KR20220048720A - Exhaust gas treatment apparatus for ship - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박의 배기가스 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus for a ship.
선박으로부터 배출되는 배기가스 규제가 점점 강화됨에 따라, 선박에는 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치가 구비되었다.As regulations on exhaust gas emitted from ships are increasingly tightened, ships are equipped with an exhaust gas treatment device for treating exhaust gas.
선박에 구비되는 배기가스 처리장치에서는 배기가스로부터 질소산화물이나 황산화물이 제거되도록 한다.In an exhaust gas treatment device provided on a ship, nitrogen oxides or sulfur oxides are removed from the exhaust gas.
한편, 연료가 불완전 연소할 때 발생하는 블랙카본은 대표적인 온실가스인 이산화탄소보다 온난화지수가 900배 높기 때문에, 추후 배출규제가스에 포함될 예정이다.On the other hand, black carbon generated when fuel is incompletely burned has a warming potential 900 times higher than carbon dioxide, a representative greenhouse gas, so it will be included in emission control gas in the future.
그러므로, 선박에서 발생하는 배기가스에 포함되는 블랙카본을 제거할 필요성이 대두되었다.Therefore, the need to remove the black carbon contained in the exhaust gas generated from the ship has emerged.
또한, 선박은 공간제약이 많기 때문에, 배기가스 처리장치의 크기를 작게할 필요가 있다.In addition, since a ship has many space restrictions, it is necessary to reduce the size of the exhaust gas treatment device.
본 발명은 상기와 같은 종래에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.The present invention has been made in recognition of at least one of the needs or problems occurring in the prior art as described above.
본 발명의 목적의 일 측면은 선박에서 발생하는 배기가스에 포함된 블랙카본을 제거하도록 하는 것이다.One aspect of the object of the present invention is to remove black carbon contained in exhaust gas generated from a ship.
본 발명의 목적의 다른 측면은 배기가스에 포함된 블랙카본도 제거할 수 있는 배기가스 처리장치의 크기가 작게 되도록 하여, 공간제약이 많은 선박에의 설치가 용이하도록 하는 것이다.Another aspect of the present invention is to make the size of the exhaust gas treatment device capable of removing black carbon contained in exhaust gas small, so that it is easy to install on a ship having many space restrictions.
상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일실시 형태와 관련된 선박의 배기가스 처리장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.The exhaust gas treatment apparatus of a ship related to an embodiment for realizing at least one of the above problems may include the following features.
본 발명의 일실시 형태에 따른 선박의 배기가스 처리장치는 선박에 구비되는 배기가스 배출장치에서 배출되는 배기가스로부터 입자상 물질과 함께 블랙카본을 제거하는 제1처리유닛; 및 상기 제1처리유닛에서 입자상 물질과 블랙카본이 제거된 배기가스로부터 질소산화물과 황산화물 중 적어도 하나 이상을 제거하는 제2처리유닛; 을 포함하며, 상기 제1처리유닛은 배기가스로부터 입자상 물질을 여과하여 제거하는 필터를 포함하고, 상기 필터는 블랙카본을 산화시키는 산화촉매를 포함하며, 상기 산화촉매에 의해서 산화된 블랙카본은 상기 필터에서 여과되어 배기가스로부터 제거될 수 있다.An exhaust gas processing apparatus for a ship according to an embodiment of the present invention includes: a first processing unit for removing black carbon together with particulate matter from exhaust gas discharged from an exhaust gas exhaust device provided on the ship; and a second processing unit configured to remove at least one of nitrogen oxides and sulfur oxides from the exhaust gas from which particulate matter and black carbon have been removed in the first processing unit. wherein the first processing unit includes a filter that filters and removes particulate matter from the exhaust gas, the filter includes an oxidation catalyst for oxidizing black carbon, and the black carbon oxidized by the oxidation catalyst is It can be filtered out in a filter and removed from the exhaust gas.
이 경우, 상기 산화촉매는 세리아(Ceria) 기반 촉매이거나 산화물 기반 촉매일 수 있다.In this case, the oxidation catalyst may be a ceria-based catalyst or an oxide-based catalyst.
또한, 상기 세리아 기반 촉매는 Pt/CeO2, Ni/CeO2, Cu/CeO2 및, Cu/CeO2 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 산화물 기반 촉매는 Co3O4, CuO, CuO-Co3O4, CuO-MnO2 및, Co3O4-MnO2 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the ceria-based catalyst is Pt/CeO 2 , Ni/CeO 2 , Cu/CeO 2 and, Including any one or more of Cu/CeO 2 , wherein the oxide-based catalyst includes any one or more of Co 3 O 4 , CuO, CuO-Co 3 O 4 , CuO-MnO 2 and, Co 3 O 4 -MnO 2 can do.
그리고, 상기 필터에는 배기가스가 유동하는 복수개의 유동로가 형성되며, 어느 하나의 상기 유동로의 일측이 개방되고 타측이 폐쇄되면, 상기 유동로와 이웃하는 유동로의 일측은 폐쇄되고 타측은 개방될 수 있다.In addition, a plurality of flow paths through which the exhaust gas flows are formed in the filter, and when one side of one of the flow paths is opened and the other side is closed, one side of the flow path and the neighboring flow path is closed and the other side is opened can be
또한, 일측이 개방되어 배기가스가 개방된 일측을 통해 유입되는 상기 유동로의 내면에 상기 산화촉매가 코팅된 산화촉매 코팅층이 형성될 수 있다.In addition, an oxidation catalyst coating layer coated with the oxidation catalyst may be formed on an inner surface of the flow path through which one side is opened and exhaust gas is introduced through the open side.
그리고, 상기 제2처리유닛은 환원제와 환원촉매에 의해서 질소산화물을 질소로 환원시켜서 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 질소산화물 제거기를 포함할 수 있다.In addition, the second processing unit may include a nitrogen oxide remover for removing nitrogen oxides from the exhaust gas by reducing nitrogen oxides to nitrogen using a reducing agent and a reduction catalyst.
또한, 상기 제1,2처리유닛을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a control unit for controlling the first and second processing units.
그리고, 상기 제어부는 선박이 배기가스 규제지역(ECA; Emission Control Area)을 운항하는 경우에는, 배기가스가 상기 제1,2처리유닛을 통과하여 배기가스로부터 입자상 물질, 블랙카본, 질소산화물 및, 황산화물이 제거되도록 할 수 있다.In addition, when the vessel operates in an Emission Control Area (ECA), the control unit may include particulate matter, black carbon, nitrogen oxides, and Sulfur oxides can be removed.
또한, 상기 제어부는 선박이 배기가스 규제지역이 아닌 지역을 운항하는 경우에는, 배기가스가 상기 제1처리유닛과 상기 질소산화물 제거기를 바이패스하도록 할 수 있다.In addition, the control unit may allow the exhaust gas to bypass the first processing unit and the nitrogen oxide eliminator when the ship operates in an area other than the emission control area.
그리고, 상기 제어부는 상기 제1처리유닛이나 상기 질소산화물 제거기의 재생이 필요한 경우에는, 상기 제1처리유닛이나 상기 질소산화물 제거기 및 배기가스를 가열하는 버너 사이를 배기가스가 순환하도록 하여 상기 제1처리유닛이나 상기 질소산화물 제거기의 온도가 소정의 재생온도 이상이 되도록 할 수 있다.In addition, when regeneration of the first processing unit or the nitrogen oxide remover is required, the control unit causes the exhaust gas to circulate between the first processing unit or the nitrogen oxide remover and a burner that heats the exhaust gas to circulate the first The temperature of the processing unit or the nitrogen oxide remover may be set to be higher than or equal to a predetermined regeneration temperature.
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 선박에서 발생하는 배기가스에 포함된 블랙카본을 제거할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, it is possible to remove black carbon contained in exhaust gas generated from a ship.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스에 포함된 블랙카본도 제거할 수 있는 배기가스 처리장치의 크기가 작게 되도록 하여, 공간제약이 많은 선박에의 설치가 용이하도록 할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the size of the exhaust gas processing apparatus capable of removing black carbon contained in exhaust gas is also reduced, so that it can be easily installed in a ship having many space restrictions.
도1은 본 발명에 따른 선박의 배기가스 처리장치의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도2는 본 발명에 따른 선박의 배기가스 처리장치의 일실시예의 제1처리유닛의 필터를 나타내는 도면이다.
도3 내지 도5는 본 발명에 따른 선박의 배기가스 처리장치의 일실시예의 작동을 나타내는 도면이다.1 is a view showing an embodiment of an exhaust gas treatment apparatus for a ship according to the present invention.
2 is a view showing a filter of a first treatment unit of an embodiment of the exhaust gas treatment apparatus for a ship according to the present invention.
3 to 5 are views showing the operation of an embodiment of the exhaust gas treatment apparatus for a ship according to the present invention.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 선박의 배기가스 처리장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.In order to help the understanding of the features of the present invention as described above, the exhaust gas treatment apparatus of a ship related to an embodiment of the present invention will be described in more detail below.
이하 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.The embodiments described below will be described based on the most suitable embodiments for understanding the technical features of the present invention, and the technical features of the present invention are not limited by the described embodiments, but Examples are to illustrate that the present invention can be implemented. Accordingly, the present invention is capable of various modifications within the technical scope of the present invention through the embodiments described below, and these modified embodiments will fall within the technical scope of the present invention. In addition, in the reference numerals in the accompanying drawings to help the understanding of the embodiments to be described below, related components among components that perform the same operation in each embodiment are indicated by the same or extended numbers.
이하, 도1 내지 도5를 참조로 하여 본 발명에 따른 선박의 배기가스 처리장치의 일실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas treatment apparatus for a ship according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 .
본 발명에 따른 선박의 배기가스 처리장치(100)의 일실시예는 제1처리유닛(200)과, 제2처리유닛(300)을 포함할 수 있다.An embodiment of the exhaust
제1처리유닛(200)은 선박(도시되지 않음)에 구비되는, 예컨대 엔진 등의 배기가스 배출장치(ED)에서 배출되는 배기가스로부터 입자상 물질과 함께 블랙카본을 제거할 수 있다.The
선박에 구비되는 엔진 등의 배기가스 배출장치(ED)에는 도1에 도시된 바와 같이 배기관(PE)이 연결될 수 있다. 이와 같이 배기가스 배출장치(ED)에 연결된 배기관(PE)은 제1처리유닛(200)에 연결될 수 있다.As shown in FIG. 1 , an exhaust pipe PE may be connected to an exhaust gas exhaust device ED such as an engine provided in a ship. As such, the exhaust pipe PE connected to the exhaust gas exhaust device ED may be connected to the
제1처리유닛(200)은 제1배기연결관(PC1)에 의해서 제2처리유닛(300), 예컨대 도1에 도시된 바와 같이 제2처리유닛(300)에 포함되는 후술할 질소산화물 제거기(310)에 연결될 수 있다.The
배기관(PE)에는 도1에 도시된 바와 같이 제1유로전환밸브(VC1)가 구비될 수 있다. 그리고, 제1유로전환밸브(VC1)에는 제1바이패스관(PB1)의 일측이 연결되고 제1바이패스관(PB1)의 타측은 제1배기연결관(PC1)에 연결될 수 있다.The exhaust pipe PE may be provided with a first flow path switching valve VC1 as shown in FIG. 1 . In addition, one side of the first bypass pipe PB1 may be connected to the first flow path switching valve VC1 , and the other end of the first bypass pipe PB1 may be connected to the first exhaust connection pipe PC1 .
제1유로전환밸브(VC1)는 후술할 제어부(400)에 연결될 수 있다. 그리고, 제어부(400)에 의해서 제1유로전환밸브(VC1)가 제1처리유닛(200) 방향으로 전환되면, 도3에 도시된 바와 같이 배기가스 배출장치(ED)에서 배출된 배기가스는 배기관(PE)을 유동하여 제1처리유닛(200)에 유입될 수 있다. 또한, 제어부(400)에 의해서 제1유로전환밸브(VC1)가 제1바이패스관(PB1) 방향으로 전환되면, 도4에 도시된 바와 같이 배기가스 배출장치(ED)에서 배출된 배기가스는 제1처리유닛(200)에 유입되지 않고, 배기관(PE)의 일부와 제1바이패스관(PB1)을 통해 제1배기연결관(PC1)으로 유동할 수 있다.The first flow path switching valve VC1 may be connected to a
배기관(PE)에는 도1에 도시된 바와 같이 제어부(400)에 연결되는 제1압력센서(SP1)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 제1압력센서(SP1)가 배기관(PE)을 유동하는 배기가스의 압력을 감지하여 제어부(400)에 전달할 수 있다.The exhaust pipe PE may be provided with a first pressure sensor SP1 connected to the
도1에 도시된 바와 같이 제1처리유닛(200)은 제1블로워 연결관(PL1)에 의해서 제1블로워(BL1)에 연결될 수 있다. 제1블로워(BL1)는 제어부(400)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 도3에 도시된 바와 같이 제1처리유닛(200)에서 배기가스로부터 입자상 물질과 함께 블랙카본을 제거하는 경우, 제어부(400)는 제1블로워(BL1)를 구동하여 제1처리유닛(200)에 외부공기가 공급되도록 함으로써, 배압을 완화시키고 촉매반응을 촉진시킬 수 있다.As shown in FIG. 1 , the
제1처리유닛(200)은 도1에 도시된 바와 같이 제1버너 연결관(PN1)에 의해서 제1버너(BN1)에 연결될 수 있다. 제1버너(BN1)는 제어부(400)에 연결될 수 있다. 제1처리유닛(200)의 재생이 필요한 경우에, 도5에 도시된 바와 같이 제어부(400)는 제1블로워(BL1)를 구동하여 제1처리유닛(200)과 제1버너(BN1) 사이에서 배기가스가 순환하도록 할 수 있다. 그리고, 제어부(400)는 제1버너(BN1)를 구동하여 제1버너(BN1)에 유입된 배기가스가 소정의 재생온도 이상이 되도록 하여, 제1처리유닛(200)의 온도를 소정의 재생온도 이상이 되도록 함으로써, 제1처리유닛(200)이 재생되도록 할 수 있다.The
제1처리유닛(200)은 후술할 바와 같이 필터(210)를 포함할 수 있다. 필터(210)는 배기가스에 포함된 입자상 물질을 여과하여 제거하며, 산화촉매를 포함하여 배기가스에 포함된 블랙카본을 산화시키고, 산화된 블랙카본을 여과하여 배기가스로부터 제거할 수 있다. 이러한 필터(210)에 입자상 물질과 산화된 블랙카본이 소정의 기준량 이상 포집되면, 필터(210)의 입자상 물질과 산화된 블랙카본의 여과율이 감소하며 배압이 증가할 수 있다. 이 경우, 제1처리유닛(200)의 온도를 전술한 바와 같이 소정의 재생온도 이상이 되도록 하여, 필터(210)에 포집되어 있는 입자상 물질과 산화된 블랙카본을 연소시킴으로써, 필터(210)를 재생할 수 있다.The
제1처리유닛(200)은 필터(210)를 포함할 수 있다. 필터(210)는 배기가스로부터 입자상 물질을 여과하여 제거할 수 있다. 이를 위해서, 필터(210)에는 도2에 도시된 바와 같이 배기가스가 유동하는 복수개의 유동로(211,211')가 형성될 수 있다. 그리고, 어느 하나의 유동로(211)의 일측이 개방되고 타측이 폐쇄되면, 일측이 개방되고 타측이 폐쇄된 유동로(211)와 이웃하는 유동로(211')의 일측은 폐쇄되고 타측은 개방될 수 있다. 예컨대, 유동로(311)의 일측과 유동로(311')의 타측은 개방되고, 유동로(311)의 타측과 유동로(211')의 일측은 폐쇄부재(213)에 의해서 폐쇄될 수 있다.The
이에 따라, 배기가스는 도2에 도시된 바와 같이 유동로(211)의 개방된 일측을 통해 유동로(211)에 유입되어 유동로(211)를 유동할 수 있다. 유동로(211)를 유동한 배기가스는 유동로(211)와 이와 이웃하는 유동로(211')를 구획하는 필터(210)의 부분을 통과하여 이웃하는 유동로(211')에 유입될 수 있다. 이와 같이, 배기가스가 유동로(211)와 이와 이웃하는 유동로(211')를 구획하는 필터(210)의 부분을 통과하면서 배기가스에 포함되는 입자상 물질이 제거될 수 있다. 또한, 배기가스가 유동로(211)와 이와 이웃하는 유동로(211')를 구획하는 필터(210)의 부분을 통과하면서 배기가스에 포함되며 후술할 산화촉매에 의해서 산화된 블랙카본이 여과되어 제거될 수 있다. 유동로(211')에 유입된 배기가스는 유동로(211')를 유동한 후 유동로(211')의 개방된 타측을 통해 배출될 수 있다.Accordingly, the exhaust gas may be introduced into the
필터(210)는 블랙카본을 산화시키는 산화촉매를 포함하며, 산화촉매에 의해서 산화된 블랙카본은 필터(210)에서 여과되어 배기가스로부터 제거될 수 있다. 이에 따라, 배기가스는 필터(210)를 통과하면서 입자상 물질 뿐만 아니라 블랙카본도 여과되어 제거될 수 있다.The
예컨대, 도2에 도시된 바와 같이 일측이 개방되어 배기가스가 개방된 일측을 통해 유입되는 유동로(211)의 내면에 산화촉매가 코팅된 산화촉매 코팅층(212)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 유동로(211)의 개방된 일측을 통해 유동로(211)에 유입된 배기가스가 유동로(211)를 유동하면서, 배기가스에 포함된 블랙카본이 산화촉매 코팅층(212)에 포함된 산화촉매에 의해서 산화될 수 있다. 이와 같이 산화된 블랙카본은 배기가스가 유동로(211)와 이와 이웃하는 유동로(211')를 구획하는 필터(210)의 부분을 통과하면서 여과되어 제거될 수 있다.For example, as shown in FIG. 2 , an oxidation
한편, 배기가스에 포함된 황산화물은 블랙카본에 부착될 수 있으므로, 전술한 바와 같이 배기가스에 포함된 블랙카본이 필터(210)에서 제거되면, 배기가스에 포함된 황산화물도 일부 필터(210)에서 제거될 수 있다.On the other hand, since sulfur oxides contained in the exhaust gas may adhere to the black carbon, when the black carbon contained in the exhaust gas is removed from the
이와 같이 입자상 물질을 여과하여 제거하는 필터(210)가 산화촉매를 포함하는 것으로 배기가스에 포함된 블랙카본을 제거할 수 있으므로, 배기가스 처리장치(100)가 작아지도록 할 수 있다. 따라서, 배기가스 처리장치(100)가 공간제약이 많은 선박에 용이하게 구비되도록 할 수 있다.As described above, since the
필터(210)에 포함되는 산화촉매는 산화세륨(CeO2)인 세리아(Ceria) 기반 촉매이거나 산화물 기반 촉매일 수 있다. 세리아 기반 촉매는, 예컨대 Pt/CeO2, Ni/CeO2, Cu/CeO2 및, Cu/CeO2 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 산화물 기반 촉매는 Co3O4, CuO, CuO-Co3O4, CuO-MnO2, Co3O4-MnO2 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The oxidation catalyst included in the
세리아 기반 촉매나 산화물 기반 촉매를 산화촉매로 사용하면, 고가의 귀금속 기반 촉매와 대비하여 경제성이 높으며, 블랙카본의 산화율을 높일 수 있어서 블랙카본 저감율을 극대화할 수 있다.When a ceria-based catalyst or an oxide-based catalyst is used as an oxidation catalyst, it is economical compared to expensive noble metal-based catalysts, and the oxidation rate of black carbon can be increased, thereby maximizing the reduction rate of black carbon.
그러나, 필터(210)에 포함되는 산화촉매는 특별히 한정되지 않고, 필터(210)에 포함되며 배기가스에 포함된 블랙카본을 산화시킬 수 있는 것이라면, 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.However, the oxidation catalyst included in the
제1처리유닛(200)에는 도1에 도시된 바와 같이 제어부(400)에 연결되는 온도센서(ST)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 온도센서(ST)가 제1처리유닛(200)의 온도를 감지하여 제어부(400)에 전달할 수 있다.As shown in FIG. 1 , the
제2처리유닛(300)은 제1처리유닛(200)에서 입자상 물질과 블랙카본이 제거된 배기가스로부터 질소산화물과 황산화물 중 적어도 하나 이상을 제거할 수 있다.The
제2처리유닛(300)은 질소산화물 제거기(310)를 포함할 수 있다. 질소산화물 제거기(310)에서는 환원제와 환원촉매에 의해서 질소산화물을 질소로 환원시켜서 배기가스로부터 질소산화물을 제거할 수 있다. 즉, 질소산화물 제거기(310)에서는 선택적 환원촉매법(SCR; Selective Catalytic Reduction)에 의해서 배기가스로부터 질소산화물을 제거할 수 있다. 예컨대, 질소산화물 제거기(310)는 배기가스가 질소산화물 제거기(310)에 유입되기 전에 배기가스에 암모니아나 요소수 등의 환원제를 공급하고, 질소산화물 제거기(310)는 환원촉매가 부착된 촉매부착부재(도시되지 않음) 를 포함할 수 있다.The
질소산화물 제거기(310)는 도1에 도시된 바와 같이 제1배기연결관(PC1)에 의해서 제1처리유닛(200)에 연결될 수 있다. 또한, 질소산화물 제거기(310)는 제2배기연결관(PC2)에 의해서 후술할 황산화물 제거기(320)에 연결될 수 있다.The
제1배기연결관(PC1)에는 제2유로전환밸브(VC2)가 구비될 수 있다. 예컨대, 도1에 도시된 바와 같이 제1바이패스관(PB1)의 타측이 연결되는 제1배기연결관(PC1)의 부분보다 더 질소산화물 제거기(310)에 가까운 측의 제1배기연결관(PC1)의 부분에 제2유로전환밸브(VC2)가 구비될 수 있다. 그리고, 제2유로전환밸브(VC2)에는 제2바이패스관(PB2)의 일측이 연결되고 제2바이패스관(PB2)의 타측은 제2배기연결관(PC2)에 연결될 수 있다.A second flow path switching valve VC2 may be provided in the first exhaust connection pipe PC1. For example, as shown in FIG. 1 , the first exhaust connection pipe ( A second flow path switching valve VC2 may be provided in a portion of PC1). In addition, one side of the second bypass pipe PB2 may be connected to the second flow path switching valve VC2 , and the other end of the second bypass pipe PB2 may be connected to the second exhaust connection pipe PC2 .
제2유로전환밸브(VC2)는 제어부(400)에 연결될 수 있다. 그리고, 제어부(400)에 의해서 제2유로전환밸브(VC2)가 질소산화물 제거기(310) 방향으로 전환되면, 도3에 도시된 바와 같이 제1처리유닛(200)에서 입자상 물질과 블랙카본이 제거된 배기가스가 제1배기연결관(PC1)을 유동하여 질소산화물 제거기(310)에 유입될 수 있다. 또한, 제어부(400)에 의해서 제2유로전환밸브(VC2)가 제2바이패스관(PB2) 방향으로 전환되면, 도4에 도시된 바와 같이 제1바이패스관(PB1)을 통해 제1처리유닛(200)을 바이패스한 배기가스가 질소산화물 제거기(310)에 유입되지 않고, 제1배기연결관(PC1)의 일부와 제2바이패스관(PB2)을 통해 제2배기연결관(PC2)으로 유동할 수 있다.The second flow path switching valve VC2 may be connected to the
제1배기연결관(PC1)에는 도1에 도시된 바와 같이 제어부(400)에 연결되는 제2압력센서(SP2)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 제2압력센서(SP2)가 제1배기연결관(PC1)을 유동하는 배기가스의 압력을 감지하여 제어부(400)에 전달할 수 있다.A second pressure sensor SP2 connected to the
질소산화물 제거기(310)는 제2블로워 연결관(PL2)에 의해서 제2블로워(BL2)에 연결될 수 있다. 제2블로워(BL2)는 제어부(400)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 도3에 도시된 바와 같이 질소산화물 제거기(310)에서 배기가스로부터 황산화물을 제거하는 경우, 제어부(400)는 제2블로워(BL2)를 구동하여 질소산화물 제거기(310)에 외부공기가 공급되도록 함으로써, 배압을 완화시키고 촉매반응을 촉진시킬 수 있다.The
질소산화물 제거기(310)는 도1에 도시된 바와 같이 제2버너 연결관(PN2)에 의해서 제2버너(BN2)에 연결될 수 있다. 제2버너(BN2)는 제어부(400)에 연결될 수 있다. 질소산화물 제거기(310)의 재생이 필요한 경우에, 도5에 도시된 바와 같이 제어부(400)는 제2블로워(BL2)를 구동하여 질소산화물 제거기(310)와 제2버너(BN2) 사이에서 배기가스가 순환하도록 할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 제2버너(BN2)를 구동하여 제2버너(BN2)에 유입된 배기가스의 온도를 소정의 재생온도 이상이 되도록 하여, 질소산화물 제거기(310)의 온도를 소정의 재생온도 이상이 되도록 함으로써, 질소산화물 제거기(310)가 재생되도록 할 수 있다.The
질소산화물 제거기(310)에는 배기가스에 포함된 황산화물과 입자상 물질이 축적될 수 있다. 이와 같이 질소산화물 제거기(310)에 황산화물과 입자상 물질이 축적되면, 질소산화물 제거기(310)의 질소산화물 제거율이 감소하고 배압이 증가할 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이 질소산화물 제거기(310)의 온도를 소정의 재생온도 이상이 되도록 하여, 질소산화물 제거기(310)에 축적된 황산화물과 입자상 물질을 연소시킴으로써, 질소산화물 제거기(310)를 재생할 수 있다.In the
배기가스의 순환을 위해서, 도1에 도시된 바와 같이 제1블로워(BL1)와 제2블로워(BL2)는 제1순환관(PR1)에 의해서 연결되며, 제1버너(BN1)와 제2버너(BN2)는 제2순환관(PR2)에 의해서 연결될 수 있다. 또한, 제1순환관(PR1)와 제2순환관(PR2)에는 각각 제어부(400)에 연결되는 제3유로전환밸브(VC3)와 제4유로전환밸브(VC4)가 구비될 수 있다. 그리고, 제3유로전환밸브(VC3)와 제4유로전환밸브(VC4)에는 제3순환관(PR3)이 연결될 수 있다.For the circulation of exhaust gas, as shown in FIG. 1 , the first blower BL1 and the second blower BL2 are connected by a first circulation pipe PR1 , and the first burner BN1 and the second burner (BN2) may be connected by a second circulation pipe (PR2). In addition, the first circulation pipe PR1 and the second circulation pipe PR2 may be provided with a third flow path switching valve VC3 and a fourth flow path switching valve VC4 respectively connected to the
이외, 도시되지는 않았지만, 제1처리유닛(200)과 질소산화물 제거기(310)는 각각 제1블로워 연결관(PL1)과 제2블러워 연결관(PL2)에 의해서 하나의 블로워에 연결되며, 제1처리유닛(200)과 질소산화물 제거기(310)는 각각 제1버너 연결관(PN1)과 제2버너 연결관(PN2)에 의해서 하나의 버너에 연결될 수도 있다. 이 경우, 제1,2,3순환관(PR1,PR2,PR3)은 필요없게 된다.In addition, although not shown, the
제2처리유닛(300)은 황산화물 제거기(320)를 더 포함할 수 있다. 황산화물 제거기(320)는 도1에 도시된 바와 같이 제2배기연결관(PC2)에 의해서 질소산화물 제거기(310)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 질소산화물 제거기(310)에서 질소산화물이 제거된 배기가스는 제2배기연결관(PC2)을 유동하여 황산화물 제거기(320)에 유입될 수 있다. 황산화물 제거기(320)에 유입된 배기가스는 황산화물 제거기(320)에서 황산화물이 제거된 후 황산화물 제거기(320)로부터 배출될 수 있다.The
황산화물 제거기(320)는, 예컨대 스크러버일 수 있다. 그러나, 황산화물 제거기(320)는 특별히 한정되지 않고, 배기가스로부터 황산화물을 제거할 수 있는 것이라면, 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.The
본 발명에 따른 선박의 배기가스 처리장치(100)는 제어부(400)를 더 포함할 수 있다. 제어부(400)는 제1,2처리유닛(200,300)을 제어할 수 있다. 이를 위해서, 제어부(400)는, 예컨대 제1 내지 제4유로전환밸브(VC1,VC2,VC3,VC4)에 연결될 수 있다. 또한, 제어부(400)는 제1,2블로워(BL1,BL2)와 제1,2버너(BN1,BN2)에 연결될 수 있다. 그리고, 제어부(400)는 제1,2압력센서(SP1,SP2)와 온도센서(ST)에 연결될 수 있다.The exhaust
제어부(400)는 선박이 배기가스 규제지역(ECA; Emission Control Area)을 운항하는 경우에는, 도3에 도시된 바와 같이 배기가스가 제1,2처리유닛(200,300)을 통과하여 배기가스로부터 입자상 물질, 블랙카본, 질소산화물 및, 황산화물이 제거되도록 할 수 있다.When the ship operates in an Emission Control Area (ECA), the
선박에는 GPS(Global Positioning System)이라고 불리우는 위성항법장치(도시되지 않음)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 제어부(400)는 위성항법장치에 연결되어 현재 선박이 운항하는 지역이 배기가스 규제지역인지 알 수 있다.The ship may be equipped with a satellite navigation device (not shown) called a Global Positioning System (GPS). Accordingly, the
예컨대, 선박이 배기가스 규제지역을 운항하는 것으로 제어부(400)가 위성항법장치를 통해서 알게 되면, 제어부(400)는 제1유로전환밸브(VC1)는 제1처리유닛(200) 방향으로 전환하고, 제2유로전환밸브(VC2)는 질소산화물 제거기(310) 방향으로 전환할 수 있다.For example, when the
이에 따라, 배기가스 배출장치(ED)에서 배출되는 배기가스는 도3에 도시된 바와 같이 배기관(PE)을 통해 제1처리유닛(200)에 유입되어 입자상 물질과 함께 블랙카본이 제거될 수 있다. 제1처리유닛(200)에서 입자상 물질과 함께 블랙카본이 제거된 배기가스는 제1배기연결관(PC1)을 통해 질소산화물 제거기(310)에 유입되어 질소산화물이 제거될 수 있다. 질소산화물 제거기(310)에서 질소산화물이 제거된 배기가스는 제2배기연결관(PC2)을 통해 황산화물 제거기(320)에 유입되어 황산화물이 제거될 수 있다.Accordingly, the exhaust gas discharged from the exhaust gas exhaust device ED flows into the
이 경우, 제어부(400)는 제1,2블로워(BL1,BL2)를 각각 구동하여, 제1처리유닛(200)과 질소산화물 제거기(310)의 배압을 완화시키고 촉매반응을 촉진시킬 수 있다.In this case, the
제어부(400)는 선박이 배기가스 규제지역이 아닌 지역을 운항하는 경우에는, 배기가스가 제1처리유닛(200)과 질소산화물 제거기(310)를 바이패스하도록 할 수 있다.The
예컨대, 선박이 배기가스 규제지역이 아닌 지역을 운항하는 것으로 제어부(400)가 위성항법장치를 통해서 알게 되면, 제어부(400)는 제1유로전환밸브(VC1)는 제1바이패스관(PB1) 방향으로 전환하고, 제2유로전환밸브(VC2)는 제2바이패스관(PB2) 방향으로 전환할 수 있다.For example, if the
이에 따라, 배기가스 배출장치(ED)에서 배출되는 배기가스는 도4에 도시된 바와 같이 배기관(PE)의 일부와 제1바이패스관(PB1)을 유동하여 제1처리유닛(200)을 바이패스하고, 제1배기연결관(PC1)의 일부와 제2바이패스관(PB2)을 유동하여 질소산화물 제거기(310)를 바이패스할 수 있다.Accordingly, the exhaust gas discharged from the exhaust gas exhaust device ED flows through a part of the exhaust pipe PE and the first bypass pipe PB1 as shown in FIG. 4 to bypass the
배기가스 규제지역이 아닌 경우에도 배기가스로부터 황산화물을 제거할 필요가 있는 경우가 있다. 그러므로, 질소산화물 제거기(310)를 바이패스한 배기가스는 제2배기연결관(PC2)을 통해 황산화물 제거기(320)에 유입되어 황산화물이 제거되도록 한 후 황산화물 제거기(320)로부터 배출될 수 있다.There are cases where it is necessary to remove sulfur oxides from exhaust gases even in non-exhaust gas regulated areas. Therefore, the exhaust gas that has bypassed the
제어부(400)는 제1처리유닛(200)이나 질소산화물 제거기(310)의 재생이 필요한 경우에는, 제1처리유닛(200)이나 질소산화물 제거기(310) 및 배기가스를 가열하는 버너(BN) 사이를 배기가스가 순환하도록 하여 제1처리유닛(200)이나 질소산화물 제거기(310)의 온도가 소정의 재생온도 이상이 되도록 할 수 있다.When regeneration of the
예컨대, 제1압력센서(SP1)나 제2압력센서(SP2)에서 감지된 배기관(PE)이나 제1배기연결관(PC1)을 유동하는 배기가스의 압력이 소정의 재생압력 이상이 되면, 제어부(400)는 제1,2유로전환밸브(VC1,VC2)를 닫고 제1블로워(BL)나 제2블로워(BL2) 및, 제1버너(BN1)나 제2버너(BN2)를 구동할 수 있다. 이에 따라, 제1처리유닛(200)의 배기가스나 질소산화물 제거기(310)의 배기가스가 제1버너(BN1)나 제2버너(BN2)에서 소정의 재생온도 이상으로 가열되도록 한 후 제1처리유닛(200)이나 질소산화물 제거기(310)로 되돌아 가도록 할 수 있다. 이에 의해서, 제1처리유닛(200)이나 질소산화물 제거기(310)가 재생될 수 있다.For example, when the pressure of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe PE or the first exhaust connection pipe PC1 sensed by the first pressure sensor SP1 or the second pressure sensor SP2 is greater than or equal to a predetermined regeneration pressure, the
이 경우, 제어부(400)는 제3,4유로전환밸브(VC3,VC4)를 조작하여 제1처리유닛(200)의 온도가 소정의 재생온도 이상이 되도록 하거나, 제1처리유닛(200)과 질소산화물 제거기(310)의 온도가 모두 소정의 재생온도 이상이 되도록 할 수 있다.In this case, the
이상에서와 같이 본 발명에 따른 선박의 배기가스 처리장치를 사용하면, 선박에서 발생하는 배기가스에 포함된 블랙카본을 제거할 수 있으며, 배기가스에 포함된 블랙카본도 제거할 수 있는 배기가스 처리장치의 크기가 작게 되도록 하여, 공간제약이 많은 선박에의 설치가 용이하도록 할 수 있다.As described above, if the exhaust gas treatment apparatus of a ship according to the present invention is used, black carbon contained in the exhaust gas generated from the ship can be removed, and the exhaust gas treatment that can also remove the black carbon contained in the exhaust gas By making the size of the device small, it can be easily installed on a ship with many space restrictions.
상기와 같이 설명된 선박의 배기가스 처리장치는 상기 설명된 실시예의 구성이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The exhaust gas treatment apparatus of a ship described as described above is not limited to the configuration of the above-described embodiment, but the embodiments are configured by selectively combining all or part of each embodiment so that various modifications can be made. it might be
100 : 배기가스 처리장치 200 : 제1처리유닛
210 : 필터 211,211' : 유동로
212 : 산화촉매 코팅층 213 : 폐쇄부재
300 : 제2처리유닛 310 : 질소산화물 제거기
320 : 황산화물 제거기 400 : 제어부
ED : 배기가스 배출장치 PE : 배기관
BN1 : 제1버너 BN2 : 제2버너
BL1 : 제1블로워 BL2 : 제2블로워
PC1 : 제1배기연결관 PC2 : 제2배기연결관
PB1 : 제1바이패스관 PB2 : 제2바이패스관
PN1 : 제1버너 연결관 PN2 : 제2버너 연결관
PL1 : 제1블로워 연결관 PL2 : 제2블로워 연결관
PR1 : 제1순환관 PR2 : 제2순환관
PR3 : 제3순환관 SP1 : 제1압력센서
SP2 : 제2압력센서 ST : 온도센서
VC1 : 제1유로전환밸브 VC2 : 제2유로전환밸브
VC3 : 제1유로전환밸브 VC4 : 제2유로전환밸브100: exhaust gas treatment device 200: first treatment unit
210: filter 211,211 ': flow path
212: oxidation catalyst coating layer 213: closing member
300: second processing unit 310: nitrogen oxide remover
320: sulfur oxide remover 400: control unit
ED : Exhaust gas exhaust device PE : Exhaust pipe
BN1 : 1st burner BN2 : 2nd burner
BL1 : 1st blower BL2 : 2nd blower
PC1: 1st exhaust connector PC2: 2nd exhaust connector
PB1 : 1st bypass pipe PB2 : 2nd bypass pipe
PN1 : 1st burner connection pipe PN2 : 2nd burner connection pipe
PL1 : 1st blower connector PL2 : 2nd blower connector
PR1 : 1st circulation pipe PR2 : 2nd circulation pipe
PR3 : 3rd circulation pipe SP1 : 1st pressure sensor
SP2: Second pressure sensor ST: Temperature sensor
VC1 : 1st flow path selector valve VC2 : 2nd flow path selector valve
VC3: 1st flow path selector valve VC4: 2nd flow path selector valve
Claims (10)
상기 제1처리유닛에서 입자상 물질과 블랙카본이 제거된 배기가스로부터 질소산화물과 황산화물 중 적어도 하나 이상을 제거하는 제2처리유닛; 을 포함하며,
상기 제1처리유닛은 배기가스로부터 입자상 물질을 여과하여 제거하는 필터를 포함하고, 상기 필터는 블랙카본을 산화시키는 산화촉매를 포함하며, 상기 산화촉매에 의해서 산화된 블랙카본은 상기 필터에서 여과되어 배기가스로부터 제거되는 선박의 배기가스 처리장치.a first processing unit for removing black carbon together with particulate matter from exhaust gas discharged from an exhaust gas exhaust device provided in a ship; and
a second processing unit for removing at least one of nitrogen oxides and sulfur oxides from the exhaust gas from which particulate matter and black carbon have been removed in the first processing unit; includes,
The first processing unit includes a filter for filtering and removing particulate matter from the exhaust gas, the filter includes an oxidation catalyst for oxidizing black carbon, the black carbon oxidized by the oxidation catalyst is filtered in the filter A vessel's exhaust gas treatment system that is removed from the exhaust gas.
상기 산화촉매는 세리아(Ceria) 기반 촉매이거나 산화물 기반 촉매인 선박의 배기가스 처리장치.The method of claim 1,
The oxidation catalyst is a ceria-based catalyst or an oxide-based catalyst.
상기 세리아 기반 촉매는 Pt/CeO2, Ni/CeO2, Cu/CeO2 및, Cu/CeO2 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 산화물 기반 촉매는 Co3O4, CuO, CuO-Co3O4, CuO-MnO2 및, Co3O4-MnO2 중 어느 하나 이상을 포함하는 선박의 배기가스 처리장치.3. The method of claim 2,
The ceria-based catalyst is Pt/CeO 2 , Ni/CeO 2 , Cu/CeO 2 and, Including any one or more of Cu/CeO 2 , wherein the oxide-based catalyst includes any one or more of Co 3 O 4 , CuO, CuO-Co 3 O 4 , CuO-MnO 2 and, Co 3 O 4 -MnO 2 Ship's exhaust gas treatment system.
상기 필터에는 배기가스가 유동하는 복수개의 유동로가 형성되며,
어느 하나의 상기 유동로의 일측이 개방되고 타측이 폐쇄되면, 상기 유동로와 이웃하는 유동로의 일측은 폐쇄되고 타측은 개방되는 선박의 배기가스 처리장치.According to claim 1,
A plurality of flow paths through which exhaust gas flows are formed in the filter,
When one side of one of the flow paths is opened and the other side is closed, one side of the flow path and the neighboring flow path is closed and the other side is opened.
일측이 개방되어 배기가스가 개방된 일측을 통해 유입되는 상기 유동로의 내면에 상기 산화촉매가 코팅된 산화촉매 코팅층이 형성되는 선박의 배기가스 처리장치.5. The method of claim 4,
An exhaust gas treatment apparatus for a vessel in which an oxidation catalyst coating layer coated with the oxidation catalyst is formed on an inner surface of the flow path having one side open and the exhaust gas flowing through the open side.
상기 제2처리유닛은 환원제와 환원촉매에 의해서 질소산화물을 질소로 환원시켜서 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 질소산화물 제거기를 포함하는 선박의 배기가스 처리장치.The method of claim 1,
and the second treatment unit includes a nitrogen oxide remover for removing nitrogen oxides from the exhaust gas by reducing nitrogen oxides to nitrogen using a reducing agent and a reducing catalyst.
상기 제1,2처리유닛을 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박의 배기가스 처리장치.7. The method of claim 6,
The exhaust gas treatment apparatus of a ship further comprising a control unit for controlling the first and second processing units.
상기 제어부는 선박이 배기가스 규제지역(ECA; Emission Control Area)을 운항하는 경우에는, 배기가스가 상기 제1,2처리유닛을 통과하여 배기가스로부터 입자상 물질, 블랙카본, 질소산화물 및, 황산화물이 제거되도록 하는 선박의 배기가스 처리장치.8. The method of claim 7,
The control unit may control particulate matter, black carbon, nitrogen oxides, and sulfur oxides from the exhaust gas through the first and second processing units when the ship operates in an Emission Control Area (ECA). A ship's exhaust gas treatment system to be removed.
상기 제어부는 선박이 배기가스 규제지역이 아닌 지역을 운항하는 경우에는, 배기가스가 상기 제1처리유닛과 상기 질소산화물 제거기를 바이패스하도록 하는 선박의 배기가스 처리장치.8. The method of claim 7,
The control unit is an exhaust gas treatment apparatus of a ship that allows the exhaust gas to bypass the first treatment unit and the nitrogen oxide remover when the ship operates in an area other than the exhaust gas regulation area.
상기 제어부는 상기 제1처리유닛이나 상기 질소산화물 제거기의 재생이 필요한 경우에는, 상기 제1처리유닛이나 상기 질소산화물 제거기 및 배기가스를 가열하는 버너 사이를 배기가스가 순환하도록 하여 상기 제1처리유닛이나 상기 질소산화물 제거기의 온도가 소정의 재생온도 이상이 되도록 하는 선박의 배기가스 처리장치.8. The method of claim 7,
When regeneration of the first processing unit or the nitrogen oxide eliminator is required, the control unit causes the exhaust gas to circulate between the first processing unit or the nitrogen oxide remover and a burner for heating the exhaust gas, so that the first processing unit However, the exhaust gas treatment device of the ship so that the temperature of the nitrogen oxide remover is above a predetermined regeneration temperature.
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