KR20230172056A - Ammonia fuel vessel - Google Patents

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KR20230172056A
KR20230172056A KR1020220071980A KR20220071980A KR20230172056A KR 20230172056 A KR20230172056 A KR 20230172056A KR 1020220071980 A KR1020220071980 A KR 1020220071980A KR 20220071980 A KR20220071980 A KR 20220071980A KR 20230172056 A KR20230172056 A KR 20230172056A
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박희준
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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 공급받아 연소하여 스팀을 생성하는 보일러와, 보일러에 연결된 제1 배기관 상에 설치되어 보일러에서 발생된 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 제1 후처리장치와, 연료탱크와 제1후처리장치를 연결하여 연료탱크 내부의 액상암모니아 또는 암모니아를 제1 후처리장치에 환원제로 공급하는 제1 환원제공급관과, 연료탱크에 연결된 제2 연료공급관으로부터 액상암모니아 또는 암모니아를 공급받아 연소하는 엔진, 및 제1 환원제공급관 내부에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아를 회수하여 엔진 또는 보일러에 공급하는 회수관을 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 boiler that receives the supply and combusts it to generate steam, a first post-treatment device installed on the first exhaust pipe connected to the boiler to reduce at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas generated from the boiler, and a fuel tank. A first reducing agent supply pipe connects the first post-processing device to supply liquid ammonia or ammonia inside the fuel tank to the first post-processing device as a reducing agent, and receives liquid ammonia or ammonia from a second fuel supply pipe connected to the fuel tank. It may include a combustion engine, and a recovery pipe for recovering liquid ammonia or ammonia remaining inside the first reducing agent supply pipe and supplying it to the engine or boiler.

Description

암모니아 연료 선박{Ammonia fuel vessel}Ammonia fuel vessel

본 발명은 암모니아 연료 선박에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 암모니아로 구동되는 보일러에서 배출된 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 후처리장치의 구동이 중단된 경우 환원제공급관에 잔류하는 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있는 암모니아 연료 선박에 관한 것이다.The present invention relates to ammonia-fueled ships, and more specifically, to a reducing agent supply pipe when the operation of the after-treatment device for reducing at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in exhaust gas discharged from an ammonia-driven boiler is stopped. This relates to an ammonia-fueled ship that can effectively dispose of residual ammonia.

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. 최근에는, 엔진뿐만 아니라 보일러에도 암모니아 연료를 사용하려는 시도가 이루어지고 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. Recently, attempts have been made to use ammonia fuel not only in engines but also in boilers.

한편, 암모니아는 연소 시 이산화탄소의 배출은 없으나, 아산화질소와 질소산화물의 배출량이 화석 연료보다 증대되므로, 배기관 상에 아산화질소와 질소산화물을 저감시키는 선택적촉매환원반응기의 설치가 필수적이다. 선택적촉매환원반응기는 환원제와 섞인 배기가스를 반응기 내부에 설치된 촉매층에 통과시켜 아산화질소와 질소산화물을 환원시키며, 환원제로써 암모니아가 사용될 수 있다. 암모니아를 연료로 하는 종래의 선박은, 선택적촉매환원반응기의 구동이 중단된 경우, 선택적촉매환원반응기에 암모니아를 공급하는 배관에 있는 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.Meanwhile, ammonia does not emit carbon dioxide when burned, but the emissions of nitrous oxide and nitrogen oxides are greater than those of fossil fuels, so it is essential to install a selective catalytic reduction reactor to reduce nitrous oxide and nitrogen oxides on the exhaust pipe. The selective catalytic reduction reactor reduces nitrous oxide and nitrogen oxides by passing exhaust gas mixed with a reducing agent through a catalyst layer installed inside the reactor, and ammonia can be used as a reducing agent. In a conventional ship using ammonia as fuel, when the operation of the selective catalytic reduction reactor is stopped, the residue in the pipe supplying ammonia to the selective catalytic reduction reactor is quickly purged and discharged into the atmosphere. However, since ammonia is a toxic substance and does not disperse instantly when released into the atmosphere, 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.

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, 암모니아로 구동되는 보일러에서 배출된 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 후처리장치의 구동이 중단된 경우 환원제공급관에 잔류하는 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있는 암모니아 연료 선박을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to effectively remove ammonia remaining in the reducing agent supply pipe when the operation of the post-treatment device that reduces at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from an ammonia-driven boiler is stopped. The goal is to provide ammonia fuel ships that can process it.

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 공급받아 연소하여 스팀을 생성하는 보일러와, 상기 보일러에 연결된 제1 배기관 상에 설치되어 상기 보일러에서 발생된 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 제1 후처리장치와, 상기 연료탱크와 상기 제1후처리장치를 연결하여 상기 연료탱크 내부의 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 제1 후처리장치에 환원제로 공급하는 제1 환원제공급관과, 상기 연료탱크에 연결된 제2 연료공급관으로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급받아 연소하는 엔진, 및 상기 제1 환원제공급관 내부에 잔류하는 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 회수하여 상기 엔진 또는 상기 보일러에 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 connected to the fuel tank to supply liquid ammonia or A boiler that receives ammonia generated by vaporizing the liquid ammonia and burns it to generate steam, and is installed on a first exhaust pipe connected to the boiler and at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas generated from the boiler. a first post-treatment device that reduces , and a first reducing agent supply pipe that connects the fuel tank and the first post-treatment device to supply the liquid ammonia or the ammonia inside the fuel tank as a reducing agent to the first after-treatment device. and an engine that receives the liquid ammonia or the ammonia from a second fuel supply pipe connected to the fuel tank and combusts it, and recovers the liquid ammonia or the ammonia remaining inside the first reducing agent supply pipe and supplies it to the engine or the boiler. Includes a return pipe that supplies

상기 암모니아 연료 선박은, 내부에 요소수를 저장하는 요소수탱크, 및The ammonia fuel ship includes a urea tank that stores urea water inside, and

상기 요소수탱크와 상기 제1 후처리장치를 연결하여 상기 요소수를 상기 제1 후처리장치에 공급하는 요소수공급관을 더 포함하되, 상기 제1 후처리장치는, 상기 제1 환원제공급관을 통해 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 환원제로 공급받거나 상기 요소수공급관을 통해 상기 요소수를 환원제로 공급받을 수 있다.It further includes a urea water supply pipe connecting the urea water tank and the first post-treatment device to supply the urea water to the first post-treatment device, wherein the first post-treatment device is through the first reducing agent supply pipe. The liquid ammonia or the ammonia may be supplied as a reducing agent, or the urea water may be supplied as a reducing agent through the urea water supply pipe.

상기 암모니아 연료 선박은, 상기 제1 연료공급관과 상기 제2 연료공급관은 각각, 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 전처리하는 전처리장치를 더 포함하고, 상기 회수관은, 상기 전처리장치 전단의 상기 제1 연료공급관에 연결되는 제1 회수관과, 상기 전처리장치 전단의 상기 제2 연료공급관에 연결되는 제2 회수관을 포함할 수 있다.In the ammonia fuel ship, the first fuel supply pipe and the second fuel supply pipe further include a pretreatment device for preprocessing the liquid ammonia or the ammonia, and the recovery pipe is configured to provide the first fuel in front of the pretreatment device. It may include a first recovery pipe connected to the supply pipe, and a second recovery pipe connected to the second fuel supply pipe at the front of the pretreatment device.

상기 암모니아 연료 선박은, 상기 엔진에 연결된 제2 배기관 상에 설치되어 상기 엔진에서 발생된 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 제2 후처리장치, 및 상기 회수관에서 분기되어 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 제2 후처리장치에 환원제로 공급하는 분기관을 더 포함할 수 있다.The ammonia fuel vessel includes a second after-treatment device installed on a second exhaust pipe connected to the engine to reduce at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas generated by the engine, and a second post-treatment device that branches off from the recovery pipe. It may further include a branch pipe for supplying the liquid ammonia or the ammonia as a reducing agent to the second post-treatment device.

상기 암모니아 연료 선박은, 상기 연료탱크와 상기 제2 후처리장치를 연결하여 상기 연료탱크 내부의 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 제2 후처리장치에 환원제로 공급하는 제2 환원제공급관을 더 포함하되, 상기 분기관은 상기 제2 환원제공급관에 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급할 수 있다.The ammonia fuel ship further includes a second reducing agent supply pipe that connects the fuel tank and the second post-treatment device to supply the liquid ammonia or the ammonia inside the fuel tank as a reducing agent to the second after-treatment device, , the branch pipe may supply the liquid ammonia or the ammonia to the second reducing agent supply pipe.

상기 제1 후처리장치와 상기 제2 후처리장치는 각각, 상기 아산화질소를 제거하는 아산화질소용 선택적촉매환원반응기와, 상기 아산화질소용 선택적촉매환원반응기 후단에 설치되어 상기 질소산화물을 제거하는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기를 포함할 수 있다.The first post-processing device and the second post-processing device are respectively installed at a rear end of the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide and a selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide to remove the nitrogen oxides. It may include a selective catalytic reduction reactor for oxides.

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 포함하여, 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아가 환원제로 공급되면, 상기 아산화질소가 질소와 산소로 환원될 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 ). Including 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. , 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 배기관에서 분기되어 상기 보일러에서 발생된 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 includes an exhaust gas circulation pipe branched from the first exhaust pipe to circulate exhaust gas generated from the boiler to the air supply pipe of the boiler, and an exhaust gas circulation pipe branched from the return pipe to exhaust the liquid ammonia or the ammonia. It may further include a water return pipe supplying to the gas circulation pipe.

본 발명에 따르면, 보일러에 연결된 제1 배기관 상에 설치된 제1 후처리장치의 구동이 중단된 경우, 제1 후처리장치에 연결된 제1 환원제공급관에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아를 회수하여 구동 중인 엔진 또는 보일러의 연료로 사용하거나 엔진에 연결된 제2 배기관 상에 설치된 제2 후처리장치의 환원제로 사용하거나 보일러에서 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 operation of the first after-treatment device installed on the first exhaust pipe connected to the boiler is stopped, the liquid ammonia or ammonia remaining in the first reducing agent supply pipe connected to the first after-treatment device is recovered and the running engine is used. Alternatively, it can be used as fuel for a boiler, or as a reducing agent in a second after-treatment device installed on the second exhaust pipe connected to the engine, or incinerated in the boiler, so ammonia can be effectively treated without a separate ammonia vent system, as well as improving space utilization within the ship. It can be increased.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 연료 선박을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 아산화질소용 선택적촉매환원반응기를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 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.
Figures 3 to 5 are operational diagrams for explaining the operation of an ammonia fuel ship.

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 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 엔진 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 engines and boilers to generate propulsion, electricity, steam, etc.

암모니아 연료 선박은 보일러에 연결된 제1 배기관 상에 설치된 제1 후처리장치의 구동이 중단된 경우, 제1 후처리장치에 연결된 제1 환원제공급관에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아를 회수하여 구동 중인 엔진 또는 보일러의 연료로 사용하거나 엔진에 연결된 제2 배기관 상에 설치된 제2 후처리장치의 환원제로 사용하거나 보일러에서 소각하므로, 별도의 암모니아 벤트 시스템 없이도 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있음은 물론 선내 공간 활용도를 증대시킬 수 있는 특징이 있다.When the operation of the first after-treatment device installed on the first exhaust pipe connected to the boiler is stopped, the ammonia-fueled ship recovers the liquid ammonia or ammonia remaining in the first reducing agent supply pipe connected to the first after-treatment device, and the running engine or It is used as fuel in the boiler, as a reducing agent in the second post-processing device installed on the second exhaust pipe connected to the engine, or incinerated in the boiler, so ammonia can be treated effectively without a separate ammonia vent system and increases space utilization within the ship. There is a feature that allows you to do this.

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), 보일러(30), 제1 후처리장치(40), 제1 환원제공급관(50a, 50b), 엔진(60), 및 회수관(70)을 포함한다.The ammonia fuel ship (1) according to the present invention includes a hull (10), a fuel tank (20), a boiler (30), a first post-treatment device (40), a first reducing agent supply pipe (50a, 50b), and an engine (60). , and a recovery pipe 70.

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 엔진(60)에서 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 by an engine 60, 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 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아는 보일러(30)와 엔진(60)으로 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 or ammonia generated by vaporizing liquid ammonia can be supplied to the boiler 30 and the engine 60, respectively.

보일러(30)는 연료탱크(20)에 연결된 제1 연료공급관(31)으로부터 액상암모니아 또는 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 공급받아 연소하여 스팀을 생성하며, 예를 들어, 암모니아 보일러일 수 있다. 이하, 보일러(30)가 액상암모니아를 공급받아 연소하여 스팀을 생성하는 구조를 보다 중점적으로 설명한다. 제1 연료공급관(31)은 일단이 연료탱크(20)를 관통하여 연료탱크(20) 내부에 설치된 저압펌프(21)에 연결되고 타단이 연료탱크(20) 외부로 연장되어 보일러(30)에 연결될 수 있다. 제1 연료공급관(31) 상에는 액상암모니아 또는 암모니아를 전처리하는 전처리장치(32)가 설치되며, 전처리장치(32)는 액상암모니아 또는 암모니아를 해수, 청수, 글리콜워터 중 적어도 하나와 열교환하여 가열하는 적어도 하나의 히터를 포함할 수 있다. 전처리장치(32)에서 가열된 액상암모니아 또는 암모니아는 제1 연료공급관(31)을 통해 보일러(30)로 공급되고, 보일러(30)는 액상암모니아 또는 암모니아와, 공기공급관(43)을 통해 공급되는 외기(外氣)를 연소하여 스팀을 생성한다. 보일러(30)가 액상암모니아 또는 암모니아를 연소하여 스팀을 생성함으로써, 이산화탄소가 발생되지 않아 국제해사기구의 배출규제를 만족시킬 수 있다. 보일러(30)는 스팀을 생성하는 본래의 기능 외에 가스소각장치(GCU, Gas Combustion Unit)로 활용되어 잉여 액상암모니아 또는 암모니아를 소각시킬 수도 있다.The boiler 30 receives liquid ammonia or ammonia generated by vaporizing liquid ammonia from the first fuel supply pipe 31 connected to the fuel tank 20 and burns it to generate steam. For example, it may be an ammonia boiler. . Hereinafter, the structure in which the boiler 30 receives liquid ammonia and burns it to generate steam will be described in more detail. One end of the first fuel supply pipe 31 penetrates the fuel tank 20 and is connected to the low pressure pump 21 installed inside the fuel tank 20, and the other end extends outside the fuel tank 20 to connect to the boiler 30. can be connected A pretreatment device 32 is installed on the first fuel supply pipe 31 to preprocess liquid ammonia or ammonia, and the pretreatment device 32 heats liquid ammonia or ammonia by heat exchange with at least one of seawater, fresh water, and glycol water. It may contain one heater. Liquid ammonia or ammonia heated in the pretreatment device 32 is supplied to the boiler 30 through the first fuel supply pipe 31, and the boiler 30 supplies liquid ammonia or ammonia and air supply pipe 43. Steam is generated by burning external air. Since the boiler 30 generates steam by burning liquid ammonia or ammonia, no carbon dioxide is generated, thereby satisfying the emission regulations of the International Maritime Organization. In addition to its original function of generating steam, the boiler 30 can also be used as a gas combustion unit (GCU) to incinerate excess liquid ammonia or ammonia.

보일러(30)에서 발생된 배기가스는 제1 배기관(41)으로 배출되며, 제1 배기관(41) 상에는 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 제1 후처리장치(40)가 설치될 수 있다. 제1 후처리장치(40)는 액상암모니아 또는 암모니아를 환원제로 하여 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 환원시키며, 구체적인 구조에 대해서는 후술하여 보다 구체적으로 설명한다. 제1 후처리장치(40)는 일 측에 제1 환원제공급관(50a, 50b)이 연결될 수 있다. 제1 환원제공급관(50a, 50b)은 연료탱크(20)와 제1 후처리장치(40)를 연결하여 연료탱크(20) 내부의 액상암모니아 또는 암모니아를 제1 후처리장치(40)에 환원제로 공급할 수 있다. 이하, 제1 환원제공급관(50a, 50b)이 암모니아를 제1 후처리장치(40)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(50a, 50b)을 통해 배출하여 제1 후처리장치(40)로 공급할 수 있다. 제1 후처리장치(40) 전단 또는 후단의 제1 배기관(41)에는 배기가스순환관(42)이 분기되며, 배기가스순환관(42)은 보일러(30)에서 발생된 배기가스 중 적어도 일부를 공기공급관(43)으로 순환시킬 수 있다. 공기공급관(43)으로 순환된 배기가스는 보일러(30)의 연소실의 온도를 낮추며, 이로 인해, 질소산화물의 발생이 억제될 수 있다.The exhaust gas generated from the boiler 30 is discharged to the first exhaust pipe 41, and on the first exhaust pipe 41 is a first post-processing device 40 that reduces at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas. ) can be installed. The first post-treatment device 40 reduces at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide using liquid ammonia or ammonia as a reducing agent, and the specific structure will be described in more detail later. The first post-processing device 40 may have first reducing agent supply pipes 50a and 50b connected to one side. The first reducing agent supply pipes (50a, 50b) connect the fuel tank 20 and the first after-treatment device 40 to supply liquid ammonia or ammonia inside the fuel tank 20 as a reducing agent to the first after-treatment device 40. can be supplied. Hereinafter, the structure in which the first reducing agent supply pipes 50a and 50b supply ammonia to the first post-treatment device 40 will be described in more detail. 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 promoting vaporization of liquid ammonia, so it is discharged through the first reducing agent supply pipes (50a, 50b) and used in the first post-treatment device (40). can be supplied. An exhaust gas circulation pipe 42 is branched from the first exhaust pipe 41 at the front or rear end of the first post-processing device 40, and the exhaust gas circulation pipe 42 stores at least some of the exhaust gas generated from the boiler 30. can be circulated through the air supply pipe (43). The exhaust gas circulated through the air supply pipe 43 lowers the temperature of the combustion chamber of the boiler 30, and thus the generation of nitrogen oxides can be suppressed.

또한, 제1 후처리장치(40)는 요소수를 환원제로 공급받을 수도 있다. 즉, 제1 후처리장치(40)는 제1 환원제공급관(50a, 50b)을 통해 액상암모니아 또는 암모니아를 환원제로 공급받거나, 요소수공급관(81a, 81b)을 통해 요소수를 환원제로 공급받을 수 있다. 요소수공급관(81a, 81b)은 요소수탱크(80)와 제1 후처리장치(40)를 연결하여 요소수탱크(80) 내부에 저장된 요소수를 제1 후처리장치(40)에 공급하며, 제1 환원제공급관(50a, 50b)을 통한 액상암모니아 또는 암모니아의 공급이 어려운 경우 선택적으로 개방되어 요소수를 공급할 수 있다. 요소수공급관(81a, 81b)이 제1 환원제공급관(50a, 50b)을 통한 액상암모니아 또는 암모니아의 공급이 어려운 경우에만 선택적으로 요소수를 공급함으로써, 소량의 요소수만 구비하면 되므로 요소수탱크(80)의 크기를 줄일 수 있고 요소수의 변질을 방지하기 위한 온도 조절 시스템의 구동에 소모되는 에너지 또한 줄일 수 있다.Additionally, the first post-treatment device 40 may receive urea water as a reducing agent. That is, the first post-treatment device 40 can receive liquid ammonia or ammonia as a reducing agent through the first reducing agent supply pipes (50a, 50b), or receive urea water as a reducing agent through the urea water supply pipes (81a, 81b). there is. The urea water supply pipes (81a, 81b) connect the urea water tank 80 and the first post-treatment device 40 and supply the urea water stored inside the urea water tank 80 to the first post-treatment device 40. , when it is difficult to supply liquid ammonia or ammonia through the first reducing agent supply pipes (50a, 50b), they can be selectively opened to supply urea water. The urea water supply pipes (81a, 81b) selectively supply urea water only when it is difficult to supply liquid ammonia or ammonia through the first reducing agent supply pipes (50a, 50b), so only a small amount of urea water needs to be provided, so the urea water tank (80) ) can be reduced in size, and the energy consumed in operating the temperature control system to prevent deterioration of urea water can also be reduced.

엔진(60)은 연료탱크(20)에 연결된 제2 연료공급관(61)으로부터 액상암모니아 또는 암모니아를 공급받아 연소하여 동력을 생성하며, 예를 들어, 암모니아 엔진일 수 있다. 이하, 엔진(60)이 액상암모니아를 공급받아 연소하여 스팀을 생성하는 구조를 보다 중점적으로 설명한다. 제2 연료공급관(61)은 일단이 연료탱크(20)를 관통하여 저압펌프(21)에 연결되고 타단이 연료탱크(20) 외부로 연장되어 엔진(60)에 연결될 수 있다. 도면 상에는 제2 연료공급관(61)이 제1 연료공급관(31)으로부터 분기된 구조로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 제2 연료공급관(61)은 일단이 직접 저압펌프(21)에 연결될 수도 있다. 제2 연료공급관(61) 상에는 액상암모니아 또는 암모니아를 전처리하는 전처리장치(62)가 설치되며, 전처리장치(62)는 액상암모니아 또는 암모니아를 가압하는 적어도 하나의 승압펌프와, 액상암모니아 또는 암모니아를 해수, 청수, 글리콜워터 중 적어도 하나와 열교환하여 가열하는 적어도 하나의 히터를 포함할 수 있다. 도면 상에는 승압펌프 후단에 히터가 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 승압펌프와 히터의 배치는 다양하게 변형될 수 있다. 전처리장치(62)에서 가압 및 가열된 액상암모니아 또는 암모니아는 제2 연료공급관(61)을 통해 엔진(60)으로 공급되고, 엔진(60)은 액상암모니아 또는 암모니아를 연소하여 동력을 생성한다. 엔진(60)이 액상암모니아 또는 암모니아를 연소하여 동력을 생성함으로써, 이산화탄소가 발생되지 않아 국제해사기구의 배출규제를 만족시킬 수 있다.The engine 60 receives liquid ammonia or ammonia from the second fuel supply pipe 61 connected to the fuel tank 20 and burns it to generate power. For example, it may be an ammonia engine. Hereinafter, the structure in which the engine 60 receives liquid ammonia and burns it to generate steam will be described in more detail. One end of the second fuel supply pipe 61 penetrates the fuel tank 20 and is connected to the low-pressure pump 21, and the other end extends outside the fuel tank 20 to be connected to the engine 60. In the drawing, the second fuel supply pipe 61 is shown as branched from the first fuel supply pipe 31, but it is not limited to this, and one end of the second fuel supply pipe 61 may be directly connected to the low pressure pump 21. there is. A pre-treatment device 62 for pre-processing liquid ammonia or ammonia is installed on the second fuel supply pipe 61, and the pre-treatment device 62 includes at least one boosting pump for pressurizing liquid ammonia or ammonia, and compressing liquid ammonia or ammonia into seawater. It may include at least one heater that heats by exchanging heat with at least one of , fresh water, and glycol water. In the drawing, the heater is shown as installed at the rear of the booster pump, but it is not limited to this, and the arrangement of the booster pump and heater can be modified in various ways. Liquid ammonia or ammonia pressurized and heated in the pretreatment device 62 is supplied to the engine 60 through the second fuel supply pipe 61, and the engine 60 generates power by burning the liquid ammonia or ammonia. Since the engine 60 generates power by burning liquid ammonia or ammonia, no carbon dioxide is generated, thereby satisfying the International Maritime Organization's emission regulations.

엔진(60)에서 발생된 배기가스는 제2 배기관(91)으로 배출되며, 제2 배기관(91) 상에는 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 제2 후처리장치(90)가 설치될 수 있다. 제2 후처리장치(90)는 액상암모니아 또는 암모니아를 환원제로 하여 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 환원시키며, 구체적인 구조에 대해서는 후술하여 보다 구체적으로 설명한다. 제2 후처리장치(90)는 일 측에 제2 환원제공급관(100a, 100b)이 연결될 수 있다. 제2 환원제공급관(100a, 100b)은 연료탱크(20)와 제2 후처리장치(90)를 연결하여 연료탱크(20) 내부의 액상암모니아 또는 암모니아를 제2 후처리장치(90)에 환원제로 공급할 수 있다. 도면 상에는 제2 환원제공급관(100a, 100b)이 제1 환원제공급관(50a, 50b)으로부터 분기된 구조로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 제2 환원제공급관(100a, 100b)은 연료탱크(20)에 직접 연결될 수도 있다. 이하, 제2 환원제공급관(100a, 100b)이 암모니아를 제2 후처리장치(90)로 공급하는 구조를 보다 중점적으로 설명한다.The exhaust gas generated from the engine 60 is discharged through the second exhaust pipe 91, and on the second exhaust pipe 91, there is a second post-processing device 90 that reduces at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas. ) can be installed. The second post-treatment device 90 reduces at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide using liquid ammonia or ammonia as a reducing agent, and the specific structure will be described in more detail later. The second post-processing device 90 may have second reducing agent supply pipes 100a and 100b connected to one side. The second reducing agent supply pipes (100a, 100b) connect the fuel tank 20 and the second after-treatment device 90 to supply liquid ammonia or ammonia inside the fuel tank 20 as a reducing agent to the second after-treatment device 90. can be supplied. In the drawing, the second reducing agent supply pipes (100a, 100b) are shown as branched from the first reducing agent supply pipes (50a, 50b), but this is not limited to this, and the second reducing agent supply pipes (100a, 100b) are connected to the fuel tank (20). It can also be directly connected to . Hereinafter, the structure in which the second reducing agent supply pipes 100a and 100b supply ammonia to the second post-treatment device 90 will be described in more detail.

제1 후처리장치(40)와 제2 후처리장치(90)는 각각, 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 90a)와, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 90b)를 포함할 수 있다.The first post-processing device 40 and the second post-processing device 90 may include a selective catalytic reduction reactor (40a, 90a) for nitrous oxide and a selective catalytic reduction reactor (40b, 90b) for nitrogen oxide, respectively. there is.

아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 90a)는 액상암모니아 또는 암모니아를 환원제로 하여 배기가스에 포함된 아산화질소를 질소와 산소로 환원시키는 촉매반응기로, 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. 보다 구체적으로, 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. 제1 후처리장치(40)의 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a)는 일 측에 제1 환원제공급관(50a)과 요소수공급관(81a)이 연결되며, 제2 후처리장치(90)의 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(90a)는 일 측에 제2 환원제공급관(100a)과 요소수공급관(81b)이 연결될 수 있다. 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 90a) 후단에는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 90b)가 설치될 수 있다.The selective catalytic reduction reactor (40a, 90a) for nitrous oxide is a catalytic reactor that reduces nitrous oxide contained in exhaust gas to nitrogen and oxygen using liquid ammonia or ammonia as a reducing agent. Liquid ammonia or exhaust gas mixed with ammonia is fed into the reactor. Nitrous oxide can be reduced to nitrogen and oxygen by passing it through an installed catalytic filter. 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. More specifically, the catalyst 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 ), Alternatively, it may include 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. . The selective catalytic reduction reactor (40a) for nitrous oxide of the first post-treatment device (40) is connected to a first reducing agent supply pipe (50a) and a urea water supply pipe (81a) on one side, and the second post-treatment device (90) The selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide (90a) may be connected to a second reducing agent supply pipe (100a) and a urea water supply pipe (81b) on one side. Selective catalytic reduction reactors (40b, 90b) for nitrogen oxide may be installed at the rear of the selective catalytic reduction reactors (40a, 90a) for nitrous oxide.

질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 90b)는 액상암모니아 또는 암모니아를 환원제로 하여 배기가스에 포함된 질소산화물을 질소와 물로 환원시키는 촉매반응기로, 액상암모니아 또는 암모니아와 섞인 배기가스를 반응기에 설치된 촉매필터에 통과시켜 질소산화물을 질소와 물로 환원시킬 수 있다. 질소산화물의 환원반응 온도가 아산화질소의 환원반응 온도보다 낮으므로, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 90b)는 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a, 90a)의 후단에 설치될 수 있다. 촉매필터는 허니컴 구조 또는 플레이트 구조로 형성될 수 있으며, 적어도 하나가 반응기 내부에 설치될 수 있다. 질소산화물을 환원시키는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b, 90b)는 공지된 기술이므로, 촉매필터에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다. 제1 후처리장치(40)의 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b)는 일 측에 제1 환원제공급관(50b)이 연결되며, 제2 후처리장치(90)의 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(90b)는 일 측에 제2 환원제공급관(100b)이 연결될 수 있다.The selective catalytic reduction reactor (40b, 90b) for nitrogen oxides is a catalytic reactor that reduces nitrogen oxides contained in exhaust gas to nitrogen and water using liquid ammonia or ammonia as a reducing agent. Nitrogen oxides can be reduced to nitrogen and water by passing them through a catalytic filter. Since the reduction reaction temperature of nitrogen oxides is lower than the reduction reaction temperature of nitrous oxide, the selective catalytic reduction reactors (40b, 90b) for nitrogen oxides can be installed at the rear of the selective catalytic reduction reactors (40a, 90a) for nitrous oxide. 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, 90b) for nitrogen oxides that reduce nitrogen oxides are known technologies, a detailed description of the catalyst filter will be omitted. The selective catalytic reduction reactor (40b) for nitrogen oxides of the first post-processing device (40) is connected to a first reducing agent supply pipe (50b) on one side, and the selective catalytic reduction reactor (40b) for nitrogen oxides of the second post-processing device (90) (90b) may be connected to a second reducing agent supply pipe (100b) on one side.

한편, 제1 후처리장치(40)의 구동이 중단된 경우, 제1 환원제공급관(50a, 50b)에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아를 신속하게 처리해야 한다. 회수관(70)은 제1 환원제공급관(50a, 50b) 내부에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아를 회수하여 엔진(60) 또는 보일러(30)에 공급할 수 있다. 회수관(70)으로 회수된 액상암모니아 또는 암모니아는 구동 중인 엔진(60)의 연료로 먼저 공급되며, 엔진(60)이 구동되지 않는 경우 보일러(30)의 연료로 공급될 수 있다. 회수관(70)은, 전처리장치(32) 전단의 제1 연료공급관(31)에 연결되는 제1 회수관(71)과, 전처리장치(62) 전단의 제2 연료공급관(61)에 연결되는 제2 회수관(72)을 포함하여, 제1 연료공급관(31)과 제2 연료공급관(61)으로 각각 액상암모니아 또는 암모니아를 공급할 수 있다. 또한, 회수관(70)으로 회수된 액상암모니아 또는 암모니아는 회수관(70)에서 분기된 분기관(73)을 통해 제2 후처리장치(90)에 환원제로 공급될 수도 있다. 분기관(73)은 제2 환원제공급관(100a, 100b)에 연결되어 회수된 액상암모니아 또는 암모니아 제2 환원제공급관(100a, 100b)으로 공급할 수 있다. 또한, 회수관(70)으로 회수된 액상암모니아 또는 암모니아는 회수관(70)에서 분기된 환수관(74)을 통해 배기가스순환관(42)으로 공급될 수 있다. Meanwhile, when the operation of the first post-treatment device 40 is stopped, the liquid ammonia or ammonia remaining in the first reducing agent supply pipes 50a and 50b must be quickly treated. The recovery pipe 70 can recover the liquid ammonia or ammonia remaining inside the first reducing agent supply pipes 50a and 50b and supply it to the engine 60 or boiler 30. Liquid ammonia or ammonia recovered through the recovery pipe 70 is first supplied as fuel to the running engine 60, and when the engine 60 is not running, it can be supplied as fuel to the boiler 30. The recovery pipe 70 is connected to the first recovery pipe 71 connected to the first fuel supply pipe 31 in front of the pretreatment device 32 and the second fuel supply pipe 61 in front of the pretreatment device 62. Including the second recovery pipe 72, liquid ammonia or ammonia can be supplied to the first fuel supply pipe 31 and the second fuel supply pipe 61, respectively. In addition, the liquid ammonia or ammonia recovered through the recovery pipe 70 may be supplied as a reducing agent to the second post-treatment device 90 through the branch pipe 73 branched from the recovery pipe 70. The branch pipe 73 is connected to the second reducing agent supply pipes 100a and 100b and can supply the recovered liquid ammonia or ammonia to the second reducing agent supply pipes 100a and 100b. Additionally, the liquid ammonia or ammonia recovered through the recovery pipe 70 may be supplied to the exhaust gas circulation pipe 42 through the return pipe 74 branched from the recovery pipe 70.

한편, 엔진(60)의 구동이 중단되어 제2 배기관(91)에 설치된 제2 후처리장치(90)가 구동되지 않고, 보일러(30)도 구동되지 않는 경우, 회수관(70)으로 회수된 액상암모니아 또는 암모니아는 제1 회수관(71) 또는 환수관(74)을 통해 보일러(30)로 공급되어 소각될 수 있다. 즉, 보일러(30)는 가스소각장치로 활용되어 액상암모니아 또는 암모니아를 소각할 수 있다. 보일러(30)에서 액상암모니아 또는 암모니아의 소각에 따른 배기가스는 제1 배기관(41)을 통해 제1 후처리장치(40)로 공급되며, 이 때, 요소수공급관(81a, 81b)을 통해 요소수탱크(80)로부터 요소수가 공급되어 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물이 제거될 수 있다. 이처럼, 제1 환원제공급관(50a, 50b)에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아를 회수하여 구동 중인 엔진(60), 또는 보일러(30)의 연료로 사용하거나 제2 후처리장치(90)의 환원제로 사용하거나 보일러(30)에서 소각함으로써, 별도의 암모니아 벤트 시스템 없이도 암모니아를 효과적으로 처리할 수 있음은 물론 선내 공간 활용도를 증대시킬 수 있다.On the other hand, when the driving of the engine 60 is stopped and the second after-treatment device 90 installed in the second exhaust pipe 91 is not driven and the boiler 30 is not driven, the water recovered into the recovery pipe 70 Liquid ammonia or ammonia may be supplied to the boiler 30 through the first recovery pipe 71 or the return pipe 74 and incinerated. That is, the boiler 30 can be used as a gas incineration device to incinerate liquid ammonia or ammonia. The exhaust gas resulting from the incineration of liquid ammonia or ammonia in the boiler 30 is supplied to the first post-treatment device 40 through the first exhaust pipe 41, and at this time, urea is supplied through the urea water supply pipes 81a and 81b. Urea water is supplied from the water tank 80, so that nitrous oxide and nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be removed. In this way, the liquid ammonia or ammonia remaining in the first reducing agent supply pipes 50a and 50b is recovered and used as fuel for the running engine 60 or boiler 30, or as a reducing agent for the second post-treatment device 90. Alternatively, by incinerating it in the boiler 30, ammonia can be effectively treated without a separate ammonia vent system and space utilization within the ship can be increased.

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 암모니아 연료 선박의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.Figures 3 to 5 are operational diagrams for explaining the operation of an ammonia fuel ship.

도 3은 제1 후처리장치가 정상적으로 구동될 때의 동작을 설명하기 위한 작동도이고, 도 4와 도 5는 제1 후처리장치가 정상적으로 구동되지 않을 때의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.FIG. 3 is an operation diagram for explaining the operation when the first post-processing device is normally operated, and FIGS. 4 and 5 are operation diagrams for explaining the operation when the first post-processing device is not normally operated.

먼저, 도 3을 참조하면, 연료탱크(20)에 저장된 액상암모니아는 저압펌프(21)에 의해 가압되어 제1 연료공급관(31)과 제2 연료공급관(61)으로 각각 유입되고, 연료탱크(20)에 저장된 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아는 제1 환원제공급관(50a, 50b)과 제2 환원제공급관(100a, 100b)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 61, respectively, and the fuel tank ( Ammonia generated by vaporizing the liquid ammonia stored in 20) flows into the first reducing agent supply pipes (50a, 50b) and the second reducing agent supply pipes (100a, 100b), respectively.

제1 연료공급관(31)으로 유입된 액상암모니아는 전처리장치(32)에서 가열된 후 보일러(30)로 공급되며, 보일러(30)는 공기공급관(43)을 통해 공급된 공기와 제1 연료공급관(31)을 통해 공급된 액상암모니아를 연소하여 스팀을 생성한다. 보일러(30)에서 액상암모니아의 연소에 따른 배기가스는 제1 배기관(41)으로 배출되어 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a)로 공급되며, 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(40a)는 제1 환원제공급관(50a)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 아산화질소를 질소와 산소로 환원시킨다. 아산화질소가 제거된 배기가스는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b)로 공급되며, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(40b)는 제2 환원제공급관(50b)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 질소산화물을 질소와 물로 환원시킨다. 질소산화물도 제거된 배기가스는 제1 배기관(41)을 통해 대기 중으로 방출된다.The liquid ammonia flowing into the first fuel supply pipe 31 is heated in the pretreatment device 32 and then supplied to the boiler 30, and the boiler 30 combines the air supplied through the air supply pipe 43 with the first fuel supply pipe. Steam is generated by burning the liquid ammonia supplied through (31). The exhaust gas resulting from the combustion of liquid ammonia in the boiler 30 is discharged through the first exhaust pipe 41 and supplied to the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide (40a), and the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide (40a) is the first exhaust gas. Ammonia supplied through the reducing agent supply pipe 50a is used as a reducing agent to reduce nitrous oxide into nitrogen and oxygen. The exhaust gas from which nitrous oxide has been removed is supplied to the selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides (40b), and the selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides (40b) uses ammonia supplied through the second reducing agent supply pipe (50b) as a reducing agent to produce nitrogen. Reduces oxides to nitrogen and water. The exhaust gas from which nitrogen oxides have been removed is discharged into the atmosphere through the first exhaust pipe 41.

제2 연료공급관(61)으로 유입된 액상암모니아는 전처리장치(62)에서 가압 및 가열된 후 엔진(60)으로 공급되며, 엔진(60)은 액상암모니아를 연소하여 동력을 생성한다. 엔진(60)에서 액상암모니아의 연소에 따른 배기가스는 제2 배기관(91)으로 배출되어 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(90a)로 공급되며, 아산화질소용 선택적촉매환원반응기(90a)는 제1 환원제공급관(100a)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 아산화질소를 질소와 산소로 환원시킨다. 아산화질소가 제거된 배기가스는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(90b)로 공급되며, 질소산화물용 선택적촉매환원반응기(90b)는 제2 환원제공급관(100b)을 통해 공급되는 암모니아를 환원제로 하여 질소산화물을 질소와 물로 환원시킨다. 질소산화물도 제거된 배기가스는 제2 배기관(91)을 통해 대기 중으로 방출된다.The liquid ammonia flowing into the second fuel supply pipe 61 is pressurized and heated in the pretreatment device 62 and then supplied to the engine 60, and the engine 60 generates power by burning the liquid ammonia. The exhaust gas resulting from the combustion of liquid ammonia in the engine 60 is discharged through the second exhaust pipe 91 and supplied to the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide (90a), and the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide (90a) is the first. Ammonia supplied through the reducing agent supply pipe 100a is used as a reducing agent to reduce nitrous oxide into nitrogen and oxygen. The exhaust gas from which nitrous oxide has been removed is supplied to the selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides (90b), and the selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides (90b) uses ammonia supplied through the second reducing agent supply pipe (100b) as a reducing agent to produce nitrogen. Reduces oxides to nitrogen and water. The exhaust gas from which nitrogen oxides have been removed is discharged into the atmosphere through the second exhaust pipe 91.

이어서, 도 4를 참조하면, 제1 후처리장치(40)와 보일러(30)의 구동이 중단되고, 엔진(60)과 제2 후처리장치(90)는 정상 구동되는 경우, 제1 환원제공급관(50a, 50b)에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아는 회수관(70)으로 회수된 후 제2 회수관(72)을 통해 전처리장치(62) 전단의 제2 연료공급관(61)으로 공급되어 엔진(60)의 연료로 사용되거나, 분기관(73)을 통해 제2 환원제공급관(100a, 100b)으로 공급되어 제2 후처리장치(90)의 환원제로 사용될 수 있다. 제2 회수관(72)과 분기관(73)을 통해 제2 연료공급관(61)과 제2 환원제공급관(100a, 100b)으로 각각 액상암모니아 또는 암모니아가 공급되는 경우, 제2 연료공급관(61)과 제2 환원제공급관(100a, 100b)은 연료탱크(20)로부터의 액상암모니아 또는 암모니아 공급이 중단될 수 있다.Next, referring to FIG. 4, when the operation of the first after-treatment device 40 and the boiler 30 is stopped and the engine 60 and the second after-treatment device 90 are normally operated, the first reducing agent supply pipe The liquid ammonia or ammonia remaining in (50a, 50b) is recovered into the recovery pipe (70) and then supplied to the second fuel supply pipe (61) in front of the pretreatment device (62) through the second recovery pipe (72) to the engine ( 60), or it can be supplied to the second reducing agent supply pipes 100a and 100b through the branch pipe 73 and used as a reducing agent in the second post-treatment device 90. When liquid ammonia or ammonia is supplied to the second fuel supply pipe (61) and the second reducing agent supply pipe (100a, 100b) through the second recovery pipe (72) and the branch pipe (73), respectively, the second fuel supply pipe (61) And the second reducing agent supply pipes 100a and 100b may stop supplying liquid ammonia or ammonia from the fuel tank 20.

이어서, 도 5를 참조하면, 제1 후처리장치(40), 엔진(60), 제2 후처리장치(90)의 구동이 모두 중단된 경우, 제1 환원제공급관(50a, 50b)에 잔류하는 액상암모니아 또는 암모니아는 회수관(70)으로 회수된 후 제1 회수관(71)을 통해 전처리장치(32) 전단의 제1 연료공급관(31)으로 공급되어 보일러(30)의 연료로 사용될 수 있다. 이 때, 제1 연료공급관(31)은 연료탱크(20)로부터의 액상암모니아 또는 암모니아 공급이 중단될 수 있다. 한편, 보일러(30)의 구동도 중단되면, 회수관(70)으로 회수된 액상암모니아 또는 암모니아는 제1 회수관(71) 또는 환수관(74)을 통해 제1 연료공급관(31) 또는 배기가스순환관(42)으로 공급되어 보일러(30)에서 소각될 수 있다. 보일러(30)가 액상암모니아 또는 암모니아를 연소하면 아산화질소와 질소산화물을 포함하는 배기가스가 배출되므로, 요소수공급관(81a, 81b)을 통해 요소수탱크(80) 내부의 요소수를 제1 후처리장치(40)로 공급할 수 있다. 제1 후처리장치(40)는 요소수를 환원제로 하여 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물을 환원시킬 수 있다.Next, referring to FIG. 5, when the operation of the first post-processing device 40, the engine 60, and the second post-processing device 90 is all stopped, the remaining in the first reducing agent supply pipes 50a and 50b Liquid ammonia or ammonia is recovered into the recovery pipe 70 and then supplied to the first fuel supply pipe 31 in front of the pretreatment device 32 through the first recovery pipe 71 to be used as fuel for the boiler 30. . At this time, the first fuel supply pipe 31 may stop supplying liquid ammonia or ammonia from the fuel tank 20. Meanwhile, when the operation of the boiler 30 is stopped, the liquid ammonia or ammonia recovered through the recovery pipe 70 is discharged to the first fuel supply pipe 31 or exhaust gas through the first recovery pipe 71 or the return pipe 74. It can be supplied to the circulation pipe 42 and incinerated in the boiler 30. When the boiler 30 burns liquid ammonia or ammonia, exhaust gas containing nitrous oxide and nitrogen oxide is discharged, so the urea water inside the urea water tank 80 through the urea water supply pipes 81a and 81b is first and then It can be supplied to the processing device 40. The first post-treatment device 40 can reduce nitrous oxide and nitrogen oxides contained in the exhaust gas using urea water as a reducing agent.

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: 보일러
31: 제1 연료공급관 32: 전처리장치
40: 제1 후처리장치
40a: 아산화질소용 선택적촉매환원반응기
40b: 질소산화물용 선택적촉매환원반응기
41: 제1 배기관 42: 배기가스순환관
43: 공기공급관 50a, 50b: 제1 환원제공급관
60: 엔진 61: 제2 연료공급관
62: 전처리장치 70: 회수관
71: 제1 회수관 72: 제2 회수관
73: 분기관 74: 환수관
80: 요소수탱크 81a, 81b: 요소수공급관
90: 제2 후처리장치
90a: 아산화질소용 선택적촉매환원반응기
90b: 질소산화물용 선택적촉매환원반응기
91: 제2 배기관 100a, 100b: 제2 환원제공급관
1: Ammonia fueled ships
10: Hull 20: Fuel tank
21: low pressure pump 30: boiler
31: first fuel supply pipe 32: pretreatment device
40: First post-processing device
40a: Selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide
40b: Selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides
41: first exhaust pipe 42: exhaust gas circulation pipe
43: air supply pipe 50a, 50b: first reducing agent supply pipe
60: Engine 61: Second fuel supply pipe
62: pretreatment device 70: recovery pipe
71: first recovery pipe 72: second recovery pipe
73: branch pipe 74: water return pipe
80: Urea tank 81a, 81b: Urea water supply pipe
90: Second post-processing device
90a: Selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide
90b: Selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides
91: second exhaust pipe 100a, 100b: second reducing agent supply pipe

Claims (8)

선체;
상기 선체에 설치되며 액상암모니아를 저장하는 연료탱크;
상기 연료탱크에 연결된 제1 연료공급관으로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 액상암모니아가 기화되어 생성된 암모니아를 공급받아 연소하여 스팀을 생성하는 보일러;
상기 보일러에 연결된 제1 배기관 상에 설치되어 상기 보일러에서 발생된 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 제1 후처리장치;
상기 연료탱크와 상기 제1 후처리장치를 연결하여 상기 연료탱크 내부의 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 제1 후처리장치에 환원제로 공급하는 제1 환원제공급관;
상기 연료탱크에 연결된 제2 연료공급관으로부터 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급받아 연소하는 엔진, 및
상기 제1 환원제공급관 내부에 잔류하는 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 회수하여 상기 엔진 또는 상기 보일러에 공급하는 회수관을 포함하는 암모니아 연료 선박.
hull;
A fuel tank installed on the hull and storing liquid ammonia;
A boiler 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 steam;
a first post-treatment device installed on a first exhaust pipe connected to the boiler to reduce at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in exhaust gas generated from the boiler;
a first reducing agent supply pipe connecting the fuel tank and the first after-treatment device to supply the liquid ammonia or the ammonia inside the fuel tank as a reducing agent to the first after-treatment device;
An engine that receives the liquid ammonia or the ammonia from a second fuel supply pipe connected to the fuel tank and combusts it, and
An ammonia fuel ship comprising a recovery pipe for recovering the liquid ammonia or ammonia remaining inside the first reducing agent supply pipe and supplying it to the engine or the boiler.
제1 항에 있어서,
내부에 요소수를 저장하는 요소수탱크, 및
상기 요소수탱크와 상기 제1 후처리장치를 연결하여 상기 요소수를 상기 제1 후처리장치에 공급하는 요소수공급관을 더 포함하되,
상기 제1 후처리장치는, 상기 제1 환원제공급관을 통해 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 환원제로 공급받거나 상기 요소수공급관을 통해 상기 요소수를 환원제로 공급받는 암모니아 연료 선박.
According to claim 1,
A urea water tank that stores the urea water inside, and
It further includes a urea water supply pipe that connects the urea water tank and the first post-treatment device to supply the urea water to the first post-treatment device,
The first post-treatment device is an ammonia fuel vessel that receives the liquid ammonia or the ammonia as a reducing agent through the first reducing agent supply pipe or supplies the urea water as a reducing agent through the urea water supply pipe.
제1 항에 있어서,
상기 제1 연료공급관과 상기 제2 연료공급관은 각각, 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 전처리하는 전처리장치를 더 포함하고,
상기 회수관은,
상기 전처리장치 전단의 상기 제1 연료공급관에 연결되는 제1 회수관과, 상기 전처리장치 전단의 상기 제2 연료공급관에 연결되는 제2 회수관을 포함하는 암모니아 연료 선박.
According to claim 1,
The first fuel supply pipe and the second fuel supply pipe each further include a pretreatment device for preprocessing the liquid ammonia or the ammonia,
The recovery pipe is,
An ammonia fuel vessel comprising a first recovery pipe connected to the first fuel supply pipe in front of the pretreatment device, and a second recovery pipe connected to the second fuel supply pipe in front of the pretreatment device.
제1 항에 있어서,
상기 엔진에 연결된 제2 배기관 상에 설치되어 상기 엔진에서 발생된 배기가스에 포함된 아산화질소와 질소산화물 중 적어도 하나를 저감시키는 제2 후처리장치, 및
상기 회수관에서 분기되어 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 제2 후처리장치에 환원제로 공급하는 분기관을 더 포함하는 암모니아 연료 선박.
According to claim 1,
A second after-treatment device installed on a second exhaust pipe connected to the engine to reduce at least one of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the exhaust gas generated by the engine, and
An ammonia fuel vessel further comprising a branch pipe branched from the recovery pipe to supply the liquid ammonia or the ammonia as a reducing agent to the second post-treatment device.
제4 항에 있어서,
상기 연료탱크와 상기 제2 후처리장치를 연결하여 상기 연료탱크 내부의 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 상기 제2 후처리장치에 환원제로 공급하는 제2 환원제공급관을 더 포함하되,
상기 분기관은 상기 제2 환원제공급관에 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아를 공급하는 암모니아 연료 선박.
According to clause 4,
It further includes a second reducing agent supply pipe that connects the fuel tank and the second post-treatment device to supply the liquid ammonia or the ammonia inside the fuel tank as a reducing agent to the second after-treatment device,
The branch pipe is an ammonia fuel ship that supplies the liquid ammonia or the ammonia to the second reducing agent supply pipe.
제4 항에 있어서, 상기 제1 후처리장치와 상기 제2 후처리장치는 각각,
상기 아산화질소를 제거하는 아산화질소용 선택적촉매환원반응기와, 상기 아산화질소용 선택적촉매환원반응기 후단에 설치되어 상기 질소산화물을 제거하는 질소산화물용 선택적촉매환원반응기를 포함하는 암모니아 연료 선박.
The method of claim 4, wherein the first post-processing device and the second post-processing device each have,
An ammonia fuel ship comprising a selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide that removes the nitrous oxide, and a selective catalytic reduction reactor for nitrogen oxides installed at a rear end of the selective catalytic reduction reactor for nitrous oxide to remove the nitrogen oxides.
제6 항에 있어서, 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 포함하여, 상기 액상암모니아 또는 상기 암모니아가 환원제로 공급되면, 상기 아산화질소가 질소와 산소로 환원되는 암모니아 연료 선박.
The method of claim 6, 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 ( 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, the liquid ammonia or the ammonia is used as a reducing agent. An ammonia-fueled vessel in which, when supplied, the nitrous oxide is reduced to nitrogen and oxygen.
제1 항에 있어서,
상기 제1 배기관에서 분기되어 상기 보일러에서 발생된 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 branched from the first exhaust pipe and circulating exhaust gas generated in the boiler 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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