KR20230127898A - Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine for carbon dioxide capture - Google Patents

Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine for carbon dioxide capture Download PDF

Info

Publication number
KR20230127898A
KR20230127898A KR1020230020659A KR20230020659A KR20230127898A KR 20230127898 A KR20230127898 A KR 20230127898A KR 1020230020659 A KR1020230020659 A KR 1020230020659A KR 20230020659 A KR20230020659 A KR 20230020659A KR 20230127898 A KR20230127898 A KR 20230127898A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
carbon dioxide
combustion
exhaust gas
engine
Prior art date
Application number
KR1020230020659A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
키엠트루프 닐스
Original Assignee
만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드 filed Critical 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드
Publication of KR20230127898A publication Critical patent/KR20230127898A/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • F02B25/04Engines having ports both in cylinder head and in cylinder wall near bottom of piston stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/04Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/24Separation 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 centrifugal force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/32Arrangements of propulsion power-unit exhaust uptakes; Funnels peculiar to vessels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/002Removal of contaminants
    • C10K1/003Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
    • C10K1/005Carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/0205Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0242Variable control of the exhaust valves only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/34Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with compressors, turbines or the like in the recirculation passage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/10Carbon or carbon oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관 및 연소실에 탄소 기반 연료를 공급하고 연소실에서 탄소 기반 연료를 연소하여 이산화탄소를 포함하는 연소 가스를 생성하고 연소 가스의 일부를 재순환하고 연소 가스의 다른 일부를 배기가스로 배출하며 가압된 소기 가스를 연소실에 공급하여 엔진을 작동하는 방법이 제공된다. 가압된 소기 가스는 적어도 40질량%, 바람직하게는 40 내지 55%의 재순환된 연소 가스를 포함하고 이산화탄소 분리 공정에서 배기가스의 이산화탄소를 분리하고 분리된 이산화탄소를 저장 유닛(80)에 저장한다.A large two-stroke turbocharged single-flow scavenging internal combustion engine supplies carbon-based fuel to the combustion chamber, burns the carbon-based fuel in the combustion chamber to produce combustion gases containing carbon dioxide, recirculates a portion of the combustion gases, and exhausts another portion of the combustion gases. A method of operating an engine by supplying pressurized scavenging gas to a combustion chamber while discharging it as a gas is provided. The pressurized scavenging gas contains at least 40% by mass, preferably 40 to 55% of the recycled combustion gas, and in the carbon dioxide separation process, the carbon dioxide in the exhaust gas is separated and the separated carbon dioxide is stored in the storage unit 80.

Description

이산화탄소 포집을 위한 방법 및 대형 2행정 단류 소기식 내연기관{METHOD AND LARGE TWO-STROKE UNIFLOW SCAVENGED INTERNAL COMBUSTION ENGINE FOR CARBON DIOXIDE CAPTURE}Method for capturing carbon dioxide and a large two-stroke single-flow scavenging internal combustion engine

본 발명은 대형 2행정 내연기관, 특히 탄소 기반 연료(기체 또는 액체 연료)로 작동하는 크로스헤드가 있는 대형 2행정 단류 소기식 내연기관 및 이러한 유형의 엔진을 작동하여 이산화탄소 배출을 줄이는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to large two-stroke internal combustion engines, particularly large two-stroke single-flow scavenging internal combustion engines with crossheads that operate on carbon-based fuel (gaseous or liquid fuel), and methods of operating this type of engine to reduce carbon dioxide emissions. .

크로스헤드를 갖는 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관은 대형 해양 선박의 추진 시스템이나 발전소의 원동기로 사용되고 있다. 이들 2행정 디젤 엔진은 크기가 엄청나게 크기 때문에 다른 내연기관과는 다르게 구성된다. 위 내연기관 배기 밸브의 무게는 최고 400kg이고 피스톤의 지름은 최장 100cm이며 연소실의 최대 작동 압력은 일반적으로 수백 bar이다. 이러한 높은 압력 레벨과 피스톤 크기와 관련된 힘은 엄청나다. A large two-stroke turbocharged single-flow scavenging internal combustion engine with a crosshead is used as a propulsion system for large marine vessels or as a prime mover for power plants. Because of their enormous size, these two-stroke diesel engines are constructed differently from other internal combustion engines. The weight of the exhaust valve of the above internal combustion engine is up to 400 kg, the diameter of the piston is up to 100 cm, and the maximum working pressure of the combustion chamber is usually several hundred bar. The forces associated with these high pressure levels and piston sizes are enormous.

대형 2행정 터보차징 내연기관은 액체 연료(예: 연료유, 선박용 디젤, 중유, 에탄올, 디메틸에테르(DME)) 또는 기체 연료(예: 천연가스(LNG), 석유가스(LPG)), 메탄올 또는 에탄)으로 작동된다. Large two-stroke turbocharged internal combustion engines use liquid fuels (e.g. fuel oil, marine diesel, heavy oil, ethanol, dimethyl ether (DME)) or gaseous fuels (e.g. natural gas (LNG), petroleum gas (LPG)), methanol or ethane).

기체 연료로 작동하는 엔진은 기체 연료가 실린더 라이너의 길이를 따라 중간에 배치된 연료 밸브 또는 실린더 커버에 의해 허용되는 오토 사이클(Otto cycle)에 따라 작동할 수 있다. 즉, 이 엔진은 배기 밸브가 닫히기 훨씬 전에 시작하는 피스톤의 상승 행정 중에(BDC에서 TDC로) 기체 연료를 허용하고, 연소실에서 기체 연료와 소기의 혼합물을 압축하고 시간 지정 점화 수단, 예컨대 액체 연료 분사에 의해 TDC에서 또는 그 근처에서 압축된 혼합물을 점화한다. Engines running on gaseous fuel may operate according to an Otto cycle in which gaseous fuel is allowed in by a cylinder cover or fuel valve disposed intermediately along the length of the cylinder liner. That is, the engine accepts gaseous fuel during the upstroke of the piston (BDC to TDC), which begins long before the exhaust valve closes, compresses the gaseous fuel and scavenged mixture in the combustion chamber and injects a timed ignition means, such as liquid fuel. to ignite the compressed mixture at or near TDC.

액체 연료로 작동되는 엔진과 고압 분사가 있는 기체 연료로 작동되는 엔진 또한 피스톤이 TDC에 가깝거나 TDC에 있을 때, 즉 연소실의 압축 압력이 최대값에 있거나 최대값에 근접할 때 기체 또는 액체 연료를 분사하고, 그에 따라 디젤 사이클에 따라, 즉 압축 점화 방식으로 작동된다. Engines running on liquid fuel and engines running on gaseous fuel with high pressure injection also use gaseous or liquid fuel when the piston is close to or at TDC, i.e. when the compression pressure in the combustion chamber is at or close to its maximum value. injection, and thus operates according to the diesel cycle, i.e. compression ignition.

공지된 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관에 사용되는 액체 및 기체 연료는 일반적으로 탄소를 포함한다. 즉, 이들은 탄소 기반 연료이며, 이들의 연소 결과 대기 중으로 배출되는 이산화탄소가 생성된다. 이산화탄소 배출은 일반적으로 환경에 해로운 것으로 간주되며 최소화하거나 피해야 한다.Liquid and gaseous fuels used in known large two-stroke turbocharged single-flow scavenging internal combustion engines generally contain carbon. That is, they are carbon-based fuels, and their combustion produces carbon dioxide that is released into the atmosphere. Carbon dioxide emissions are generally considered harmful to the environment and should be minimized or avoided.

KR20180072552는 복수의 실린더를 구비한 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관을 개시하고, 각 실린더에는 소기 포트, 소기 밸브, 개별 배기 밸브를 통해 실린더와 연결된 배기가스 수용부, 터보차저, 배기가스 수용부의 출구와 터보차저의 터빈을 연결하는 배기가스 도관, 터빈에 의해 구동되는 터보차저의 터보차저 압축기, 터보차저 압축기의 출구와 소기 수용부의 입구를 연결하는 소기 도관, 소기 냉각기를 포함하는 소기 도관(11), 개별 소기 포트를 통해 실린더와 연결되는 소기 수용부, 배기가스의 일부를 실린더로 다시 재순환하는 배기가스 재순환 도관, 재순환된 배기가스를 다시 실린더로 강제하기 위한 송풍기 또는 압축기를 포함하는 배기가스 재순환 도관, 고온 소기의 일부를 소기 냉각기 상류의 소기 도관으로부터 터보차저의 터빈으로 이동시켜 실린더를 우회하는 실린더 바이패스 도관 및 보일러가 제공된다. 엔진은 배기가스의 적어도 제1 부분을 실린더로부터 보일러를 통해 이동하도록 구성된다.KR20180072552 discloses a large two-stroke turbocharged single-flow scavenging internal combustion engine having a plurality of cylinders, and each cylinder has a scavenging port, a scavenging valve, and an exhaust gas receiving part connected to the cylinder through an individual exhaust valve, a turbocharger, and receiving exhaust gas An exhaust gas conduit connecting the negative outlet and the turbine of the turbocharger, a turbocharger compressor of the turbocharger driven by the turbine, a scavenging conduit connecting the outlet of the turbocharger compressor and the inlet of the scavenging air receiving section, and a scavenging conduit including a scavenging cooler ( 11), an exhaust gas containing a scavenging receiver connected to the cylinder through an individual scavenging port, an exhaust gas recirculation duct for recirculating a part of the exhaust gas back to the cylinder, and a blower or compressor for forcing the recirculated exhaust gas back into the cylinder. A recirculation conduit, a cylinder bypass conduit bypassing the cylinders by passing a portion of the hot scavenge air from the scavenging conduit upstream of the scavenger cooler to the turbocharger's turbine, and a boiler are provided. The engine is configured to move at least a first portion of the exhaust gases from the cylinders through the boiler.

본 발명의 목적은 전술한 문제를 극복하거나 적어도 감소하는 엔진과 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an engine and method that overcomes or at least reduces the aforementioned problems.

전술한 목적과 다른 목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다. 추가 실시예는 종속항, 상세한 설명과 도면을 보면 명백하다. The foregoing and other objects are achieved by the features of the independent claims. Further embodiments are apparent from the dependent claims, detailed description and drawings.

제1 양태에 따르면, 크로스헤드가 포함된 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관이 제공되며, 내연기관은 실린더 라이너, 실린더 라이너 내에서 왕복 운동하도록 구성된 피스톤 및 실린더 커버로 각각 구분되는 복수의 연소실, 소기 가스를 연소실 내로 유입하기 위해 실린더 라이너에 배치된 소기 포트, 실린더 커버에 배치되고 배기 밸브에 의해 제어되는 배기가스 출구, 탄소 기반 연료를 연소실에 공급하도록 구성된 연료 시스템을 포함하며, 연소실은 탄소 기반 연료를 연소하여 이산화탄소를 포함한 연소 가스를 생성하도록 구성되고, 연소실은 소기 포트를 통해 소기 수용부에 연결되고 배기가스 출구를 통해 연소 가스 수용부에 연결되며, 배기가스 재순환 시스템은 연소실에서 발생하는 연소 가스의 일부를 소기 가스 수용부로 재순환하도록 구성되고, 배기가스 재순환 시스템은 연소 가스의 소기 수용부로의 유동을 보조하는 송풍기를 포함하고, 배기가스 시스템은 연소실로부터 발생된 연소 가스의 다른 부분을 배기가스로 배기하도록 구성되고, 배기가스 시스템은 배기가스에 의해 구동되는 터보차저 시스템의 터빈을 포함하며, 공기 유입 시스템은 터보차저 시스템의 압축기를 포함하고, 압축기는 가압 소기를 소기 가스 수용부에 공급하도록 구성되며, 배기가스 시스템은 이산화탄소 분리 시스템과 이산화탄소 분리 시스템의 출구에 연결되는 이산화탄소 저장 유닛을 포함하며, 이산화탄소 분리 시스템은 배기가스를 수용하고, 바람직하게는 이산화탄소를 고형화 및/또는 액화함으로써 배기가스로부터 배기가스 내 이산화탄소의 적어도 일부를 분리하고, 분리된 이산화탄소를 이산화탄소 저장 장치로 운반하도록 구성된다.According to a first aspect, there is provided a large two-stroke turbocharged single-flow scavenging internal combustion engine including a crosshead, wherein the internal combustion engine includes a plurality of combustion chambers each divided by a cylinder liner, a piston configured to reciprocate in the cylinder liner, and a cylinder cover. , a scavenging port disposed on the cylinder liner for introducing scavenging gas into the combustion chamber, an exhaust gas outlet disposed on the cylinder cover and controlled by an exhaust valve, and a fuel system configured to supply a carbon-based fuel to the combustion chamber, wherein the combustion chamber includes a carbon-based fuel. It is configured to generate combustion gases including carbon dioxide by burning the base fuel, the combustion chamber is connected to the scavenging gas receiving portion through the scavenging port and connected to the combustion gas receiving portion through the exhaust gas outlet, and the exhaust gas recirculation system is configured to generate combustion gases generated in the combustion chamber. configured to recirculate a portion of the combustion gas to the scavenging gas receiving portion, the exhaust gas recirculation system including a blower assisting the flow of the combustion gas to the scavenging gas receiving portion, and the exhaust gas system exhausting another portion of the combustion gas generated from the combustion chamber. The exhaust gas system includes a turbine of a turbocharger system driven by exhaust gas, the air inlet system includes a compressor of the turbocharger system, and the compressor supplies pressurized scavenge air to the scavenge gas receiving portion. The exhaust gas system includes a carbon dioxide separation system and a carbon dioxide storage unit connected to an outlet of the carbon dioxide separation system, wherein the carbon dioxide separation system receives the exhaust gas, and preferably solidifies and/or liquefies the carbon dioxide, thereby liquefying the exhaust gas. At least a portion of the carbon dioxide in the exhaust gas is separated from the exhaust gas, and the separated carbon dioxide is transported to the carbon dioxide storage device.

연소 가스 재순환으로 엔진을 작동함으로써 배기가스 내 이산화탄소 농도를 높여 배기가스에서 이산화탄소를 더 효과적으로 분리하고, 배기가스에서 이산화탄소를 분리해 이산화탄소를 저장함으로써 엔진에 의한 이산화탄소 배출이 감소된다.By operating the engine with combustion gas recirculation, carbon dioxide emissions from the engine are reduced by increasing the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas, separating carbon dioxide from the exhaust gas more effectively, and storing carbon dioxide by separating the carbon dioxide from the exhaust gas.

제1 양태의 가능한 실시예에서, 엔진은 소기 가스에서 재순환된 연소 가스의 질량 백분율을 적어도 40%, 바람직하게는 40% 내지 55%로 조절하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다.In a possible embodiment of the first aspect, the engine comprises a controller configured to regulate the mass percentage of recycled combustion gases in the scavenging gas to at least 40%, preferably between 40% and 55%.

제1 양태의 가능한 실시예에서, 컨트롤러는 소기 가스에서 재순환된 연소 가스의 백분율을 조절하기 위해 송풍기의 속도를 제어하도록 구성된다.In a possible embodiment of the first aspect, the controller is configured to control the speed of the blower to regulate the percentage of combustion gases recirculated in the scavenging gas.

제1 양태의 가능한 실시예에서, 엔진은 연소 가스-물 냉각기, 바람직하게는 연소 가스-해수 냉각기를 포함하고, 연소 가스-물 냉각기는 바람직하게는 엔진의 연소 가스 스트림이 재순환되는 부분과 배출되는 다른 부분으로 분할되는 위치의 상류에 배치된다.In a possible embodiment of the first aspect, the engine comprises a combustion gas-water cooler, preferably a combustion gas-water cooler, the combustion gas-water cooler preferably comprising a part into which the combustion gas stream of the engine is recirculated and a discharged one. It is placed upstream of the position where it is divided into other parts.

제1 양태의 가능한 실시예에서, 엔진은 연소 가스-냉각 매체 열교환기 및 냉각 플랜트를 포함하며, 냉각 플랜트는 연소 가스를 통해 냉각 매체를 냉각 매체 열교환기로 순환하도록 구성되며, 연소 가스-냉각 매체 열교환기는 바람직하게는 엔진의 연소 가스 스트림이 재순환되는 부분과 배기되는 다른 부분으로 분할되는 위치의 하류에 배치된다.In a possible embodiment of the first aspect, the engine comprises a combustion gas-cooling medium heat exchanger and a cooling plant, the cooling plant being configured to circulate a cooling medium via combustion gases to the cooling medium heat exchanger, the combustion gas-cooling medium heat exchanger The steam is preferably arranged downstream of where the combustion gas stream of the engine is divided into a part to be recycled and another part to be exhausted.

제1 양태의 가능한 실시예에서, 연소 가스-냉각 매체 열교환기는 냉각 플랜트에 연결된다.In a possible embodiment of the first aspect, the combustion gas-cooling medium heat exchanger is connected to the cooling plant.

제1 양태의 가능한 실시예에서, 엔진은 배기가스 내 이산화탄소를 고형화하기 위해 배기가스를 냉각하는 터빈 하류에 냉각기를 포함한다. In a possible implementation of the first aspect, the engine includes a cooler downstream of the turbine that cools the exhaust gas to solidify carbon dioxide in the exhaust gas.

제1 양태의 가능한 실시예에서, 냉각기는 냉각 플랜트에 연결된다.In a possible embodiment of the first aspect, the chiller is connected to a cooling plant.

제1 양태의 가능한 실시예에서, 컨트롤러는 배기가스가 터빈 하류에서 대기압에 도달할 때 배기가스의 온도가 -82℃ 이하가 되도록 엔진의 작동을 제어하여 배기가스 내의 이산화탄소를 고형화하도록 구성된다.. In a possible embodiment of the first aspect, the controller is configured to solidify carbon dioxide in the exhaust gas by controlling the operation of the engine such that the temperature of the exhaust gas is below -82° C. when the exhaust gas reaches atmospheric pressure downstream of the turbine.

제1 양태의 가능한 실시예에서, 터빈은 바람직하게는 전기 구동 모터에 의해 보조되는 압축기를 구동하도록 기계적으로 결합된다. 터빈이 충분한 팽창을 제공하여 배기가스를 충분히 냉각하려면, 터빈이 압축기서 작동에 필요한 충분한 에너지를 전달하지 못하는 작동 조건이 있으며, 이러한 작동 조건에서, 추가 에너지를 전기 구동 모터에 의해 터보차징 시스템에 추가해야 한다.In a possible embodiment of the first aspect, the turbine is mechanically coupled to drive a compressor, preferably assisted by an electric drive motor. In order for the turbine to provide sufficient expansion to sufficiently cool the exhaust gases, there are operating conditions in which the turbine does not deliver sufficient energy to the compressor for operation, and in such operating conditions, additional energy is added to the turbocharging system by the electric drive motor. Should be.

제1 양태의 가능한 실시예에서, 압축기는 전기 구동 모터에 의해 구동되고, 터빈은 발전기 또는 교류 발전기(79)를 구동한다. 터보차징 시스템의 이러한 설정에서, 터보차징 시스템에 필요할 수 있는 추가 에너지는 발전기 또는 엔진이나 엔진과 관련된 발전기 세트에 의해 구동되는 교류 발전기의 형태일 수 있는 외부 전력원으로부터 압축기를 구동하는 전기 구동 모터에 의해 전달될 수 있다.In a possible embodiment of the first aspect, the compressor is driven by an electric drive motor and the turbine drives a generator or alternator (79). In this setup of the turbocharging system, the additional energy that may be required by the turbocharging system is from an external power source, which may be in the form of a generator or an alternator driven by the engine or a generator set associated with the engine, to an electric drive motor that drives the compressor. can be transmitted by

제1 양태의 가능한 실시예에서, 엔진은 오토 사이클에 따라 작동되고, 기체 연료는 하사점(BDC)에서 상사점(TDC)까지 피스톤의 행정 중에 연료 밸브로부터 연소실로 유입된다.In a possible embodiment of the first aspect, the engine is operated according to the Otto cycle, and gaseous fuel is introduced from the fuel valve into the combustion chamber during the stroke of the piston from bottom dead center (BDC) to top dead center (TDC).

제1 양태의 가능한 실시예에서, 디젤 사이클에 따라 엔진이 작동되고, 피스톤이 상사점(TDC)에 가까워지면 기체 또는 액체 연료가 연료 밸브로부터 연소실 내로 분사된다.In a possible implementation of the first aspect, the engine is operated according to the diesel cycle and gaseous or liquid fuel is injected from the fuel valve into the combustion chamber as the piston approaches top dead center (TDC).

제2 양태에 따르면, 연소실이 복수인 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관을 작동하는 방법이 제공되며, 이 방법은 연소실에 탄소 기반 연료를 공급하는 단계, 연소실에서 탄소 기반 연료를 연소하여 이산화탄소를 포함하는 연소 가스를 생성하고, 연소 가스의 일부를 재순환하고, 연소 가스의 다른 일부를 배기가스로 배출하는 단계, 가압된 소기 가스를 연소실에 공급하는 단계를 포함하며, 가압된 소기 가스는 적어도 40질량%, 바람직하게는 40 내지 55%의 재순환된 연소 가스를 포함하고, 이산화탄소 분리 공정에서 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하고, 분리된 이산화탄소를 저장 유닛에 저장한다.According to a second aspect, there is provided a method of operating a large two-stroke turbocharged single-flow scavenging internal combustion engine having a plurality of combustion chambers, the method comprising supplying a carbon-based fuel to the combustion chamber, burning the carbon-based fuel in the combustion chamber to produce carbon dioxide generating a combustion gas comprising, recirculating a portion of the combustion gas, discharging another portion of the combustion gas as exhaust gas, and supplying a pressurized scavenging gas to a combustion chamber, wherein the pressurized scavenging gas includes at least 40% by mass, preferably 40 to 55% of recycled combustion gas, in a carbon dioxide separation process, carbon dioxide is separated from exhaust gas, and the separated carbon dioxide is stored in a storage unit.

높은 연소 가스 재순환율로 엔진을 작동함으로써 배기가스 내 이산화탄소 농도를 높여 배기가스에서 이산화탄소의 분리를 촉진하고, 배기가스에서 이산화탄소를 분리해 이산화탄소를 저장함으로써 엔진에 의한 이산화탄소 배출을 피하거나 적어도 줄인다.By operating the engine at a high combustion gas recirculation rate, the carbon dioxide concentration in the exhaust gas is increased, thereby facilitating the separation of carbon dioxide from the exhaust gas, and avoiding or at least reducing carbon dioxide emissions by the engine by separating the carbon dioxide from the exhaust gas and storing the carbon dioxide.

제2 양태의 가능한 실시예에서, 방법은 배기가스에서 이산화탄소의 적어도 일부를 고형화(동결)하는 단계를 포함한다. 이산화탄소를 동결하면 배기가스의 다른 성분에서 이산화탄소를 분리하는 것이 상대적으로 간단해진다. 또한, 고체 형태의 이산화탄소 저장은 공간이 거의 필요하지 않으며 가압할 필요가 없는 용기에서 수행할 수 있다.In a possible implementation of the second aspect, the method includes solidifying (freezing) at least a portion of the carbon dioxide in the exhaust gas. Freezing carbon dioxide makes it relatively simple to separate it from other components of the exhaust gas. Additionally, the storage of carbon dioxide in solid form requires little space and can be done in containers that do not need to be pressurized.

제2 양태의 가능한 실시예에서, 방법은 배기가스를 하나 이상의 냉각 및 팽창 공정에 적용하여 터빈의 하류에서 이산화탄소를 고형화 및/또는 액화하는 단계를 포함한다.In a possible implementation of the second aspect, the method includes subjecting the exhaust gas to one or more cooling and expansion processes to solidify and/or liquefy the carbon dioxide downstream of the turbine.

제2 양태의 가능한 실시예에서, 방법은 저장 유닛에 액체 또는 고체 형태의 이산화탄소를 저장하는 단계를 포함한다.In a possible implementation of the second aspect, the method includes storing carbon dioxide in liquid or solid form in a storage unit.

제2 양태의 가능한 실시예에서, 방법은 가압된 소기 가스에서 재순환된 연소 가스의 비율을 조절하는 배기가스 재순환 시스템 내 송풍기의 속도를 제어하는 단계를 포함한다.In a possible implementation of the second aspect, the method includes controlling the speed of a blower in an exhaust gas recirculation system that regulates the proportion of recycled combustion gases in pressurized scavenging gas.

제2 양태의 가능한 실시예에서, 팽창 공정의 적어도 일부는 터빈에 참여한다.In a possible implementation of the second aspect, at least part of the expansion process takes part in the turbine.

제2 양태의 가능한 실시예에서, 엔진은 연소 가스-물 냉각기, 바람직하게는 배기가스-해수 냉각기를 포함하고, 바람직하게는 엔진의 연소 가스 스트림이 재순환되는 부분과 배출되는 부분으로 분할되는 위치의 상류에 배치되며, 방법은 연소 가스를 연소 가스-물 냉각기로 냉각하는 단계, 바람직하게는 섭씨 40도 이하, 더 바람직하게는 섭씨 31도 이하까지 냉각하는 단계를 포함한다.In a possible embodiment of the second aspect, the engine comprises a combustion gas-water cooler, preferably an exhaust gas-water cooler, preferably at a location where the combustion gas stream of the engine is divided into a recirculated portion and an exhaust portion. Arranged upstream, the method includes cooling the combustion gases with a combustion gas-water cooler, preferably to less than 40 degrees Celsius, more preferably to less than 31 degrees Celsius.

제2 양태의 가능한 실시예에서, 엔진은 연소 가스-냉각 매체 열교환기 및 냉각 플랜트를 포함하고, 냉각 플랜트는 연소 가스-냉각 매체 열교환기를 통해 냉각 매체를 바람직하게는 섭씨 -10도 이하, 더 바람직하게는 섭씨 -15도 이하의 온도로 순환하도록 구성된다.In a possible embodiment of the second aspect, the engine comprises a combustion gas-cooling medium heat exchanger and a cooling plant, the cooling plant passing a cooling medium through the combustion gas-cooling medium heat exchanger, preferably below -10 degrees Celsius, more preferably Preferably, it is configured to cycle at a temperature of -15 degrees Celsius or less.

제2 양태의 가능한 실시예에서, 배기가스 내에서 고형화된 수분 함량(얼음)은 예컨대 중력 또는 원심 분리 공정을 통해 배기가스로부터 분리되어 저장되거나 폐기된다. In a possible implementation of the second aspect, the solidified water content (ice) in the exhaust gas is separated from the exhaust gas by gravity or a centrifugal separation process, for example, and stored or disposed of.

제2 양태의 가능한 실시예에서, 엔진은 배기가스 내 이산화탄소를 고형화하기 위해 바람직하게는 섭씨 -80도 이하의 온도에서, 바람직하게는 대기압에서 배기가스를 더 냉각하기 위해 터빈 하류에 냉각기를 포함한다. In a possible implementation of the second aspect, the engine comprises a cooler downstream of the turbine to further cool the exhaust gas, preferably at a temperature below -80 degrees Celsius, preferably at atmospheric pressure, to solidify the carbon dioxide in the exhaust gas. .

제2 양태의 가능한 실시예에서, 방법은 압축기로 공기를 압축하고 소기 가스를 얻기 위해 연소 가스를 압축 공기와 혼합하는 단계를 포함한다.In a possible implementation of the second aspect, the method includes compressing the air with a compressor and mixing the combustion gases with the compressed air to obtain a scavenging gas.

제2 양태의 가능한 실시예에서, 방법은 연소 가스를 압축 공기와 혼합하기 전에 송풍기 압축기로 재순환된 연소 가스를 가압하는 단계를 포함한다.In a possible implementation of the second aspect, the method includes pressurizing the recycled combustion gases to the blower compressor prior to mixing the combustion gases with compressed air.

본 발명의 이들 및 다른 양태는 하기 실시예로부터 명백해질 것이다.These and other aspects of the invention will be apparent from the following examples.

제1 양태에 따르면, 연소 가스 재순환으로 엔진을 작동함으로써 배기가스 내 이산화탄소 농도를 높여 배기가스에서 이산화탄소를 더 효과적으로 분리하고, 배기가스에서 이산화탄소를 분리해 이산화탄소를 저장함으로써 엔진에 의한 이산화탄소 배출이 감소된다.According to the first aspect, by operating the engine with combustion gas recirculation, the carbon dioxide concentration in the exhaust gas is increased to separate the carbon dioxide from the exhaust gas more effectively, and the carbon dioxide emission by the engine is reduced by separating the carbon dioxide from the exhaust gas and storing the carbon dioxide. .

제2 양태에 따르면, 높은 연소 가스 재순환율로 엔진을 작동함으로써 배기가스 내 이산화탄소 농도를 높여 배기가스에서 이산화탄소의 분리를 촉진하고, 배기가스에서 이산화탄소를 분리해 이산화탄소를 저장함으로써 엔진에 의한 이산화탄소 배출을 피하거나 적어도 줄인다.According to the second aspect, by operating the engine at a high combustion gas recirculation rate, the carbon dioxide concentration in the exhaust gas is increased to promote the separation of carbon dioxide from the exhaust gas, and the carbon dioxide is separated from the exhaust gas to store the carbon dioxide, thereby reducing the emission of carbon dioxide by the engine. Avoid or at least reduce.

하기 본 발명의 개시, 양태, 실시예 및 구현 형태의 상세한 부분에서, 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 더 상세하게 설명한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 대형 2행정 디젤 엔진의 정면도이다.
도 2는 도 1 대형 2행정 엔진의 측면도이다.
도 3은 실시예의 도 1에 따른 대형 2행정 엔진의 도식적인 표현이다.
도 4는 다른 실시예의 도 1에 따른 대형 2행정 엔진의 도식적인 표현이다.
도 5는 또 다른 실시예의 도 1에 따른 대형 2행정 엔진의 도식적인 표현이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following detailed descriptions of the disclosure, aspects, embodiments and implementations of the present invention, a more detailed explanation is given with reference to exemplary embodiments shown in the drawings.
1 is a front view of a large two-stroke diesel engine according to an exemplary embodiment.
Figure 2 is a side view of the large two-stroke engine of Figure 1;
3 is a schematic representation of a large two-stroke engine according to FIG. 1 of an embodiment;
Fig. 4 is a schematic representation of a large two-stroke engine according to Fig. 1 in another embodiment;
Fig. 5 is a schematic representation of a large two-stroke engine according to Fig. 1 in another embodiment;

하기 상세한 설명에서, 예시적인 실시예의 대형 2행정 저속 터보차징 내연 크로스 헤드 엔진을 참조하여 내연기관을 설명할 것이다. 도 1, 2 및 3은 크랭크샤프트(8)와 크로스헤드(9)를 갖춘 대형 저속 터보차징 2행정 디젤 엔진의 실시예를 도시한다. 도 1 및 도 2는 각각 정면도와 측면도이다. 도 3은 흡배기 시스템을 갖춘 도 1과 도 2의 대형 저속 터보차징 2행정 디젤 엔진의 실시예에 대한 도식적인 표현이다. 이 실시예에서, 엔진은 열을 지은 네 개의 실린더를 구비한다. 그러나 대형 저속 터보차징 2행정 내연기관은 엔진 프레임(11)에 의해 지지가 되는 실린더 라이너를 갖는, 열을 지은 4개 내지 14개의 실린더를 갖는다. 이 엔진은 예컨대, 선박의 주 엔진이나 발전소의 발전기를 작동하는 고정식 엔진으로 사용될 수 있다. 이 엔진의 총 출력은 예컨대, 1,000 내지 110,000kW 범위일 수 있다.In the following detailed description, an internal combustion engine will be described with reference to a large two-stroke low-speed turbocharged internal combustion crosshead engine of an exemplary embodiment. 1, 2 and 3 show an embodiment of a large slow speed turbocharged two-stroke diesel engine with crankshaft (8) and crosshead (9). 1 and 2 are a front view and a side view, respectively. 3 is a schematic representation of an embodiment of the large slow speed turbocharged two-stroke diesel engine of FIGS. 1 and 2 with an intake and exhaust system; In this embodiment, the engine has four cylinders in series. However, large slow speed turbocharged two-stroke internal combustion engines have 4 to 14 cylinders in rows, with cylinder liners supported by an engine frame (11). This engine can be used, for example, as a stationary engine operating a main engine of a ship or a generator of a power plant. The total power of this engine may range, for example, from 1,000 to 110,000 kW.

이 엔진은, 이 예시적인 실시예에서, 실린더 라이너(1) 하부 영역에 소기 포트(18)가, 실린더 라이너(1) 상단의 실린더 커버(22)에 중앙 배기밸브(4)가 구비된 2행정 단류 소기 유형의 엔진이다. 소기 가스는 피스톤(10)이 소기 포트(18) 아래에 있을 때 개별 실린더 라이너(1)의 소기 포트(18)를 통해 소기 수용부(2)로부터 통과된다. 기체 연료(예: 메탄올, 석유가스 또는 LPG, 천연가스 LNG 또는 에탄)는 피스톤이 상향 이동(BDC에서 TDC로)하고 피스톤이 연료 밸브(30)(가스 유입 밸브)를 통과하기 전에 전자 제어기(60)의 제어 하에 기체 연료 밸브(30)로부터 유입되고/유입되거나 피스톤(10)이 TDC에 있거나 그 근처에 있을 때 액체 연료 밸브(50)를 통해 고압(바람직하게는 300bar 이상)으로 분사된다. 연료 가스는 30bar 미만, 바람직하게는 25bar 미만, 더 바람직하게는 20bar 미만의 상대적으로 낮은 압력에서 유입된다. 연료 밸브(30)는 바람직하게는 실린더 라이너의 원주 주위에 고르게 분포되고 실린더 라이너(1) 길이의 중앙 영역에 배치된다. 기체 연료의 유입은 압축 압력이 상대적으로 낮을 때, 즉 피스톤이 TDC에 도달하여 압축 압력보다 훨씬 낮을 때 발생하므로 상대적으로 낮은 압력에서 유입이 가능하다.This engine, in this exemplary embodiment, is a two-stroke equipped with a scavenging port (18) in the lower area of the cylinder liner (1) and a central exhaust valve (4) in the cylinder cover (22) on top of the cylinder liner (1). It is a single flow scavenging type engine. The scavenging gas is passed from the scavenging receiver 2 through the scavenging port 18 of the individual cylinder liner 1 when the piston 10 is below the scavenging port 18 . Gaseous fuel (e.g. methanol, petroleum gas or LPG, natural gas LNG or ethane) is supplied by the electronic controller (60 ) and/or injected at high pressure (preferably greater than 300 bar) through the liquid fuel valve 50 when the piston 10 is at or near TDC. The fuel gas is introduced at a relatively low pressure of less than 30 bar, preferably less than 25 bar, more preferably less than 20 bar. The fuel valves 30 are preferably evenly distributed around the circumference of the cylinder liner and arranged in a central region of the length of the cylinder liner 1 . The inflow of gaseous fuel occurs when the compression pressure is relatively low, i.e. when the piston reaches TDC and is well below the compression pressure, so the inflow is possible at a relatively low pressure.

실린더 라이너(1)의 피스톤(10)은 기체 연료와 소기 가스의 충전물을 압축하고(또는 작동이 TDC에서만 액체 연료 분사로 이루어지는 경우 소기 가스를 압축) TDC 또는 그 근처에서 점화는 바람직하게는 실린더 커버(22)에 배치된 액체 연료 밸브(50)의 고압에서 액체 연료의 분사에 의해 또는 TDC에서 또는 그 근처에서만 액체 연료 분사의 경우 압축을 통해 트리거 된다. 연소가 뒤따르고 이산화탄소를 포함하는 연소 가스가 발생한다.The piston 10 of the cylinder liner 1 compresses a charge of gaseous fuel and scavenging gas (or compresses the scavenging gas if the operation consists of liquid fuel injection only at TDC) and the ignition at or near TDC is preferably a cylinder cover Triggered by injection of liquid fuel at high pressure of the liquid fuel valve 50 disposed at 22 or through compression in the case of liquid fuel injection only at or near TDC. Combustion follows, and combustion gases containing carbon dioxide are produced.

배기 밸브(4)가 열리면, 연소 가스는 실린더(1)와 연결된 연소 가스 덕트를 통해 연소 가스 수용부(3)로 유동하고, 계속해서 연소 가스를 포함하는 연소 가스 도관(19)을 통해 물 냉각기(65)로 유동한다. 연소 가스-물 냉각기(65)는 해양 선박에 엔진이 설치된 경우 해수로 작동된다. 연소 가스-물 냉각기(65)의 활동은 컨트롤러(40)에 의해 제어되고, 연소 가스-물 냉각기(65) 입구에서 섭씨 425 내지 475도의 온도로부터, 연소 가스-물 냉각기(65) 출구에서 섭씨 40도 미만, 바람직하게는 섭씨 35도 미만, 가장 바람직하게는 섭씨 31도 미만으로 연소 가스를 냉각하도록 작동한다. 바람직하게는 연소 가스-물 냉각기(65)의 하류 위치에서, 연소 가스의 유동은 연소 가스 재순환 시스템(60)으로 유동하는 부분과 배기 시스템 내로 유동하는 다른 부분으로 분할된다. 연소 가스 재순환 시스템(60)은 하기에서 더 설명되는 바와 같이 소기 시스템에 연결된다. 연소 가스 재순환 시스템(60)은 소기 시스템에 연결되는 도관을 포함하고 연소 가스를 정화하기 위한 스크러버(70)(바람직하게는 물 작동)를 포함할 수 있다. 연소 가스 재순환 시스템(60)은 또한 연소 가스를 연소 가스 시스템(60)을 통해 소기 시스템으로 보내기 위한 송풍기(75)(바람직하게는 전기 구동 모터(76)에 의해 구동)를 포함한다. 송풍기(75)의 작동은 컨트롤러(40)에 의해 제어된다. 실시예에서, 컨트롤러(40)는 송풍기(75)의 작동을 조정함으로써 소기 가스 내 연소 가스 비율(질량 기준)을 조절한다. 컨트롤러(40)는 실시예에서 소기 가스 내 연소 가스 비율(질량 기준)을 40% 이상, 바람직하게는 45% 이상, 가장 바람직하게는 40 내지 55%로 조절하도록 구성된다. 연소 가스 비율은 엔진 내로 유도된 총 가스 질량의 연소 가스 질량의 백분율로 정의된다.When the exhaust valve 4 is opened, the combustion gases flow through the combustion gas duct connected to the cylinder 1 to the combustion gas receiver 3, and then through the combustion gas conduit 19 containing combustion gas to the water cooler. It flows to (65). The combustion gas-water cooler 65 is operated with seawater when the engine is installed on a marine vessel. The action of the flue gas-water cooler 65 is controlled by the controller 40, from a temperature of 425 to 475 degrees Celsius at the inlet of the flue gas-water cooler 65, to 40 °C at the outlet of the flue gas-water cooler 65. It operates to cool the combustion gases to less than 35 degrees Celsius, preferably less than 35 degrees Celsius, most preferably less than 31 degrees Celsius. Preferably at a location downstream of the combustion gas-water cooler 65, the flow of combustion gases is split into a portion flowing into the combustion gas recirculation system 60 and another portion flowing into the exhaust system. Combustion gas recirculation system 60 is connected to a scavenging system as described further below. The combustion gas recirculation system 60 includes a conduit connected to the scavenging system and may include a scrubber 70 (preferably water operated) to purify the combustion gases. The combustion gas recirculation system 60 also includes a blower 75 (preferably driven by an electric drive motor 76) for directing combustion gases through the combustion gas system 60 to the scavenging system. The operation of the blower 75 is controlled by the controller 40 . In an embodiment, the controller 40 adjusts the ratio of combustion gas to scavenging gas (on a mass basis) by adjusting the operation of the blower 75 . The controller 40 is configured in an embodiment to adjust the proportion of combustion gas in the scavenging gas (by mass) to 40% or more, preferably 45% or more, most preferably 40 to 55%. The combustion gas ratio is defined as the percentage of the combustion gas mass of the total gas mass introduced into the engine.

배기 시스템은 냉각 매체 열교환기(66)로의 배기가스를 포함하고 터보차저(5)의 터빈(6)으로 이어지는 배기 도관(63)을 포함한다. 배기가스-냉각 매체 열 교환기(66)는 냉각 플랜트(68)에 작동 가능하게 연결된다. 냉각 플랜트(60)는 연소 가스-냉각 매체 열교환기(66)를 통해 냉각 매체를 순환시켜 냉각 매체 열교환기(66)의 출구에서 배기가스를 섭씨 -10도 이하, 더 바람직하게는 섭씨 -15도 이하의 온도로 냉각하도록 구성된다. 그에 따라 배기가스의 물은 응고(얼음 또는 눈 형성)되고 중력 또는 원심분리 공정에서 분리되며 드레인(64)을 통해 제거된다. 냉각 매체(냉매)는 냉각 매체 열교환기(66)의 냉각 매체 입구에서 -20 내지 -30℃ 범위의 온도를 가질 수 있다. 적합한 냉각 매체(냉매)는 예컨대 암모니아, 프로판, 이소부탄, 이산화탄소 및 산업용 냉각 설비용으로 알려진 다른 냉각 매체이다. 냉각 매체 열교환기(66)의 작동은 컨트롤러(40)에 의해 제어되어 원하는 온도에서 냉각 매체 열교환기(66)의 출구에서 배기가스의 온도를 얻는다.The exhaust system comprises an exhaust conduit 63 which contains the exhaust gas to the cooling medium heat exchanger 66 and leads to the turbine 6 of the turbocharger 5 . An exhaust gas-cooling medium heat exchanger 66 is operatively connected to a cooling plant 68 . The cooling plant 60 circulates the cooling medium through the combustion gas-cooling medium heat exchanger 66 to reduce the exhaust gas at the outlet of the cooling medium heat exchanger 66 to -10 degrees Celsius or less, more preferably -15 degrees Celsius. It is configured to be cooled to a temperature below. As a result, the water in the exhaust gas solidifies (forms ice or snow) and is separated in a gravity or centrifugal process and removed via drain 64. The cooling medium (refrigerant) may have a temperature in the range of -20 to -30°C at the cooling medium inlet of the cooling medium heat exchanger 66 . Suitable cooling media (refrigerants) are, for example, ammonia, propane, isobutane, carbon dioxide and other cooling media known for industrial cooling installations. The operation of the cooling medium heat exchanger 66 is controlled by the controller 40 to obtain the temperature of the exhaust gas at the outlet of the cooling medium heat exchanger 66 at a desired temperature.

냉각 매체 열교환기(66)의 출구에서 배기가스는 터빈(6)의 입구로 유동한다. 터빈(6)의 출구에서, 배기가스는 터빈(6) 내 팽창을 통해 섭씨 -80도 미만, 바람직하게는 섭씨 -82도 미만의 온도와 주변(대기) 압력에 도달한다. 이러한 조건에서 배기가스 내 이산화탄소는 고형화(동결)되고 예컨대 중력 또는 원심분리 공정을 통해 분리된다. 분리된 고체 이산화탄소는 저장 유닛(80)에 저장된다. 나머지 배기가스는 이산화탄소를 포함하지 않거나 소량의 이산화탄소만을 포함하고 출구(21)를 통해 대기 중으로 유동하도록 허용된다.At the outlet of the cooling medium heat exchanger (66) the exhaust gases flow to the inlet of the turbine (6). At the exit of the turbine 6, the exhaust gases, via expansion within the turbine 6, reach a temperature of less than -80 degrees Celsius, preferably less than -82 degrees Celsius, and ambient (atmospheric) pressure. Under these conditions, the carbon dioxide in the exhaust gas is solidified (frozen) and separated, for example by gravity or centrifugation. The separated solid carbon dioxide is stored in storage unit 80. The remaining exhaust gas contains no carbon dioxide or only a small amount of carbon dioxide and is allowed to flow through outlet 21 into the atmosphere.

이 실시예에서, 엔진은 배기가스 내 이산화탄소를 고형화하기 위해 바람직하게는 섭씨 -80도 이하의 온도에서, 바람직하게는 대기압에서 배기가스를 더 냉각하기 위해 터빈 하류에 냉각기를 포함한다. 이 실시예에서, 고체 이산화탄소는 냉각기(69)에서, 냉각기(69)의 출구에서, 또는 냉각기(69) 바로 하류에서, 예컨대 중력 또는 원심분리 공정을 통해 분리된다. 분리된 고체 이산화탄소는 이산화탄소 저장 유닛(80)에 저장된다. 이산화탄소 저장 유닛(80)에 저장된 이산화탄소는 이어서 포집된 이산화탄소를 저장하기 위한 더 영구적인 저장 유닛에 저장될 수 있다.In this embodiment, the engine includes a cooler downstream of the turbine to further cool the exhaust gas, preferably at a temperature below -80 degrees Celsius, preferably at atmospheric pressure, to solidify carbon dioxide in the exhaust gas. In this embodiment, the solid carbon dioxide is separated in the cooler 69, at the outlet of the cooler 69, or immediately downstream of the cooler 69, such as through a gravity or centrifugal process. The separated solid carbon dioxide is stored in the carbon dioxide storage unit 80. The carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage unit 80 may then be stored in a more permanent storage unit for storing the captured carbon dioxide.

터빈(6)은 샤프트를 통해 공기 유입구(12)를 경유하여 신선한 공기가 공급되는 압축기(7)를 구동한다. 터보차저(5)는 터빈(6)이 압축기(7)를 구동하기에 충분한 전력을 제공하지 않을 때 터보차저(5)를 보조하는 전기 구동 모터(77)에 의해 보조된다.The turbine 6 drives a compressor 7 which is supplied with fresh air via an air inlet 12 via a shaft. The turbocharger 5 is assisted by an electric drive motor 77 which assists the turbocharger 5 when the turbine 6 does not provide enough power to drive the compressor 7.

이 압축기(7)는 소기 수용부(2)에 이르는 소기 도관(13)에 가압된 소기를 전달한다. 이 도관(13) 내 소기는 소기의 냉각을 위해 인터쿨러(14)를 통과한다.The compressor 7 delivers pressurized scavenging air to the scavenging conduit 13 leading to the scavenging air receiver 2 . The scavenged air in this conduit 13 passes through the intercooler 14 for cooling of the scavenged air.

인터쿨러(14)의 상류(도시) 또는 하류(미도시) 중 어느 하나에서 연소 가스 재순환 시스템(60)은 소기 도관(13)에 연결된다. 이 위치에서 재순환된 연소 가스는 소기와 혼합되어 소기 가스를 형성한다. 컨트롤러(40)는 소기 가스가 연소 가스 질량의 40 내지 55%를 포함하도록 구성된다.Either upstream (shown) or downstream (not shown) of the intercooler 14, a combustion gas recirculation system 60 is connected to the scavenging conduit 13. At this point, the recycled combustion gases are mixed with the scavenging air to form the scavenging gas. The controller 40 is configured such that the scavenging gas comprises between 40 and 55% of the combustion gas mass.

터보차저(5)의 압축기(7)가 소기 수용부(2)에 충분한 압력을 전달하지 않으면, 즉 엔진의 낮은 부하 조건 또는 부분 부하 조건에서는, 냉각된 소기 또는 소기 가스는 소기 유동을 가압하는 전기 모터(17)에 의해 구동되는 보조 송풍기(16)를 경유하여 통과한다. 더 높은 엔진 부하에서, 터보차저 압축기(7)가 충분히 가압된 소기를 전달한 다음, 보조 송풍기(16)가 역류방지밸브(15)를 경유하여 바이패스 된다.If the compressor 7 of the turbocharger 5 does not deliver sufficient pressure to the scavenging air receiver 2, i.e. under low load or part load conditions of the engine, the cooled scavenging or scavenging gases will generate electricity to pressurize the scavenging flow. It passes via the auxiliary blower 16 driven by the motor 17. At higher engine loads, after the turbocharger compressor (7) delivers sufficiently pressurized scavenging air, the auxiliary blower (16) is bypassed via the non-return valve (15).

컨트롤러의 기능을 수행하기 위한 프로세서 및 기타 하드웨어를 포함하는 여러 개의 상호 연결된 전자 장치로 구성될 수 있는 컨트롤러(40)(전자제어장치)는 일반적으로 엔진의 작동을 제어하고, 예컨대 기체 연료 유입(양 및 시기), 액체 연료 분사(양 및 시기), 배기 밸브(4)의 개폐(시기 및 양력 범위), 재순환된 연소 가스 비율 및 다양한 냉각기의 작동에 대한 제어력을 행사한다. 여기서, 컨트롤러(40)는 엔진의 작동 상태(엔진 부하, 엔진 속도, 송풍기 속도, 소기 가스 온도, 다양한 위치에서의 연소 가스 온도, 다양한 위치에서의 배기가스 온도, 소기 시스템, 연소실, 배기가스 시스템 및 연소 가스 재순환 시스템의 압력.)를 컨트롤러에 알려주는 센서로부터 다양한 신호를 수신한다. 바람직하게는, 엔진은 각각의 연소실에 대한 배기 밸브 타이밍의 개별 제어를 허용하는 가변 타이밍 배기 밸브 작동 시스템을 포함한다. 컨트롤러(40)는 연료 밸브(30), 액체 연료 밸브(50), 배기 밸브 액추에이터, 크랭크샤프트의 각도를 감지하고 크랭크샤프트의 위치를 나타내는 신호를 생성하는 각도 위치 센서에 대한 신호 라인 또는 무선 연결을 통해 연결되고, 바람직하게는 실린더 커버(22) 또는 대안으로 실린더 라이너(1)에 있는 압력 센서는 연소실 내의 압력을 나타내는 신호를 생성한다.Controller 40 (electronic control unit), which may consist of a number of interconnected electronic devices including a processor and other hardware to perform the functions of the controller, generally controls the operation of the engine and, for example, and timing), liquid fuel injection (amount and timing), opening and closing of the exhaust valve 4 (timing and lift range), recirculated combustion gas ratio and operation of various coolers. Here, the controller 40 controls the operating conditions of the engine (engine load, engine speed, blower speed, scavenging gas temperature, combustion gas temperature at various locations, exhaust gas temperature at various locations, scavenging system, combustion chamber, exhaust gas system and It receives various signals from sensors that inform the controller of the pressure in the combustion gas recirculation system.). Preferably, the engine includes a variable timing exhaust valve actuation system allowing individual control of exhaust valve timing for each combustion chamber. The controller 40 has signal lines or wireless connections to the fuel valve 30, the liquid fuel valve 50, the exhaust valve actuator, and an angular position sensor that senses the angle of the crankshaft and generates a signal indicative of the position of the crankshaft. A pressure sensor connected via, preferably in the cylinder cover 22 or alternatively in the cylinder liner 1 generates a signal representing the pressure in the combustion chamber.

엔진 크기에 따라, 실린더 라이너(1)는 전형적으로 250mm 내지 1000mm 범위의 실린더 보어 및 1000mm 내지 4500mm 범위의 대응하는 전형적인 길이의 상이한 크기로 제조될 수 있다.Depending on the size of the engine, the cylinder liner 1 can be manufactured in different sizes, with cylinder bores typically ranging from 250 mm to 1000 mm and corresponding typical lengths ranging from 1000 mm to 4500 mm.

실린더 라이너(1)는 실린더 커버(22)가 기밀 인터페이스를 사이에 두고 각 실린더 라이너(1)의 상부에 배치된 실린더 프레임(23)에 장착된다. 피스톤(10)은 하사점(BDC)과 상사점(TDC) 사이를 왕복하도록 배치된다. 이 두 위치는 크랭크축(8)의 180도 회전에 의해 분리된다. 실린더 라이너(1)에는 피스톤(10)이 실린더 윤활 구멍(25)을 통과할 때 실린더 윤활유를 공급하는 실린더 윤활 라인에 연결되는 원주 방향으로 분포된 복수의 실린더 윤활 구멍이 제공되고, 그 후 피스톤(10)의 피스톤 링(미도시)은 실린더 라이너(1)의 작동 표면(내부 표면)에 실린더 윤활유를 분배한다.The cylinder liner 1 is mounted on a cylinder frame 23 in which a cylinder cover 22 is disposed on top of each cylinder liner 1 with an airtight interface therebetween. The piston 10 is arranged to reciprocate between the bottom dead center (BDC) and the top dead center (TDC). These two positions are separated by a 180 degree rotation of the crankshaft (8). The cylinder liner 1 is provided with a plurality of cylinder lubrication holes distributed in the circumferential direction connected to a cylinder lubrication line for supplying cylinder lubrication oil when the piston 10 passes through the cylinder lubrication holes 25, and then the piston ( A piston ring (not shown) of 10) distributes cylinder lubricating oil to the working surface (inner surface) of the cylinder liner 1.

액체 연료 밸브(50)(일반적으로 실린더당 하나 이상, 바람직하게는 3개 또는 4개) 실린더 커버(22)에 장착되고 액체 연료 공급원(미도시)에 연결된다. 액체 연료 밸브(50)는 배기 밸브(4) 주위, 특히 배기 밸브(4)에 의해 제어되는 실린더 커버(22)의 중앙 출구(개구부) 주위에 배치되는 것이 바람직하다. 액체 연료의 분사 시기 및 양은 컨트롤러(40)에 의해 제어된다. 액체 연료 밸브(50)는 엔진이 기체 연료 모드에서 작동하는 경우 소량의 점화액(파일럿)을 분사하는 데에만 사용된다. 엔진이 액체 연료 모드로 작동하는 경우, 실제 엔진 부하로 엔진을 작동하는 데 필요한 양의 액체 연료는 액체 연료 밸브(50)를 통해 분사된다. 실린더(22) 커버에는 프리챔버(미도시)와 액체 연료 밸브(50)의 팁이 제공될 수 있으며, 일반적으로 노즐 구멍이 하나 이상인 노즐이 제공되는 팁은 파일럿 오일(점화액)이 점화를 트리거하기 위해 프리챔버에 분사되고 분무된다. 프리챔버는 안정적인 점화를 보장하는 데 도움이 된다. 일 실시예에서, 프리챔버는 이중 프리챔버, 즉 직렬로 연결된 2개의 프리챔버이다.Liquid fuel valves 50 (generally one or more, preferably three or four per cylinder) are mounted on the cylinder cover 22 and are connected to a liquid fuel source (not shown). The liquid fuel valve 50 is preferably disposed around the exhaust valve 4, in particular around the central outlet (opening) of the cylinder cover 22 controlled by the exhaust valve 4. The injection timing and amount of liquid fuel are controlled by the controller 40 . The liquid fuel valve 50 is only used to inject a small amount of ignition fluid (pilot) when the engine is operating in gaseous fuel mode. When the engine is operating in liquid fuel mode, the amount of liquid fuel required to operate the engine at actual engine load is injected through liquid fuel valve 50 . The cylinder 22 cover may be provided with a prechamber (not shown) and a tip of a liquid fuel valve 50, which is generally provided with a nozzle having one or more nozzle holes, where pilot oil (ignition fluid) triggers ignition. To do this, it is sprayed and sprayed into the prechamber. The prechamber helps ensure stable ignition. In one embodiment, the prechamber is a double prechamber, ie two prechambers connected in series.

연료 밸브(30)는 노즐이 실린더 라이너(1)의 내면 및 실린더 라이너(1)의 외벽으로부터 돌출된 연료 밸브(30)의 후단과 실질적으로 같은 높이인 실린더 라이너(1)(또는 실린더 커버(22))에 설치된다. 일반적으로, 실린더 라이너(1) 주위에 원주 방향으로 분포된(바람직하게는 원주 방향으로 고르게 분포된) 각각의 실린더 라이너(1)에는 하나 또는 두 개, 또는 아마도 세 개 또는 네 개까지 연료 밸브(30)가 제공된다. 연료 밸브(30)는 일 실시예에서 실린더 라이너(1)의 길이를 따라 실질적으로 중간에 배치된다. 연료 밸브(30)는 기체 연료(40)(예: 메탄올, LPG, LNG, 에탄 또는 암모니아)의 가압 공급원에 연결된다. 즉, 연료가 연료 밸브(30)로 전달될 때 연료는 기체 상태이다. BDC에서 TDC까지 피스톤(10)의 행정 중에 기체 연료가 유입되기 때문에, 기체 연료 공급원의 압력은 단지 실린더 라이너(1)에 존재하는 압력보다 높을 필요가 있으며, 일반적으로 연료 밸브(30)로 전달되는 기체 연료에 20bar 미만의 압력이면 충분하다. 연료 밸브(30)는 연료 밸브의 개폐 타이밍 및 연료 밸브(30)의 개방 시간을 결정하는 컨트롤러(40)에 연결된다.The fuel valve 30 is installed on the cylinder liner 1 (or cylinder cover 22) at substantially the same height as the rear end of the fuel valve 30, the nozzle of which protrudes from the inner surface of the cylinder liner 1 and the outer wall of the cylinder liner 1. )) to be installed. In general, each cylinder liner 1 circumferentially distributed around the cylinder liner 1 (preferably evenly distributed in the circumferential direction) has one or two, or possibly up to three or four fuel valves ( 30) is provided. The fuel valve 30 is disposed substantially midway along the length of the cylinder liner 1 in one embodiment. Fuel valve 30 is connected to a pressurized source of gaseous fuel 40 (eg methanol, LPG, LNG, ethane or ammonia). That is, when the fuel is delivered to the fuel valve 30, the fuel is in a gaseous state. Since gaseous fuel is introduced during the stroke of the piston 10 from BDC to TDC, the pressure of the gaseous fuel source only needs to be higher than the pressure present in the cylinder liner 1, which is normally delivered to the fuel valve 30. For gaseous fuels, a pressure of less than 20 bar is sufficient. The fuel valve 30 is connected to a controller 40 that determines the opening/closing timing of the fuel valve and the opening time of the fuel valve 30 .

점화용 액체 연료는 일 실시예에서 연료유, 선박용 디젤, 중유, 에탄올 또는 디메틸 에테르(DME)이다.The liquid fuel for ignition is, in one embodiment, fuel oil, marine diesel, heavy oil, ethanol or dimethyl ether (DME).

기체 작동 모드는 엔진의 여러 작동 모드 중 하나일 수 있다. 다른 모드에는 엔진 작동에 필요한 모든 연료가 액체 연료 밸브(50)를 통해 액체 형태로 제공되는 액체 연료 작동 모드가 포함될 수 있다. 기체 연료 작동 모드에서, 엔진은 상대적으로 낮은 압력의 BDC에서 TDC까지 피스톤의 행정 중에 유입되는 기체 연료를 주 연료로 사용하여 작동된다. 즉, 엔진에 공급되는 에너지의 대부분을 제공한다. 이에 비해 액체 연료는 엔진에 공급되는 에너지의 양에 상대적으로 적은 양의 기여를 하는 상대적으로 소량의 연료를 구성하며, 액체 연료의 목적은 타이밍 점화이다. 즉, 액체 연료는 점화액 역할을 한다.The airframe operating mode can be one of several operating modes of the engine. Other modes may include a liquid fuel operating mode in which all fuel required for engine operation is provided in liquid form through the liquid fuel valve 50 . In the gaseous fuel operating mode, the engine operates using gaseous fuel as the primary fuel introduced during the stroke of the piston from BDC to TDC at relatively low pressures. That is, it provides most of the energy supplied to the engine. In comparison, liquid fuel constitutes a relatively small amount of fuel that makes a relatively small contribution to the amount of energy supplied to the engine, and the purpose of liquid fuel is timing ignition. That is, the liquid fuel serves as an ignition fluid.

따라서, 본 실시예의 엔진은 이중 연료 엔진일 수 있다. 즉, 엔진은 액체 연료로만 작동하는 모드와 거의 기체 연료로만 작동하는 모드를 갖는다.Thus, the engine of this embodiment may be a dual fuel engine. That is, the engine has a mode in which it operates only on liquid fuel and a mode in which it operates almost exclusively on gaseous fuel.

엔진은 연소실에 탄소 기반 연료(액체 및/또는 기체 연료)를 공급하고, 연소실에서 탄소 기반 연료를 연소하여 이산화탄소를 포함하는 연소 가스를 생성하고, 연소 가스의 일부를 재순환하고, 연소 가스의 다른 일부를 배기가스로 배기하고, 가압된 소기 가스를 연소실에 공급하고, 가압된 소기 가스가 적어도 40질량%, 바람직하게는 40 내지 55질량%의 재순환된 연소 가스를 포함하고, 이산화탄소 분리 공정에서 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하고, 분리된 이산화탄소를 저장 유닛(80)에 저장함으로써 작동된다.The engine supplies carbon-based fuel (liquid and/or gaseous fuel) to the combustion chamber, burns the carbon-based fuel in the combustion chamber to produce combustion gases containing carbon dioxide, recycles a portion of the combustion gases, and recycles another portion of the combustion gases. is exhausted as exhaust gas, and pressurized scavenging gas is supplied to the combustion chamber, the pressurized scavenging gas contains at least 40% by mass, preferably 40 to 55% by mass of recycled combustion gas, and the exhaust gas in the carbon dioxide separation process It operates by separating carbon dioxide from the carbon dioxide and storing the separated carbon dioxide in the storage unit (80).

이 과정에서 배기가스는 냉각기(69)에서 터빈(6)의 출구 또는 터빈(6) 하류에서 배기가스 내의 이산화탄소를 고형화(동결)하는 냉각 및 팽창 과정을 거친다. 동결된 이산화탄소는 예컨대 중력 또는 원심 분리 공정에서 분리된 후 저장 유닛(80)에 고체 형태로 저장된다. 저장 유닛(80)은 일 실시예에서 단열된 비가압 용기 또는 탱크이다.In this process, the exhaust gas undergoes a cooling and expansion process in which carbon dioxide in the exhaust gas is solidified (freezes) at the outlet of the turbine 6 in the cooler 69 or downstream of the turbine 6. The frozen carbon dioxide is stored in solid form in the storage unit 80 after separation, for example, in a gravity or centrifugal separation process. Storage unit 80 is in one embodiment an insulated non-pressurized vessel or tank.

컨트롤러(40)는 배기가스 재순환 시스템(60)에서 송풍기(75)의 속도를 제어하여 가압된 소기 가스에서 재순환된 연소 가스의 백분율을 바람직하게는 적어도 40%의 질량 백분율로 조절하여 연소 가스 내 이산화탄소 농도를 증가시킨다. 일 실시예에서, 컨트롤러(40)는 재순환된 연소 가스 비율을 조정하여 연소 가스 재순환 없이 작동하는 것과 비교할 때 적어도 두 배인 연소 가스 내의 이산화탄소 농도를 초래하도록 구성된다.The controller 40 controls the speed of the blower 75 in the exhaust gas recirculation system 60 to regulate the percentage of the combustion gases recirculated in the pressurized scavenging gas to a mass percentage of preferably at least 40% of the carbon dioxide in the combustion gases. increase the concentration. In one embodiment, the controller 40 is configured to adjust the recycled combustion gas proportion to result in a carbon dioxide concentration in the combustion gas that is at least doubled as compared to operating without combustion gas recirculation.

배기가스의 팽창 과정의 적어도 일부는 터빈(6)에 참여함으로써 배기가스의 온도와 압력, 바람직하게는 대기압 및 -82도 이하의 온도에서 큰 강하를 생성하여 배기가스 내 이산화탄소를 고형화한다.At least a part of the expansion process of the exhaust gas takes part in the turbine 6 to solidify the carbon dioxide in the exhaust gas by creating a large drop in the temperature and pressure of the exhaust gas, preferably atmospheric pressure and a temperature below -82 degrees.

도 4는 또 다른 엔진의 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 본 명세서에서 앞서 설명하거나 도시한, 대응하는 구조 및 특징과 같거나 유사한 구조 및 특징은 단순화를 위해 종전에 사용한 것과 같은 참조 번호로 표시한다. 이 실시예에서 엔진 및 그 작동은 이전 실시예와 대부분 동일하므로 이전 실시예와의 차이점에 대해서만 상세히 설명한다.Figure 4 shows another engine embodiment. In these embodiments, structures and features identical or similar to corresponding structures and features previously described or illustrated herein are denoted by reference numerals as previously used for simplicity. Since the engine and its operation in this embodiment are mostly the same as in the previous embodiment, only differences from the previous embodiment will be described in detail.

이 실시예에서, 압축기(7)는 전기 구동 모터(78)에 의해 구동되고, 터빈(6)은 발전기 또는 교류 발전기(79)를 구동한다. 터보차징 시스템의 이러한 설정에서, 터보차징 시스템에 의해 요구될 수 있는 추가 에너지는 압축기(7)를 구동하는 전기 구동 모터(78)에 의해 전달된다. 여기에서, 전기 구동 모터(78)는 발전기 또는 엔진에 의해 구동되는 교류 발전기의 형태일 수 있는 전력 공급원에 의해, 또는 엔진과 관련된 발전기 세트에 의해 구동된다.In this embodiment, the compressor 7 is driven by an electric drive motor 78 and the turbine 6 drives a generator or alternator 79 . In this setup of the turbocharging system, the additional energy that may be required by the turbocharging system is delivered by an electric drive motor 78 which drives the compressor 7 . Here, the electric drive motor 78 is driven by a power supply, which may be in the form of a generator or an alternator driven by the engine, or by a generator set associated with the engine.

이 실시예에서, 엔진은 압축 점화 엔진(디젤 원리에 따라 작동)으로 도시되며, 탄소 기반 연료(기체 또는 액체)는 피스톤(10)이 TDC에 또는 그 근처에 있을 때 고압으로 분사된다. 도시된 엔진은 프리챔버나 실린더 라이너(10)에 연료 유입 밸브(30)를 필요로 하지 않는다. 그러나 이 실시예에 따른 엔진은 BDC에서 TDC로 피스톤(10)의 행정 중에 기체 연료가 유입되는 오토(Otto) 원리에 따라 작동될 수도 있다.In this embodiment, the engine is shown as a compression ignition engine (operating on the diesel principle), and a carbon-based fuel (gaseous or liquid) is injected at high pressure when the piston 10 is at or near TDC. The illustrated engine does not require a fuel inlet valve 30 in the prechamber or cylinder liner 10. However, the engine according to this embodiment may be operated according to the Otto principle in which gaseous fuel is introduced during the stroke of the piston 10 from BDC to TDC.

이 실시예에서, 컨트롤러(40)는 터빈(6) 출구에서 조건(즉, 압력과 온도)이 배기가스 내의 이산화탄소가 고형화되고, 고형화된 이산화탄소가 중력 또는 원심 분리 공정을 통해 터빈(6)의 출구에서 분리되어 이산화탄소 저장 유닛(80)에 저장된다.In this embodiment, the controller 40 determines that the conditions (i.e., pressure and temperature) at the outlet of the turbine 6 are such that the carbon dioxide in the exhaust gas is solidified, and the solidified carbon dioxide is released from the outlet of the turbine 6 through a gravity or centrifugal separation process. It is separated from and stored in the carbon dioxide storage unit 80.

도 5는 또 다른 엔진의 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 본 명세서에서 앞서 설명하거나 도시한, 대응하는 구조 및 특징과 같거나 유사한 구조 및 특징은 단순화를 위해 종전에 사용한 것과 같은 참조 번호로 표시한다. 이 실시예에서 엔진 및 그 작동은 이전 실시예와 대부분 동일하므로 이전 실시예와의 차이점에 대해서만 상세히 설명한다.5 shows another engine embodiment. In these embodiments, structures and features identical or similar to corresponding structures and features previously described or illustrated herein are denoted by reference numerals as previously used for simplicity. Since the engine and its operation in this embodiment are mostly the same as in the previous embodiment, only differences from the previous embodiment will be described in detail.

이 실시예에서 도시된 엔진은 오토 원리에 따라 작동하는 가스 유입 엔진이지만, 이 실시예는 디젤 원리에 따라 작동하는 고압 연료 분사 엔진과 마찬가지로 작동할 수 있음을 이해해야 한다.Although the engine shown in this embodiment is a gas intake engine operating according to the Otto principle, it should be understood that this embodiment may operate as well as a high pressure fuel injection engine operating according to the diesel principle.

이 실시예에서, 터빈(6)의 출구에서 배기가스의 정상(통상적인) 온도보다 더 낮은 온도를 달성하기 위한 어떠한 조치도 하지 않는다. 따라서 연소 가스가 물 냉각기로 연결되거나 배기가스가 냉각 설비에 연결된 냉각 매체 냉각기가 필요하지 않다. 따라서, 배기가스의 온도는 통상적인 온도 범위인 섭씨 180 내지 250도가 될 것이다.In this embodiment, no measures are taken to achieve a lower than normal (normal) temperature of the exhaust gas at the outlet of the turbine 6 . There is therefore no need for a cooling medium cooler where the combustion gases are connected to a water cooler or the exhaust gases are connected to the cooling plant. Accordingly, the temperature of the exhaust gas will be in the normal temperature range of 180 to 250 degrees Celsius.

터빈(6)의 하류에서는 이산화탄소 분리 유닛(88)이 배기가스의 이산화탄소를 분리하고 분리된 이산화탄소를 이산화탄소 용기(80)에 저장한다.Downstream of the turbine 6, a carbon dioxide separation unit 88 separates carbon dioxide from exhaust gas and stores the separated carbon dioxide in a carbon dioxide container 80.

일 실시예에서, 이산화탄소 분리 유닛(88)은 배기가스를 건조하고, 배기가스를 압축한 다음, 배기가스를 하나 이상의 냉동 루프로 보낸 다음 배기가스 내의 이산화탄소를 액화 또는 고형화하는 팽창 공정을 거치고, 그 후 액체 또는 고체 배기 이산화탄소를 분리하고 액체 또는 고체 이산화탄소 저장 유닛(80)에 저장한다.In one embodiment, the carbon dioxide separation unit 88 dries the exhaust gas, compresses the exhaust gas, passes the exhaust gas to one or more refrigeration loops, and then undergoes an expansion process to liquefy or solidify the carbon dioxide in the exhaust gas; Afterwards, the liquid or solid exhaust carbon dioxide is separated and stored in the liquid or solid carbon dioxide storage unit 80.

다른 실시예(도면에 도시되지 않음)에서, 이산화탄소 분리 유닛(88)은 배기가스의 이산화탄소를 분리하기 위해 재생기, 예컨대 아민 재생기에 작동 가능하게 연결된 이산화탄소 흡수제(예: 흡수제 용매 사용)를 사용한다. 재생기는 증기를 사용하여 흡수제 용매로부터 CO2를 제거할 수 있다.In another embodiment (not shown), carbon dioxide separation unit 88 uses a carbon dioxide absorbent (eg, using an absorbent solvent) operatively connected to a regenerator, such as an amine regenerator, to separate carbon dioxide from the exhaust gas. The regenerator can use steam to remove CO2 from the absorbent solvent.

다양한 양태와 실시예가 본원의 다양한 실시예와 관련하여 설명되었다. 실시예들은 다양한 방식으로 조합될 수 있다. 그러나 개시된 실시예에 대한 다른 변형은 도면, 개시 및 첨부한 청구 범위의 연구로 청구된 주제를 실시할 때 당업자가 이해하고 수행할 수 있다. 청구 범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정 관사 "하나” 또는 “한”은 복수를 배제하지 않는다. 단일 프로세서, 컨트롤러 또는 다른 유닛은 청구 범위에 인용된 여러 항목의 기능을 수행할 수 있다. 특정 조치가 단순히 서로 다른 종속항에 인용되어 있다는 사실로 측정된 이들 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다. 청구 범위에 사용된 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석하지 않아야 한다.Various aspects and embodiments have been described in connection with various embodiments herein. Embodiments can be combined in various ways. However, other modifications to the disclosed embodiments may be understood and effected by those skilled in the art when practicing the claimed subject matter upon a study of the drawings, disclosure and appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the indefinite article "a" or "an" does not exclude a plural. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that these combinations cannot be used to advantage. Reference signs used in the claims are intended to limit the scope. should not be interpreted

Claims (17)

크로스헤드(9)가 포함된 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관에 있어서,
실린더 라이너(1), 상기 실린더 라이너(1) 내에서 왕복 운동하도록 구성된 피스톤(10) 및 실린더 커버(22)로 각각 구분되는 복수의 연소실;
상기 연소실 내로 소기 가스를 유입하기 위해 상기 실린더 라이너(1) 내에 배치되는 소기 포트(18);
상기 실린더 커버(22) 내에 배치되고 배기 밸브(4)에 의해 제어되는 배기가스 출구;
상기 연소실에 탄소 기반 연료를 공급하도록 구성된 연료 시스템;
상기 연소실에서 발생하는 연소 가스의 일부를 소기 수용부(2)로 재순환하도록 구성된 배기가스 재순환 시스템(60)으로서, 상기 소기 수용부(2)로 연소 가스의 유동을 보조하는 송풍기(75)를 포함하는 배기가스 재순환 시스템(60);
상기 연소실에서 발생하는 연소 가스의 다른 일부를 배기가스로 배기하도록 구성되는 배기가스 시스템; 그리고
상기 터보차저 시스템(5)의 압축기(7)를 포함하고 상기 압축기(7)는 가압된 소기를 상기 소기 수용부(2)에 공급하도록 구성되는 공기 유입 시스템;을 포함하며,
상기 연소실은 상기 탄소 기반 연료를 연소하여 이산화탄소를 포함하는 연소 가스를 생성하도록 구성되고,
상기 연소실은 상기 소기 포트(18)를 통해 상기 소기 수용부(2)에 연결되고 상기 배기가스 출구를 통해 연소 가스 수용부(3)에 연결되고,
상기 배기가스 시스템은 상기 배기가스에 의해 구동되는 터보차저 시스템(5)의 터빈(6)을 포함하고,
상기 배기가스 시스템은 이산화탄소 분리 시스템 및 상기 이산화탄소 분리 시스템의 출구에 연결된 이산화탄소 저장 유닛(80)을 포함하고,
상기 이산화탄소 분리 시스템은 배기가스를 수용하고 바람직하게는 이산화탄소를 액화 및/또는 고형화함으로써 상기 배기가스로부터 상기 배기가스 내 상기 이산화탄소의 적어도 일부를 분리하고 상기 분리된 이산화탄소를 상기 이산화탄소 저장 유닛(80)으로 전달하도록 구성되는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관.
In a large two-stroke turbocharged single-flow scavenging internal combustion engine with a crosshead (9),
a plurality of combustion chambers each divided into a cylinder liner 1, a piston 10 configured to reciprocate within the cylinder liner 1, and a cylinder cover 22;
a scavenging port (18) disposed within the cylinder liner (1) for introducing scavenging gas into the combustion chamber;
an exhaust gas outlet disposed within the cylinder cover 22 and controlled by the exhaust valve 4;
a fuel system configured to supply a carbon-based fuel to the combustion chamber;
An exhaust gas recirculation system (60) configured to recirculate a part of the combustion gas generated in the combustion chamber to the scavenging air receiving portion (2), including a blower (75) for assisting the flow of combustion gas to the scavenging air receiving portion (2). an exhaust gas recirculation system 60;
an exhaust gas system configured to exhaust another part of the combustion gas generated in the combustion chamber as exhaust gas; and
An air inlet system comprising a compressor 7 of the turbocharger system 5, wherein the compressor 7 is configured to supply pressurized scavenging air to the scavenging air receiving portion 2;
the combustion chamber is configured to combust the carbon-based fuel to produce a combustion gas comprising carbon dioxide;
the combustion chamber is connected to the scavenging gas receiving portion 2 through the scavenging port 18 and to the combustion gas receiving portion 3 through the exhaust gas outlet;
The exhaust gas system includes a turbine (6) of a turbocharger system (5) driven by the exhaust gas,
The exhaust gas system includes a carbon dioxide separation system and a carbon dioxide storage unit (80) connected to an outlet of the carbon dioxide separation system;
The carbon dioxide separation system receives the exhaust gas and preferably separates at least a portion of the carbon dioxide in the exhaust gas from the exhaust gas by liquefying and/or solidifying the carbon dioxide and returns the separated carbon dioxide to the carbon dioxide storage unit 80. A large two-stroke turbocharged single-flow scavenging internal combustion engine configured to deliver.
제1항에 있어서,
상기 소기 가스 내 재순환된 연소 가스의 질량 백분율을 적어도 40%, 바람직하게는 40% 내지 55%로 조절하도록 구성된 컨트롤러(40)를 포함하는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관.
According to claim 1,
and a controller (40) configured to regulate the mass percentage of recycled combustion gases in the scavenging gas to at least 40%, preferably between 40% and 55%.
제2항에 있어서,
상기 컨트롤러(40)는 상기 소기 가스 내 재순환된 연소 가스의 백분율을 조절하기 위해 상기 송풍기(75)의 속도를 제어하도록 구성되는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관.
According to claim 2,
wherein the controller (40) is configured to control the speed of the blower (75) to regulate the percentage of combustion gases recirculated in the scavenge gas.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
연소 가스-물 냉각기(65), 바람직하게는 연소 가스-해수 냉각기를 포함하고, 상기 연소 가스-물 냉각기(65)는 바람직하게는 상기 엔진의 연소 가스 스트림이 재순환되는 부분과 배출되는 다른 부분으로 분할되는 위치의 상류에 배치되는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관.
According to any one of claims 1 to 3,
a combustion gas-water cooler 65, preferably a combustion gas-water cooler 65, wherein the combustion gas-water cooler 65 preferably divides the combustion gas stream of the engine into a recirculated part and another part from which it is discharged. A large two-stroke turbocharged single-flow scavenging internal combustion engine, arranged upstream of the split location.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
연소 가스-냉각 매체 열교환기(66)와 냉각 플랜트(68)를 포함하며, 상기 냉각 플랜트(68)는 상기 연소 가스-냉각 매체 열교환기(66)를 통해 상기 냉각 매체를 순환하도록 구성되며, 상기 연소 가스-냉각 매체 열교환기(66)는 바람직하게는 상기 엔진의 연소 가스 스트림이 재순환되는 부분과 배기되는 다른 부분으로 분할되는 위치의 하류에 배치되는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관.
According to any one of claims 1 to 4,
a combustion gas-cooling medium heat exchanger 66 and a cooling plant 68, the cooling plant 68 being configured to circulate the cooling medium through the combustion gas-cooling medium heat exchanger 66; A combustion gas-cooling medium heat exchanger (66) is preferably disposed downstream of where the engine's combustion gas stream is divided into a portion to be recycled and another portion to be exhausted.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기가스 내 이산화탄소를 액화 및/또는 고형화하기 위해 상기 배기가스를 냉각하기 위한 상기 터빈(6) 하류에 냉각기(69)를 포함하는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관.
According to any one of claims 1 to 5,
A large two-stroke turbocharged single flow scavenging internal combustion engine comprising a cooler (69) downstream of the turbine (6) for cooling the exhaust gas to liquefy and/or solidify carbon dioxide in the exhaust gas.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러(40)는 상기 배기가스가 상기 터빈(6)의 하류에서 대기압에 도달할 때 상기 배기가스의 온도가 섭씨 -82도 이하가 되도록 상기 엔진의 작동을 제어하도록 구성되는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관.
According to any one of claims 1 to 6,
The controller (40) is configured to control the operation of the engine such that the temperature of the exhaust gas is below -82 degrees Celsius when the exhaust gas reaches atmospheric pressure downstream of the turbine (6). Charging single flow scavenging internal combustion engine.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 터빈(6)은 바람직하게는 전기 구동 모터(77)에 의해 보조되는 상기 압축기(7)를 구동하도록 기계적으로 결합되는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관.
According to any one of claims 1 to 7,
The turbine (6) is preferably mechanically coupled to drive the compressor (7) assisted by an electric drive motor (77).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압축기(7)는 전기 구동 모터(78)에 의해 구동되고, 상기 터빈(7)은 발전기 또는 교류 발전기(79)를 구동하는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관.
According to any one of claims 1 to 7,
The compressor (7) is driven by an electric drive motor (78) and the turbine (7) drives a generator or alternator (79).
연소실이 복수인 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관의 작동 방법에 있어서,
상기 연소실에 탄소 기반 연료를 공급하는 단계,
상기 연소실의 상기 탄소 기반 연료를 연소하여 이산화탄소를 포함하는 연소 가스를 발생하는 단계,
상기 연소 가스의 일부를 재순환하고, 상기 연소 가스의 다른 일부를 배기가스로 배기하는 단계,
가압된 소기 가스를 상기 연소실에 공급하는 단계로서 상기 가압된 소기 가스는 40질량% 이상의, 바람직하게는 40 내지 55%의 재순환된 연소 가스를 포함하는 단계,
이산화탄소 분리 공정에서 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하는 단계, 그리고
상기 분리된 이산화탄소를 저장 유닛(80)에 저장하는 단계를 포함하는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관의 작동 방법.
A method of operating a large two-stroke turbocharged single-flow scavenging internal combustion engine having a plurality of combustion chambers,
supplying carbon-based fuel to the combustion chamber;
generating a combustion gas containing carbon dioxide by burning the carbon-based fuel in the combustion chamber;
recirculating a portion of the combustion gas and exhausting another portion of the combustion gas to exhaust gas;
supplying pressurized scavenging gas to the combustion chamber, wherein the pressurized scavenging gas comprises at least 40% by mass of recycled combustion gas, preferably between 40 and 55%;
Separating carbon dioxide from the exhaust gas in a carbon dioxide separation process, and
and storing the separated carbon dioxide in a storage unit (80).
제10항에 있어서,
터빈(6)의 하류에서 상기 이산화탄소를 액화 및/또는 고형화하기 위해 상기 배기가스를 하나 이상의 냉각 및 팽창 공정에 적용하는 단계를 포함하는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관의 작동 방법.
According to claim 10,
A method of operating a large two-stroke turbocharged single flow scavenging internal combustion engine comprising subjecting the exhaust gas to one or more cooling and expansion processes to liquefy and/or solidify the carbon dioxide downstream of the turbine (6).
제11항에 있어서,
상기 저장 유닛(80)에 상기 이산화탄소를 액체 또는 고체 형태로 저장하는 단계를 포함하는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관의 작동 방법.
According to claim 11,
and storing the carbon dioxide in liquid or solid form in the storage unit (80).
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가압된 소기 가스 내 재순환된 연소 가스의 백분율을 조절하는 배기가스 재순환 시스템 내 송풍기(75)의 속도를 제어하는 단계를 포함하는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관의 작동 방법.
According to any one of claims 10 to 12,
controlling the speed of a blower (75) in an exhaust gas recirculation system that regulates the percentage of combustion gases recirculated in the pressurized scavenging gas.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 팽창 공정의 적어도 일부는 터빈(6)에 참여하는, 대형 2행정 터보차징 단류 소기식 내연기관의 작동 방법.
According to any one of claims 10 to 13,
A method of operating a large two-stroke turbocharged single flow scavenging internal combustion engine in which at least part of the expansion process takes part in the turbine (6).
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엔진은 연소 가스-물 냉각기(65), 바람직하게는 배기가스-해수 냉각기를 포함하고, 바람직하게는 상기 엔진의 연소 가스 스트림이 재순환되는 부분과 배출되는 부분으로 분할되는 위치의 상류에 배치되며,
상기 방법은 상기 연소 가스를 상기 연소 가스-물 냉각기(65)로 냉각하는 단계, 바람직하게는 섭씨 40도 이하, 더 바람직하게는 섭씨 31도 이하로 냉각하는 단계를 포함하는, 터보차징 단류 소기식 내연기관의 작동 방법.
According to any one of claims 10 to 14,
The engine comprises a combustion gas-water cooler (65), preferably an exhaust gas-sea water cooler, preferably disposed upstream of a position where the combustion gas stream of the engine is divided into a recirculated portion and an exhaust portion; ,
The method comprises a step of cooling the combustion gases with the combustion gas-water cooler (65), preferably below 40 degrees Celsius, more preferably below 31 degrees Celsius. How the internal combustion engine works.
제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엔진은 바람직하게는 상기 엔진의 연소 가스 스트림이 재순환되는 부분과 배기되는 부분으로 분할되는 위치의 하류에 배치되는 연소 가스-냉각 매체 열 교환기(66) 및 냉각 플랜트(68)를 포함하며, 상기 냉각 플랜트(68)는 상기 연소 가스-냉각 매체 열교환기(66)를 통해 바람직하게는 섭씨 -10도 이하의 온도, 더 바람직하게는 섭씨 -15도 이하의 온도로 냉각하기 위해 상기 냉각 매체를 순환하도록 구성되는, 터보차징 단류 소기식 내연기관의 작동 방법.
According to any one of claims 10 to 15,
The engine preferably comprises a combustion gas-cooling medium heat exchanger (66) and a cooling plant (68) disposed downstream of a position where the combustion gas stream of the engine is divided into a recirculated portion and an exhaust portion, wherein the The cooling plant 68 circulates the cooling medium through the combustion gas-cooling medium heat exchanger 66 to cool it preferably to a temperature of -10 degrees Celsius or less, more preferably to a temperature of -15 degrees Celsius or less. A method of operating a turbocharged single flow scavenging internal combustion engine, configured to.
제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엔진은 상기 배기가스 내 이산화탄소를 액화 및/또는 고형화하기 위해 바람직하게는 섭씨 -80도 미만의 온도에서, 바람직하게는 대기압에서 상기 배기가스를 더 냉각하는 상기 터빈(6)의 하류에 냉각기(69)를 포함하는, 터보차징 단류 소기식 내연기관의 작동 방법.
According to any one of claims 10 to 16,
The engine further cools the exhaust gas at a temperature preferably below -80 degrees Celsius, preferably at atmospheric pressure, to liquefy and/or solidify carbon dioxide in the exhaust gas. 69), a method of operating a turbocharged single flow scavenging internal combustion engine.
KR1020230020659A 2022-02-25 2023-02-16 Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine for carbon dioxide capture KR20230127898A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA202270068A DK181455B1 (en) 2022-02-25 2022-02-25 Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine for carbon dioxide capture
DKPA202270068 2022-02-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230127898A true KR20230127898A (en) 2023-09-01

Family

ID=87724902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230020659A KR20230127898A (en) 2022-02-25 2023-02-16 Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine for carbon dioxide capture

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2023124826A (en)
KR (1) KR20230127898A (en)
CN (1) CN116658274A (en)
DK (1) DK181455B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
DK181455B1 (en) 2024-01-29
CN116658274A (en) 2023-08-29
JP2023124826A (en) 2023-09-06
DK202270068A1 (en) 2024-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102455808B1 (en) Large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine
US6951211B2 (en) Cold air super-charged internal combustion engine, working cycle and method
US20040177837A1 (en) Cold air super-charged internal combustion engine, working cycle & method
JP7183369B2 (en) Ammonia operated compression ignition internal combustion engine and retrofit kit
KR102330222B1 (en) Large two-stroke uniflow scavenged engine with a gaseous fuel mode
JP7390257B2 (en) Gas fuel supply system and method of operating a gas fuel supply system
DK181455B1 (en) Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine for carbon dioxide capture
DK181138B1 (en) Two-stroke uniflow scavenged crosshead internal combustion engine and method for operating such engine
DK180891B1 (en) A large two-stroke uniflow scavenged engine with a gaseous fuel mode
RU2769914C2 (en) Power supply system of an internal combustion engine with double supercharging on liquefied natural gas
CN117988969A (en) Large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine and method of operating the same
CN117988970A (en) Large two-stroke turbocharged uniflow scavenged internal combustion engine and method of operating the same
KR20240068042A (en) Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine configured for carbon dioxide capture
KR20240068043A (en) Method and large two-stroke uniflow scavenged internal combustion engine configured for carbon dioxide capture
JP2023124826A5 (en)
JP2024068162A (en) Method for carbon dioxide capture and large two-stroke uniflow scavenging internal combustion engine
KR20220056142A (en) Exhaust gas recirculation system and ship including the same
JP2024068147A (en) Method for carbon dioxide capture and large two-stroke uniflow scavenging internal combustion engine
DK202070189A1 (en) A gaseous fuel supply system for a main internal combustion engine of a marine vessel, a power system for a marine vessel and a method for supplying gaseous fuel
JP2023160748A (en) Large turbocharged two-stroke uniflow crosshead compression ignition internal combustion engine and method of operating the same