 연료탱크에서 공급되는 유증기에 상기 세정수를 분사하여 기액 접촉시키는 제2 스크러버;
일단이 상기 제2 스크러버에 연결되고 타단이 상기 연료탱크 또는 상기 연소기관 중 적어도 하나에 연결되어, 상기 제2 스크러버에서 배출된 유증기를 상기 연료탱크 또는 상기 연소기관 중 적어도 하나로 공급하는 유증기이동관;
상기 유증기이동관 상에 설치되어 유증기를 압축하는 압축기, 및
상기 세정수순환관 상에 설치되며, 상기 세정수공급관과 상기 유증기이동관이 각각 경유하는 열교환기를 포함하되,
상기 세정수순환관과 상기 유증기이동관은 선택적으로 개방되는 선박 내 유증기 통합 처리 시스템.A washing water supply pipe supplying washing water;
A first scrubber for injecting the washing water into exhaust gas supplied from a combustion engine mounted on a ship to make gas-liquid contact;
A washing water discharge pipe for discharging the washing water inside the first scrubber;
A filter unit connected to the washing water discharge pipe to separate solid particles contained in the washing water;
A washing water circulation pipe for circulating the washing water from which the solid particles are separated from the filter unit to the first scrubber;
A second scrubber for injecting the washing water into the oil vapor supplied from the fuel tank in which the crude oil is stored to make gas-liquid contact;
An oil vapor transfer pipe having one end connected to the second scrubber and the other end connected to at least one of the fuel tank or the combustion engine, and supplying the oil vapor discharged from the second scrubber to at least one of the fuel tank or the combustion engine;
A compressor installed on the oil vapor transfer pipe to compress oil vapor, and
A heat exchanger installed on the washing water circulation pipe and passing through each of the washing water supply pipe and the oil vapor transfer pipe,
The washing water circulation pipe and the oil vapor transfer pipe are integrated oil vapor treatment system in a ship that is selectively opened.
상기 제1 스크러버에 상기 세정수를 공급하는 제1 세정수공급관과,
상기 제1 세정수공급관에 병렬로 연결되며, 상기 제2 스크러버에 상기 세정수를 공급하는 제2 세정수공급관, 및
상기 제1 세정수공급관에 병렬로 연결되며, 상기 열교환기를 경유하는 제3 세정수공급관을 포함하는 선박 내 유증기 통합 처리 시스템.The method of claim 1, wherein the washing water supply pipe,
A first washing water supply pipe supplying the washing water to the first scrubber,
A second washing water supply pipe connected in parallel to the first washing water supply pipe and supplying the washing water to the second scrubber, and
Integrated treatment system of oil vapor in a ship comprising a third washing water supply pipe connected in parallel to the first washing water supply pipe and passing through the heat exchanger.
상기 응축기를 통과한 유증기는 상기 열교환기에서 상기 제3 세정수공급관을 유동하는 상기 세정수와 열교환하여 유증기에 포함된 수분이 응축되고,
상기 열교환기 후단의 상기 유증기이동관 상에 설치되어 유증기에 포함된 응축수를 제거하는 기액분리기를 더 포함하는 선박 내 유증기 통합 처리 시스템.The method of claim 2,
The oil vapor passing through the condenser exchanges heat with the washing water flowing through the third washing water supply pipe in the heat exchanger to condense moisture contained in the oil vapor,
An integrated oil vapor treatment system in a ship further comprising a gas-liquid separator installed on the vapor transfer pipe at a rear end of the heat exchanger to remove condensed water contained in the vapor.
상기 제2 스크러버는 상기 제1 스크러버 내부에 배치되는 선박 내 유증기 통합 처리 시스템.The method of claim 2,
The second scrubber is an integrated oil vapor treatment system in a ship that is disposed inside the first scrubber.
상기 필터부 전단의 상기 세정수배출관 상에 연결되어 상기 제1 스크러버에서 배출되는 상기 세정수를 임시 저장하는 세정수순환탱크를 더 포함하되,
상기 세정수순환관은,
상기 필터부와 상기 세정수순환탱크 사이를 연결하는 제1 세정수순환관과,
상기 세정수순환관과 상기 제1 스크러버 사이를 연결하며 상기 열교환기가 설치되는 제2 세정수순환관을 포함하는 선박 내 유증기 통합 처리 시스템.The method of claim 2,
Further comprising a washing water circulation tank for temporarily storing the washing water discharged from the first scrubber by being connected to the washing water discharge pipe in front of the filter unit,
The washing water circulation pipe,
A first washing water circulation pipe connecting between the filter unit and the washing water circulation tank,
An integrated oil vapor treatment system in a ship comprising a second washing water circulation pipe connected between the washing water circulation pipe and the first scrubber and in which the heat exchanger is installed.
상기 세정수순환탱크와 상기 필터부 사이의 상기 세정수배출관 상에 연결되며, 상기 세정수에 중화제를 주입하여 상기 고체상입자를 생성하는 중화제주입유닛을 더 포함하는 선박 내 유증기 통합 처리 시스템.The method of claim 5,
An integrated treatment system for ship oil vapor further comprising a neutralizing agent injection unit connected to the washing water discharge pipe between the washing water circulation tank and the filter unit, and generating the solid particles by injecting a neutralizing agent into the washing water.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190118318A KR20210036180A (en) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Integrated processing system for VOC in vessel |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020190118318A KR20210036180A (en) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Integrated processing system for VOC in vessel |
Publications (1)
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KR20210036180A true KR20210036180A (en) | 2021-04-02 |
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KR101804314B1 (en) | 2016-05-09 | 2018-01-10 | 주식회사 파나시아 | Scrubber system for cleaning exhaust gas |
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2019
- 2019-09-25 KR KR1020190118318A patent/KR20210036180A/en unknown
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