KR20230158087A - 선택식 환원 촉매 시스템 및 환원제 비축 방법 - Google Patents
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Abstract
암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진 등에 이용되는 액화 암모니아를 효과적으로 이용하면서, 엔진 등에서의 기존의 요소수 공급계의 설비를 유용할 수 있는 선택식 환원 촉매 시스템을 제공한다. 암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진에 접속되는 선택식 환원 촉매 시스템은, 해수로부터 정수를 증류하는 증류부(2), 증류부(2)에서 증류된 정수와 액화 암모니아를 혼합해 암모니아수를 생성하는 혼합부(3), 및 혼합부(3)에서 생성된 암모니아수를 비축하는 비축부(5)를 구비한다.
Description
본 발명은 선택식 환원 촉매 시스템 및 환원제 비축 방법에 관한 것이다.
암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진에서는, 액화 암모니아(이하, 'LNH3'라고 한다)가 이용된다.
한편, 선박용 디젤 엔진에서는, 중유로 대표되는 원료의 연소에 의해 발생하는 질소산화물을 제거하기 위해, 선택식 환원 촉매 유니트가 이용된다. 환원제로서, 일반적으로 안전성이 높다고 여겨지는 요소수가 널리 이용되고 있다.
특허 문헌 1에는, 선박용 디젤 엔진에 접속되는 선택식 환원 촉매의 환원제로서 요소수를 이용하는 방법, 및 이 방법에 의해 안전성, 보수성을 중시한 선택식 환원 촉매 시스템이 개시되어 있다.
특허 문헌 1에 개시된 기술은, 내식성(corrosion resistance) 등의 관점에서 선택식 환원 촉매의 환원제로서 요소수를 이용하는 것이다. 이 때문에, 특허 문헌 1에 개시된 기술은, 암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진 등에 이용되는 LNH3 등을 효과적으로 이용하면서, 엔진 등에서의 기존의 요소수 공급계의 설비를 유용하는 것은 아니다.
본 발명은, 연료의 일부로서의 LNH3 등을 효과적으로 이용하면서, 엔진 등에서의 기존의 요소수 공급계의 설비를 유용할 수 있는 선택식 환원 촉매 시스템 및 환원제 비축 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태는,
암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진에 접속되는 선택식 환원 촉매 시스템으로서,
해수로부터 정수를 증류하는 증류부,
상기 증류부에서 증류된 상기 정수와 액화 암모니아를 혼합해 암모니아수를 생성하는 혼합부, 및
상기 혼합부에서 생성된 상기 암모니아수를 비축하는 비축부를 구비하는 선택식 환원 촉매 시스템이다.
본 발명의 제2 형태는,
암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진에 접속되는 선택식 환원 촉매 시스템으로서,
미리 암모니아수를 비축하는 비축부, 및
상기 비축부에 미리 비축된 상기 암모니아수를 순환시키면서, 상기 암모니아수와 액화 암모니아를 혼합하는 혼합부를 구비하고,
상기 비축부는 상기 혼합부에 의해 혼합된 암모니아수를 비축하는 선택식 환원 촉매 시스템이다.
본 발명의 제3 형태는,
암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진에 접속되는 선택식 환원 촉매 시스템에서의 환원제 비축 방법으로서,
해수로부터 정수를 증류하고,
증류된 상기 정수와 액화 암모니아를 혼합해 암모니아수를 생성하고,
생성된 상기 암모니아수를 비축하는 환원제 비축 방법이다.
본 발명의 제4 형태는,
암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진에 접속되는 선택식 환원 촉매 시스템에서의 환원제 비축 방법으로서,
상기 선택식 환원 촉매 시스템에서 요구되는 농도보다 낮은 암모니아수를 미리 비축하고,
미리 비축된 상기 암모니아수를 순환시키면서, 상기 암모니아수와 액화 암모니아를 혼합하고,
혼합된 상기 암모니아수를 다시 비축하는 환원제 비축 방법이다.
본 발명의 선택식 환원 촉매 시스템 및 환원제 비축 방법에 의하면, 선박용 디젤 엔진의 연료의 일부로서의 LNH3 등을 효과적으로 이용하면서, 엔진 등에서의 기존의 요소수 공급계의 설비를 유용할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 선택식 환원 촉매 시스템의 전체도이다.
도 2는 제2 실시 형태에 따른 선택식 환원 촉매 시스템의 전체도이다.
도 2는 제2 실시 형태에 따른 선택식 환원 촉매 시스템의 전체도이다.
이하, 도면을 이용해 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 실시 형태에 나타낸 각종 특징 사항은 서로 조합이 가능하다.
〈제1 실시 형태〉
우선, 제1 실시 형태에 따른 선택식 환원 촉매 시스템(1)의 구성에 대해 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 선택식 환원 촉매 시스템(1)의 전체도이다. 도 1에 기재된 LNH3는, 암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진의 연료 탱크로부터 직접 또는 연료 탱크로부터 기화한 암모니아 가스를 재액화한 것이다. 한편, 친환경성 향상을 도모하기 위해, LNH3는 암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진 자체로부터 나온 폐액을 회수해, 그것에서 분리해 얻어진 것이라도 된다.
선택식 환원 촉매 시스템(1)은, 암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진에 접속된다. 선택식 환원 촉매 시스템(1)은 증류부(2), 혼합부(3) 및 비축부(5)를 구비한다. 선택식 환원 촉매 시스템(1)은 혼합부(3)에 장착되는 유량 조정부(4)를 구비할 수도 된다. 비축부(5)는 혼합부(3)에서 생성된 암모니아수를 보관한다. 또한, 비축부(5)는 필요한 분량의 암모니아수를 선택식 환원 촉매 유니트(6)에 공급한다.
증류부(2)는 선박 주위에 있는 해수를 퍼올리고 증류해, 정수를 얻기 위한 것이다. 선박의 운항중 또는 정박중에 관계 없이, 선박의 주위에 위치하는 해수는 펌프 등에 의해 끌어들여진다. 정수는 주로 선박용 디젤 엔진에서의 주엔진, 발전기관, 공기 압축기의 냉각수로서 이용되고, 보일러로의 급수 및 음용수 및 잡용수로도 이용된다. 또한, 정수는 환원제로서 비축하기 위한 암모니아수의 용매가 된다. 본 실시 형태에서는, 증류부(2)에 의해 얻어진 정수의 일부와 LNH3가 혼합부(3)에서 혼합되어 암모니아수가 생성된다.
한편, 증류부(2)를 설치하지 않고, 선내에 정수를 저장해도 된다. 이 경우, 정수는 혼합부(3)에 직접 또는 유량 조정부(4)를 통해 혼합부(3)로 도입된다. 단, 선택식 환원 촉매의 환원제로서 다량의 암모니아수가 필요하게 되어, 그 용매로서의 정수도 다량으로 필요하다. 따라서, 정수를 저장하는 경우는, 선박평형수의 대용으로 하는 등의 특별한 운행 상황으로만 한정된다.
혼합부(3)는 증류부(2)에서 생성된 정수와 LNH3를 혼합한다. 암모니아와 물의 용해도 파라미터가 서로 가까운 값이 되기 때문에, 정수와 LNH3는 매우 섞이기 쉽다. 따라서, 혼합부(3)는 교반자를 조내에서 일정 속도로 한 방향으로 회전시키는 교반 장치 기능을 갖는 것이면 된다. 교반자는, 예를 들면 봉상(棒狀), 판상(板狀), 프로펠러상이다.
또한, 혼합부(3)에는 열교환기(미도시)가 마련된다. 도 1의 파선은 열교환기에 의한 반응열의 흐름을 나타낸 것이다. 반응열을 제거함으로써 혼합부(3)의 온도 상승을 막아, LNH3의 용해량을 늘릴 수 있다. 또한, 반응열을 제거함으로써, 온도 상승에 의한 혼합부(3)내의 압력 상승을 방지한다. 이에 따라, 장치 설계가 용이해진다. 또한, LNH3가 정수와 반응함으로써 발생하는 반응열을, 증류부(2)에서 정수를 생성하기 위한 에너지로서 이용할 수도 있다. 이에 따라, 증류부(2)에서 이용됨과 동시에 혼합부(3)를 냉각할 수 있기 때문에 친환경성이 높다.
한편, 반응열을 이용하기 위해, 혼합부(3) 자체를 관형 반응기(tubular reactor)와 같은 열교환기형 반응기로 해도 된다.
유량 조정부(4)는 유량 조정 밸브이다. 유량 조정부(4)는 증류부(2)에서 생성되는 정수나, LNH3, 암모니아수와 같은 액체의 유량을 조정한다.
유량 조정부(4)는, 비축부(5)에 비축되는 암모니아수가 소정 농도가 되도록, 혼합부(3)의 입구에 설치되는 것이 바람직하다. 특히, LNH3는 기화하기 쉬워 제어가 필요하다. 유량 조정부(4)에 의해, 소정 농도의 암모니아수를 생성하기 쉽다. 또한, 유량 조정부(4)에 의해, 후술하는 교반부(51)에서의 동작을 생략할 수 있다.
한편, 암모니아수의 농도 조정을 위해, 혼합부(3)에서의 압력을 일정하게 유지하고자 하는 경우가 있다. 이때에는 유량 조정 밸브가 아니라 압력 조정 밸브를 이용해도 되고, 사용 상황에 맞추어 적시에 변경할 수 있다.
비축부(5)는 혼합부(3)에서 생성된 암모니아수를 비축한다. 또한, 비축부(5)는, 소정의 유량, 소정의 농도로 암모니아수를 선택식 환원 촉매 유니트(6)로 공급한다. 따라서, 비축부(5)의 유입구와 유출구에 농도계 등(미도시)이 마련되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 비축부(5)의 유입구에 제1 농도계가 마련된다. 비축부(5)의 유출구에 제2 농도계가 마련된다.
한편, 농도계보다 계측이 용이한 밀도계가 마련되어도 된다. 이 경우, 밀도계의 계측치와 농도의 관계를 미리 취득해 둘 필요가 있다. 예를 들면, 광계측에서의 밀도계에서 0.912라고 하는 수치가 되는 경우, 암모니아수 농도는 상온 상압에서 약 15% 정도가 된다. 암모니아수 농도는 포화 상태에서 최대 40% 정도이며, 선택식 환원 촉매 유니트(6)에 공급되는 암모니아수의 농도는 높을수록 바람직하다.
비축부(5)는 내부에 교반부(51)를 구비해도 된다. 본 실시 형태에서는, 비축부(5)에 공급되는 암모니아수는 혼합부(3)에서 충분히 교반되어 균일한 농도로 되어 있다. 그러나, 비축부(5) 외벽의 온도 구배에 의해, 부분적으로 암모니아 가스가 휘발하는 경우가 있을 수 있다. 비축부(5)는, 혼합부(3)와 마찬가지로, 하부에 교반자를 조내에서 일정 속도로 한 방향으로 회전시키는 기구이면 된다. 교반자는, 예를 들면 봉상, 판상, 프로펠러상이다. 교반부(51)를 간단한 구성으로 함으로써, 장치 전체의 비용을 삭감할 수 있다.
비축부(5)의 유입구와 유출구에서의 농도차(제1 농도계와 제2 농도계의 농도차)가 임의의 일정한 값을 초과했을 경우, 비축부(5)는 교반부(51)를 자동으로 작동시킨다. 농도차가 일정한 값에 수렴할 때까지 선택식 환원 촉매 유니트(6)로의 밸브가 열리지 않는다. 농도차가 일정한 값에 수렴하면, 비축부(5)는 교반부(51)를 자동 정지하고, 선택식 환원 촉매 유니트(6)로의 밸브가 개방된다.
혼합부(3)나 비축부(5)로 이어지는 배관 등에 있어서, 암모니아수 농도의 균일화가 도모되고 있는 것이 바람직하다. 비축부(5)의 유입구와 유출구에서의 농도차가 임의의 일정한 값에 이미 들어있는 경우에는 교반부(51)가 불필요해진다.
선택식 환원 촉매 유니트(6)는, 기체의 유로를 형성하도록 한 방향에 연장된 복수의 관통공을 갖는 구조체이다. 관통공을 획정하는 구조체의 내벽을 따라 촉매가 담지된다. 촉매 표면에서 바나듐, 텅스텐 또는 백금이 함유 원소로서 구성된다. 촉매는 산화 티탄을 주성분으로 하여, 압출 성형으로 제조되는 것이라도 된다. 유로를 따라 선박용 디젤 엔진로부터 나오는 질소산화물을 포함하는 배기가스가 흐르게 된다. 환원제로서의 암모니아수가 비축부(5)로부터 소정의 유량, 소정의 농도로 공급됨으로써 질소산화물이 제거된다.
일반적으로, 선택식 환원 촉매의 환원제로는 독성이 없는 요소수가 사용된다. 이에 비해, 본 실시 형태에서는, 선박용 디젤 엔진의 연료의 일부로서의 LNH3 등을 효과적으로 이용하면서, 엔진 등에서의 기존의 요소수 공급계의 펌프 모듈이나 도징 유니트(dosing unit) 등의 설비를 유용할 수 있다. 따라서, 별도로 환원제의 공급계를 마련할 필요가 없고, 장치의 비용 상승을 억제할 수 있다.
〈제2 실시 형태〉
이하, 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 한편, 제1 실시 형태와 대략 같은 기능이나 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 선택식 환원 촉매 시스템(1)의 전체도이다. 제1 실시 형태와 달리, 본 실시 형태의 비축부(5)에는 미리 암모니아수가 비축되어 있다. 비축부(5)에 미리 비축되어 있는 암모니아수의 농도는, 선택식 환원 촉매 유니트(6)에서 요구되는 농도보다 낮다. 비축부(5)와 혼합부(3)를 순환시키면서 LNH3를 혼합해, 원하는 농도까지 상승시킨다. 그 후, 원하는 농도의 암모니아수가 선택식 환원 촉매 유니트(6)로 공급된다. 암모니아수를 순환시킴으로써 암모니아수를 원하는 농도로 조정할 수 있다. 또한, 암모니아수를 순환시킴으로써 교반되어, 농도 불균일이 없는 상태로 할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는 제1 실시 형태의 교반부(51)를 생략할 수 있다.
본 실시 형태의 혼합부(3)는, 비축부(5)로부터 순환되는 암모니아수와 LNH3를 혼합한다.
혼합부(3)의 전단에 유량 조정부(4)가 마련되는 것이 바람직하다. 암모니아수와 LNH3가 소정의 유량으로 혼합부(3)에 도입됨으로써, 소정 농도의 암모니아수가 생성되기 쉬워진다.
본 실시 형태의 경우, 혼합부(3)에서의 화학반응열을 이용하지 않아도 된다. 암모니아수와 LNH3의 화학반응열은 LNH3와 정수의 화학반응열보다 작다. 또한, 소량씩 비축부(5)에 암모니아수를 도입하기 때문에, 혼합부(3)에서의 국소적인 온도 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는 열교환기 등의 설치가 불필요하다. 이에 따라, 선내 공간을 절약할 수 있다. 증류부(2)에서 생성된 정수는 비축부(5)에 미리 비축된 암모니아수의 용매가 된다. 이에 따라, 친환경성이 높은 시스템이 된다.
한편, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 혼합부(3)에 열교환기(미도시)가 설치되어도 된다. 도 2의 파선은 열교환기에 의한 반응열의 흐름을 나타낸 것이다.
증류부(2)에 의해 생성된 정수는 암모니아수의 용매가 되면 된다. 따라서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 정수는 비축부(5)에 직접 도입되어도 된다. 또한, 혼합부(3)에 유량 조정부(4)가 마련되지 않고, 과도하게 농도가 높은 암모니아수가 비축부(5)에 도입되는 일이 있을 수도 있다. 이런 경우, 이와 같은 암모니아수의 순환계만으로는 암모니아수의 농도가 높아질 수는 있어도 낮출 수는 없는 불가역계의 시스템이 된다. 따라서, 정수를 비축부(5)에 직접 도입함으로써 암모니아수의 농도를 낮출 수 있다.
정수를 비축부(5)에 직접 도입하는 경우, 비축부(5)에서도 암모니아수와 LNH3가 혼합된다. 따라서, 비축부(5)의 하부에 교반부(51)가 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시 형태에 있어서, 증류부(2)에서 생성된 정수를 비축부(5)로 직접 도입하지 않는 경우에는, 비축부(5)에서의 교반 기능의 유무는 문제가 되지 않는다. 이 경우, 비축부(5)와 혼합부(3)가 순환 라인을 형성한다. 이때, 비축부(5) 외벽의 온도 구배에 의해 부분적으로 암모니아 가스가 휘발해도, 순환 라인에서 암모니아수끼리가 접촉할 기회가 확보되어 있어, 암모니아수의 농도가 균일하게 되기 때문이다.
〈기타 실시 형태〉
제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태에 있어서, 비축부(5)는 환원제로서의 요소수를 미리 비축하고 있어도 된다. 이때, 혼합부(3)에서 생성된 암모니아수가 비축부(5)에 도입되고, 교반부(51)에 의해 내부에서 교반되어도 된다. 환원제로서의 효과는 요소수와 암모니아수에서 거의 동일하다. 이 경우, 기존의 요소수 공급계의 펌프 모듈 등의 설비를 유용하면서, 배출되는 이산화탄소를 줄일 수 있다.
또한, 암모니아는 요소와 비교해 분자량이 작기 때문에, 비축부(5)의 탱크가 가벼워지고, 요소수를 환원제로 한 기존의 탱크를 보다 작게 구축할 수 있다. 이 경우, 선택식 환원 촉매 시스템 전체에서의 공간을 효율적으로 이용할 수 있다.
이상, 여러 가지 실시 형태를 설명했지만, 이들은 예로서 제시한 것일 뿐이며, 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 전술한 신규 실시 형태는 그 외의 여러 가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 상기 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 균등한 범위에 포함되는 것이다.
1 선택식 환원 촉매 시스템
2 증류부
3 혼합부
4 유량 조정부
5 비축부
51 교반부
6 선택식 환원 촉매 유니트
2 증류부
3 혼합부
4 유량 조정부
5 비축부
51 교반부
6 선택식 환원 촉매 유니트
Claims (17)
- 암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진에 접속되는 선택식 환원 촉매 시스템으로서,
해수로부터 정수를 증류하는 증류부,
상기 증류부에서 증류된 상기 정수와 액화 암모니아를 혼합해 암모니아수를 생성하는 혼합부, 및
상기 혼합부에서 생성된 상기 암모니아수를 비축하는 비축부를 구비하는 선택식 환원 촉매 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 혼합부에서 발생하는 열을 상기 증류부에서 이용하는 열교환기를 더 구비하는 선택식 환원 촉매 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 혼합부에 배치되고, 상기 혼합부에 도입되는 상기 정수와 상기 액화 암모니아의 유량을 조정하는 유량 조정부를 더 구비하는 선택식 환원 촉매 시스템. - 암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진에 접속되는 선택식 환원 촉매 시스템으로서,
미리 암모니아수를 비축하는 비축부, 및
상기 비축부에 미리 비축된 상기 암모니아수를 순환시키면서, 상기 암모니아수와 액화 암모니아를 혼합하는 혼합부를 구비하고,
상기 비축부는 상기 혼합부에 의해 혼합된 암모니아수를 비축하는 선택식 환원 촉매 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 혼합부에 배치되고, 상기 혼합부에 도입되는 상기 암모니아수와 상기 액화 암모니아의 유량을 조정하는 유량 조정부를 더 구비하는 선택식 환원 촉매 시스템. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비축부는 내부를 교반하는 교반부를 구비하는, 선택식 환원 촉매 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 비축부는, 유입구, 유출구, 상기 유입구에 마련되는 제1 농도계, 및 상기 유출구에 마련되는 제2 농도계를 구비하고,
상기 비축부는, 상기 제1 농도계와 상기 제2 농도계의 농도차가 소정의 값을 초과한 경우, 상기 교반부를 작동시키는, 선택식 환원 촉매 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 비축부는, 상기 유출구로부터 유출되는 상기 암모니아수의 유량을 조정하는 밸브를 더 구비하고,
상기 비축부는, 상기 제1 농도계와 상기 제2 농도계의 농도차가 소정의 값을 초과한 경우, 상기 밸브를 닫는, 선택식 환원 촉매 시스템. - 암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진에 접속되는 선택식 환원 촉매 시스템에서의 환원제 비축 방법으로서,
해수로부터 정수를 증류하고,
증류된 상기 정수와 액화 암모니아를 혼합해 암모니아수를 생성하고,
생성된 상기 암모니아수를 비축하는 환원제 비축 방법. - 제9항에 있어서,
추가로, 상기 암모니아수를 생성할 때 발생하는 열을 이용해 상기 해수로부터 상기 정수를 증류하는 환원제 비축 방법. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
추가로, 상기 암모니아수를 생성하기 위한, 증류된 상기 정수와 상기 액화 암모니아의 유량을 소정의 혼합비로 조정하는 환원제 비축 방법. - 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
추가로, 비축된 암모니아수를 교반하는 환원제 비축 방법. - 제12항에 있어서,
상기 암모니아수를 비축하는 비축부의 유입구와 유출구에서의 상기 암모니아수의 농도차가 소정의 값을 초과한 경우, 상기 비축부에 비축된 상기 암모니아수를 교반하는 환원제 비축 방법. - 제13항에 있어서,
상기 암모니아수의 상기 농도차가 소정의 값을 초과한 경우, 상기 비축부의 상기 유출구로부터의 상기 암모니아수의 유출을 중단하는 환원제 비축 방법. - 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
추가로, 비축된 상기 암모니아수를 상기 선택식 환원 촉매 시스템에서의 환원제로서 이용하는 환원제 비축 방법. - 암모니아를 연료의 일부로 하는 선박용 디젤 엔진에 접속되는 선택식 환원 촉매 시스템에서의 환원제 비축 방법으로서,
상기 선택식 환원 촉매 시스템에서 요구되는 농도보다 낮은 암모니아수를 미리 비축하고,
미리 비축된 상기 암모니아수를 순환시키면서, 상기 암모니아수와 액화 암모니아를 혼합하고,
혼합된 상기 암모니아수를 다시 비축하는 환원제 비축 방법. - 제16항에 있어서,
추가로, 상기 암모니아수를 혼합하기 위한, 미리 비축된 상기 암모니아수와 상기 액화 암모니아의 유량을 소정의 혼합비로 조정하는 환원제 비축 방법.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011144765A (ja) | 2010-01-15 | 2011-07-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 舶用排ガス脱硝装置 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11292531A (ja) * | 1998-04-16 | 1999-10-26 | Nkk Sogo Sekkei Kk | 排ガス脱硝用の舶用アンモニア製造装置 |
| KR101476404B1 (ko) * | 2013-08-19 | 2014-12-23 | 한국동서발전(주) | 폐암모니아 처리방법, 폐암모니아 처리시스템 및 이를 포함하는 탈질반응장치의 암모니아 주입시스템 |
| CN203906093U (zh) * | 2014-06-17 | 2014-10-29 | 厦门大学 | 一种氨发动机设备 |
| CN105736094A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-07-06 | 苏州水木康桥环境工程技术有限公司 | 一种用于船用尾气净化装置的气态氨生成系统 |
| JP6719425B2 (ja) * | 2017-07-05 | 2020-07-08 | ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 | 尿素水供給装置 |
| CN107855003B (zh) * | 2017-11-24 | 2024-05-03 | 江苏科技大学 | 一种基于scr的船舶脱硝系统的氨水回收再利用装置 |
| DK201800098A1 (en) * | 2018-03-01 | 2019-10-09 | HANS JENSEN GREENTECH ApS | Selective Catalytic Reduction System and Method for NOx Reduction |
| CN111852625B (zh) * | 2019-04-29 | 2022-05-17 | 大宇造船海洋株式会社 | 用于船舶的scr的尿素溶液制造装置和方法 |
| KR102111503B1 (ko) * | 2019-05-14 | 2020-05-15 | 대우조선해양 주식회사 | 친환경 선박의 연료공급시스템 |
| CN110898660A (zh) * | 2019-06-23 | 2020-03-24 | 张政平 | 高效节能脱硝还原剂气化系统及应用 |
| CN111330446B (zh) * | 2020-03-27 | 2022-04-05 | 大连船舶重工集团有限公司 | 一种新型船舶尾气处理系统 |
| CN111392019B (zh) * | 2020-03-27 | 2022-04-08 | 大连船舶重工集团有限公司 | 一种清洁排放的船舶动力系统 |
| KR102231449B1 (ko) * | 2020-06-24 | 2021-03-25 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 온실가스 배출 저감장치 및 이를 구비한 선박 |
| KR102232540B1 (ko) * | 2020-10-13 | 2021-03-29 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 온실가스 배출 저감장치 및 이를 구비한 선박 |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011144765A (ja) | 2010-01-15 | 2011-07-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 舶用排ガス脱硝装置 |
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