KR20230047838A - Exhaust gas treatment apparatus - Google Patents
Exhaust gas treatment apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230047838A KR20230047838A KR1020210131169A KR20210131169A KR20230047838A KR 20230047838 A KR20230047838 A KR 20230047838A KR 1020210131169 A KR1020210131169 A KR 1020210131169A KR 20210131169 A KR20210131169 A KR 20210131169A KR 20230047838 A KR20230047838 A KR 20230047838A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- exhaust gas
- absorbent
- unit
- supplied
- Prior art date
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 304
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 152
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 152
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 66
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 66
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 30
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 30
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 24
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 54
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 10
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N urea;hydrate Chemical compound O.NC(N)=O WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- -1 amine compound Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/04—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
- B01D47/06—Spray cleaning
- B01D47/063—Spray cleaning with two or more jets impinging against each other
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
- B01D47/12—Washers with plural different washing sections
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
- B01D53/1475—Removing carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
- F01N2260/02—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for cooling the device
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
- F01N2260/06—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for improving exhaust evacuation or circulation, or reducing back-pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
- F01N2570/10—Carbon or carbon oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0033—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cryogenic applications
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 배기가스 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스에서 분리된 이산화탄소를 효율적으로 활용할 수 있는 구조의 배기가스 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas treatment device, and more particularly, to an exhaust gas treatment device having a structure capable of efficiently utilizing carbon dioxide separated from exhaust gas.
일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 연료를 연소하여 동력을 생성하며, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물, 이산화탄소, 미연소 메탄 등을 포함하고 있다. 대기오염이 증가함에 따라 배기가스에 포함된 각종 유해물질에 대한 규제가 엄격해지고 있는 실정이며, 질소산화물과 황산화물뿐만 아니라 이산화탄소도 유엔 산하기관인 국제해사기구(IMO; International Maritime Organization)로부터 배출규제를 받고 있다. 실제, 국제해사기구는 2008년 기준 이산화탄소의 배출량을 2030년까지 40% 줄이고 2050년까지 70% 줄이는 것을 추진 중에 있다.In general, various engines installed in ships generate power by burning fuel, and exhaust gas generated in the process of burning fuel contains nitrogen oxides, sulfur oxides, carbon dioxide, unburned methane, and the like. As air pollution increases, regulations on various harmful substances included in exhaust gas are becoming stricter. Not only nitrogen oxides and sulfur oxides, but also carbon dioxide are subject to emission regulations from the International Maritime Organization (IMO), an organization affiliated with the United Nations. are receiving In fact, the International Maritime Organization is promoting a reduction of carbon dioxide emissions by 40% by 2030 and 70% by 2050 based on 2008.
배기가스에 포함된 이산화탄소를 포집하는 방법으로는 크게, 흡수제를 이용한 습식 포집 방법과, 멤브레인을 이용한 건식 포집 방법이 있으며, 통상, 습식 포집 방법이 사용되고 있다. 습식 포집 방법은, 배기가스를 흡수제가 존재하는 흡수탑에 통과시켜 배기가스에 포함된 이산화탄소를 흡수제에 흡수시키고, 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 재생탑에 통과시켜 이산화탄소와 흡수제를 분리하는 방식이다. 종래에는 재생탑에서 분리된 이산화탄소를 단순 압축하여 저장할 뿐 효율적으로 활용하지 못하였으므로, 분리된 이산화탄소를 보다 효율적으로 활용하는 구조의 배기가스 처리장치가 필요하게 되었다.Methods for capturing carbon dioxide contained in exhaust gas include a wet collection method using an absorbent and a dry collection method using a membrane, and the wet collection method is generally used. In the wet capture method, exhaust gas is passed through an absorption tower in which an absorbent is present, carbon dioxide contained in the exhaust gas is absorbed into the absorbent, and carbon dioxide and the absorbent are separated by passing the absorbent that has absorbed the carbon dioxide through a regeneration tower. In the prior art, carbon dioxide separated from a regeneration tower was simply compressed and stored, but was not efficiently utilized. Therefore, an exhaust gas treatment device having a structure that more efficiently utilizes the separated carbon dioxide has been required.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배기가스에서 분리된 이산화탄소를 효율적으로 활용할 수 있는 구조의 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.A technical problem to be achieved by the present invention is to provide an exhaust gas treatment device having a structure capable of efficiently utilizing carbon dioxide separated from exhaust gas.
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 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 배기가스 처리장치는, 연소기관에서 생성된 배기가스가 배출되는 배기관과, 상기 배기관 상에 설치되어 상기 배기가스에 포함된 이산화탄소를 제거하는 이산화탄소포집유닛, 및 상기 이산화탄소포집유닛에서 분리된 이산화탄소를 액화하는 이산화탄소액화유닛을 포함하되, 상기 이산화탄소액화유닛에서 생성된 액화이산화탄소 중 적어도 일부가 상기 연소기관의 흡기관으로 공급된다.An exhaust gas treatment device according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is an exhaust pipe through which exhaust gas generated in a combustion engine is discharged, and carbon dioxide installed on the exhaust pipe to remove carbon dioxide contained in the exhaust gas. A collection unit and a carbon dioxide liquefaction unit for liquefying the carbon dioxide separated from the carbon dioxide capture unit, wherein at least a portion of the liquefied carbon dioxide generated in the carbon dioxide liquefaction unit is supplied to the intake pipe of the combustion engine.
상기 액화이산화탄소는 상기 흡기관으로 공급되기 전에 기화하여 기체 상태의 이산화탄소가 상기 연소기관으로 공급될 수 있다.The liquefied carbon dioxide may be vaporized before being supplied to the intake pipe, and gaseous carbon dioxide may be supplied to the combustion engine.
상기 이산화탄소포집유닛은, 상기 배기가스에 흡수제를 분사하는 흡수부와, 상기 흡수부로부터 이산화탄소가 흡수된 상기 흡수제를 공급받아 상기 흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 재생부, 및 상기 재생부에서 상기 흡수부로 순환되는 이산화탄소가 분리된 상기 흡수제를 상기 흡기관으로 공급되는 상기 액화이산화탄소와 열교환하여 냉각하는 인터쿨러를 포함할 수 있다.The carbon dioxide collecting unit includes an absorption unit for injecting an absorbent into the exhaust gas, a regeneration unit receiving the absorbent in which carbon dioxide is absorbed from the absorption unit and separating carbon dioxide from the absorbent, and circulating from the regeneration unit to the absorption unit. and an intercooler for cooling the absorbent from which carbon dioxide is separated by heat exchange with the liquefied carbon dioxide supplied to the intake pipe.
상기 이산화탄소포집유닛은, 폐루프 독립 사이클을 구성하여 상기 인터쿨러를 경유하며, 상기 흡수제와 열교환하는 냉매가 순환하는 순환관, 및 상기 냉매와 상기 액화이산화탄소를 열교환하는 보조인터쿨러를 더 포함하되, 상기 보조인터쿨러를 통과한 상기 액화이산화탄소가 기화되어 상기 연소기관으로 공급될 수 있다.The carbon dioxide capturing unit further includes a circulation pipe in which a refrigerant exchanging heat with the absorbent circulates through the intercooler in a closed loop independent cycle, and an auxiliary intercooler for exchanging heat between the refrigerant and the liquefied carbon dioxide. The liquefied carbon dioxide passing through the intercooler may be vaporized and supplied to the combustion engine.
상기 배기가스 처리장치는, 상기 이산화탄소액화유닛 후단에 설치되어 상기 액화이산화탄소를 저장하는 저장탱크를 더 포함하되, 상기 저장탱크에 저장된 상기 액화이산화탄소와, 상기 액화이산화탄소가 기화된 이산화탄소 중 적어도 하나가 상기 보조인터쿨러로 공급될 수 있다.The exhaust gas treatment device further includes a storage tank installed at a rear end of the carbon dioxide liquefaction unit to store the liquefied carbon dioxide, wherein at least one of the liquefied carbon dioxide stored in the storage tank and the carbon dioxide vaporized from the liquefied carbon dioxide is stored in the liquefied carbon dioxide. It can be supplied as an auxiliary intercooler.
본 발명에 따르면, 배기가스로부터 분리된 이산화탄소를 연소기관의 흡기관으로 공급하므로, 연료의 메탄가가 조절되고 연소온도가 낮아져 배기가스에 포함되는 질소산화물의 양을 줄일 수 있다. 따라서, 선택적촉매환원반응기, 요소수 탱크 등의 설비가 생략될 수 있으며, 이에 따라, 유지 비용을 절감할 수 있음은 물론 선내 공간 활용도가 증대될 수 있다.According to the present invention, since the carbon dioxide separated from the exhaust gas is supplied to the intake pipe of the combustion engine, the methane number of the fuel is controlled and the combustion temperature is lowered, thereby reducing the amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. Accordingly, facilities such as a selective catalytic reduction reactor and a urea water tank may be omitted, and thus, maintenance costs may be reduced and utilization of space in a ship may be increased.
또한, 액화된 이산화탄소의 냉열을 이용하여 흡수제를 냉각하므로, 흡수제의 냉각에 소모되던 에너지를 절감할 수 있어 장치의 효율적인 운용이 가능하다.In addition, since the absorbent is cooled using the cooling heat of liquefied carbon dioxide, energy consumed for cooling the absorbent can be reduced, enabling efficient operation of the device.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 배기가스 처리장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.1 is a diagram schematically showing an exhaust gas treatment device according to an embodiment of the present invention.
2 is an operation diagram for explaining the operation of the exhaust gas treatment device.
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 methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 and 2, an exhaust gas treatment device according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치는 연소기관에서 연료의 연소에 따라 생성된 배기가스에 포함된 이산화탄소의 농도를 줄이는 장치로, 선박에 설치되어 조선, 해양 분야에서 발생되는 배기가스를 처리하는데 사용될 수 있다.An exhaust gas treatment device according to an embodiment of the present invention is a device that reduces the concentration of carbon dioxide contained in exhaust gas generated by combustion of fuel in a combustion engine, and is installed on a ship to treat exhaust gas generated in shipbuilding and marine fields. can be used to
배기가스 처리장치는 배기가스로부터 분리된 이산화탄소를 연소기관의 흡기관으로 공급하므로, 연료의 메탄가가 조절되고 연소온도가 낮아져 배기가스에 포함되는 질소산화물의 양을 줄일 수 있다. 따라서, 선택적촉매환원반응기, 요소수 탱크 등의 설비가 생략될 수 있으며, 이에 따라, 유지 비용을 절감할 수 있음은 물론 선내 공간 활용도가 증대될 수 있다. 또한, 액화된 이산화탄소의 냉열을 이용하여 흡수제를 냉각하므로, 흡수제의 냉각에 소모되던 에너지를 절감할 수 있어 장치의 효율적인 운용이 가능한 특징이 있다.Since the exhaust gas treatment device supplies carbon dioxide separated from the exhaust gas to the intake pipe of the combustion engine, the methane number of the fuel is adjusted and the combustion temperature is lowered, thereby reducing the amount of nitrogen oxides included in the exhaust gas. Accordingly, facilities such as a selective catalytic reduction reactor and a urea water tank may be omitted, and thus, maintenance costs may be reduced and utilization of space in a ship may be increased. In addition, since the absorbent is cooled using the cooling heat of liquefied carbon dioxide, energy consumed for cooling the absorbent can be reduced, thereby enabling efficient operation of the apparatus.
이하, 도 1을 참조하여, 배기가스 처리장치(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 1 , the exhaust
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing an exhaust gas treatment device according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 배기가스 처리장치(1)는 배기관(10)과, 이산화탄소포집유닛(20), 및 이산화탄소액화유닛(30)을 포함한다.An exhaust
배기관(10)은 연소기관(100)에서 생성된 배기가스가 배출되는 관으로, 일단이 연소기관(100)에 연결되고 타단이 연통(도시되지 않음)에 연결된다. 연소기관(100)은 연료를 연소하여 동력을 생성하므로, 연료의 연소에 따른 배기가스가 발생되며, 발생된 배기가스는 배기관(10)을 통해 배출된다. 배기관(10) 상에는 이산화탄소포집유닛(20)이 설치된다.The
이산화탄소포집유닛(20)은 배기가스에 포함된 이산화탄소를 제거하는 것으로, 흡수부(21)와, 재생부(22), 및 인터쿨러(23)를 포함한다.The carbon
흡수부(21)는 배기관(10)을 통해 공급받은 배기가스에 이산화탄소를 흡수하는 흡수제를 무화(霧化) 또는 미립자화(微粒子化)하여 분사하는 것으로, 여기서, 흡수제라 함은, 이산화탄소를 흡수하는 성질이 있는 용액, 예를 들어, 아민(amine) 화합물 또는 암모니아의 수용액일 수 있다. 흡수부(21)는 선박의 요동에 용이하게 대처할 수 있도록 기체 접촉 방식의 흡수탑로 형성될 수 있으나, 이에 한정될 것은 아니며, 다양한 방식이 적용될 수도 있다. 배기가스는 흡수부(21) 하부로 공급되어 흡수부(21) 상부에서 분사되는 흡수제와 접촉하며, 이로 인해, 배기가스에 포함된 이산화탄소가 흡수제에 흡수되어 배기가스로부터 제거될 수 있다. 이산화탄소가 제거된 배기가스는 흡수부(21) 상부를 통해 외부로 배출되는데, 이산화탄소가 흡수제에 흡수될 때 발열 반응이 일어나므로, 흡수부(21) 상부에서 별도의 냉각과정을 거친 후 배출될 수 있다. 예를 들어, 배기가스는 흡수부(21) 상부에서 분사되는 청수 등의 냉각매체와 기액 접촉하여 냉각된 후 배출될 수 있으며, 배기가스와 접촉한 냉각매체는 집수되어 흡수부(21) 외부로 배출된 후 가압 및 냉각 과정을 거쳐 다시 흡수부(21)로 순환될 수 있다. 흡수부(21)에서 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 공급라인(21a)을 따라 재생부(22)로 공급된다.The
공급라인(21a)은 일단이 흡수부(21) 하부에 연결되고 타단이 재생부(22) 상부에 연결되어, 흡수부(21)에서 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제를 재생부(22) 상부로 공급할 수 있다. 공급라인(21a) 상에는 이산화탄소를 흡수하는 흡수제를 가압하는 펌프(21b)와, 공급라인(21a)과 후술할 제2 순환라인(22b)을 열교환하는 열교환기(21c)가 설치될 수 있다. 열교환기(21c)는 흡수부(21)에서 배출된 약 40~50℃의 이산화탄소를 흡수한 흡수제를, 재생부(22)에서 배출된 약 80~150℃의 이산화탄소가 분리된 흡수제와 열교환하여 가열한다. 즉, 열교환기(21c)는 공급라인(21a)을 통해 흡수부(21)에서 재생부(22)로 공급되는 흡수제와, 제2 순환라인(22b)을 통해 재생부(22)에서 흡수부(21)로 순환되는 흡수제를 열교환하여, 재생부(22)로 공급되는 흡수제의 온도는 높이고 흡수부(21)로 순환되는 흡수제의 온도는 낮추는 역할을 한다. 따라서, 흡수부(21)에서 이산화탄소가 흡수제에 용이하게 흡수될 수 있고, 재생부(22)에서 이산화탄소가 흡수제로부터 용이하게 분리될 수 있다. 열교환기(21c)에서 가열된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 재생부(22) 상부로 유입될 수 있다.The
재생부(22)는 흡수부(21)로부터 이산화탄소가 흡수된 흡수제를 공급받아 흡수제로부터 이산화탄소를 분리한다. 보다 구체적으로, 열교환기(21c)에서 가열된 후 재생부(22) 상부로 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는, 재생부(22) 상부에서 하부로 흐르면서 열에너지에 의해 이산화탄소가 분리된다. 이 때, 재생부(22) 내 흡수제 중 일부는 제1 순환라인(22a)을 통해 리보일러(26)로 유입되어 가열되며, 리보일러(26)의 가열에 의해 흡수제로부터 발생된 이산화탄소와 증기는 제1 순환라인(22a)을 통해 재생부(22)로 공급되어 열에너지를 추가로 제공하면서 이산화탄소의 분리 효율을 높일 수 있다. 전술한 바와 같이, 재생부(22)로 공급되는 흡수제는 열교환기(21c)에서 가열된 상태이고, 리보일러(26)에서 가열된 흡수제로부터 발생된 이산화탄소와 증기가 열에너지를 추가로 제공하므로, 이산화탄소가 흡수제로부터 용이하게 분리될 수 있다. 흡수제로부터 분리된 고농도의 이산화탄소는 재생부(22) 상부로 배출되어 응축기(22c)와 환류드럼(22d)을 차례로 통과하며 수분이 제거되고, 이산화탄소로부터 분리된 수분은 가압되어 다시 재생부(22)로 순환될 수 있다.The
전술한 제2 순환라인(22b)은 재생부(22)에서 배출되는 흡수제를 흡수부(21)으로 순환시키며, 제2 순환라인(22b) 상에는 전술한 열교환기(21c)와, 펌프(221), 및 인터쿨러(23)가 설치될 수 있다. 재생부(22)에서 배출되어 제2 순환라인(22b)을 유동하는 약 80~150℃의 이산화탄소가 분리된 흡수제는 열교환기(21c)에서 공급라인(21a)을 유동하는 흡수제와 열교환하여 1차로 냉각되며, 펌프(221)에서 가압된 후 인터쿨러(23)에서 2차로 냉각되어 약 30~50℃로 흡수부(21)에 공급될 수 있다. 인터쿨러(23)에 대해서는 후술하여 보다 구체적으로 설명한다.The above-described
한편, 환류드럼(22d)에서 배출된 이산화탄소는 이산화탄소액화유닛(30)으로 공급되어 액화되며, 이산화탄소액화유닛(30)에서 생성된 액화이산화탄소 중 적어도 일부는 연소기관(100)의 흡기관(110)으로 공급된다. 이 때, 액화이산화탄소는 흡기관(110)으로 공급되기 전에 기화하여 기체 상태의 이산화탄소가 연소기관(100)으로 공급될 수 있다. 이산화탄소액화유닛(30)에서 생성된 액화이산화탄소가 기화되어 흡기관(110)으로 공급됨으로써, 연료의 메탄가가 조절되고 연소온도가 낮아져 배기가스에 포함되는 질소산화물의 양을 줄일 수 있다. 배기가스에 포함된 질소산화물의 양이 줄어듦에 따라, 선택적촉매환원반응기, 요소수 탱크 등의 설비가 생략될 수 있으며, 이에 따라, 유지 비용을 절감할 수 있음은 물론 선내 공간 활용도가 증대될 수 있다.On the other hand, the carbon dioxide discharged from the
이산화탄소액화유닛(30)에서 생성된 액화이산화탄소는 이산화탄소액화유닛(30) 후단에 설치된 저장탱크(40)에 저장되고, 저장탱크(40)에 저장된 액화이산화탄소와 액화이산화탄소가 기화된 이산화탄소 중 적어도 하나는 필요 시 인터쿨러(23)에 냉열을 전달한 후 흡기관(110)으로 공급될 수 있다. 액화이산화탄소와 액화이산화탄소가 기화된 이산화탄소 중 적어도 하나가 인터쿨러(23)에 냉열을 전달함으로써, 흡수제의 냉각에 소모되던 에너지를 절감할 수 있어 장치 효율이 증대될 수 있다. 보다 구체적으로, 인터쿨러(23)는 재생부(22)에서 흡수부(21)로 순환되는 이산화탄소가 분리된 흡수제를, 흡기관(110)으로 공급되는 액화이산화탄소와 직접 또는 간접적으로 열교환하여 냉각할 수 있다. 이하, 인터쿨러(23)가 흡수제와 액화이산화탄소를 간접적으로 열교환하는 구조를 보다 중점적으로 설명한다. 인터쿨러(23)에는 순환관(24)이 경유하고, 순환관(24)은 폐루프 독립 사이클을 구성하여 흡수제와 열교환하는 냉매가 순환할 수 있다. 즉, 인터쿨러(23)는 제2 순환라인(22b)을 유동하는 이산화탄소가 분리된 흡수제와, 순환관(24)을 유동하는 냉매를 열교환하여 흡수제를 냉각시킨다. 순환관(24)은 보조인터쿨러(25)를 경유하고, 보조인터쿨러(25)는 저장탱크(40)로부터 공급되는 액화이산화탄소 또는 기화된 이산화탄소 중 적어도 하나와 냉매를 열교환하므로, 흡수제와 열교환하여 가열된 냉매는 다시 냉각될 수 있다. 보조인터쿨러(25)에서 액화이산화탄소와 냉매가 열교환하는 경우, 액화이산화탄소는 냉열을 뺏겨 기화될 수 있으며, 기화된 이산화탄소와 냉매가 열교환하는 경우, 이산화탄소는 온도가 상승할 수 있다. 저장탱크(40)에 저장된 액화이산화탄소는 제1 유동관(41)을 따라 유동하고, 저장탱크(40)에 저장된 액화이산화탄소가 기화된 이산화탄소는 제2 유동관(42)을 따라 유동하며, 제1 유동관(41)과 제2 유동관(42)은 합류관(43)에 합류될 수 있다. 합류관(43)은 보조인터쿨러(25)를 관통하여 흡기관(110)에 연결되므로, 보조인터쿨러(25)를 통과한 액화이산화탄소는 기화되어 연소기관(100)으로 공급될 수 있다.The liquefied carbon dioxide generated in the carbon
이하, 도 2를 참조하여, 배기가스 처리장치(1)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 2, the operation of the exhaust
도 2는 배기가스 처리장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.2 is an operation diagram for explaining the operation of the exhaust gas treatment device.
본 발명에 따른 배기가스 처리장치(1)는 배기가스로부터 분리된 이산화탄소를 연소기관(100)의 흡기관(110)으로 공급하므로, 연료의 메탄가가 조절되고 연소온도가 낮아져 배기가스에 포함되는 질소산화물의 양을 줄일 수 있다. 따라서, 선택적촉매환원반응기, 요소수 탱크 등의 설비가 생략될 수 있으며, 이에 따라, 유지 비용을 절감할 수 있음은 물론 선내 공간 활용도가 증대될 수 있다. 또한, 액화된 이산화탄소의 냉열을 이용하여 흡수제를 냉각하므로, 흡수제의 냉각에 소모되던 에너지를 절감할 수 있어 장치의 효율적인 운용이 가능하다.Since the exhaust
연소기관(100)에서 생성된 배기가스는 배기관(10)을 통해 이산화탄소포집유닛(20)의 흡수부(21)로 공급되어 흡수제와 기액 접촉하며, 이로 인해, 배기가스에 포함된 이산화탄소가 흡수제에 흡수된다. 이산화탄소가 제거된 배기가스는 흡수부(21) 상부에서 별도의 냉각과정을 거친 후 외부로 배출되고, 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 공급라인(21a)을 통해 배출된다. 공급라인(21a)으로 배출된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 펌프(21b)에서 가압된 후 열교환기(21c)에서 제2 순환라인(22b)을 통해 흡수부(21)로 순환되는 흡수제와 열교환하여 가열된 후 재생부(22)로 공급된다. 재생부(22)로 공급된 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 재생부(22)의 상부에서 하부로 흐르는 열에너지에 의해 이산화탄소가 분리되고, 이산화탄소가 분리된 흡수제 중 일부는 제1 순환라인(22a)을 통해 리보일러(26)로 유입되어 가열된 후 다시 재생부(22)로 공급된다. 이산화탄소가 분리된 흡수제 중 나머지 일부는 제2 순환라인(22b)을 통해 열교환기(21c)를 통과한 후 인터쿨러(23)를 경유하여 다단으로 냉각된 후 흡수부(21)로 공급된다.The exhaust gas generated in the
한편, 흡수제로부터 분리된 고농도의 이산화탄소는 재생부(22) 상부로 배출되어 수분이 제거된 후 이산화탄소액화유닛(30)으로 이동하여 액화된다. 이산화탄소액화유닛(30)에서 생성된 액화이산화탄소는 저장탱크(40)에 저장되며, 저장탱크(40)에 저장된 액화이산화탄소 또는 기화된 이산화탄소는 필요 시 제1 유동관(41) 또는 제2 유동관(42)을 통해 합류관(43)으로 유동하여 보조인터쿨러(25)로 공급된다. 보조인터쿨러(25)는 합류관(43)을 유동하는 액화이산화탄소 또는 기화된 이산화탄소와, 순환관(24)을 유동하는 냉매를 열교환하며, 인터쿨러(23)에서 냉각된 냉매는 순환관(24)을 따라 인터쿨러(23)로 이동하여 흡수제에 냉열을 전달한다. 인터쿨러(23)에서 냉매와 열교환한 액화이산화탄소 또는 기화된 이산화탄소는 기화 또는 온도가 상승된 상태로 합류관(43)을 따라 이동하여 흡기관(110)에 공급된다. 연소기관(100)으로 공급된 외기와 이산화탄소는 연료의 메탄가를 조절하고 연소온도를 낮추는 역할을 하며, 이로 인해, 배기가스에 포함된 질소산화물의 양이 감소할 수 있다.On the other hand, the high-concentration carbon dioxide separated from the absorbent is discharged to the upper part of the
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.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. you will be able to understand Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
1: 배기가스 처리장치
10: 배기관
20: 이산화탄소포집유닛
21: 흡수부
22: 재생부
23: 인터쿨러
24: 순환관
25: 보조인터쿨러
26: 리보일러
30: 이산화탄소액화유닛
40: 저장탱크
41: 제1 유동관
42: 제2 유동관
43: 합류관
100: 연소기관
110: 흡기관1: Exhaust gas treatment device
10: exhaust pipe 20: carbon dioxide collecting unit
21: absorption unit 22: regeneration unit
23: intercooler 24: circulation pipe
25: auxiliary intercooler 26: reboiler
30: carbon dioxide liquefaction unit 40: storage tank
41: first flow pipe 42: second flow pipe
43: confluence pipe
100: combustion engine 110: intake pipe
Claims (5)
상기 배기관 상에 설치되어 상기 배기가스에 포함된 이산화탄소를 제거하는 이산화탄소포집유닛, 및
상기 이산화탄소포집유닛에서 분리된 이산화탄소를 액화하는 이산화탄소액화유닛을 포함하되,
상기 이산화탄소액화유닛에서 생성된 액화이산화탄소 중 적어도 일부가 상기 연소기관의 흡기관으로 공급되는 배기가스 처리장치.Exhaust pipe through which the exhaust gas generated in the combustion engine is discharged;
A carbon dioxide collecting unit installed on the exhaust pipe to remove carbon dioxide contained in the exhaust gas, and
Including a carbon dioxide liquefaction unit for liquefying the carbon dioxide separated from the carbon dioxide capturing unit,
At least a part of the liquefied carbon dioxide generated in the carbon dioxide liquefaction unit is supplied to the intake pipe of the combustion engine.
상기 액화이산화탄소는 상기 흡기관으로 공급되기 전에 기화하여 기체 상태의 이산화탄소가 상기 연소기관으로 공급되는 배기가스 처리장치.According to claim 1,
The liquefied carbon dioxide is vaporized before being supplied to the intake pipe, and gaseous carbon dioxide is supplied to the combustion engine.
상기 배기가스에 흡수제를 분사하는 흡수부와,
상기 흡수부로부터 이산화탄소가 흡수된 상기 흡수제를 공급받아 상기 흡수제로부터 이산화탄소를 분리하는 재생부, 및
상기 재생부에서 상기 흡수부로 순환되는 이산화탄소가 분리된 상기 흡수제를 상기 흡기관으로 공급되는 상기 액화이산화탄소와 열교환하여 냉각하는 인터쿨러를 포함하는 배기가스 처리장치.The method of claim 2, wherein the carbon dioxide collecting unit,
an absorption unit for injecting an absorbent into the exhaust gas;
A regeneration unit receiving the absorbent in which carbon dioxide is absorbed from the absorber and separating carbon dioxide from the absorbent; and
and an intercooler configured to cool the absorbent from which carbon dioxide circulated from the regeneration unit to the absorption unit is separated by exchanging heat with the liquefied carbon dioxide supplied to the intake pipe.
폐루프 독립 사이클을 구성하여 상기 인터쿨러를 경유하며, 상기 흡수제와 열교환하는 냉매가 순환하는 순환관, 및
상기 냉매와 상기 액화이산화탄소를 열교환하는 보조인터쿨러를 더 포함하되,
상기 보조인터쿨러를 통과한 상기 액화이산화탄소가 기화되어 상기 연소기관으로 공급되는 배기가스 처리장치.According to claim 3,
A circulation pipe through which a refrigerant that exchanges heat with the absorber circulates through the intercooler by configuring a closed loop independent cycle, and
Further comprising an auxiliary intercooler for exchanging heat between the refrigerant and the liquefied carbon dioxide,
An exhaust gas treatment device in which the liquefied carbon dioxide passing through the auxiliary intercooler is vaporized and supplied to the combustion engine.
상기 이산화탄소액화유닛 후단에 설치되어 상기 액화이산화탄소를 저장하는 저장탱크를 더 포함하되,
상기 저장탱크에 저장된 상기 액화이산화탄소와, 상기 액화이산화탄소가 기화된 이산화탄소 중 적어도 하나가 상기 보조인터쿨러로 공급되는 배기가스 처리장치.According to claim 4,
Further comprising a storage tank installed at the rear end of the carbon dioxide liquefaction unit to store the liquefied carbon dioxide,
At least one of the liquefied carbon dioxide stored in the storage tank and the carbon dioxide vaporized from the liquefied carbon dioxide is supplied to the auxiliary intercooler.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210131169A KR20230047838A (en) | 2021-10-01 | 2021-10-01 | Exhaust gas treatment apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210131169A KR20230047838A (en) | 2021-10-01 | 2021-10-01 | Exhaust gas treatment apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230047838A true KR20230047838A (en) | 2023-04-10 |
Family
ID=85984497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210131169A KR20230047838A (en) | 2021-10-01 | 2021-10-01 | Exhaust gas treatment apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20230047838A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101834488B1 (en) | 2016-10-27 | 2018-03-05 | 삼성중공업 주식회사 | Apparatus for reducing air pollutant |
-
2021
- 2021-10-01 KR KR1020210131169A patent/KR20230047838A/en active Search and Examination
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101834488B1 (en) | 2016-10-27 | 2018-03-05 | 삼성중공업 주식회사 | Apparatus for reducing air pollutant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2771516C (en) | Co2 recovery apparatus | |
US20100170396A1 (en) | Co2 or h2s reducing system and method of reducing co2 or h2s | |
CN114768488A (en) | Coal-fired unit flue gas carbon dioxide entrapment system | |
CN219815797U (en) | Ship CO capable of being flexibly arranged 2 Trapping system | |
US11725565B2 (en) | Exhaust pipe apparatus and ship comprising same | |
KR20210109744A (en) | Apparatus for purifying exhaust gas | |
KR20230047838A (en) | Exhaust gas treatment apparatus | |
KR20230050095A (en) | Exhaust gas treatment apparatus | |
KR20240121052A (en) | Exhaust gas treatment system for ship | |
KR20230061125A (en) | Exhaust gas pre-treatment device and power generating system having apparatus for reducing CO2 | |
KR20240122218A (en) | Vessel | |
KR20240119654A (en) | Exhaust gas treatment system for ship | |
KR20240118414A (en) | Exhaust gas treatment system for ship | |
KR102533169B1 (en) | Carbon dioxide capture device with improved energy efficiency | |
CN217431317U (en) | Low-energy consumption device for flue gas CO2 trapping process | |
KR20240123573A (en) | Vessel | |
KR20240119625A (en) | Exhaust gas treatment system for ship | |
CN219242027U (en) | Tail gas waste heat recovery system for ship machine rack | |
KR20240121396A (en) | Vessel | |
KR20240120443A (en) | Vessel | |
KR20240121569A (en) | Vessel | |
KR20240120816A (en) | Exhaust gas treatment system for ship | |
KR20230136270A (en) | Power generating system | |
KR20240043442A (en) | Vessel | |
KR20240143102A (en) | Vessel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |