KR20240005781A - 선박 - Google Patents

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다이스케 야마다
다카시 운세키
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미츠비시 조우센 가부시키가이샤
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Abstract

선체와, 상기 선체에 마련되어, 연료 암모니아를 저류하는 연료 암모니아 탱크와, 상기 연료 암모니아 탱크에 접속된 연료 공급 라인과, 상기 연료 공급 라인을 통하여 상기 연료 암모니아 탱크로부터 상기 연료 암모니아가 도입되는 연소 장치와, 상기 연료 공급 라인을 통하여 적어도 상기 연소 장치에 불활성 가스를 압송하는 불활성 가스 공급 장치와, 상기 연소 장치에 압송된 상기 불활성 가스와 함께 상기 연소 장치 내에 잔류한 암모니아가 도입되는 암모니아 회수 탱크와, 상기 연소 장치에서의 상기 연료 암모니아의 연소에 의하여 발생하는 배기가스가 도입되는 탈질 장치와, 상기 암모니아 회수 탱크와 상기 탈질 장치를 접속함과 함께, 상기 암모니아 회수 탱크 내의 상기 암모니아를, 상기 탈질 장치에 환원제로서 도입하는 암모니아 도입 라인을 구비하는 선박.

Description

선박
본 개시는, 선박에 관한 것이다.
본원은, 2021년 6월 30일에 일본에 출원된 특허출원 2021-108730호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
암모니아를 주연료로 하는 선박에서는, 질소 산화물의 배출을 억제하기 위하여 암모니아의 연소에 수반하여 발생한 배기가스를 탈질 장치(SCR)로 처리할 필요가 있다. 이 탈질 장치로 처리된 배기가스는, 예를 들면, 굴뚝 등을 통하여 대기 중으로 방출된다.암모니아를 주연료로 하는 선박에서는, 질소 산화물의 배출을 억제하기 위하여 암모니아의 연소에 수반하여 발생한 배기가스를 탈질 장치(SCR)로 처리할 필요가 있다. 이 탈질 장치로 처리된 배기가스는, 예를 들면, 굴뚝 등을 통하여 대기 중으로 방출된다.
특허문헌 1에는, 탈질 장치에서 사용하는 환원제로서의 암모니아를, 암모니아 생성기에 의하여 생성하는 선박이 개시되어 있다.
한편으로, 상기 선박에서는, 연소 장치인 주기의 연료를 암모니아로부터 중유 등의 다른 연료로 전환하는 경우가 있다. 그리고, 주기의 연료를 암모니아로부터 다른 연료로 전환할 때에는, 암모니아 연료를 배관 내로부터 제거할 목적으로, 예를 들면, 연소 장치 내에서 연소되지 않고 잔류한 암모니아를 불활성 가스 등에 의하여 퍼지할 필요가 있다.
특허문헌 2에는, 가연성 가스에 의하여 구동되는 가스 엔진의 배관 내 등에 남는 가연성 가스를, 불활성 가스로 퍼지하고, 벤트 포스트를 통하여 대기 중으로 방출하는 선박이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2012-47094호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2013-11332호
특허문헌 1에 기재된 선박에서는, 환원제를 생성하기 위한 암모니아 생성기가 필요해지기 때문에, 암모니아 생성기를 설치하기 위한 스페이스를 선체 내에 확보할 필요가 있다.
특허문헌 2와 같이 불활성 가스에 의하여 퍼지된 암모니아는, 그대로 대기 중으로 방출할 수 없기 때문에, 암모니아 제해(除害) 장치에 의하여 무해화(제해)할 필요가 있다. 그러나, 예를 들면, 연소 장치 내에 암모니아가 다량으로 잔류하고 있는 경우에는, 다량의 암모니아를 제해해야 하기 때문에, 대형의 암모니아 제해 장치가 필요해져, 선체가 대형화된다는 과제가 있다.
본 개시는, 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 선체의 대형화를 억제할 수 있는 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 개시에 관한 선박은, 선체와, 상기 선체에 마련되어, 연료 암모니아를 저류하는 연료 암모니아 탱크와, 상기 연료 암모니아 탱크에 접속된 연료 공급 라인과, 상기 연료 공급 라인을 통하여 상기 연료 암모니아 탱크로부터 상기 연료 암모니아가 도입되는 연소 장치와, 상기 연료 공급 라인을 통하여 적어도 상기 연소 장치에 불활성 가스를 압송하는 불활성 가스 공급 장치와, 상기 연소 장치에 압송된 상기 불활성 가스와 함께 상기 연소 장치 내에 잔류한 암모니아가 도입되는 암모니아 회수 탱크와, 상기 연소 장치에서의 상기 연료 암모니아의 연소에 의하여 발생하는 배기가스가 도입되는 탈질 장치와, 상기 암모니아 회수 탱크와 상기 탈질 장치를 접속함과 함께, 상기 암모니아 회수 탱크 내의 상기 암모니아를, 상기 탈질 장치에 환원제로서 도입하는 암모니아 도입 라인을 구비한다.
본 개시에 의하면, 선체의 대형화를 억제할 수 있는 선박을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 개시의 실시형태에 관한 선박의 측면도이다.
도 2는, 본 개시의 실시형태에 관한 탈질 장치로의 암모니아의 도입 계통을 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 개시의 다른 실시형태에 관한 탈질 장치로의 암모니아의 도입 계통을 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 개시의 다른 실시형태에 관한 탈질 장치로의 암모니아의 도입 계통을 나타내는 도면이다.
이하, 본 개시의 각 실시형태에 관한 선박을 도면에 근거하여 설명한다.
(선박의 구성)
본 실시형태에 있어서의 선박은, 암모니아를 연료로 하는 선박이다. 선박의 선종은, 특정한 것에 한정되는 것은 아니다. 선박의 선종으로는, 예를 들면 액화 가스 운반선, 페리, RO-RO선, 자동차 운반선, 여객선 등을 들 수 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 선박(1)은, 선체(10)와, 상부 구조(20)와, 연소 장치(30)와, 연료 암모니아 탱크(40)와, 연료 공급 계통(50)과, 암모니아 회수 탱크(100)와, 불활성 가스 공급 장치(60)와, 불활성 가스 공급 계통(70)과, 퍼지 계통(80)과, 암모니아 퍼지 라인(90)과, 탈질 장치(110)와, 배기가스 덕트(120)와, 연도(130)와, 암모니아 도입 계통(140)과, 암모니아 분리 계통(150)과, 환원제 공급 계통(160)과, 믹서(170)와, 암모니아 제해 계통(180)과, 벤트 포스트(190)를 구비하고 있다.
(선체)
도 1에 나타내는 바와 같이, 선체(10)는, 현측(舷側)(11A, 11B)과, 선저(船底)(12)와, 상갑판(13)을 갖는다. 현측(11A, 11B)은, 좌우의 현측(11A) 및 현측(11B)을 각각 형성하는 한 쌍의 현측 외판을 갖고 있다. 선저(12)는, 이들 현측(11A, 11B)을 접속하는 이중 바닥의 선저 외판을 갖는다. 상갑판(13)은, 한 쌍의 현측(11A, 11B) 외판의 상하 방향(Dv)의 상방 측 단부에 걸쳐 마련되어 있다.
이들 현측(11A, 11B), 선저(12) 및 상갑판(13)에 의하여, 선체(10)의 외각은, 선수미 방향(Fa)에 직교하는 단면시에서, 박스형 형상을 이루고 있다. 본 실시형태에 있어서의 선수미 방향(Fa)은, 선체(10)의 선미(15)로부터 선수(14)에 걸쳐 뻗는 방향이다.
(상부 구조)
상부 구조(20)는, 상갑판(13)으로부터 상하 방향(Dv)의 상방 측을 향하도록 마련되어 있는 구조물이다. 상부 구조(20) 내에는, 예를 들면, 거주구(居住區) 등이 마련되어 있다.
(연소 장치)
연소 장치(30)는, 연료를 연소시킴으로써 열에너지를 발생시키는 장치이다. 연소 장치(30)는, 예를 들면, 선체(10) 내부에 마련되어 있는 기관실(도시 생략) 등의 구획에 마련되어 있다. 연소 장치(30)로서는, 선박(1)을 추진시키기 위한 주기나, 선내에 전기를 공급하는 발전기, 작동 유체로서의 증기를 발생시키는 보일러 등을 예시할 수 있다. 본 실시형태에 있어서의 연소 장치(30)는, 연료로서 암모니아(이하, 연료 암모니아라고 칭한다)를 사용하는 주기이다.
연소 장치(30)에는, 이 연소 장치(30)의 부하 정보를 소정의 시간 간격으로 주기적으로 취득하는 출력 감시 장치(도시 생략)가 마련되어 있다. 본 실시형태에 있어서의 부하 정보는, 예를 들면, 연소 장치(30)의 회전수나, 엔진 출력(마력) 등의 연소 장치(30)의 출력의 크기(연소 장치(30)에 어느 정도의 부하가 가해지고 있는지)를 나타내는 정보이다. 출력 감시 장치는, 연소 장치(30)의 부하 정보를 취득함과 함께, 연소 장치(30)의 외부에 마련되어 있는 밸브 제어 장치(후술하는 공급량 제어 장치(171))로 유선 또는 무선으로 송신한다. 출력 감시 장치에는, 예를 들면, 마력계(선박용 축마력계) 등의 계측 기기를 들 수 있다.
(연료 암모니아 탱크)
연료 암모니아 탱크(40)는, 연소 장치(30)용의 연료 암모니아로서 액화 암모니아를 내부에 저류하는 탱크이다. 본 실시형태에 있어서의 연료 암모니아 탱크(40)는, 상부 구조(20)보다 선수미 방향(Fa)에 있어서의 선미(15) 측의 상갑판(13) 상에 마련되어 있다.
(연료 공급 계통)
연료 공급 계통(50)은, 연료 암모니아 탱크(40)로부터 연소 장치(30)에 액체의 연료 암모니아를 공급하는 계통이다. 본 실시형태에 있어서의 연료 공급 계통(50)은, 예를 들면, 선체(10) 내부에 마련되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 연료 공급 계통(50)은, 연료 공급 라인(51)과, 믹스 탱크(52)와, 리턴 라인(53)과, 제1 펌프(54)와, 제1 열교환기(55)와, 제1 연료압 조정 장치(56)와, 제2 연료압 조정 장치(57)와, 제2 열교환기(58)를 갖고 있다.
연료 공급 라인(51)은, 연료 암모니아 탱크(40)와 연소 장치(30)를 접속하는 관이다. 연료 공급 라인(51)에는, 액체의 연료 암모니아가 연료 암모니아 탱크(40)로부터 연소 장치(30)를 향하여 흐른다. 따라서, 연소 장치(30)에는, 연료 공급 라인(51)을 통하여 연료 암모니아 탱크(40)로부터 연료 암모니아가 도입된다.
믹스 탱크(52)는, 연소 장치(30)의 내부로 공급되지 않고 돌아온, 즉 연소에 사용되지 않은 연료 암모니아를 연소 장치(30)로부터 회수함과 함께, 이 회수한 암모니아를 연료 공급 라인(51) 내에 다시 연료 암모니아로서 공급하는 탱크이다. 믹스 탱크(52)는, 연료 공급 라인(51)에 마련되어 있다. 또한, 믹스 탱크(52)는, 탱크에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 관이어도 된다.
리턴 라인(53)은, 연소 장치(30)와 믹스 탱크(52)를 접속하는 관이다. 리턴 라인(53)에는, 연소 장치(30) 내에서 모두 연소되지 않고 잔류한 액체의 암모니아가 연소 장치(30)로부터 믹스 탱크(52)를 향하여 흐른다. 따라서, 리턴 라인(53)에 의하여 믹스 탱크(52)로 보내진 암모니아는, 믹스 탱크(52) 내에서 연료 공급 라인(51) 내에 다시 공급됨으로써, 다시, 연소 장치(30)에서 사용되는 연료 암모니아가 된다.
제1 펌프(54)는, 연료 암모니아를 연료 암모니아 탱크(40)로부터 연소 장치(30)로 압송하는 펌프이다. 제1 펌프(54)는, 믹스 탱크(52)보다 연소 장치(30) 측의 연료 공급 라인(51)에 마련되어 있다.
제1 열교환기(55)는, 연료 공급 라인(51) 내를 흐르는 연료 암모니아를 가열하는 열교환기이다. 제1 열교환기(55)는, 제1 펌프(54)보다 연소 장치(30) 측의 연료 공급 라인(51)에 마련되어 있다. 제1 열교환기(55)에는, 예를 들면, 선체(10) 내부에 마련되어 있는 보조 보일러 등(도시 생략)에서 발생한 증기, 또는 가열된 액체가 도입된다(이하, 이 증기 또는 액체를 가열원이라고 칭한다).
이 가열원과 연료 암모니아가 제1 열교환기(55) 내에서 열교환됨으로써, 연료 암모니아가 연소에 적합한 온도까지 데워진다.
제1 연료압 조정 장치(56)는, 연료 공급 라인(51) 내를 흐르는 연료 암모니아의 연소 장치(30)로의 유입 압력을 조정하는 장치이다. 제1 연료압 조정 장치(56)는, 제1 열교환기(55)보다 연소 장치(30) 측의 연료 공급 라인(51)에 마련되어 있다.
제1 연료압 조정 장치(56)는, 예를 들면, 셧 밸브(56a)와, 제1 제어 밸브(56b)를 갖고 있다. 본 실시형태에 있어서의 셧 밸브(56a)는, 연료 공급 라인(51) 상에 서로 이간된 상태로 2개가 마련되어 있다. 셧 밸브(56a)는, 통상 시는 개방 상태로 되어 있고, 소정의 타이밍에서 폐색 상태로 된다. 셧 밸브(56a)가 폐색 상태로 되면, 연료 암모니아 탱크(40) 내의 연료 암모니아가 연료 공급 라인(51) 내를 연소 장치(30)를 향하여 흐르는 것이 불가능해진다.
제1 제어 밸브(56b)는, 2개의 셧 밸브(56a) 사이의 연료 공급 라인(51)에 마련되어 있는 자동 조작 밸브이다. 제1 제어 밸브(56b)는, 밸브의 개도에 따라 연료 공급 라인(51)을 흐르는 연료 암모니아의 압력을 조정한다. 제1 제어 밸브(56b)의 개도는, 예를 들면, 제1 연료압 조정 장치(56)의 외부에 마련되고, 제1 제어 밸브(56b)를 제어하는 제어 장치 등(도시 생략)으로부터 송신되는 개도를 지시하는 제어 신호가 제1 제어 밸브(56b)에 입력됨으로써 적절하게 제어된다.
제2 연료압 조정 장치(57)는, 리턴 라인(53)을 흐르는 암모니아의 믹스 탱크(52)로의 유입 압력을 조정하는 장치이다. 제2 연료압 조정 장치(57)는, 리턴 라인(53)에 마련되어 있다.
제2 연료압 조정 장치(57)는, 예를 들면, 셧 밸브(57a)와, 제2 제어 밸브(57b)를 갖고 있다. 셧 밸브(57a)는, 리턴 라인(53) 상에 서로 이간된 상태로 2개가 마련되어 있다. 셧 밸브(57a)는, 통상 시는 개방 상태로 되어 있고, 소정의 타이밍에서 폐색 상태로 된다. 셧 밸브(57a)가 폐색 상태로 되면, 연소 장치(30) 내의 암모니아가 리턴 라인(53) 내를 믹스 탱크(52)를 향하여 흐르는 것이 불가능해진다.
제2 제어 밸브(57b)는, 2개의 상기 셧 밸브(57a) 사이의 리턴 라인(53)에 마련되어 있는 자동 조작 밸브이다. 제2 제어 밸브(57b)는, 밸브의 개도에 따라 리턴 라인(53) 내를 흐르는 암모니아의 압력을 조정한다. 제2 제어 밸브(57b)의 개도는, 예를 들면, 제2 연료압 조정 장치(57)의 외부에 마련되고, 제2 제어 밸브(57b)를 제어하는 제어 장치 등(도시 생략)으로부터 송신되는 개도를 지시하는 제어 신호가 제1 제어 밸브(56b)에 입력됨으로써 적절하게 제어된다.
또한, 셧 밸브(56a, 57a)가 폐색 상태로 되는 타이밍으로서는, 예를 들면, 주기로서의 연소 장치(30)가 사용하는 연료를 암모니아로부터 중유 등으로 전환할 때에, 셧 밸브(56a, 57a) 사이에 존재하는 연료 암모니아를 외부로 취출하여 회수하는 경우 등을 예시할 수 있다.
제2 열교환기(58)는, 상기 가열원을 이용하여 리턴 라인(53) 내를 흐르는 암모니아를 가열하는 열교환기이다. 제2 열교환기(58)는, 제2 연료압 조정 장치(57)보다 믹스 탱크(52) 측의 리턴 라인(53)에 마련되어 있다. 제2 열교환기(58)보다 상류 측의 리턴 라인(53) 내를 흐르는 암모니아가 가열원보다 고온인 경우, 이 암모니아는, 제2 열교환기(58) 내에서 냉각된다.
(암모니아 회수 탱크)
암모니아 회수 탱크(100)는, 연료 공급 라인(51) 내, 연소 장치(30) 내, 및 리턴 라인(53) 내에 잔류한 암모니아가 도입됨과 함께, 이 암모니아를 내부에 저류하는 암모니아 회수부로서의 탱크이다. 본 실시형태에 있어서의 암모니아 회수 탱크(100)는, 예를 들면, 선체(10) 내부에 마련되어 있다.
암모니아 회수 탱크(100) 내에는, 레벨 센서(S3)가 마련되어 있다. 레벨 센서(S3)는, 암모니아 회수 탱크(100) 내에 저류된 액체의 암모니아의 저류량을 측정하는 수위계이다. 본 실시형태에 있어서의 레벨 센서(S3)는, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 암모니아의 저류량의 측정 결과를, 암모니아 회수 탱크(100)의 외부에 마련되어 있는 제어 장치 등(도시 생략)으로 무선 또는 유선으로 송신한다.
(불활성 가스 공급 장치)
불활성 가스 공급 장치(60)는, 암모니아와 비반응성의 퍼지용 불활성 가스를 생성함과 함께 압송하는 장치이다. 불활성 가스로는, 예를 들면 질소 가스(N2) 등의 기체를 들 수 있다. 본 실시형태에 있어서의 불활성 가스 공급 장치(60)는, 예를 들면 선체(10) 내부에 마련되어 있다.
(불활성 가스 공급 계통)
불활성 가스 공급 계통(70)은, 불활성 가스 공급 장치(60)가 생성한 불활성 가스를 연료 공급 계통(50) 및 연소 장치(30)에 보내고, 연료 공급 계통(50) 및 연소 장치(30)에 존재하는 암모니아를 퍼지하는 계통이다. 본 실시형태에 있어서의 불활성 가스 공급 계통(70)은, 예를 들면, 선체(10) 내부에 마련되어 있다. 불활성 가스 공급 계통(70)은, 제1 퍼지 라인(71)과, 제1 퍼지 밸브(72)를 갖고 있다.
제1 퍼지 라인(71)은, 불활성 가스 공급 장치(60)가 생성한 불활성 가스가 흐르는 관이다. 제1 퍼지 라인(71)의 일단은, 불활성 가스 공급 장치(60)에 접속되어 있다. 제1 퍼지 라인(71)의 타단은, 제1 열교환기(55)와 제1 연료압 조정 장치(56) 사이에 있어서의 연료 공급 라인(51)에 접속되어 있다.
불활성 가스 공급 장치(60)로부터 제1 퍼지 라인(71)을 통하여 압송되는 불활성 가스는, 연료 공급 라인(51)에 유입된 후, 연소 장치(30), 리턴 라인(53)의 순으로 압송된다. 이로써, 이 불활성 가스는, 연료 공급 라인(51) 내, 연소 장치(30) 내, 및 리턴 라인(53) 내에 존재하는 암모니아를 압출(퍼지)한다.
제1 퍼지 밸브(72)는, 제1 퍼지 라인(71)에 마련되어 있는 자동 조작 밸브이다. 제1 퍼지 밸브(72)는, 통상 시는 폐색 상태로 되어 있고, 소정의 타이밍에서 개방 상태로 된다. 제1 퍼지 밸브(72)가 개방 상태로 되면, 불활성 가스가 제1 퍼지 라인(71) 내를 불활성 가스 공급 장치(60)로부터 연료 공급 라인(51)을 향하여 흐르는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 자동 조작 밸브는, 전자 밸브나, 전동 모터로 구동하는 밸브 등을 포함한다.
(퍼지 계통)
퍼지 계통(80)은, 연료 공급 라인(51) 내, 연소 장치(30) 내, 및 리턴 라인(53) 내에 잔류하는 암모니아를 암모니아 회수 탱크(100)로 취출하는 계통이다. 본 실시형태에 있어서의 퍼지 계통(80)은, 예를 들면, 선체(10) 내부에 마련되어 있다. 퍼지 계통(80)은, 복수의 제2 퍼지 라인(81)과, 복수의 제2 퍼지 밸브(82)를 갖고 있다.
복수의 제2 퍼지 라인(81)은, 연료 공급 라인(51)과 암모니아 회수 탱크(100), 연소 장치(30)와 암모니아 회수 탱크(100), 및 리턴 라인(53)과 암모니아 회수 탱크(100)를 각각 접속하고 있는 관이다. 연료 공급 라인(51) 내, 연소 장치(30) 내, 및 리턴 라인(53)에 존재하는 암모니아가 불활성 가스로 퍼지됨으로써, 이 암모니아가 제2 퍼지 라인(81) 내를 불활성 가스와 함께 흐른다.
본 실시형태에서는, 일례로서, 5개의 제2 퍼지 라인(81)이, 각각 연료 공급 라인(51)과 암모니아 회수 탱크(100), 연소 장치(30)와 암모니아 회수 탱크(100), 및 리턴 라인(53)과 암모니아 회수 탱크(100)를 접속하고 있다.
복수의 제2 퍼지 라인(81)의 일단은, 연소 장치(30)와, 제1 연료압 조정 장치(56)의 2개의 셧 밸브(56a)의 사이에 있어서의 연료 공급 라인(51)과, 제2 연료압 조정 장치(57)의 2개의 셧 밸브(57a)의 사이에 있어서의 리턴 라인(53)과, 제1 연료압 조정 장치(56)와 제1 열교환기(55)의 사이에 있어서의 연료 공급 라인(51)과, 제2 연료압 조정 장치(57)와 믹스 탱크(52)의 사이에 있어서의 리턴 라인(53)에 각각 접속되어 있다. 복수의 제2 퍼지 라인(81)의 타단은, 암모니아 회수 탱크(100)에 각각 접속되어 있다.
복수의 제2 퍼지 밸브(82)는, 복수의 제2 퍼지 라인(81)에 각각 하나씩 마련되어 있는 자동 조작 밸브이다. 제2 퍼지 밸브(82)는, 통상 시는 폐색 상태로 되어 있고, 제1 퍼지 밸브(72)와 함께 개방 상태로 된다. 따라서, 제1 퍼지 밸브(72) 및 제2 퍼지 밸브(82)가 개방 상태로 되면, 불활성 가스는 제1 퍼지 라인(71)을 흘러, 연료 공급 라인(51) 내, 연소 장치(30) 내, 및 리턴 라인(53) 내로 유입된다.
불활성 가스가 이들 연료 공급 라인(51) 내, 연소 장치(30) 내, 및 리턴 라인(53) 내로 유입되면, 이 불활성 가스에 의하여 퍼지된 암모니아는, 각 제2 퍼지 라인(81)을 통하여 암모니아 회수 탱크(100)를 향하여 흐른다. 즉, 연료 공급 라인(51) 내, 연소 장치(30) 내, 및 리턴 라인(53) 내에 잔류하고 있는 암모니아가 불활성 가스로 치환된다(퍼지된다).
(암모니아 퍼지 라인)
암모니아 퍼지 라인(90)은, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 암모니아를 퍼지하기 위한 불활성 가스가 유통하는 관이다. 암모니아 퍼지 라인(90)의 일단은, 제1 퍼지 밸브(72)보다 불활성 가스 공급 장치(60) 측의 제1 퍼지 라인(71)에 접속되어 있다. 암모니아 퍼지 라인(90)의 타단은, 암모니아 회수 탱크(100)에 접속되어 있다. 즉, 암모니아 퍼지 라인(90)은, 제1 퍼지 라인(71)으로부터 분기됨으로써, 불활성 가스 공급 장치(60)와 암모니아 회수 탱크(100)를 접속하고 있다.
암모니아 퍼지 라인(90)에는, 제3 퍼지 밸브(91)가 마련되어 있다. 제3 퍼지 밸브(91)는, 자동 조작 밸브이다. 제3 퍼지 밸브(91)는, 통상 시는 폐색 상태로 되어 있고, 소정의 타이밍에서 개방 상태로 된다. 제3 퍼지 밸브(91)가 개방 상태로 되면, 불활성 가스는 제1 퍼지 라인(71)을 통하여 암모니아 퍼지 라인(90) 내에 도입된 후, 암모니아 회수 탱크(100)에 압송된다.
또한, 제3 퍼지 밸브(91)가 개방 상태로 되는 타이밍으로서는, 예를 들면, 제1 퍼지 밸브(72)가 폐색 상태로 된 경우이며, 또한, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 암모니아를 퍼지할 필요가 있는 경우 등을 예시할 수 있다.
(탈질 장치)
탈질 장치(110)는, 연소 장치(30)에서의 암모니아의 연소에 의하여 발생하는 배기가스(G)가 도입됨과 함께, 이 배기가스(G)에 탈질 처리를 실시하는 장치이다. 탈질 장치(110)는, 탈질 촉매 등을 사용하여 배기가스(G)에 포함되는 질소 산화물(NOX)을 질소(N2)와 물(H2O)로 분해한다.
본 실시형태에 있어서의 탈질 장치(110)는, 선택적 촉매 환원 탈질 장치(SCR; Selective catalytic reduction)이다. 탈질 장치(110)는, 예를 들면, 선체(10) 내부에 마련되어 있다. 탈질 장치(110)는, 연소 장치(30)로부터 도입된 배기가스(G)의 질소 산화물 농도를 대기 중으로 방출해도 되는 수준까지 낮춘다.
(배기가스 덕트)
배기가스 덕트(120)는, 연소 장치(30)에서 발생한 배기가스(G)를 탈질 장치(110)로 유도하기 위한 연도를 내측에 형성하는 덕트이다. 배기가스 덕트(120)의 일단은, 연소 장치(30)에 접속되어 있다. 배기가스 덕트(120)의 타단은, 탈질 장치(110)에 접속되어 있다. 따라서, 연소 장치(30) 내에서의 연료 암모니아의 연소에 수반하여 발생한 배기가스(G)는, 이 배기가스 덕트(120)를 통하여 연소 장치(30)로부터 탈질 장치(110)에 도입된다.
(연도)
연도(130)는, 탈질 장치(110)에 의하여 탈질 처리가 실시된 배기가스(G)를, 대기 중으로 방출하는 배기가스 덕트이다. 본 실시형태에 있어서의 연도(130)는, 탈질 장치(110)에 접속됨과 함께, 상갑판(13)을 관통하여 선체(10) 외부에 있어서의 상하 방향(Dv)의 상방 측으로 뻗어 있다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이 연도(130)의 선체(10) 외부로 뻗어 있는 부분은, 선체 구조(131)나 퍼넬(132)에 의하여 둘러싸여 있다.
연도(130)의 내부에는, 암모니아 센서(S1)와, 질소 산화물 센서(S2)가 마련되어 있다. 이하, 연도(130)의 내부에 마련되어 있는 암모니아 센서(S1)를 제1 암모니아 센서(S1a)라고 칭한다.
제1 암모니아 센서(S1a)는, 연도(130) 내부를 상방을 향하여 흐르는 배기가스(G)에 포함되는 암모니아의 농도를 측정하는 센서이다. 본 실시형태에 있어서의 제1 암모니아 센서(S1a)는, 연도(130) 내부를 흐르는 배기가스(G)에 포함되는 암모니아의 농도의 측정 결과를, 제어 장치 등(도시 생략)으로 무선 또는 유선으로 송신한다.
질소 산화물 센서(S2)는, 연도(130) 내부를 상방을 향하여 흐르는 배기가스(G)의 질소 산화물 농도를 측정하는 센서이다. 본 실시형태에 있어서의 질소 산화물 센서(S2)는, 연도(130) 내부를 흐르는 배기가스(G)의 질소 산화물 농도의 측정 결과를, 제어 장치 등(도시 생략)으로 무선 또는 유선으로 송신한다.
(암모니아 도입 계통)
암모니아 도입 계통(140)은, 암모니아 회수 탱크(100)로부터 탈질 장치(110)로 암모니아를 도입하는 계통이다. 본 실시형태에 있어서의 암모니아 도입 계통(140)은, 예를 들면, 선체(10) 내부에 마련되어 있다. 암모니아 도입 계통(140)은, 암모니아 도입 라인(141)과, 제2 펌프(142)와, 암모니아 도입 밸브(143)를 갖고 있다.
암모니아 도입 라인(141)은, 암모니아 회수 탱크(100)와 탈질 장치(110)를 접속하고 있는 관이다. 암모니아 도입 라인(141)의 내부는, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 암모니아가 탈질 장치(110)를 향하여 흐른다.
암모니아 도입 라인(141)을 통하여 탈질 장치(110)에 도입된 암모니아는, 탈질 장치(110) 내에서 상기 탈질 촉매의 환원제로서 이용된다. 즉, 암모니아 도입 라인(141)은, 암모니아 회수 탱크(100)와 탈질 장치(110)를 접속함과 함께, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 암모니아를, 탈질 장치(110)에 환원제로서 도입한다.
암모니아 도입 라인(141)의 내부에는, 암모니아 센서(S1)가 마련되어있다. 이하, 암모니아 도입 라인(141)에 마련되어 있는 암모니아 센서(S1)를 제2 암모니아 센서(S1b)라고 칭한다. 제2 암모니아 센서(S1b)는, 암모니아 도입 라인(141) 내를 흐르는 암모니아의 농도 및 유량을 측정하는 센서이다.
본 실시형태에 있어서의 제2 암모니아 센서(S1b)는, 소정의 시간 간격으로 암모니아 도입 라인(141) 내를 흐르는 암모니아의 농도 및 유량을 측정하고, 측정 결과를 암모니아 도입 라인(141)의 외부에 마련된 밸브 제어 장치(후술하는 공급량 제어 장치(171))에 송신한다.
제2 펌프(142)는, 암모니아 회수 탱크(100) 내에 저류되어 있는 액체의 암모니아를, 암모니아 회수 탱크(100)로부터 탈질 장치(110)로 압송하는 펌프이다. 제2 펌프(142)는, 암모니아 도입 라인(141) 내의 제2 암모니아 센서(S1b)가 마련되어 있는 위치와 암모니아 회수 탱크(100)의 사이에 있어서의 암모니아 도입 라인(141)에 마련되어 있다.
또한, 암모니아 회수 탱크(100)의 내압이 충분히 높은 상태인 경우, 암모니아 도입 계통(140)은, 제2 펌프(142)를 갖고 있지 않아도 된다. 즉, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 압력이 높은 상태이면, 압력 차에 의하여 암모니아 회수 탱크(100) 내의 액체의 암모니아는 암모니아 도입 라인(141) 내로 압출된다. 이로써, 액체의 암모니아는, 암모니아 도입 라인(141) 내를 암모니아 회수 탱크(100)로부터 탈질 장치(110)를 향하여 흐르는 것이 가능해진다.
암모니아 도입 밸브(143)는, 제2 펌프(142)와 암모니아 회수 탱크(100)의 사이에 있어서의 암모니아 도입 라인(141)에 마련되어 있는 자동 조작 밸브이다. 암모니아 도입 밸브(143)는, 통상 시는 개방 상태로 되어 있고, 소정의 타이밍에서 폐색 상태로 된다. 암모니아 도입 밸브(143)가 폐색 상태로 되면, 암모니아가 암모니아 도입 라인(141) 내를 암모니아 회수 탱크(100)로부터 탈질 장치(110)를 향하려 흐르는 것이 불가능해진다.
구체적으로는, 암모니아 도입 밸브(143)는, 예를 들면, 암모니아 회수 탱크(100)로부터 암모니아 도입 라인(141)에 유입되는 암모니아가 액체로부터 기체의 상태로 천이한 경우 등에 폐색 상태로 된다. 암모니아의 상태가 액체로부터 기체로 천이한 경우, 암모니아 회수 탱크(100)로부터 암모니아 도입 라인(141)으로 도입되는 암모니아에는 불활성 가스가 혼재한다.
또한, 암모니아 도입 밸브(143)는, 암모니아 회수 탱크(100) 내에 마련되어 있는 레벨 센서(S3)의 측정 결과에 근거하여, 개방 상태인지 폐색 상태인지가 결정되어도 된다. 구체적으로는, 레벨 센서(S3)의 측정 결과를 수취한 제어 장치 등이, 이 측정 결과와, 소정의 수위에 관한 임곗값을 비교하여, 암모니아 도입 밸브(143)가 취해야 할 개폐 상태를 판정해도 된다.
(암모니아 분리 계통)
암모니아 분리 계통(150)은, 암모니아 회수 탱크(100)의 기상부로부터의 불활성 가스와 암모니아 가스가 혼합된 혼합 기체로부터 암모니아를 분리하는 계통이다. 본 실시형태에 있어서의 암모니아 분리 계통(150)은, 예를 들면, 선체(10) 내부에 마련되어 있다. 암모니아 분리 계통(150)은, 가스 라인(151)과, 가스 압송기(152)와, 분리 장치(153)와, 가스 라인 입구 밸브(154)와, 가스 라인 출구 밸브(155)와, 반송 라인(156)을 갖고 있다.
가스 라인(151)은, 암모니아 회수 탱크(100)의 기상부로부터의 불활성 가스와 암모니아 가스가 혼합된 혼합 기체를 도입시키는 관이다. 가스 라인(151)의 일단은, 암모니아 회수 탱크(100)에 접속되어 있다. 가스 라인(151)의 타단은, 암모니아 도입 밸브(143)와, 암모니아 도입 라인(141) 내의 제2 암모니아 센서(S1b)가 마련되어 있는 위치의 사이에 있어서의 암모니아 도입 라인(141)에 접속되어 있다.
가스 압송기(152)는, 가스 라인(151)에 마련됨과 함께, 기체를 가스 라인(151) 내로 유통시키는 송풍기이다.
분리 장치(153)는, 가스 라인(151)을 유통하는 기체로부터 암모니아를 분리함과 함께, 상기 암모니아를 탈질 장치(110)에 송기하는 장치이다. 본 실시형태에 있어서의 분리 장치(153)는, 기체로부터 암모니아를 분리하는 분리막 등을 갖는다. 분리 장치(153)는, 가스 압송기(152)보다 하류 측의 가스 라인(151)에 마련되어 있다.
분리 장치(153)는, 가스 압송기(152)에 의하여 송급된 기체를, 암모니아(도 2에 나타내는 NH3)와, 분리되지 않은 암모니아가 일부 혼입된 불활성 가스(도 2에 나타내는 불활성 가스+NH3)으로 분리한다.
분리 장치(153)는, 분리 후의 암모니아만을 가스 라인(151)의 하류로 보낸다. 따라서, 분리 장치(153)에 의하여 기체로부터 분리된 암모니아는, 암모니아 도입 라인(141)에 도입되고, 상기 탈질 촉매의 환원제로서 탈질 장치(110)를 향한다.
가스 라인 입구 밸브(154)는, 가스 압송기(152)보다 상류 측의 가스 라인(151)에 마련되어 있는 자동 조작 밸브이다. 가스 라인 출구 밸브(155)는, 분리 장치(153)보다 하류 측의 가스 라인(151)에 마련되어 있는 자동 조작 밸브이다.
가스 라인 입구 밸브(154) 및 가스 라인 출구 밸브(155)는, 통상 시는 폐색 상태로 되어 있고, 소정의 타이밍에서 개방 상태로 된다. 가스 라인 입구 밸브(154) 및 가스 라인 출구 밸브(155)는, 예를 들면, 암모니아 도입 밸브(143)가 폐색 상태, 또한, 암모니아 회수 탱크(100)에 기체가 잔류하고 있는 상태로 된 경우에 개방 상태로 되도록 제어된다.
반송 라인(156)은, 분리 장치(153)와 암모니아 회수 탱크(100)를 접속하고 있는 관이다. 반송 라인(156)에는, 분리 장치(153)가 기체로부터 분리한 암모니아와, 기체로부터 분리되지 않은 암모니아가 일부 혼입된 불활성 가스 중, 후자의 암모니아가 일부 혼입된 불활성 가스가 흐른다. 따라서, 분리 장치(153)에 의하여 분리 후의 암모니아가 일부 혼입된 불활성 가스는, 반송 라인(156)을 통하여 분리 장치(153)로부터 암모니아 회수 탱크(100)로 복귀된다.
(환원제 공급 계통)
환원제 공급 계통(160)은, 암모니아 회수 탱크(100)를 경유하지 않고 연료 암모니아 탱크(40)로부터 탈질 장치(110)로 연료 암모니아를 공급하는 계통이다. 환원제 공급 계통(160)은, 환원제 공급 라인(161)과, 제3 펌프(162)와, 제3 열교환기(163)를 갖고 있다.
환원제 공급 라인(161)은, 연료 암모니아 탱크(40)로부터 연료 암모니아를 암모니아 도입 라인(141)에 공급하는 관이다. 환원제 공급 라인(161)의 일단은, 연료 암모니아 탱크(40)에 접속되어 있고, 타단은, 암모니아 도입 라인(141) 내의 제2 암모니아 센서(S1b)가 마련되어 있는 위치와 탈질 장치(110)의 사이에 있어서의 암모니아 도입 라인(141)에 접속되어 있다.
환원제 공급 라인(161)에는, 연료 암모니아 탱크(40) 내의 연료 암모니아가 암모니아 도입 라인(141)을 향하여 흐른다. 암모니아 도입 라인(141)에 도입된 연료 암모니아는, 탈질 장치(110)로 공급된다. 따라서, 환원제 공급 라인(161) 및 암모니아 도입 라인(141)을 통하여 탈질 장치(110)에 도입된 연료 암모니아는, 탈질 장치(110) 내에서 상기 탈질 촉매의 환원제로서 이용된다. 따라서, 환원제 공급 라인(161)은, 연료 암모니아 탱크(40)의 연료 암모니아를 탈질 장치(110)에 환원제로서 공급한다.
환원제 공급 라인(161)의 내부에는, 암모니아 센서(S1)가 마련되어 있다. 이하, 환원제 공급 라인(161)에 마련되어 있는 암모니아 센서(S1)를 제3 암모니아 센서(S1c)라고 칭한다. 제3 암모니아 센서(S1c)는, 환원제 공급 라인(161) 내를 흐르는 암모니아의 농도 및 유량을 측정하는 센서이다. 본 실시형태에 있어서의 제3 암모니아 센서(S1c)는, 소정의 시간 간격으로 환원제 공급 라인(161) 내를 흐르는 암모니아의 농도 및 유량을 측정하고, 측정 결과를 환원제 공급 라인(161)의 외부에 마련된 밸브 제어 장치(후술하는 공급량 제어 장치(171))에 송신한다.
제3 펌프(162)는, 환원제 공급 라인(161) 내를 흐르는 연료 암모니아를, 연료 암모니아 탱크(40)로부터 암모니아 도입 라인(141)에 압송하는 펌프이다. 제3 펌프(162)는, 환원제 공급 라인(161)에 마련되어 있다.
제3 열교환기(163)는, 환원제 공급 라인(161)을 흐르는 연료 암모니아를 가열하는 열교환기이다. 제3 열교환기(163)는, 제3 펌프(162)가 마련되어 있는 환원제 공급 라인(161)의 위치보다 암모니아 도입 라인(141) 측의 환원제 공급 라인(161)에 마련되어 있다.
제3 열교환기(163)에는, 예를 들면 상기 가열원이 도입된다. 이 증기와 연료 암모니아가 제3 열교환기(163)에서 열교환됨으로써, 연료 암모니아가 탈질 장치(110)의 환원제에 적합한 온도까지 데워진다.
(믹서)
믹서(170)는, 암모니아 도입 라인(141) 내 및 환원제 공급 라인(161) 내의 암모니아의 농도와, 암모니아의 유량과, 연소 장치(30)의 부하 정보에 근거하여, 암모니아 도입 라인(141) 및 환원제 공급 라인(161)으로부터 탈질 장치(110)에 도입되는 암모니아의 양을 조정하는 장치이다. 본 실시형태에 있어서의 믹서(170)는, 예를 들면, 선체(10) 내부에 마련되어 있다. 믹서(170)는, 공급량 제어 장치(171)와, 제3 제어 밸브(172)와, 제4 제어 밸브(173)를 갖고 있다.
공급량 제어 장치(171)는, 암모니아 도입 라인(141)을 흐르는 암모니아의 농도 및 유량과, 환원제 공급 라인(161)을 흐르는 연료 암모니아의 농도 및 유량과, 연소 장치(30)의 부하 정보에 근거하여 탈질 장치(110)로 공급되는 암모니아의 양을 제어하는 밸브 제어 장치이다.
공급량 제어 장치(171)는, 제2 암모니아 센서(S1b) 및 제3 암모니아 센서(S1c)의 측정 결과, 및 출력 감시 장치로부터 송신되는 연소 장치(30)의 부하 정보를 취득한다. 공급량 제어 장치(171)는, 이들 측정 결과 및 부하 정보에 근거하여, 암모니아 도입 라인(141)으로부터 탈질 장치(110)에 도입되는 암모니아의 양과, 환원제 공급 라인(161)으로부터 암모니아 도입 라인(141)에 도입된다 암모니아의 양을 조정한다.
제3 제어 밸브(172)는, 암모니아 도입 라인(141)의 암모니아 센서(S1b)가 마련되어 있는 위치와, 환원제 공급 라인(161)과 암모니아 도입 라인(141)이 접속되는 위치의 사이에 있어서의 암모니아 도입 라인(141)에 마련되어 있는 자동 조작 밸브이다. 제3 제어 밸브(172)는, 밸브의 개도에 따라 암모니아 도입 라인(141) 내를 흐르는 암모니아의 탈질 장치(110)로의 유입량을 조정한다.
제3 제어 밸브(172)의 개도는, 공급량 제어 장치(171)가 제2 암모니아 센서(S1b) 및 제3 암모니아 센서(S1c)의 측정 결과, 및 출력 감시 장치로부터 송신되는 연소 장치(30)의 부하 정보에 근거하여 결정한 개도를 지시하는 제어 신호가 제3 제어 밸브(172)에 입력됨으로써 제어된다.
제4 제어 밸브(173)는, 제3 열교환기(163)보다 하류 측의 환원제 공급 라인(161)에 마련되어 있는 자동 조작 밸브이다. 제4 제어 밸브(173)는, 밸브의 개도에 따라 환원제 공급 라인(161) 내를 흐르는 연료 암모니아의 암모니아 도입 라인(141)으로의 유입량을 조정한다.
제4 제어 밸브(173)의 개도는, 공급량 제어 장치(171)가 제2 암모니아 센서(S1b) 및 제3 암모니아 센서(S1c)의 측정 결과, 및 출력 감시 장치로부터 송신되는 연소 장치(30)의 부하 정보에 근거하여 결정한, 개도를 지시하는 제어 신호가 제4 제어 밸브(173)에 입력됨으로써 제어된다.
(암모니아 제해 계통)
암모니아 제해 계통(180)은, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 암모니아를 무해화(제해)하는 계통이다. 본 실시형태에 있어서의 암모니아 제해 계통(180)은, 예를 들면, 선체(10) 내부에 마련되어 있다. 암모니아 제해 계통(180)은, 암모니아 제해 장치(181)와, 암모니아 제해 라인(182)과, 제해 장치 밸브(183)를 갖고 있다.
암모니아 제해 장치(181)는, 암모니아 회수 탱크(100)로부터 도입되는 암모니아를 제해하는 장치이다. 본 실시형태에 있어서의 암모니아 제해 장치(181)는, 스크러버이다. 또한, 암모니아 제해 장치(181)는 스크러버에 한정되지 않고, 연소식 가스 처리 장치 등이어도 된다. 암모니아 제해 장치(181)는, 암모니아 회수 탱크(100)로부터 도입된 암모니아의 농도를, 대기 중으로 방출해도 되는 수준까지 낮춘다.
암모니아 제해 라인(182)은, 암모니아 회수 탱크(100)와 암모니아 제해 장치(181)를 접속하고 있는 관이다. 암모니아 제해 라인(182)에는, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 암모니아가 암모니아 제해 장치(181)를 향하여 흐른다. 즉, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 암모니아는, 이 암모니아 제해 라인(182)을 통하여 암모니아 제해 장치(181)에 도입된다.
제해 장치 밸브(183)는, 암모니아 제해 라인(182)에 마련되어 있는 자동 조작 밸브이다. 제해 장치 밸브(183)는, 통상 시는 폐색 상태로 되어 있고, 소정의 타이밍에서 개방 상태로 된다. 제해 장치 밸브(183)가 개방 상태로 되면, 암모니아가 암모니아 제해 라인(182) 내를 암모니아 회수 탱크(100)로부터 암모니아 제해 장치(181)를 향하여 흐르는 것이 가능해지고, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 암모니아가 암모니아 제해 장치(181)에 의하여 제해된다.
(벤트 포스트)
벤트 포스트(190)는, 암모니아 제해 장치(181)에서 제해된 암모니아를 대기 중으로 방출하는 관이다. 본 실시형태에 있어서의 벤트 포스트(190)는, 암모니아 제해 장치(181)에 접속됨과 함께, 상갑판(13)을 관통하여 선체(10) 외부에 있어서의 상하 방향(Dv)의 상방 측으로 뻗어 있다.
(작용 효과)
상기 실시형태에 관한 선박(1)의 구성에 의하면, 적어도 연소 장치(30) 내에 잔류한 암모니아는, 불활성 가스 공급 장치(60)가 압송하는 불활성 가스와 함께 암모니아 회수 탱크(100)에 도입된다. 그리고, 이 암모니아 회수 탱크(100) 내에 도입된 암모니아는, 암모니아 도입 라인(141)을 통하여 탈질 장치(110)에 도입됨과 함께, 탈질 장치(110)의 환원제로서 이용된다. 이로써, 예를 들면, 연소 장치(30)가 사용하는 연료가 암모니아로부터 다른 연료로 전환될 때, 연소 장치(30) 내에 대량으로 잔류하는 암모니아를 회수했다고 해도, 이 암모니아를 탈질 장치(110)에서 유효 이용하면서 제해할 수 있다. 즉, 연소 장치(30)로부터 회수한 암모니아의 전량을 암모니아 제해 장치(181) 등으로 제해하여, 대기 중으로 방출할 필요가 없어지기 때문에, 대형의 암모니아 제해 장치(181)가 필요 없어진다. 따라서, 선체(10)의 대형화를 억제할 수 있다.
또, 예를 들면, 기존의 암모니아 제해 장치(181)와, 상기 구성을 조합하여 사용함으로써, 회수된 암모니아의 제해에 걸리는 시간을 단축할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 관한 선박(1)의 구성에 의하면, 분리 장치(153)가, 암모니아 회수 탱크(100)로부터 보내지는 기체로부터 암모니아를 분리하여, 이 암모니아를 탈질 장치(110)에 송기한다. 이로써, 예를 들면, 암모니아 회수 탱크(100)로부터 암모니아 도입 라인(141)에 유입 가능한 액체의 암모니아가 모두 없어진 경우이더라도, 분리 장치(153)에 의하여 암모니아만을 탈질 장치(110)에 송기할 수 있다. 따라서, 탈질 장치(110)에 항상 암모니아만을 도입할 수 있기 때문에, 탈질 장치(110)에서의 환원 효율 저하를 억제할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 관한 선박(1)의 구성에 의하면, 환원제 공급 라인(161)을 통하여 연료 암모니아 탱크(40) 내의 연료 암모니아가 탈질 장치(110)에 도입됨으로써, 이 연료 암모니아도 탈질 장치(110)의 환원제로서 이용할 수 있다. 이로써, 예를 들면, 암모니아 회수 탱크(100)로부터 암모니아 도입 라인(141)에 유입 가능한 암모니아가 모두 없어졌다고 해도, 탈질 장치(110)에 환원제로서 연료 암모니아를 공급할 수 있다. 따라서, 탈질 장치(110)에 환원제로서의 암모니아를 언제든 도입할 수 있기 때문에, 탈질 장치(110)에서 환원제가 부족해져 버리는 일이 없다.
또, 상기 실시형태에 관한 선박(1)의 구성에 의하면, 믹서(170)는, 암모니아 도입 라인(141) 내 및 환원제 공급 라인(161) 내의 암모니아의 농도에 근거하여 탈질 장치(110)에 도입하는 암모니아의 양을 조정한다. 이로써, 탈질 장치(110)에 도입하는 암모니아를 적정한 양으로 조정할 수 있다. 따라서, 탈질 장치(110)의 환원 효율을 안정시킬 수 있다.
또, 상기 실시형태에 관한 선박(1)의 구성에 의하면, 불활성 가스를, 암모니아 퍼지 라인(90)을 통하여 암모니아 회수 탱크(100)에 공급할 수 있다. 이로써, 예를 들면, 연소 장치(30)가 가동되고 있어도, 암모니아 퍼지 라인(90)을 통하여 불활성 가스를 암모니아 회수 탱크(100)에 송기할 수 있다. 따라서, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 모든 암모니아를, 암모니아 도입 라인(141)을 통하여 탈질 장치(110)에 도입할 수 있기 때문에, 암모니아 제해 장치(181)를 이용할 필요가 없어진다.
[그 외의 실시형태]
이상, 본 개시의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 서술했지만, 구체적인 구성은 실시형태의 구성에 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 외의 변경이 가능하다. 또, 본 개시는 실시형태에 의하여 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 의해서만 한정된다.
또, 상기 실시형태에 기재된 복수의 제2 퍼지 라인(81)의 일단은, 연료 공급 라인(51), 연소 장치(30), 및 리턴 라인(53)에 각각 접속되어 있지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 제2 퍼지 라인(81)의 수는 적절한 수이면 되고, 제2 퍼지 라인(81)의 일단은, 적절한 개소에 접속되어도 된다. 즉, 제2 퍼지 라인(81)의 수는, 5개에 한정되는 것은 아니다.
또, 상기 실시형태에 기재된 믹서(170)의 공급량 제어 장치(171)는, 연도(130)의 내부에 마련되어 있는 제1 암모니아 센서(S1a)의 측정 결과에 근거하여, 제3 제어 밸브(172) 및 제4 제어 밸브(173)의 개도를 제어해도 된다. 이로써, 예를 들면, 제2 암모니아 센서(S1b) 또는 제3 암모니아 센서(S1c)에 고장 등이 발생하여, 이들의 측정 결과에 이상을 초래했다고 해도, 제1 암모니아 센서(S1a)의 측정 결과에 근거함으로써도 탈질 장치(110)로 도입하는 암모니아의 양을 안정시킬 수 있다.
또, 상기 실시형태에 기재된 믹서(170)는, 암모니아의 농도와 유량 중 적어도 일방과, 연소 장치(30)의 부하 정보에 근거하여, 탈질 장치(110)에 도입하는 암모니아의 양을 조정하는 구성이어도 된다. 따라서, 암모니아 센서(S1b) 및 암모니아 센서(S1c)는, 암모니아의 농도 및 유량 중 일방만을 측정하는 구성이어도 된다.
또한, 암모니아 센서(S1b) 및 암모니아 센서(S1c)가 암모니아의 유량만을 측정하는 경우, 공급량 제어 장치(171)는, 제1 암모니아 센서(S1a) 및 질소 산화물 센서(S2)의 측정 결과에 근거하여 제3 제어 밸브(172) 및 제4 제어 밸브(173)의 개도를 제어해도 된다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 암모니아 도입 라인(141)과 환원제 공급 라인(161)의 암모니아는, 별도로 탈질 장치(110)에 공급되는 구성이어도 된다. 이로써, 암모니아 도입 라인(141)으로부터 액체 또는 기체의 암모니아를 공급할 수 있고, 환원제 공급 라인(161)으로부터 액체의 연료 암모니아를 공급할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 암모니아 도입 라인(141)으로부터 공급되는 암모니아가 기체인 경우에, 이 암모니아가 믹서(170)에 의하여 환원제 공급 라인(161)으로부터 공급되는 액체의 암모니아와 혼합되어, 암모니아가 기액 혼합 상태로 되는 일이 없다.
또, 상기 실시형태에 기재된 제1 열교환기(55), 제2 열교환기(58), 및 제3 열교환기(163)는, 열매체로서의 상기 가열원을 이용하는 열교환기의 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 전기 히터 등의 열에너지를 부여할 수 있는 가열 장치여도 된다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 실시형태에 기재된 선박(1)은, 암모니아 이송 탱크(101)를 더 구비해도 된다. 암모니아 이송 탱크(101)는, 암모니아 회수 탱크(100)와 암모니아 도입 밸브(143)의 사이에 있어서의 암모니아 도입 라인(141)에 마련됨과 함께, 내부에 암모니아를 저류할 수 있는 탱크이다. 이로써, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 암모니아를 암모니아 이송 탱크(101) 내로 이송할 수 있어, 암모니아 회수 탱크(100) 내에 액체 암모니아가 없는 상태로 할 수 있다. 즉, 예를 들면, 연소 장치(30)가 사용하는 연료를 암모니아로부터 중유 등의 다른 연료로 전환한 후에 다른 연료로부터 암모니아로 다시 전환하는 경우 등, 사전에 암모니아 회수 탱크(100) 내의 암모니아를 암모니아 이송 탱크(101)에 일시적으로 저류 또는 이송할 수 있다. 따라서, 빈 암모니아 회수 탱크(100) 내에 다른 연료를 회수할 수 있어, 연료의 전환에 관한 조작 등을 원활하게 행할 수 있다.
[부기(付記)]
실시형태에 기재된 선박은, 예를 들면 이하와 같이 파악된다.
(1) 제1 양태에 관한 선박(1)은, 선체(10)와, 상기 선체(10)에 마련되어, 연료 암모니아를 저류하는 연료 암모니아 탱크(40)와, 상기 연료 암모니아 탱크(40)에 접속된 연료 공급 라인(51)과, 상기 연료 공급 라인(51)을 통하여 상기 연료 암모니아 탱크(40)로부터 상기 연료 암모니아가 도입되는 연소 장치(30)와, 상기 연료 공급 라인(51)을 통하여 적어도 상기 연소 장치(30)에 불활성 가스를 압송하는 불활성 가스 공급 장치(60)와, 상기 연소 장치(30)에 압송된 상기 불활성 가스와 함께 상기 연소 장치(30) 내에 잔류한 암모니아가 도입되는 암모니아 회수 탱크(100)와, 상기 연소 장치(30)에서의 상기 연료 암모니아의 연소에 의하여 발생하는 배기가스(G)가 도입되는 탈질 장치(110)와, 상기 암모니아 회수 탱크(100)와 상기 탈질 장치(110)를 접속함과 함께, 상기 암모니아 회수 탱크(100) 내의 상기 암모니아를 상기 탈질 장치(110)에 환원제로서 도입하는 암모니아 도입 라인(141)을 구비한다.
상기 구성에 의하면, 예를 들면, 연소 장치(30)가 사용하는 연료를 암모니아로부터 다른 연료로 전환할 때, 적어도 연소 장치(30) 내에 잔류하는 대량의 암모니아를 회수했다고 해도, 이 암모니아를 탈질 장치(110)에서 유효 이용하면서 제해할 수 있다. 또, 예를 들면, 기존의 암모니아 제해 장치(181)와, 상기 구성을 조합하여 사용함으로써, 회수된 암모니아의 제해에 걸리는 시간을 단축할 수 있다.
(2) 제2 양태에 관한 선박(1)은, (1)의 선박(1)으로서, 상기 암모니아 회수 탱크(100) 내의 기체를 상기 암모니아 도입 라인(141)에 도입하는 가스 라인(151)을 더 구비하고, 상기 가스 라인(151)을 유통하는 기체로부터 상기 암모니아를 분리함과 함께, 상기 암모니아를 상기 탈질 장치(110)로 송기하는 분리 장치(153)를 더 구비해도 된다.
상기 구성에 의하면, 예를 들면, 암모니아 회수 탱크(100)로부터 암모니아 도입 라인에 유입 가능한 액체의 암모니아가 모두 없어진 경우이더라도, 가스 라인(151)에 기체의 암모니아를 불활성 가스와 함께 유입시킬 수 있다. 그리고, 분리 장치(153)에 의하여, 암모니아만을 탈질 장치(110)에 송기할 수 있다.
(3) 제3 양태에 관한 선박(1)은, (1) 또는 (2)의 선박(1)으로서, 상기 연료 암모니아 탱크(40)의 상기 연료 암모니아를, 상기 탈질 장치(110)에 환원제로서 공급하는 환원제 공급 라인(161)을 더 구비해도 된다.
상기 구성에 의하면, 연료 암모니아 탱크(40) 내의 연료 암모니아도 탈질 장치(110)의 환원제로서 이용할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 암모니아 회수 탱크(100)로부터 암모니아 도입 라인(141)에 유입 가능한 암모니아가 모두 없어졌다고 해도, 탈질 장치(110)에 환원제로서 연료 암모니아를 공급할 수 있다.
(4) 제4 양태에 관한 선박(1)은, (3)의 선박(1)으로서, 상기 암모니아 도입 라인(141) 내 및 상기 환원제 공급 라인(161) 내의, 상기 암모니아의 농도와 유량 중 적어도 일방을 측정하는 암모니아 센서(S1)와, 상기 암모니아의 상기 농도와 상기 유량 중 적어도 일방과, 상기 연소 장치의 부하 정보에 근거하여, 상기 암모니아 도입 라인(141) 및 상기 환원제 공급 라인(161)으로부터 상기 탈질 장치(110)에 도입하는 상기 암모니아의 양을 조정하는 믹서(170)를 더 구비해도 된다.
상기 구성에 의하면, 탈질 장치(110)로 도입하는 암모니아를 적정한 양으로 조정할 수 있다.
(5) 제5 양태에 관한 선박(1)은, (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 선박(1)으로서, 상기 불활성 가스 공급 장치(60)와 상기 암모니아 회수 탱크(100)를 접속함과 함께, 내부를 상기 불활성 가스가 유통하는 암모니아 퍼지 라인(90)을 더 구비해도 된다.
상기 구성에 의하면, 예를 들면, 연소 장치(30)가 가동되고 있어도, 암모니아 퍼지 라인(90)을 통하여 불활성 가스를 암모니아 회수 탱크(100)에 송기할 수 있다. 따라서, 암모니아 회수 탱크(100) 내의 모든 암모니아를, 암모니아 도입 라인(141)을 통하여 탈질 장치(110)에 도입할 수 있기 때문에, 암모니아 제해 장치(181)를 이용할 필요가 없어진다.
본 개시의 선박에 의하면, 선체의 대형화를 억제할 수 있다.
1…선박
10…선체
11A, 11B…현측
12…선저
13…상갑판
14…선수
15…선미
20…상부 구조
30…연소 장치
40…연료 암모니아 탱크
50…연료 공급 계통
51…연료 공급 라인
52…믹스 탱크
53…리턴 라인
54…제1 펌프
55…제1 열교환기
56…제1 연료압 조정 장치
56a, 57a…셧 밸브
56b…제1 제어 밸브
57…제2 연료압 조정 장치
57b…제2 제어 밸브
58…제2 열교환기
60…불활성 가스 공급 장치
70…불활성 가스 공급 계통
71…제1 퍼지 라인
72…제1 퍼지 밸브
80…퍼지 계통
81…제2 퍼지 라인
82…제2 퍼지 밸브
90…암모니아 퍼지 라인
91…제3 퍼지 밸브
100…암모니아 회수 탱크
101…암모니아 이송 탱크
110…탈질 장치
120…배기가스 덕트
130…연도
131…선체 구조
132…퍼넬
140…암모니아 도입 계통
141…암모니아 도입 라인
142…제2 펌프
143…암모니아 도입 밸브
150…암모니아 분리 계통
151…가스 라인
152…가스 압송기
153…분리 장치
154…가스 라인 입구 밸브
155…가스 라인 출구 밸브
156…반송 라인
160…환원제 공급 계통
161…환원제 공급 라인
162…제3 펌프
163…제3 열교환기
170…믹서
171…공급량 제어 장치
172…제3 제어 밸브
173…제4 제어 밸브
180…암모니아 제해 계통
181…암모니아 제해 장치
182…암모니아 제해 라인
183…제해 장치 밸브
190…벤트 포스트
Dv…상하 방향
Fa…선수미 방향
G…배기가스
S1…암모니아 센서
S1a…제1 암모니아 센서
S1b…제2 암모니아 센서
S1c…제3 암모니아 센서
S2…질소 산화물 센서
S3…레벨 센서

Claims (5)

  1. 선체와,
    상기 선체에 마련되어, 연료 암모니아를 저류하는 연료 암모니아 탱크와,
    상기 연료 암모니아 탱크에 접속된 연료 공급 라인과,
    상기 연료 공급 라인을 통하여 상기 연료 암모니아 탱크로부터 상기 연료 암모니아가 도입되는 연소 장치와,
    상기 연료 공급 라인을 통하여 적어도 상기 연소 장치에 불활성 가스를 압송하는 불활성 가스 공급 장치와,
    상기 연소 장치에 압송된 상기 불활성 가스와 함께 상기 연소 장치 내에 잔류한 암모니아가 도입되는 암모니아 회수 탱크와,
    상기 연소 장치에서의 상기 연료 암모니아의 연소에 의하여 발생하는 배기가스가 도입되는 탈질 장치와,
    상기 암모니아 회수 탱크와 상기 탈질 장치를 접속함과 함께, 상기 암모니아 회수 탱크 내의 상기 암모니아를, 상기 탈질 장치에 환원제로서 도입하는 암모니아 도입 라인을 구비하는 선박.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 암모니아 회수 탱크 내의 기체를 상기 암모니아 도입 라인에 도입하는 가스 라인을 더 구비하고,
    상기 가스 라인을 유통하는 상기 기체로부터 상기 암모니아를 분리함과 함께, 상기 암모니아를 상기 탈질 장치로 송기하는 분리 장치를 더 구비하는 것을 선박.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 연료 암모니아 탱크의 상기 연료 암모니아를, 상기 탈질 장치에 환원제로서 공급하는 환원제 공급 라인을 더 구비하는 선박.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 암모니아 도입 라인 내 및 상기 환원제 공급 라인 내의, 상기 암모니아의 농도와 유량 중 적어도 일방을 측정하는 암모니아 센서와,
    상기 암모니아의 상기 농도와 상기 유량 중 적어도 일방과, 상기 연소 장치의 부하 정보에 근거하여, 상기 암모니아 도입 라인 및 상기 환원제 공급 라인으로부터 상기 탈질 장치에 도입하는 상기 암모니아의 양을 조정하는 믹서를 더 구비하는 선박.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 불활성 가스 공급 장치와 상기 암모니아 회수 탱크를 접속함과 함께, 내부를 상기 불활성 가스가 유통하는 암모니아 퍼지 라인을 더 구비하는 선박.
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