KR20230013724A - 선박의 암모니아처리시스템 - Google Patents

선박의 암모니아처리시스템 Download PDF

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Abstract

선박의 암모니아처리시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템은 암모니아 증기의 농도를 발라스트탱크로부터 공급받은 평형수를 이용하여 희석시키는 농도희석부; 암모니아 저장 및 처리설비로부터 배출되거나 누출된 암모니아 증기를 농도희석부로 흘려 보내는 암모니아증기이동라인; 및 발라스트탱크로부터 공급받은 평형수를 농도희석부로 공급하는 평형수공급라인;을 포함한다.

Description

선박의 암모니아처리시스템{AMMONIA TREATMENT SYSTEM OF SHIP}
본 발명은 선박의 암모니아처리시스템에 관한 것이다.
최근 암모니아를 각종 수요처의 에너지원으로 활용하고자 하는 개발이 이루어지고 있다. 예컨대 암모니아를 연료로 사용하는 선박은 암모니아를 저장 및 처리하는 시스템을 갖추고 있다.
암모니아는 저장탱크에 가압된 상태로 저장될 수 있으며, 적은 농도로도 인체에 유해할 수 있어 암모니아의 농도를 조절하지 않고 대기로 방출시키면 공기보다 무거운 클라우드를 형성하여 선상의 인원에 치명적인 결과를 초래할 수 있다.
따라서, 밸브 오작동, 배관에 발생한 크랙, 장비의 플랜지 연결부위 부실 등으로 인해 이송 중 누출된 암모니아 증기 또는 선박의 암모니아 저장탱크 및 연료공급시스템 등으로부터 외부로 배출되는 암모니아 증기를 배출허용기준에 맞게 처리하여 외부로 안전하게 배출시킬 필요성이 있다.
암모니아를 저장하고, 이를 연료로 사용하는 선박과 관련된 종래 기술로서, 한국등록특허 제10-2111503호(2020.05.11. 등록)를 참조하기 바란다.
한국등록특허 제10-2111503호(2020.05.11. 등록)
본 발명의 실시 예는 외부로 배출되는 암모니아 증기의 농도를 효과적으로 희석시켜 안전성을 보장하는 선박의 암모니아처리시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 암모니아 증기의 농도를 발라스트탱크로부터 공급받은 평형수를 이용하여 희석시키는 농도희석부; 암모니아 저장 및 처리설비로부터 배출되거나 누출된 암모니아 증기를 상기 농도희석부로 흘려 보내는 암모니아증기이동라인; 및 상기 발라스트탱크로부터 공급받은 평형수를 상기 농도희석부로 공급하는 평형수공급라인;을 포함하는 선박의 암모니아처리시스템이 제공될 수 있다.
상기 농도희석부 내의 암모니아 농도를 측정하는 제1농도측정기와, 상기 평형수공급라인에 마련된 제1유량조절부를 더 포함하되, 상기 제1농도측정기에 의해 측정된 값을 기초로 상기 제1유량조절부에 의해 상기 농도희석부로 보내지는 평형수의 양이 조절될 수 있다.
상기 평형수공급라인 쪽으로 해수를 합류시키는 해수공급라인과, 상기 해수공급라인에 마련된 제2유량조절부를 더 포함하되, 상기 제1농도측정기에 의해 측정된 값과 상기 제1유량조절부에 의해 상기 농도희석부로 보내지는 평형수의 양을 기초로 상기 제2유량조절부에 의해 상기 평형수공급라인 쪽으로 합류되는 해수의 양이 조절될 수 있다.
상기 평형수공급라인을 통해 상기 농도희석부로 보내져 상기 암모니아 증기를 희석시킨 후 배출되는 평형수를 상기 발라스트탱크로 회수하는 회수라인을 더 포함할 수 있다.
상기 발라스트탱크 내 평형수에 함유된 암모니아성분의 농도를 측정하는 제2농도측정기와, 상기 발라스트탱크로 해수를 공급하며, 제3유량조절부를 마련한 발라스트수 발라스트수희석라인을 더 포함하되, 상기 제2농도측정기에 의해 측정된 값을 기초로 상기 제3유량조절부에 의해 상기 발라스트탱크로 보내지는 해수의 양이 조절될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 암모니아 증기의 농도를 해수를 이용하여 희석시키는 농도희석부; 암모니아 저장 및 처리설비로부터 배출되거나 누출된 암모니아 증기를 상기 농도희석부로 흘려 보내는 암모니아증기이동라인; 상기 농도희석부로 해수를 공급하는 해수공급라인; 및 상기 해수공급라인을 통해 상기 농도희석부로 보내져 상기 암모니아 증기를 희석시킨 후 배출되는 해수를 발라스트탱크로 보내는 회수라인;을 포함하는 선박의 암모니아처리시스템이 제공될 수 있다.
상기 회수라인에 마련되며, 상기 발라스트탱크로 회수되는 해수에 존재하는 각종 이물질, 미생물을 포함하는 불순물을 제거하는 해수처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 해수처리부로 암모니아 중화제를 공급하는 첨가부를 더 포함하되, 상기 해수처리부는 상기 암모니아 중화제에 의해 상기 해수에 함유된 암모니아 성분을 중화시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템은 외부로 배출되는 암모니아 증기의 농도를 효과적으로 희석시켜 안전성을 보장할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템을 도시한다.
도 2는 도 1의 암모니아처리시스템에 해수공급라인이 추가된 모습을 나타낸다.
도 3은 도 1의 암모니아처리시스템에 포함된 발라스트탱크 내부의 암모니아성분의 농도에 따라 발라스트탱크에 해수가 공급되는 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템을 도시한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템을 도시하고, 도 2는 도 1의 암모니아처리시스템에 해수공급라인이 추가된 모습을 나타낸다. 그리고, 도 3은 도 1의 암모니아처리시스템에 포함된 발라스트탱크 내부의 암모니아성분의 농도에 따라 발라스트탱크에 해수가 공급되는 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템(100)은 암모니아 증기의 농도를 발라스트탱크(102)로부터 공급받은 평형수를 이용하여 희석시키는 농도희석부(110)와, 암모니아 저장 및 처리설비(101)로부터 배출되거나 누출된 암모니아 증기를 농도희석부(110)로 흘려 보내는 암모니아증기이동라인(L11)과, 발라스트탱크(102)로부터 공급받은 평형수를 농도희석부(110)로 공급하는 평형수공급라인(L12)을 포함한다.
또, 암모니아처리시스템(100)은 농도희석부(110) 내의 암모니아 농도를 측정하는 제1농도측정기(120)와, 평형수공급라인(L12)에 마련된 제1유량조절부(130)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1농도측정기(120)에 의해 측정된 값을 기초로 제1유량조절부(130)에 의해 농도희석부(110)로 보내지는 평형수의 양이 조절될 수 있다.
도 2를 참조하면, 암모니아처리시스템(100)은 평형수공급라인(L12) 쪽으로 해수를 합류시키는 해수공급라인(L13)과, 해수공급라인(L13)에 마련된 제2유량조절부(140)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1농도측정기(120)에 의해 측정된 값과 제1유량조절부(130)에 의해 농도희석부(110)로 보내지는 평형수의 양을 기초로 제2유량조절부(140)에 의해 평형수공급라인(L12) 쪽으로 합류되는 해수의 양이 조절될 수 있다.
도 3을 참조하면, 암모니아처리시스템(100)은 평형수공급라인(L12)을 통해 농도희석부(110)로 보내져 암모니아 증기를 희석시킨 후 배출되는 평형수를 발라스트탱크(102)로 회수하는 회수라인(L14)과, 발라스트탱크(102) 내 평형수에 함유된 암모니아성분의 농도를 측정하는 제2농도측정기(150)와, 발라스트탱크(102)로 해수를 공급하며, 제3유량조절부(160)를 마련한 발라스트수희석라인(L15)을 포함할 수 있다.
여기서, 제2농도측정기(150)에 의해 측정된 값을 기초로 제3유량조절부(160)에 의해 발라스트탱크(102)로 보내지는 해수의 양이 조절될 수 있다.
이하, 선박의 암모니아처리시스템(100)의 각 구성요소에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 농도희석부(110)는 암모니아 증기의 농도를 발라스트탱크(102)로부터 공급받은 평형수를 이용하여 희석시킨다. 이를 위해, 농도희석부(110)는 암모니아증기이동라인(L11)와 연결되며, 암모니아 저장 및 처리설비(101)로부터 배출되거나 누출된 암모니아 증기를 암모니아증기이동라인(L11)을 통해 공급받는다.
그리고, 농도희석부(110)는 평형수공급라인(L12)과 연결되어, 평형수공급라인(L12)을 통해 발라스트탱크(102)의 평형수를 공급받는다.
도시하지는 않았으나, 농도희석부(110)는 노즐을 통해 평형수를 분사시키는거나 충진탑과 같이 기액 접촉을 통해 기상의 성분을 액상에 용해시키는 장치에 평형수를 흘려보내는 방법으로 암모니아 증기의 농도를 희석시킬 수 있다.
상술한 암모니아증기이동라인(L11)은 암모니아 저장 및 처리설비(101)로부터 배출되거나 누출된 암모니아 증기를 농도희석부(110)로 흘려 보낸다.
암모니아 저장 및 처리설비(101)는 액상 암모니아 및 이의 증발가스를 저장하는 저장탱크, 선박의 연료준비룸, 암모니아 이송파이프 등 선박 내 암모니아 저장, 처리 및 연료공급을 위한 다양한 수단들을 포함할 수 있다.
예컨대 액상 암모니아를 저장하는 저장탱크로부터 발생한 암모니아 증기는 암모니아증기이동라인(L11)에 의해 농도희석부(110)로 이송되어 배출허용기준에 맞게 처리된 후 벤트 마스트(Vent Mast, 104)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
평형수공급라인(L12)은 발라스트탱크(102)로부터 공급받은 평형수를 농도희석부(110)로 공급한다. 평형수(Ballast Water)는 선박 운항 때 배의 무게중심을 유지하기 위해 배 밑바닥 또는 좌우에 설치된 발라스트탱크(102)에 채워진 바닷물이다. 화물을 선적했을 경우에는 무게가 늘기 때문에 평형수를 빼내고, 화물을 내릴 경우에는 그만큼 해수를 채워 균형을 맞춘다.
제1농도측정기(120)는 농도희석부(110) 내의 암모니아(성분)의 농도를 측정하고, 평형수공급라인(L12)에 마련된 제1유량조절부(130)는 제1농도측정기(120)에 의해 측정된 값을 기초로 제어될 수 있다.
구체적으로, 제1농도측정기(120)에 의해 측정된 값은 제어부(135)로 전달되고, 제어부(135)는 제1농도측정기(120)에 의해 측정된 값이 기준치보다 높은 경우, 제1유량조절부(130)의 개방 정도를 조절하여, 발라스트탱크(102)로부터 공급된 평형수를 농도희석부(110)로 보낼 수 있다. 이러한 제어부(135)는 이외에도 암모니아처리시스템(100)에 포함된 각종 수단을 제어하여, 농도희석부(110) 내의 암모니아 농도를 배출허용기준에 맞게 처리하는 등 암모니아처리시스템(100)의 운용 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상술한 발라스트탱크(102) 내의 평형수뿐 아니라, 해수공급라인(L13)을 통해 농도희석부(110) 쪽으로 해수가 추가 공급될 수 있다.
해수공급라인(L13)은 평형수공급라인(L12) 쪽으로 해수를 합류시키도록 평형수공급라인(L12)과 연결되거나, 다른 예에서는 농도희석부(110)와 직접 연결될 수 있다.
해수공급라인(L13)에 마련된 제2유량조절부(140)는 제1농도측정기(120)에 의해 측정된 값과 제1유량조절부(130)에 의해 농도희석부(110)로 보내지는 평형수의 양을 기초로 조절될 수 있으며, 상술한 제어부(135)에 의해 제어될 수 있다.
이를 통해 선박 항해 시, 평형수가 줄어든 경우에도 농도희석부(110) 내부의 암모니아성분 희석 작업을 원활하게 수행할 수 있다.
해수공급라인(L13)을 통해 공급되는 해수에는 각종 해양생물(미생물, 수중생물 등)이 살고 있어 그대로 유입될 경우 해양 생태계에 악영향을 끼칠 수 있다. 이에 해수처리부(145)는 해수공급라인(L13)을 통해 공급되는 해수에 포함된 각종 불순물을 제거한다. 해수처리부(145)는 예컨대 필터를 구비하여 해수에 존재하는 불순물(이물질, 미생물 등)을 여과하고, 살균물질을 이용하여 살균 처리할 수 있다. 불순물이 제거된 해수는 농도희석부(110)로 공급되어 암모니아 희석에 사용된다.
또, 해수처리부(145)는 첨가부(147)로부터 암모니아 중화제를 공급받아 농도희석부(110)로 해수와 함께 공급하여, 암모니아 농도를 희석시키는 작업의 효과를 높일 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 평형수공급라인(L12)을 통해 농도희석부(110)로 보내져 암모니아 증기를 희석시킨 후 배출되는 평형수는 회수라인(L14)을 통해 발라스트탱크(102)로 회수된다.
제2농도측정기(150)는 발라스트탱크(102) 내 평형수에 함유된 암모니아성분의 농도를 측정하고, 발라스트수희석라인(L15)은 발라스트탱크(102)로 해수를 공급한다.
이때, 제2농도측정기(150)에 의해 측정된 값을 기초로 제3유량조절부(160)에 의해 발라스트탱크(102)로 보내지는 해수의 양이 조절될 수 있다. 구체적으로, 제2농도측정기(150)에 의해 측정된 발라스트탱크(102) 내부의 암모니아 농도가 기준치를 초과하는 경우, 제어부(135)는 발라스트수희석라인(L15)에 마련된 제3유량조절부(160)를 조절하여 발라스트탱크(102) 내부로 해수를 공급할 수 있다. 이를 통해 발라스트탱크(102) 내부의 암모니아 농도를 조절할 수 있게 된다.
발라스트수희석라인(L15)을 통해 공급되는 해수에 포함된 불순물은 발라스트수희석라인(L15)에 마련된 해수처리부(145)에 의해 처리될 수 있다.
해수처리부(145)는 첨가부(147)로부터 암모니아 중화제를 공급받아 발라스트탱크(102)로 해수와 함께 공급하여, 발라스트탱크(102) 내부의 암모니아 성분을 중화시킬 수 있다.
발라스트수희석라인(L15)을 통해 흘러온 해수에 의해 희석된 발라스트탱크(102)에 저장된 평형수 중 적어도 일부는, 드레인 파이프(L16)를 통해 폐수저장고(170)로 흘러가 처리될 수 있다.외부로 배출되어 발라스트탱크(102)의 내부 수위가 조절될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선박의 암모니아처리시스템을 도시한다.
한편, 도 4를 참조하면 다른 실시 예에서 상술한 평형수 대신 해수가 암모니아 희석을 위한 유체로 농도희석부(110)에 바로 공급될 수 있다.
이를 위해, 암모니아처리시스템(100)은 암모니아 증기의 농도를 해수를 이용하여 희석시키는 농도희석부(110)와, 암모니아 저장 및 처리설비(101)로부터 배출되거나 누출된 암모니아 증기를 농도희석부(110)로 흘려 보내는 암모니아증기이동라인(L11)과, 농도희석부(110)로 해수를 공급하는 해수공급라인(L13)과, 해수공급라인(L13)을 통해 농도희석부(110)로 보내져 상기 암모니아 증기를 희석시킨 후 배출되는 해수를 발라스트탱크(102)로 보내는 회수라인(L14)을 포함한다.
여기서, 농도희석부(110) 내의 암모니아 농도를 측정하는 제1농도측정기(120)에 의해 측정된 값을 기초로, 제어부(135)에 의해 해수공급라인(L13)에 마련된 제2유량조절부(140)의 개방 정도가 조절될 수 있다.
또, 농도희석부(110)로부터 배출되는 해수에는 각종 해양생물 등을 포함한 불순물이 포함될 수 있다.
이에 회수라인(L14)에는 해수처리부(145)가 마련되어, 해수에 포함된 각종 불순물을 제거할 수 있다.
이때, 해수처리부(145)는 첨가부(147)로부터 암모니아 중화제를 공급받아 농도희석부(110)로부터 배출된 해수에 함유된 암모니아 성분을 중화시켜 발라스트탱크(102)로 보낼 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
101: 저장탱크 102: 발라스트탱크
110: 농도희석부 120: 제1농도측정기
130: 제1유량조절부 140: 제2유량조절부
145: 해수처리부 147: 첨가부
150: 제2농도측정기 160: 제3유량조절부
L11: 암모니아증기이동라인 L12: 평형수공급라인
L13: 해수공급라인 L14: 회수라인
L15: 발라스트수희석라인

Claims (8)

  1. 암모니아 증기의 농도를 발라스트탱크로부터 공급받은 평형수를 이용하여 희석시키는 농도희석부;
    암모니아 저장 및 처리설비로부터 배출되거나 누출된 암모니아 증기를 상기 농도희석부로 흘려 보내는 암모니아증기이동라인; 및
    상기 발라스트탱크로부터 공급받은 평형수를 상기 농도희석부로 공급하는 평형수공급라인;을 포함하는 선박의 암모니아처리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 농도희석부 내의 암모니아 농도를 측정하는 제1농도측정기와,
    상기 평형수공급라인에 마련된 제1유량조절부를 더 포함하되,
    상기 제1농도측정기에 의해 측정된 값을 기초로 상기 제1유량조절부에 의해 상기 농도희석부로 보내지는 평형수의 양이 조절되는 선박의 암모니아처리시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 평형수공급라인 쪽으로 해수를 합류시키는 해수공급라인과,
    상기 해수공급라인에 마련된 제2유량조절부를 더 포함하되,
    상기 제1농도측정기에 의해 측정된 값과 상기 제1유량조절부에 의해 상기 농도희석부로 보내지는 평형수의 양을 기초로 상기 제2유량조절부에 의해 상기 평형수공급라인 쪽으로 합류되는 해수의 양이 조절되는 선박의 암모니아처리시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 평형수공급라인을 통해 상기 농도희석부로 보내져 상기 암모니아 증기를 희석시킨 후 배출되는 평형수를 상기 발라스트탱크로 회수하는 회수라인을 더 포함하는 선박의 암모니아처리시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발라스트탱크 내 평형수에 함유된 암모니아성분의 농도를 측정하는 제2농도측정기와,
    상기 발라스트탱크로 해수를 공급하며, 제3유량조절부를 마련한 발라스트수 발라스트수희석라인을 더 포함하되,
    상기 제2농도측정기에 의해 측정된 값을 기초로 상기 제3유량조절부에 의해 상기 발라스트탱크로 보내지는 해수의 양이 조절되는 선박의 암모니아처리시스템.
  6. 암모니아 증기의 농도를 해수를 이용하여 희석시키는 농도희석부;
    암모니아 저장 및 처리설비로부터 배출되거나 누출된 암모니아 증기를 상기 농도희석부로 흘려 보내는 암모니아증기이동라인;
    상기 농도희석부로 해수를 공급하는 해수공급라인; 및
    상기 해수공급라인을 통해 상기 농도희석부로 보내져 상기 암모니아 증기를 희석시킨 후 배출되는 해수를 발라스트탱크로 보내는 회수라인;을 포함하는 선박의 암모니아처리시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회수라인에 마련되며, 상기 발라스트탱크로 회수되는 해수에 존재하는 각종 이물질, 미생물을 포함하는 불순물을 제거하는 해수처리부를 더 포함하는 선박의 암모니아처리시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 해수처리부로 암모니아 중화제를 공급하는 첨가부를 더 포함하되,
    상기 해수처리부는 상기 암모니아 중화제에 의해 상기 해수에 함유된 암모니아 성분을 중화시키는 선박의 암모니아처리시스템.
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