KR20230154357A - Ammonia fuel vessel - Google Patents

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KR20230154357A
KR20230154357A KR1020220053601A KR20220053601A KR20230154357A KR 20230154357 A KR20230154357 A KR 20230154357A KR 1020220053601 A KR1020220053601 A KR 1020220053601A KR 20220053601 A KR20220053601 A KR 20220053601A KR 20230154357 A KR20230154357 A KR 20230154357A
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박희준
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 암모니아 연료 선박이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 연료 선박은, 선체와, 선체에 설치되며 액상암모니아를 저장하는 연료탱크와, 제1 연료공급관을 통하여 연료탱크로부터 액상암모니아를 공급받고 연소시켜 동력을 생성하는 메인엔진과, 제2 연료공급관을 통하여 연료탱크로부터 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 공급받고 연소시켜 스팀을 생성하는 보일러, 및 제1 연료공급관과 제2 연료공급관을 서로 연결하여 제1 연료공급관 또는 메인엔진에 잔류하는 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 보일러로 공급하거나, 제2 연료공급관 또는 보일러에 잔류하는 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 메인엔진으로 공급하는 회수관을 포함할 수 있다.
An ammonia fueled vessel is provided by one embodiment of the present invention.
An ammonia-fueled ship according to an embodiment of the present invention includes a hull, a fuel tank installed on the hull and storing liquid ammonia, and a main vessel that receives liquid ammonia from the fuel tank through a first fuel supply pipe and burns it to generate power. An engine, a boiler that receives liquid ammonia or ammonia generated by vaporizing liquid ammonia from a fuel tank through a second fuel supply pipe and burns it to generate steam, and a first fuel supply pipe and a second fuel supply pipe are connected to each other to create a first fuel supply pipe. Ammonia generated by vaporization of liquid ammonia or liquid ammonia remaining in the fuel supply pipe or main engine is supplied to the boiler, or ammonia generated by vaporization of liquid ammonia or liquid ammonia remaining in the second fuel supply pipe or boiler is supplied to the main engine. It may include a recovery pipe.

Description

암모니아 연료 선박{Ammonia fuel vessel}Ammonia fuel vessel

본 발명은 암모니아 연료 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진 또는 보일러의 이상 시 배관, 및 엔진 사이드 또는 보일러 사이드 쪽에 잔류하는 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있는 암모니아 연료 선박에 관한 것이다.The present invention relates to an ammonia-fueled ship, and more specifically, to an ammonia-fueled ship that can effectively treat ammonia remaining in the piping and engine side or boiler side when an engine or boiler malfunctions.

일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 화석 연료를 연소하여 동력을 생성하며, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물, 이산화탄소 등을 포함하고 있다. 배기가스에 포함된 오염물질로 인한 대기오염이 증가함에 따라 저탄소 또는 탈탄소 연료를 이용하여 동력을 생성하는 친환경 선박의 개발이 요구되고 있으며, 차세대 친환경 연료 중 하나로 연소 시 이산화탄소의 배출이 없는 암모니아가 대두되고 있다.In general, various engines installed on ships generate power by burning fossil fuels, and exhaust gases generated during the combustion process of fuel contain nitrogen oxides, sulfur oxides, carbon dioxide, etc. As air pollution due to pollutants contained in exhaust gases increases, there is a demand for the development of eco-friendly ships that generate power using low-carbon or decarbonized fuels. Ammonia, which does not emit carbon dioxide when burned, is one of the next-generation eco-friendly fuels. It is emerging.

한편, 암모니아를 엔진 및 보일러의 연료로 하는 종래의 선박은 엔진 또는 보일러가 셧다운(shut-down) 또는 트립(trip, 차단기 자동 개방)된 경우, 암모니아를 공급하는 배관, 엔진 및 보일러 사이드 쪽에 있는 연료 잔여물을 신속하게 퍼징하여 대기로 방출하였다. 그러나, 암모니아는 독성 물질이고, 대기로 방출 시 삽시간에 흩어져 퍼지는 것이 아니므로, 암모니아를 대기로 방출하는 것은 안전 상의 문제가 있다. 이에, 암모니아를 물에 용해시켜 농도를 낮춘 후 방출하는 방법이 제안되었으나, 탱크 내 일정량의 물에 다량의 암모니아를 용해시키는데 어려움이 있고, 암모니아가 용해된 물의 pH가 높아 해상에 그대로 방류할 수 없어 처리가 곤란한 문제도 있다.On the other hand, in conventional ships that use ammonia as fuel for engines and boilers, when the engine or boiler is shut down or tripped (automatically opens the circuit breaker), the fuel in the piping that supplies ammonia, the engine, and the boiler side. The residue was quickly purged and released to the atmosphere. However, ammonia is a toxic substance and does not disperse instantly when released into the atmosphere, so releasing ammonia into the atmosphere poses a safety issue. Accordingly, a method of dissolving ammonia in water to lower its concentration and then releasing it has been proposed, but it is difficult to dissolve a large amount of ammonia in a certain amount of water in the tank, and the pH of the water in which ammonia is dissolved is high, so it cannot be discharged as is into the sea. There are also problems that are difficult to deal with.

이에, 엔진 또는 보일러의 이상 시 배관, 및 엔진 사이드 또는 보일러 사이드 쪽에 잔류하는 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있는 선박이 필요하게 되었다.Accordingly, there is a need for a ship that can effectively treat ammonia remaining in the piping and engine side or boiler side when an engine or boiler malfunctions.

대한민국 공개특허 제10-2022-0034270호 (2022.03.18.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2022-0034270 (2022.03.18.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 엔진 또는 보일러의 이상 시 배관, 및 엔진 사이드 또는 보일러 사이드 쪽에 잔류하는 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있는 암모니아 연료 선박을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an ammonia fuel vessel that can effectively treat ammonia remaining in the piping and on the engine side or boiler side when an engine or boiler malfunctions.

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 description below.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 암모니아 연료 선박은, 선체와, 상기 선체에 설치되며 액상암모니아를 저장하는 연료탱크와, 제1 연료공급관을 통하여 상기 연료탱크로부터 상기 액상암모니아를 공급받고 연소시켜 동력을 생성하는 메인엔진과, 제2 연료공급관을 통하여 상기 연료탱크로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 공급받고 연소시켜 스팀을 생성하는 보일러, 및 상기 제1 연료공급관과 상기 제2 연료공급관을 서로 연결하여 상기 제1 연료공급관 또는 상기 메인엔진에 잔류하는 상기 액상암모니아 또는 상기 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 상기 보일러로 공급하거나, 상기 제2 연료공급관 또는 상기 보일러에 잔류하는 상기 액상암모니아 또는 상기 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 상기 메인엔진으로 공급하는 회수관을 포함한다.An ammonia fuel ship according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem includes a hull, a fuel tank installed on the hull and storing liquid ammonia, and a first fuel supply pipe that supplies the liquid ammonia from the fuel tank. A main engine that receives supply and burns it to generate power, a boiler that receives the liquid ammonia or ammonia generated by vaporizing the liquid ammonia from the fuel tank through a second fuel supply pipe and burns it to generate steam, and the first fuel supply pipe. The fuel supply pipe and the second fuel supply pipe are connected to each other to supply the liquid ammonia remaining in the first fuel supply pipe or the main engine or ammonia generated by vaporization of the liquid ammonia to the boiler, or the second fuel supply pipe or It includes a recovery pipe that supplies the liquid ammonia remaining in the boiler or the ammonia generated by vaporizing the liquid ammonia to the main engine.

상기 암모니아 연료 선박은, 상기 메인엔진 및 상기 보일러 중 적어도 하나의 배기관에 설치되어 배기가스에 포함된 아산화질소 및 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 오염물질저감장치, 및 상기 회수관으로부터 분기되어 상기 메인엔진 또는 상기 보일러에 잔류하는 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 환원제로 상기 오염물질저감장치에 제공하는 분기관을 더 포함할 수 있다.The ammonia fuel vessel includes a pollutant reduction device installed in the exhaust pipe of at least one of the main engine and the boiler to reduce at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas, and a pollutant reduction device branched from the return pipe to discharge the main It may further include a branch pipe for providing the liquid ammonia or the ammonia remaining in the engine or the boiler as a reducing agent to the pollutant reduction device.

상기 암모니아 연료 선박은, 상기 연료탱크와 상기 오염물질저감장치를 연결하여 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 오염물질저감장치에 환원제로 공급하는 환원제공급관을 더 포함하되, 상기 분기관은 상기 환원제공급관으로 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급할 수 있다.The ammonia fuel vessel further includes a reducing agent supply pipe that connects the fuel tank and the pollutant reduction device to supply the liquid ammonia or the ammonia to the pollutant reduction device as a reducing agent, wherein the branch pipe is connected to the reducing agent supply pipe. The liquid ammonia or the ammonia can be supplied.

상기 오염물질저감장치는, 상기 아산화질소를 제거하는 제1 선택적촉매환원반응기와, 상기 제1 선택적촉매환원반응기 후단에 설치되어 상기 질소산화물을 제거하는 제2 선택적촉매환원반응기를 포함하고, 상기 분기관은, 상기 제1 선택적촉매환원반응기에 연결되는 제1 환원제공급관으로 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급하는 제1 분기관과, 상기 제2 선택적촉매환원반응기에 연결되는 제2 환원제공급관으로 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급하는 제2 분기관을 포함할 수 있다.The pollutant reduction device includes a first selective catalytic reduction reactor for removing the nitrous oxide, and a second selective catalytic reduction reactor installed at a rear end of the first selective catalytic reduction reactor to remove the nitrogen oxides. The engine includes a first branch pipe for supplying the liquid ammonia or the ammonia to a first reducing agent supply pipe connected to the first selective catalytic reduction reactor, and a second reducing agent supply pipe connected to the second selective catalytic reduction reactor to provide the liquid phase. It may include ammonia or a second branch pipe for supplying the ammonia.

상기 제1 선택적촉매환원반응기는, 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 담체에 코발트(Co), 로듐(Rh), 세륨-코발트 복합산화물(Ce-Co-O) 중 적어도 하나가 담지된 촉매, 또는 아연이 함침된 산화알루미늄(Zn-Al2O3)으로 이루어진 담체에 로듐(Rh)이 담지된 촉매, 또는 제올라이트(zeolite)로 이루어진 담체에 철(Fe)이 담지된 촉매를 포함하여, 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아가 환원제로 공급되면, 상기 아산화질소가 질소와 산소로 환원될 수 있다.The first selective catalytic reduction reactor is a catalyst in which at least one of cobalt (Co), rhodium (Rh), and cerium-cobalt complex oxide (Ce-Co-O) is supported on a carrier made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). , or a catalyst in which rhodium (Rh) is supported on a carrier made of aluminum oxide (Zn-Al 2 O 3 ) impregnated with zinc, or a catalyst in which iron (Fe) is supported on a carrier made of zeolite, When the liquid ammonia or the ammonia is supplied as a reducing agent, the nitrous oxide can be reduced to nitrogen and oxygen.

상기 암모니아 연료 선박은, 상기 제1 연료공급관과 상기 제2 연료공급관은 각각, 상기 액상암모니아를 전처리하는 전처리장치를 포함하고, 상기 회수관은 상기 전처리장치 전단으로 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급할 수 있다.In the ammonia fuel ship, the first fuel supply pipe and the second fuel supply pipe each include a pretreatment device for preprocessing the liquid ammonia, and the recovery pipe can supply the liquid ammonia or the ammonia to the front of the pretreatment device. there is.

상기 암모니아 연료 선박은, 상기 보일러의 배기관에서 분기되어 배기가스를 상기 보일러의 공기공급관으로 순환시키는 배기가스순환관, 및 상기 회수관에서 분기되어 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 배기가스순환관으로 공급하는 환수관을 더 포함할 수 있다.The ammonia fuel vessel has an exhaust gas circulation pipe branched from the exhaust pipe of the boiler to circulate exhaust gas to the air supply pipe of the boiler, and an exhaust gas circulation pipe branched from the return pipe to supply the liquid ammonia or the ammonia to the exhaust gas circulation pipe. It may further include a water exchange pipe.

본 발명에 따르면, 메인엔진의 이상 시 제1 연료공급관 또는 메인엔진에 잔류하는 암모니아를 회수하여 보일러에 공급하고, 보일러의 이상 시 제2 연료공급관 또는 보일러에 잔류하는 암모니아를 회수하여 메인엔진에 공급하며, 메인엔진과 보일러의 이상 시 회수된 암모니아를 보일러에 공급하여 소각하므로, 별도의 암모니아 벤트 시스템 없이도 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있음은 물론 선내 공간 활용도를 증대시킬 수 있다.According to the present invention, when the main engine malfunctions, the ammonia remaining in the first fuel supply pipe or the main engine is recovered and supplied to the boiler, and when the boiler malfunctions, the ammonia remaining in the second fuel supply pipe or boiler is recovered and supplied to the main engine. In addition, when the main engine and boiler malfunction, the recovered ammonia is supplied to the boiler and incinerated, so ammonia can be effectively treated without a separate ammonia vent system and space utilization within the ship can be increased.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 연료 선박을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 제1 선택적촉매환원반응기를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 연료 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
1 is a diagram schematically showing an ammonia-fueled ship according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the first selective catalytic reduction reactor of FIG. 1.
Figures 3 to 5 are operational diagrams for explaining the operation of an ammonia fuel ship according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram schematically showing an ammonia-fueled ship according to another embodiment of the present invention.
Figures 7 and 8 are operational diagrams for explaining the operation of an ammonia fuel ship according to another embodiment of the present invention.

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.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 연료 선박에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 5, an ammonia-fueled ship according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 실시예에 따른 암모니아 연료 선박은 암모니아를 연료로 사용하는 선박으로, 예를 들어, 암모니아를 연소기관 및 보일러에 연료로 공급하여 추진력, 전기, 스팀 등을 생성할 수 있다.The ammonia fuel ship according to an embodiment of the present invention is a ship that uses ammonia as fuel. For example, ammonia can be supplied as fuel to combustion engines and boilers to generate propulsion, electricity, steam, etc.

암모니아 연료 선박은 메인엔진의 이상 시 제1 연료공급관 또는 메인엔진에 잔류하는 암모니아를 회수하여 보일러에 공급하고, 메인엔진과 보일러의 이상 시 회수된 암모니아를 보일러에 공급하여 소각하므로, 별도의 암모니아 벤트 시스템 없이도 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있음은 물론 선내 공간 활용도를 증대시킬 수 있는 특징이 있다.In ammonia-fueled ships, when the main engine malfunctions, the ammonia remaining in the first fuel supply pipe or main engine is recovered and supplied to the boiler. When the main engine and boiler malfunction, the recovered ammonia is supplied to the boiler and incinerated, so a separate ammonia vent is required. It has the feature of not only being able to effectively treat ammonia without a system, but also increasing space utilization within the ship.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 암모니아 연료 선박(1)에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 and 2, the ammonia fuel ship 1 will be described in more detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 연료 선박을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 제1 선택적촉매환원반응기를 확대하여 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing an ammonia fuel ship according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is an enlarged diagram of the first selective catalytic reduction reactor of Figure 1.

본 발명에 따른 암모니아 연료 선박(1)은 선체(10), 연료탱크(20), 메인엔진(30), 보일러(40), 및 회수관(50A)을 포함한다.The ammonia fuel ship 1 according to the present invention includes a hull 10, a fuel tank 20, a main engine 30, a boiler 40, and a recovery pipe 50A.

선체(10)는 암모니아 연료 선박(1)의 외형(外形)을 이루는 것으로, 외측면이 유선형(流線型)으로 형성되어 해수로 인한 저항을 최소화할 수 있다. 선체(10)는 후술할 메인엔진(30)으로부터 생성된 동력으로 추진되며, 내부에 적어도 하나의 연료탱크(20)가 설치된다.The hull 10 forms the external shape of the ammonia fuel ship 1, and the outer surface is formed in a streamlined shape to minimize resistance due to seawater. The hull 10 is propelled by power generated from the main engine 30, which will be described later, and at least one fuel tank 20 is installed therein.

연료탱크(20)는 액상암모니아를 저장하는 탱크로, 내부 압력이 일정하게 유지되는 멤브레인 타입의 상압탱크로 형성될 수 있다. 연료탱크(20)에 저장된 액상암모니아는 메인엔진(30)과 보일러(40)로 각각 공급될 수 있다.The fuel tank 20 is a tank that stores liquid ammonia and may be formed as a membrane-type normal pressure tank in which the internal pressure is maintained constant. Liquid ammonia stored in the fuel tank 20 can be supplied to the main engine 30 and boiler 40, respectively.

메인엔진(30)은 제1 연료공급관(31)을 통하여 연료탱크(20)로부터 액상암모니아를 공급받고 연소시켜 동력을 생성하며, 제1 연료공급관(31)은 일단이 연료탱크(20)를 관통하여 연료탱크(20) 내부에 설치된 저압펌프(21)에 연결되고 타단은 연료탱크(20)외부로 연장되어 메인엔진(30)에 연결될 수 있다. 제1 연료공급관(31) 상에는 액상암모니아를 가압 및 가열하여 전처리하는 전처리장치(32)가 설치되며, 전처리장치(32)는, 액상암모니아를 가압하는 승압펌프와, 액상암모니아를 가열하는 열교환기를 포함할 수 있다. 도면 상에는 제1 연료공급관(31) 상에 단일 개의 승압펌프와 열교환기가 설치되고, 열교환기가 승압펌프 후단에 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 승압펌프와 열교환기의 개수 및 배치는 필요에 따라 변형될 수 있다.The main engine 30 receives liquid ammonia from the fuel tank 20 through the first fuel supply pipe 31 and burns it to generate power, and one end of the first fuel supply pipe 31 penetrates the fuel tank 20. Thus, it is connected to the low pressure pump 21 installed inside the fuel tank 20, and the other end can be extended outside the fuel tank 20 and connected to the main engine 30. A pretreatment device 32 is installed on the first fuel supply pipe 31 to preprocess the liquid ammonia by pressurizing and heating it. The pretreatment device 32 includes a boosting pump for pressurizing the liquid ammonia and a heat exchanger for heating the liquid ammonia. can do. In the drawing, a single boosting pump and a heat exchanger are installed on the first fuel supply pipe 31, and the heat exchanger is shown as installed at the rear of the boosting pump. However, this is not limited to this, and the number and arrangement of the boosting pump and heat exchanger are determined as necessary. It may be modified accordingly.

보일러(40)는 제2 연료공급관(41)을 통하여 연료탱크(20)로부터 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 공급받고 연소시켜 스팀을 생성한다. 이하, 보일러(40)가 액상암모니아를 공급받고 연소시켜 스팀을 생성하는 구조를 보다 중점적으로 설명한다. 제2 연료공급관(41)은 일단이 저압펌프(21)에 연결되고 타단은 연료탱크(20) 외부로 연장되어 보일러(40)에 연결될 수 있다. 제2 연료공급관(41) 상에는 액상암모니아를 가열하여 전처리하는 전처리장치(42)가 설치되며, 전처리장치(42)는 액상암모니아를 가열하는 열교환기를 포함할 수 있다. 도면 상에는 제2 연료공급관(41) 상에 단일 개의 열교환기가 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 열교환기의 개수는 필요에 따라 가감될 수 있다.The boiler 40 receives liquid ammonia or ammonia generated by vaporizing liquid ammonia from the fuel tank 20 through the second fuel supply pipe 41 and burns it to generate steam. Hereinafter, the structure in which the boiler 40 receives liquid ammonia and burns it to generate steam will be described in more detail. One end of the second fuel supply pipe 41 may be connected to the low pressure pump 21 and the other end may extend outside the fuel tank 20 and be connected to the boiler 40 . A pretreatment device 42 is installed on the second fuel supply pipe 41 to heat and preprocess liquid ammonia, and the pretreatment device 42 may include a heat exchanger to heat liquid ammonia. Although it is shown in the drawing that a single heat exchanger is installed on the second fuel supply pipe 41, it is not limited to this, and the number of heat exchangers can be added or subtracted as needed.

메인엔진(30)과 보일러(40)가 각각 액상암모니아를 연소하여 선내 필요한 동력과 스팀을 생성함으로써, 이산화탄소가 발생되지 않아 국제해사기구의 이산화탄소 배출규제를 만족시킬 수 있다.The main engine 30 and the boiler 40 each burn liquid ammonia to generate power and steam necessary for the ship, so that carbon dioxide is not generated and can satisfy the International Maritime Organization's carbon dioxide emission regulations.

메인엔진(30)과 보일러(40)는 구동 중 셧다운(shut-down) 또는 트립(trip, 차단기 자동 개방)될 수 있으며, 이 때, 제1 연료공급관(31) 및 메인엔진(30), 제2 연료공급관(41) 및 보일러(40)에 잔류하는 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 신속하게 처리해야 한다. 회수관(50A)은 제1 연료공급관(31)과 제2 연료공급관(41)을 서로 연결하여, 제1 연료공급관(31) 또는 메인엔진(30)에 잔류하는 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 보일러(40)로 공급하거나, 제2 연료공급관(41) 또는 보일러(40)에 잔류하는 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 메인엔진(30)으로 공급할 수 있다. 회수관(50A)이 제1 연료공급관(31) 또는 메인엔진(30)에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아를 보일러(40)로 공급하거나, 제2 연료공급관(41) 또는 보일러(40)에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아를 메인엔진(30)에 공급함으로써, 별도의 암모니아 벤트 시스템 없이도 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있고 선내 공간 활용도도 증대시킬 수 있다. 이하, 회수관(50A)이 제1 연료공급관(31) 또는 메인엔진(30)에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아를 보일러(40)로 공급하는 구조를 보다 중점적으로 설명한다. 회수관(50A)은 일단이 분기되어 제1 연료공급관(31) 및 메인엔진(30)에 각각 연결되고 타단이 전처리장치(42) 전단의 제2 연료공급관(41)에 연결되어, 제1 연료공급관(31) 또는 메인엔진(30)에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아를 회수하여 전처리장치(42) 전단으로 공급할 수 있다. 회수관(50A)으로 회수되어 전처리장치(42) 전단으로 공급된 액상암모니아 또는 암모니아는 전처리장치(42)에서 가열된 후 보일러(40)로 공급되어 연료로 사용될 수 있다.The main engine 30 and boiler 40 may be shut-down or tripped (automatically opening the circuit breaker) while operating, and at this time, the first fuel supply pipe 31, the main engine 30, and the first fuel supply pipe 31 2 Liquid ammonia remaining in the fuel supply pipe (41) and boiler (40) or ammonia generated by vaporization of liquid ammonia must be quickly treated. The recovery pipe (50A) connects the first fuel supply pipe (31) and the second fuel supply pipe (41) to each other, so that the liquid ammonia or liquid ammonia remaining in the first fuel supply pipe (31) or the main engine (30) is vaporized. The generated ammonia can be supplied to the boiler 40, or the ammonia generated by vaporizing the liquid ammonia or liquid ammonia remaining in the second fuel supply pipe 41 or the boiler 40 can be supplied to the main engine 30. The recovery pipe (50A) supplies liquid ammonia or ammonia remaining in the first fuel supply pipe (31) or the main engine (30) to the boiler (40), or supplies the liquid ammonia or ammonia remaining in the second fuel supply pipe (41) or the boiler (40) to the boiler (40). By supplying liquid ammonia or ammonia to the main engine 30, ammonia can be effectively treated without a separate ammonia vent system and space utilization within the ship can also be increased. Hereinafter, the structure in which the recovery pipe 50A supplies liquid ammonia or ammonia remaining in the first fuel supply pipe 31 or the main engine 30 to the boiler 40 will be described in more detail. The recovery pipe (50A) is branched at one end and connected to the first fuel supply pipe (31) and the main engine (30), respectively, and the other end is connected to the second fuel supply pipe (41) in front of the preprocessing device (42), providing first fuel Liquid ammonia or ammonia remaining in the supply pipe 31 or the main engine 30 can be recovered and supplied to the front of the pretreatment device 42. Liquid ammonia or ammonia recovered through the recovery pipe 50A and supplied to the front of the pretreatment device 42 can be heated in the pretreatment device 42 and then supplied to the boiler 40 and used as fuel.

한편, 메인엔진(30)과 보일러(40)에서 각각 발생된 배기가스는 제1 배기관(E1)과 제2 배기관(E2)을 통해 배출되며, 제1 배기관(E1)과 제2 배기관(E2) 중 적어도 하나에는 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 오염물질저감장치(60A, 60B)가 설치될 수 있다. 액상암모니아를 연소하는 경우, 이산화탄소는 발생되지 않으나 질소산화물과 아산화질소가 발생되는 문제가 있다. 질소산화물은 식물의 고사 및 산성비의 원인이 되는 대기오염 물질이고, 아산화질소는 지구온난화의 원인이 되는 온실가스이므로, 배기가스로부터 제거가 요구된다. 오염물질저감장치(60A, 60B)는 액상암모니아 또는 암모니아를 환원제로 하여 배기가스에 포함된 아산화질소 및 질소산화물 중 적어도 하나를 환원시키는 촉매반응기로 형성되며, 일 측에 액상암모니아 또는 암모니아의 공급을 위한 환원제공급관(70A, 70B)이 연결될 수 있다. 환원제공급관(70A, 70B)은 연료탱크(20)와 오염물질저감장치(60A, 60B)를 연결하여 연료탱크(20) 내부의 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 오염물질저감장치(60A, 60B)에 환원제로 공급할 수 있다. 전술한 바와 같이, 연료탱크(20)가 상압탱크로 형성되면, 탱크 설계 비용과 중량을 줄일 수 있는 장점이 있으나 내부 압력이 높지 않아 액상암모니아가 쉽게 자연 기화할 수 있다. 또는, 슬로싱(sloshing) 등의 이유로 액상암모니아가 자연 기화할 수도 있다. 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아는 탱크 내압을 증가시켜 액상암모니아의 기화를 촉진시키는 등 여러 가지 문제를 유발하므로, 환원제공급관(70A, 70B)을 통해 배출하여 오염물질저감장치(60A, 60B)로 공급할 수 있다. 이하, 제1 배기관(E1)과 제2 배기관(E2)에 각각 오염물질저감장치(60A, 60B)가 설치되고, 환원제공급관(70A, 70B)이 연료탱크(20) 내부의 암모니아를 오염물질저감장치(60A, 60B)에 공급하는 구조를 보다 중점적으로 설명한다.Meanwhile, the exhaust gas generated from the main engine 30 and the boiler 40 are discharged through the first exhaust pipe (E1) and the second exhaust pipe (E2), and the first exhaust pipe (E1) and the second exhaust pipe (E2) At least one of the pollutant reduction devices 60A and 60B may be installed to reduce at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas. When burning liquid ammonia, carbon dioxide is not generated, but there is a problem in that nitrogen oxides and nitrous oxide are generated. Nitrogen oxides are air pollutants that cause plant death and acid rain, and nitrous oxides are greenhouse gases that cause global warming, so they need to be removed from exhaust gases. The pollutant reduction devices (60A, 60B) are formed as a catalytic reactor that reduces at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas using liquid ammonia or ammonia as a reducing agent, and supplies liquid ammonia or ammonia to one side. Reducing agent supply pipes 70A and 70B may be connected. The reducing agent supply pipe (70A, 70B) connects the fuel tank (20) and the pollutant reduction device (60A, 60B) to transfer ammonia generated by vaporizing the liquid ammonia or liquid ammonia inside the fuel tank (20) to the pollutant reduction device ( 60A, 60B) can be supplied as a reducing agent. As described above, if the fuel tank 20 is formed as an atmospheric pressure tank, there is an advantage in reducing tank design cost and weight, but the internal pressure is not high, so liquid ammonia can easily vaporize naturally. Alternatively, liquid ammonia may naturally vaporize due to sloshing or the like. Ammonia generated by vaporization of liquid ammonia causes various problems, such as increasing the pressure inside the tank and accelerating the vaporization of liquid ammonia, so it is discharged through the reducing agent supply pipe (70A, 70B) to the pollutant reduction device (60A, 60B). can be supplied. Hereinafter, pollutant reduction devices (60A, 60B) are installed in the first exhaust pipe (E1) and the second exhaust pipe (E2), respectively, and the reducing agent supply pipes (70A, 70B) reduce ammonia inside the fuel tank 20 as a pollutant. The structure of supply to the devices 60A and 60B will be described in more detail.

오염물질저감장치(60A, 60B)는, 아산화질소를 제거하는 제1 선택적촉매환원반응기(61a, 61b)와, 질소산화물을 제거하는 제2 선택적촉매환원반응기(62a, 62b)를 포함하고, 환원제공급관(70A, 70B)은, 제1 선택적촉매환원반응기(61a, 61b)에 연결되는 제1 환원제공급관(71a, 71b)과, 제2 선택적촉매환원반응기(62a, 62b)에 연결되는 제2 환원제공급관(72a, 72b)을 포함할 수 있다. 제1 선택적촉매환원반응기(61a, 61b)에서 아산화질소를 환원시키는 반응온도가, 제2 선택적촉매환원반응기(62a, 62b)에서 질소산화물을 환원시키는 반응온도보다 높으므로, 제2 선택적촉매환원반응기(62a, 62b)는 제1 선택적촉매환원반응기(61a, 61b) 후단에 설치될 수 있다.The pollutant reduction devices (60A, 60B) include a first selective catalytic reduction reactor (61a, 61b) for removing nitrous oxide, a second selective catalytic reduction reactor (62a, 62b) for removing nitrogen oxide, and a reducing agent. The supply pipes (70A, 70B) are first reducing agent supply pipes (71a, 71b) connected to the first selective catalytic reduction reactors (61a, 61b), and second reducing agent supply pipes (71a, 71b) connected to the second selective catalytic reduction reactors (62a, 62b). It may include supply pipes 72a and 72b. Since the reaction temperature for reducing nitrous oxide in the first selective catalytic reduction reactor (61a, 61b) is higher than the reaction temperature for reducing nitrogen oxide in the second selective catalytic reduction reactor (62a, 62b), the second selective catalytic reduction reactor (62a, 62b) may be installed at the rear of the first selective catalytic reduction reactor (61a, 61b).

제1 선택적촉매환원반응기(61a, 61b)는 제1 환원제공급관(71a, 71b)을 통해 공급된 액상암모니아 또는 암모니아와 섞인 배기가스를 반응기에 설치된 촉매층에 통과시켜 아산화질소를 질소와 산소로 환원시킬 수 있다. 촉매층은 도 2에 도시된 바와 같이, 허니컴(honeycomb) 구조 또는 플레이트(plate) 구조로 형성될 수 있으며, 적어도 하나가 반응기 내부에 설치될 수 있다. 촉매층은, 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 담체에 코발트(Co), 로듐(Rh), 세륨-코발트 복합산화물(Ce-Co-O) 중 적어도 하나가 담지된 촉매, 또는 아연이 함침된 산화알루미늄(Zn-Al2O3)으로 이루어진 담체에 로듐(Rh)이 담지된 촉매, 또는 제올라이트(zeolite)로 이루어진 담체에 철(Fe)이 담지된 촉매를 포함할 수 있다.The first selective catalytic reduction reactor (61a, 61b) reduces nitrous oxide into nitrogen and oxygen by passing liquid ammonia or exhaust gas mixed with ammonia supplied through the first reducing agent supply pipe (71a, 71b) through a catalyst layer installed in the reactor. You can. As shown in FIG. 2, the catalyst layer may be formed in a honeycomb structure or a plate structure, and at least one catalyst layer may be installed inside the reactor. The catalyst layer is a catalyst in which at least one of cobalt (Co), rhodium (Rh), and cerium-cobalt composite oxide (Ce-Co-O) is supported on a carrier made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or a catalyst impregnated with zinc. It may include a catalyst in which rhodium (Rh) is supported on a carrier made of aluminum oxide (Zn-Al 2 O 3 ), or a catalyst in which iron (Fe) is supported on a carrier made of zeolite.

제2 선택적촉매환원반응기(62a, 62b)는 제2 환원제공급관(72a, 72b)을 통해 공급된 액상암모니아 또는 암모니아와 섞인 배기가스를 반응기에 설치된 촉매층에 통과시켜 질소산화물을 질소와 물로 환원시킬 수 있다. 촉매층은 허니컴 구조 또는 플레이트 구조로 형성될 수 있으며, 적어도 하나가 반응기 내부에 설치될 수 있다. 질소산화물을 환원시키는 제2 선택적촉매환원반응기(62a, 62b)는 공지된 기술이므로, 촉매층에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.The second selective catalytic reduction reactor (62a, 62b) can reduce nitrogen oxides to nitrogen and water by passing liquid ammonia or exhaust gas mixed with ammonia supplied through the second reducing agent supply pipe (72a, 72b) through a catalyst layer installed in the reactor. there is. The catalyst layer may be formed in a honeycomb structure or a plate structure, and at least one catalyst layer may be installed inside the reactor. Since the second selective catalytic reduction reactors 62a and 62b for reducing nitrogen oxides are a known technology, detailed description of the catalyst layer will be omitted.

전술한 회수관(50A)에는 분기관(51A)이 분기될 수 있다. 분기관(51A)은 메인엔진(30)에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아를 환원제로 오염물질저감장치(60B), 보다 구체적으로, 제2 배기관(E2) 상에 설치된 오염물질저감장치(60B)에 공급하는 관으로, 회수된 액상암모니아 또는 암모니아를 환원제공급관(70B)으로 공급할 수 있다. 분기관(51A)은 제1 환원제공급관(71b)으로 액상암모니아 또는 암모니아를 공급하는 제1 분기관(51a)과, 제2 환원제공급관(72b)으로 액상암모니아 또는 암모니아를 공급하는 제2 분기관(51b)을 포함할 수 있다.A branch pipe 51A may be branched from the above-described recovery pipe 50A. The branch pipe (51A) uses liquid ammonia or ammonia remaining in the main engine (30) as a reducing agent to the pollutant reduction device (60B), more specifically, to the pollutant reduction device (60B) installed on the second exhaust pipe (E2). Through the supply pipe, the recovered liquid ammonia or ammonia can be supplied to the reducing agent supply pipe (70B). The branch pipe (51A) includes a first branch pipe (51a) for supplying liquid ammonia or ammonia to the first reducing agent supply pipe (71b), and a second branch pipe (51a) for supplying liquid ammonia or ammonia to the second reducing agent supply pipe (72b). 51b) may be included.

또한, 제2 배기관(E2) 상에는 배기가스 중 일부를 공기공급관(80)으로 순환시키는 배기가스순환관(81)이 분기되고, 회수관(50A)에는 회수된 액상암모니아 또는 암모니아를 배기가스순환관(81)으로 공급하는 환수관(52A)이 분기될 수 있다. 제2 배기관(E2) 상에 배기가스순환관(81)이 분기됨으로써, 순환되는 배기가스로 인해, 보일러(40)의 연소실 온도가 낮아져 질소산화물의 발생이 억제될 수 있다. 배기가스순환관(81) 상에는 배기가스를 냉각하는 쿨러(82)가 설치될 수 있다. 도면 상에는 환수관(52A)이 쿨러(82) 후단의 배기가스순환관(81) 상에 연결된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 필요에 따라, 환수관(52A)은 쿨러(82) 전단의 배기가스순환관(81) 상에 연결될 수도 있다.In addition, on the second exhaust pipe (E2), an exhaust gas circulation pipe 81 is branched for circulating part of the exhaust gas to the air supply pipe 80, and the recovered liquid ammonia or ammonia is distributed to the recovery pipe 50A through the exhaust gas circulation pipe. The water return pipe (52A) supplying to (81) may be branched. As the exhaust gas circulation pipe 81 is branched on the second exhaust pipe E2, the temperature of the combustion chamber of the boiler 40 is lowered due to the circulating exhaust gas, thereby suppressing the generation of nitrogen oxides. A cooler 82 that cools the exhaust gas may be installed on the exhaust gas circulation pipe 81. In the drawing, the water return pipe 52A is shown as connected to the exhaust gas circulation pipe 81 at the rear end of the cooler 82, but it is not limited to this, and if necessary, the water return pipe 52A is connected to the exhaust gas circulation pipe 81 at the rear end of the cooler 82. It may also be connected to the exhaust gas circulation pipe (81).

한편, 메인엔진(30)이 구동되지 않고, 보일러(40)의 구동도 중단되어 제2 배기관(E2)에 연결된 오염물질저감장치(60B)가 구동되지 않는 경우, 회수관(50A)으로 회수된 액상암모니아 또는 암모니아는 보일러(40)로 공급되어 소각될 수 있다. 즉, 보일러(40)는 스팀을 생성하는 본래의 기능이 아닌 가스소각장치(GCU, Gas Combustion Unit)로 활용되어 액상암모니아 또는 암모니아를 소각할 수 있다. 회수된 액상암모니아 또는 암모니아는 회수관(50A)을 통해 전처리장치(42) 전단의 제2 연료공급관(41)에 공급될 수도 있고, 환수관(52A)을 통해 배기가스순환관(81)에 공급될 수도 있다.On the other hand, when the main engine 30 is not driven, the boiler 40 is stopped, and the pollutant reduction device 60B connected to the second exhaust pipe E2 is not driven, the pollutant reduction device 60B connected to the second exhaust pipe E2 is not operated. Liquid ammonia or ammonia can be supplied to the boiler 40 and incinerated. In other words, the boiler 40 can be used as a gas combustion unit (GCU) rather than its original function of generating steam to incinerate liquid ammonia or ammonia. The recovered liquid ammonia or ammonia may be supplied to the second fuel supply pipe 41 in front of the pretreatment device 42 through the recovery pipe 50A, and may be supplied to the exhaust gas circulation pipe 81 through the return pipe 52A. It could be.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 암모니아 연료 선박(1)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 5, the operation of the ammonia fuel vessel 1 will be described in more detail.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 연료 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.Figures 3 to 5 are operational diagrams for explaining the operation of an ammonia fuel ship according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 암모니아 연료 선박(1)은 메인엔진(30)의 이상 시 제1 연료공급관(31) 또는 메인엔진(30)에 잔류하는 암모니아를 회수하여 보일러(40)에 공급하고, 메인엔진(30)과 보일러(40)의 이상 시 회수된 암모니아를 보일러(40)에 공급하여 소각하므로, 별도의 암모니아 벤트 시스템 없이도 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있음은 물론 선내 공간 활용도를 증대시킬 수 있다.The ammonia fuel ship (1) according to the present invention recovers the ammonia remaining in the first fuel supply pipe (31) or the main engine (30) when the main engine (30) malfunctions and supplies it to the boiler (40), and the main engine ( 30) and the boiler 40, when the recovered ammonia is supplied to the boiler 40 and incinerated, not only can ammonia be effectively treated without a separate ammonia vent system, but space utilization within the ship can also be increased.

도 3은 메인엔진과 보일러가 정상적으로 구동될 때의 동작을 설명하기 위한 작동도이고, 도 4는 메인엔진의 이상 시 동작을 설명하기 위한 작동도이며, 도 5는 메인엔진과 보일러의 이상 시 동작을 설명하기 위한 작동도이다.Figure 3 is an operation diagram for explaining the operation when the main engine and boiler are normally operated, Figure 4 is an operation diagram for explaining the operation when the main engine is abnormal, and Figure 5 is an operation diagram for explaining the operation when the main engine and boiler are abnormal. This is an operation diagram to explain.

먼저, 도 3을 참조하면, 연료탱크(20)에 저장된 액상암모니아는 저압펌프(21)에 의해 가압되어 제1 연료공급관(31)과 제2 연료공급관(41)으로 각각 유입되고, 연료탱크(20)에 저장된 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아는 제1 환원제공급관(71a, 71b)과 제2 환원제공급관(72a, 72b)으로 각각 유입된다.First, referring to FIG. 3, the liquid ammonia stored in the fuel tank 20 is pressurized by the low pressure pump 21 and flows into the first fuel supply pipe 31 and the second fuel supply pipe 41, respectively, and the fuel tank ( Ammonia generated by vaporizing the liquid ammonia stored in 20) flows into the first reducing agent supply pipes (71a, 71b) and the second reducing agent supply pipes (72a, 72b), respectively.

제1 연료공급관(31)으로 유입된 액상암모니아는 전처리장치(32)에서 가압 및 가열된 후 메인엔진(30)으로 공급되며, 메인엔진(30)은 액상암모니아를 연소하여 동력을 발생시킨다. 메인엔진(30)에서 액상암모니아의 연소에 따른 배기가스는 제1 배기관(E1)으로 배출되어 제1 선택적촉매환원반응기(61a)로 공급되며, 제1 선택적촉매환원반응기(61a)는 제1 환원제공급관(71a)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 아산화질소를 질소와 산소로 환원시킨다. 아산화질소가 제거된 배기가스는 제2 선택적촉매환원반응기(62a)로 공급되며, 제2 선택적촉매환원반응기(62a)는 제2 환원제공급관(72a)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 질소산화물을 질소와 물로 환원시킨다. 질소산화물도 제거된 배기가스는 제1 배기관(E1)을 통해 대기 중으로 방출된다.Liquid ammonia flowing into the first fuel supply pipe 31 is pressurized and heated in the pretreatment device 32 and then supplied to the main engine 30, and the main engine 30 burns the liquid ammonia to generate power. The exhaust gas resulting from the combustion of liquid ammonia in the main engine 30 is discharged through the first exhaust pipe (E1) and supplied to the first selective catalytic reduction reactor (61a), and the first selective catalytic reduction reactor (61a) uses the first reducing agent. Ammonia supplied through the supply pipe 71a is used as a reducing agent to reduce nitrous oxide to nitrogen and oxygen. The exhaust gas from which nitrous oxide has been removed is supplied to the second selective catalytic reduction reactor (62a), which uses ammonia supplied through the second reducing agent supply pipe (72a) as a reducing agent to reduce nitrogen oxides. Reduced to nitrogen and water. The exhaust gas from which nitrogen oxides have been removed is discharged into the atmosphere through the first exhaust pipe (E1).

제2 연료공급관(41)으로 유입된 액상암모니아는 전처리장치(42)에서 가열된 후 보일러(40)로 공급되며, 보일러(40)는 액상암모니아를 연소하여 스팀을 발생시킨다. 보일러(40)에서 액상암모니아의 연소에 따른 배기가스는 제2 배기관(E2)으로 배출되어 일부가 제1 선택적촉매환원반응기(61b)로 공급되며, 제1 선택적촉매환원반응기(61b)는 제1 환원제공급관(71b)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 아산화질소를 질소와 산소로 환원시킨다. 아산화질소가 제거된 배기가스는 제2 선택적촉매환원반응기(62b)로 공급되며, 제2 선택적촉매환원반응기(62b)는 제2 환원제공급관(72b)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 질소산화물을 질소와 물로 환원시킨다. 질소산화물도 제거된 배기가스는 제2 배기관(E2)을 통해 대기 중으로 방출된다. 제2 배기관(E2)으로 배출된 배기가스 중 나머지 일부는 배기가스순환관(81)으로 분기되어 쿨러(82)에서 냉각된 후 공기공급관(80)으로 순환된다.Liquid ammonia flowing into the second fuel supply pipe 41 is heated in the pretreatment device 42 and then supplied to the boiler 40, and the boiler 40 burns the liquid ammonia to generate steam. The exhaust gas resulting from the combustion of liquid ammonia in the boiler 40 is discharged through the second exhaust pipe (E2) and part of it is supplied to the first selective catalytic reduction reactor (61b). Ammonia supplied through the reducing agent supply pipe (71b) is used as a reducing agent to reduce nitrous oxide to nitrogen and oxygen. The exhaust gas from which nitrous oxide has been removed is supplied to the second selective catalytic reduction reactor (62b), which uses ammonia supplied through the second reducing agent supply pipe (72b) as a reducing agent to reduce nitrogen oxides. Reduced to nitrogen and water. The exhaust gas from which nitrogen oxides have been removed is discharged into the atmosphere through the second exhaust pipe (E2). The remaining part of the exhaust gas discharged through the second exhaust pipe (E2) branches off to the exhaust gas circulation pipe (81), is cooled in the cooler (82), and then circulates to the air supply pipe (80).

이어서, 도 4를 참조하면, 보일러(40)는 정상 구동되고 메인엔진(30)의 이상 시, 제1 연료공급관(31)과 메인엔진(30)에 각각 잔류하는 액상암모니아는 회수관(50A)으로 회수될 수 있다. 회수관(50A)으로 회수된 액상암모니아는 전처리장치(42) 전단의 제2 연료공급관(41)으로 공급되어 보일러(40)의 연료로 사용되거나, 제1 분기관(51a)과 제2 분기관(51b)을 통해 제1 환원제공급관(71b)과 제2 환원제공급관(72b)으로 공급되어 환원제로 사용될 수 있다. 제1 분기관(51a)과 제2 분기관(51b)을 통해 제1 환원제공급관(71b)과 제2 환원제공급관(72b)으로 액상암모니아가 공급되는 경우, 제1 환원제공급관(71b)과 제2 환원제공급관(72b)은 연료탱크(20)로부터의 암모니아 공급이 중단될 수 있다. 제1 선택적촉매환원반응기(61b)와 제2 선택적촉매환원반응기(62b)로 각각 공급된 액상암모니아는 아산화질소와 질소산화물을 환원시키는 환원제로 사용될 수 있다.Next, referring to FIG. 4, the boiler 40 is operated normally and when the main engine 30 malfunctions, the liquid ammonia remaining in the first fuel supply pipe 31 and the main engine 30 is returned to the recovery pipe 50A. It can be recovered. The liquid ammonia recovered through the recovery pipe (50A) is supplied to the second fuel supply pipe (41) in front of the pretreatment device (42) and used as fuel for the boiler (40), or the first branch pipe (51a) and the second branch pipe. It can be supplied to the first reducing agent supply pipe (71b) and the second reducing agent supply pipe (72b) through (51b) and used as a reducing agent. When liquid ammonia is supplied to the first reducing agent supply pipe (71b) and the second reducing agent supply pipe (72b) through the first branch pipe (51a) and the second branch pipe (51b), the first reducing agent supply pipe (71b) and the second reducing agent supply pipe (71b) The reducing agent supply pipe 72b may stop supplying ammonia from the fuel tank 20. Liquid ammonia supplied to the first selective catalytic reduction reactor (61b) and the second selective catalytic reduction reactor (62b) can be used as a reducing agent to reduce nitrous oxide and nitrogen oxide.

이어서, 도 5를 참조하면, 메인엔진(30)과 보일러(40)의 이상 시, 제1 연료공급관(31)과 메인엔진(30)에 각각 잔류하는 액상암모니아는 회수관(50A)으로 회수되어 전처리장치(42) 전단의 제2 연료공급관(41)으로 공급되거나, 환수관(52A)을 통해 배기가스순환관(81)으로 공급되어 보일러(40)에서 소각될 수 있다. 또한, 제2 연료공급관(41)과 보일러(40)에 각각 잔류하는 액상암모니아도 보일러(40)에서 소각될 수 있다.Next, referring to FIG. 5, when the main engine 30 and the boiler 40 malfunction, the liquid ammonia remaining in the first fuel supply pipe 31 and the main engine 30, respectively, is recovered into the recovery pipe 50A. It may be supplied to the second fuel supply pipe 41 in front of the pretreatment device 42, or may be supplied to the exhaust gas circulation pipe 81 through the return pipe 52A and incinerated in the boiler 40. Additionally, the liquid ammonia remaining in the second fuel supply pipe 41 and the boiler 40 may also be incinerated in the boiler 40.

이하, 도 6 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 선박(1-1)에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 6 and 7, the ammonia vessel 1-1 according to another embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.Figure 6 is a diagram schematically showing an ammonia fuel ship according to another embodiment of the present invention, and Figures 7 and 8 are operational diagrams for explaining the operation of an ammonia fuel ship according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박(1-1)은 보일러(40)의 이상 시 회수관(50B)이 제2 연료공급관(41) 또는 보일러(40)에 잔류하는 액상암모니아를 회수하여 메인엔진(30)으로 공급한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박(1-1)은 보일러(40)의 이상 시 회수관(50B)이 제2 연료공급관(41) 또는 보일러(40)에 잔류하는 액상암모니아를 회수하여 메인엔진(30)으로 공급하는 것을 제외하면, 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되 별도의 언급이 없는 한 나머지 구성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.In the ammonia fuel ship 1-1 according to another embodiment of the present invention, when the boiler 40 malfunctions, the recovery pipe 50B recovers the liquid ammonia remaining in the second fuel supply pipe 41 or the boiler 40. It is supplied to the main engine (30). In the ammonia fuel ship 1-1 according to another embodiment of the present invention, when the boiler 40 malfunctions, the recovery pipe 50B recovers the liquid ammonia remaining in the second fuel supply pipe 41 or the boiler 40. Except for supply to the main engine 30, it is substantially the same as the above-described embodiment. Therefore, this will be mainly explained, but unless otherwise stated, the description of the remaining components will be replaced by the above-mentioned details.

회수관(50B)은 일단이 분기되어 제2 연료공급관(41) 및 보일러(40)에 각각 연결되고 타단이 전처리장치(32) 전단의 제1 연료공급관(31)에 연결되어, 제2 연료공급관(41) 또는 보일러(40)에 잔류하는 액상암모니아를 회수하여 전처리장치(32) 전단으로 공급할 수 있다. 회수관(50B)으로 회수되어 전처리장치(32) 전단으로 공급된 액상암모니아는 전처리장치(32)에서 가압 및 가열된 후 메인엔진(30)으로 공급되어 연료로 사용될 수 있다. 이러한 회수관(50B)에는 분기관(51B)이 분기될 수 있다. 분기관(51B)은 보일러(40)에 잔류하는 액상암모니아를 환원제로 오염물질저감장치(60A), 보다 구체적으로, 제1 배기관(E1) 상에 설치된 오염물질저감장치(60A)에 공급하는 관으로, 회수된 액상암모니아를 환원제공급관(70A)으로 공급할 수 있다. 분기관(51B)은 제1 선택적촉매환원반응기(61a)에 연결된 제1 환원제공급관(71a)으로 액상암모니아를 공급하는 제1 분기관(51a)과, 제2 선택적촉매환원반응기(62a)에 연결된 제2 환원제공급관(72a)으로 액상암모니아를 공급하는 제2 분기관(51b)을 포함할 수 있다.The recovery pipe (50B) is branched at one end and connected to the second fuel supply pipe (41) and the boiler (40), respectively, and the other end is connected to the first fuel supply pipe (31) in front of the pretreatment device (32), thereby forming the second fuel supply pipe. (41) Alternatively, the liquid ammonia remaining in the boiler 40 can be recovered and supplied to the front of the pretreatment device 32. The liquid ammonia recovered through the recovery pipe 50B and supplied to the front of the pretreatment device 32 is pressurized and heated in the pretreatment device 32 and then supplied to the main engine 30 to be used as fuel. A branch pipe 51B may be branched from this recovery pipe 50B. The branch pipe 51B is a pipe that supplies liquid ammonia remaining in the boiler 40 as a reducing agent to the pollutant reduction device 60A, more specifically, to the pollutant reduction device 60A installed on the first exhaust pipe E1. In this way, the recovered liquid ammonia can be supplied to the reducing agent supply pipe (70A). The branch pipe (51B) is connected to the first branch pipe (51a) that supplies liquid ammonia to the first reducing agent supply pipe (71a) connected to the first selective catalytic reduction reactor (61a) and the second selective catalytic reduction reactor (62a). It may include a second branch pipe (51b) that supplies liquid ammonia to the second reducing agent supply pipe (72a).

또한, 회수관(50B)에서 분기된 환수관(52B)은 배기가스순환관(81)에 연결되어, 회수된 액상암모니아를 배기가스순환관(81)으로 공급할 수 있다. 도면 상에는 환수관(52B)이 쿨러(82) 후단의 배기가스순환관(81) 상에 연결된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 필요에 따라, 환수관(52B)은 쿨러(82) 전단의 배기가스순환관(81) 상에 연결될 수도 있다.In addition, the return pipe 52B branched from the return pipe 50B is connected to the exhaust gas circulation pipe 81, so that the recovered liquid ammonia can be supplied to the exhaust gas circulation pipe 81. In the drawing, the water return pipe 52B is shown as being connected to the exhaust gas circulation pipe 81 at the rear end of the cooler 82, but it is not limited to this, and if necessary, the water return pipe 52B is connected to the exhaust gas circulation pipe 81 at the rear end of the cooler 82. It may also be connected to the exhaust gas circulation pipe (81).

한편, 보일러(40)가 구동되지 않고 메인엔진(30)의 구동도 중단되어 제1 배기관(E1)에 연결된 오염물질저감장치(60A)가 구동되지 않는 경우, 회수관(50B)으로 회수된 액상암모니아는 환수관(52B)을 통해 보일러(40)로 공급되어 소각될 수 있다. 즉, 보일러(40)는 스팀을 생성하는 본래의 기능이 아닌 가스소각장치로 활용되어 액상암모니아를 소각할 수 있다.On the other hand, when the boiler 40 is not driven and the main engine 30 is stopped and the pollutant reduction device 60A connected to the first exhaust pipe E1 is not driven, the liquid recovered into the recovery pipe 50B Ammonia can be supplied to the boiler 40 through the water return pipe 52B and incinerated. In other words, the boiler 40 can be used as a gas incineration device rather than its original function of generating steam to incinerate liquid ammonia.

도 7은 보일러의 이상 시 동작을 설명하기 위한 작동도이고, 도 8은 메인엔진과 보일러의 이상 시 동작을 설명하기 위한 작동도이다.Figure 7 is an operation diagram for explaining the operation when the boiler malfunctions, and Figure 8 is an operation diagram for explaining the operation when the main engine and boiler are malfunctioning.

먼저, 도 7을 참조하면, 메인엔진(30)은 정상 구동되고 보일러(40)의 이상 시, 제2 연료공급관(41)과 보일러(40)에 각각 잔류하는 액상암모니아는 회수관(50B)으로 회수될 수 있다. 회수관(50B)으로 회수된 액상암모니아는 전처리장치(32) 전단의 제1 연료공급관(31)으로 공급되어 메인엔진(30)의 연료로 사용되거나, 제1 분기관(51a)과 제2 분기관(51b)을 통해 제1 환원제공급관(71a)과 제2 환원제공급관(72a)으로 공급되어 환원제로 사용될 수 있다. 제1 분기관(51a)과 제2 분기관(51b)을 통해 제1 환원제공급관(71a)과 제2 환원제공급관(72a)으로 액상암모니아가 공급되는 경우, 제1 환원제공급관(71a)과 제2 환원제공급관(72a)은 연료탱크(20)로부터의 암모니아 공급이 중단될 수 있다. 제1 선택적촉매환원반응기(61a)와 제2 선택적촉매환원반응기(62a)로 각각 공급된 액상암모니아는 아산화질소와 질소산화물을 환원시키는 환원제로 사용될 수 있다.First, referring to FIG. 7, the main engine 30 is operated normally and when the boiler 40 malfunctions, the liquid ammonia remaining in the second fuel supply pipe 41 and the boiler 40 is transferred to the recovery pipe 50B. It can be recovered. The liquid ammonia recovered through the recovery pipe (50B) is supplied to the first fuel supply pipe (31) in front of the pretreatment device (32) and used as fuel for the main engine (30), or is used as fuel for the main engine (30) or the first branch pipe (51a) and the second fuel supply pipe (31). It can be supplied to the first reducing agent supply pipe (71a) and the second reducing agent supply pipe (72a) through the engine (51b) and used as a reducing agent. When liquid ammonia is supplied to the first reducing agent supply pipe (71a) and the second reducing agent supply pipe (72a) through the first branch pipe (51a) and the second branch pipe (51b), the first reducing agent supply pipe (71a) and the second reducing agent supply pipe (71a) The reducing agent supply pipe 72a may stop supplying ammonia from the fuel tank 20. Liquid ammonia supplied to the first selective catalytic reduction reactor (61a) and the second selective catalytic reduction reactor (62a) can be used as a reducing agent to reduce nitrous oxide and nitrogen oxide.

이어서, 도 8을 참조하면, 메인엔진(30)과 보일러(40)의 이상 시, 제2 연료공급관(41)과 보일러(40)에 각각 잔류하는 액상암모니아는 회수관(50B)으로 회수된 후 환수관(52B)을 통해 배기가스순환관(81)으로 공급되어 보일러(40)에서 소각될 수 있다.Next, referring to FIG. 8, when the main engine 30 and the boiler 40 malfunction, the liquid ammonia remaining in the second fuel supply pipe 41 and the boiler 40 is recovered into the recovery pipe 50B and then It can be supplied to the exhaust gas circulation pipe 81 through the water return pipe 52B and incinerated in the boiler 40.

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 embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. You will be able to understand it. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

1, 1-1: 암모니아 연료 선박
10: 선체 20: 연료탱크
21: 저압펌프 30: 메인엔진
31: 제1 연료공급관 32: 전처리장치
40: 보일러 41: 제2 연료공급관
42: 전처리장치 50A, 50B: 회수관
51A, 51B: 분기관 51a: 제1 분기관
51b: 제2 분기관 52A, 52B: 환수관
60A, 60B: 오염물질저감장치 61a, 61b: 제1 선택적촉매환원반응기
62a, 62b: 제2 선택적촉매환원반응기
70A, 70B: 환원제공급관 71a, 71b: 제1 환원제공급관
72a, 72b: 제2 환원제공급관 80: 공기공급관
81: 배기가스순환관 82: 쿨러
E1: 제1 배기관 E2: 제2 배기관
1, 1-1: Ammonia fueled ships
10: Hull 20: Fuel tank
21: low pressure pump 30: main engine
31: first fuel supply pipe 32: pretreatment device
40: Boiler 41: Second fuel supply pipe
42: Pretreatment device 50A, 50B: Recovery pipe
51A, 51B: branch pipe 51a: first branch pipe
51b: second branch pipe 52A, 52B: water return pipe
60A, 60B: Pollutant reduction device 61a, 61b: First selective catalytic reduction reactor
62a, 62b: second selective catalytic reduction reactor
70A, 70B: reducing agent supply pipe 71a, 71b: first reducing agent supply pipe
72a, 72b: second reducing agent supply pipe 80: air supply pipe
81: exhaust gas circulation pipe 82: cooler
E1: 1st exhaust pipe E2: 2nd exhaust pipe

Claims (7)

선체;
상기 선체에 설치되며 액상암모니아를 저장하는 연료탱크;
제1 연료공급관을 통하여 상기 연료탱크로부터 상기 액상암모니아를 공급받고 연소시켜 동력을 생성하는 메인엔진;
제2 연료공급관을 통하여 상기 연료탱크로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 공급받고 연소시켜 스팀을 생성하는 보일러, 및
상기 제1 연료공급관과 상기 제2 연료공급관을 서로 연결하여 상기 제1 연료공급관 또는 상기 메인엔진에 잔류하는 상기 액상암모니아 또는 상기 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 상기 보일러로 공급하거나, 상기 제2 연료공급관 또는 상기 보일러에 잔류하는 상기 액상암모니아 또는 상기 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 상기 메인엔진으로 공급하는 회수관을 포함하는 암모니아 연료 선박.
hull;
A fuel tank installed on the hull and storing liquid ammonia;
A main engine that receives the liquid ammonia from the fuel tank through a first fuel supply pipe and burns it to generate power;
A boiler that receives the liquid ammonia or ammonia generated by vaporizing the liquid ammonia from the fuel tank through a second fuel supply pipe and burns it to generate steam, and
The first fuel supply pipe and the second fuel supply pipe are connected to each other to supply the liquid ammonia remaining in the first fuel supply pipe or the main engine or ammonia generated by vaporization of the liquid ammonia to the boiler, or to supply the liquid ammonia remaining in the first fuel supply pipe or the main engine to the boiler. An ammonia fuel ship comprising a fuel supply pipe or a recovery pipe for supplying the liquid ammonia remaining in the boiler or ammonia generated by vaporization of the liquid ammonia to the main engine.
제1 항에 있어서,
상기 메인엔진 및 상기 보일러 중 적어도 하나의 배기관에 설치되어 배기가스에 포함된 아산화질소 및 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 오염물질저감장치, 및
상기 회수관으로부터 분기되어 상기 메인엔진 또는 상기 보일러에 잔류하는 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 환원제로 상기 오염물질저감장치에 제공하는 분기관을 더 포함하는 암모니아 연료 선박.
According to claim 1,
A pollutant reduction device installed in the exhaust pipe of at least one of the main engine and the boiler to reduce at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in exhaust gas, and
An ammonia fuel ship further comprising a branch pipe branched from the recovery pipe to provide the liquid ammonia or the ammonia remaining in the main engine or the boiler as a reducing agent to the pollutant reduction device.
제2 항에 있어서,
상기 연료탱크와 상기 오염물질저감장치를 연결하여 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 오염물질저감장치에 환원제로 공급하는 환원제공급관을 더 포함하되,
상기 분기관은 상기 환원제공급관으로 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급하는 암모니아 연료 선박.
According to clause 2,
It further includes a reducing agent supply pipe connecting the fuel tank and the pollutant reduction device to supply the liquid ammonia or the ammonia to the pollutant reduction device as a reducing agent,
The branch pipe is an ammonia fuel ship that supplies the liquid ammonia or the ammonia to the reducing agent supply pipe.
제3 항에 있어서,
상기 오염물질저감장치는, 상기 아산화질소를 제거하는 제1 선택적촉매환원반응기와, 상기 제1 선택적촉매환원반응기 후단에 설치되어 상기 질소산화물을 제거하는 제2 선택적촉매환원반응기를 포함하고,
상기 분기관은, 상기 제1 선택적촉매환원반응기에 연결되는 제1 환원제공급관으로 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급하는 제1 분기관과, 상기 제2 선택적촉매환원반응기에 연결되는 제2 환원제공급관으로 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급하는 제2 분기관을 포함하는 암모니아 연료 선박.
According to clause 3,
The pollutant reduction device includes a first selective catalytic reduction reactor for removing the nitrous oxide, and a second selective catalytic reduction reactor installed at a rear end of the first selective catalytic reduction reactor to remove the nitrogen oxides,
The branch pipe includes a first branch pipe that supplies the liquid ammonia or the ammonia to a first reducing agent supply pipe connected to the first selective catalytic reduction reactor, and a second reducing agent supply pipe connected to the second selective catalytic reduction reactor. An ammonia fuel vessel comprising a second branch pipe for supplying the liquid ammonia or the ammonia.
제4 항에 있어서, 상기 제1 선택적촉매환원반응기는,
산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 담체에 코발트(Co), 로듐(Rh), 세륨-코발트 복합산화물(Ce-Co-O) 중 적어도 하나가 담지된 촉매, 또는 아연이 함침된 산화알루미늄(Zn-Al2O3)으로 이루어진 담체에 로듐(Rh)이 담지된 촉매, 또는 제올라이트(zeolite)로 이루어진 담체에 철(Fe)이 담지된 촉매를 포함하여,
상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아가 환원제로 공급되면, 상기 아산화질소가 질소와 산소로 환원되는 암모니아 연료 선박.
The method of claim 4, wherein the first selective catalytic reduction reactor,
A catalyst containing at least one of cobalt (Co), rhodium (Rh), and cerium-cobalt composite oxide (Ce-Co-O) supported on a carrier made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or aluminum oxide impregnated with zinc ( Including a catalyst in which rhodium (Rh) is supported on a carrier made of Zn-Al 2 O 3 ), or a catalyst in which iron (Fe) is supported on a carrier made of zeolite,
An ammonia fuel ship in which the nitrous oxide is reduced to nitrogen and oxygen when the liquid ammonia or the ammonia is supplied as a reducing agent.
제1 항에 있어서,
상기 제1 연료공급관과 상기 제2 연료공급관은 각각, 상기 액상암모니아를 전처리하는 전처리장치를 포함하고,
상기 회수관은 상기 전처리장치 전단으로 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급하는 암모니아 연료 선박.
According to claim 1,
The first fuel supply pipe and the second fuel supply pipe each include a pretreatment device for preprocessing the liquid ammonia,
The recovery pipe is an ammonia fuel ship that supplies the liquid ammonia or the ammonia to the front of the pretreatment device.
제1 항에 있어서,
상기 보일러의 배기관에서 분기되어 배기가스를 상기 보일러의 공기공급관으로 순환시키는 배기가스순환관, 및
상기 회수관에서 분기되어 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 배기가스순환관으로 공급하는 환수관을 더 포함하는 암모니아 연료 선박.
According to claim 1,
An exhaust gas circulation pipe that branches off from the exhaust pipe of the boiler and circulates exhaust gas to the air supply pipe of the boiler, and
Ammonia fuel vessel further comprising a water return pipe branched from the return pipe to supply the liquid ammonia or the ammonia to the exhaust gas circulation pipe.
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