KR20240008808A - 배기가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 구조물에 관한 것으로서, 연소기관으로부터 배출되는 배기가 내부에 유입되며 반응액을 배기와 접촉시키는 스크러버; 상기 스크러버에서 배출되는 반응액을 수용하는 반응액 저장탱크; 및 상기 반응액 저장탱크에 침지되며 반응액에 포함되는 염을 제거한 후 상기 스크러버로 순환되도록 하는 염 필터를 포함하며, 상기 반응액 저장탱크는, 상기 염 필터의 표면에서 염 고착을 방지하기 위해 반응액의 지속적인 유동을 유도하는 환경을 갖는다.

Description

배기가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 구조물{exhaust gas treatment system and structure having the same}
본 발명은 배기가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 구조물에 관한 것이다.
선박은 다양한 연료를 소비하는 엔진을 사용하여 추진한다. 일례로 선박에 마련되는 엔진은 LFO, DFO, MGO 등의 액체 연료를 주로 사용한다. 그런데 이러한 연료를 사용하는 엔진은 다양한 오염물이 혼합된 배기를 방출하여 환경 오염을 유발하고 있다.
특히 배기에 포함되는 오염물 중, 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 등은 대기를 파괴하는 정도가 심각하다. 따라서 현재에는 선박의 추진 시 배출되는 배기에 포함되는 황산화물 등을 일정 수준 이하로 제한하는 규제가 발효되었고, 이러한 규제는 점차 강화되고 있다.
이와 같은 규제에 대응하고자, 최근에 건조되는 선박은 기존의 액체 연료를 탈피하여 친환경 연료를 사용하는 방식으로 전환되고 있다. 친환경 연료로는 LNG, LPG, 메탄올 등이 사용될 수 있다.
그러나 메탄으로 이루어지는 LNG, 프로판 및 부탄 등을 포함하는 LPG와 같은 탄화수소인 친환경 연료를 사용하는 경우, 황산화물 등의 배출은 줄일 수 있다 하더라도 이산화탄소의 배출이 여전히 문제될 수 있다.
또한 현재까지 개발된 친환경 연료는 액체 연료에 의한 파일럿 연소 또는 백업이 필요하다는 한계가 있어서, 친환경 연료 선박의 경우에도 황산화물 등의 배출을 완전히 해소하지 못한다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 엔진 등의 연소기관에서 배출되는 배기에 포함되는 이산화탄소 및 황산화물을 한꺼번에 포집하여, 구조물에서 배출되는 배기에 의한 환경오염을 억제할 수 있는 배기가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 구조물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배기가스 처리 시스템은, 연소기관으로부터 배출되는 배기가 내부에 유입되며 반응액을 배기와 접촉시키는 스크러버; 상기 스크러버에서 배출되는 반응액을 수용하는 반응액 저장탱크; 및 상기 반응액 저장탱크에 침지되며 반응액에 포함되는 염을 제거한 후 상기 스크러버로 순환되도록 하는 염 필터를 포함하며, 상기 반응액 저장탱크는, 상기 염 필터의 표면에서 염 고착을 방지하기 위해 반응액의 지속적인 유동을 유도하는 환경을 갖는다.
구체적으로, 상기 염 필터를 통과한 반응액을 상기 스크러버로 전달하는 반응액 공급펌프; 및 상기 염 필터와 상기 스크러버 사이에 마련되어 염이 제거된 반응액을 저장하는 세틀 탱크를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 염 필터는, 복수로 마련되며, 상기 세틀 탱크는, 복수의 상기 염 필터 중 적어도 일부를 통한 반응액의 전달에 장애가 발생할 경우, 상기 스크러버로 전달되는 반응액의 유량 변동을 감쇄할 수 있다.
구체적으로, 상기 반응액 공급펌프는, 복수로 마련되며, 적어도 어느 하나는 상기 세틀 탱크의 하류에 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 스크러버는, 하부에서 유입되는 배기에 반응액을 분무하는 분무노즐을 상부에 구비하고, 배기와 접촉한 반응액을 하부로 배출하고 반응액과 접촉한 배기를 상단으로 배출할 수 있다.
구체적으로, 상기 스크러버는, 배기에 포함되는 이산화탄소 및 황산화물을 반응액과 접촉시켜 배기에서 분리해낼 수 있다.
구체적으로, 상기 반응액 저장탱크는, 상기 염 필터의 표면에서 염 고착을 방지하기 위해 반응액의 지속적인 유동을 유도하는 크기를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 반응액 저장탱크는, 상기 스크러버보다 상대적으로 큰 크기를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 반응액 저장탱크는, 밸러스트 워터 탱크를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 반응액 저장탱크는, 상기 스크러버에서 고온의 배기와 접촉하면서 가열된 반응액을 냉각하는 쿨러를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 쿨러는, 해수가 상기 반응액 저장탱크의 내부를 통과하는 형태로 마련되어 해수를 통해 반응액을 냉각할 수 있다.
구체적으로, 상기 반응액 저장탱크는, 내부의 염 누적 정도에 따라 반응액을 외부로 배출하도록 마련되는 반응액 배출펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물은, 상기 배기가스 처리 시스템을 갖는다.
본 발명에 따른 배기가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 구조물은, 스크러버에 반응액을 분무해 황산화물 및 이산화탄소를 동시에 포집 처리할 수 있으면서도, 반응액의 원활한 재생을 보장하여, 배기 내 오염물질로 인한 환경 오염 문제를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 이하에서 설명하는 배기가스 처리 시스템이 마련되는 구조물을 포함할 수 있다. 이때 구조물은, 육상에 고정 설치되는 발전소 등일 수 있고, 또는 해상에 부유한 상태로 설치되는 플랫폼 등일 수 있다. 또는 구조물은 해저에 고정된 채 적어도 일부가 해수면 상부에 배치되는 것일 수도 있다.
또한 구조물은 선박을 포함할 수 있다. 이때 선박은 일정한 항로를 따라 정기적으로 운항하는 상선일 수 있고, 또는 불특정 경로를 따라 운항하는 개인 선박 등을 모두 포함한다.
본 발명이 포함하는 구조물은 연소기관을 포함할 수 있다. 이때 연소기관은 다양한 연료를 태워 에너지를 발생시키는 장치로서, 엔진, 터빈, 보일러 등을 포함할 수 있다. 또한 구조물이 포함하는 연소기관은, 에너지의 획득 유무와 무관하게 연료를 연소하는 장치를 모두 포함할 수 있다. 일례로 연소기관은 가스연소장치(GCU)를 포함할 수 있다.
이러한 연소기관은 연료 및 소기(공기 등)를 이용하여 발화를 일으키고, 발화 후 발생하는 물질을 외부로 배출한다. 연소기관이 배출하는 물질은 배기로 지칭되며, 배기에는 연료에 포함되는 성분이 산화되면서 발생하는 오염물이 포함될 수 있다.
일례로 오염물은 이산화탄소, 황산화물, 질소산화물 등일 수 있으며, 다만 오염물의 성분은 연소기관이 사용하는 연료의 종류에 따라 달라질 수 있다. 일례로 연소기관이 디젤 오일 등을 소비하는 경우, 연소기관의 배기는 이산화탄소, 황산화물 및 질소산화물을 모두 포함한다.
반면 연소기관이 LNG 등을 소비하는 경우, 연소기관의 배기에는 이산화탄소가 주로 포함되고 질소산화물은 거의 포함되지 않을 수 있다. 또는 연소기관이 암모니아 등을 소비하는 경우에는, 연소기관의 배기는 질소산화물을 주로 포함할 수 있다.
이하에서는 편의상 연소기관의 배기에 적어도 이산화탄소가 포함되는 것을 가정하여 설명한다. 또한 연소기관의 배기에는 이산화탄소 및 황산화물이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리 시스템(1)은, 스크러버(10), 반응액 저장탱크(20), 반응액 공급펌프(30a, 30b), 세틀 탱크(40), 반응액 배출펌프(50)를 포함한다.
스크러버(10)는, 연소기관으로부터 배출되는 배기가 내부에 유입된다. 스크러버(10)는 일정한 내부 공간을 갖는 구조물로 이루어질 수 있으며, 배기가 하부에 유입될 수 있다.
스크러버(10)의 하부의 일측에 마련된 입구에 유입되는 배기는, 스크러버(10)의 상단에 마련되는 출구로 배출될 수 있다. 이 경우 스크러버(10)의 출구는 연돌과 연결될 수 있다. 스크러버(10)의 입구와 출구 사이를 유동하는 배기에는 반응액이 접촉한다.
스크러버(10)에는 반응액이 유입된다. 반응액은 스크러버(10)에 마련된 배기의 입구보다 상측에서 스크러버(10) 내부로 유입될 수 있다. 즉 스크러버(10)에서 반응액이 유입되는 입구는 상부에 마련될 수 있다. 이는 스크러버(10) 내부 공간에서 반응액이 중력에 의해 낙하할 때 스크러버(10) 내부로 유입되는 배기와 접촉되도록 하기 위함이다.
도면에 나타난 것과 같이 스크러버(10)에서 배기의 입구와 반응액의 입구는 서로 반대편에 마련될 수 있다. 그러나 본 발명은 이로 한정하지 않으며, 스크러버(10)에서 배기와 반응액이 동일한 측면을 통해 유입되는 것도 가능하다. 다만 스크러버(10)에서 배기와 반응액이 유입되는 높이는 서로 상이할 수 있다.
물론 스크러버(10)에는, 배기의 입구 및 반응액의 입구 중 적어도 어느 하나가 다수로 마련될 수 있다. 일례로 배기의 입구는 스크러버(10) 하부에 마련될 수 있고, 반응액의 입구는 스크러버(10)의 중앙 부분 및 상부 등에 마련될 수 있다. 이 경우 배기는 반응액과 다단 접촉하여 배기에 포함된 오염물이 효과적으로 제거될 수 있다.
또한 스크러버(10)는, 내부가 트여있는 공간을 형성할 수 있고, 또는 배기와 반응액의 접촉 효율을 높이기 위한 내부 구조를 가질 수 있다. 일례로 스크러버(10) 내부에는 배기의 배출을 지연시키기 위한 격벽 또는 메시 등의 구조가 마련될 수 있으며, 반응액과의 접촉 면적을 넓히기 위한 구조들이 다양하게 사용될 수 있다.
스크러버(10)에는 반응액을 분무하기 위한 분무노즐(11)이 마련된다. 분무노즐(11)은 스크러버(10)의 내부에서 상부에 배치될 수 있고, 다수의 노즐팁을 이용하여 반응액을 배기에 충분히 접촉시킨다.
분무노즐(11)은 동일한 높이에 다수의 노즐팁이 배치될 수 있다. 또는 앞서 설명한 것과 같이 반응액이나 배기의 유입 지점이 다수로 마련될 경우 분무노즐(11)은 이에 대응하여 높이가 상이한 다수의 노즐팁으로 구성될 수도 있다.
배기는 스크러버(10)의 하부로 유입되어 상단으로 배출되며, 반응액은 스크러버(10)의 상부로 유입되어 하단으로 배출된다. 도면 기준으로 설명하면, 스크러버(10)에는 상단에서 하단으로 가면서 배기 출구, 반응액 입구, 배기 입구, 반응액 출구가 높이 방향으로 차례대로 마련될 수 있다.
스크러버(10)의 하단에서 배출되는 반응액은 스크러버(10)로 유입되는 반응액과 달리 배기와 접촉한 후의 상태이므로, 배기에 포함된 오염물과 화학반응을 일으킨 이후의 상태일 수 있다. 즉 스크러버(10)에서 배출되는 반응액에는 오염물이 포함될 수 있다.
다만 반응액은 화학반응을 이용하여 오염물을 분리해낼 수 있고, 이를 통해 반응액은 재활용이 가능하다. 이에 대해서는 이하에서 구체적으로 설명하도록 한다.
스크러버(10)에 유입되는 배기는 배기 배출라인(L10)을 따라 유동한 것일 수 있다. 배기 배출라인(L10)은 연소기관으로부터 연장되어 스크러버(10)로 연결된다. 또한 배기 배출라인(L10)은 스크러버(10)에서 배기의 출구로부터 연장될 수 있다.
즉 배기의 흐름 관점에서, 배기 배출라인(L10) 상에 스크러버(10)가 마련될 수 있다. 이때 배기 배출라인(L10)은 하나의 라인으로 마련될 수 있다. 또는 앞서 언급한 것과 같이 배기가 스크러버(10) 내에서 다수의 지점으로 유입되는 경우, 배기 배출라인(L10)은 부분적으로 분지된 형태를 가질 수 있다.
스크러버(10)에는 배기 배출라인(L10) 외에 반응액 순환라인(L20)이 마련된다. 반응액 순환라인(L20)은 스크러버(10)로부터 배출되는 반응액이 다시 스크러버(10)로 유입되도록 마련될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이 스크러버(10)의 하단에는 반응액의 출구가 마련되고 스크러버(10)의 상부에는 반응액의 입구가 마련된다. 따라서 반응액 순환라인(L20)은 일단이 스크러버(10)의 하단에 연결되고 타단이 스크러버(10)의 상부로 연결될 수 있다. 또한 반응액 순환라인(L20)에서 일단과 타단 사이에는 반응액에 포함된 오염물을 분리하기 위한 구성들이 마련될 수 있다.
반응액 저장탱크(20)는, 스크러버(10)에서 배출되는 반응액을 수용한다. 반응액 저장탱크(20)는 반응액을 저장할 수 있는 공간을 갖는 용기 또는 공간 등의 형태로 마련될 수 있다.
반응액 저장탱크(20)는 스크러버(10)의 하단에서 연장되는 반응액 순환라인(L20)을 통해 반응액을 전달받는다. 반응액 저장탱크(20)에는 오염물이 포함된 반응액이 유입될 수 있다.
반응액 저장탱크(20)는 스크러버(10)로부터 배출되는 반응액을 원활하게 전달받기 위해, 스크러버(10) 대비 하방에 설치될 수 있다. 따라서 스크러버(10)에서 배기와 접촉한 반응액은 중력에 의해 반응액 저장탱크(20)로 회수될 수 있다.
반응액 저장탱크(20)에는, 염 필터(21)가 마련될 수 있다. 본 발명에서 설명하는 반응액은 염기성의 물질(수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화칼륨 등)일 수 있는데, 염기성의 반응액이 배기에 포함된 이산화탄소나 황산화물 등의 오염물과 만나면서 염이 생성될 수 있다.
이때 염은 반응액을 재생하는 과정에서 반응액에서 분리된다. 이를 위해 염 필터(21)가 사용될 수 있다. 염 필터(21)는 반응액 저장탱크(20) 내에 침지된 형태로 마련될 수 있으며, 고상과 액상을 분리하는 기능을 갖는다. 즉 염 필터(21)는 고상의 염을 액상의 반응액과 분리하여, 염이 분리된 반응액이 스크러버(10)로 순환되도록 한다.
염 필터(21)는 마이크로 필터 등일 수 있지만 그 종류는 제한하지 않는다. 염 필터(21)는 복수로 마련될 수 있고, 복수의 염 필터(21)는 동일한 종류이거나 또는 상이한 종류일 수 있다. 또한 복수의 염 필터(21)는 반응액 저장탱크(20) 내에 서로 이격된 상태로 배열될 수 있다.
염 필터(21)는 반응액 저장탱크(20)에 침지된 상태로 반응액에 포함되는 염을 제거한다. 염 필터(21)는 능동적으로 반응액에 포함된 염을 제거하는 대신, 반응액 저장탱크(20)에서 스크러버(10)로 유동하는 반응액의 흐름 상에 마련되어, 염이 통과하지 않도록 함으로써 염을 반응액으로부터 제거할 수 있다.
염 필터(21)는 반응액 순환라인(L20) 상에 마련될 수 있다. 즉 반응액 순환라인(L20)은 스크러버(10)로부터 반응액 저장탱크(20)로 연장되는 부분과, 반응액 저장탱크(20)에 침지된 염 필터(21)로부터 스크러버(10)로 연장되는 부분을 포함할 수 있다.
다만 염 필터(21)는 복수로 마련될 수 있으므로, 염 필터(21) 각각에는 반응액 순환라인(L20)이 마련될 수 있다. 이때 각각의 염 필터(21)로부터 연장되는 반응액 순환라인(L20)은 반응액 공급라인(L21)으로 지칭될 수 있다. 반응액 공급라인(L21)은 염 필터(21)와 마찬가지로 복수로 마련되며, 복수의 반응액 공급라인(L21)은 하나의 반응액 순환라인(L20)으로 합류될 수 있다.
다수의 염 필터(21) 중 적어도 어느 하나에 문제가 발생하여 염 필터(21)를 통한 반응액의 전달이 감소하게 될 수 있다. 이 경우 다수의 반응액 공급라인(L21) 중 적어도 어느 하나에는 반응액의 유동이 저하 또는 제한될 수 있고, 스크러버(10)로 순환되는 반응액이 줄어들 우려가 있다.
그러나 본 발명은, 염 필터(21)로부터 연장되는 반응액 공급라인(L21)의 하류에 세틀 탱크(40)를 마련하여 위와 같은 문제를 해결할 수 있다. 세틀 탱크(40)는 염 필터(21)를 거쳐 재생된 반응액을 임시로 저장해두는 용기로서, 스크러버(10)로 유입되는 반응액의 유량을 일정하게 유지할 수 있다. 세틀 탱크(40)에 대해서는 이하에서 다시 설명한다.
염 필터(21)는 표면이 염의 통과를 제한하고 반응액의 통과를 허용하는 형태로 마련될 수 있다. 이 경우 표면에는 염이 지속적으로 축적되며 염 필터(21)의 표면을 막아, 염 필터(21) 내부로 반응액도 유입되지 못하게 될 수 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해소하기 위하여, 반응액 저장탱크(20) 내에 대류 및 난류를 유도할 수 있다. 즉 반응액 저장탱크(20)는 반응액의 지속적인 유동을 유도하는 환경을 가져서, 염 필터(21) 표면에 염이 고착되는 것을 방지할 수 있다.
일례로 반응액 저장탱크(20)는, 밸러스트 워터 탱크를 포함할 수 있다. 밸러스트 워터 탱크는 대량의 해수를 저장하는 것으로서, 선박의 운항 과정에서 해수가 지속적으로 흔들려서 출렁 거리는 슬로싱(sloshing)이 발생한다. 반응액 저장탱크(20)는 유체의 슬로싱을 활용하기 위해, 밸러스트 워터 탱크로 마련될 수 있다. 다만 이 경우 밸러스트 워터인 해수를 대신하여 반응액이 밸러스팅에 사용될 수 있다. 즉 선박에 마련된 적어도 어느 하나의 밸러스트 워터 탱크가 반응액 저장탱크(20)로 치환될 수 있다.
또는 반응액 저장탱크(20)는, 비교적 큰 크기를 가져서 내부에서 반응액이 충분히 유동하도록 할 수 있다. 또한 반응액 저장탱크(20)는 내부에 격벽이 없는 개방된 공간을 갖는 형태로 마련될 수 있다.
일반적으로 슬로싱을 억제하기 위해 다수의 구멍이 마련된 격벽을 사용하는 경우가 있는데, 본 발명은 이와 반대로 반응액 저장탱크(20)에서 슬로싱을 억제하지 않기 위해, 반응액 저장탱크(20)에 내부 격벽을 설치하지 않을 수 있다. 물론 보강을 위해 반응액 저장탱크(20)의 외면 또는 내면 중 적어도 일면에 스티프너, 론지부재 등이 부가될 수는 있을 것이다.
반응액 저장탱크(20)는 적어도 스크러버(10)보다 상대적으로 큰 크기를 가질 수 있으며, 이러한 반응액 저장탱크(20) 내에서 반응액은 자유롭게 유동한다. 반응액의 유동(대류 또는 난류 등)에 의해, 염 필터(21)의 표면에 부착되는 염이 떨어져 나갈 수 있다.
물론 반응액 저장탱크(20)는, 염 필터(21)의 표면을 향해 반응액을 분사할 수도 있다. 이를 위해 반응액을 분사하는 구성을 반응액 저장탱크(20) 내에 마련할 수 있다. 또는 스크러버(10)로부터 낙하하는 반응액을 염 필터(21)의 표면을 향해 전달함으로써, 반응액 저장탱크(20)에 유입되는 반응액에 의해 염 필터(21)의 표면에 염이 고착화하는 것을 방지할 수 있다.
또는, 후술할 반응액 공급펌프(30a, 30b)가 유동을 반대로 구현하여 염 필터(21)를 재생시킬 수 있다. 즉 염 필터(21) 하류의 반응액 순환라인(L20)에 마련되는 반응액 공급펌프(30a, 30b)가 반대로 작동하면, 염 필터(21)의 내부에서 외부를 향해 반응액이 유동하면서 염 필터(21)의 표면에 부착되는 염이 반응액에 의해 제거될 수 있다.
다만 반응액 공급펌프(30a, 30b)를 이용하는 염 필터(21)의 재생은 배기가 스크러버(10)로 유입되지 않는 경우이거나, 세틀 탱크(40)에 충분한 양의 반응액이 저장된 상태 등에서 이루어질 수 있다.
또는 반응액 공급펌프(30a, 30b)의 하류에서 반응액 순환라인(L20)으로부터 반응액이 분기되도록 하는 반응액 분기라인이 마련되고, 반응액 분기라인은 염 필터(21)에 연결된 반응액 공급라인(L21) 중 적어도 어느 하나에 마련될 수 있다. 이 경우 밸브 등을 조합함으로써 반응액의 흐름을 조절하여, 반응액 공급펌프(30a, 30b)가 정상 작동하는 경우에도 적어도 어느 하나의 염 필터(21)에 대해 역류 흐름을 제공함으로써 염 필터(21)를 재생시킬 수 있다.
반응액 저장탱크(20) 내에는 쿨러(22)가 마련될 수 있다. 스크러버(10)에서 반응액이 접촉하는 배기는, 연소기관으로부터 배출되는 것으로서 상당한 고온일 수 있다. 이 경우 반응액은 배기에 의해 가열된 후 스크러버(10)로부터 배출된다. 이때 반응액 저장탱크(20)는 내부에 마련되는 쿨러(22)를 이용하여 고온의 반응액을 냉각할 수 있다.
쿨러(22)는, 해수를 이용할 수 있다. 쿨러(22)는 반응액 저장탱크(20)의 내부를 통과하는 형태로 마련되며 열교환 효율을 높이기 위하여 코일 등의 형상을 가질 수 있다. 쿨러(22)는 해수 라인이 꼬여있는 형태를 가질 수 있고, 해수와 반응액의 열교환을 통해 반응액을 냉각할 수 있다.
물론 쿨러(22)의 형태는 이로 한정하지 않는다. 다만 반응액 저장탱크(20)가 대형으로 마련될 수 있다는 점, 반응액은 해수 등의 냉매와 상이할 수 있다는 점 등에서, 쿨러(22)는 냉매가 반응액 저장탱크(20)를 경유하는 형태로 마련되는 것이 바람직할 수 있다.
반응액 공급펌프(30a, 30b)는, 염 필터(21)를 통과한 반응액을 스크러버(10)로 전달한다. 반응액 공급펌프(30a, 30b)는 반응액 순환라인(L20) 상에 마련될 수 있다. 반응액 공급펌프(30a, 30b)는 다수의 반응액 공급라인(L21)마다 마련될 수 있고, 다수의 반응액 공급라인(L21)이 합류되는 반응액 순환라인(L20) 상에 단독으로 마련될 수 있다.
반응액 공급펌프(30a, 30b)는, 다수로 마련된다. 다수의 반응액 공급펌프(30a, 30b)는 반응액의 유동을 기준으로 병렬 및/또는 직렬로 마련될 수 있다. 반응액 공급펌프(30a, 30b)는 염 필터(21) 각각에 대응되도록 다수가 마련되고 병렬로 배치될 수 있다. 또한 반응액 공급펌프(30a, 30b)는 다수가 반응액 순환라인(L20) 상에 직렬로 배치될 수 있다.
이 경우 복수로 마련되는 반응액 공급펌프(30a, 30b) 중 적어도 어느 하나는 세틀 탱크(40)의 하류에 마련될 수 있다. 일례로 다수의 반응액 공급펌프(30a, 30b)는, 후술할 세틀 탱크(40)의 상류 및 하류에 각각 마련될 수 있다.
세틀 탱크(40)의 상류에 마련되는 반응액 공급펌프(30a)는 반응액 저장탱크(20)로부터 스크러버(10)로 반응액을 충분한 양만큼 전달하는 용도로 사용될 수 있다. 반면 세틀 탱크(40)의 하류에 마련되는 반응액 공급펌프(30b)는 배기 상태에 따라 반응액의 유량을 조절하는 제어를 구현할 수 있다.
세틀 탱크(40)에는 충분한 양의 반응액이 임시로 저장될 수 있으며, 세틀 탱크(40)의 하류에 마련되는 반응액 공급펌프(30a, 30b)는 스크러버(10)로 유입되는 배기의 유량, 연소기관의 부하 등을 고려하여 세틀 탱크(40)로부터 스크러버(10)로 반응액을 전달할 수 있다.
세틀 탱크(40)는, 염 필터(21)와 스크러버(10) 사이에 마련된다. 세틀 탱크(40)는 염 필터(21)에 의해 염이 제거된 반응액을 전달받을 수 있다. 염 필터(21)는 앞서 언급한 바와 같이 다수로 마련될 수 있고 적어도 어느 하나가 필터링에 문제가 발생할 수도 있다. 이러한 경우 반응액 저장탱크(20)에서 스크러버(10)로 순환하는 반응액의 유량이 문제될 수 있으나, 본 발명은 세틀 탱크(40)를 이용하여 염 필터(21)의 고장을 대비할 수 있다.
즉 세틀 탱크(40)는 버퍼 역할로 마련될 수 있다. 다수의 염 필터(21)로부터 연장되는 다수의 반응액 공급라인(L21) 및 하나의 반응액 순환라인(L20)을 거쳐 세틀 탱크(40)로 유입되는 반응액은 세틀 탱크(40)에 저장되었다가, 필요한 양만큼 반응액 공급펌프(30a, 30b)에 의해 스크러버(10)로 전달될 수 있다.
세틀 탱크(40)에는 레벨게이지(도시하지 않음)가 마련될 수 있으며, 항상 일정한 양 이상의 반응액을 저장하도록 마련될 수 있다. 세틀 탱크(40)에 저장되는 반응액의 최소 유량은 염 필터(21)의 개수 및 종류 등의 제원에 맞춰서 설정될 수 있다.
세틀 탱크(40)는 이미 염 필터(21)에 의해 염이 제거된 상태의 반응액을 저장할 수 있다. 다만 세틀 탱크(40)에도 염 필터(21)가 적용될 수 있고, 또는 염 외의 다른 이물질을 걸러내는 필터가 적용될 수 있다.
세틀 탱크(40)는 반응액 저장탱크(20)에서 설명한 것과 같이 슬로싱을 유도할 수 있다. 다만 세틀 탱크(40)는 반응액 저장탱크(20)보다 작은 크기를 가지면서 스크러버(10)로 유입되는 반응액의 유량을 능동 제어해야 할 수 있으므로, 슬로싱을 유도하는 것보다는 필터의 재생을 활용하는 것이 바람직하다.
세틀 탱크(40)는, 복수의 염 필터(21) 중 적어도 일부에서 반응액이 유입되지 않는 경우를 대비할 수 있다. 복수의 염 필터(21) 중 적어도 어느 하나의 표면에 염이 누적되면, 해당 염 필터(21)로는 반응액의 전달이 제대로 이루어지지 못할 수 있다. 그러나 세틀 탱크(40)는 미리 반응액을 충분히 저장해 두고 반응액 공급펌프(30a, 30b)를 통해 스크러버(10)로 전달되도록 한다.
따라서 세틀 탱크(40)는 복수의 염 필터(21) 중 적어도 일부를 통한 반응액의 전달에 장애가 발생한 경우, 스크러버(10)로 전달되는 반응액의 유량 변동을 감쇄할 수 있다. 즉 세틀 탱크(40)는 염 필터(21)에서 어떠한 문제가 발생하더라도 이로 인한 반응액의 유량 변화를 어느 정도 해소하도록 마련된다.
세틀 탱크(40)는 스크러버(10)로 반응액을 전달하기 위한 구성이라는 점에서, 스크러버(10)와 유사한 높이에 설치될 수 있다. 이 경우 세틀 탱크(40)는 반응액 저장탱크(20)의 상부에 마련될 수 있다.
반응액 배출펌프(50)는, 스크러버(10)로부터 반응액 저장탱크(20)로 회수된 반응액 중 적어도 일부를 외부로 배출할 수 있다. 반응액 배출펌프(50)를 통해 반응액 저장탱크(20)에서 빌지웰 등과 같은 오염수 탱크로 반응액이 전달될 수 있다.
반응액 저장탱크(20)에는 배기와 접촉하면서 배기에 포함되어 있던 오염물을 가져온 반응액이 유입된다. 이때 오염물은 염으로 변화할 수 있고 반응액 저장탱크(20) 내에서 염이 누적된다.
반응액 저장탱크(20)에 염의 누적 정도가 심해지면, 염 필터(21)의 재생 자체도 어려워지고 반응액 재생이 어려워진다. 따라서 본 발명은 반응액 저장탱크(20)의 내부에서 염 누적 정도가 기준값을 넘어서면, 반응액 저장탱크(20) 내부에 저장되어 있는 물질(반응액, 염 등)을 외부로 빼낼 수 있다.
이때 반응액 배출펌프(50)로 유입되는 반응액은 반응액 공급펌프(30a, 30b)와 달리 염 필터(21)를 경유하지 않을 수 있다. 반응액 공급펌프(30a, 30b)는 염이 제거된 반응액을 스크러버(10)로 전달하기 위한 것인 반면, 반응액 배출펌프(50)는 반응액 저장탱크(20)에 누적되는 염을 제거하기 위한 것이기 때문이다.
반응액 배출펌프(50)에 의해 반응액이 반응액 저장탱크(20)에서 배출되면, 반응액 저장탱크(20) 및 세틀 탱크(40) 등의 내부에서 반응액의 유량이 부족해질 수 있다. 따라서 반응액 저장탱크(20) 또는 세틀 탱크(40)에는 반응액을 보충하는 구성이 추가될 수 있다.
일반적으로 정기적인 항로를 따라 운항하는 선박의 경우 1회 항차 동안 반응액 배출펌프(50)는 가동하지 않을 수 있다. 이 경우 반응액 배출펌프(50)는 선박이 정박한 상태에서 가동할 수 있다. 즉 선박은 운항 시 반응액을 지속적으로 재생/순환시키고, 정박 시 반응액을 제거 및 보충할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예는, 스크러버(10) 내에서 반응액을 분무하여 이산화탄소 및 황산화물을 동시에 흡수하며, 또한 반응액을 재생하되 염 필터(21)의 장애를 효과적으로 대비함으로써, 시스템 가동의 효율성을 보장하고 환경 오염을 방지할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 배기가스 처리 시스템 10: 스크러버
11: 분무노즐 20: 반응액 저장탱크
21: 염 필터 22: 쿨러
30a, 30b: 반응액 공급펌프 40: 세틀 탱크
50: 반응액 배출펌프 L10: 배기 배출라인
L20: 반응액 순환라인 L21: 반응액 공급라인

Claims (13)

  1. 연소기관으로부터 배출되는 배기가 내부에 유입되며 반응액을 배기와 접촉시키는 스크러버;
    상기 스크러버에서 배출되는 반응액을 수용하는 반응액 저장탱크; 및
    상기 반응액 저장탱크에 침지되며 반응액에 포함되는 염을 제거한 후 상기 스크러버로 순환되도록 하는 염 필터를 포함하며,
    상기 반응액 저장탱크는,
    상기 염 필터의 표면에서 염 고착을 방지하기 위해 반응액의 지속적인 유동을 유도하는 환경을 갖는, 배기가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 염 필터를 통과한 반응액을 상기 스크러버로 전달하는 반응액 공급펌프; 및
    상기 염 필터와 상기 스크러버 사이에 마련되어 염이 제거된 반응액을 저장하는 세틀 탱크를 더 포함하는, 배기가스 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 염 필터는, 복수로 마련되며,
    상기 세틀 탱크는, 복수의 상기 염 필터 중 적어도 일부를 통한 반응액의 전달에 장애가 발생할 경우, 상기 스크러버로 전달되는 반응액의 유량 변동을 감쇄하는, 배기가스 처리 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 반응액 공급펌프는,
    복수로 마련되며, 적어도 어느 하나는 상기 세틀 탱크의 하류에 마련되는, 배기가스 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 스크러버는,
    하부에서 유입되는 배기에 반응액을 분무하는 분무노즐을 상부에 구비하고,
    배기와 접촉한 반응액을 하부로 배출하고 반응액과 접촉한 배기를 상단으로 배출하는, 배기가스 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스크러버는,
    배기에 포함되는 이산화탄소 및 황산화물을 반응액과 접촉시켜 배기에서 분리해내는, 배기가스 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 반응액 저장탱크는,
    상기 염 필터의 표면에서 염 고착을 방지하기 위해 반응액의 지속적인 유동을 유도하는 크기를 갖는, 배기가스 처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 반응액 저장탱크는,
    상기 스크러버보다 상대적으로 큰 크기를 갖는, 배기가스 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 반응액 저장탱크는,
    밸러스트 워터 탱크를 포함하는, 배기가스 처리 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 반응액 저장탱크는,
    상기 스크러버에서 고온의 배기와 접촉하면서 가열된 반응액을 냉각하는 쿨러를 갖는, 배기가스 처리 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 쿨러는,
    해수가 상기 반응액 저장탱크의 내부를 통과하는 형태로 마련되어 해수를 통해 반응액을 냉각하는, 배기가스 처리 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 반응액 저장탱크는,
    내부의 염 누적 정도에 따라 반응액을 외부로 배출하도록 마련되는 반응액 배출펌프를 더 포함하는, 배기가스 처리 시스템.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 상기 배기가스 처리 시스템을 갖는, 구조물.
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