KR20220168702A - 이산화탄소 포집시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이산화탄소 포집시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이산화탄소가 포함된 배기가스를 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 흡수탑, 상기 흡수탑으로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 재생탑, 상기 흡수탑에서 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 열교환시키는 열교환기 및 상기 재생탑으로부터 배출되는 이산화탄소와 수증기의 혼합가스를 응축시키기 위한 응축기를 포함하고, 상기 흡수탑으로부터 재생탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 원심분리기를 구비하여 상기 이산화탄소를 흡수한 흡수액 내에 함유된 이물질을 분리하는 이산화탄소 포집시스템에 관한 것이다.

Description

이산화탄소 포집시스템{Carbon dioxide Capture and Sequestration System}
본 발명은 이산화탄소 포집시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이산화탄소가 포함된 배기가스를 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 흡수탑, 상기 흡수탑으로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 재생탑, 상기 흡수탑에서 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 열교환시키는 열교환기 및 상기 재생탑으로부터 배출되는 이산화탄소와 수증기의 혼합가스를 응축시키기 위한 응축기를 포함하고, 상기 재생탑으로부터 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 원심분리기를 구비하여 상기 이산화탄소를 흡수한 흡수액 내에 함유된 이물질을 분리하는 이산화탄소 포집시스템에 관한 것이다.
배기가스 중 산성가스인 이산화탄소를 줄이기 위해 화학적 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등 많은 기술이 개발되고 있으며, 화학적 흡수법은 흡수액을 사용하여 이산화탄소를 흡수, 포집하는 것으로서, 높은 효율과 안정적인 공정 때문에 가장 많이 적용되고 있다.
도 1의 종래 이산화탄소 포집시스템은 배기가스의 이산화탄소를 흡수제와 결합시킴으로써 제거하는 흡수탑(91)과, 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 펌프(P)를 거쳐 입력받아서 열교환하기 위한 열교환기(93)와, 열교환된 흡수제에 화학적으로 결합되어 있는 이산화탄소를 탈거시키기 위한 재생탑(92)을 포함한다. 이에 따라 이산화탄소의 흡수 및 탈거 장치는, 상기 구성들을 이용하여 이산화탄소 흡수공정과, 흡수액의 재생공정(탈거공정)을 수행하며, 재생된 흡수액은 흡수탑(91)으로 재공급된다.
그러나, 흡수탑(91)에서 수행되는 이산화탄소와 흡수액의 합성은 발열반응으로 지속적인 반응을 위해서는 흡수탑에 부수적인 냉각방법이 강요되고, 배기가스에는 분진 염, 플랑크톤 등의 이물질들을 포함하여 흡수액에 혼입되면 전체적인 시스템의 효율 저하를 초래한다.
나아가 선박 등에서 배출되는 배기가스로부터 이산화탄소를 포집하기 위해서는 제한된 공간 내에서 이산화탄소 포집을 수행해야 한다는 문제가 있다.
한국등록특허공보 제10-1709867호(2017.02.17.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 이산화탄소가 포함된 배기가스를 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 흡수탑, 상기 흡수탑으로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 재생탑, 상기 흡수탑에서 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 열교환시키는 열교환기를 포함하고, 상기 재생탑으로부터 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 원심분리기를 구비하여 상기 이산화탄소를 흡수하고 재사용되는 흡수액 내에 함유된 이물질을 분리하는 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 흡수탑은 하부의 집수부에 포집된 흡수액을 취출하여 상기 재생탑으로 공급하고, 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액은 상기 열교환기를 통해 열교환된 후 흡수탑으로 공급되어 흡수액의 순환라인을 형성하여 흡수액과 이산화탄소 사이의 화학적 처리과정에서 가해지는 열에너지를 효과적으로 사용할 수 있는 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 원심분리기는 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 상기 열교환기로부터 흡수탑을 향해 이송시키는 유로 상에 구비되어 상대적으로 저온의 흡수액을 원심분리함으로써 부식 등의 피해가 방지되는 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명의 상기 원심분리기는 상기 흡수탑 측으로부터 진행하는 흡수액을 유입받는 분리기입구, 유입받은 흡수액과 함께 회전하는 로터, 이물질이 제거된 흡수액을 배출하는 분리기출구, 상기 로터의 외부에서 로터로부터 분리되는 이물질 상이 쌓이는 격리공간을 포함하고, 상기 로터의 가장자리에 구비되는 적어도 일시적으로 유체연통하도록 구비되는 유출포트를 통하여 로터 내의 이물질이 격리공간 상으로 분리되어 유로 내 흡수액에 포함된 이물질이 별도의 배관 등으로 배출될 수 있는 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 열교환기로부터 상기 원심분리기로의 유로와 상기 원심분리기로부터 흡수탑으로의 유로를 연결하는 바이패스를 더 포함하고, 재생탑으로부터 열교환기를 지나 이송되는 흡수액을 상기 원심분리기를 거치지 않고 흡수탑 측으로 이송시키거나 또는 상기 원심분리기로부터 배출된 흡수액을 상기 바이패스를 통해 순환시켜 이산화탄소 포집에 사용되는 흡수액과 원심분리기에서 처리되는 흡수액의 용량 차이에 따른 과부하를 최소화하는 이물질 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 원심분리기로의 유로 상에 버퍼탱크를 더 포함하고, 상기 버퍼탱크는 상기 열교환기로부터 공급되는 흡수액을 일시적으로 저장한 후 상기 바이패스 또는 원심분리기로 유동시켜 이물질의 분리를 복수회 수행할 수 있는 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명은 흡수탑으로부터 재생탑으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로 상에 상기 흡수액 내 이물질을 제거하는 제2원심분리기를 더 포함하여 재생탑 측으로 공급되는 흡수액에 포함된 이물질을 분리제거하는 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 제2원심분리기는 흡수탑으로부터 열교환기로 상기 흡수액이 공급되는 유로 상에 구비되어 고온의 흡수액에 의한 부식 등의 손상을 방지하는 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 흡수탑으로부터 재생탑으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로 상에 구비되는 필터를 더 포함하고, 상기 필터는 유로 내에 또는 유로를 둘러싸며 소정 길이로 형성되며 서로 다른 크기의 다수의 기공을 형성한 멤브레인 필터로 구비하여 흡수액 내 부유물이 필터에 의해 자동적으로 여과될 수 있는 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 필터는 흡수액이 유출입되는 필터바디, 상기 필터바디 내부에서 흡수액을 여과시키는 여과부, 상기 여과부에 부착된 이물질을 역세척하는 자동세척부를 포함하고, 상기 자동세척부는 제어에 의해 자동세척부를 구동시키는 구동부, 상기 구동부에 연결되어 구동하며 상기 필터에 부착된 이물질을 흡입하는 흡입부, 상기 흡입부에서 흡입된 이물질을 배출시키는 배출부를 포함하는 자동세척타입 필터로 구비하여 이물질을 여과시키는 부분을 교체하거나 해체하지 않으면서 여과된 이물질을 자동으로 세척할 수 있도록 하는 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 선박에 설치되어 선박 운항으로 인해 발생하는 배기가스가 내부에 유동하도록 하면서 세정수를 분사하여 상기 배기가스 내 유해물질을 제거하는 스크러버, 상기 스크러버를 통과한 배기가스를 공급받아 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 흡수탑, 상기 흡수탑으로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 재생탑, 상기 흡수탑에서 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 열교환시키는 열교환기를 포함하고, 상기 재생탑으로부터 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 원심분리기를 구비하여 상기 이산화탄소를 흡수한 흡수액 내에 함유된 이물질을 분리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 스크러버로부터 배출된 배기가스를 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 복수의 흡수탑, 상기 스크러버와 복수의 흡수탑 사이에서 스크러버로부터 배출된 배기가스를 복수의 흡수탑으로 공급하는 매니폴드 및 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 복수의 재생탑을 포함하고, 상기 복수의 재생탑으로부터 적어도 하나 이상의 열교환기를 거쳐 상기 복수의 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 적어도 하나 이상의 상기 원심분리기가 구비되어 스크러버와 흡수탑의 배기가스 처리용량 차이에 따른 분배가 원활한 선박용 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 열교환기로부터 복수의 흡수탑을 향해 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 이송시키는 유로 상에 복수의 원심분리기가 구비되고, 적어도 하나 이상의 상기 흡수탑으로부터 적어도 하나 이상의 상기 재생탑으로 이산화탄소가 탈거된 흡수액이 공급되는 유로 상에 상기 흡수액 내 이물질을 제거하는 적어도 하나 이상의 제2원심분리기가 구비되어 복수의 흡수탑 및/또는 재생탑에서 이송되는 흡수액의 이물질을 제거하는 선박용 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 협소한 구조를 가진 선박 내에서 유로 내 이물질 제거를 위한 구성이 컴팩트화되고 설치, 교체 및 해체 작업이 용이한 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 이산화탄소가 포함된 배기가스를 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 흡수탑, 상기 흡수탑으로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 재생탑, 상기 흡수탑에서 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 열교환시키는 열교환기를 포함하고, 상기 재생탑으로부터 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 원심분리기를 구비하여 상기 이산화탄소를 흡수한 흡수액 내에 함유된 이물질을 분리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 상기 흡수탑은 하부의 집수부에 포집된 흡수액을 취출하여 상기 재생탑으로 공급하고, 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액은 상기 열교환기를 통해 열교환된 후 흡수탑으로 공급되어 흡수액의 순환라인을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 상기 원심분리기는 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 상기 열교환기로부터 흡수탑을 향해 이송시키는 유로 상에 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 상기 원심분리기는 상기 흡수탑 측으로부터 진행하는 흡수액을 유입받는 분리기입구, 유입받은 흡수액과 함께 회전하는 로터, 이물질이 제거된 흡수액을 배출하는 분리기출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 상기 원심분리기는 상기 로터의 외부에서 로터로부터 분리되는 이물질 상이 쌓이는 격리공간, 상기 격리공간으로부터 배출되는 이물질을 일시적으로 저장하고 배출할 수 있도록 구비된 이물질탱크를 더 포함하고, 상기 로터의 가장자리에 구비되는 적어도 일시적으로 유체연통하도록 구비되는 유출포트를 통하여 로터 내의 이물질이 격리공간 상으로 분리되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은 열교환기로부터 상기 원심분리기로의 유로와 상기 원심분리기로부터 흡수탑으로의 유로를 연결하는 바이패스를 더 포함하고, 재생탑으로부터 열교환기를 지나 이송되는 흡수액을 상기 원심분리기를 거치지 않고 흡수탑 측으로 이송시키거나 또는 상기 원심분리기로부터 배출된 흡수액을 상기 바이패스를 통해 순환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은 열교환기로부터 상기 원심분리기로의 유로 상에 버퍼탱크를 더 포함하고, 상기 버퍼탱크는 상기 열교환기로부터 공급되는 흡수액을 일시적으로 저장한 후 상기 바이패스 또는 원심분리기로 유동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은 흡수탑으로부터 재생탑으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로 상에 상기 흡수액 내 이물질을 제거하는 제2원심분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 상기 제2원심분리기는 흡수탑으로부터 열교환기로 상기 흡수액이 공급되는 유로 상에 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 상기 제2원심분리기는 상기 재생탑으로부터 열교환기로 상기 흡수액이 공급되는 유로 상에 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은 흡수탑으로부터 재생탑으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로 상에 구비되는 필터를 더 포함하고, 상기 필터는 유로 내에 또는 유로를 둘러싸며 소정 길이로 형성되며 서로 다른 크기의 다수의 기공을 형성한 멤브레인 필터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 상기 필터는 흡수액이 유출입되는 필터바디, 상기 필터바디 내부에서 흡수액을 여과시키는 여과부, 상기 여과부에 부착된 이물질을 역세척하는 자동세척부를 포함하고, 상기 자동세척부는 제어에 의해 자동세척부를 구동시키는 구동부, 상기 구동부에 연결되어 구동하며 상기 필터에 부착된 이물질을 흡입하는 흡입부, 상기 흡입부에서 흡입된 이물질을 배출시키는 배출부를 포함하는 자동세척타입 필터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은 선박에 설치되어 선박 운항으로 인해 발생하는 배기가스가 내부에 유동하도록 하면서 세정수를 분사하여 상기 배기가스 내 유해물질을 제거하는 스크러버, 상기 스크러버를 통과한 배기가스를 공급받아 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 흡수탑, 상기 흡수탑으로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 재생탑, 상기 흡수탑에서 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 열교환시키는 열교환기를 포함하고, 상기 재생탑으로부터 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 원심분리기를 구비하여 상기 이산화탄소를 흡수한 흡수액 내에 함유된 이물질을 분리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 상기 선박용 이산화탄소 포집시스템은 상기 스크러버로부터 배출된 배기가스를 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 복수의 흡수탑, 상기 스크러버와 복수의 흡수탑 사이에서 스크러버로부터 배출된 배기가스를 복수의 흡수탑으로 공급하는 매니폴드 및 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 복수의 재생탑을 포함하고, 상기 복수의 재생탑으로부터 적어도 하나 이상의 열교환기를 거쳐 상기 복수의 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 적어도 하나 이상의 상기 원심분리기가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은 상기 열교환기로부터 복수의 흡수탑을 향해 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 이송시키는 유로 상에 복수의 원심분리기가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은 적어도 하나 이상의 상기 흡수탑으로부터 적어도 하나 이상의 상기 재생탑으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로 상에 상기 흡수액 내 이물질을 제거하는 적어도 하나 이상의 제2원심분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 이산화탄소가 포함된 배기가스를 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 흡수탑, 상기 흡수탑으로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 재생탑, 상기 흡수탑에서 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 열교환시키는 열교환기를 포함하고, 상기 재생탑으로부터 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 원심분리기를 구비하여 상기 이산화탄소를 흡수하고 재사용되는 흡수액 내에 함유된 이물질을 분리하는 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 효과를 준다.
본 발명은 상기 흡수탑은 하부의 집수부에 포집된 흡수액을 취출하여 상기 재생탑으로 공급하고, 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액은 상기 열교환기를 통해 열교환된 후 흡수탑으로 공급되어 흡수액의 순환라인을 형성하여 흡수액과 이산화탄소 사이의 화학적 처리과정에서 가해지는 열에너지를 효과적으로 사용할 수 있다.
본 발명은, 상기 원심분리기는 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 상기 열교환기로부터 흡수탑을 향해 이송시키는 유로 상에 구비되어 상대적으로 저온의 흡수액을 원심분리함으로써 부식 등의 피해가 방지되는 효과를 얻는다.
본 발명은, 본 발명의 상기 원심분리기는 상기 흡수탑 측으로부터 진행하는 흡수액을 유입받는 분리기입구, 유입받은 흡수액과 함께 회전하는 로터, 이물질이 제거된 흡수액을 배출하는 분리기출구, 상기 로터의 외부에서 로터로부터 분리되는 이물질 상이 쌓이는 격리공간을 포함하고, 상기 로터의 가장자리에 구비되는 적어도 일시적으로 유체연통하도록 구비되는 유출포트를 통하여 로터 내의 이물질이 격리공간 상으로 분리되어 유로 내 흡수액에 포함된 이물질이 별도의 배관 등으로 배출될 수 있다.
본 발명은, 열교환기로부터 상기 원심분리기로의 유로와 상기 원심분리기로부터 흡수탑으로의 유로를 연결하는 바이패스를 더 포함하고, 재생탑으로부터 열교환기를 지나 이송되는 흡수액을 상기 원심분리기를 거치지 않고 흡수탑 측으로 이송시키거나 또는 상기 원심분리기로부터 배출된 흡수액을 상기 바이패스를 통해 순환시켜 이산화탄소 포집에 사용되는 흡수액과 원심분리기에서 처리되는 흡수액의 용량 차이에 따른 과부하를 최소화하는 효과를 제공한다.
본 발명은, 상기 원심분리기로의 유로 상에 버퍼탱크를 더 포함하고, 상기 버퍼탱크는 상기 흡수탑으로부터 공급되는 흡수액을 일시적으로 저장한 후 상기 바이패스 또는 원심분리기로 유동시켜 이물질의 분리를 복수회 수행할 수 있다.
본 발명은, 본 발명은 흡수탑으로부터 재생탑으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로 상에 상기 흡수액 내 이물질을 제거하는 제2원심분리기를 더 포함하여 재생탑 측으로 공급되는 흡수액에 포함된 이물질을 분리제거하는 이산화탄소 포집시스템을 제공하는 효과를 도출한다.
본 발명은, 상기 제2원심분리기는 흡수탑으로부터 열교환기로 상기 흡수액이 공급되는 유로 상에 구비되어 고온의 흡수액에 의한 부식 등의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명은, 흡수탑으로부터 재생탑으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로 상에 구비되는 필터를 더 포함하고, 상기 필터는 유로 내에 또는 유로를 둘러싸며 소정 길이로 형성되며 서로 다른 크기의 다수의 기공을 형성한 멤브레인 필터로 구비하여 흡수액 내 부유물이 필터에 의해 자동적으로 여과되는 효과가 있다.
본 발명은, 상기 필터는 흡수액이 유출입되는 필터바디, 상기 필터바디 내부에서 흡수액을 여과시키는 여과부, 상기 여과부에 부착된 이물질을 역세척하는 자동세척부를 포함하고, 상기 자동세척부는 제어에 의해 자동세척부를 구동시키는 구동부, 상기 구동부에 연결되어 구동하며 상기 필터에 부착된 이물질을 흡입하는 흡입부, 상기 흡입부에서 흡입된 이물질을 배출시키는 배출부를 포함하는 자동세척타입 필터로 구비하여 이물질을 여과시키는 부분을 교체하거나 해체하지 않으면서 여과된 이물질을 자동으로 세척할 수 있도록 한다.
본 발명은, 선박에 설치되어 선박 운항으로 인해 발생하는 배기가스가 내부에 유동하도록 하면서 세정수를 분사하여 상기 배기가스 내 유해물질을 제거하는 스크러버, 상기 스크러버를 통과한 배기가스를 공급받아 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 흡수탑, 상기 흡수탑으로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 재생탑, 상기 흡수탑에서 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 열교환시키는 열교환기를 포함하고, 상기 재생탑으로부터 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 원심분리기를 구비하여 상기 이산화탄소를 흡수한 흡수액 내에 함유된 이물질을 분리하는 효과를 준다.
본 발명은, 상기 스크러버로부터 배출된 배기가스를 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 복수의 흡수탑, 상기 스크러버와 복수의 흡수탑 사이에서 스크러버로부터 배출된 배기가스를 복수의 흡수탑으로 공급하는 매니폴드 및 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 복수의 재생탑을 포함하고, 상기 복수의 재생탑으로부터 적어도 하나 이상의 열교환기를 거쳐 상기 복수의 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 적어도 하나 이상의 상기 원심분리기가 구비되어 스크러버와 흡수탑의 배기가스 처리용량 차이에 따른 분배가 원활하다.
본 발명은, 열교환기로부터 복수의 흡수탑을 향해 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 이송시키는 유로 상에 복수의 원심분리기가 구비되고, 적어도 하나 이상의 상기 흡수탑으로부터 적어도 하나 이상의 상기 재생탑으로 이산화탄소가 탈거된 흡수액이 공급되는 유로 상에 상기 흡수액 내 이물질을 제거하는 적어도 하나 이상의 제2원심분리기가 구비되어 복수의 흡수탑 및/또는 재생탑에서 이송되는 흡수액의 이물질을 제거할 수 있다.
본 발명은, 협소한 구조를 가진 선박 내에서 유로 내 이물질 제거를 위한 구성이 컴팩트화되고 설치, 교체 및 해체 작업이 용이한 효과를 가진다.
도 1은 종래의 이산화탄소 흡수 시스템을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집시스템을 도시한 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흡수탑(110)의 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리기(310)를 도시한 도면
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집시스템을 도시한 도면
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동세척타입 필터의 분해사시도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동세척타입 필터의 단면도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 이산화탄소 포집시스템이 선박에 설치된 것을 도시한 도면
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크러버(160)와 흡수탑(110)이 연결된 것을 도시한 도면
도 12 내지 도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 이산화탄소 포집시스템을 도시한 도면
이하에서는 본 발명에 따른 이산화탄소 포집시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니고, 다른 구성요소 또한 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 명세서에 기재된 "~부" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, 어떤 구성요소간 "연결"된다고 할 때, 이는 구성요소끼리 직접 접촉하며 체결된다는 것에 한정되는 것이 아니라 다른 구성요소를 통하여 체결되는 것을 포함하며, 체결되어있지 않더라도 소정의 힘이나 에너지를 전달할 수 있도록 배치된다는 것을 의미할 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이산화탄소 포집시스템(100)의 개념도이다. 상기 이산화탄소 포집시스템은 흡수탑 내에서 흡수액와 이산화탄소의 화학반응을 통해 배기가스 내 이산화탄소를 포집하고, 재생탑 내에서 이산화탄소를 흡수액로부터 탈거시킨 후 상기 흡수탑으로 재공급시키는 과정에 있어서 분진, 염, 나아가 플랑크톤이나 미세한 크기의 쓰레기 등 이물질의 혼입에 의한 이산화탄소의 흡수 효율 저하를 방지할 수 있다. 상기 이산화탄소 포집시스템(100)은 흡수탑(110), 재생탑(120), 열교환기(130), 리보일러(140) 및 응축기(150)를 포함한다.
상기 흡수탑(110)은 배기가스 내의 이산화탄소를 흡수액과 결합시킴으로써 제거하는 구성으로, 흡수탑(110)에 공급된 배기가스 내의 이산화탄소를 화학반응에 의해 흡수액에 흡수시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 흡수액은 아민계, 아미노산염, 무기염류 용액, 암모니아수 등일 수 있다.
도 3에 도시된 흡수탑(110)의 단면도를 참고하면, 상기 흡수탑(110)의 일측에 구비된 배기가스 유입구(111)를 통해 유입된 배기가스는 흡수탑 내에서 상승유동하면서 후술하는 제2회수유로(240)를 통해 공급되어 흡수액분사부(113)에 의해 흡수탑(110) 내 균일하게 분사되는 흡수액과의 화학반응에 의해 이산화탄소가 제거된다. 이산화탄소가 제거된 배기가스는 흡수탑(110) 상부에 구비된 배기가스 유출구(115)를 통해 배출되며, 하부의 집수부(117)에 포집된 이산화탄소를 포집한 흡수액은 후술하는 제1공급유로(210)를 통해 열교환기(130)를 거쳐 재생탑(120)으로 이송된다. 상기 흡수탑(110)은 하부의 집수부에 포집된 흡수액을 적어도 일부 취출하여 상기 재생탑으로 공급할 수 있다.
상기 재생탑(120)은 상기 흡수탑(110)으로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 흡수액 내 화학적으로 결합되어 있는 이산화탄소를 탈거시킴으로써 흡수액을 재생하도록 구비될 수 있다. 재생탑(120)에서 이산화탄소를 탈거한 흡수액은 후술하는 열교환기(130)를 통해 열교환된 후 흡수탑으로 공급됨으로써, 흡수탑(110)으로부터 재생탑(120)으로 이송된 후 이산화탄소가 탈거되어 다시 흡수탑(110)으로 이송되어 배기가스의 이산화탄소 흡수에 사용되는 흡수액의 순환라인을 형성할 수 있다.
상기 열교환기(130)는 상기 흡수탑(110)에서 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 상기 재생탑(120)에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 열교환시키도록 구비되는데, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 흡수탑(110)에서 재생탑(120) 측으로 이송되는 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 재생탑(120)으로부터 흡수탑(110) 측으로 이송되는 이산화탄소가 탈거된 흡수액을 열교환시켜 흡수탑(110) 내에서의 이산화탄소 흡수와 재생탑(120) 내에서의 이산화탄소 탈거과정이 원활하게 수행되도록 할 수 있다. 흡수탑(110) 내에서 수행되는 이산화탄소와 흡수액 사이의 화학적 결합은 발열반응에 해당하고, 재생탑(120) 내에서 수행되는 이산화탄소의 탈거는 흡열반응에 해당하므로, 흡수탑(110) 내 온도를 낮게 유지하면서 흡수탑(110)에서 분사되는 흡수액의 온도를 낮게 만드는 것이 유리하고, 재생탑(120)에서는 이와 반대로 재생탑 내 환경을 고온으로 유지하는 것이 유리하다. 따라서 본원발명의 열교환기(130)는 재생탑(120)으로부터 흡수되는 고온의 흡수액을 흡수탑(110)으로부터 재생탑(120) 측으로 공급되는 저온의 흡수액과 열교환시킴으로써 흡수탑 및 재생탑에서 수행되는 이산화탄소 흡수 및 탈거반응을 원활히 수행하도록 할 수 있다.
상기 리보일러(140)는 재생탑(120)에 열에너지를 공급하여 흡수액에 포집된 이산화탄소를 기화시킬 수 있다. 즉, 재생탑(120)에서는 상기 리보일러(140)로부터 열에너지를 받아 흡수액 재생공정이 수행된다. 이때 기화되어 분리된 이산화탄소(51)는 재생탑(120) 상부로 배출되며, 이산화탄소가 분리된 흡수액은 흡수탑(110)으로 이송되어 재생될 수 있다.
상기 응축기(150)는 재생탑(120)으로부터 배출되는 이산화탄소와 수증기의 혼합가스를 응축시키도록 구비된다. 상기 응축기(150)는 이산화탄소와 수증기의 혼합가스를 냉각수 등과 열교환시켜 냉각시키는 냉각기(151), 냉각된 이산화탄소와 수증기의 혼합가스를 기체상의 이산화탄소와 액체상의 물로 분리시키는 분리드럼(153), 상기 분리드럼(153)과 연결되어 응축수를 분리해서 탈거탑(11)으로 다시 공급하는 리턴펌프(155)를 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수액의 순환라인 및 흡수액을 이송시키는 유로를 설명하면, 상기 흡수탑(110)의 집수부(117)에 모인 흡수액은 제1공급유로(210)를 통해 열교환기(130) 측으로 이송된다. 열교환기(130)를 거쳐 승온된 흡수액은 제2공급유로(220)를 통해 재생탑(120)으로 이송되며, 재생탑(120)의 일측면과 연결되어 재생탑 내에 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 분사될 수 있다. 재생탑(120) 및 리보일러(140)에서 흡수액로부터 탈거된 이산화탄소가 응축기(150) 측으로 배출되고, 이산화탄소가 탈거된 흡수액은 제1회수유로(230)를 통해 열교환기(130)로 이송되어 흡수탑(110)으로부터 이송되는 저온의 흡수액과 열교환된 후 제2회수유로(240)를 거쳐 흡수탑(110)으로 회수됨으로써 흡수액의 순환라인이 형성될 수 있다.
또한, 상기 재생탑(120)으로부터 흡수탑(110)으로 공급되는 흡수액의 유로, 즉 회수유로 상에 원심분리기(310)가 구비되어 흡수액 내 이물질을 걸러낼 수 있다. 본원발명의 바람직한 일 실시예에서는 상기 원심분리기(310)가 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 상기 열교환기로부터 흡수탑을 향해 이송시키는 제2회수유로(240) 상에 구비되어 재생탑(120)에서 흡수액 내 이산화탄소를 탈거하거나, 흡수탑(110)에서 배기가스 내 이산화탄소를 흡수하는 과정에서 이물질이 흡수액에 같이 포함된 경우 흡수액이 열교환기(130)로부터 흡수탑(110)으로 유동하여 재사용되기 전에 이물질을 걸러내도록 할 수 있다. 제1회수유로(230) 상에서 열교환기(130) 진입 전 이산화탄소를 탈거한 흡수액은 상대적으로 고온 상태이고, 흡수탑(110)에서 재생ㅌ탑(120) 쪽으로 향하는 저온의 흡수액과 열교환된 후의 이산화탄소를 탈거한 흡수액은 상대적으로 저온 상태이므로, 상기 원심분리기(310)가 흡수탑(110)과 열교환기(130) 사이에 구비됨으로써 부식이 더욱 방지될 수 있다.
도 4를 참고하면, 상기 원심분리기(310)는 흡수액을 유입받고 회전에 의한 원심력으로 비중이 큰 이물질 상을 중심으로부터 외측으로 몰려 유동하도록 함으로써 이물질 상과 흡수액을 분리할 수 있다. 상기 원심분리기(310)는 분리기입구(311), 로터(312), 분리디스크(313), 격리공간(314), 분리기출구(315) 및 이물질탱크(316)를 포함할 수 있다. 상기 원심분리기(310)는 흡수액에 의한 부식을 최소화하거나 방지하기 위하여 내식성이 있는 재질로 구비될 수 있는데, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 스테인레스강, 니켈 크롬 합금 등의 재질일 수 있다.
상기 분리기입구(311)는 흡수탑 측으로부터 진행하는 흡수액을 유입받으며, 공급유로와 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 로터(312)는 내부에 복수의 분리디스크(313)를 포함하여 유입받은 흡수액과 함께 회전하도록 구비된다. 상기 로터는 가장자리에 유출포트를 포함하여 로터 내에서 외측으로 쏠린 이물질 상을 배출할 수 있다. 유출포트는 항상 개방된 상태의 개구부로 형성되어 분리디스크(313)를 넘어 유동한 이물질 상이 하기 격리공간 측으로 유출되도록 형성될 수 있으나, 별도로 구비되는 제어기나 센서 등에 의해 일시적으로 외부와 유체연통되도록 개폐될 수 있는 포트로 형성될 수도 있다.
상기 격리공간(314)은 로터로부터 분리되는 이물질 상이 쌓이도록 상기 로터의 외부에서 로터(312)를 감싸면서 형성될 수 있다. 상기 분리기출구(315)는 이물질이 제거된 흡수액을 배출하여 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 이물질을 제거한 상태로 재생탑(120)으로 이송되도록 할 수 있다. 이물질탱크(316)는 상기 격리공간으로부터 배출되는 이물질을 일시적으로 저장하고 배출하도록 구비될 수 있다.
상기 원심분리기(310)가 흡수탑(110)과 열교환기(130) 사이에 구비되는 경우에는 상기 분리기입구(311)와 분리기출구(315)가 제1공급유로(210)와 연결되어 이물질이 제거된 흡수액을 열교환기(130) 쪽으로 이송할 수 있다.
계속해서 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서는 제2회수유로(240)가 원심분리기(310)와의 관계에서 바이패스(우회로, 245) 및/또는 버퍼탱크(243)를 형성하도록 구비될 수 있다. 상기 흡수탑(110) 및/또는 재생탑(120)에서 배기가스 내 이산화탄소를 포집하기 위해 흡수액을 분사하고 취출하여 이송시키는 시간당 유량과 원심분리기(310)에서 원심분리를 통해 처리할 수 있는 흡수액의 시간당 유량이 상이할 수 있다. 이 경우 바이패스(우회로, 245) 및/또는 버퍼탱크(243)를 통해 이물질 상의 분리가 효율적으로 수행되도록 할 수 있다.
제2회수유로의 공급단(241)에서 이송되는 흡수액은 원심분리기로의 유로 상에 구비된 버퍼탱크(243)에 일시적으로 저장될 수 있다. 상기 바이패스(245)는 열교환기로부터 상기 원심분리기로의 유로와 상기 원심분리기로부터 흡수탑으로의 유로, 즉 공급단(241)과 유출단(247)을 연결하도록 구비될 수 있다.
상기 버퍼탱크(243)에 일시적으로 저장된 흡수액은 바이패스(245)를 통하여 원심분리기(310)를 거치지 않고 공급단(241)에서 유출단(247)으로 이송되거나, 또는 분리기출구(315)에서 배출된 흡수액이 제어에 의해 바이패스를 통해 순환되어 버퍼탱크(243)에 저장된 후 다시 원심분리기(310)로 이송되고 이물질 상이 분리될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에서는 버퍼탱크가 결여되더라도 밸브를 통해 흡수액이 바이패스(245) 및/또는 원심분리기(310)로 유동할 수 있다.
흡수탑(110) 및/또는 재생탑(120)에서 이송되는 흡수액의 시간당 유량과 원심분리기(310)에서 처리하는 시간당 유량이 같거나 상응하도록 설계되는 일 실시예에서는 회수유로와 원심분리기 사이의 관계에서 상기 바이패스 및/또는 버퍼탱크가 구비되지 않을 수 있다. 또한, 상기 원심분리기(310)가 열교환기(130)와 흡수탑(110) 사이에 구비되는 경우에도 제1회수유로(230)에 상술한 구성이 포함될 수 있는 것은 통상의 기술자에게 이해될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에서, 도 2 및 도 5에서와 같이 흡수탑(110)으로부터 재생탑(120)으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로(210, 220) 상에 제2원심분리기(320, 320')를 추가로 포함할 수 있다.
제2원심분리기(320, 320')는 제1공급유로(210) 및/또는 제2공급유로(220) 상에 구비되어 이산화탄소를 흡수한 흡수액 내 이물질 상을 분리하여 배출할 수 있다. 제2원심분리기(320)는 바람직하게는 부식을 더욱 방지하기 위하여, 상대적으로 온도가 낮은 상태로 처리된 흡수액을 원심분리하도록 열교환기(130) 전단, 즉 열교환기(130)와 흡수탑(110) 사이의 제1공급유로(210) 상에 구비될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 또다른 일 실시예에서는, 흡수탑(110)과 재생탑(120) 사이에서 형성되는 흡수액의 순환라인 상에 원심분리기(310, 320) 대신 필터(410, 420)가 구비될 수 있다. 필터(410, 420)는 흡수탑(110)과 재생탑(120) 및 열교환기(130) 사이를 연결하는 유로 상에서 원심분리기(310, 320)의 적어도 일부를 대체하여 구비되거나 상기 원심분리기(310, 320)와 직렬 및/또는 병렬로 구비되어 흡수액 내의 이물질을 걸러낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 필터(410, 420)는 여러 격자크기의 메쉬를 겹쳐 형성하거나 유로상에 서로 다른 크기의 기공을 형성한 멤브레인 필터로 구비되어 흡수액 내 이물질을 분리해낼 수 있다. 상기 멤브레인 필터의 메쉬 및/또는 기공의 크기가 보다 작도록 형성함으로써 메쉬 및/또는 기공보다 큰 이물질을 포집할 수 있다. 상기 멤브레인 필터는 유로 내에 또는 유로를 둘러싸며 소정 길이로 형성되어 흡수액 내 이물질을 흡수할 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(410)는 흡수액 내 여러 크기의 이물질을 분리해내기 위한 자동세척타입 필터일 수 있다. 흡수액이 단순히 용액 속에 부유하는 미세 플랑크톤, 먼지 등의 이물질을 포함하는 경우와 달리 선박 등의 엔진에서 발생하는 배기가스를 해수나 밸러스트수 등으로 세정한 후 이로부터 분리해낸 이물질이나 오염물질을 포함하는 경우, 흡수액 내에는 해양 쓰레기, 부유물, 어패류 조각 등 더욱 다양한 크기의 이물질이 포함될 수 있다. 또한 선박 등의 경우 공간을 넓게 확보하는 고유의 목적을 위해 기계실과 같은 공간은 상대적으로 협소하게 설계됨에 따라 필터의 설치 및 교체작업이 최소화되어야 한다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터(410, 420)는 이물질을 여과시키는 부분을 교체하거나 해체하지 않으면서 여과된 이물질을 자동으로 세척할 수 있도록 구비됨이 바람직하다. 상기 자동세척타입 필터(410)는 필터바디(411), 여과부(412) 및 자동세척부(413)를 포함할 수 있다.
상기 필터바디(411)는 자동세척타입 필터의 외부골격을 이루며, 상기 필터바디(411)의 유입부(4111)를 통해 내부로 유입된 흡수액은 필터바디(411) 내에 위치하는 여과유닛을 거치면서 이물질 등이 여과되어 처리된 후 상기 필터바디(411)의 유출부(4112)를 통해 배출되게 된다. 상기 필터바디(411)의 내부는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 유입부(4111)를 사이에 두고 필터바디(411)의 최하부면을 형성하는 하부면(4115)과 중간면을 형성하는 격벽(4114)에 의해 형성된 부분에 유입부(4111)로 유입된 처리 전 흡수액이 일시 저장되었다가 여과부(412)를 통과하여 이물질이 여과된다. 이후 상기 유출부(4112)를 사이에 두고 상기 격벽(4114)과 필터바디(411)의 최상부면을 형성하는 상부면(4113)에 의해 형성된 부분에 여과된 흡수액이 일시 저장되었다가 유출부(4112)를 통해 공급유로 또는 회수유로로 유출될 수 있다. 상기 상부면(4113)에는 필터바디(411) 내부에 여과부(412)가 진입될 수 있도록 개구부가 관통형성되고, 여과부(412)가 설치된 이후에는 폐색될 수 있다. 상기 격벽(4114)에는 하측에 일시 저장된 흡수액이 여과부(412) 내부로 유입될 수 있도록 개구부가 관통형성될 수 있다.
상기 여과부(412)는 필터바디(411) 내부에 유입된 흡수액을 여과처리하여 이물질 등을 제거하는 구성으로, 하측은 상기 격벽(4114)에 고정되고 상측은 상부면(4113)에 각각 고정될 수 있다. 상기 여과부(412)는 바람직하게는 원통형의 여러 격자 크기를 가진 메쉬가 복수 층을 이루며 겹쳐져 형성될 수 있으며, 이에 따라 복수의 메쉬 층에 서로 다른 입자크기의 이물질이 단계적으로 걸러질 수 있다. 여과부(412) 내주면에 이물질 등이 쌓여 여과기능이 저하되므로 후술하는 자동세척부(413)에 의해 여과부(412) 내주면의 이물질 제거작업이 수행될 수 있다.
상기 자동세척부(413)는 상기 여과부(412)에 부착되는 이물질을 역세척하는 구성으로, 이를 위해 상기 자동세척부(413)는 제어부(미도시)의 신호에 의해 자동세척부를 구동시키는 구동부(4131), 상기 구동부(4131)에 연결되어 움직이면서 상기 여과부(412)에 부착된 이물질을 흡입하는 흡입부(4132), 상기 흡입부(4132)에서 흡입된 이물질을 배출시키는 배출부(4133)를 포함할 수 있다.
상기 구동부(4131)는 상기 자동세척부(413)가 작동하기 위한 동력을 제공하고, 이러한 동력을 이용하여 후술할 흡입부(4132)를 회전 및/또는 상하이동시키는 부분으로, 일반적으로 구동력을 제공하는 구동모터와, 일단이 상기 구동모터에 연결되어 회전 및/또는 상하이동하면서 그 타단에 연결되는 후술할 흡입부(4132)를 연동하여 회전 및/또는 상하이동시키는 구동축을 포함할 수 있다. 이때, 상기 구동축에는 상하이동간격을 특정하기 위한 한 쌍의 리미트스위치가 배치되어, 상기 구동축이 상하향으로 이동할 수 있다.
상기 흡입부(4132)는 상기 구동부(4131)에 연결되어 움직이면서 상기 여과부(412)에 부착된 이물질을 흡입하는 부분으로, 여과부(412) 측으로 연장된 일단이 상기 여과부의 내주면에 접촉 또는 아주 근접하게 되면서 그 중앙에 관통형성된 흡입구를 통해 이물질과 역세척수(즉, 흡입구에서의 흡입압력에 의해 여과부 외부의 여과된 흡수액이 다시 내부로 통과하면서 부착된 이물질과 함께 흡입되는데 이를 '역세척수'라 한다) 등을 흡입하며, 흡입된 이물질과 역세척수 등을 길이방향으로 형성된 관로를 통해 후술할 배출부(4133)로 이동시켜 배출될 수 있게 한다.
상기 배출부(4133)는 상기 흡입부(4132)에서 흡입된 이물질 등을 배출시키는 부분으로, 일단이 상기 흡입부(4132)와 연통되고 타단이 외부와 연통되어 이물질 등을 외부로 배출시키게 된다. 상기 배출부(4133)의 일측에는 상기 배출부(4133)의 일측에 연결되어 상기 필터(20) 내에 부착된 이물질의 흡입/배출을 위한 흡입력을 제공하는 부분으로 제어부(미도시)에 의해 제어되는 이그조스트밸브가 연결될 수 있다. 즉, 상기 이그조스트밸브에 의해 흡입부(4132) 내부의 기압이 조절되어 여과부(412) 내주면에 부착된 이물질 등이 흡입된다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서는 선박이라는 특수한 환경에서 자동세척타입 필터가 설치되는 공간이 매우 협소한 문제를 해결하고자 상기 배출부(4133)에서 이물질이 배출되는 통로를 상기 바디(411)의 상부가 아닌 하부에 위치시키고, 각 여과부(412)로부터 세척되는 이물질의 배출루트 모두를 연통시켜 하나의 역세척라인을 형성하도록 하여 장치를 컴팩트화할 수 있고 설치, 교체 및 해체 작업 역시 용이해지는 효과가 있다.
도 10을 참고하여 본 발명의 또다른 일 실시예에 대해 설명하도록 하면, 본 발명은 선박에 설치된 선박용 이산화탄소 포집시스템(100)일 수 있다. 선박용 이산화탄소 포집시스템(100)은 선박에 구비되어 엔진 등으로부터 발생하는 오염물질을 포함한 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하여 정화된 배기가스를 배출할 수 있다. 상기 선박용 이산화탄소 포집시스템(100)은 스크러버(160)를 더 포함할 수 있다.
상기 스크러버(160)는 선박 운항으로 인해 발생하는 배기가스가 내부에 유동하도록 하면서 세정수를 분사하여 상기 배기가스 내 유해물질을 제거한다. 상기 스크러버(160)는 습식 스크러버임이 바람직하고, 배기가스가 스크러버 내의 패킹, 분산수단 등을 통과하면서 스크러버 내부에서 분사되거나 공급되는 세정수에 의해 오염물질이 제거될 수 있다. 분사되는 세정수는 해수일 수 있는데, 분사되는 해수의 입자가 상대적으로 작고, 배기가스의 상승유동은 상대적으로 강하기 때문에 세정수 내 이물질이 배기가스에 혼입될 수 있다. 스크러버(160)를 통과한 배기가스는 배기가스 공급유로(250)를 따라 흡수탑(110)의 유입구(111)로 유입될 수 있다. 엔진에서 발생하여 유동하는 고온의 배기가스는 상기 스크러버(160)를 통과하면서 세정수에 의해 냉각되므로, 상기 흡수탑(110)에서 배기가스로부터 이산화탄소를 흡수하기 위하여 배기가스를 부수적으로 냉각하는 과정이 생략되어 효율적인 이산화탄소 포집이 가능하다.
도 12 내지 도 15에 도시된 본 발명의 또다른 일 실시예를 참고하면, 본 발명은 스크러버(160)로부터 배출된 배기가스를 분배하는 매니폴드(170)를 추가로 포함할 수 있다. 선박용 이산화탄소 포집시스템의 경우 육상에 설치되는 흡수탑(110) 및 재생탑(120)과는 달리 높이 제한(rader dead zone을 방지하기 위함)이 있게 된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는 흡수탑(110) 및/또는 재생탑(120)을 복수로 구비하여 복수의 흡수탑 및/또는 재생탑에서 이산화탄소를 포집하도록 할 수 있다. 상기 매니폴드(170)는 상기 스크러버(160)와 복수의 흡수탑(110) 사이에서 스크러버로부터 배출된 배기가스를 복수의 흡수탑으로 공급하도록 구비될 수 있다. 액체상인 흡수액이 복수의 흡수탑(110)과 재생탑(120) 사이의 유로에서 밸브 등에 의해 흐름이 제어될 수 있음에 비해, 스크러버(160)로부터 흡수탑(110)으로 유동하는 배기가스는 기체상이기 때문에 매니폴드를 구비함으로써 효율적인 배기가스의 분배가 가능하다.
이에 따라, 본 발명에 따른 선박용 이산화탄소 포집시스템(100)은 복수의 흡수탑(110)으로부터 제1공급유로(210), 열교환기(130), 제2공급유로(220)를 거쳐 재생탑(120)으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 이송시키고, 재생탑(120)에서 이산화탄소가 탈거된 흡수액을 제1회수유로(230), 열교환기(130) 및 제2회수유로(240)를 거쳐 흡수탑(110)으로 이송시키는 흡수액의 순환라인을 형성하면서, 재생탑으로부터 흡수탑으로 공급되는 복수의 유로 상에 원심분리기(310)를 구비하되, 바람직하게는 상기 복수의 원심분리기(310)를 이산화탄소가 탈거된 흡수액을 상기 열교환기(130)으로부터 흡수탑(110)을 향해 이송시키는 복수의 제2회수유로(240) 상에 구비할 수 있다.
또한, 적어도 하나 이상의 흡수탑으로부터 재생탑으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로 상에 상기 흡수액 내 이물질을 제거하는 적어도 하나 이상의 제2원심분리기(320)를 구비할 수 있으며, 제2원심분리기(320)는 열교환기(130)로부터 흡수탑(110)으로의 제1공급유로(240) 상에 구비됨이 바람직하다.
나아가, 상기 복수의 원심분리기(310) 및/또는 제2원심분리기(320)가 복수의 필터(410, 420)로 대체되거나, 필터가 원심분리기와 함께 구비되어 흡수액 내 이물질을 분리하여 제거할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 이산화탄소 포집시스템
110: 흡수탑 120: 재생탑
130: 열교환기 140: 리보일러
150: 응축기 160: 스크러버
170: 매니폴드
210: 제1공급유로 220: 제2공급유로
230: 제1회수유로 240: 제2회수유로
250: 배기가스 공급유로
310: 원심분리기 311: 분리기입구
312: 로터(312), 313: 분리디스크
314: 격리공간 315: 분리기출구
316: 이물질탱크
410: 필터 411: 필터바디
412: 여과부 413: 자동세척부

Claims (17)

  1. 이산화탄소가 포함된 배기가스를 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 흡수탑,
    상기 흡수탑으로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 재생탑을 포함하고,
    상기 재생탑으로부터 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 원심분리기를 구비하여 상기 이산화탄소를 탈거한 흡수액 내에 함유된 이물질을 분리하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡수탑에서 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 열교환시키는 열교환기를 더 포함하고,
    상기 흡수탑은 하부의 집수부에 포집된 흡수액을 취출하여 상기 재생탑으로 공급하며,
    상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액은 상기 열교환기를 통해 열교환된 후 흡수탑으로 공급되어 흡수액의 순환라인을 형성하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 원심분리기는 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 상기 열교환기부터 흡수탑을 향해 이송시키는 유로 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 원심분리기는 상기 재생탑 측의 열교환기로부터 진행하는 흡수액을 유입받는 분리기입구, 유입받은 흡수액과 함께 회전하는 로터, 이물질이 제거된 흡수액을 배출하는 분리기출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 원심분리기는 상기 로터의 외부에서 로터로부터 분리되는 이물질 상이 쌓이는 격리공간, 상기 격리공간으로부터 배출되는 이물질을 일시적으로 저장하고 배출할 수 있도록 구비된 이물질탱크를 더 포함하고,
    상기 로터의 가장자리에 구비되는 적어도 일시적으로 유체연통하도록 구비되는 유출포트를 통하여 로터 내의 이물질이 격리공간 상으로 분리되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  6. 제3항에 있어서, 열교환기로부터 상기 원심분리기로의 유로와 상기 원심분리기로부터 흡수탑으로의 유로를 연결하는 바이패스를 더 포함하고,
    재생탑으로부터 열교환기를 지나 이송되는 흡수액을 상기 원심분리기를 거치지 않고 흡수탑 측으로 이송시키거나 또는 상기 원심분리기로부터 배출된 흡수액을 상기 바이패스를 통해 순환시키는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  7. 제6항에 있어서, 열교환기로부터 상기 원심분리기로의 유로 상에 버퍼탱크를 더 포함하고, 상기 버퍼탱크는 상기 재생탑 측의 열교환기로부터 공급되는 흡수액을 일시적으로 저장한 후 상기 바이패스 또는 원심분리기로 유동시키는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수탑으로부터 재생탑으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로 상에 상기 흡수액 내 이물질을 제거하는 제2원심분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2원심분리기는 흡수탑으로부터 열교환기로 상기 흡수액이 공급되는 유로 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수탑으로부터 재생탑으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로 상에 구비되는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 필터는 유로 내에 또는 유로를 둘러싸며 소정 길이로 형성되며 서로 다른 크기의 다수의 기공을 형성한 멤브레인 필터인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 필터는
    흡수액이 유출입되는 필터바디, 상기 필터바디 내부에서 흡수액을 여과시키는 여과부, 상기 여과부에 부착된 이물질을 역세척하는 자동세척부를 포함하고,
    상기 자동세척부는 제어에 의해 자동세척부를 구동시키는 구동부, 상기 구동부에 연결되어 구동하며 상기 필터에 부착된 이물질을 흡입하는 흡입부, 상기 흡입부에서 흡입된 이물질을 배출시키는 배출부를 포함하는 자동세척타입 필터인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집시스템.
  13. 선박에 설치되어 선박 운항으로 인해 발생하는 배기가스가 내부에 유동하도록 하면서 세정수를 분사하여 상기 배기가스 내 유해물질을 제거하는 스크러버,
    상기 스크러버를 통과한 배기가스를 공급받아 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 흡수탑,
    상기 흡수탑으로부터 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 재생탑을 포함하고,
    상기 재생탑으로부터 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 원심분리기를 구비하여 상기 이산화탄소를 탈거한 흡수액 내에 함유된 이물질을 분리하는 것을 특징으로 하는 선박용 이산화탄소 포집시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 흡수탑에서 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수액과 상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 열교환시키는 열교환기를 더 포함하고,
    상기 흡수탑은 하부의 집수부에 포집된 흡수액을 취출하여 상기 재생탑으로 공급하며,
    상기 재생탑에서 공급된 이산화탄소를 탈거한 흡수액은 상기 열교환기를 통해 열교환된 후 흡수탑으로 공급되어 흡수액의 순환라인을 형성하되,
    상기 원심분리기는 이산화탄소를 탈거한 흡수액을 상기 열교환기로부터 흡수탑을 향해 이송시키는 유로 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 이산화탄소 포집시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 선박용 이산화탄소 포집시스템은
    스크러버로부터 배출된 배기가스를 흡수액과 반응시켜 배기가스 내 이산화탄소를 제거하는 복수의 흡수탑,
    상기 스크러버와 복수의 흡수탑 사이에서 스크러버로부터 배출된 배기가스를 복수의 흡수탑으로 공급하는 매니폴드 및
    이산화탄소를 흡수한 흡수액을 공급받아 상기 흡수액으로부터 이산화탄소를 탈거시키는 복수의 재생탑을 포함하고,
    상기 복수의 재생탑으로부터 적어도 하나 이상의 열교환기를 거쳐 상기 복수의 흡수탑으로 공급되는 흡수액의 유로 상에 적어도 하나 이상의 상기 원심분리기가 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 이산화탄소 포집시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 열교환기로부터 복수의 흡수탑을 향해 이산화탄소를 흡수한 흡수액을 이송시키는 유로 상에 복수의 원심분리기가 구비되는 것을 특징으로 하는 선박용 이산화탄소 포집시스템.
  17. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나 이상의 상기 흡수탑으로부터 적어도 하나 이상의 상기 재생탑으로 이산화탄소를 흡수한 흡수액이 공급되는 유로 상에 상기 흡수액 내 이물질을 제거하는 적어도 하나 이상의 제2원심분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 이산화탄소 포집시스템.


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