KR20230171055A - Ammonia fuel vessel - Google Patents
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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, 연료탱크에 연결된 제1 연료공급관으로부터 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 공급받고 연소하여 동력을 발생시키는 메인엔진과, 메인엔진에 연결된 제1 배기관 상에 설치되어 메인엔진에서 배출된 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립 중 적어도 하나를 저감시키는 제1 후처리장치와, 연료탱크에 연결된 제2 연료공급관으로부터 액상암모니아 또는 암모니아를 공급받고 연소하여 스팀을 생성하는 보일러와, 보일러에 연결된 제2 배기관 상에 설치되어 보일러에서 배출된 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립 중 적어도 하나를 저감시키는 제2 후처리장치, 및 내부에 열매체가 유동하며 제2 후처리장치 후단의 제2 배기관의 열을 회수하여 제1 후처리장치 전단의 제1 배기관에 제공하는 열교환라인을 포함할 수 있다.An ammonia fueled vessel is provided by one embodiment of the present invention.
An ammonia fuel ship according to an embodiment of the present invention includes a hull, a fuel tank installed on the hull and storing liquid ammonia, and liquid ammonia or ammonia generated by vaporizing liquid ammonia from a first fuel supply pipe connected to the fuel tank. A main engine that receives supply and combusts to generate power, and a first exhaust system installed on the first exhaust pipe connected to the main engine to reduce at least one of nitrous oxide, nitrogen oxide, and ammonia slip contained in the exhaust gas discharged from the main engine. A boiler that receives liquid ammonia or ammonia from a second fuel supply pipe connected to a treatment device and a fuel tank and burns it to generate steam, and is installed on a second exhaust pipe connected to the boiler and contains nitrous oxide contained in the exhaust gas discharged from the boiler. , a second post-processing device that reduces at least one of nitrogen oxides and ammonia slip, and a heat medium flows therein to recover heat from the second exhaust pipe at the rear of the second post-treatment device and the first exhaust pipe at the front of the first post-treatment device. It may include a heat exchange line provided to.
Description
본 발명은 암모니아 연료 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메인엔진에서 배출된 배기가스의 온도를 높이면서 이산화탄소의 발생을 최소화할 수 있는 암모니아 연료 선박에 관한 것이다.The present invention relates to an ammonia-fueled ship, and more specifically, to an ammonia-fueled ship capable of minimizing the generation of carbon dioxide while increasing the temperature of exhaust gas discharged from the main engine.
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. 암모니아는 연소 시 이산화탄소의 배출은 없으나, 질소산화물, 아산화질소, 미연소 암모니아인 암모니아슬립이 발생되는 문제가 있다. 질소산화물은 식물의 고사 및 산성비의 원인이 되는 대기오염물질이고, 아산화질소는 지구온난화의 원인이 되는 온실가스이며, 암모니아슬립은 독성 물질이므로, 처리가 요구된다.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. Ammonia does not emit carbon dioxide when burned, but has the problem of generating nitrogen oxides, nitrous oxide, and ammonia slip, which is unburned ammonia. Nitrogen oxide is an air pollutant that causes plant death and acid rain, nitrous oxide is a greenhouse gas that causes global warming, and ammonia slip is a toxic substance that requires treatment.
한편, 메인엔진에서 암모니아의 연소로 배출된 배기가스는 아산화질소와 질소산화물을 저감시키는 선택적촉매환원반응기에서 요구되는 온도보다 낮기 때문에 온도를 높여 공급할 필요가 있다. 종래에는 메인엔진에서 배출된 배기가스를 승온보일러에서 배출된 배기가스와 열교환하여 온도를 높였으나, 승온보일러가 화석 연료를 연소함에 따라 이산화탄소가 발생되는 문제가 있다.Meanwhile, the exhaust gas discharged from the combustion of ammonia in the main engine is lower than the temperature required in the selective catalytic reduction reactor that reduces nitrous oxide and nitrogen oxides, so it is necessary to supply it at an increased temperature. Conventionally, the temperature was increased by heat exchanging the exhaust gas discharged from the main engine with the exhaust gas discharged from the heating boiler, but there is a problem in that carbon dioxide is generated as the heating boiler burns fossil fuel.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 메인엔진에서 배출된 배기가스의 온도를 높이면서 이산화탄소의 발생을 최소화할 수 있는 암모니아 연료 선박을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an ammonia-fueled ship that can minimize the generation of carbon dioxide while increasing the temperature of the exhaust gas discharged from the main engine.
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, 상기 연료탱크에 연결된 제1 연료공급관으로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 공급받고 연소하여 동력을 발생시키는 메인엔진과, 상기 메인엔진에 연결된 제1 배기관 상에 설치되어 상기 메인엔진에서 배출된 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립 중 적어도 하나를 저감시키는 제1 후처리장치와, 상기 연료탱크에 연결된 제2 연료공급관으로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급받고 연소하여 스팀을 생성하는 보일러와, 상기 보일러에 연결된 제2 배기관 상에 설치되어 상기 보일러에서 배출된 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립 중 적어도 하나를 저감시키는 제2 후처리장치, 및 내부에 열매체가 유동하며, 상기 제2 후처리장치 후단의 상기 제2 배기관의 열을 회수하여 상기 제1 후처리장치 전단의 상기 제1 배기관에 제공하는 열교환라인을 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 connected to the fuel tank to supply liquid ammonia or A main engine that receives and burns ammonia generated by vaporizing the liquid ammonia to generate power, and nitrous oxide and nitrogen oxides installed on the first exhaust pipe connected to the main engine and contained in the exhaust gas discharged from the main engine. , a first post-treatment device that reduces at least one of ammonia slip, a boiler that receives the liquid ammonia or the ammonia from a second fuel supply pipe connected to the fuel tank and burns it to generate steam, and a second device connected to the boiler. A second after-treatment device installed on the exhaust pipe to reduce at least one of nitrous oxide, nitrogen oxide, and ammonia slip contained in the exhaust gas discharged from the boiler, and a heat medium flows therein, and a rear end of the second after-treatment device It includes a heat exchange line that recovers heat from the second exhaust pipe and provides it to the first exhaust pipe in front of the first post-processing device.
상기 제1 후처리장치와 상기 제2 후처리장치는 각각, 상기 아산화질소를 질소와 산소로 환원시키는 아산화질소용 선택적촉매환원반응기, 상기 아산화질소용 선택적촉매환원반응기 후단에 설치되어 상기 질소산화물을 질소와 물로 환원시키는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기, 및 상기 질소산화물용 선택적촉매환원반응기 후단에 설치되어 상기 암모니아슬립을 질소와 물로 산화시키는 산화촉매반응기를 포함할 수 있다.The first post-processing device and the second post-processing device are installed at a rear end of the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide and the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide to reduce the nitrous oxide into nitrogen and oxygen, respectively, to reduce the nitrogen oxides. It may include a selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides that reduces nitrogen oxides to nitrogen and water, and an oxidation catalyst reactor installed after the selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides to oxidize the ammonia slip into nitrogen and water.
상기 암모니아 연료 선박은, 상기 연료탱크로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 아산화질소용 선택적촉매환원반응기로 공급하는 제1 환원제공급관과, 상기 연료탱크로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 질소산화물용 선택적촉매환원반응기로 공급하는 제2 환원제공급관을 더 포함할 수 있다.The ammonia fuel ship includes a first reducing agent supply pipe for supplying the liquid ammonia or the ammonia from the fuel tank to the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide, and a first reducing agent supply pipe for supplying the liquid ammonia or the ammonia from the fuel tank to the selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxide. It may further include a second reducing agent supply pipe supplied to the catalytic reduction reactor.
상기 아산화질소용 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 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide includes at least one of cobalt (Co), rhodium (Rh), and cerium-cobalt complex oxide (Ce-Co-O) supported on a carrier made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). It may include a catalyst, 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. You can.
상기 산화촉매반응기는, 산화알루미늄(Al2O3), 이산화타이타늄(TiO2), 산화지르코늄(ZrO2) 중 어느 하나로 이루어진 담체에, 백금(Pt), 로듐(Rh), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나가 담지된 산화촉매를 포함할 수 있다.The oxidation catalyst reactor is a carrier made of any one of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), and zirconium oxide (ZrO 2 ), platinum (Pt), rhodium (Rh), copper (Cu), It may include an oxidation catalyst carrying at least one of palladium (Pd).
상기 아산화질소용 선택적촉매환원반응기와 상기 질소산화물 선택적촉매환원반응기, 및 상기 산화촉매반응기는 하나의 담체 내부에 촉매 필터가 직렬로 배열되어 형성될 수 있다.The selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide, the selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides, and the oxidation catalytic reactor may be formed with catalyst filters arranged in series within one carrier.
상기 암모니아 연료 선박은, 상기 열교환라인 후단의 상기 제2 배기관에서 분기되어 상기 보일러에서 배출된 배기가스를 상기 보일러의 공기공급관으로 순환시키는 배기가스순환관을 더 포함할 수 있다.The ammonia fuel vessel may further include an exhaust gas circulation pipe that branches off from the second exhaust pipe at the rear end of the heat exchange line and circulates the exhaust gas discharged from the boiler to the air supply pipe of the boiler.
본 발명에 따르면, 액상암모니아 또는 암모니아를 연료로 하는 메인엔진과 보일러를 가동하여, 메인엔진에서 배출된 배기가스를 보일러에서 배출된 배기가스와 열교환하므로, 메인엔진에서 배출된 배기가스의 온도를 높이면서 이산화탄소의 발생을 최소화할 수 있다. 특히, 보일러의 제2 배기관 상에 설치된 제2 후처리장치 후단의 열을 회수하여 메인엔진의 제1 배기관 상에 설치된 제1 후처리장치 전단으로 제공하므로, 제1 후처리장치에서 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립이 용이하게 제거됨은 물론, 제2 후처리장치에서도 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립이 용이하게 제거될 수 있다.According to the present invention, the main engine and boiler fueled by liquid ammonia or ammonia are operated to exchange heat with the exhaust gas discharged from the main engine, thereby increasing the temperature of the exhaust gas discharged from the main engine. This can minimize the generation of carbon dioxide. In particular, heat at the rear of the second after-processing device installed on the second exhaust pipe of the boiler is recovered and provided to the front end of the first after-processing device installed on the first exhaust pipe of the main engine, so it is included in the exhaust gas from the first after-processing device. Not only can nitrous oxide, nitrogen oxides, and ammonia slip contained in the exhaust gas be easily removed in the second post-treatment device.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 연료 선박을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 아산화질소용 선택적촉매환원반응기를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 암모니아 연료 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.1 is a diagram illustrating an ammonia-fueled ship according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an enlarged view of the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide of Figure 1.
Figure 3 is an operational diagram for explaining the operation of an ammonia fuel ship.
Figure 4 is a diagram showing an ammonia fuel ship according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is an operational diagram 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 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 연료 선박에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 3, 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 메인엔진 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 the main engine and boiler to generate propulsion, electricity, steam, etc.
암모니아 연료 선박은 액상암모니아 또는 암모니아를 연료로 하는 메인엔진과 보일러를 가동하여, 메인엔진에서 배출된 배기가스를 보일러에서 배출된 배기가스와 열교환하므로, 메인엔진에서 배출된 배기가스의 온도를 높이면서 이산화탄소의 발생을 최소화할 수 있다. 특히, 보일러의 제2 배기관 상에 설치된 제2 후처리장치 후단의 열을 회수하여 메인엔진의 제1 배기관 상에 설치된 제1 후처리장치 전단으로 제공하므로, 제1 후처리장치에서 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립이 용이하게 제거됨은 물론, 제2 후처리장치에서도 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립이 용이하게 제거될 수 있는 특징이 있다.Ammonia-fueled ships operate main engines and boilers fueled by liquid ammonia or ammonia, and heat exchange the exhaust gas discharged from the main engine with the exhaust gas discharged from the boiler, thereby increasing the temperature of the exhaust gas discharged from the main engine. The generation of carbon dioxide can be minimized. In particular, heat at the rear of the second after-processing device installed on the second exhaust pipe of the boiler is recovered and provided to the front end of the first after-processing device installed on the first exhaust pipe of the main engine, so it is included in the exhaust gas from the first after-processing device. Not only can nitrous oxide, nitrogen oxides, and ammonia slip contained in the exhaust gas be easily removed, but also the second post-processing device has the feature that nitrous oxide, nitrogen oxides, and ammonia slip contained in the exhaust gas can be easily removed.
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 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 아산화질소용 선택적촉매환원반응기를 확대하여 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating an ammonia-fueled ship according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged diagram illustrating the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide of FIG. 1.
본 발명에 따른 암모니아 연료 선박(1)은 선체(10), 연료탱크(20), 메인엔진(30), 제1 후처리장치(40), 보일러(50), 제2 후처리장치(60), 및 열교환라인(70)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 first after-processing device (40), a boiler (50), and a second after-processing device (60). , and a
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)에서 생성된 동력으로 추진되며, 내부에 적어도 하나의 연료탱크(20)가 설치된다.The
연료탱크(20)는 액상암모니아를 저장하는 탱크로, 내부 압력이 일정하게 유지되는 멤브레인 타입의 상압탱크로 형성될 수 있다. 연료탱크(20)에 저장된 액상암모니아 또는 암모니아는 메인엔진(30)과 보일러(50)로 각각 공급될 수 있다.The
메인엔진(30)은 연료탱크(20)에 연결된 제1 연료공급관(31)으로부터 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 공급받고 연소하여 동력을 발생시키며, 예를 들어, 암모니아 엔진일 수 있다. 이하, 메인엔진(30)이 액상암모니아를 공급받고 연소하여 동력을 발생시키는 구조를 보다 중점적으로 설명한다. 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 액상암모니아 또는 암모니아를 가압하는 승압펌프(32)와, 액상암모니아 또는 암모니아를 가열하는 제1 히터(33)가 설치되므로, 액상암모니아 또는 암모니아는 가압 및 가열된 후 메인엔진(30)으로 공급될 수 있다. 제1 히터(33)는 예를 들어, 해수, 청수, 글리콜워터 중 적어도 하나와 열교환을 통해 액상암모니아 또는 암모니아를 가열할 수 있다. 도면 상에는 제1 연료공급관(31) 상에 단일 개의 승압펌프(32)와 제1 히터(33)가 설치되고, 제1 히터(33)가 승압펌프(32) 후단에 배치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 승압펌프(32)와 제1 히터(33)의 개수 및 배치는 필요에 따라 변형될 수 있다. 메인엔진(30)이 액상암모니아 또는 암모니아를 연소하여 동력을 발생시킴으로써, 이산화탄소가 발생되지 않아 국제해사기구의 이산화탄소 배출규제를 만족시킬 수 있다.The
메인엔진(30)에서 발생된 배기가스는 메인엔진(30)에 연결된 제1 배기관(41)으로 배출되며, 제1 배기관(41) 상에는 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립 중 적어도 하나를 저감시키는 제1 후처리장치(40)가 설치될 수 있다. 제1 후처리장치(40)에 대해서는 후술하여 보다 구체적으로 설명한다.The exhaust gas generated from the
보일러(50)는 연료탱크(20)에 연결된 제2 연료공급관(51)으로부터 액상암모니아 또는 암모니아를 공급받고 연소하여 스팀을 생성하며, 예를 들어, 암모니아 보일러일 수 있다. 이하, 보일러(50)가 액상암모니아를 공급받고 연소하여 스팀을 생성하는 구조를 보다 중점적으로 설명한다. 제2 연료공급관(51)은 일단이 연료탱크(20)를 관통하여 연료탱크(20) 내부에 설치된 저압펌프(21)에 연결되며, 타단은 연료탱크(20) 외부로 연장되어 보일러(50)에 연결될 수 있다. 제2 연료공급관(51) 상에는 액상암모니아 또는 암모니아를 가열하는 제2 히터(52)가 설치되며, 제2 히터(52)는 해수, 청수, 글리콜워터 중 적어도 하나와 열교환을 통해 액상암모니아 또는 암모니아를 가열할 수 있다. 도면 상에는 제2 연료공급관(51)의 일단이 제1 연료공급관(31)에 합류되어 저압펌프(21)에 연결되고, 제2 연료공급관(51) 상에 단일 개의 제2 히터(52)가 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 제2 히터(52)의 개수는 필요에 따라 가감될 수 있다. 보일러(50)가 액상암모니아 또는 암모니아를 연소하여 스팀을 생성함으로써, 이산화탄소가 발생되지 않아 국제해사기구의 이산화탄소 배출규제를 만족시킬 수 있다.The
보일러(50)에서 발생된 배기가스는 보일러(50)에 연결된 제2 배기관(61)으로 배출되며, 제2 배기관(61) 상에는 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립 중 적어도 하나를 저감시키는 제2 후처리장치(60)가 설치될 수 있다.The exhaust gas generated in the
전술한 제1 후처리장치(40)와 제2 후처리장치(60)는 각각, 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a)와, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b), 및 산화촉매반응기(40c, 60c)를 포함할 수 있다.The above-described first
아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a)는 액상암모니아 또는 암모니아를 환원제로 하여 배기가스에 포함된 아산화질소를 질소와 산소로 환원시키는 촉매반응기로 형성되며, 액상암모니아 또는 암모니아와 섞인 배기가스를 반응기에 설치된 촉매필터에 통과시켜 아산화질소를 질소와 산소로 환원시킬 수 있다. 촉매필터는 도 2에 도시된 바와 같이, 허니컴(honeycomb) 구조 또는 플레이트(plate) 구조로 형성될 수 있으며, 적어도 하나가 반응기 내부에 설치될 수 있다. 촉매필터는, 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. 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a)는 일 측에 액상암모니아 또는 암모니아의 공급을 위한 제1 환원제공급관(80a, 80b)이 연결될 수 있다. 제1 환원제공급관(80a, 80b)은 연료탱크(20)로부터 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a)로 공급할 수 있다. 이하, 제1 환원제공급관(80a, 80b)이 연료탱크(20) 내부의 암모니아를 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a)로 공급하는 구조를 보다 중점적으로 설명한다. 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, 제1 환원제공급관(80a, 80b)을 통해 배출하여 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a)로 공급할 수 있다. 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a) 후단에는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b)가 설치될 수 있다. 아산화질소의 환원반응 온도가 질소산화물의 환원반응 온도보다 높으므로, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b)는 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a) 후단에 설치될 수 있다.The selective catalytic reduction reactor (40a, 60a) for nitrous oxide is formed as a catalytic reactor that reduces nitrous oxide contained in exhaust gas to nitrogen and oxygen using liquid ammonia or ammonia as a reducing agent, and uses liquid ammonia or ammonia as a reducing agent to reduce nitrous oxide contained in exhaust gas to nitrogen and oxygen. Nitrous oxide can be reduced to nitrogen and oxygen by passing it through a catalyst filter installed in the reactor. As shown in FIG. 2, the catalyst filter may be formed in a honeycomb structure or a plate structure, and at least one may be installed inside the reactor. The catalytic filter 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 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. The selective catalytic reduction reactors (40a, 60a) for nitrous oxide may be connected to one side of the first reducing agent supply pipes (80a, 80b) for supplying liquid ammonia or ammonia. The first reducing agent supply pipes (80a, 80b) can supply liquid ammonia or ammonia generated by vaporizing liquid ammonia from the fuel tank (20) to the selective catalytic reduction reactors (40a, 60a) for nitrous oxide. Hereinafter, the structure in which the first reducing agent supply pipes (80a, 80b) supply ammonia inside the fuel tank (20) to the selective catalytic reduction reactors (40a, 60a) for nitrous oxide will be described in more detail. As described above, if the
질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b)는 액상암모니아 또는 암모니아를 환원제로 하여 배기가스에 포함된 질소산화물을 질소와 물로 환원시키는 촉매반응기로 형성되며, 액상암모니아 또는 암모니아와 섞인 배기가스를 반응기에 설치된 촉매필터에 통과시켜 질소산화물과 물로 환원시킬 수 있다. 촉매필터는 허니컴 구조 또는 플레이트 구조로 형성될 수 있으며, 적어도 하나가 반응기 내부에 설치될 수 있다. 질소산화물을 환원시키는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b)는 공지된 기술이므로, 촉매필터에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다. 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b)는 일 측에 액상암모니아 또는 암모니아의 공급을 위한 제2 환원제공급관(90a, 90b)이 연결될 수 있다. 제2 환원제공급관(90a, 90b)은 연료탱크(20)로부터 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b)로 공급할 수 있다. 이하, 제2 환원제공급관(90a, 90b)이 연료탱크(20) 내부의 암모니아를 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b)로 공급하는 구조를 보다 중점적으로 설명한다. 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b) 후단에는 산화촉매반응기(40c, 60c)가 설치될 수 있다. 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a) 및 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b)는 각각 액상암모니아 또는 암모니아를 환원제로 사용한다. 따라서, 배기가스에 포함된 암모니아슬립을 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a) 또는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b)의 환원제로 사용하고, 남은 암모니아슬립은 산화촉매반응기(40c, 60c)에서 처리될 수 있다.The selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides (40b, 60b) is formed as a catalytic reactor that reduces nitrogen oxides contained in exhaust gas to nitrogen and water using liquid ammonia or ammonia as a reducing agent, and exhaust gas mixed with liquid ammonia or ammonia is sent to the reactor. It can be reduced to nitrogen oxides and water by passing it through a catalyst filter installed in the . The catalyst filter may be formed in a honeycomb structure or a plate structure, and at least one may be installed inside the reactor. Since the selective catalytic reduction reactors (40b, 60b) for nitrogen oxides that reduce nitrogen oxides are known technologies, a detailed description of the catalyst filter will be omitted. The selective catalytic reduction reactors for nitrogen oxides (40b, 60b) may be connected to one side of the second reducing agent supply pipes (90a, 90b) for supplying liquid ammonia or ammonia. The second reducing agent supply pipes (90a, 90b) can supply liquid ammonia or ammonia generated by vaporization of liquid ammonia from the fuel tank (20) to the selective catalytic reduction reactors (40b, 60b) for nitrogen oxides. Hereinafter, the structure in which the second reducing agent supply pipes (90a, 90b) supply ammonia inside the fuel tank (20) to the selective catalytic reduction reactors (40b, 60b) for nitrogen oxides will be described in more detail. Oxidation catalyst reactors (40c, 60c) may be installed at the rear of the selective catalytic reduction reactors (40b, 60b) for nitrogen oxides. The selective catalytic reduction reactors (40a, 60a) for nitrous oxide and the selective catalytic reduction reactors (40b, 60b) for nitrogen oxides respectively use liquid ammonia or ammonia as a reducing agent. Therefore, the ammonia slip contained in the exhaust gas is used as a reducing agent in the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide (40a, 60a) or the selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxide (40b, 60b), and the remaining ammonia slip is used as a reducing agent in the oxidation catalyst reactor (40c). , can be processed in 60c).
산화촉매반응기(40c, 60c)는 암모니아슬립을 질소와 물로 산화시키는 촉매반응기로 형성되며, 허니컴 구조 또는 플레이트 구조로 형성된 적어도 하나의 촉매필터가 반응기 내부에 설치될 수 있다. 촉매필터는 산화알루미늄(Al2O3), 이산화타이타늄(TiO2), 산화지르코늄(ZrO2) 중 어느 하나로 이루어진 담체에, 백금(Pt), 로듐(Rh), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나가 담지된 산화촉매를 포함할 수 있다.The oxidation catalyst reactors (40c, 60c) are formed as catalytic reactors that oxidize ammonia slip into nitrogen and water, and at least one catalyst filter formed in a honeycomb structure or plate structure may be installed inside the reactor. The catalyst filter is a carrier made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), or zirconium oxide (ZrO 2 ), and platinum (Pt), rhodium (Rh), copper (Cu), or palladium (Pd). ) may include at least one supported oxidation catalyst.
제1 배기관(41) 상에 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a)와 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b), 및 산화촉매반응기(40c)를 포함하는 제1 후처리장치(40)가 설치되고, 제2 배기관(61) 상에 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(60a)와 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(60b), 및 산화촉매반응기(60c)를 포함하는 제2 후처리장치(60)가 설치됨으로써, 메인엔진(30)과 보일러(50)에서 각각 배출된 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물, 및 암모니아슬립을 모두 저감시킬 수 있어 배출 규제를 만족시킬 수 있다.A first
한편, 보일러(50)에서 배출된 배기가스는 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(60a)와 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(60b)에서 요구되는 온도보다 충분히 높기 때문에 별도로 온도를 높여 공급할 필요가 없으나, 메인엔진(30)에서 배출된 배기가스는 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a)와 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b)에서 요구되는 온도보다 낮기 때문에 온도를 높여 공급할 필요가 있으며, 이를 위해, 열교환라인(70)을 배치할 수 있다. 열교환라인(70)은 제2 후처리장치(60) 후단의 제2 배기관(61)의 열을 회수하여 제1 후처리장치(40) 전단의 제1 배기관(41)에 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 열교환라인(70)은 내부에 열매체가 유동하는 폐루프 독립 사이클을 구성하며, 제1 후처리장치(40) 전단의 제1 배기관(41)과 열교환하는 제1 열교환기(71)와, 제2 후처리장치(60) 후단의 제2 배기관(61)과 열교환하는 제2 열교환기(72)를 포함하여 제2 배기관(61)의 열을 제1 배기관(41)으로 제공할 수 있다. 즉, 열교환라인(70) 내부의 열매체는, 제2 열교환기(72)에서 제2 배기관(61)을 유동하는 배기가스와 열교환하여 제2 배기관(61) 내 배기가스를 냉각시키고, 가열된 상태로 제1 열교환기(71)에서 제1 배기관(41)을 유동하는 배기가스와 열교환하여 제1 배기관(41) 내 배기가스를 가열시키며, 냉각된 상태로 다시 제1 열교환기(71)로 순환된다. 열교환라인(70)이 제2 후처리장치(60) 후단의 제2 배기관(61)의 열을 회수하여 제1 후처리장치(40) 전단의 제1 배기관(41)에 제공함으로써, 메인엔진(30)에서 배출되어 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a)와 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b)로 공급되는 배기가스의 온도를 높일 수 있으며, 이로 인해, 메인엔진(30)에서 배출된 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물이 용이하게 제거될 수 있다. 특히, 배기가스의 폐열을 활용하므로, 별도의 에너지 및 비용이 소모되지 않아 선박을 경제적으로 운용할 수 있다. 그러나, 열교환라인(70)이 제1 열교환기(71)와 제2 열교환라인(72)을 포함하여 제1 배기관(41) 및 제2 배기관(61) 내 배기가스와 간접 열교환하는 것으로 한정될 것은 아니며, 필요에 따라, 제1 배기관(41) 및 제2 배기관(61) 내 배기가스와 직접 열교환할 수도 있다.Meanwhile, the exhaust gas discharged from the
이하, 도 3을 참조하여, 암모니아 연료 선박(1)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 3, the operation of the ammonia fuel vessel 1 will be described in more detail.
도 3은 암모니아 연료 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.Figure 3 is an operational diagram for explaining the operation of an ammonia fuel ship.
본 발명에 따른 암모니아 연료 선박(1)은 액상암모니아 또는 암모니아를 연료로 하는 메인엔진(30)과 보일러(50)를 가동하여, 메인엔진(30)에서 배출된 배기가스를 보일러(50)에서 배출된 배기가스와 열교환하므로, 메인엔진(30)에서 배출된 배기가스의 온도를 높이면서 이산화탄소의 발생을 최소화할 수 있다. 특히, 보일러(50)의 제2 배기관(61) 상에 설치된 제2 후처리장치(60) 후단의 열을 회수하여 메인엔진(30)의 제1 배기관(41) 상에 설치된 제1 후처리장치(40) 전단으로 제공하므로, 제1 후처리장치(40)에서 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립이 용이하게 제거됨은 물론, 제2 후처리장치(60)에서도 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립이 용이하게 제거될 수 있다.The ammonia-fueled ship (1) according to the present invention operates the main engine (30) and boiler (50) fueled by liquid ammonia or ammonia, and discharges the exhaust gas discharged from the main engine (30) from the boiler (50). Since heat is exchanged with the exhausted exhaust gas, the temperature of the exhaust gas discharged from the
도 3을 참조하면, 연료탱크(20)에 저장된 액상암모니아는 저압펌프(21)에 의해 가압되어 제1 연료공급관(31)과 제2 연료공급관(51)으로 각각 유입되고, 연료탱크(20)에 저장된 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아는 제1 환원제공급관(80a, 80b)과 제2 환원제공급관(90a, 90b)으로 각각 유입된다.Referring to FIG. 3, the liquid ammonia stored in the
제2 연료공급관(51)으로 유입된 액상암모니아는 제2 히터(52)에서 가열된 후 보일러(50)로 공급되며, 보일러(50)는 액상암모니아를 연소하여 스팀을 생성한다. 보일러(50)에서 액상암모니아의 연소에 따른 배기가스는 제2 배기관(61)을 통해 배출되어 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(60a)로 공급되며, 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(60a)는 제1 환원제공급관(80b)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 아산화질소를 질소와 산소로 환원시킨다. 아산화질소가 제거된 배기가스는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(60b)로 공급되며, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(60b)는 제2 환원제공급관(90b)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 질소산화물을 질소와 물로 환원시킨다. 질소산화물이 제거된 배기가스는 산화촉매반응기(60c)로 공급되며, 산화촉매반응기(60c)는 암모니아슬립을 질소와 물로 산화시킨다. 아산화질소, 질소산화물, 및 암모니아슬립이 제거된 배기가스는 제2 열교환기(72)에서 열교환라인(70)을 유동하는 열매체와 열교환을 통해 냉각된 후 대기 중으로 방출된다. 제2 열교환기(72)에서 배기가스와 열교환하여 가열된 열매체는 제1 열교환기(71)로 이동한다.Liquid ammonia flowing into the second
제1 연료공급관(31)으로 유입된 액상암모니아는 승압펌프(32)와 제1 히터(33)를 통과하며 가압 및 가열된 후 메인엔진(30)으로 공급되며, 메인엔진(30)은 액상암모니아를 연소하여 동력을 발생시킨다. 메인엔진(30)에서 액상암모니아의 연소에 따른 배기가스는 제1 배기관(41)을 통해 배출되어 제1 열교환기(71)에서 열교환라인(70)을 유동하는 열매체와 열교환을 통해 가열되고, 제1 열교환기(71)에서 배기가스와 열교환하여 냉각된 열매체는 다시 제2 열교환기(72)로 이동한다. 제1 열교환기(71)에서 가열된 배기가스는 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a)로 공급되며, 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a)는 제1 환원제공급관(80a)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 아산화질소를 질소와 산소로 환원시킨다. 아산화질소가 제거된 배기가스는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b)로 공급되며, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b)는 제2 환원제공급관(90a)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 질소산화물을 질소와 물로 환원시킨다. 질소산화물이 제거된 배기가스는 산화촉매반응기(40c)로 공급되며, 산화촉매반응기(40c)는 암모니아슬립을 질소와 물로 산화시킨다. 아산화질소, 질소산화물, 및 암모니아슬립이 제거된 배기가스는 제1 배기관(41)을 통해 대기 중으로 방출된다.The liquid ammonia flowing into the first fuel supply pipe (31) passes through the booster pump (32) and the first heater (33), is pressurized and heated, and is then supplied to the main engine (30). The main engine (30) produces liquid ammonia. It generates power by burning. The exhaust gas resulting from the combustion of liquid ammonia in the
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박(1-1)에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 4, the ammonia fuel ship 1-1 according to another embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박을 도시한 도면이다.Figure 4 is a diagram showing an ammonia fuel ship according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박(1-1)은 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a)와, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b), 및 산화촉매반응기(40c, 60c)가 하나의 함체 내부에 촉매필터가 직렬로 배열되어 형성된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박(1-1)은 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a)와, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b), 및 산화촉매반응기(40c, 60c)가 하나의 함체 내부에 촉매필터가 직렬로 배열되어 형성되는 것을 제외하면, 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되 별도의 언급이 없는 한 나머지 구성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.The ammonia fuel ship (1-1) according to another embodiment of the present invention includes a selective catalytic reduction reactor (40a, 60a) for nitrous oxide, a selective catalytic reduction reactor (40b, 60b) for nitrogen oxide, and an oxidation catalyst reactor (40c). , 60c) is formed by catalytic filters arranged in series inside one enclosure. The ammonia fuel ship (1-1) according to another embodiment of the present invention includes a selective catalytic reduction reactor (40a, 60a) for nitrous oxide, a selective catalytic reduction reactor (40b, 60b) for nitrogen oxide, and an oxidation catalyst reactor (40c). , 60c) is substantially the same as the above-described embodiment, except that the catalyst filters are arranged in series inside one enclosure. Therefore, this will be mainly explained, but unless otherwise stated, the description of the remaining components will be replaced by the above-mentioned details.
도 4를 참조하면, 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a)와, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b), 및 산화촉매반응기(40c, 60c)가 하나의 함체 내부에 촉매필터가 직렬로 배열되어 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 배기관(41) 상에 설치된 함체 내부에 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a)의 촉매필터와, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b)의 촉매필터, 및 산화촉매반응기(40c)의 촉매필터가 직렬로 배열되고, 제1 환원제공급관(80a)과 제2 환원제공급관(90a)은 각각 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a)의 촉매필터 전방, 및 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b)의 촉매필터 전방으로 연결되어 환원제를 공급할 수 있다. 또한, 제2 배기관(61) 상에 설치된 함체 내부에 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(60a)의 촉매필터와, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(60b)의 촉매필터, 및 산화촉매반응기(60c)의 촉매필터가 직렬로 배열되고, 제1 환원제공급관(80b)과 제2 환원제공급관(90b)은 각각 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(60a)의 촉매필터 전방, 및 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(60b)의 촉매필터 전방으로 연결되어 환원제를 공급할 수 있다. 이처럼 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 60a)와, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 60b), 및 산화촉매반응기(40c, 60c)가 하나의 함체 내부에 촉매필터가 직렬로 배열되어 형성됨으로써, 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립을 효과적으로 저감시키면서 선내 공간활용도를 증대시킬 수 있다.Referring to FIG. 4, the selective catalytic reduction reactors (40a, 60a) for nitrous oxide, the selective catalytic reduction reactors (40b, 60b) for nitrogen oxides, and the oxidation catalyst reactors (40c, 60c) are installed inside a single enclosure with a catalyst filter. Can be formed by being arranged in series. More specifically, inside the enclosure installed on the
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박(1-2)에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 5, the ammonia fuel ship 1-2 according to another embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.Figure 5 is an operational diagram for explaining the operation of an ammonia fuel ship according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박(1-2)은 열교환라인(70) 후단의 제2 배기관(61)에서 분기된 배기가스순환관(62)이 보일러(50)의 공기공급관(53)에 연결된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 암모니아 연료 선박(1-2)은 열교환라인(70) 후단의 제2 배기관(61)에서 분기된 배기가스순환관(62)이 보일러(50)의 공기공급관(53)에 연결되는 것을 제외하면, 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되 별도의 언급이 없는 한 나머지 구성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.The ammonia fuel vessel (1-2) according to another embodiment of the present invention has an exhaust gas circulation pipe (62) branched from the second exhaust pipe (61) at the rear end of the heat exchange line (70) and an air supply pipe of the boiler (50). 53). The ammonia fuel vessel (1-2) according to another embodiment of the present invention has an exhaust gas circulation pipe (62) branched from the second exhaust pipe (61) at the rear end of the heat exchange line (70) and an air supply pipe of the boiler (50). Except for being connected to 53), 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.
열교환라인(70) 후단의 제2 배기관(61)에는 배기가스순환관(62)이 분기되고, 배기가스순환관(62)은 보일러(50)의 공기공급관(53)에 연결되어 보일러(50)에서 배출된 배기가스 중 일부를 공기공급관(53)으로 순환시킬 수 있다. 열교환라인(70) 후단의 제2 배기관(61)을 유동하는 배기가스는 열교환라인(70) 내부의 열매체와 열교환을 통해 냉각된 상태이므로, 배기가스순환관(62)을 통해 공기공급관(53)으로 순환되면, 보일러(50)의 연소실 온도가 낮아져 질소산화물의 발생이 억제될 수 있다. 즉, 배기가스순환관(62) 상에 별도의 쿨러를 설치하지 않더라도 냉각된 배기가스가 공기공급관(53)으로 순환될 수 있어 쿨러의 설치 및 유지보수에 따른 비용을 절감할 수 있다.An exhaust gas circulation pipe (62) is branched from the second exhaust pipe (61) at the rear end of the heat exchange line (70), and the exhaust gas circulation pipe (62) is connected to the air supply pipe (53) of the boiler (50). Some of the exhaust gas discharged from can be circulated through the air supply pipe (53). Since the exhaust gas flowing through the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although 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: 암모니아 연료 선박
10: 선체
20: 연료탱크
21: 저압펌프
30: 메인엔진
31: 제1 연료공급관
32: 승압펌프
33: 제1 히터
40: 제1 후처리장치
40a: 아산화질소용 선택적촉매환원반응기
40b: 질소산화물용 선택적촉매환원반응기
40c: 산화촉매반응기
41: 제1 배기관
50: 보일러
51: 제2 연료공급관
52: 제2 히터
53: 공기공급관
60: 제2 후처리장치
60a: 아산화질소용 선택적촉매환원반응기
60b: 질소산화물용 선택적촉매환원반응기
60c: 산화촉매반응기
61: 제2 배기관
62: 배기가스순환관
70: 열교환라인
71: 제1 열교환기
72: 제2 열교환기1: Ammonia fueled ships
10: Hull 20: Fuel tank
21: low pressure pump 30: main engine
31: first fuel supply pipe 32: boosting pump
33: first heater 40: first post-processing device
40a: Selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide
40b: Selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides
40c: Oxidation catalyst reactor
41: first exhaust pipe 50: boiler
51: second fuel supply pipe 52: second heater
53: air supply pipe 60: second post-processing device
60a: Selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide
60b: Selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides
60c: Oxidation catalyst reactor
61: second exhaust pipe 62: exhaust gas circulation pipe
70: heat exchange line 71: first heat exchanger
72: Second heat exchanger
Claims (7)
상기 선체에 설치되며, 액상암모니아를 저장하는 연료탱크;
상기 연료탱크에 연결된 제1 연료공급관으로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 공급받고 연소하여 동력을 발생시키는 메인엔진;
상기 메인엔진에 연결된 제1 배기관 상에 설치되어 상기 메인엔진에서 배출된 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립 중 적어도 하나를 저감시키는 제1 후처리장치;
상기 연료탱크에 연결된 제2 연료공급관으로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급받고 연소하여 스팀을 생성하는 보일러;
상기 보일러에 연결된 제2 배기관 상에 설치되어 상기 보일러에서 배출된 배기가스에 포함된 아산화질소, 질소산화물, 암모니아슬립 중 적어도 하나를 저감시키는 제2 후처리장치, 및
내부에 열매체가 유동하며, 상기 제2 후처리장치 후단의 상기 제2 배기관의 열을 회수하여 상기 제1 후처리장치 전단의 상기 제1 배기관에 제공하는 열교환라인을 포함하는 암모니아 연료 선박.hull;
A fuel tank installed on the hull and storing liquid ammonia;
A main engine that receives the liquid ammonia or ammonia generated by vaporizing the liquid ammonia from a first fuel supply pipe connected to the fuel tank and combusts it to generate power;
a first post-treatment device installed on the first exhaust pipe connected to the main engine to reduce at least one of nitrous oxide, nitrogen oxide, and ammonia slip contained in the exhaust gas discharged from the main engine;
A boiler that receives the liquid ammonia or the ammonia from a second fuel supply pipe connected to the fuel tank and combusts it to generate steam;
A second post-treatment device installed on the second exhaust pipe connected to the boiler to reduce at least one of nitrous oxide, nitrogen oxide, and ammonia slip contained in the exhaust gas discharged from the boiler, and
An ammonia fuel vessel in which a heat medium flows, and including a heat exchange line for recovering heat from the second exhaust pipe at the rear of the second post-processing device and providing the heat to the first exhaust pipe at the front of the first post-processing device.
상기 아산화질소를 질소와 산소로 환원시키는 아산화질소용 선택적촉매환원반응기,
상기 아산화질소용 선택적촉매환원반응기 후단에 설치되어 상기 질소산화물을 질소와 물로 환원시키는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기, 및
상기 질소산화물용 선택적촉매환원반응기 후단에 설치되어 상기 암모니아슬립을 질소와 물로 산화시키는 산화촉매반응기를 포함하는 암모니아 연료 선박.The method of claim 1, wherein the first post-processing device and the second post-processing device each have:
A selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide that reduces the nitrous oxide into nitrogen and oxygen,
A selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides installed at a rear end of the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide to reduce the nitrogen oxides to nitrogen and water, and
An ammonia fuel ship comprising an oxidation catalyst reactor installed at a rear end of the selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides to oxidize the ammonia slip into nitrogen and water.
상기 연료탱크로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 아산화질소용 선택적촉매환원반응기로 공급하는 제1 환원제공급관과,
상기 연료탱크로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 질소산화물용 선택적촉매환원반응기로 공급하는 제2 환원제공급관을 더 포함하는 암모니아 연료 선박.According to clause 2,
a first reducing agent supply pipe supplying the liquid ammonia or the ammonia from the fuel tank to the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide;
An ammonia fuel vessel further comprising a second reducing agent supply pipe for supplying the liquid ammonia or the ammonia from the fuel tank to the selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides.
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 포함하는 암모니아 연료 선박.The method of claim 3, wherein the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide,
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 ( An ammonia fuel vessel comprising 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.
산화알루미늄(Al2O3), 이산화타이타늄(TiO2), 산화지르코늄(ZrO2) 중 어느 하나로 이루어진 담체에, 백금(Pt), 로듐(Rh), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나가 담지된 산화촉매를 포함하는 암모니아 연료 선박.The method of claim 3, wherein the oxidation catalyst reactor,
At least one of platinum (Pt), rhodium (Rh), copper (Cu), and palladium (Pd) is added to a carrier made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium dioxide (TiO 2 ), and zirconium oxide (ZrO 2 ). An ammonia-fueled vessel containing one supported oxidation catalyst.
상기 아산화질소용 선택적촉매환원반응기와 상기 질소산화물 선택적촉매환원반응기, 및 상기 산화촉매반응기는 하나의 담체 내부에 촉매 필터가 직렬로 배열되어 형성되는 암모니아 연료 선박.According to clause 3,
An ammonia fuel ship wherein the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide, the selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides, and the oxidation catalytic reactor are formed by catalytic filters arranged in series inside one carrier.
상기 열교환라인 후단의 상기 제2 배기관에서 분기되어 상기 보일러에서 배출된 배기가스를 상기 보일러의 공기공급관으로 순환시키는 배기가스순환관을 더 포함하는 암모니아 연료 선박.According to claim 1,
An ammonia fuel vessel further comprising an exhaust gas circulation pipe branched from the second exhaust pipe at the rear end of the heat exchange line and circulating the exhaust gas discharged from the boiler to the air supply pipe of the boiler.
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KR1020220070513A KR20230171055A (en) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | Ammonia fuel vessel |
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2022
- 2022-06-10 KR KR1020220070513A patent/KR20230171055A/en unknown
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