WO2018080235A1 - 배기가스 배출장치 - Google Patents

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WO2018080235A1
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exhaust
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exhaust gas
communication
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이승재
박희준
오원철
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삼성중공업 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas discharge device, and more particularly, to an exhaust gas discharge device capable of collectively purifying various types of exhaust gas discharged from different combustion engines.
  • the present invention has been made in an effort to provide an exhaust gas discharge device capable of collectively purifying various types of exhaust gases discharged from different combustion engines.
  • One aspect of the exhaust gas discharge device of the present invention for achieving the above object is at least one exhaust pipe from which the exhaust gas of the combustion engine is supplied from top to bottom; A communication unit connected to a lower portion of the exhaust pipe to discharge the exhaust gas passing through the exhaust pipe to the outside; A first washing water spray nozzle installed inside the exhaust pipe and spraying washing water; A second washing water spray nozzle installed inside the communication to spray washing water; And a washing water discharge pipe formed at a lower portion of the communication to discharge the washing water.
  • the first washing water spray nozzle is disposed on an upper portion of a connecting passage to which the exhaust pipe and the communication are connected.
  • the first washing water spray nozzle sprays the washing water uniformly over the entire cross section of the exhaust pipe.
  • the plurality of first washing water spray nozzles or the second washing water spray nozzles are disposed to overlap each other at different heights.
  • the exhaust pipe and the communication are integrally connected and at least a portion of the exhaust pipe is continuously refracted downward to form a refracting part, and the washing water discharge pipe is connected to the lower part of the refracting part.
  • a storage tank connected to the washing water discharge pipe to store the washing water discharged from the communication, wherein the first washing water spray nozzle and the second washing water spray nozzle are connected to the storage tank, respectively. To be supplied.
  • At least one exhaust pipe for supplying exhaust gas of the combustion engine; A communication with the exhaust pipe for discharging the exhaust gas passing through the exhaust pipe to the outside; A first washing water supply pipe for supplying washing water into the exhaust pipe; A second washing water supply pipe for supplying washing water to the communication inner side; And a stirring panel installed inside the exhaust pipe between the first washing water supply pipe and the communication to mix the exhaust gas and the washing water.
  • a plurality of exhaust pipes are connected to the communication, and each of the exhaust pipes is connected to each other.
  • the stirring panel has a diameter smaller than the diameter of the exhaust pipe and a plurality of stirring panels are installed in the exhaust pipe.
  • a plurality of exhaust pipes are connected to the communication, and each of the exhaust pipes has a different diameter.
  • It is installed on the upper end of the second washing water supply pipe inside the communication, and further comprises a droplet separator in contact with the exhaust gas discharged into the communication consisting of a plurality of structures.
  • a first washing water spray nozzle provided at an end of the first washing water supply pipe and the inside of the exhaust pipe is installed, and the stirring panel is disposed below the first washing water spray nozzle inside the exhaust pipe.
  • a first gas pipe extending in the vertical direction and into which the washing water is injected in the downward direction;
  • a second gas pipe connected to the first gas pipe, extending in a vertical direction, and spraying washing water from the inside in a downward direction;
  • a washing water discharge pipe formed at a connection portion between the first gas pipe and the second gas pipe and discharging the sprayed washing water, wherein the exhaust gas includes first and second gas pipes arranged in a U shape. While passing through, the contaminants contained in the exhaust gas are removed by the washing water.
  • the present invention instead of installing the wet scrubber, it is possible to supply the washing water to the existing communication to remove contaminants contained in the exhaust gas. Therefore, it is possible to reduce costs and maximize space utilization due to the installation of the wet scrubber.
  • washing water spray nozzles respectively in the plurality of exhaust pipes connected to the communication, it is possible to prevent backflow due to different inflow pressures of the exhaust gas discharged from different combustion engines.
  • washing water supply pipe and the stirring panel in each of the plurality of exhaust pipes connected to the communication, it is possible to prevent the back flow due to different inlet pressure of the exhaust gas discharged from the different combustion engines and to promote mixing.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an exhaust gas discharge device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a state of communication with the exhaust pipe of FIG. 1.
  • 3 to 5 are operation diagrams for explaining the operation of the exhaust gas discharge device.
  • FIG. 6 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an exhaust gas discharge device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view schematically illustrating the exhaust pipe of FIG. 6.
  • 9 and 10 are operation diagrams for explaining the operation of the exhaust gas discharge device.
  • spatially relative terms below “, “ beneath “, “ lower”, “ above “, “ upper” It may be used to easily describe the correlation of a device or components with other devices or components. Spatially relative terms are to be understood as including terms in different directions of the device in use or operation in addition to the directions shown in the figures. For example, when flipping a device shown in the figure, a device described as “below” or “beneath” of another device may be placed “above” of another device. Thus, the exemplary term “below” can encompass both an orientation of above and below. The device can also be oriented in other directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
  • first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, these elements, components and / or sections are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, component or section from another element, component or section. Therefore, the first device, the first component, or the first section mentioned below may be a second device, a second component, or a second section within the technical spirit of the present invention.
  • Exhaust gas discharge device is a device that can discharge the air suitable for the exhaust standards by reducing the concentration of various pollutants (nitrogen oxide, sulfur oxide, dust, etc.) contained in the exhaust gas, mainly in the ship It can be mounted and used.
  • pollutants nitrogen oxide, sulfur oxide, dust, etc.
  • the exhaust gas discharge device may supply the washing water to an existing communication to remove contaminants contained in the exhaust gas. Therefore, it is possible to reduce costs and maximize space utilization due to the installation of the wet scrubber.
  • the washing water injection nozzle in each of the plurality of exhaust pipes connected to the communication, there is a feature that can prevent the back flow due to different inlet pressure of the exhaust gas discharged from different combustion engines.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an exhaust gas discharge device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view schematically showing the state of communication with the exhaust pipe of FIG.
  • the exhaust gas discharge device 1 includes at least one exhaust pipe 10, a communication 20, a first washing water spray nozzle 30, a second washing water spray nozzle 40, and washing. It includes a water discharge pipe (50).
  • the exhaust pipe 10 is a pipe through which exhaust gas from a combustion engine (not shown) is supplied from the top to the bottom thereof, and at least one of the exhaust pipes 10 is connected to the communication 20.
  • the exhaust pipe 10 may be directly connected to the exhaust port of the combustion engine and may be a path through which hot exhaust gas moves directly, or may pass through various heat exchangers to recycle most of the exhaust heat and move the remaining waste gas.
  • the combustion engine is an apparatus that generates various powers required for a ship by burning fuel, and may be formed of, for example, a main engine, a generator, or the like.
  • the exhaust pipe 10 may be connected to the exhaust ports of the plurality of combustion engines, respectively, and may be directed so that the flow of the exhaust gas supplied to the communication 20 is refracted from the top to the bottom.
  • the combustion engine is an apparatus that generates various powers required for a ship by burning fuel, and may be formed of, for example, a main engine, a generator, or the like.
  • the exhaust pipe 10 may be connected to exhaust ports of the plurality of combustion engines, respectively, and the plurality of combustion engines may selectively operate to exhaust the exhaust gas.
  • Such a combustion engine usually generates power by burning fossil fuels and thus generates exhaust gases due to the combustion of fossil fuels.
  • the generated exhaust gas contains a large amount of nitrogen oxides, sulfur oxides, fine dust and the like, and is supplied to the communication 20 through the exhaust pipe 10 connected to the exhaust port of the combustion engine.
  • the communication 20 may be a device connected to the lower portion of the exhaust pipe 10 to discharge the exhaust gas that has passed through the exhaust pipe 10 to the outside.
  • a plurality of exhaust pipes 10 may be connected to the communication 20, and each of the plurality of exhaust pipes 10 may be radially disposed below the communication 20 by being connected from each other combustion engine. have.
  • the plurality of exhaust pipes 10 may be formed in different diameters according to the capacity of the connected combustion engine. That is, the exhaust gas discharge device 1 according to the present invention has a structure in which exhaust gas discharged from different combustion engines is collectively discharged through one communication 20.
  • the exhaust pipe 10 and the communication 20 is not limited to each formed, for example, the exhaust pipe 10 and the communication 20 may be integrally connected. When the exhaust pipe 10 and the communication 20 are integrally connected, at least a portion of the exhaust pipe 10 may be continuously refracted downward to form a refracting portion to induce exhaust gas to flow quickly and smoothly.
  • the exhaust pipe 10 and the communication 20 are provided with a first washing water spray nozzle 30 and a second washing water spray nozzle 40, respectively.
  • the first washing water spray nozzle 30 sprays the washing water, which is at least one of sea water or fresh water or mixed water of sea water and fresh water, to one end of the sea water supply pipe 140 or a fresh water supply pipe (not shown). And the other end may be connected to the exhaust pipe 10. That is, the first washing water spray nozzle 30 is selectively supplied with sea water and fresh water and sprayed into the exhaust pipe 10.
  • the second washing water spray nozzle 40 sprays the washing water, which is at least one of seawater or fresh water, or a mixture of seawater and fresh water, to the inside of the communication 20, and has one end of the seawater supply pipe 140 or a fresh water supply pipe (not shown). And the other end is connected to the communication (20). That is, the second washing water spray nozzle 40 is selectively supplied with seawater and fresh water and sprayed into the communication 20.
  • the washing water is limited to the sea water, and the process of spraying the seawater into the exhaust pipe 10 and the communication 20 mainly through the first washing water spray nozzle 30 and the second washing water spray nozzle 40.
  • the explanation focuses more.
  • the seawater supply pipe 140 is a pipe for receiving and supplying seawater, and may receive seawater from the sea.
  • the seawater supply pipe 140 is not limited to supplying seawater from the sea, and may receive seawater stored in a tank as needed. Some of the seawater introduced through the seawater supply pipe 140 is injected into the exhaust pipe 10 through the first washing water spray nozzle 30, and the other portion communicates through the second washing water spray nozzle 40. Sprayed into.
  • the first washing water spray nozzle 30 may be disposed on an upper portion of the connecting passage through which the exhaust pipe 10 and the communication 20 are connected, and branched into a plurality of spraying nozzles to spray the washing water in the form of fine particles.
  • the first washing water spray nozzle 30 sprays the washing water in the form of particulates on the upper part of the connecting passage where the exhaust pipe 10 and the communication 20 are connected, thereby exhaust gas flowing along the exhaust pipe 10 to the communication 20.
  • Contaminants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, and fine dust contained in the melt may be dissolved in the washing water and removed from the exhaust gas.
  • the first washing water spray nozzle 30 may spray the washing water uniformly over the entire cross section of the exhaust pipe 10.
  • the first washing water spray nozzles 30 may be arranged to overlap a plurality of different heights. Since the plurality of first washing water spray nozzles 30 are disposed to overlap each other at different heights, the effect of removing contaminants and preventing the exhaust gas backflow may be maximized.
  • the second washing water spray nozzle 40 may be disposed above the communication 20 and branched into a plurality of spraying nozzles to spray the washing water in the form of fine particles.
  • the second washing water spray nozzle 40 sprays the washing water in the form of fine particles inside the communication 20 so that contaminants contained in the exhaust gas flowing through the communication 20 are dissolved in the washing water and further removed from the exhaust gas.
  • the exhaust gas from which the contaminants have been removed may be discharged to the outside through the upper portion of the communication 20. Since the exhaust gas discharged through the upper portion of the communication 20 is in a state in which pollutants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, and fine dusts are removed, the exhaust gas may be discharged to the atmosphere as it is in compliance with the exhaust emission standard.
  • a plurality of second washing water spray nozzles 40 may be disposed to overlap each other at different heights, like the first washing water spray nozzles 30. Since the plurality of second washing water spray nozzles 40 are disposed to overlap each other at different heights, the effect of removing contaminants in the communication 20 may be improved.
  • the communication 20 may be installed inside the droplet separator 21.
  • the droplet separator 21 condenses the moisture particles contained in the exhaust gas in contact with the exhaust gas discharged through the communication 20.
  • the droplet separator 21 may be installed at an upper end of the second washing water spray nozzle 40. .
  • the water particles may be removed from the exhaust gas containing the water particles in contact with the washing water and discharged in a dried state. It is also possible to collect and recycle the moisture particles removed from the exhaust gas.
  • the washing water containing nitrogen oxides, sulfur oxides, and fine dust forms strongly acidic nitric acid and sulfuric acid, and is discharged to the outside through the washing water discharge pipe 50.
  • the washing water discharge pipe 50 is formed at the lower portion of the communication pipe 20, and collects the washing water injected into the exhaust pipe 10 and the communication pipe 20 and discharges it to the outside.
  • the washing water discharge pipe 50 may be narrowly formed so that the discharged washing water may be prevented from flowing back due to fluctuation of the ship such as sloshing and rolling.
  • the washing water discharge pipe 50 may be connected to the lower portion of the refraction portion to discharge the washing water. Since the washing water discharge pipe 50 is connected to the lower portion of the refracting portion, the washing water may be easily discharged.
  • the storage tank 60 is connected to the washing water discharge pipe 50.
  • Storage tank 60 is to temporarily store the washing water discharged from the communication 20, the sea water supply pipe 140, the first washing water spray nozzle 30, the second washing water spray nozzle 40, and Washing water discharge pipe 50 may be connected to the storage tank 60, respectively. That is, the washing water introduced through the seawater supply pipe 140 passes through the storage tank 60 and is supplied to the first washing water spray nozzle 30 and the second washing water spray nozzle 40, respectively, and the washing water discharge pipe ( The washing water discharged through 50 passes through the storage tank 60 and then moves to the filter unit 80 to be described later.
  • the neutralizing agent may be an alkaline solution, for example, sodium hydroxide (NaOH) or sodium hypochlorite (NaOCl), and the neutralizing agent supply unit 70 is formed as a device for directly producing a neutralizing agent by electrolyzing seawater or the like, or simply adding a neutralizing agent. It may be formed into a stored neutralizer tank.
  • a sensor unit (not shown) is installed at one side of the storage tank 60 to grasp the pH value contained in the washing water in real time, and the neutralizing agent supply unit 70 is linked with the sensor unit to appropriately adjust the supply amount of the neutralizing agent. Can be.
  • the filter unit 80 is installed at the rear end of the storage tank 60 to separate fine dust, and may be formed of at least one of a centrifuge, a gravity separator, and a filter. That is, the washing water neutralized in the storage tank 60, the fine dust is removed from the filter unit 80, the fine dust is removed and the washing water containing salt is supplied to a separate separator (90) to the salt and washing water Can be separated.
  • the salt separated from the washing water may be stored in a separate salt storage tank 110, and the washing water from which the salt is removed is circulated to the storage tank 60 through the circulation pipe 100 or through the seawater discharge pipe 120. May be discharged to sea.
  • the fine dust separated from the filter unit 80 may be stored in the sludge tank 130.
  • 3 to 5 are operation diagrams for explaining the operation of the exhaust gas discharge device.
  • Exhaust gas exhaust device 1 can remove the contaminants contained in the exhaust gas by supplying the washing water to the pre-installed communication 20 instead of installing a wet scrubber. Therefore, it is possible to reduce costs and maximize space utilization due to the installation of the wet scrubber.
  • the first washing water spray nozzles 30 in the plurality of exhaust pipes 10 connected to the communication 20, it is possible to prevent backflow due to different inflow pressures of the exhaust gases discharged from different combustion engines. have.
  • FIG. 3 is a view illustrating an open loop type operation in which seawater introduced into a seawater supply pipe passes through communication with an exhaust pipe and is discharged to the outside
  • FIG. 4 illustrates communication of seawater introduced into the seawater supply pipe with an exhaust pipe
  • FIG. 5 is a view illustrating a closed loop type operation that is circulated through a circulation pipe after passing through
  • FIG. 5 is a view illustrating an operation of releasing exhaust gas into the atmosphere without any treatment.
  • the seawater introduced through the seawater supply pipe 140 passes through the storage tank 60 and then the first washing water spray nozzle 30 and the second washing water spray nozzle 40.
  • the washing water supplied to the first washing water spray nozzle 30 is sprayed from the upper portion of the exhaust pipe 10 toward the lower portion, and the washing water supplied to the second washing water spray nozzle 40 is disposed at the upper portion of the communication 20. Sprayed towards the bottom. Since the washing water is injected into the exhaust pipe 10 through the first washing water spray nozzle 30, nitrogen oxides, sulfur oxides, and fine dust included in the exhaust gas may be firstly removed.
  • the first washing water spray nozzle 30 uniformly sprays the washing water over the entire cross section of the exhaust pipe 10, a water film may be formed to prevent backflow of the exhaust gas according to different inflow pressures.
  • washing water is injected into the communication 20 through the second washing water spray nozzle 40, so that contaminants included in the exhaust gas may be further removed.
  • contaminants in the exhaust gas are removed, and the exhaust gas from which the contaminants are removed is discharged to the outside through the communication 20.
  • the washing water injected into the exhaust pipe 10 is joined to the washing water injected into the communication 20 and discharged to the outside of the communication 20 through the washing water discharge pipe 50. Since the communication section 20 gradually decreases in cross section toward the washing water discharge pipe 50, the washing water can be smoothly discharged without a separate device.
  • the washing water discharged to the washing water discharge pipe 50 passes through the storage tank 60 and the filter unit 80 in order.
  • the neutralizing agent supply unit 70 may appropriately supply the neutralizing agent corresponding to the pH value of the washing water stored in the storage tank (60).
  • the filter unit 80 separates the fine dust from the supplied washing water, and separates the fine dust and supplies the washing water containing the salt to the separator 90.
  • Separator 90 separates the salt and the washing water, the salt is supplied to the salt storage tank 110, and the washing water containing the salt below the sea discharge standard value is discharged to the sea through the sea water discharge pipe 120. Fine dust separated from the filter unit 80 is supplied to the sludge tank 130.
  • the seawater introduced through the seawater supply pipe 140 is supplied to the exhaust pipe 10 and the communication 20 through the first washing water spray nozzle 30 and the second washing water spray nozzle 40, respectively. do.
  • the washing water sprayed into the exhaust pipe 10 through the first cleaning water spray nozzle 30 contacts the exhaust gas inside the exhaust pipe 10 to first remove contaminants, and the second cleaning water spray nozzle 40 is removed.
  • the washing water sprayed into the communication 20 further removes contaminants remaining in the exhaust gas introduced into the communication 20 through the exhaust pipe 10. Accordingly, the exhaust gas is discharged through the communication 20 in a state in which contaminants are removed.
  • the washing water sprayed on the exhaust pipe 10 is joined to the washing water sprayed on the communication tube 20, and is discharged through the washing water discharge pipe 50 in a state containing contaminants, thereby storing the storage tank 60 and the filter unit 80. Pass in turn.
  • the filter unit 80 removes fine dust and supplies the washing water containing salt to the separator 90, and the washing water from which the salt separated from the separator 90 is removed is stored in a storage tank through the circulation pipe 100. 60). That is, the process of FIG. 4 except that the washing water discharged through the washing water discharge pipe 50 is recycled through the circulation pipe 100 in a state in which salt is partially removed without being discharged to the shipboard. Is the same as
  • the process of FIG. 4 may be operated when seawater cannot be discharged to the outside, such as when passing through an area where the discharge of seawater is restricted, and the processes of FIGS. 3 and 4 may be selectively or sequentially performed as necessary. Can be operated.
  • the first washing water spray nozzle 30 and the second washing water spray nozzle 40 are closed to clean the washing water.
  • the injection can be blocked, and exhaust gas can be discharged as it is to the atmosphere through the communication 20.
  • the exhaust gas discharge device may supply the washing water to an existing communication to remove contaminants contained in the exhaust gas. Therefore, it is possible to reduce costs and maximize space utilization due to the installation of the wet scrubber.
  • the washing water supply pipe and the stirring panel in each of the plurality of exhaust pipes connected to the communication, there is a feature that can prevent the back flow due to different inlet pressure of the exhaust gas discharged from different combustion engines and promote mixing.
  • FIG. 6 is a block diagram schematically showing the configuration of the exhaust gas discharge device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a view schematically showing the appearance of the exhaust pipe of Figure 6
  • Figure 8 is agitation installed in the exhaust pipe It is an enlarged view of a panel. Substantially the same as those described with reference to FIGS. 1 to 5 will be omitted.
  • Exhaust gas discharge device 201 comprises at least one exhaust pipe 210, the communication 220, the first washing water supply pipe 230, the second washing water supply pipe 240, and the stirring panel ( 250).
  • the exhaust pipe 210 is a pipe for supplying exhaust gas of a combustion engine (not shown), and at least one is connected to the communication 220 which will be described later.
  • the exhaust pipe 210 may be directly connected to the exhaust port of the combustion engine, and may be a passage through which high-temperature exhaust gas moves directly, or may pass through various heat exchangers to recycle most of the exhaust heat, and then become a passage through which the remaining waste gas moves.
  • Communication 220 is connected to the exhaust pipe 210 is a device for discharging the exhaust gas passed through the exhaust pipe 210 to the outside.
  • the plurality of exhaust pipes 210 may be connected to the communication 220, and the plurality of exhaust pipes 210 may be connected to each other from a different engine and disposed radially below the communication 220.
  • the plurality of exhaust pipes 210 may be formed in different diameters according to the capacity of the connected combustion engine. That is, the exhaust gas discharge device 201 according to the present invention has a structure for discharging the exhaust gas discharged from different combustion engines collectively through the communication 220.
  • the first washing water supply pipe 230 and the second washing water supply pipe 240 are connected to the exhaust pipe 210 and the communication 220, respectively.
  • the first washing water supply pipe 230 is a pipe for supplying the washing water of at least one of seawater or fresh water or mixed water of fresh water and fresh water inside the exhaust pipe 210, and one end thereof is a seawater supply pipe 350 or a fresh water supply pipe (not shown). Not connected) and the other end may be connected to the exhaust pipe 210. That is, the first washing water supply pipe 230 selectively receives sea water and fresh water and supplies the inside of the exhaust pipe 210.
  • first washing water spray nozzle 231 is installed at the end of the first washing water supply pipe 230, is disposed in the upper portion of the connecting passage connecting the exhaust pipe 210 and the communication 220, branched into a plurality of washing Water may be sprayed in particulate form inside the exhaust pipe 210.
  • the second washing water supply pipe 240 is a pipe for supplying the washing water of at least one of sea water or fresh water or mixed water of fresh water and fresh water to the inside of the communication 220, one end of which is a sea water supply pipe 350 or a fresh water supply pipe (not shown). And the other end may be connected to the communication 220. That is, the second washing water supply pipe 240 selectively receives seawater and fresh water and supplies the seawater and fresh water to the inside of the communication 220.
  • the second washing water spray nozzle 241 is installed at the end of the second washing water supply pipe 240, is disposed in the upper portion of the connecting passage connecting the exhaust pipe 210 and the communication 220, branched into a plurality of washing Water may be sprayed into the particulate form inside the communication (220).
  • the washing water is limited to the sea water, and the process of supplying the seawater mainly through the first washing water supply pipe 230 and the second washing water supply pipe 240 to be supplied to the exhaust pipe 210 and the communication 220 is more focused.
  • the process of supplying the seawater mainly through the first washing water supply pipe 230 and the second washing water supply pipe 240 to be supplied to the exhaust pipe 210 and the communication 220 is more focused.
  • the seawater supply pipe 350 is a pipe for receiving and supplying seawater, and may receive seawater from the sea.
  • the seawater supply pipe 350 is not limited to supplying seawater from the sea, and may receive seawater stored in a tank as needed.
  • the first washing water supply pipe 230 has an end (that is, the first washing water spray nozzle 231) disposed inside the exhaust pipe 210 is disposed above the exhaust pipe 210, and is branched into a plurality of washing water. Can be sprayed in particulate form. Since the first washing water supply pipe 230 sprays the washing water into the particulate form inside the exhaust pipe 210, contaminants such as nitrogen oxide, sulfur oxide, and fine dust included in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 210 are removed.
  • the washing water sprayed from the first washing water supply pipe 230 may form a water curtain to prevent backflow of the exhaust gas according to different inflow pressures.
  • the pollutant removal efficiency in the communication 220 may be improved.
  • an end (that is, the second washing water spray nozzle 241) disposed inside the communication is disposed on the upper part of the communication 220, and a plurality of branches are sprayed to spray the washing water in the form of fine particles.
  • the second washing water supply pipe 240 sprays the washing water into the particulate form inside the communication 220, contaminants contained in the exhaust gas flowing through the communication 220 may be dissolved in the washing water to be further removed from the exhaust gas.
  • the exhaust gas from which the contaminants have been removed may be discharged to the outside through the upper portion of the communication 220. Since the exhaust gas discharged through the upper portion of the communication 220 is in a state in which pollutants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, and fine dusts are removed, the exhaust gas may be discharged to the atmosphere as it is in compliance with the exhaust emission standard.
  • the stirring panel 250 is installed inside the exhaust pipe 210 between the first washing water supply pipe 230 and the communication 220.
  • the stirring panel 250 mixes different exhaust gases, and the exhaust gas and the washing water, and may be formed as a static mixer and installed below the first washing water spray nozzle 231.
  • the stirring panel 250 has a diameter smaller than the diameter of the exhaust pipe 210, and as shown in FIG. 8, a plurality of stirring panels 250 may be installed on the same plane inside the exhaust pipe 210.
  • a fixing plate 251 for fixing the plurality of stirring panels 250 may be additionally installed in the exhaust pipe 210.
  • the stirring panel 250 is installed inside each of the exhaust pipes 210, the exhaust gas passing through the stirring panel 250 may be rotated to be smoothly mixed with the other exhaust gas and the washing water.
  • the oxidant is injected into the exhaust pipe 210 to oxidize the nitrogen monoxide contained in the exhaust gas to nitrogen dioxide in advance, the mixing of the exhaust gas and the oxidant may be promoted by the stirring panel 250.
  • the plurality of stirring panels 250 are not limited to the inside of the exhaust pipe 210, and the number of the stirring panels 250 may be increased or decreased in proportion to the diameter of the exhaust pipe 210.
  • n (where n is one or more natural water) pieces of the first washing water spray nozzles 231 installed at the end of the first washing water supply pipe 230 and the exhaust pipe 210 may have different heights.
  • a second washing water spray nozzle 241 is installed at an end of the second washing water supply pipe 240 and inside the communication 220, and m (wherein m is two or more natural water) may be disposed at different heights. have.
  • m> n may be.
  • the stirring panel 250 is installed inside the exhaust pipe 210, the first washing water spray nozzle 231 is provided less because of space constraints.
  • the mixing of the agitation panel 250 may facilitate the mixing of the exhaust gas and the oxidant, the effect may be increased despite the small number of the first washing water spray nozzles 231.
  • a guide 211 may be installed inside the exhaust pipe 210 between the stirring panel 250 and the communication 220.
  • the guide 211 is used to guide the flow of the exhaust gas and the washing water in the exhaust pipe 210 to the communication 220.
  • the guide 211 may be formed of a plate-like member, and a plurality of guides may be disposed on the same plane.
  • the communication 220 may be provided with a droplet separator 221 inside.
  • the droplet separator 221 condenses the moisture particles contained in the exhaust gas in contact with the exhaust gas discharged in communication, and may be installed on the upper end of the second washing water supply pipe 240.
  • the droplet separator 221 is installed at the upper end of the second washing water supply pipe 240, the water particles may be removed from the exhaust gas containing moisture particles in contact with the washing water, and the exhaust gas may be discharged in a dried state.
  • water particles removed from the exhaust gas can be collected and recycled.
  • the washing water containing nitrogen oxides, sulfur oxides, and fine dust is discharged to the outside through the washing water discharge pipe 260.
  • the washing water discharge pipe 260 is formed at the lower portion of the communication 220 and collects the washing water injected into the exhaust pipe 210 and the communication 220 and discharges it to the outside. At this time, since the washing water in the exhaust pipe 210 and the communication 220 is dissolved in the nitrogen oxide and sulfur oxide to form a strong acid nitric acid and sulfuric acid, it may kill the microorganisms contained in the washing water.
  • the storage tank 270 is connected to the washing water discharge pipe 260.
  • the storage tank 270 temporarily stores the washing water discharged from the communication 220, and the seawater supply pipe 350, the first washing water supply pipe 230, the second washing water supply pipe 240, and the washing water Discharge pipe 260 may be connected to the storage tank 270, respectively. That is, the washing water introduced through the seawater supply pipe 350 passes through the storage tank 270 and is supplied to the first washing water supply pipe 230 and the second washing water supply pipe 240, respectively, and the washing water discharge pipe 260. The washing water discharged through the storage tank 270 moves to the filter unit 280 to be described later.
  • the neutralizing agent may be an alkaline solution, for example, sodium hydroxide (NaOH) or sodium hypochlorite (NaOCl), and the neutralizing agent supply unit 290 is formed as a device for directly producing a neutralizing agent by electrolyzing seawater or the like, or simply adding a neutralizing agent. It may be formed into a stored neutralizer tank.
  • a sensor unit (not shown) is installed at one side of the storage tank 270 to grasp the pH value contained in the washing water in real time, and the neutralizing agent supply unit 290 is linked with the sensor unit to appropriately adjust the supply amount of the neutralizing agent. Can be.
  • the filter unit 280 is installed at the rear end of the storage tank 270 to separate fine dust, and may be formed of at least one of a centrifuge, a gravity separator, and a filter. That is, the washing water neutralized in the storage tank 270 is fine dust is removed from the filter unit 280, the fine dust is removed and the washing water containing the salt is supplied to a separate separator 300, salt and washing water Can be separated.
  • the salt separated from the washing water may be stored in a separate salt storage tank 320, and the salt-removed washing water is circulated to the storage tank 270 through the circulation pipe 310 or through the seawater discharge pipe 330. May be discharged to sea.
  • the fine dust separated from the filter unit 280 may be stored in the sludge tank 340.
  • 9 and 10 are operation diagrams for explaining the operation of the exhaust gas discharge device.
  • FIG. 9 is a view illustrating an open loop type operation in which seawater introduced into a seawater supply pipe passes through communication with an exhaust pipe and is discharged to the outside
  • FIG. 10 illustrates communication of seawater introduced into the seawater supply pipe with an exhaust pipe.
  • After the passage is a view showing a closed loop (closed loop) type of operation that is circulated through the circulation pipe.
  • the seawater introduced through the seawater supply pipe 350 passes through the storage tank 270 and then through the first washing water supply pipe 230 and the second washing water supply pipe 240, respectively. It is supplied to the plurality of exhaust pipes 210 and the communication 220.
  • the washing water flowing through the first washing water supply pipe 230 is sprayed downward from the upper portion of each exhaust pipe 210, and the washing water flowing through the second washing water supply pipe 240 is disposed at the upper portion of the communication 220. Sprayed towards the bottom. Since the washing water is injected into the respective exhaust pipes 210 through the first washing water supply pipe 230, nitrogen oxides, sulfur oxides, and fine dust included in the exhaust gas may be firstly removed.
  • the stirring panel 250 is installed in each of the exhaust pipes 210, different exhaust gases, and mixing of the exhaust gases and the washing water may be smoothly performed.
  • the washing water is injected into the communication 220 through the second washing water supply pipe 240, so that contaminants included in the exhaust gas may be further removed. Through this process, contaminants in the exhaust gas are removed, and the exhaust gas from which the contaminants are removed is discharged to the outside through the communication 220.
  • the washing water sprayed on the exhaust pipe 210 joins the washing water sprayed on the communication tube 220 and is discharged to the outside of the communication 220 through the washing water discharge pipe 260. Since the storage tank 270 and the filter unit 280 are installed on the washing water discharge pipe 260, the washing water passes sequentially through the storage tank 270 and the filter unit 280. At this time, the neutralizing agent supply unit 290 may appropriately supply the neutralizing agent corresponding to the pH value of the washing water stored in the storage tank 270.
  • the filter unit 280 separates the fine dust from the supplied washing water, and supplies the washing water containing the fine dust to the separator 300.
  • Separator 300 separates the salt and the washing water, the salt is supplied to the salt storage tank 320, the salt is removed is discharged to the sea through the sea water discharge pipe 330. Fine dust separated from the filter unit 280 is supplied to the sludge tank 340.
  • seawater introduced through the seawater supply pipe 350 is supplied to the exhaust pipe 210 and the communication 220 through the first washing water supply pipe 230 and the second washing water supply pipe 240, respectively. do.
  • the washing water supplied to the exhaust pipe 210 through the first washing water supply pipe 230 contacts the exhaust gas inside the exhaust pipe 210 to first remove contaminants, and communicates with the second washing water supply pipe 240.
  • the washing water supplied to the 220 further removes contaminants remaining in the exhaust gas introduced into the communication 220 through the exhaust pipe 210. Accordingly, the exhaust gas is discharged through the communication 220 in a state in which contaminants are removed.
  • the washing water sprayed on the exhaust pipe 210 is joined to the washing water sprayed on the communication tube 220, and is discharged through the washing water discharge pipe 260 while containing contaminants, thereby storing the storage tank 270 and the filter unit 280. Pass in turn.
  • the filter unit 280 removes the fine dust and supplies the washing water containing the salt to the separator 300, and the washing water from which the salt separated from the separator 300 is removed is stored in the storage tank through the circulation pipe 310. 270). That is, the process of FIG. 10 except that the washing water discharged through the washing water discharge pipe 260 is recycled through the circulation pipe 310 in a state in which salt is removed without being discharged to the shipboard. same.
  • the process of FIG. 10 may be operated when seawater cannot be discharged to the outside, such as when passing through an area where the discharge of seawater is restricted, and the processes of FIGS. 9 and 10 may be selectively or sequentially performed as necessary. Can be operated.
  • Exhaust gas exhaust device is not limited to the exhaust pipe and communication, it can be applied to various types of gas piping. That is, the exhaust gas discharge device according to some embodiments of the present invention includes a first gas pipe extending in the vertical direction, the washing water is injected in the downward direction; A second gas pipe connected to the first gas pipe, extending in a vertical direction, and spraying washing water from the inside in a downward direction; And a washing water discharge pipe formed at a connection portion between the first gas pipe and the second gas pipe to discharge the sprayed washing water.
  • the exhaust gas passes through the first and second gas pipes arranged in a U-shape, the pollutant contained in the exhaust gas may be removed by the washing water.

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Abstract

서로 다른 연소기관으로부터 배출된 여러 종류의 배기가스를 일괄적으로 정화할 수 있는 배기가스 배출장치를 제공된다. 상기 배기가스 배출장치는 연소기관의 배기가스가 위에서 아래로 공급되는 적어도 하나의 배기관; 상기 배기관의 하부에 연결되어 상기 배기관을 통과한 배기가스를 외부로 배출하는 연통; 상기 배기관 내측에 설치되어 세정수를 분사하는 제1 세정수분사노즐; 상기 연통 내측에 설치되어 세정수를 분사하는 제2 세정수분사노즐; 및 상기 연통의 하부에 형성되어 세정수를 배출하는 세정수배출관을 포함한다.

Description

배기가스 배출장치
본 발명은 배기가스 배출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 연소기관으로부터 배출된 여러 종류의 배기가스를 일괄적으로 정화할 수 있는 배기 가스 배출장치에 관한 것이다.
일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 화석연료를 연소하여 동력을 생성한다. 이 때, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 미세분진(PM) 등의 유해물질을 포함하고 있으며, 이로 인해, 배기가스를 그대로 배출할 경우 대기오염을 초래할 수 있다. 이러한 이유로, 선박의 대기오염에 대한 환경규제가 강화되고 있으며, 각종 규제를 만족시키기 위해 다양한 처리 장치가 선박에 적용되고 있다.
대기오염에 관한 환경규제 중 해양 배기가스 배출통제지역(ECA; Emission Control Area)의 운항 및 정박 시 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 황산화물을 0.1% 이하로 규정하는 규제가 발효되어 있으며, 황산화물의 제거를 위한 방법으로 황함유량이 0.1%이하인 초저유황유(ultralow sulfur fuel)를 사용하거나 습식 스크러버(wet scrubber)를 적용할 수 있다. 그러나, 초저유황유는 가격이 매우 높고 생산설비 등의 시스템이 부족한 상황이므로, 통상적으로, 해수, 청수 또는 알칼리 용액과 배기가스를 기액 접촉하여 황산화물을 제거하는 습식 스크러버를 사용하고 있다.
그러나, 습식 스크러버를 사용하는 종래의 시스템은, 서로 다른 엔진으로부터 배출된 여러 종류의 배기가스가 각각 스크러버로 공급되는 경우, 서로 다른 유입 압력에 의한 역류가 발생하여 구동이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 서로 다른 연소기관으로부터 배출된 여러 종류의 배기가스를 일괄적으로 정화할 수 있는 배기가스 배출장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 배기가스 배출장치의 일 면(aspect)은, 연소기관의 배기가스가 위에서 아래로 공급되는 적어도 하나의 배기관; 상기 배기관의 하부에 연결되어 상기 배기관을 통과한 배기가스를 외부로 배출하는 연통; 상기 배기관 내측에 설치되어 세정수를 분사하는 제1 세정수분사노즐; 상기 연통 내측에 설치되어 세정수를 분사하는 제2 세정수분사노즐; 및 상기 연통의 하부에 형성되어 세정수를 배출하는 세정수배출관을 포함한다.
상기 제1 세정수분사노즐은 상기 배기관과 상기 연통이 연결된 연결통로 상부에 배치된다.
상기 제1 세정수분사노즐은 상기 배기관 내부의 횡단면 전체에 균일하게 세정수를 분사한다.
상기 제1 세정수분사노즐 또는 상기 제2 세정수분사노즐은 복수 개가 서로 다른 높이로 중첩되어 배치된다.
상기 배기관과 상기 연통은 일체로 연결되며 적어도 일부가 아래와 위를 향하여 연속적으로 굴절되어 굴절부를 이루고, 상기 세정수배출관은 상기 굴절부 하부에 연결된다.
상기 세정수배출관에 연결되어 상기 연통에서 배출되는 세정수를 저장하는 저장탱크를 더 포함하되, 상기 제1 세정수분사노즐과 상기 제2 세정수분사노즐은 각각 상기 저장탱크와 연결되어 세정수를 공급받는다.
상기 저장탱크에 연결되어 중화제를 공급하는 중화제공급부와, 상기 저장탱크의 후단에 설치되어 세정수에 포함된 미세분진을 분리하는 필터유닛을 더 포함한다.
연소기관의 배기가스를 공급하는 적어도 하나의 배기관; 상기 배기관과 연결되어 상기 배기관을 통과한 배기가스를 외부로 배출하는 연통; 상기 배기관 내측에 세정수를 공급하는 제1 세정수공급관; 상기 연통 내측에 세정수를 공급하는 제2 세정수공급관; 및 상기 제1 세정수공급관과 상기 연통 사이의 상기 배기관 내측에 설치되어 배기가스와 세정수를 혼합하는 교반패널(static mixer)을 포함한다.
상기 배기관은 복수 개가 상기 연통에 연결되며, 상기 배기관은 각각 다른 기관으로부터 연결된다.
상기 교반패널은 상기 배기관의 직경보다 작은 직경을 갖고 상기 배기관 내부에 복수 개가 설치된다.
상기 배기관은 복수 개가 상기 연통에 연결되며, 상기 배기관은 각각 직경이 서로 다르다.
상기 연통의 내측의 상기 제2 세정수공급관 상단부에 설치되며, 복수 개의 구조물로 이루어져 상기 연통으로 배출되는 배기가스와 접하는 액적분리기를 더 포함한다.
상기 제1 세정수공급관의 단부 및 상기 배기관 내측에 설치된 제1 세정수분사노즐이 설치되고, 상기 교반패널은 상기 배기관 내측에서, 상기 제1 세정수분사노즐의 아래에 설치된다.
상기 제1 세정수공급관의 단부 및 상기 배기관 내측에 설치된 제1 세정수분사노즐이 설치되고, 상기 제2 세정수공급관의 단부 및 상기 연통 내측에 설치된 제2 세정수분사노즐이 설치되고, 상기 제1 세정수분사노즐은 n(단, n은 1이상 자연수)개가 서로 다른 높이로 배치되고, 상기 제2 세정수분사노즐은 m(단, m은 2이상 자연수)개가 서로 다른 높이로 배치되고, 상기 m>n 일 수 있다.
수직방향으로 연장되고, 내부에서 아래 방향으로 세정수가 분사되는 제1 가스배관; 상기 제1 가스배관과 연결되고, 수직방향으로 연장되고, 내부에서 아래 방향으로 세정수가 분사되는 제2 가스배관; 및 상기 제1 가스배관과 상기 제2 가스배관의 연결부위에 형성되어, 상기 분사된 세정수를 배출하는 세정수 배출관을 포함하고, 배기가스는 U자 형태로 배치된 제1 및 제2 가스배관을 통과하면서, 세정수에 의해 배기가스에 포함된 오염물질이 제거된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 습식 스크러버를 설치하는 대신 기설치된 연통에 세정수를 공급하여 배기가스에 포함된 오염물질을 제거할 수 있다. 따라서, 습식 스크러버의 설치에 따른 비용을 절감하고 공간 활용을 극대화할 수 있다.
또한, 연통에 연결된 복수 개의 배기관에 각각 세정수분사노즐을 설치함으로써, 서로 다른 연소기관으로부터 배출된 배기가스의 서로 다른 유입 압력에 의한 역류를 방지할 수 있다.
또한, 연통에 연결된 복수 개의 배기관에 각각 세정수공급관과 교반패널을 설치함으로써, 서로 다른 연소기관으로부터 배출된 배기가스의 서로 다른 유입 압력에 의한 역류를 방지하고 혼합을 촉진할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 배출장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 배기관과 연통의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 배기가스 배출장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 배출장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7는 도 6의 배기관의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 배기관에 설치된 교반패널을 확대하여 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10는 배기가스 배출장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 배출장치에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 배출장치는 배기가스에 포함된 각종 오염물질(질소산화물, 황산화물, 분진 등)의 농도를 줄여 배기기준에 적합한 공기를 배출할 수 있는 장치로서, 주로 선박에 탑재되어 사용될 수 있다.
배기가스 배출장치는 습식 스크러버를 설치하는 대신 기설치된 연통에 세정수를 공급하여 배기가스에 포함된 오염물질을 제거할 수 있다. 따라서, 습식 스크러버의 설치에 따른 비용을 절감하고 공간 활용을 극대화할 수 있다. 또한, 연통에 연결된 복수 개의 배기관에 각각 세정수분사노즐을 설치함으로써, 서로 다른 연소기관으로부터 배출된 배기가스의 서로 다른 유입 압력에 의한 역류를 방지할 수 있는 특징이 있다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 배기가스 배출장치(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 배출장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1의 배기관과 연통의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 배기가스 배출장치(1)는 적어도 하나의 배기관(10)과, 연통(20)과, 제1 세정수분사노즐(30)과, 제2 세정수분사노즐(40), 및 세정수배출관(50)을 포함한다.
배기관(10)은 연소기관(도시되지 않음)의 배기가스가 위에서 아래로 공급되는 관으로, 적어도 하나가 후술할 연통(20)에 연결된다. 배기관(10)은 연소기관의 배기구에 직접 연결되어 고온의 배기가스가 직접 이동하는 통로가 되거나, 각종 열 교환기를 통과하여 배기열의 대부분을 재활용하고 남은 폐가스가 이동하는 통로가 될 수 있다. 여기서, 연소기관이라 함은, 연료를 연소하여 선박에 필요한 각종 동력을 발생시키는 장치로서, 예를 들어, 메인 엔진, 발전기 등으로 형성될 수 있다. 배기관(10)은 복수 개의 연소기관의 배기구에 각각 연결될 수 있으며, 위에서 아래로 굴절되어 연통(20)으로 공급되는 배기가스의 유동이 상방을 향하도록 유도할 수 있다.
여기서, 연소기관이라 함은, 연료를 연소하여 선박에 필요한 각종 동력을 발생시키는 장치로서, 예를 들어, 메인 엔진, 발전기 등으로 형성될 수 있다. 배기관(10)은 복수 개의 연소기관의 배기구에 각각 연결될 수 있으며, 복수 개의 연소기관은 선택적으로 동작하여 배기가스를 배출할 수 있다. 이러한 연소기관은 통상, 화석 연료를 연소하여 동력을 발생시키므로, 화석 연료의 연소에 따른 배기가스를 발생시킨다. 발생된 배기가스는 다량의 질소산화물, 황산화물, 및 미세분진 등을 포함하고 있으며, 연소기관의 배기구에 연결된 배기관(10)을 통해 연통(20)으로 공급된다.
연통(20)은 배기관(10)의 하부와 연결되어 배기관(10)을 통과한 배기가스를 외부로 배출하는 장치일 수 있다. 도 2를 참조하여 설명하면, 연통(20)에는 복수 개의 배기관(10)이 연결될 수 있으며, 복수 개의 배기관(10)은 각각 다른 연소기관으로부터 연결되어 연통(20)의 하측에 방사형으로 배치될 수 있다. 이 때, 복수 개의 배기관(10)은 연결된 연소기관의 용량에 따라 각각 직경이 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉, 본원 발명에 따른 배기가스 배출장치(1)는 서로 다른 연소기관으로부터 배출된 배기가스를 하나의 연통(20)을 통해 일괄적으로 배출시키는 구조이다. 그러나, 배기관(10)과 연통(20)이 각각 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 배기관(10)과 연통(20)은 일체로 연결될 수도 있다. 배기관(10)과 연통(20)이 일체로 연결되는 경우, 적어도 일부가 아래와 위를 향하여 연속적으로 굴절되어 굴절부를 이루도록 형성하여 배기가스가 신속하고 원활하게 유동하도록 유도할 수 있다.
이러한 배기관(10)과 연통(20)에는 각각 제1 세정수분사노즐(30)과 제2 세정수분사노즐(40)이 설치된다.
제1 세정수분사노즐(30)은 배기관(10) 내측에 해수 또는 청수 또는 해수와 청수의 혼합수 중 적어도 하나인 세정수를 분사하는 것으로, 일단부가 해수공급관(140) 또는 청수공급관(도시되지 않음)에 연결되고 타단부가 배기관(10)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 세정수분사노즐(30)은 해수와 청수를 선택적으로 공급받아 배기관(10) 내측에 분사한다.
제2 세정수분사노즐(40)은 연통(20) 내측에 해수 또는 청수 또는 해수와 청수의 혼합수 중 적어도 하나인 세정수를 분사하는 것으로, 일단부가 해수공급관(140) 또는 청수공급관(도시되지 않음)에 연결되고 타단부가 연통(20)에 연결될 수 있다. 즉, 제2 세정수분사노즐(40)은 해수와 청수를 선택적으로 공급받아 연통(20) 내측에 분사한다.
이하, 세정수가 해수인 것으로 한정하여, 제1 세정수분사노즐(30)과 제2 세정수분사노즐(40)을 통해 주로 해수가 유입되어 배기관(10)과 연통(20)에 분사되는 과정을 보다 중점적으로 설명한다.
해수공급관(140)은 해수를 유입받아 공급하는 관으로, 해상으로부터 해수를 유입받을 수 있다. 그러나, 해수공급관(140)이 해상으로부터 해수를 유입받아 공급하는 것으로 한정될 것은 아니며, 필요에 따라 탱크에 저장된 해수를 유입받을 수 있다. 해수공급관(140)을 통해 유입된 해수 중 일부는 제1 세정수분사노즐(30)을 통해 배기관(10)으로 분사되고, 나머지 일부는 제2 세정수분사노즐(40)을 통해 연통(20)으로 분사된다.
제1 세정수분사노즐(30)은 배기관(10)과 연통(20)이 연결되는 연결통로 상부에 배치되며, 복수 개로 분지되어 세정수를 미립자 형태로 분사할 수 있다. 제1 세정수분사노즐(30)이 배기관(10)과 연통(20)이 연결되는 연결통로 상부에 세정수를 미립자 형태로 분사함으로써, 배기관(10)을 따라 연통(20)으로 유동하는 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 및 미세분진 등의 오염물질이 세정수에 녹아 배기가스로부터 제거될 수 있다. 특히, 제1 세정수분사노즐(30)은 배기관(10) 내부의 횡단면 전체에 균일하게 세정수를 분사할 수 있다. 따라서, 배기가스와 세정수의 접촉율이 증가하여 오염물질의 제거가 효율적으로 이루어질 수 있으며, 이와 동시에, 제1 세정수분사노즐(30)로부터 분사된 세정수가 수막(water curtain)을 형성하여 서로 다른 유입 압력에 의해 배기가스가 역류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 분사된 세정수가 배기가스의 온도를 낮추는 역할을 하므로, 연통(20)에서의 오염물질 제거 효율이 향상될 수 있다. 이러한 제1 세정수분사노즐(30)은 복수 개가 서로 다른 높이로 중첩되어 배치될 수도 있다. 복수 개의 제1 세정수분사노즐(30)이 서로 다른 높이로 중첩되어 배치됨으로써, 오염물질 제거 효과 및 배기가스 역류 방지 효과가 극대화될 수 있다.
제2 세정수분사노즐(40)은 연통(20) 상부에 배치되며, 복수 개로 분지되어 세정수를 미립자 형태로 분사할 수 있다. 제2 세정수분사노즐(40)이 연통(20) 내측에 세정수를 미립자 형태로 분사함으로써, 연통(20)을 유동하는 배기가스에 포함된 오염물질이 세정수에 녹아 배기가스로부터 추가로 제거될 수 있으며, 오염물질이 제거된 배기가스는 연통(20)의 상부를 통해 외부로 배출될 수 있다. 연통(20)의 상부를 통해 배출되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물, 및 미세분진 등의 오염물질이 제거된 상태이므로, 배기 기준에 적합하게 되어 대기 중에 그대로 방출할 수 있다. 또한, 제2 세정수분사노즐(40)은 제1 세정수분사노즐(30)과 같이 복수 개가 서로 다른 높이로 중첩되어 배치될 수 있다. 복수 개의 제2 세정수분사노즐(40)이 서로 다른 높이로 중첩되어 배치됨으로써, 연통(20) 내부에서의 오염물질 제거 효과가 향상될 수 있다.
또한, 연통(20)은 내측에 액적분리기(21)가 설치될 수 있다. 액적분리기(21)는 연통(20)으로 배출되는 배기가스와 접하여 배기가스에 포함된 수분입자를 응축시키는 것으로, 복수 개의 구조물로 이루어져 제2 세정수분사노즐(40)의 상단부에 설치될 수 있다. 제2 세정수분사노즐(40)의 상단부에 액적분리기(21)가 설치됨으로써, 세정수와 접촉하여 수분입자를 함유하고 있는 배기가스로부터 수분입자가 제거되어 배기가스가 건조된 상태로 배출될 수 있으며, 배기가스로부터 제거된 수분입자를 모아 재활용할 수도 있다.
오염물질이 포함된 배기가스와 접촉하여 질소산화물, 황산화물, 및 미세분진 등이 포함된 세정수는 강산성의 질산과 황산을 형성하며, 세정수배출관(50)을 통해 외부로 배출된다. 세정수배출관(50)은 연통(20)의 하부에 형성되며, 배기관(10)과 연통(20)으로 분사된 세정수를 모아 외부로 배출시킨다. 세정수배출관(50)은 관로가 좁게 형성되어 배출된 세정수가 슬로싱, 롤링과 같은 선박의 요동으로 인해 다시 역류하는 것을 방지할 수 있다. 전술한 바와 같이, 배기관(10)과 연통(20)이 일체로 연결되어 굴절부를 이루는 경우, 세정수배출관(50)은 굴절부 하부에 연결되어 세정수를 배출할 수 있다. 세정수배출관(50)이 굴절부 하부에 연결됨으로써, 세정수의 배출이 용이하게 이루어질 수 있다. 세정수배출관(50)에는 저장탱크(60)가 연결된다.
저장탱크(60)는 연통(20)에서 배출된 세정수를 일시적으로 저장하는 것으로, 해수공급관(140)과 제1 세정수분사노즐(30)과, 제2 세정수분사노즐(40), 및 세정수배출관(50)은 각각 저장탱크(60)에 연결될 수 있다. 즉, 해수공급관(140)을 통해 유입된 세정수는 저장탱크(60)를 통과하여 제1 세정수분사노즐(30)과 제2 세정수분사노즐(40)에 각각 공급되고, 세정수배출관(50)을 통해 배출된 세정수는 저장탱크(60)를 통과한 후 후술할 필터유닛(80)으로 이동한다.
또한, 저장탱크(60)의 일 측에는 중화제를 공급하는 중화제공급부(70)가 연결되어, 배기관(10) 및 연통(20)으로부터 배출된 강산성의 세정수를 중화시킬 수 있다. 중화제는 알칼리 용액, 예를 들어, 수산화나트륨(NaOH) 또는 차아염소산나트륨(NaOCl)일 수 있으며, 중화제공급부(70)는 해수 등을 전기 분해하여 중화제를 직접 생산하는 장치로 형성되거나, 단순히 중화제가 저장된 중화제 탱크로 형성될 수 있다. 저장탱크(60)의 일 측에는 센서부(도시되지 않음)가 설치되어 세정수에 포함된 pH값을 실시간으로 파악할 수 있으며, 중화제공급부(70)는 센서부와 연동하여 중화제의 공급량을 적절하게 조절할 수 있다.
필터유닛(80)은 저장탱크(60)의 후단에 설치되어 미세분진을 분리하는 것으로, 원심분리기, 중력분리기, 필터 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 즉, 저장탱크(60)에서 중화된 세정수는 필터유닛(80)에서 미세분진이 제거되며, 미세분진이 제거되고 염이 함유된 세정수는 별도의 분리기(90)로 공급되어 염과 세정수로 분리될 수 있다. 세정수로부터 분리된 염은 별도의 염저장탱크(110)에 저장될 수 있으며, 염이 제거된 세정수는 순환관(100)을 통하여 저장탱크(60)로 순환되거나 해수배출관(120)을 통해 해상으로 배출될 수 있다. 한편, 필터유닛(80)에서 분리된 미세분진은 슬러지탱크(130)에 저장될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 배기가스 배출장치(1)의 동작에 관해 좀 더 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 5는 배기가스 배출장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
본 발명에 따른 배기가스 배출장치(1)는 습식 스크러버를 설치하는 대신 기설치된 연통(20)에 세정수를 공급하여 배기가스에 포함된 오염물질을 제거할 수 있다. 따라서, 습식 스크러버의 설치에 따른 비용을 절감하고 공간 활용을 극대화할 수 있다. 또한, 연통(20)에 연결된 복수 개의 배기관(10)에 각각 제1 세정수분사노즐(30)을 설치함으로써, 서로 다른 연소기관으로부터 배출된 배기가스의 서로 다른 유입 압력에 의한 역류를 방지할 수 있다.
도 3은 해수공급관으로 유입된 해수가 배기관과 연통을 통과한 후 외부로 배출되는 개루프(open loop) 타입의 동작을 도시한 도면이고, 도 4는 해수공급관으로 유입된 해수가 배기관과 연통을 통과한 후 순환관을 통해 순환되는 폐루프(closed loop) 타입의 동작을 도시한 도면이며, 도 5는 배기가스를 별도의 처리 없이 대기 중에 방출하는 동작을 도시한 도면이다.
먼저, 도 3을 참조하여 설명하면, 해수공급관(140)을 통해 유입된 해수는 저장탱크(60)를 통과한 후 제1 세정수분사노즐(30)과 제2 세정수분사노즐(40)을 통해 각각 배기관(10)과 연통(20)에 분사된다. 제1 세정수분사노즐(30)로 공급된 세정수는 배기관(10)의 상부에서 하부를 향하여 분사되며, 제2 세정수분사노즐(40)로 공급된 세정수는 연통(20)의 상부에서 하부를 향하여 분사된다. 제1 세정수분사노즐(30)을 통해 배기관(10) 내부에 세정수가 분사됨으로써, 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 및 미세분진 등이 1차로 제거될 수 있다. 특히, 제1 세정수분사노즐(30)은 배기관(10) 내부의 횡단면 전체에 걸쳐 균일하게 세정수를 분사하므로, 수막이 형성되어 서로 다른 유입 압력에 따른 배기가스의 역류를 방지할 수 있다.
또한, 제2 세정수분사노즐(40)을 통해 연통(20) 내부에 세정수가 분사됨으로써, 배기가스에 포함된 오염물질이 추가로 제거될 수 있다. 이러한 과정을 통해 배기가스 내부의 오염물질이 제거되며, 오염물질이 제거된 배기가스는 연통(20)을 통해 외부로 배출된다.
배기관(10)에 분사된 세정수는 연통(20)에 분사된 세정수에 합류되어 세정수배출관(50)을 통해 연통(20) 외부로 배출된다. 연통(20)은 세정수배출관(50)을 향하여 횡단면이 점차 작아지므로, 별도의 장치 없이도 세정수가 원활하게 배출될 수 있다. 세정수배출관(50)으로 배출된 세정수는 저장탱크(60)와 필터유닛(80)을 차례로 통과한다. 이 때, 중화제공급부(70)는 저장탱크(60)에 저장된 세정수의 pH값에 대응하여 중화제를 적절하게 공급할 수 있다. 필터유닛(80)은 공급된 세정수에서 미세분진을 분리하며, 미세분진이 분리되고 염이 함유된 세정수를 분리기(90)로 공급한다. 분리기(90)는 염과 세정수를 분리하여, 염은 염저장탱크(110)로 공급하고, 염이 해상방류 기준치 이하로 포함된 세정수는 해수배출관(120)을 통해 해상으로 배출시킨다. 필터유닛(80)에서 분리된 미세분진은 슬러지탱크(130)로 공급된다.
도 4를 참조하면, 해수공급관(140)을 통해 유입된 해수는 제1 세정수분사노즐(30)과 제2 세정수분사노즐(40)을 통해 각각 배기관(10)과 연통(20)에 공급된다.
제1 세정수분사노즐(30)을 통해 배기관(10)에 분사된 세정수는 배기관(10) 내부의 배기가스와 접촉하여 오염물질을 1차로 제거하고, 제2 세정수분사노즐(40)을 통해 연통(20)에 분사된 세정수는 배기관(10)을 통해 연통(20)으로 유입된 배기가스에 잔존하는 오염물질을 추가로 제거한다. 이에 따라, 배기가스는 오염물질이 제거된 상태로 연통(20)을 통해 배출된다.
배기관(10)에 분사된 세정수는 연통(20)에 분사된 세정수에 합류되며, 오염물질을 포함한 상태로 세정수배출관(50)을 통해 배출되어 저장탱크(60)와 필터유닛(80)을 차례로 통과한다. 필터유닛(80)은 미세분진이 제거되고 염이 함유된 세정수를 분리기(90)로 공급하며, 분리기(90)에서 분리된 염이 제거된 세정수는 순환관(100)을 통해 저장탱크(60)로 순환된다. 즉, 도 4의 과정은 세정수배출관(50)을 통해 배출된 세정수가 선외로 배출되지 않고 염이 일부 제거된 상태로 순환관(100)을 통해 재순환하는 것을 제외하면 나머지 과정은 도 3의 과정과 동일하다.
도 4의 과정은 해수의 배출이 제한되는 지역을 통과하는 경우와 같이, 외부로 해수를 배출할 수 없는 경우에 운용될 수 있으며, 도 3과 도 4의 과정은 필요에 따라 선택적으로 또는 순차적으로 운용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 배기관(10)을 유동하는 배기가스에 별도의 처리가 요구되지 않는 경우, 제1 세정수분사노즐(30)과 제2 세정수분사노즐(40)을 폐쇄하여 세정수의 분사를 차단하고, 연통(20)을 통해 배기가스를 대기 중에 그대로 방출시킬 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 10를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 배출장치에 관하여 상세히 설명한다.
배기가스 배출장치는 습식 스크러버를 설치하는 대신 기설치된 연통에 세정수를 공급하여 배기가스에 포함된 오염물질을 제거할 수 있다. 따라서, 습식 스크러버의 설치에 따른 비용을 절감하고 공간 활용을 극대화할 수 있다. 또한, 연통에 연결된 복수 개의 배기관에 각각 세정수공급관과 교반패널을 설치함으로써, 서로 다른 연소기관으로부터 배출된 배기가스의 서로 다른 유입 압력에 의한 역류를 방지하고 혼합을 촉진할 수 있는 특징이 있다.
이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 배기가스 배출장치(201)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 배출장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 7는 도 6의 배기관의 모습을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 8은 배기관에 설치된 교반패널을 확대하여 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5를 이용하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 것은 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 배기가스 배출장치(201)는 적어도 하나의 배기관(210)과, 연통(220)과, 제1 세정수공급관(230)과, 제2 세정수공급관(240), 및 교반패널(250)을 포함한다.
배기관(210)은 연소기관(도시되지 않음)의 배기가스를 공급하는 관으로, 적어도 하나가 후술할 연통(220)에 연결된다. 배기관(210)은 연소기관의 배기구에 직접 연결되어 고온의 배기가스가 직접 이동하는 통로가 되거나, 각종 열교환기를 통과하여 배기열의 대부분을 재활용하고 남은 폐가스가 이동하는 통로가 될 수 있다.
연통(220)은 배기관(210)과 연결되어 배기관(210)을 통과한 배기가스를 외부로 배출하는 장치이다. 연통(220)에는 복수 개의 배기관(210)이 연결될 수 있으며, 복수 개의 배기관(210)은 각각 다른 기관으로부터 연결되어 연통(220)의 하측에 방사형으로 배치될 수 있다. 이 때, 복수 개의 배기관(210)은 연결된 연소기관의 용량에 따라 각각 직경이 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉, 본원 발명에 따른 배기가스 배출장치(201)는 서로 다른 연소기관으로부터 배출된 배기가스를 연통(220)을 통해 일괄적으로 배출시키는 구조이다.
이러한 배기관(210)과 연통(220)에는 각각 제1 세정수공급관(230)과 제2 세정수공급관(240)이 연결된다.
제1 세정수공급관(230)은 배기관(210) 내측에 해수 또는 청수 또는 해수와 청수의 혼합수 중 적어도 하나인 세정수를 공급하는 관으로, 일단부가 해수공급관(350) 또는 청수공급관(도시되지 않음)에 연결되고 타단부가 배기관(210)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 세정수공급관(230)은 해수와 청수를 선택적으로 공급받아 배기관(210) 내측에 공급한다. 또한, 제1 세정수분사노즐(231)은 제1 세정수공급관(230)의 단부에 설치되고, 배기관(210)과 연통(220)이 연결되는 연결통로 상부에 배치되며, 복수 개로 분지되어 세정수를 배기관(210) 내측에 미립자 형태로 분사할 수 있다.
제2 세정수공급관(240)은 연통(220) 내측에 해수 또는 청수 또는 해수와 청수의 혼합수 중 적어도 하나인 세정수를 공급하는 관으로, 일단부가 해수공급관(350) 또는 청수공급관(도시되지 않음)에 연결되고 타단부가 연통(220)에 연결될 수 있다. 즉, 제2 세정수공급관(240)은 해수와 청수를 선택적으로 공급받아 연통(220) 내측에 공급한다. 또한, 제2 세정수분사노즐(241)은 제2 세정수공급관(240)의 단부에 설치되고, 배기관(210)과 연통(220)이 연결되는 연결통로 상부에 배치되며, 복수 개로 분지되어 세정수를 연통(220) 내측에 미립자 형태로 분사할 수 있다.
이하, 세정수가 해수인 것으로 한정하여, 제1 세정수공급관(230)과 제2 세정수공급관(240)을 통해 주로 해수가 유입되어 배기관(210)과 연통(220)에 공급되는 과정을 보다 중점적으로 설명한다.
해수공급관(350)은 해수를 유입받아 공급하는 관으로, 해상으로부터 해수를 유입받을 수 있다. 그러나, 해수공급관(350)이 해상으로부터 해수를 유입받아 공급하는 것으로 한정될 것은 아니며, 필요에 따라 탱크에 저장된 해수를 유입받을 수 있다.
해수공급관(350)을 통해 유입된 해수 중 일부는 제1 세정수공급관(230)을 통해 유동하여 배기관(210)으로 공급되고, 나머지 일부는 제2 세정수공급관(240)을 통해 유동하여 연통(220)으로 공급된다. 이 때, 제1 세정수공급관(230)은 배기관(210) 내부에 위치한 단부(즉, 제1 세정수분사노즐(231))가 배기관(210)의 상부에 배치되며, 복수 개로 분지되어 세정수를 미립자 형태로 분무할 수 있다. 제1 세정수공급관(230)이 배기관(210) 내측에 세정수를 미립자 형태로 분무함으로써, 배기관(210)을 유동하는 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 및 미세분진 등의 오염물질이 세정수에 녹아 배기가스로부터 제거될 수 있으며, 제1 세정수공급관(230)으로부터 분무되는 세정수가 수막(water curtain)을 형성하여 서로 다른 유입 압력에 따른 배기가스의 역류를 방지할 수 있다. 또한, 분무된 세정수가 배기가스의 온도를 낮추는 역할을 하므로, 연통(220)에서의 오염물질 제거 효율이 향상될 수 있다.
제2 세정수공급관(240)은 연통 내부에 위치한 단부(즉, 제2 세정수분사노즐(241))가 연통(220)의 상부에 배치되며, 복수 개로 분지되어 세정수를 미립자 형태로 분무할 수 있다. 제2 세정수공급관(240)이 연통(220) 내측에 세정수를 미립자 형태로 분무함으로써, 연통(220)을 유동하는 배기가스에 포함된 오염물질이 세정수에 녹아 배기가스로부터 추가로 제거될 수 있으며, 오염물질이 제거된 배기가스는 연통(220)의 상부를 통해 외부로 배출될 수 있다. 연통(220)의 상부를 통해 배출되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물, 및 미세분진 등의 오염물질이 제거된 상태이므로, 배기 기준에 적합하게 되어 대기 중에 그대로 방출할 수 있다.
한편, 제1 세정수공급관(230)과 연통(220) 사이의 배기관(210) 내측에는 교반패널(250)이 설치된다. 교반패널(250)은 서로 다른 배기가스, 및 배기가스와 세정수를 혼합하는 것으로, 스테틱 믹서(static mixer)로 형성되어 제1 세정수분사노즐(231)의 아래에 설치될 수 있다. 교반패널(250)은 배기관(210)의 직경보다 작은 직경을 갖으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 배기관(210) 내부에 복수 개가 동일 평면 상에 설치될 수 있다. 배기관(210) 내부에 복수 개의 교반패널(250)이 설치되는 경우, 배기관(210) 내부에 복수 개의 교반패널(250)을 고정하기 위한 고정판(251)이 추가로 설치될 수도 있다. 각각의 배기관(210) 내측에 교반패널(250)이 설치됨으로써, 교반패널(250)을 통과한 배기가스가 회전 유동을 하여 다른 배기가스, 및 세정수에 원활하게 혼합될 수 있다. 특히, 배기관(210) 내부에 산화제를 주입하여 배기가스에 포함된 일산화질소를 이산화질소로 미리 산화시키는 경우, 교반패널(250)에 의해 배기가스와 산화제의 혼합이 촉진될 수 있다. 그러나, 배기관(210) 내부에 복수 개의 교반패널(250)이 설치되는 것으로 한정될 것은 아니며, 교반패널(250)의 개수는 배기관(210)의 직경에 비례하여 가감될 수 있다.
또한, 제1 세정수공급관(230)의 단부 및 배기관(210) 내측에 설치된 제1 세정수분사노즐(231)은, n(단, n은 1이상 자연수)개가 서로 다른 높이로 배치될 수 있다. 상기 제2 세정수공급관(240)의 단부 및 연통(220) 내측에 설치된 제2 세정수분사노즐(241)이 설치되고, m(단, m은 2이상 자연수)개가 서로 다른 높이로 배치될 수 있다. 여기서, m>n 일 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 것과 같이, m=2, n=1일 수 있다. 배기관(210) 내측에는 교반패널(250)이 설치되어 있기 때문에, 공간 제약상 제1 세정수분사노즐(231)를 적게 설치하게 된다. 뿐만 아니라, 교반패널(250)의 설치로 인해서 배기가스와 산화제의 혼합을 촉진할 수 있으므로, 적은 수의 제1 세정수분사노즐(231)에도 불구하고 효과를 증대시칼 수 있다.
또한, 교반패널(250)과 연통(220) 사이의 배기관(210) 내측에는 가이드(211)가 설치될 수 있다. 가이드(211)는 배기관(210) 내부의 배기가스와 세정수의 흐름을 연통(220)으로 유도하기 위한 것으로, 판 상의 부재로 형성되어 복수 개가 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
또한, 연통(220)은 내측에 액적분리기(221)가 설치될 수 있다. 액적분리기(221)는 연통으로 배출되는 배기가스와 접하여 배기가스에 포함된 수분입자를 응축시키는 것으로, 복수 개의 구조물로 이루어져 제2 세정수공급관(240)의 상단부에 설치될 수 있다. 제2 세정수공급관(240)의 상단부에 액적분리기(221)가 설치됨으로써, 세정수와 접촉하여 수분입자를 함유하고 있는 배기가스로부터 수분입자가 제거되어 배기가스가 건조된 상태로 배출될 수 있으며, 배기가스로부터 제거된 수분입자를 모아 재활용할 수도 있다.
오염물질이 포함된 배기가스와 접촉하여 질소산화물, 황산화물, 및 미세분진 등이 포함된 세정수는 세정수배출관(260)을 통해 외부로 배출된다. 세정수배출관(260)은 연통(220)의 하부에 형성되며, 배기관(210)과 연통(220)으로 분사된 세정수를 모아 외부로 배출시킨다. 이 때, 배기관(210) 및 연통(220) 내부의 세정수는 질소산화물과 황산화물이 용해되어 강산성의 질산과 황산을 형성하므로, 세정수에 포함된 미생물을 사멸시킬 수도 있다. 세정수배출관(260) 상에는 저장탱크(270)가 연결된다.
저장탱크(270)는 연통(220)에서 배출된 세정수를 일시적으로 저장하는 것으로, 해수공급관(350)과 제1 세정수공급관(230)과, 제2 세정수공급관(240), 및 세정수배출관(260)은 각각 저장탱크(270)에 연결될 수 있다. 즉, 해수공급관(350)을 통해 유입된 세정수는 저장탱크(270)를 통과하여 제1 세정수공급관(230)과 제2 세정수공급관(240)에 각각 공급되고, 세정수배출관(260)을 통해 배출된 세정수는 저장탱크(270)를 통과한 후 후술할 필터유닛(280)으로 이동한다.
또한, 저장탱크(270)의 일 측에는 중화제를 공급하는 중화제공급부(290)가 연결되어, 연통(220)으로부터 배출된 강산성의 세정수를 중화시킬 수 있다. 중화제는 알칼리 용액, 예를 들어, 수산화나트륨(NaOH) 또는 차아염소산나트륨(NaOCl)일 수 있으며, 중화제공급부(290)는 해수 등을 전기 분해하여 중화제를 직접 생산하는 장치로 형성되거나, 단순히 중화제가 저장된 중화제 탱크로 형성될 수 있다. 저장탱크(270)의 일 측에는 센서부(도시되지 않음)가 설치되어 세정수에 포함된 pH값을 실시간으로 파악할 수 있으며, 중화제공급부(290)는 센서부와 연동하여 중화제의 공급량을 적절하게 조절할 수 있다.
필터유닛(280)은 저장탱크(270)의 후단에 설치되어 미세분진을 분리하는 것으로, 원심분리기, 중력분리기, 필터 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 즉, 저장탱크(270)에서 중화된 세정수는 필터유닛(280)에서 미세분진이 제거되며, 미세분진이 제거되고 염이 함유된 세정수는 별도의 분리기(300)로 공급되어 염과 세정수로 분리될 수 있다. 세정수로부터 분리된 염은 별도의 염저장탱크(320)에 저장될 수 있으며, 염이 제거된 세정수는 순환관(310)을 통하여 저장탱크(270)로 순환되거나 해수배출관(330)을 통해 해상으로 배출될 수 있다. 한편, 필터유닛(280)에서 분리된 미세분진은 슬러지탱크(340)에 저장될 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10를 참조하여, 배기가스 배출장치(201)의 동작에 관해 좀 더 상세히 설명한다.
도 9 및 도 10는 배기가스 배출장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
도 9는 해수공급관으로 유입된 해수가 배기관과 연통을 통과한 후 외부로 배출되는 개루프(open loop) 타입의 동작을 도시한 도면이고, 도 10는 해수공급관으로 유입된 해수가 배기관과 연통을 통과한 후 순환관을 통해 순환되는 폐루프(closed loop) 타입의 동작을 도시한 도면이다.
먼저, 도 9를 참조하여 설명하면, 해수공급관(350)을 통해 유입된 해수는 저장탱크(270)를 통과한 후 제1 세정수공급관(230)과 제2 세정수공급관(240)을 통해 각각 복수 개의 배기관(210)과 연통(220)에 공급된다. 제1 세정수공급관(230)을 유동하는 세정수는 각각의 배기관(210)의 상부에서 하부를 향하여 분사되며, 제2 세정수공급관(240)을 유동하는 세정수는 연통(220)의 상부에서 하부를 향하여 분사된다. 제1 세정수공급관(230)을 통해 각각의 배기관(210) 내부에 세정수가 분사됨으로써, 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 및 미세분진 등이 1차로 제거될 수 있다.
특히, 각각의 배기관(210) 내부에는 교반패널(250)이 설치되므로, 서로 다른 배기가스, 및 배기가스와 세정수의 혼합이 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 제2 세정수공급관(240)을 통해 연통(220) 내부에 세정수가 분사됨으로써, 배기가스에 포함된 오염물질이 추가로 제거될 수 있다. 이러한 과정을 통해 배기가스 내부의 오염물질이 제거되며, 오염물질이 제거된 배기가스는 연통(220)을 통해 외부로 배출된다.
배기관(210)에 분무된 세정수는 연통(220)에 분무된 세정수에 합류되어 세정수배출관(260)을 통해 연통(220) 외부로 배출된다. 세정수배출관(260) 상에는 저장탱크(270)와 필터유닛(280)이 설치되므로, 세정수는 저장탱크(270)와 필터유닛(280)을 차례로 통과한다. 이 때, 중화제공급부(290)는 저장탱크(270)에 저장된 세정수의 pH값에 대응하여 중화제를 적절하게 공급할 수 있다. 필터유닛(280)은 공급된 세정수에서 미세분진을 분리하며, 미세분진이 분리되고 염이 함유된 세정수를 분리기(300)로 공급한다. 분리기(300)는 염과 세정수를 분리하여, 염은 염저장탱크(320)로 공급하고, 염이 제거된 세정수는 해수배출관(330)을 통해 해상으로 배출시킨다. 필터유닛(280)에서 분리된 미세분진은 슬러지탱크(340)로 공급된다.
이어서, 도 10를 참조하면, 해수공급관(350)을 통해 유입된 해수는 제1 세정수공급관(230)과 제2 세정수공급관(240)을 통해 각각 배기관(210)과 연통(220)에 공급된다. 제1 세정수공급관(230)을 통해 배기관(210)으로 공급된 세정수는 배기관(210) 내부의 배기가스와 접촉하여 오염물질을 1차로 제거하고, 제2 세정수공급관(240)을 통해 연통(220)으로 공급된 세정수는 배기관(210)을 통해 연통(220)으로 유입된 배기가스에 잔존하는 오염물질을 추가로 제거한다. 이에 따라, 배기가스는 오염물질이 제거된 상태로 연통(220)을 통해 배출된다.
배기관(210)에 분무된 세정수는 연통(220)에 분무된 세정수에 합류되며, 오염물질을 포함한 상태로 세정수배출관(260)을 통해 배출되어 저장탱크(270)와 필터유닛(280)을 차례로 통과한다. 필터유닛(280)은 미세분진이 제거되고 염이 함유된 세정수를 분리기(300)로 공급하며, 분리기(300)에서 분리된 염이 제거된 세정수는 순환관(310)을 통해 저장탱크(270)로 순환된다. 즉, 도 10의 과정은 세정수배출관(260)을 통해 배출된 세정수가 선외로 배출되지 않고 염이 제거된 상태로 순환관(310)을 통해 재순환하는 것을 제외하면 나머지 과정은 도 9의 과정과 동일하다.
도 10의 과정은 해수의 배출이 제한되는 지역을 통과하는 경우와 같이, 외부로 해수를 배출할 수 없는 경우에 운용될 수 있으며, 도 9와 도 10의 과정은 필요에 따라 선택적으로 또는 순차적으로 운용될 수 있다.
본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 배기가스 배출장치는 배기관 및 연통에 한정되지 않고, 다양한 형태의 가스배관에도 적용될 수 있다. 즉, 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 배기가스 배출장치는 수직방향으로 연장되고, 내부에서 아래 방향으로 세정수가 분사되는 제1 가스배관; 상기 제1 가스배관과 연결되고, 수직방향으로 연장되고, 내부에서 아래 방향으로 세정수가 분사되는 제2 가스배관; 및 상기 제1 가스배관과 상기 제2 가스배관의 연결부위에 형성되어, 상기 분사된 세정수를 배출하는 세정수 배출관을 포함할 수 있다. 여기서, 배기가스는 U자 형태로 배치된 제1 및 제2 가스배관을 통과하면서, 세정수에 의해 배기가스에 포함된 오염물질이 제거될 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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.

Claims (15)

  1. 연소기관의 배기가스가 위에서 아래로 공급되는 적어도 하나의 배기관;
    상기 배기관의 하부에 연결되어 상기 배기관을 통과한 배기가스를 외부로 배출하는 연통;
    상기 배기관 내측에 설치되어 세정수를 분사하는 제1 세정수분사노즐;
    상기 연통 내측에 설치되어 세정수를 분사하는 제2 세정수분사노즐; 및
    상기 연통의 하부에 형성되어 세정수를 배출하는 세정수배출관을 포함하는 배기가스 배출장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 세정수분사노즐은 상기 배기관과 상기 연통이 연결된 연결통로 상부에 배치되는 배기가스 배출장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 세정수분사노즐은 상기 배기관 내부의 횡단면 전체에 균일하게 세정수를 분사하는 배기가스 배출장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 세정수분사노즐 또는 상기 제2 세정수분사노즐은 복수 개가 서로 다른 높이로 중첩되어 배치되는 배기가스 배출장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 배기관과 상기 연통은 일체로 연결되며 적어도 일부가 아래와 위를 향하여 연속적으로 굴절되어 굴절부를 이루고, 상기 세정수배출관은 상기 굴절부 하부에 연결되는 배기가스 배출장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 세정수배출관에 연결되어 상기 연통에서 배출되는 세정수를 저장하는 저장탱크를 더 포함하되,
    상기 제1 세정수분사노즐과 상기 제2 세정수분사노즐은 각각 상기 저장탱크와 연결되어 세정수를 공급받는 배기가스 배출장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 저장탱크에 연결되어 중화제를 공급하는 중화제공급부와,
    상기 저장탱크의 후단에 설치되어 세정수에 포함된 미세분진을 분리하는 필터유닛을 더 포함하는 배기가스 배출장치.
  8. 연소기관의 배기가스를 공급하는 적어도 하나의 배기관;
    상기 배기관과 연결되어 상기 배기관을 통과한 배기가스를 외부로 배출하는 연통;
    상기 배기관 내측에 세정수를 공급하는 제1 세정수공급관;
    상기 연통 내측에 세정수를 공급하는 제2 세정수공급관; 및
    상기 제1 세정수공급관과 상기 연통 사이의 상기 배기관 내측에 설치되어 배기가스와 세정수를 혼합하는 교반패널(static mixer)을 포함하는 배기가스 배출장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 배기관은 복수 개가 상기 연통에 연결되며, 상기 배기관은 각각 다른 기관으로부터 연결된 것인 배기가스 배출장치.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 교반패널은 상기 배기관의 직경보다 작은 직경을 갖고 상기 배기관 내부에 복수 개가 설치되는 배기가스 배출장치.
  11. 제8 항에 있어서, 상기 배기관은 복수 개가 상기 연통에 연결되며, 상기 배기관은 각각 직경이 서로 다른 배기가스 배출장치.
  12. 제8 항에 있어서, 상기 연통의 내측의 상기 제2 세정수공급관 상단부에 설치되며, 복수 개의 구조물로 이루어져 상기 연통으로 배출되는 배기가스와 접하는 액적분리기를 더 포함하는 배기가스 배출장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 세정수공급관의 단부 및 상기 배기관 내측에 설치된 제1 세정수분사노즐이 설치되고,
    상기 교반패널은 상기 배기관 내측에서, 상기 제1 세정수분사노즐의 아래에 설치되는 배기가스 배출장치.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 세정수공급관의 단부 및 상기 배기관 내측에 설치된 제1 세정수분사노즐이 설치되고,
    상기 제2 세정수공급관의 단부 및 상기 연통 내측에 설치된 제2 세정수분사노즐이 설치되고,
    상기 제1 세정수분사노즐은 n(단, n은 1이상 자연수)개가 서로 다른 높이로 배치되고,
    상기 제2 세정수분사노즐은 m(단, m은 2이상 자연수)개가 서로 다른 높이로 배치되고,
    상기 m>n 인 배기가스 배출장치.
  15. 수직방향으로 연장되고, 내부에서 아래 방향으로 세정수가 분사되는 제1 가스배관;
    상기 제1 가스배관과 연결되고, 수직방향으로 연장되고, 내부에서 아래 방향으로 세정수가 분사되는 제2 가스배관; 및
    상기 제1 가스배관과 상기 제2 가스배관의 연결부위에 형성되어, 상기 분사된 세정수를 배출하는 세정수 배출관을 포함하고,
    배기가스는 U자 형태로 배치된 제1 및 제2 가스배관을 통과하면서, 세정수에 의해 배기가스에 포함된 오염물질이 제거되는 배기가스 배출장치.
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