KR101973885B1 - 스크러버, 배기 가스 처리 장치, 선박 - Google Patents

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다카히로 나카가와
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

스크러버, 배기 가스 처리 장치, 선박에 있어서, 중공 형상을 이루는 스크러버 본체 (33) 와, 배기 가스가 도입되는 벤투리부 (34) 와, 벤투리부 (34) 에 도입된 배기 가스에 대해 물을 분사함으로써 함유하는 유해 물질을 제거하는 제 1 물 분사부 (36) 와, 벤투리부 (34) 의 벽면에 대해 물을 분사함으로써 부착된 유해 물질을 제거하는 제 2 물 분사부 (38) 를 설치함으로써, 벤투리부에 대한 유해 물질의 부착을 억제한다.

Description

스크러버, 배기 가스 처리 장치, 선박{SCRUBBER, EXHAUST GAS TREATMENT DEVICE, AND SHIP}
본 발명은, 배기 가스에 물 분사를 실시함으로써 유해 물질을 제거하는 스크러버, 이 스크러버가 설치되어 배용 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리 장치, 배기 가스 처리 장치를 구비한 선박에 관한 것이다.
디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스는, NOx 나 SOx, 매진 등의 유해 물질이 포함되어 있다. 특히, 저질의 연료가 사용되는 배용 디젤 엔진은, 배기 가스에 포함되는 유해 물질의 양도 많아진다. 그 때문에, 배용 디젤 엔진은, 최근 엄격해지는 각종 배기 가스 규제에 대응하기 위해, 이 유해 물질을 처리하는 기술이나 배기 가스 처리 장치가 필요로 된다.
배기 가스 중의 NOx 를 저감하는 방법으로는, 배기 가스 재순환 (EGR) 이 있다. 이 EGR 은, 디젤 엔진의 연소실로부터 배출된 배기 가스의 일부를, 연소용 공기에 혼입하여 연소용 가스로 하고, 연소실로 되돌리는 것이다. 그 때문에, 연소용 가스는, 산소 농도가 저하하고, 연료와 산소의 반응인 연소의 속도를 느리게 함으로써 연소 온도가 저하하고, NOx 의 발생량을 감소시킬 수 있다.
그리고, 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스는, 전술한 바와 같이 엔진에 대해서도 유해한 SOx, 매진이 포함되어 있기 때문에, EGR 밸브를 통과하여 스크러버에 의해 SOx 나 매진 등의 유해 물질이 제거된 후, 대기로부터 흡입된 연소용 공기에 혼입되고 나서 디젤 엔진으로 되돌려진다. 이때, 스크러버는, 배기 가스에 대해 물 분사를 실시함으로써 유해 물질을 제거하고 있다. 이 스크러버는, 재순환 가스뿐만 아니라, 연돌로부터 배출되는 배기 가스의 SOx 나 매진을 제거하는 장치로서도 유효하다.
또한, 배기 가스 재순환 시스템으로는, 예를 들어 하기 특허문헌 1 에 기재된 것이 있다.
일본 공개특허공보 2012-127205호
상기 서술한 종래의 배기 가스 처리 장치에서, 배기 가스의 재순환 라인에 설치된 스크러버는, 배기 가스에 물 분사를 실시함으로써 유해 물질을 제거하고 있다. 이때, 스크러버는, 벤투리부나 그 주변의 벽면에 SOx 나 매진 등의 미립자 (PM) 가 부착되어 버린다.
본 발명은 상기 서술한 과제를 해결하는 것으로, 벤투리부에 대한 유해 물질의 부착을 억제하는 스크러버, 배기 가스 처리 장치, 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스크러버는, 배기 가스가 도입되는 벤투리부와, 상기 벤투리부에 도입된 배기 가스에 대해 물을 분사함으로써 함유하는 유해 물질을 제거하는 제 1 물 분사부와, 상기 벤투리부의 벽면에 대해 물을 분사함으로써 부착된 유해 물질을 제거하는 제 2 물 분사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 제 1 물 분사부는, 벤투리부에 도입된 배기 가스에 물을 분사함으로써, 배기 가스 중의 유해 물질을 제거할 수 있고, 제 2 물 분사부는, 벤투리부의 벽면에 물을 분사함으로써, 배기 가스로부터 제거되어 벤투리부의 벽면에 부착된 유해 물질을 제거할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 장치는, 엔진으로부터 배출된 배기 가스의 일부를 연소용 가스의 일부로서 상기 엔진으로 재순환하는 배기 가스 재순환 라인과, 상기 배기 가스 재순환 라인에 설치되는 청구항 1 의 스크러버를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 엔진으로부터 배출된 배기 가스의 일부가 배기 가스 재순환 라인을 통과할 때, 제 1 물 분사부는, 벤투리부에 도입된 배기 가스에 물을 분사함으로써, 배기 가스 중의 유해 물질을 제거할 수 있고, 제 2 물 분사부는, 벤투리부의 벽면에 물을 분사함으로써, 배기 가스로부터 제거되어 벤투리부의 벽면에 부착된 유해 물질을 제거할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 장치에서는, 청수를 상기 스크러버에 공급하는 청수 공급 장치와, 상기 청수 공급 장치의 청수를 상기 제 2 물 분사부에 공급하는 제 1 세정수 라인이 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 2 물 분사부는, 스크러버에 공급하는 청수의 일부를 분사하게 되어, 벤투리부의 벽면에 적정하게 물을 분사하여 유해 물질을 제거할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 장치에서는, 상기 배기 가스 재순환 라인에 설치되어 공기와 재순환 가스를 혼합한 연소용 가스를 냉각하는 냉각기와, 상기 냉각기에 의해 연소용 가스를 냉각함으로써 발생한 응축수를 상기 스크러버에 공급하는 응축수 공급 장치와, 상기 응축수 공급 장치의 응축수를 상기 제 2 물 분사부에 공급하는 제 2 세정수 라인이 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 제 2 물 분사부는, 냉각기가 연소용 가스를 냉각하여 생성한 응축수의 일부를 분사하게 되어, 청수를 사용하는 일 없이, 저비용화를 가능하게 하여 벤투리부의 벽면에 부착된 유해 물질을 적정하게 제거할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 장치에서는, 청수를 저류함과 함께, 상기 배기 가스 재순환 라인에 설치된 냉각기에 의해 연소용 가스를 냉각함으로써 발생한 응축수를 저류하는 급수 탱크가 설치되고, 상기 급수 탱크의 물을 상기 제 2 물 분사부에 공급하는 제 3 세정수 라인이 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 급수 탱크는, 청수와, 냉각기에 의해 연소용 가스를 냉각함으로써 생성한 응축수를 저류하고, 제 2 물 분사부는, 이 저류수를 분사하게 된다. 그 때문에, 배기 가스에 분사하는 물로서 공급하는 청수 등의 필요량이 감소하고, 처리수를 유효 이용함으로써 장치의 대형화 및 고비용화를 억제할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 장치에서는, 상기 급수 탱크의 물을 상기 스크러버의 저수부에 공급하는 급수 라인이 설치되고, 상기 세정수 라인은, 급수 라인의 물을 상기 제 2 물 분사부에 공급하는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 급수 탱크는, 청수와, 냉각기에 의해 연소용 가스를 냉각함으로써 생성한 응축수를 저류하고, 이 저류수가 스크러버의 저수부에 공급됨과 함께 제 2 물 분사부에 공급된다. 그 때문에, 처리수를 유효 이용함으로써 장치의 대형화 및 고비용화를 억제할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 장치에서는, 상기 급수 탱크의 저류수를 순환하는 순환수 라인이 설치되고, 상기 급수 라인은, 상기 순환수 라인의 물을 상기 스크러버의 저수부에 공급하는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 저수부의 저수량이 충분할 때, 저수부의 물은, 스크러버에 공급되지 않고 순환수 라인을 순환하고, 저수부의 저수량이 적어졌을 때, 저수부의 물은, 스크러버에 공급된다. 그 때문에, 저수부의 저수량이 저하하면, 순환수 라인을 순환하고 있는 물을 즉시 스크러버에 공급할 수 있고, 저수부의 저수량을 조기에 회복시킬 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 장치에서는, 상기 순환수 라인에 있어서의 상기 급수 라인과의 접속부보다 하류측에 스로틀부가 형성되고, 상기 세정수 라인은, 상기 순환수 라인에 있어서의 상기 급수 라인과의 접속부보다 상류측에 접속되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 저수부의 저수량이 충분할 때, 급수 탱크의 물은, 스크러버에 공급되지 않고 순환수 라인을 순환함과 함께, 일부가 세정수 라인에 의해 스크러버의 배기 가스 도입부에 공급됨으로써, 배기 가스 도입부를 세정할 수 있다. 이때, 순환수 라인에 스로틀부가 형성됨으로써, 이 스로틀부가 저항이 되어, 적정량의 물을 세정수 라인에 흐르게 할 수 있다. 그리고, 저수부의 저수량이 하한값보다 적어졌을 때에, 급수 탱크의 물이 급수 라인에 의해 저수부에 공급되지만, 급수 라인의 압력 손실과 스로틀부의 저항을 동일하게 설정함으로써, 이때도 적정량의 물을 세정수 경로에 흐르게 할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 장치에서는, 상기 급수 라인에 설치되는 급수 밸브와, 상기 저수부의 저수량을 계측하는 계측 센서와, 상기 계측 센서가 계측한 상기 저수부의 저수량이 미리 설정된 하한값보다 적어졌을 때에 상기 급수 밸브를 개방하는 제어 장치가 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 계측 센서가 저수부의 저수량을 계측하고, 이 저수부의 저수량이 하한값보다 적어졌을 때에 급수 밸브를 개방함으로써, 스크러버에 있어서의 저수부의 저수량을 항상 적정량으로 유지할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 처리 장치에서는, 상기 배기 가스 재순환 라인은, EGR 밸브가 설치되고, 상기 EGR 밸브가 개방되면, 상기 제 2 물 분사부에 물이 공급되는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 필요시에 제 2 물 분사부에 물이 공급됨으로써, 배기 가스로부터 제거되어 벤투리부의 벽면에 부착된 유해 물질을 적정하게 제거할 수 있다.
또, 본 발명의 선박은, 상기 배기 가스 처리 장치를 구비하는 것이다.
따라서, 스크러버에서, 제 1 물 분사부는, 벤투리부에 도입된 배기 가스에 물을 분사함으로써, 배기 가스 중의 유해 물질을 제거할 수 있고, 제 2 물 분사부는, 벤투리부의 벽면에 물을 분사함으로써, 배기 가스로부터 제거되어 벤투리부의 벽면에 부착된 유해 물질을 제거할 수 있다.
본 발명의 스크러버, 배기 가스 처리 장치, 선박에 의하면, 배기 가스로부터 제거되어 벤투리부의 벽면에 부착된 유해 물질을 제거할 수 있다.
도 1 은, 제 1 실시형태의 배기 가스 처리 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는, 제 2 실시형태의 배기 가스 처리 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 3 은, 배기 가스 처리 장치에 의한 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4 는, 저수부에 대한 물 공급 제어를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5 는, 제 3 실시형태의 배기 가스 처리 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 6 은, 저수부에 있어서의 급수 제어의 처리 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 7 은, 메이크업 워터 탱크에 있어서의 급수 제어의 처리 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 8 은, 저수부에 대한 급수 제어를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9 는, 메이크업 워터 탱크에 대한 급수 제어를 설명하기 위한 개략도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관련된 스크러버, 배기 가스 처리 장치, 선박의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 또 실시형태가 복수 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.
[제 1 실시형태]
도 1 은, 제 1 실시형태의 배기 가스 처리 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
제 1 실시형태의 스크러버는, 배용 디젤 엔진으로부터 배출된 배기 가스에 대해 물 분사를 실시함으로써, 배기 가스에 함유되는 유해 물질을 제거하는 것이다. 또, 제 1 실시형태의 배기 가스 처리 장치는, 이 스크러버가 설치되고, 배용 디젤 엔진으로부터 배출된 배기 가스의 일부를 공기와 혼합한 후에 과급기에 의해 압축하여 연소용 가스로서 배용 디젤 엔진으로 재순환할 때, 이 재순환하는 배기 가스로부터 유해 물질을 제거하는 것이다.
제 1 실시형태의 배기 가스 처리 장치에 있어서, 도 1 에 나타내는 바와 같이 배용 디젤 엔진 (11) 은, 도시하지 않지만, 프로펠러축을 통하여 추진용 프로펠러를 구동 회전시키는 추진용 기관 (주기관) 이다. 이 배용 디젤 엔진 (11) 은, 유니플로 소배기식의 디젤 엔진으로서, 2 스트로크 디젤 엔진이고, 실린더 내의 흡배기의 흐름을 하방으로부터 상방으로의 일방향으로 하고, 배기의 잔류를 없애도록 한 것이다. 배용 디젤 엔진 (11) 은, 피스톤이 상하 이동하는 실린더 (연소실)(12) 와, 실린더 (12) 에 연통하는 소기 챔버 (13) 와, 실린더 (12) 에 연통함과 함께 배기 밸브가 설치되는 배기 포트 (14) 가 설치되어 있다. 그리고, 배용 디젤 엔진 (11) 은, 소기 챔버 (13) 에 급기 라인 (G1) 이 연결되고, 배기 포트 (14) 에 배기 라인 (G2) 이 연결되어 있다.
과급기 (21) 는, 컴프레서 (22) 와 터빈 (23) 이 회전축 (24) 에 의해 일체로 회전하도록 연결되어 구성되어 있다. 이 과급기 (21) 는, 배용 디젤 엔진 (11) 의 배기 라인 (G2) 으로부터 배출된 배기 가스에 의해 터빈 (23) 이 회전하고, 터빈 (23) 의 회전이 회전축 (24) 에 의해 전달되어 컴프레서 (22) 가 회전하고, 이 컴프레서 (22) 가 공기 및/또는 재순환 가스를 압축하여 급기 라인 (G1) 으로부터 배용 디젤 엔진 (11) 에 공급한다.
과급기 (21) 는, 터빈 (23) 을 회전시킨 배기 가스를 배출하는 배기 라인 (G3) 이 연결되어 있고, 이 배기 라인 (G3) 은, 도시하지 않은 연돌 (퍼넬) 에 연결되어 있다. 또, 배기 라인 (G3) 은, 중도부로부터 배기 가스 재순환 라인 (G4) 이 분기하여 설치되어 있다. 배기 가스 재순환 라인 (G4) 은, EGR 밸브 (유량 제어 밸브)(31) 가 설치되어 있고, 스크러버 (32) 에 연결되어 있다. EGR 밸브 (31) 는, 배기 가스 재순환 라인 (G4) 을 통과하는 배기 가스의 유량을 조정하는 것이고, 배기 라인 (G3) 으로부터 배기 가스 재순환 라인 (G4) 으로 분류하는 배기 가스량을 조정한다. 스크러버 (32) 는, 배기 가스에 대해 물을 분사함으로써, 함유하는 SOx 나 매진 등의 유해 물질을 제거하는 것이다. 본 실시형태에서는, 벤투리식 스크러버를 채용하고 있지만, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다.
스크러버 (32) 는, 중공 형상을 이루는 본체 (33) 와, 배기 가스가 도입되는 벤투리부 (34) 와, 배수를 저류하는 저수부 (35) 를 구비하고 있다. 스크러버 (32) 는, 벤투리부 (34) 에 도입된 배기 가스에 대해 물을 분사하는 제 1 물 분사부 (36) 가 설치되어 있고, 저수부 (35) 의 배수를 이 제 1 물 분사부 (36) 에 순환하는 배수 순환 라인 (W1) 이 설치되고, 배수 순환 라인 (W1) 에 펌프 (37) 가 설치되어 있다. 또, 스크러버 (32) 는, 벤투리부 (34) 의 벽부에 대해 물을 분사하는 제 2 물 분사부 (38) 가 설치되어 있다. 그리고, 이 스크러버 (32) 는, 유해 물질이 제거된 배기 가스를 배출하는 가스 배출부 (39) 가 설치되고, 가스 배출 라인 (G5) 이 연결되어 있다. 가스 배출 라인 (G5) 은, 미스트 분리기 (미스트 엘리미네이터)(40) 와 블로어 (송풍기)(41) 가 설치되고, 혼합기 (믹서)(42) 에 연결되어 있다.
블로어 (41) 는, 스크러버 (32) 내의 배기 가스를 가스 배출부 (39) 로부터 가스 배출 라인 (G5) 으로 배출하는 것이다. 미스트 분리기 (40) 는, 물 분사에 의해 유해 물질이 제거된 배기 가스에 함유되는 소경 입자의 액적을 분리하는 것이고, 분리한 분리수는, 분리수 라인 (W2) 에 의해 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 로 되돌려진다. 혼합기 (믹서)(42) 는, 외기로부터 흡입한 공기와 가스 배출 라인 (G5) 으로부터의 배기 가스 (재순환 가스) 를 혼합하여 연소용 가스를 생성하는 것이고, 이 연소용 가스를 과급기 (21) 의 컴프레서 (22) 에 공급하는 연소용 공기 공급 라인 (G6) 이 설치되어 있다. 그리고, 과급기 (21) 는, 컴프레서 (22) 가 압축한 연소용 가스를 급기 라인 (G1) 으로부터 배용 디젤 엔진 (11) 에 공급 가능하고, 급기 라인 (G1) 에 에어 쿨러 (냉각기)(43) 가 설치되어 있다. 이 에어 쿨러 (43) 는, 컴프레서 (22) 에 의해 압축되어 고온이 된 연소용 가스와 냉각수를 열교환함으로써, 연소용 가스를 냉각하는 것이다.
선박은, 청수를 제조하기 위한 조수기 (造水機)(51) 가 탑재되어 있고, 조수기 (51) 에 의해 제조된 청수를 저류하는 청수 탱크 (52) 가 연결되어 있다. 그리고, 청수 탱크 (52) 는, 청수 공급 라인 (W3) 에 의해 스크러버 (32) 에 연결되어 있고, 청수 공급 라인 (W3) 에 청수 펌프 (53) 가 설치되어 있다.
세정수 라인 (제 1 세정수 라인)(W4) 은, 기단부가 청수 공급 라인 (W3) 에 있어서의 청수 펌프 (53) 보다 하류측에 연결되고, 선단부가 스크러버 (32) 에 있어서의 벤투리부 (34) 의 제 2 물 분사부 (38) 에 연결되어 있다. 세정수 라인 (W4) 은, 유량 조정 밸브 (54) 와 유량계 (55) 가 설치되어 있다.
제어 장치 (61) 는, EGR 밸브 (31), 청수 펌프 (53), 유량 조정 밸브 (54) 를 제어 가능하게 되어 있다. 이 제어 장치 (61) 는, 선박의 운항 상태 (운행 해역) 에 따라 EGR 밸브 (31) 를 개폐 제어한다. 즉, 제어 장치 (61) 는, 현재의 선박의 운행 해역이 NOx 의 배출량을 규제하는 NOx 규제 해역이 아니면 EGR 밸브 (31) 를 폐지하고, NOx 규제 해역이면 EGR 밸브 (31) 를 개방한다.
제어 장치 (61) 는, 스크러버 (32) 에 있어서의 배수의 수량에 따라 청수 펌프 (53) 를 구동 제어한다. 즉, 스크러버 (32) 는, 배기 가스에 물 분사를 실시함으로써 유해 물질을 제거하는 것으로부터, 분사수의 일부가 고온의 배기 가스에 의해 수증기가 되어, 배기 가스와 함께 사라진다. 또, 스크러버 (32) 는, 도시하지 않지만, 저수부 (35) 의 배수를 필터에 의해 세정하는 것으로부터, 일부의 배수가 폐기물과 함께 사라진다. 그 때문에, 스크러버 (32) 는, 분사하기 위한 물을 정기적으로 보급할 필요가 있다.
스크러버 (32) 는, 저수부 (35) 에 저류되어 있는 배수의 수량을 계측하는 수량 센서 (62) 가 설치되어 있다. 제어 장치 (61) 는, 수량 센서 (62) 가 계측한 저수부 (35) 의 수량이 미리 설정된 하한값보다 적어지면, 청수 펌프 (53) 를 작동함으로써, 청수 탱크 (52) 에 저류되어 있는 청수를 청수 공급 라인 (W3) 에 의해 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 공급한다. 그 후, 제어 장치 (61) 는, 수량 센서 (62) 가 계측한 저수부 (35) 의 수량이 상한값보다 많아지면, 청수 펌프 (53) 의 작동을 정지함으로써, 청수 공급 라인 (W3) 에 의한 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 로의 청수의 공급을 정지한다.
또, EGR 밸브 (31) 가 개방되면, 배기 가스의 일부가 배기 라인 (G3) 으로부터 배기 가스 재순환 라인 (G4) 으로 흐르는 것으로부터, 스크러버 (32) 가 작동하게 되고, 제 2 물 분사부 (38) 는, 세정수 라인 (W4) 으로부터 공급된 물을 벤투리부 (34) 에 분사할 필요가 있다. 그 때문에, 제어 장치 (61) 는, EGR 밸브 (31) 가 개방되면, 유량계 (55) 의 계측 결과에 기초하여 청수 펌프 (53) 를 구동함과 함께 유량 조정 밸브 (54) 를 소정 개방도만큼 개방하여, 물을 세정수 라인 (W4) 으로부터 제 2 물 분사부 (38) 로 공급한다.
또한, 본 발명의 청수 공급 장치는, 조수기 (51) 와 청수 탱크 (52) 와 청수 펌프 (53) 와 청수 공급 라인 (W3) 에 의해 구성된다.
여기서, 제 1 실시형태의 배기 가스 처리 장치의 작용을 설명한다.
제 1 실시형태의 배기 가스 처리 장치에 있어서, 배용 디젤 엔진 (11) 은, 소기 챔버 (13) 로부터 실린더 (12) 내로 연소용 공기가 공급되면, 피스톤에 의해 이 연소용 공기가 압축되고, 이 고온의 공기에 대해 연료가 분사됨으로써 자연 착화하고, 연소한다. 그리고, 발생한 연소 가스는, 배기 가스로서 배기 포트 (14) 로부터 배기 라인 (G2) 으로 배출된다. 배용 디젤 엔진 (11) 으로부터 배출된 배기 가스는, 과급기 (21) 에 있어서의 터빈 (23) 을 회전시킨 후, 배기 라인 (G3) 으로 배출되고, EGR 밸브 (31) 가 폐지되어 있을 때는, 전체량이 배기 라인 (G3) 으로부터 외부로 배출된다.
한편, EGR 밸브 (31) 가 개방되어 있을 때 배기 가스는, 그 일부가 배기 라인 (G3) 으로부터 배기 가스 재순환 라인 (G4) 으로 흐른다. 배기 가스 재순환 라인 (G4) 으로 흐른 배기 가스는, 스크러버 (32) 에 의해, 함유하는 NOx 나 매진 등의 유해 물질이 제거된다. 즉, 스크러버 (32) 에서, 배기 가스는, 벤투리부 (34) 를 고속으로 통과할 때, 제 1 물 분사부 (36) 로부터 물이 분사됨으로써, 이 물에 의해 냉각됨과 함께, SOx 나 매진 등의 미립자 (PM) 가 물과 함께 낙하하여 제거된다. 또, 제 2 물 분사부 (38) 는, 세정수 라인 (W4) 으로부터 공급된 물을 분사함으로써, 이 물에 의해 벤투리부 (34) 나 제 1 물 분사부 (36) 의 벽면을 냉각함과 함께, 벤투리부 (34) 에 부착된 SOx 나 매진 등의 미립자 (PM) 를 물과 함께 낙하시켜 제거한다. 또, 순환수에서 기인하여 생기는 석출물의 발생도 억제할 수 있다. 그리고, SOx 나 매진 등을 포함한 물은, 저수부 (35) 에 저류되고, 펌프 (37) 에 의해 배수 순환 라인 (W1) 을 통하여 다시 제 1 물 분사부 (36) 로 되돌려진다.
이 제 1 물 분사부 (36) 에 의한 물 분사를 개시하는 타이밍은, EGR 운전의 개시 시 (EGR 밸브 (31) 의 개방 시) 이고, 물 분사를 종료하는 타이밍은, EGR 운전의 정지 시 (EGR 밸브 (31) 의 폐지 시) 이다. 한편, 제 2 물 분사부 (38) 는, EGR 운전이 개시되고 벤투리부 (34) 에 있어서의 내부의 온도가 소정 온도 (예를 들어, 80 ℃) 를 초과하고 나서 물 분사를 개시하는 것이 바람직하고, 벤투리부 (34) 에 있어서의 내부의 온도가 소정 온도보다 저하하면, 물 분사를 정지하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 제 2 물 분사부 (38) 가 물 분사를 개시하는 타이밍은, EGR 운전의 개시 시부터 소정 시간을 경과했을 때이고, 물 분사를 종료하는 타이밍은, EGR 운전의 정지로부터 소정 시간이 경과했을 때이다. 이 경우, 타이머를 사용하거나, 온도 센서를 사용하거나 하면 된다.
또, 배수 순환 라인 (W1) 을 순환하고 있는 순환수는, 수산화나트륨 (NaOH) 이 첨가되어 있는 점에서, 부착한 채로 건조하면 염 (鹽) 이 석출되어 버린다. 그 때문에, 물에 의해 벤투리부 (34) 나 제 1 물 분사부 (36) 의 벽면에 붙은 순환수를 씻어냄으로써, 염의 석출을 억제할 수 있다.
스크러버 (32) 에 의해 유해 물질이 제거된 배기 가스는, 가스 배출부 (39) 로부터 가스 배출 라인 (G5) 으로 배출되고, 미스트 분리기 (40) 에 의해 소경 입자의 액적이 분리된 후, 혼합기 (42) 에서 흡입한 공기와 혼합되고, 연소용 가스가 된다. 이 연소용 가스는, 연소용 공기 공급 라인 (G6) 을 통과하고, 과급기 (21) 의 컴프레서 (22) 에서 압축된 후, 에어 쿨러 (43) 에서 냉각되고, 급기 라인 (G1) 으로부터 배용 디젤 엔진 (11) 으로 공급된다.
이와 같이 제 1 실시형태의 스크러버에 있어서는, 중공 형상을 이루는 스크러버 본체 (33) 와, 배기 가스가 도입되는 벤투리부 (34) 와, 벤투리부 (34) 에 도입된 배기 가스에 대해 물을 분사함으로써 함유하는 유해 물질을 제거하는 제 1 물 분사부 (36) 와, 벤투리부 (34) 의 벽면에 대해 물을 분사함으로써 부착된 유해 물질을 제거하는 제 2 물 분사부 (38) 를 설치하고 있다.
따라서, 제 1 물 분사부 (36) 는, 벤투리부 (34) 에 도입된 배기 가스에 물을 분사함으로써, 배기 가스 중의 유해 물질을 제거할 수 있고, 제 2 물 분사부 (38) 는, 벤투리부 (34) 의 벽면에 물을 분사함으로써, 배기 가스로부터 제거되어 벤투리부 (34) 의 벽면에 부착된 유해 물질을 제거할 수 있다. 그 결과, 배기 가스로부터 유해 물질을 효율적으로 제거할 수 있다.
이와 같이 제 1 실시형태의 배기 가스 처리 장치에 있어서는, 배용 디젤 엔진 (11) 으로부터 배출된 배기 가스의 일부를 연소용 가스의 일부로서 재순환하는 배기 가스 재순환 라인 (G4) 과, 배기 가스 재순환 라인 (G4) 에 설치되는 스크러버 (32) 를 구비하고 있다.
따라서, 배용 디젤 엔진 (11) 으로부터 배출된 배기 가스의 일부가 배기 가스 재순환 라인 (G4) 을 통과할 때, 제 1 물 분사부 (36) 는, 벤투리부 (34) 에 도입된 배기 가스에 물을 분사하여 배기 가스 중의 유해 물질을 제거할 수 있고, 제 2 물 분사부 (38) 는, 벤투리부 (34) 의 벽면에 물을 분사하여 배기 가스로부터 제거되어 벤투리부 (34) 의 벽면에 부착된 유해 물질을 제거할 수 있다. 그 결과, 배기 가스로부터 유해 물질을 효율적으로 제거할 수 있고, 배기 가스 처리 성능을 향상시킬 수 있다.
제 1 실시형태의 배기 가스 처리 장치에서는, 청수를 스크러버 (32) 에 공급하는 청수 공급 라인 (W3) 과, 청수 공급 라인 (W3) 의 청수를 제 2 물 분사부 (38) 에 공급하는 세정수 라인 (W4) 를 설치하고 있다. 따라서, 제 2 물 분사부 (38) 는, 스크러버 (32) 에 공급하는 청수의 일부를 분사하게 되어, 벤투리부 (34) 의 벽면에 적정하게 물을 분사하여 유해 물질을 제거할 수 있다.
[제 2 실시형태]
도 2 는, 제 2 실시형태의 배기 가스 처리 장치를 나타내는 개략 구성도, 도 3 은, 배기 가스 처리 장치에 의한 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트, 도 4 는, 저수부에 대한 물 공급 제어를 설명하기 위한 개략도이다. 또한, 상기 서술한 실시형태와 동일한 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
제 2 실시형태의 배기 가스 처리 장치에 있어서, 도 2 에 나타내는 바와 같이 과급기 (21) 는 컴프레서 (22) 와 터빈 (23) 이 회전축 (24) 에 의해 일체로 회전하도록 연결되어 구성되어 있다. 이 과급기 (21) 는, 컴프레서 (22) 가 공기와 배기 가스 (재순환 가스) 를 혼합한 연소용 가스를 압축하고, 연소용 가스를 급기 라인 (G1) 으로부터 배용 디젤 엔진 (11) 에 공급한다. 이 급기 라인 (G1) 에 설치된 에어 쿨러 (43) 는, 컴프레서 (22) 에 의해 압축되어 고온이 된 연소용 가스와 냉각수를 열교환함으로써, 연소용 가스를 냉각한다.
에어 쿨러 (43) 는, 고온의 연소용 가스를 냉각함으로써 온도와 압력이 저하하는 것으로부터, 함유하는 수증기가 응축하여 응축수 (드레인수) 가 발생한다. 에어 쿨러 (43) 는, 발생한 드레인수를 배출하는 드레인수 배출 라인 (W5) 이 설치되고, 드레인수 배출 라인 (W5) 에 드레인수 펌프 (71) 가 설치되어 있다. 그리고, 이 드레인수 배출 라인 (W5) 은, 드레인 밸브 (72) 를 개재하여 드레인수 공급 라인 (응축수 공급 라인)(W6) 과 드레인수 처리 라인 (W7) 이 연결되어 있다.
드레인수 공급 라인 (W6) 은, 스크러버 (32) 에 연결되어 있다. 또, 드레인수 처리 라인 (W7) 은, 드레인수 탱크 (73) 와 펌프 (74) 가 설치되고, 처리 장치 (75) 에 연결되어 있다. 이 처리 장치 (75) 는, 드레인수로부터 배용 디젤 엔진 (11) 의 윤활유나 시스템유 등의 유분을 제거하는 것이고, 처리수는 그대로 배수하고, 분리한 폐기물은 도시하지 않은 폐기물 용기에 수용한다.
또, 세정수 라인 (제 1 세정수 라인, 제 2 세정수 라인)(W4) 은, 기단부가 청수 공급 라인 (W3) 에 있어서의 청수 펌프 (53) 보다 하류측에 연결됨과 함께, 드레인수 공급 라인 (W6) 에 연결되어 있다. 그리고, 세정수 라인 (W4) 은, 선단부가 스크러버 (32) 에 있어서의 벤투리부 (34) 의 제 2 물 분사부 (38) 에 연결되고, 유량 조정 밸브 (54) 와 유량계 (55) 가 설치되어 있다. 그 때문에, 세정수 라인 (W4) 은, 제 1 세정수 라인을 사용하여 청수를 제 2 물 분사부 (38) 에 공급 가능함과 함께, 제 2 세정수 라인을 사용하여 드레인수를 제 2 물 분사부 (38) 에 공급 가능하다.
제어 장치 (61) 는, EGR 밸브 (31), 드레인 밸브 (72), 펌프 (74), 청수 펌프 (53), 유량 조정 밸브 (54) 를 제어 가능하게 되어 있다. 제어 장치 (61) 는, 스크러버 (32) 에 있어서의 배수의 수량에 따라 드레인 밸브 (72) 와 청수 펌프 (53) 를 제어한다. 스크러버 (32) 는, 저수부 (35) 에 저류되어 있는 배수의 수량을 계측하는 수량 센서 (62) 가 설치되어 있다. 제어 장치 (61) 는, 수량 센서 (62) 가 계측한 저수부 (35) 의 수량이 미리 설정된 하한값보다 적어지면, 드레인 밸브 (72) 를 전환함으로써, 에어 쿨러 (43) 로부터 드레인수 배출 라인 (W5) 으로 배출된 드레인수를 드레인수 공급 라인 (W6) 에 의해 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 공급한다. 한편, 제어 장치 (61) 는, 수량 센서 (62) 가 계측한 저수부 (35) 의 수량이 미리 설정된 상한값보다 많아지면, 드레인 밸브 (72) 를 전환함으로써, 에어 쿨러 (43) 로부터 드레인수 배출 라인 (W5) 으로 배출된 드레인수를 드레인수 처리 라인 (W7) 에 의해 드레인수 탱크 (73)(처리 장치 (75)) 에 공급한다.
또, 제어 장치 (61) 는, 드레인 밸브 (72) 를 전환하여 드레인수를 드레인수 공급 라인 (W6) 에 의해 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 공급해도, 계측한 저수부 (35) 의 수량이 증가하지 않을 때는, 청수 펌프 (53) 를 작동함으로써, 청수 탱크 (52) 에 저류되어 있는 청수를 청수 공급 라인 (W3) 에 의해 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 공급한다. 그 후, 제어 장치 (61) 는, 수량 센서 (62) 가 계측한 저수부 (35) 의 수량이 상한값보다 많아지면, 청수 펌프 (53) 의 작동을 정지함으로써, 청수 공급 라인 (W3) 에 의한 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 대한 청수의 공급을 정지한다. 이때, 드레인 밸브 (72) 를 전환함으로써, 드레인수 공급 라인 (W6) 에 의한 저수부 (35) 에 대한 드레인수의 공급도 정지한다.
또, EGR 밸브 (31) 가 개방되면, 배기 가스의 일부가 배기 라인 (G3) 으로부터 배기 가스 재순환 라인 (G4) 으로 흐르는 것으로부터, 스크러버 (32) 가 작동하게 되고, 제 2 물 분사부 (38) 는, 세정수 라인 (W4) 으로부터 공급된 물을 벤투리부 (34) 에 분사할 필요가 있다. 그 때문에, 제어 장치 (61) 는, EGR 밸브 (31) 가 개방되면, 유량계 (55) 의 계측 결과에 기초하여 청수 펌프 (53) 를 구동함과 함께 유량 조정 밸브 (54) 를 소정 개방도만큼 개방하여, 물을 세정수 라인 (W4) 으로부터 제 2 물 분사부 (38) 에 공급한다.
이때, 드레인 밸브 (72) 의 전환에 의해, 에어 쿨러 (43) 로부터 드레인수 배출 라인 (W5) 으로 배출된 드레인수가 드레인수 공급 라인 (W6) 에 의해 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 공급되고 있으면, 이 드레인수가 드레인수 공급 라인 (W6) 으로부터 세정수 라인 (W4) 을 통하여 제 2 물 분사부 (38) 에 공급되고, 청수 펌프 (53) 가 정지한다. 또, 제어 장치 (61) 는, 유량계 (55) 의 계측 결과에 기초하여 제 2 물 분사부 (38) 에 대한 물의 공급량이 부족하면, 청수 펌프 (53) 를 구동하여 제 2 물 분사부 (38) 에 대한 물의 공급량을 증가시킨다.
또한, 본 발명의 응축수 공급 장치는, 드레인수 배출 라인 (W5) 과 드레인수 펌프 (71) 와 드레인 밸브 (72) 와 드레인수 공급 라인 (W6) 등에 의해 구성된다.
여기서, 제 2 실시형태의 배기 가스 처리 장치의 작용을 설명한다.
제 2 실시형태의 배기 가스 처리 장치에 있어서, 배용 디젤 엔진 (11) 은, 소기 챔버 (13) 로부터 실린더 (12) 내로 연소용 공기가 공급되면, 피스톤에 의해 이 연소용 공기가 압축되고, 이 고온의 공기에 대해 연료가 분사됨으로써 자연 착화하고, 연소한다. 그리고, 발생한 연소 가스는, 배기 가스로서 배기 포트 (14) 로부터 배기 라인 (G2) 으로 배출된다. 배용 디젤 엔진 (11) 으로부터 배출된 배기 가스는, 과급기 (21) 에 있어서의 터빈 (23) 을 회전시킨 후, 배기 라인 (G3) 으로 배출되고, EGR 밸브 (31) 가 폐지되어 있을 때는, 전체량이 배기 라인 (G3) 으로부터 외부로 배출된다.
한편, EGR 밸브 (31) 가 개방되어 있을 때, 배기 가스는, 그 일부가 배기 라인 (G3) 으로부터 배기 가스 재순환 라인 (G4) 으로 흐른다. 배기 가스 재순환 라인 (G4) 으로 흐른 배기 가스는, 스크러버 (32) 에 의해, 함유하는 NOx 나 매진 등의 유해 물질이 제거된다. 즉, 스크러버 (32) 에서, 배기 가스는, 벤투리부 (34) 를 고속으로 통과할 때, 제 1 물 분사부 (36) 로부터 물이 분사됨으로써, 이 물에 의해 냉각됨과 함께, SOx 나 매진 등의 미립자 (PM) 가 물과 함께 낙하하여 제거된다. 또, 제 2 물 분사부 (38) 는, 세정수 라인 (W4) 으로부터 공급된 물을 분사함으로써, 이 물에 의해 벤투리부 (34) 나 제 1 물 분사부 (36) 의 벽면을 냉각함과 함께, 벤투리부 (34) 에 부착된 SOx 나 매진 등의 미립자 (PM) 를 물과 함께 낙하시켜 제거한다. 또, 순환수에서 기인하여 발생하는 석출물의 발생도 억제할 수 있다. 그리고, SOx 나 매진 등을 포함한 물은, 저수부 (35) 에 저류되고, 펌프 (37) 에 의해 배수 순환 라인 (W1) 을 통하여 다시 제 1 물 분사부 (36) 로 되돌려진다.
스크러버 (32) 에 의해 유해 물질이 제거된 배기 가스는, 가스 배출부 (39) 로부터 가스 배출 라인 (G5) 으로 배출되고, 미스트 분리기 (40) 에 의해 소경 입자의 액적이 분리된 후, 혼합기 (42) 에서 흡입한 공기와 혼합되고, 연소용 가스가 된다. 이 연소용 가스는, 연소용 공기 공급 라인 (G6) 을 통과하고, 과급기 (21) 의 컴프레서 (22) 에서 압축된 후, 에어 쿨러 (43) 에서 냉각되고, 급기 라인 (G1) 으로부터 배용 디젤 엔진 (11) 으로 공급된다.
에어 쿨러 (43) 는, 고온의 연소용 가스를 냉각함으로써, 수증기가 응축하여 드레인수가 발생하고, 이 드레인수는, 드레인수 배출 라인 (W5) 으로 배출된다. 이 드레인수는, 유분을 포함하고 있으므로, 통상 드레인수 배출 라인 (W5) 으로부터 드레인수 처리 라인 (W7) 으로 흘러 드레인수 탱크 (73) 에 모이고, 처리 장치 (75) 가 이 드레인수를 정화 처리한다.
제어 장치 (61) 는, 스크러버 (32) 에 있어서의 배수량에 따라 드레인 밸브 (72) 와 청수 펌프 (53) 를 제어한다. 여기서, 제어 장치 (61) 에 의한 스크러버 (32) 에 있어서의 저류수량의 제어에 대해, 플로우 차트를 사용하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 스텝 S11 에서, 선박이 NOx 규제 해역을 항행하고 있는지 여부를 판정한다. 여기서, 선박이 NOx 규제 해역을 항행하고 있다고 판정 (Yes) 되면, 스텝 S12 에서 EGR 밸브 (31) 를 개방하고, 스텝 S13 에서 스크러버 (32) 를 작동한다. 한편, 선박이 NOx 규제 해역을 항행하고 있지 않다고 판정 (No) 되면, 스텝 S20 에서 EGR 밸브 (31) 를 폐지하고, 스텝 S21 에서 스크러버 (32) 를 정지한다.
스텝 S14 에서, 수량 센서 (62) 가 계측한 스크러버 (32) 에 있어서의 저수부 (35) 의 수량이 소정 수위에 있는지 (하한값 이상) 여부를 판정한다. 여기서, 스크러버 (32) 에 있어서의 저수부 (35) 의 수량이 소정 수위에 있다 (하한값 이상) 고 판정 (Yes) 되면, 스텝 S15 에서 드레인 밸브 (72) 에 의해 드레인수 배출 라인 (W5) 과 드레인수 처리 라인 (W7) 을 연통하고, 스텝 S16 에서, 청수 펌프 (53) 를 정지한다. 한편, 스크러버 (32) 에 있어서의 저수부 (35) 의 수량이 소정 수위에 없다 (하한값보다 적다) 고 판정 (No) 되면, 스텝 S17 에서 드레인 밸브 (72) 에 의해 드레인수 배출 라인 (W5) 과 드레인수 공급 라인 (W6) 을 연통한다.
그러면, 드레인 밸브 (72) 를 전환하여 드레인수 배출 라인 (W5) 과 드레인수 공급 라인 (W6) 이 연통함으로써, 에어 쿨러 (43) 로부터 드레인수 배출 라인 (W5) 으로 배출된 드레인수는, 드레인수 공급 라인 (W6) 을 통하여 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 공급된다. 그 때문에, 저수부 (35) 의 수량이 증가한다.
또, 스텝 S18 에서, 재차 수량 센서 (62) 가 계측한 스크러버 (32) 에 있어서의 저수부 (35) 의 수량이 소정 수위에 있는지 (하한값 이상) 여부를 판정한다. 즉, 에어 쿨러 (43) 로부터의 드레인수를 드레인수 공급 라인 (W6) 으로부터 저수부 (35) 에 공급해도, 스크러버 (32) 에 있어서의 물의 소비량이 많을 때는, 저수부 (35) 의 수량이 증가하지 않는다. 그 때문에, 스크러버 (32) 에 있어서의 저수부 (35) 의 수량이 소정 수위에 있다 (하한값 이상) 고 판정 (Yes) 되면, 이 처리를 종료한다. 한편, 스크러버 (32) 에 있어서의 저수부 (35) 의 수량이 소정 수위에 없다 (하한값보다 적다) 고 판정 (No) 되면, 스텝 S19 에서 청수 펌프 (53) 를 작동한다. 그러면, 청수 펌프 (53) 에 의해 청수 탱크 (52) 에 저류되어 있는 청수가 청수 공급 라인 (W3) 을 통하여 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 공급된다. 그 때문에, 저수부 (35) 의 수량이 증가한다.
그 후, 스텝 S14 에서 저수부 (35) 의 수량이 증가하여 소정 수위에 있다고 판정 (Yes) 되면, 스텝 S15 에서 드레인 밸브 (72) 에 의해 드레인수 배출 라인 (W5) 과 드레인수 처리 라인 (W7) 을 연통하고, 스텝 S16 에서 청수 펌프 (53) 를 정지한다. 또, 스텝 S11 에서 선박이 NOx 규제 해역을 벗어났다고 판정 (No) 되면, 스텝 S20 에서 EGR 밸브 (31) 를 폐지하고, 스텝 S21 에서 스크러버 (32) 를 정지한다.
또한, 실제는 저수부 (35) 의 수량에 대한 상한값과 하한값이 설정되어 있고, 제어 장치 (61) 는, 수량 센서 (62) 가 계측한 저수부 (35) 의 수량이 상한값보다 많아지면, 드레인 밸브 (72) 를 전환하거나, 청수 펌프 (53) 의 작동을 정지하거나 하고 있다.
예를 들어, 도 4 에 나타내는 바와 같이 저수부 (35) 의 수위에 대해 상한값 (H1, H2) 과 하한값 (L1, L2) 이 설정되어 있다. 상한값 H1 ＜ H2, 하한값 L1 ＜ L2 이고, 수위는, H2 ＞ H1 ＞ L1 ＞ L2 이다. 여기서, 저수부 (35) 의 초기 수위는, 하한값 (L1) ∼ 상한값 (H1) 사이에 있을 때, 드레인수나 청수의 공급이 정지되어 있다.
재순환 가스와 함께 사라짐으로써, 수위는 하한값 (L1) 까지 저하하면, 수위가 하한값 (L1) 보다 내려간 시점 (L1 ∼ L2) 에서 드레인수의 공급을 개시한다. 그리고, 함께 사라지는 양보다 드레인수의 공급량이 많으면, 수위가 상승하여 상한값 (H2) 에 도달한 시점 (H1 ∼ H2) 에서 드레인수의 공급을 정지한다. 한편, 함께 사라지는 양보다 드레인수 공급량이 적으면, 수위가 저하하여 하한값 (L2) 에 도달한 시점 (L1 ∼ L2) 에서 청수의 공급을 개시한다. 그리고, 수위가 상승하여 상한값 (H1) 에 도달한 시점 (L1 ∼ H1) 에서 드레인수의 공급을 정지한다. 또, 운전 조건, 온도, 습도가 변한 경우, 함께 사라지는 양과 드레인수량도 변화한다. 이 시점에서, 함께 사라지는 양 ＞ 드레인수라고는 판단할 수 없기 때문에 드레인수를 공급한다. 그리고, 함께 사라지는 양보다 드레인수 공급량이 많을 때, 수위가 상승하여 상한값 (H2) 까지 상승했을 때, 드레인수의 공급을 정지한다. 한편, 함께 사라지는 양보다 드레인수 공급량이 적을 때, 수위 저하한다.
상기 서술한 제어 장치 (61) 에 의한 제어 방법이면, 드레인수 및 청수의 공급 및 정지의 제어가 간단해진다. 하한값이 하나밖에 설정되어 있지 않으면, 드레인수만으로 충분한지 여부를 판단할 필요가 있어, 함께 사라지는 양과 드레인수량을 비교해야 하지만, 함께 사라지는 물은 수증기 상태이므로 계측이 곤란하다. 또, 수위를 계측하는 방법도 있지만, 수위를 고정밀도로 계측하여 감소인지 증가인지를 판단해야 하여, 제어가 복잡해진다. 본 실시형태에서는, 상한값 (H1, H2) 과 하한값 (L1, L2) 을 설정함으로써, ON/OFF 제어하기만 하면 되어, 판정이나 제어가 용이해진다.
이와 같이 제 2 실시형태의 배기 가스 처리 장치에 있어서는, 배용 디젤 엔진 (11) 으로부터 배출된 배기 가스의 일부를 공기와 혼합하고 과급기 (21) 에 의해 압축하여 연소용 가스로서 배용 디젤 엔진 (11) 으로 재순환하는 배기 가스 재순환 라인 (G4) 과, 배기 가스 재순환 라인 (G4) 을 흐르는 배기 가스에 대해 물을 분사함으로써 유해 물질을 제거하는 스크러버 (32) 와, 스크러버 (32) 에 의해 유해 물질이 제거된 후에 컴프레서 (22) 에 의해 압축된 연소용 가스를 냉각하는 에어 쿨러 (43) 와, 에어 쿨러 (43) 에 의해 연소용 가스를 냉각함으로써 발생한 드레인수를 스크러버 (32) 에 공급하는 드레인수 공급 라인 (W6) 을 설치하고 있다.
따라서, 배용 디젤 엔진 (11) 으로부터 배출된 배기 가스는, 그 일부가 배기 가스 재순환 라인 (G4) 을 통과하고, 과급기 (21) 에 의해 압축되어 연소용 가스로서 배용 디젤 엔진 (11) 으로 재순환된다. 스크러버 (32) 는, 배기 가스 재순환 라인 (G4) 을 흐르는 배기 가스에 대해 물을 분사함으로써 유해 물질을 제거한다. 또, 에어 쿨러 (43) 는, 유해 물질이 제거된 후에 컴프레서 (22) 에 의해 압축된 연소용 가스를 냉각한다. 이때, 에어 쿨러 (43) 가 연소용 가스를 냉각함으로써, 드레인수가 발생하는 것으로부터, 이 드레인수를 드레인수 공급 라인 (W6) 에 의해 스크러버 (32) 에 공급한다. 그 때문에, 스크러버 (32) 는, 드레인수가 공급됨으로써 물부족이 완화되고, 처리수를 유효 이용함으로써 장치의 대형화 및 고비용화를 억제할 수 있다.
제 2 실시형태의 배기 가스 처리 장치에서는, 드레인수 공급 라인 (W6) 의 드레인수를 제 2 물 분사부 (38) 에 공급하는 세정수 라인 (W4) 을 설치하고 있다. 따라서, 제 2 물 분사부 (38) 는, 에어 쿨러 (43) 가 연소용 가스를 냉각하여 생성한 드레인수의 일부를 분사하게 되어, 청수의 사용량을 저감하여 저비용화를 가능하게 할 수 있음과 함께, 벤투리부 (34) 의 벽면에 부착된 유해 물질을 적정하게 제거할 수 있다.
또, 세정수 라인 (W4) 은, 기단부가 드레인수 공급 라인 (W6) 과 청수 공급 라인 (W3) 에 연결됨으로써, 드레인수가 충분할 때는 이 드레인수를 분사하고, 드레인수가 불충분할 때는 청수를 분사하게 되어, 벤투리부 (34) 의 벽면에 대해 적정하게 물을 분사할 수 있다.
[제 3 실시형태]
도 5 는, 제 3 실시형태의 배기 가스 처리 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
제 3 실시형태의 배기 가스 처리 장치에 있어서, 도 5 에 나타내는 바와 같이 과급기 (21) 는, 컴프레서 (22) 와 터빈 (23) 이 회전축 (24) 에 의해 일체로 회전하도록 연결되어 구성되어 있다. 이 과급기 (21) 는, 컴프레서 (22) 가 공기와 배기 가스 (재순환 가스) 를 혼합한 연소용 가스를 압축하고, 연소용 가스를 급기 라인 (G1) 으로부터 배용 디젤 엔진 (11) 에 공급한다. 이 급기 라인 (G1) 에 설치된 에어 쿨러 (43) 는, 컴프레서 (22) 에 의해 압축되어 고온이 된 연소용 가스와 냉각수를 열교환함으로써, 연소용 가스를 냉각한다.
에어 쿨러 (43) 는, 고온의 연소용 가스를 냉각하면, 이 연소용 가스의 온도와 압력이 저하하는 것으로부터, 연소용 가스에 함유하는 수증기가 응축함으로써, 응축수 (드레인수) 가 발생한다. 에어 쿨러 (43) 는, 발생한 드레인수를 배출하는 드레인수 배출 라인 (W5) 이 설치되고, 이 드레인수 배출 라인 (W5) 은, 메이크업 워터 탱크 (급수 탱크)(80) 에 연결되어 있다.
메이크업 워터 탱크 (80) 는, 탱크 본체 (81) 와, 드레인수 배출 라인 (드레인수 공급관)(W5) 과, 청수 공급 라인 (청수 공급관)(W3) 과, 급수 라인 (급수관)(W8) 과, 오버플로우 라인 (배수관)(W9) 을 구비하고 있다.
탱크 본체 (81) 는, 중공 형상을 이루고, 소정량의 물 (드레인수와 청수) 을 저류할 수 있다. 탱크 본체 (81) 는, 상부에 드레인수 배출 라인 (W5) 을 구성하는 배관이 접속되어 있고, 에어 쿨러 (43) 에서 발생한 드레인수가 이 드레인수 배출 라인 (W5) 을 통하여 공급된다. 또, 탱크 본체 (81) 는, 측부에 청수 공급 라인 (W3) 을 구성하는 배관이 접속되어 있고, 청수가 이 청수 공급 라인 (W3) 을 통하여 공급된다. 이 청수 공급 라인 (W3) 은, 조수기 (51), 청수 탱크 (52), 청수 펌프 (53), 청수 밸브 (82) 가 설치되어 있다.
탱크 본체 (81) 는, 측부에 오버플로우 라인 (W9) 을 구성하는 배관이 접속되어 있고, 탱크 본체 (81) 의 저수량이 미리 설정된 상한값을 초과하면, 저류수가 이 오버플로우 라인 (W9) 을 통하여 배출된다. 드레인수 처리 라인 (W7) 은, 드레인수 탱크 (73) 와 펌프 (74) 가 설치되고, 처리 장치 (75) 에 연결되어 있다.
탱크 본체 (81) 는, 하부에 급수 라인 (W8) 을 구성하는 배관이 접속되고, 이 급수 라인 (W8) 은, 스크러버 (32) 에 연결되어 있고, 탱크 본체 (81) 의 저류수가 이 급수 라인 (W8) 을 통하여 스크러버 (32) 에 공급된다. 급수 라인 (W8) 은, 급수 펌프 (83) 와 급수 밸브 (84) 가 설치되어 있고, 급수 펌프 (83) 는, 급수 라인 (W8) 에 있어서의 탱크 본체 (81) 측에 설치되고, 급수 밸브 (84) 는, 스크러버 (32) 측, 요컨대 급수 펌프 (83) 보다 하류측에 설치되어 있다.
탱크 본체 (81) 는, 급수 라인 (W8) 을 포함한 순환수 라인 (W10) 이 설치되어 있다. 이 순환수 라인 (W10) 은, 기단부가 탱크 본체 (81) 의 하부에 연결되고, 선단부가 탱크 본체 (81) 의 측부에 연결되어 있다. 그 때문에, 급수 라인 (W8) 은, 기단부가 이 순환수 라인 (W10) 에 연결되고, 선단부가 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 접속되게 된다. 급수 펌프 (83) 는, 순환수 라인 (W10) 에 있어서의 급수 라인 (W8) 과의 연결부보다 상류측에 설치되어 있다. 급수 밸브 (84) 는, 급수 펌프 (83) 보다 하류측의 급수 라인 (W8) 에 설치되어 있다. 또, 순환수 라인 (W10) 에 있어서의 급수 라인 (W8) 과의 연결부보다 하류측에 순환 밸브 (85) 가 설치되어 있다.
여기서, 급수 밸브 (84) 와 순환 밸브 (85) 는, 탱크 본체 (81) 의 저류수의 공급처를 순환수 라인 (W10) 과 급수 라인 (W8) 사이에서 전환할 수 있다. 즉, 급수 밸브 (84) 를 폐지하고 순환 밸브 (85) 를 개방하면, 탱크 본체 (81) 의 저류수를 순환수 라인 (W10) 으로 흐르게 할 수 있다. 한편, 급수 밸브 (84) 를 개방하고 순환 밸브 (85) 를 폐지하면, 탱크 본체 (81) 의 저류수를 급수 라인 (W8) 으로 흐르게 할 수 있다.
세정수 라인 (제 3 세정수 라인)(W4) 은, 기단부가 순환수 라인 (W10) 에 있어서의 급수 라인 (W8) 과의 연결부보다 상류측에 연결되고, 선단부가 스크러버 (32) 에 있어서의 벤투리부 (34) 에 연결되어 있다. 세정수 라인 (W4) 은, 유량 조정 밸브 (54) 와 유량계 (55) 가 설치되어 있다. 벤투리부 (34) 는, 제 2 물 분사부 (38) 가 설치되어 있고, 제 2 물 분사부 (38) 는, 세정수 라인 (W4) 으로부터 공급된 물을 분사함으로써, 이 물에 의해 벤투리부 (34) 나 제 1 물 분사부 (36) 의 벽면을 냉각함과 함께, 벤투리부 (34) 에 부착된 SOx 나 매진 등의 미립자 (PM) 를 물과 함께 낙하시켜 제거한다. 또, 순환수에서 기인하여 발생하는 석출물의 발생도 억제할 수 있다.
또, 순환수 라인 (W10) 은, 순환 밸브 (85) 보다 하류측에 오리피스 (스로틀부)(86) 가 형성되어 있다. 이 오리피스 (86) 는, 순환수 라인 (W10) 에 있어서의 저항체이고, 순환수 라인 (W10) 을 흐르는 물에 대해 압력 손실을 부여하고 있다. 순환수 라인 (W10) 에서 오리피스 (86) 에 의해 발생하는 압력 손실의 크기는, 세정수 라인 (W4) 을 통하여 제 2 물 분사부 (38) 에 공급하는 급수량에 따라 설정된다. 즉, 탱크 본체 (81) 의 저류수는, 급수 펌프 (83) 에 의해 순환수 라인 (W10) 을 순환한다. 여기서, 순환수 라인 (W10) 에 세정수 라인 (W4) 이 연결되어 있는 것으로부터, 오리피스 (86) 의 저항 (압력 손실) 이 크면, 세정수 라인 (W4) 에 흐르는 수량이 커진다.
제어 장치 (61) 는, EGR 밸브 (31), 유량 조정 밸브 (54), 급수 밸브 (84) 를 개폐 제어 가능하고, 펌프 (37), 블로어 (41), 청수 펌프 (53), 펌프 (74), 급수 펌프 (83) 를 구동 제어 가능하게 되어 있다. 이 제어 장치 (61) 는, 선박의 운항 상태 (운행 해역) 에 따라 EGR 밸브 (31) 를 개폐 제어한다. 즉, 제어 장치 (61) 는, 현재의 선박의 운행 해역이 NOx 의 배출량을 규제하는 NOx 규제 해역 밖이면, EGR 작동 신호가 출력되지 않고, EGR 밸브 (31) 를 폐지한다. 한편, 제어 장치 (61) 는, 현재의 선박의 운행 해역이 NOx 의 배출량을 규제하는 NOx 규제 해역 안이면, EGR 작동 신호가 출력되고, EGR 밸브 (31) 를 개방한다. 또한, 후술하지만, EGR 작동 신호는, 승무원이 NOx 규제 해역을 판단하고, EGR 작동 스위치를 조작하여 출력해도 되고, 제어 장치 (61) 가 NOx 규제 해역을 판정하여 출력해도 된다.
그리고, 제어 장치 (61) 는, 현재의 선박의 운행 해역이 NOx 규제 해역 안이고, EGR 작동 신호에 의해 EGR 밸브 (31) 가 개방되면, 스크러버 (32) 를 작동한다. 즉, 제어 장치 (61) 는, EGR 밸브 (31) 를 개방하고, 펌프 (37) 및 블로어 (41) 를 구동한다. 그 때문에, 배기 라인 (G3) 의 배기 가스가 배기 가스 재순환 라인 (G4) 으로 흘러들어갔을 때, 스크러버 (32) 는, 배기 가스에 대해 물을 분사함으로써, 함유하는 SOx 나 매진 등의 유해 물질을 제거할 수 있다.
또, 제어 장치 (61) 는, 스크러버 (32) 를 작동할 때, 급수 펌프 (83) 를 구동하고, 급수 밸브 (84) 를 폐지하고 순환 밸브 (85) 를 개방한다. 그러면, 급수 펌프 (83) 에 의해 탱크 본체 (81) 의 저류수를 순환수 라인 (W10) 에 의해 순환한다. 그리고, 제어 장치 (61) 는, 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 있어서의 저수량에 따라, 급수 밸브 (84) 와 순환 밸브 (85) 를 개폐 제어한다.
스크러버 (32) 는, 저수부 (35) 에 저류되어 있는 저수량을 계측하는 수량 센서 (제 2 계측 센서)(62) 가 설치되어 있다. 제어 장치 (61) 는, 수량 센서 (62) 가 계측한 저수부 (35) 의 저수량이 미리 설정된 하한값보다 적어지면, 순환 밸브 (85) 를 폐지하고, 급수 밸브 (84) 를 개방함으로써, 메이크업 워터 탱크 (80) 의 저류수를 급수 라인 (W8) 에 의해 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 공급한다. 급수 펌프 (83) 에 의해 탱크 본체 (81) 로부터 순환수 라인 (W10) 으로 유출되는 저류수는, 오리피스 (86) 에 의해 일부가 세정수 라인 (W4) 으로 흐르고, 나머지가 순환수 라인 (W10) 에 의해 탱크 본체 (81) 로 되돌려진다. 순환 밸브 (85) 를 폐지하고 급수 밸브 (84) 를 개방하면, 급수 펌프 (83) 에 의해 탱크 본체 (81) 로부터 순환수 라인 (W10) 으로 유출되는 저류수는, 순환수 라인 (W10) 에 의해 탱크 본체 (81) 로 되돌려져 있던 양의 물이 급수 라인 (W8) 으로부터 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 공급되어, 세정수 라인 (W4) 으로부터 제 2 물 분사부 (38) 에 공급되는 수량은 거의 변하지 않는다. 즉, 순환수 라인 (W10) 과 급수 라인 (W8) 의 압력 손실이 동등하므로, 순환수 라인 (W10) 과 급수 라인 (W8) 중 어느 쪽에 도통되어 있어도, 세정수 라인 (W4) 으로부터 제 2 물 분사부 (38) 에 공급되는 수량을 유지할 수 있다.
그리고, 제어 장치 (61) 는, 수량 센서 (62) 가 계측한 저수부 (35) 의 저수량이 미리 설정된 기준값 (상한값) 보다 많아지면, 순환 밸브 (85) 를 개방하고, 급수 밸브 (84) 를 폐지함으로써, 메이크업 워터 탱크 (80) 로부터 급수 라인 (W8) 을 통한 저수부 (35) 로의 급수를 정지한다.
또, 제어 장치 (61) 는, 메이크업 워터 탱크 (80) 의 탱크 본체 (81) 에 있어서의 저수량에 따라, 청수 펌프 (53) 를 구동 제어함과 함께 청수 밸브 (82) 를 개폐 제어한다. 즉, 에어 쿨러 (43) 는, 연소용 가스를 냉각함으로써 드레인수를 생성하고, 이 드레인수를 드레인수 배출 라인 (W5) 으로부터 메이크업 워터 탱크 (80) 에 공급한다. 그러나, 배용 디젤 엔진 (11) 은, 운전 상태 (예를 들어, 출력) 에 따라 배기 가스량이 변동하므로, 발생하는 드레인수의 양도 변동한다. 또, 상기 서술한 바와 같이 스크러버 (32) 는, 저수부 (35) 의 저수량이 감소하면, 메이크업 워터 탱크 (80) 의 저류수를 급수 라인 (W8) 으로부터 저수부 (35) 에 공급하므로, 탱크 본체 (81) 의 저수량이 감소한다. 그 때문에, 메이크업 워터 탱크 (80) 는, 탱크 본체 (81) 에 저류되고 있는 물을 정기적으로 보급할 필요가 있다.
메이크업 워터 탱크 (80) 는, 탱크 본체 (81) 에 저류되어 있는 저수량을 계측하는 수량 센서 (제 1 계측 센서)(63) 가 설치되어 있다. 제어 장치 (61) 는, 수량 센서 (63) 가 계측한 탱크 본체 (81) 의 저수량이 미리 설정된 하한값보다 적어지면, 청수 펌프 (53) 를 구동하고, 청수 밸브 (82) 를 개방함으로써, 청수 탱크 (52) 의 저류수를 청수 공급 라인 (W3) 에 의해 메이크업 워터 탱크 (80) 의 탱크 본체 (81) 에 공급한다. 한편, 제어 장치 (61) 는, 수량 센서 (63) 가 계측한 탱크 본체 (81) 의 저수량이 미리 설정된 상한값보다 많아지면, 청수 펌프 (53) 의 구동을 정지하고, 청수 밸브 (82) 를 폐지함으로써, 청수 탱크 (52) 로부터 청수 공급 라인 (W3) 을 통한 탱크 본체 (81) 로의 청수의 공급을 정지한다.
여기서, 제 3 실시형태의 배기 가스 처리 장치의 작용을 설명한다. 도 6 은, 저수부에 있어서의 급수 제어의 처리 흐름을 나타내는 플로우 차트, 도 7 은, 메이크업 워터 탱크에 있어서의 급수 제어의 처리 흐름을 나타내는 플로우 차트, 도 8 은, 저수부에 대한 급수 제어를 설명하기 위한 개략도, 도 9 는, 메이크업 워터 탱크에 대한 급수 제어를 설명하기 위한 개략도이다.
제 3 실시형태의 배기 가스 처리 장치에 있어서, 배용 디젤 엔진 (11) 은, 소기 챔버 (13) 로부터 실린더 (12) 내로 연소용 공기가 공급되면, 피스톤에 의해 이 연소용 공기가 압축되고, 이 고온의 공기에 대해 연료가 분사됨으로써 자연 착화하고, 연소한다. 그리고, 발생한 연소 가스는, 배기 가스로서 배기 포트 (14) 로부터 배기 라인 (G2) 으로 배출된다. 배용 디젤 엔진 (11) 으로부터 배출된 배기 가스는, 과급기 (21) 에 있어서의 터빈 (23) 을 회전시킨 후, 배기 라인 (G3) 으로 배출되고, EGR 밸브 (31) 가 폐지되어 있을 때는, 전체량이 배기 라인 (G3) 으로부터 외부로 배출된다.
한편, EGR 밸브 (31) 가 개방되어 있을 때 배기 가스는, 그 일부가 배기 라인 (G3) 으로부터 배기 가스 재순환 라인 (G4) 으로 흐른다. 배기 가스 재순환 라인 (G4) 으로 흐른 배기 가스는, 스크러버 (32) 에 의해, 함유하는 NOx 나 매진 등의 유해 물질이 제거된다. 즉, 스크러버 (32) 는, 배기 가스가 벤투리부 (34) 를 통과할 때, 제 1 물 분사부 (36) 로부터 물을 분사함으로써, 이 물에 의해 배기 가스를 냉각함과 함께, SOx 나 매진 등의 미립자 (PM) 를 물과 함께 낙하시켜 제거한다. 또, 제 2 물 분사부 (38) 는, 세정수 라인 (W4) 으로부터 공급된 물을 분사함으로써, 이 물에 의해 벤투리부 (34) 나 제 1 물 분사부 (36) 의 벽면을 냉각함과 함께, 벤투리부 (34) 에 부착된 SOx 나 매진 등의 미립자 (PM) 를 물과 함께 낙하시켜 제거한다. 또, 순환수에서 기인하여 생기는 석출물의 발생도 억제할 수 있다. 그리고, SOx 나 매진 등을 포함한 물은, 저수부 (35) 에 저류되고, 펌프 (37) 에 의해 배수 순환 라인 (W1) 을 통하여 다시 제 1 물 분사부 (36) 로 되돌려진다.
스크러버 (32) 에 의해 유해 물질이 제거된 배기 가스는, 가스 배출부 (39) 로부터 가스 배출 라인 (G5) 으로 배출되고, 미스트 분리기 (40) 에 의해 소경 입자의 액적이 분리된 후, 혼합기 (42) 에서 흡입한 공기와 혼합되어, 연소용 가스가 된다. 이 연소용 가스는, 연소용 공기 공급 라인 (G6) 을 통과하고, 과급기 (21) 의 컴프레서 (22) 에서 압축된 후, 에어 쿨러 (43) 에서 냉각되고, 급기 라인 (G1) 으로부터 배용 디젤 엔진 (11) 으로 공급된다.
에어 쿨러 (43) 는, 고온의 연소용 가스를 냉각함으로써, 연소용 가스 중의 수증기가 응축하여 드레인수를 발생하고, 이 드레인수가 드레인수 배출 라인 (W5) 으로 배출된다. 이 드레인수는, 드레인수 배출 라인 (W5) 을 통하여 메이크업 워터 탱크 (80) 로 공급되고, 여기에 저류된다.
제어 장치 (61) 는, 스크러버 (32) 에 있어서의 저수부 (35) 의 저수량에 따라 급수 펌프 (83) 와 급수 밸브 (84) 와 순환 밸브 (85) 를 제어한다. 여기서, 제어 장치 (61) 에 의한 스크러버 (32) 에 있어서의 저수량의 제어에 대해, 플로우 차트를 사용하여 상세하게 설명한다.
도 5 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 스텝 S31 에서, 선박이 NOx 규제 해역을 항행하고 있는지 여부를 판정한다. 여기서, 선박이 NOx 규제 해역을 항행하고 있다고 판정 (Yes) 되면, 스텝 S32 에서 EGR 밸브 (31) 를 개방하고, 스텝 S33 에서 스크러버 (32) 를 작동시킨다. 한편, 선박이 NOx 규제 해역을 항행하고 있지 않다고 판정 (No) 되면, 스텝 S40 에서 EGR 밸브 (31) 를 폐지하고, 스텝 S41 에서 스크러버 (32) 를 정지한다.
이 경우, 선박이 NOx 규제 해역을 항행하고 있는지 여부의 판정은, 승무원이 판단하고 있고, 선박이 NOx 규제 해역에 들어가면, 승무원이 EGR 작동 스위치를 조작 (ON) 하기 때문에, 제어 장치 (61) 는, EGR 작동 신호를 받아 EGR 밸브 (31) 를 개방한다. 한편, 선박이 NOx 규제 해역으로부터 나오면, 승무원이 EGR 작동 스위치를 조작 (OFF) 하기 때문에, 제어 장치 (61) 는, EGR 작동 신호의 정지를 받아 EGR 밸브 (31) 를 폐지한다. 또한, 제어 장치 (61) 가 선박의 NOx 규제 해역에서의 항행 상태를 판정하여 EGR 밸브 (31) 를 개폐해도 된다.
스텝 S31 에서 선박이 NOx 규제 해역을 항행하고 있다고 판정 (Yes) 되면, 스텝 S32 에서 EGR 밸브 (31) 를 개방하고, 스텝 S33 에서 스크러버 (32) 를 작동한 후, 스텝 S34 에서 급수 펌프 (83) 를 작동한다. 그리고, 스텝 S35 에서 수량 센서 (62) 가 계측한 스크러버 (32) 에 있어서의 저수부 (35) 의 수량이 소정 수위에 있는지 (하한값 이상) 여부를 판정한다. 여기서, 스크러버 (32) 에 있어서의 저수부 (35) 의 저수량이 소정 수위에 있다 (하한값 이상) 고 판정 (Yes) 되면, 스텝 S36 에서 급수 밸브 (84) 를 폐지하고, 스텝 S37 에서 순환 밸브 (85) 를 개방한다. 한편, 스크러버 (32) 에 있어서의 저수부 (35) 의 저수량이 소정 수위에 없다 (하한값보다 적다) 고 판정 (No) 되면, 스텝 S38 에서 급수 밸브 (84) 를 개방하고, 스텝 S39 에서 순환 밸브 (85) 를 폐지한다.
스크러버 (32) 에 있어서의 저수부 (35) 의 저수량이 소정 수위에 없으면, 급수 밸브 (84) 를 개방하고 순환 밸브 (85) 를 폐지함으로써, 메이크업 워터 탱크 (80) 에 있어서의 탱크 본체 (81) 의 저류수가 급수 라인 (W8) 을 통하여 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 공급된다. 그 때문에, 저수부 (35) 의 저수량이 증가한다.
그 후, 스텝 S35 에서 저수부 (35) 의 저수량이 증가하여 소정 수위에 있다고 판정 (Yes) 되면, 스텝 S36 에서 급수 밸브 (84) 를 폐지하고, 스텝 S37 에서 순환 밸브 (85) 를 개방한다. 그 때문에, 메이크업 워터 탱크 (80) 로부터 급수 라인 (W8) 을 통한 저수부 (35) 로의 급수가 정지하고, 메이크업 워터 탱크 (80) 의 물이 순환수 라인 (W10) 을 순환한다. 또, 스텝 S31 에서, 선박이 NOx 규제 해역을 벗어났다고 판정 (No) 되면, 스텝 S40 에서 EGR 밸브 (31) 를 폐지하고, 스텝 S41 에서 스크러버 (32) 를 정지하고, 스텝 S42 에서 급수 펌프 (83) 를 정지한다.
또한, 도 6 의 플로우 차트는, EGR 밸브 (31) 의 제어와 급수 밸브 (84) 와 급수 펌프 (83) 와 순환 밸브 (85) 의 제어를 통괄하여 기재했지만, 실제로는 따로 따로 처리된다. 즉, 스텝 S31 에서 선박이 NOx 규제 해역을 항행하고 있다고 판정하고, 스텝 S32 이후의 처리로 들어가면, 리턴한 후 스텝 S35 로 돌아가고, 스텝 S35 ∼ S39 의 처리를 반복한다. 한편으로, 스텝 S31 에서 선박이 NOx 규제 해역에서 나오면, 스텝 S40 으로 이행한다.
또, 제어 장치 (61) 는, 메이크업 워터 탱크 (80) 에 있어서의 탱크 본체 (81) 의 저수량에 따라 청수 펌프 (53) 와 청수 밸브 (82) 를 제어한다. 여기서, 제어 장치 (61) 에 의한 메이크업 워터 탱크 (80) 에 있어서의 저수량의 제어에 대해, 플로우 차트를 사용하여 상세하게 설명한다.
도 5 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 스텝 S51 에서, 수량 센서 (63) 가 계측한 메이크업 워터 탱크 (80) 에 있어서의 탱크 본체 (81) 의 수량이 소정 수위에 있는지 (하한값 이상) 여부를 판정한다. 여기서, 메이크업 워터 탱크 (80) 에 있어서의 탱크 본체 (81) 의 저수량이 소정 수위에 있다 (하한값 이상) 고 판정 (Yes) 되면, 스텝 S52 에서 청수 밸브 (82) 를 폐지하고, 스텝 S53 에서 청수 펌프 (53) 를 정지한다. 한편, 메이크업 워터 탱크 (80) 에 있어서의 탱크 본체 (81) 의 저수량이 소정 수위에 없다 (하한값보다 적다) 고 판정 (No) 되면, 스텝 S54 에서 청수 밸브 (82) 를 개방하고, 스텝 S55 에서 청수 펌프 (53) 를 구동한다.
그러면, 청수 공급 라인 (W3) 에서, 청수 밸브 (82) 를 개방하고 청수 펌프 (53) 를 구동함으로써, 청수 탱크 (52) 의 청수가 청수 공급 라인 (W3) 을 통하여 메이크업 워터 탱크 (80) 에 있어서의 탱크 본체 (81) 로 공급된다. 그 때문에, 탱크 본체 (81) 의 저수량이 증가한다. 그 후, 스텝 S51 에서 탱크 본체 (81) 의 저수량이 증가하여 소정 수위에 있다고 판정 (Yes) 되면, 스텝 S52 에서 청수 밸브 (82) 를 폐지하고, 스텝 S53 에서 청수 펌프 (53) 를 정지한다. 그 때문에, 청수 탱크 (52) 로부터 청수 공급 라인 (W3) 을 통과시킨 탱크 본체 (81) 로의 청수의 공급이 정지한다.
또한, 상기 서술한 각 급수 제어에서, 저수부 (35) 및 탱크 본체 (81) 의 저수량에 대한 상한값과 하한값이 설정되어 있고, 제어 장치 (61) 는, 수량 센서 (62, 63) 가 계측한 저수부 (35) 및 탱크 본체 (81) 의 저수량이 상한값보다 많아지면, 각 밸브 (82, 84) 를 폐지하고, 각 펌프 (53, 83) 의 작동을 정지하거나 하고 있다.
예를 들어, 도 8 에 나타내는 바와 같이 저수부 (35) 의 수위에 대해 상한값 (H1) 과 하한값 (L1) 이 설정되어 있다. 여기서, 저수부 (35) 의 초기 수위는, 하한값 (L1) 과 상한값 (H1) 사이에 있고, 이때에 급수 밸브 (84) 가 폐지되어 있고, 탱크 본체 (81) 로부터 저수부 (35) 로의 급수가 정지되어 있다. 재순환 가스에 수분이 함께 사라지게 됨으로써, 저수부 (35) 의 수위가 하한값 (L1) 까지 저하하면, 수위가 하한값 (L1) 보다 내려간 시점에서, 급수 밸브 (84) 를 개방함으로써, 탱크 본체 (81) 로부터 저수부 (35) 로의 급수를 개시한다. 그리고, 저수부 (35) 의 수위가 상승하고, 상한값 (H1) 에 도달한 시점에서, 급수 밸브 (84) 를 폐지함으로써, 탱크 본체 (81) 로부터 저수부 (35) 로의 급수를 정지한다.
또, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 탱크 본체 (81) 의 수위에 대해 상한값 (H2) 과 하한값 (L2) 이 설정되어 있다. 여기서, 탱크 본체 (81) 의 초기 수위는, 하한값 (L2) 과 상한값 (H2) 사이에 있고, 이때에 청수 밸브 (82) 가 폐지되고, 청수 펌프 (53) 가 정지되어 있고, 청수 탱크 (52) 로부터 탱크 본체 (81) 로의 급수가 정지되어 있다. 탱크 본체 (81) 에 드레인수가 공급되지만, 저수부 (35) 에 공급되는 수량이 증가함으로써, 탱크 본체 (81) 의 수위가 하한값 (L2) 까지 저하하면, 수위가 하한값 (L2) 보다 내려간 시점에서, 청수 밸브 (82) 를 개방하여 청수 펌프 (53) 를 구동함으로써, 청수 탱크 (52) 로부터 탱크 본체 (81) 로의 청수의 공급을 개시한다. 그리고, 탱크 본체 (81) 의 수위가 상승하고, 상한값 (H2) 에 도달한 시점에서, 청수 밸브 (82) 를 폐지하여 청수 펌프 (53) 를 정지함으로써, 청수 탱크 (52) 로부터 탱크 본체 (81) 로의 청수의 공급을 정지한다.
또, 탱크 본체 (81) 에 있어서의 수위의 상한값 (H2) 은, 오버플로우값 (H0) 보다 약간 낮은 값으로 설정되어 있다. 그 때문에, 청수 탱크 (52) 로부터 탱크 본체 (81) 로 청수를 공급할 때, 탱크 본체 (81) 의 수위가 오버플로우값 (H0) 에 도달하기 직전의 상한값 (H2) 에 도달한 시점에서, 청수의 공급이 정지된다. 그리고, 탱크 본체 (81) 에 공급되는 드레인수 수량이, 저수부 (35) 에 공급되는 수량보다 많아지면, 탱크 본체 (81) 의 수위가 하한값 (L2) 을 초과한다. 여기서, 탱크 본체 (81) 의 수위가 오버플로우값 (H0) 을 초과하면, 초과한 수량이 오버플로우 라인 (W9) 으로 배출된다. 탱크 본체 (81) 로부터 오버플로우한 물은, 유분을 포함하고 있으므로, 드레인수 처리 라인 (W7) 으로 흘러 드레인수 탱크 (73) 에 모이고, 처리 장치 (75) 가 이 드레인수를 정화 처리한다.
또한, 이 제 3 실시형태에서, 탱크 본체 (81) 의 저류수의 공급처를 순환수 라인 (W10) 과 급수 라인 (W8) 사이에서 전환 가능한 급수 밸브로 하고, 순환수 라인 (W10) 에 설치된 순환 밸브 (85) 와 급수 라인 (W8) 에 설치된 급수 밸브 (84) 를 적용했지만, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 순환수 라인 (W10) 과 급수 라인 (W8) 의 연결부에 급수 밸브로서 3 방 밸브를 설치해도 된다.
또, 제 3 실시형태에서, 메이크업 워터 탱크 (80) 에 대해, 탱크 본체 (81) 의 저류수를 순환하는 순환수 라인 (W10) 과, 순환수 라인 (W10) 의 순환수를 스크러버 (32) 에 공급하는 급수 라인 (W8) 을 설치하고, 순환 밸브 (85) 와 급수 밸브 (84) 의 개폐 전환에 의해 스크러버 (32) 로의 급수를 제어했지만, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 메이크업 워터 탱크 (80) 에 대해, 순환수 라인 (W10) 을 폐지하고, 탱크 본체 (81) 의 저류수를 스크러버 (32) 에 공급하는 급수 라인 (W8) 만을 설치하고, 급수 펌프 (83) 의 구동 제어와 급수 밸브 (84) 의 개폐 제어에 의해 스크러버 (32) 로의 급수를 제어해도 된다.
또, 청수 탱크 (52) 의 청수를 탱크 본체 (81) 에 공급하는 청수 공급 라인 (W3) 에 청수 펌프 (53) 와 청수 밸브 (82) 를 설치했지만, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 청수 탱크 (52) 와 탱크 본체 (81) 사이에 고도차 (헤드차) 가 발생하도록, 청수 탱크 (52) 를 탱크 본체 (81) 보다 높은 위치에 배치하고, 청수 공급 라인 (W3) 에 청수 밸브 (82) 만을 설치하여 구성해도 된다.
또, 탱크 본체 (81) 의 저수량을 계측하는 제 1 계측 센서로서, 탱크 본체 (81) 에 수량 센서 (63) 를 설치하여 구성했지만, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 탱크 본체 (81) 의 저수량은, 에어 쿨러 (43) 로부터 드레인수 배출 라인 (W5) 을 통하여 공급되는 드레인수의 공급량에 따라 변동되므로, 제 1 계측 센서로서 드레인수 배출 라인 (W5) 에 유량 센서를 설치하여 구성해도 된다. 또, 이 에어 쿨러 (43) 로부터 드레인수 배출 라인 (W5) 을 통하여 공급되는 드레인수의 공급량은, 배용 디젤 엔진 (11) 의 부하 (출력, 연료 공급량, 급기량 등) 에 따라 변동하므로, 제 1 계측 센서로서 엔진의 부하 센서를 설치하여 구성해도 된다.
이와 같이 제 3 실시형태의 급수 탱크에 있어서는, 배기 가스 재순환 라인 (G4) 과, 스크러버 (32) 와, 에어 쿨러 (43) 와, 에어 쿨러 (43) 에 의해 연소용 가스를 냉각함으로써 발생한 드레인수를 저류함과 함께 저류수를 스크러버 (32) 에 공급하는 메이크업 워터 탱크 (80) 를 설치하고 있다.
따라서, 배용 디젤 엔진 (11) 으로부터 배출된 배기 가스는, 그 일부가 배기 가스 재순환 라인 (G4) 을 통과하고, 과급기 (21) 에 의해 압축되어 연소용 가스로서 배용 디젤 엔진 (11) 으로 재순환된다. 스크러버 (32) 는, 배기 가스 재순환 라인 (G4) 을 흐르는 배기 가스에 대해 물을 분사함으로써 유해 물질을 제거한다. 또, 에어 쿨러 (43) 는, 유해 물질이 제거된 후에 컴프레서 (22) 에 의해 압축된 연소용 가스를 냉각한다. 이때, 에어 쿨러 (43) 가 연소용 가스를 냉각함으로써, 드레인수가 발생하는 것으로부터, 이 드레인수를 급수 라인 (W8) 에 의해 스크러버 (32) 에 공급한다. 그 때문에, 스크러버 (32) 는, 드레인수가 공급됨으로써 물부족이 완화되고, 처리수를 유효 이용함으로써 장치의 대형화 및 고비용화를 억제 할 수 있다.
제 3 실시형태의 배기 가스 처리 장치에서는, 탱크 본체 (81) 의 저류수를 순환하는 순환수 라인 (W10) 을 설치하고, 급수 라인 (W8) 의 기단부를 순환수 라인 (W10) 에 연결하고, 선단부를 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 연결하고, 순환수 라인 (W10) 의 순환 밸브 (85) 를 설치하고, 급수 라인 (W8) 에 급수 밸브 (84) 를 설치하고, 제어 장치 (61) 는, 저수부 (35) 의 저수량이 하한값보다 적어졌을 때에, 순환 밸브 (85) 를 폐지하고 급수 밸브 (84) 를 개방함으로써, 탱크 본체 (81) 의 저류수의 공급처를 순환수 라인 (W10) 으로부터 급수 라인 (W8) 으로 전환하고 있다.
따라서, 저수부 (35) 의 저수량이 충분할 때는, 순환 밸브 (85) 를 개방하고 급수 밸브 (84) 를 폐지함으로써, 탱크 본체 (81) 의 저류수의 공급처를 순환수 라인 (W10) 으로 하고, 저수부 (35) 의 저수량이 감소했을 때에는, 순환 밸브 (85) 를 폐지하고 급수 밸브 (84) 를 개방함으로써, 탱크 본체 (81) 의 저류수의 공급처를 급수 라인 (W8) 으로 하고 있다. 그 때문에, 저수부 (35) 의 저수량이 저하하면, 순환수 라인 (W10) 을 순환하고 있는 물을 즉시 스크러버 (32) 에 공급할 수 있고, 저수부 (35) 의 저수량을 조기에 회복시킬 수 있다. 즉, 탱크 본체 (81) 의 저류수를 급수 라인 (W8) 으로부터 저수부 (35) 로 보내기 위해서는 급수 펌프 (83) 가 필요로 되고, 급수 펌프 (83) 를 정지 상태로부터 소정의 토출압까지 상승시키기까지에는, 소정의 시간을 필요로 해 버린다. 본 실시형태에서는, 항상 이 급수 펌프 (83) 를 구동하여 물을 순환수 라인 (W10) 에 순환시켜 둠으로써, 저수부 (35) 의 저수량이 저하했을 때, 순환수 라인 (W10) 의 순환수를 조기에 급수 라인 (W8) 으로부터 스크러버 (32) 로 공급할 수 있어, 급수 지연을 해소할 수 있다.
제 3 실시형태의 배기 가스 처리 장치에서는, 순환수 라인 (W10)(급수 라인 (W8)) 에 세정수 라인 (W4) 의 기단부를 연결하고 있다. 따라서, 탱크 본체 (81) 는, 청수와 드레인수를 저류하고, 제 2 물 분사부는, 순환수 라인 (W10) 의 순환수를 세정수 라인 (W4) 으로부터 받아 분사하게 된다. 그 때문에, 배기 가스에 분사하는 물로서 청수 또는 드레인수를 사용함으로써, 제 2 물 분사부가 분사하는 물에 의해 벤투리부 (34) 를 적정하게 세정할 수 있다.
제 3 실시형태의 배기 가스 처리 장치에서는, 순환수 라인 (W10) 에 있어서의 급수 라인 (W8) 과의 연결부보다 하류측에 오리피스 (86) 를 형성함과 함께, 순환수 라인 (W10) 에 있어서의 급수 라인 (W8) 과의 연결부보다 상류측으로부터 분기하여 스크러버 (32) 의 제 2 물 분사부 (38) 에 급수하는 세정수 라인 (W4) 을 설치하고 있다.
따라서, 저수부 (35) 의 저수량이 충분할 때, 탱크 본체 (81) 의 저류수는, 스크러버 (32) 에 공급되지 않고 순환수 라인 (W10) 을 순환함과 함께, 일부가 세정수 라인 (W4) 에 의해 제 2 물 분사부 (38) 에 급수됨으로써, 이 물에 의해 벤투리부 (34) 를 세정할 수 있다. 이때, 순환수 라인 (W10) 에 오리피스 (86) 가 형성됨으로써, 이 오리피스 (86) 가 유로 저항 (압력 손실) 이 되고, 그만큼에 상당하는 양의 물을 세정수 라인 (W4) 으로 흐르게 할 수 있어, 적정량의 물을 세정수 라인 (W4) 에 흐르게 할 수 있다. 그리고, 저수부 (35) 의 저수량이 하한값보다 적어졌을 때에, 탱크 본체 (81) 의 저류수가 급수 라인 (W8) 에 의해 스크러버 (32) 의 저수부 (35) 에 공급되지만, 급수 라인 (W8) 의 압력 손실과 오리피스 (86) 의 저항 (압력 손실) 이 동일해지도록 설정함으로써, 이때라도 적정량의 물을 세정수 라인 (W4) 에 흐르게 할 수 있다.
또한, 상기 서술한 각 실시형태에서 설명한 스크러버 (32) 의 구성은 일례이고, 다른 구성이라도 된다. 예를 들어, 스크러버 (32) 를 유해 물질로서의 SOx 나 매진을 제거하는 것으로 했지만, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스크러버를, SOx 나 매진 등의 유해 물질을 제거하는 제 1 스크러버와, 매진 등의 유해 물질을 제거하는 제 2 스크러버에 의해 구성하고, 각 스크러버의 저수부에 배수 라인을 개재하여 저수부를 연결하여 구성해도 된다.
또, 상기 서술한 각 실시형태에서는, 배용 디젤 엔진으로서 주기관을 사용하여 설명했지만, 발전기로서 사용되는 디젤 엔진에도 적용할 수 있다.
11 : 배용 디젤 엔진
21 : 과급기
31 : EGR 밸브
32 : 스크러버
34 : 벤투리부
35 : 저수부
36 : 제 1 물 분사부
38 : 제 2 물 분사부
43 : 에어 쿨러 (냉각기)
51 : 조수기
52 : 청수 탱크
53 : 청수 펌프
54 : 유량 조정 밸브
55 : 유량계
61 : 제어 장치
62 : 수량 센서 (제 2 계측 센서)
63 : 수량 센서 (제 1 계측 센서)
71 : 드레인수 펌프
80 : 메이크업 워터 탱크 (급수 탱크)
81 : 탱크 본체
82 : 청수 밸브
83 : 급수 펌프
84 : 급수 밸브
85 : 순환 밸브
86 : 오리피스 (스로틀부)
G4 : 배기 가스 재순환 라인
W3 : 청수 공급 라인
W4 : 세정수 라인 (제 1 세정수 라인, 제 2 세정수 라인, 제 3 세정수 라인)
W5 : 드레인수 배출 라인 (드레인수 공급관)
W6 : 드레인수 공급 라인
W7 : 드레인수 처리 라인
W8 : 급수 라인
W9 : 오버플로우 라인
W10 : 순환수 라인

Claims (11)

  1. 배기 가스가 도입되는 벤투리부와,
    상기 벤투리부에 도입된 배기 가스에 대해 유해 물질을 제거한 후에 순환하는 순환수를 분사함으로써 함유하는 유해 물질을 제거하는 제 1 물 분사부와,
    상기 벤투리부의 벽면에 대해 상기 순환수와 상이한 물을 분사함으로써 부착된 유해 물질을 제거하는 제 2 물 분사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스크러버.
  2. 엔진으로부터 배출된 배기 가스의 일부를 연소용 가스의 일부로서 상기 엔진으로 재순환하는 배기 가스 재순환 라인과,
    상기 배기 가스 재순환 라인에 설치되는 제 1 항에 기재된 스크러버를 구비하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    청수를 상기 스크러버에 공급하는 청수 공급 장치와, 상기 청수 공급 장치의 청수를 상기 제 2 물 분사부에 공급하는 제 1 세정수 라인이 설치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 배기 가스 재순환 라인에 설치되어 공기와 재순환 가스를 혼합한 연소용 가스를 냉각하는 냉각기와, 상기 냉각기에 의해 연소용 가스를 냉각함으로써 발생한 응축수를 상기 스크러버에 공급하는 응축수 공급 장치와, 상기 응축수 공급 장치의 응축수를 상기 제 2 물 분사부에 공급하는 제 2 세정수 라인이 설치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    청수를 저류함과 함께, 상기 배기 가스 재순환 라인에 설치된 냉각기에 의해 연소용 가스를 냉각함으로써 발생한 응축수를 저류하는 급수 탱크가 설치되고, 상기 급수 탱크의 물을 상기 제 2 물 분사부에 공급하는 제 3 세정수 라인이 설치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 급수 탱크의 물을 상기 스크러버의 저수부에 공급하는 급수 라인이 설치되고, 상기 세정수 라인은, 급수 라인의 물을 상기 제 2 물 분사부에 공급하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 급수 탱크의 저류수를 순환하는 순환수 라인이 설치되고, 상기 급수 라인은, 상기 순환수 라인의 물을 상기 스크러버의 저수부에 공급하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 순환수 라인에 있어서의 상기 급수 라인과의 접속부보다 하류측에 스로틀부가 형성되고, 상기 세정수 라인은, 상기 순환수 라인에 있어서의 상기 급수 라인과의 접속부보다 상류측에 접속되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급수 라인에 설치되는 급수 밸브와, 상기 저수부의 저수량을 계측하는 계측 센서와, 상기 계측 센서가 계측한 상기 저수부의 저수량이 미리 설정된 하한값보다 적어졌을 때에 상기 급수 밸브를 개방하는 제어 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  10. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 배기 가스 재순환 라인은, EGR 밸브가 설치되고, 상기 EGR 밸브가 개방되면, 상기 제 2 물 분사부에 물이 공급되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  11. 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 배기 가스 처리 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
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