KR102626178B1 - Fuel Supply System For Ship - Google Patents
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Abstract
선박의 연료공급시스템이 제공된다. 본 발명의 선박의 연료공급시스템은, 선박에 마련되며 암모니아를 저장하는 암모니아저장탱크로부터 선내 엔진으로 연결되는 연료공급라인; 상기 연료공급라인에 마련되며 상기 엔진으로 필요한 압력으로 암모니아를 압축하는 압축부; 상기 엔진에서 배출되는 암모니아를 회수하는 연료회수라인; 엔진에서 발생하는 배기가스를 선외 배출하는 배기배출라인; 및 상기 배기배출라인에 마련되어 배기가스를 탈질하는 선택적촉매환원부:를 포함하고, 상기 암모니아저장탱크 또는 연료공급라인으로부터 암모니아가 상기 선택적촉매환원부의 환원제로 공급되는 것을 특징으로 한다. A fuel supply system for the ship is provided. The fuel supply system for a ship of the present invention includes a fuel supply line provided on a ship and connected from an ammonia storage tank storing ammonia to an engine on board the ship; A compression unit provided in the fuel supply line and compressing ammonia to the pressure required for the engine; A fuel recovery line that recovers ammonia discharged from the engine; An exhaust discharge line that discharges exhaust gases generated from the engine outboard; and a selective catalytic reduction unit provided in the exhaust discharge line to denitrify the exhaust gas, wherein ammonia is supplied from the ammonia storage tank or the fuel supply line as a reducing agent to the selective catalytic reduction unit.
Description
본 발명은 선박의 연료공급시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암모니아를 선내 엔진의 연료로 공급하여 국제협약이 정한 규제기준을 충족시키면서, 암모니아 연료 공급 시 엔진에서 배출되는 배기가스 중의 질소산화물을 저감할 수 있는 선박의 연료공급시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel supply system for ships, and more specifically, to supply ammonia as fuel for engines onboard ships to meet regulatory standards set by international conventions and reduce nitrogen oxides in exhaust gases emitted from engines when supplying ammonia fuel. It is about a fuel supply system for ships that can
지구온난화 현상의 심화에 따라 전세계적으로 온실가스 배출을 감축하려는 노력이 이루어지고 있고, 선진국들의 온실가스 감축 의무를 담았던 1997년 교토의정서가 2020년 만료됨에 따라, 2015년 12월 프랑스 파리에서 열린 제21차 유엔기후변화협약에서 채택되고 2016년 11월 발효된 파리기후변화협약(Paris Climate Change Accord)에 의해 협정에 참여한 195개 당사국들은 온실가스 감축을 목표로 다양한 노력을 기울이고 있다. As the global warming phenomenon intensifies, efforts are being made to reduce greenhouse gas emissions around the world, and as the 1997 Kyoto Protocol, which included obligations for developed countries to reduce greenhouse gases, expires in 2020, the event held in Paris, France in December 2015 The 195 parties participating in the Paris Climate Change Accord, which was adopted at the 21st United Nations Framework Convention on Climate Change and came into effect in November 2016, are making various efforts with the goal of reducing greenhouse gases.
이러한 세계적인 추세와 함께 화석연료와 원자력을 대체할 수 있는 무공해에너지로서 풍력, 태양광, 태양열, 바이오에너지, 조력, 지열 등과 같은 재생가능에너지(또는 재생에너지)에 대한 관심이 높아지고 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다. Along with this global trend, interest in renewable energy (or renewable energy) such as wind power, solar power, solar heat, bioenergy, tidal power, and geothermal heat as a pollution-free energy that can replace fossil fuels and nuclear power is increasing, and various technologies are being developed. I'm losing.
LNG는 다른 화석 연료에 비해 친환경 연료로 평가받지만 연소 시 여전히 이산화탄소가 발생하며, 이를 연료로 사용하는 선박에서는 운항 중 이산화탄소를 배출하게 된다. Although LNG is considered an eco-friendly fuel compared to other fossil fuels, it still produces carbon dioxide when burned, and ships that use it as fuel emit carbon dioxide during operation.
선박 운항 시 이산화탄소 배출을 줄일 수 있는 친환경 연료에 대한 여러 연구가 이루어지고 있고, 최근에는 수소, 암모니아 등을 연료로 사용할 수 있는 선박 엔진에 관한 기술이 개발되고 있다. Several studies are being conducted on eco-friendly fuels that can reduce carbon dioxide emissions during ship operations, and recently, technologies for ship engines that can use hydrogen, ammonia, etc. as fuel are being developed.
선박의 항로, 교통규칙, 항만시설 등을 국제적으로 통일하기 위해 설치된 유엔 전문기구인 IMO(International Maritime Organization, 국제해사기구) 역시 온실가스에 대해 08년과 대비하여 2050년 50% 저감, 2100년 100% 저감(GHG Zero Emission)을 목표로 제시하고, 그에 따라 각 국가 및 지역의 규제가 강화될 것으로 예상된다. IMO (International Maritime Organization), a UN specialized organization established to internationally unify shipping routes, traffic rules, port facilities, etc., also plans to reduce greenhouse gases by 50% in 2050 compared to 2008 and reduce greenhouse gases by 100% by 2100. % reduction (GHG Zero Emission) is proposed as the goal, and regulations in each country and region are expected to be strengthened accordingly.
IMO가 신조 선박에 적용하는 강제성 있는 이산화탄소 저감 규정인 EEDI(Energy Efficiency Design Index, 에너지효율설계지수)에 따르면, 초기 EEDI 발표에서는 2013 내지 2015년의 이산화탄소 배출량을 기준으로 2015년 이산화탄소 배출량을 10% 저감하는 EEDI Phase 1이 적용되고, 5년 마다 1 단계씩 강화·적용하여 2025년 Phase 3를 적용하도록 예정되어 있었으나, LPG 운반선에 대해서는 EEDI Phase 2 적용 후 2년만인 2022년부터 EEDI Phase 3를 조기 적용하도록 하고 있고, 2030년 이후 발주 선박은 2008년 발주 선박 대비 탄소배출량을 40%, 2050년까지는 50%까지 감축하도록 결정하는 등 기후변화와 온실가스 배출에 대한 국제적 관심이 커지면서 선박에 대해서도 이산화탄소 배출에 대한 규제가 급격히 강화되고 있어 대체 연료에 대한 필요성이 높아지고 있다. According to EEDI (Energy Efficiency Design Index), a mandatory carbon dioxide reduction regulation applied by IMO to new ships, the initial EEDI announcement called for a 10% reduction in carbon dioxide emissions in 2015 based on carbon dioxide emissions from 2013 to 2015. EEDI Phase 1 was applied, and it was planned to apply Phase 3 in 2025 by strengthening and applying one step every five years. However, for LPG carriers, EEDI Phase 3 will be applied early from 2022, two years after applying EEDI Phase 2. As international interest in climate change and greenhouse gas emissions grows, it has been decided that ships ordered after 2030 will reduce carbon emissions by 40% compared to ships ordered in 2008, and by 50% by 2050. As regulations are rapidly being strengthened, the need for alternative fuels is increasing.
특히, 향후 Phase 4 (이산화탄소 배출량 40% 저감) 이상의 기준이 적용되면 현재의 LNG나 LPG를 연료로 사용하는 선박으로는 이산화탄소 배출 규정 달성이 어려울 수 있어, 장기적인 관점에서 해운의 완전한 탈탄소화를 위해 선박 연료를 탄소 중립 연료로 교체하는 것이 필연적이므로, 친환경 선박 연료에 대한 기술의 개발 및 실선에의 적용을 더욱 서두를 필요가 있다.In particular, if the standards of Phase 4 (40% reduction in carbon dioxide emissions) or higher are applied in the future, it may be difficult to achieve carbon dioxide emission regulations for ships using current LNG or LPG as fuel. In order to completely decarbonize shipping from a long-term perspective, ships Since it is inevitable to replace fuel with carbon-neutral fuel, there is a need to further expedite the development of technology for eco-friendly ship fuel and its application to ships.
탄소 중립 연료 중 암모니아(NH3)는 1개의 질소에 3개의 수소가 결합된 물질로, 분자 사이에 강한 수소 결합을 형성할 수 있어 액화가 용이하며, 상압에서 끓는점 -33.34℃, 녹는점 -77.73℃이다. 암모니아는 특히 저장 및 운송이 용이하고, 하버-보슈법을 통한 대량 생산이 용이하며, 타 탄소 중립 연료 대비 우수한 경제성을 가지고 있어, 선박 연료로 암모니아를 사용하기 위한 연구와 개발이 활발히 이루어 지고 있다.Among carbon-neutral fuels, ammonia (NH 3 ) is a substance in which 3 hydrogens are bonded to 1 nitrogen. It can form strong hydrogen bonds between molecules, making it easy to liquefy. It has a boiling point of -33.34°C and a melting point of -77.73 at normal pressure. It is ℃. Ammonia is particularly easy to store and transport, is easy to mass produce through the Haber-Bosch method, and has excellent economic efficiency compared to other carbon-neutral fuels, so research and development to use ammonia as a ship fuel is being actively conducted.
본 발명은 암모니아와 같은 친환경 연료를 선박 엔진의 연료를 엔진 연료로 공급하면서, 그에 따라 암모니아 연료 공급 시 엔진에서 배출되는 배기가스 중의 질소산화물을 저감할 수 있는 방안을 제안하고자 한다. The present invention seeks to propose a method for supplying environmentally friendly fuel such as ammonia as engine fuel to a ship engine, thereby reducing nitrogen oxides in exhaust gas emitted from the engine when ammonia fuel is supplied.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 마련되며 암모니아를 저장하는 암모니아저장탱크로부터 선내 엔진으로 연결되는 연료공급라인;According to one aspect of the present invention for solving the above-described problem, a fuel supply line provided on a ship and connected from an ammonia storage tank storing ammonia to an engine on board the ship;
상기 연료공급라인에 마련되며 상기 엔진으로 필요한 압력으로 암모니아를 압축하는 압축부; A compression unit provided in the fuel supply line and compressing ammonia to the pressure required for the engine;
상기 엔진에서 배출되는 암모니아를 회수하는 연료회수라인; A fuel recovery line that recovers ammonia discharged from the engine;
엔진에서 발생하는 배기가스를 선외 배출하는 배기배출라인; 및An exhaust discharge line that discharges exhaust gases generated from the engine outboard; and
상기 배기배출라인에 마련되어 배기가스를 탈질하는 선택적촉매환원부:를 포함하고, A selective catalytic reduction unit provided in the exhaust discharge line to denitrify the exhaust gas,
상기 암모니아저장탱크 또는 연료공급라인으로부터 암모니아가 상기 선택적촉매환원부의 환원제로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템이 제공된다. A fuel supply system for a ship is provided, wherein ammonia is supplied as a reducing agent to the selective catalytic reduction unit from the ammonia storage tank or the fuel supply line.
바람직하게는, 상기 암모니아저장탱크로부터 상기 선택적촉매환원부로 연결되는 환원제공급라인; 상기 환원제공급라인에 마련되어 상기 암모니아저장탱크로부터 암모니아를 이송하는 환원제공급펌프; 및 상기 환원제공급펌프에서 이송된 암모니아를 상기 선택적촉매환원부로 공급하는 환원제공급부:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a reducing agent supply line connected from the ammonia storage tank to the selective catalytic reduction unit; A reducing agent supply pump provided in the reducing agent supply line to transport ammonia from the ammonia storage tank; and a reducing agent supply unit that supplies ammonia transferred from the reducing agent supply pump to the selective catalytic reduction unit.
바람직하게는 상기 압축부는, 상기 암모니아저장탱크로부터 암모니아를 이송하는 연료공급펌프; 및 상기 연료공급펌프에서 이송되는 암모니아를 상기 엔진에서 필요한 압력으로 가압하는 가압펌프:를 포함할 수 있다. Preferably, the compression unit includes a fuel supply pump that transfers ammonia from the ammonia storage tank; and a pressurizing pump that pressurizes the ammonia transferred from the fuel supply pump to the pressure required by the engine.
바람직하게는, 상기 연료공급라인의 연료공급펌프 후단에서 상기 선택적촉매환원부로 연결되는 환원제공급라인; 및 상기 환원제공급라인에 마련되며 상기 선택적촉매환원부로 암모니아를 공급하는 환원제공급부:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a reducing agent supply line connected to the selective catalytic reduction unit at a rear end of the fuel supply pump of the fuel supply line; and a reducing agent supply unit provided in the reducing agent supply line and supplying ammonia to the selective catalytic reduction unit.
바람직하게는, 상기 배기배출라인에 마련되어 상기 엔진에서 배출되는 배기가스 중의 질소산화물 농도 및 미반응 암모니아 농도 등을 분석하는 배기가스 분석기; 및 상기 환원제공급라인에서 상기 환원제공급부의 상류에 마련되며 가변주파수드라이브(Variable Frequency Drive, VFD)에 의해 구동되는 환원제공급펌프:를 더 포함할 수 있다. Preferably, an exhaust gas analyzer provided in the exhaust discharge line to analyze the concentration of nitrogen oxides and unreacted ammonia in the exhaust gas discharged from the engine; and a reducing agent supply pump provided upstream of the reducing agent supply unit in the reducing agent supply line and driven by a variable frequency drive (VFD).
바람직하게는, 상기 배기가스 분석기에서의 분석 결과에 따라 암모니아 슬립(slip)이 감지되면 상기 환원제공급펌프 및 환원제공급부를 거쳐 상기 선택적촉매환원부로 공급되는 암모니아 유량을 조절할 수 있다. Preferably, when ammonia slip is detected according to the analysis result in the exhaust gas analyzer, the flow rate of ammonia supplied to the selective catalytic reduction unit through the reducing agent supply pump and the reducing agent supply unit can be adjusted.
바람직하게는, 상기 환원제공급라인에서 상기 환원제공급부의 상류에 마련되며 암모니아로부터 윤활유를 제거하는 환원제필터; 및 상기 환원제공급라인에서 상기 환원제필터 전후단의 차압을 감지하는 차압센서:를 더 포함할 수 있다. Preferably, a reducing agent filter is provided upstream of the reducing agent supply part in the reducing agent supply line and removes lubricating oil from ammonia; And it may further include a differential pressure sensor that detects the differential pressure between the front and rear ends of the reducing agent filter in the reducing agent supply line.
본 발명에서는 선박용 엔진의 연료로 친환경 연료인 암모니아를 공급하여 선박 운항 시 온실가스 배출량을 감축하고 국제협약이 정하는 규제기준을 충족하도록 한다. In the present invention, ammonia, an eco-friendly fuel, is supplied as fuel for marine engines to reduce greenhouse gas emissions during ship operation and meet regulatory standards set by international conventions.
특히 암모니아를 엔진 연료로 공급하는 경우, 배기가스 중 질소산화물이 LPG나 오일을 연료로 사용할 때보다 많이 포함될 수 있는데, 선택적촉매환원부를 마련하여 배기 중 질소산화물을 저감시키면서, 환원제로 암모니아를 공급하여 별도의 환원제 공급을 위한 저장탱크 등의 설치 비용과 설치 공간을 절감할 수 있도록 한다. In particular, when ammonia is supplied as engine fuel, nitrogen oxides in the exhaust gas may be contained in greater quantities than when using LPG or oil as fuel. By providing a selective catalytic reduction unit, nitrogen oxides in the exhaust are reduced and ammonia is supplied as a reducing agent. It helps reduce installation costs and installation space, such as a storage tank for supplying a separate reducing agent.
도 1 내지 3은 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시한다. 1 to 3 schematically show a fuel supply system for a ship according to first to third embodiments of the present invention.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objectives achieved by practicing the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the structure and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Here, in adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are indicated with the same reference numerals as much as possible, even if they are shown in different drawings.
이하 본 발명에서의 선박은 암모니아를 선내 엔진의 연료로 사용할 수 있는 엔진이 설치되는 모든 종류의 선박을 가리키며, 대표적으로 LPG 운반선(LNG Carrier), LNG 운반선(LNG Carrier), 액체수소 운반선, 암모니아운반선, 컨테이너운반선, 원유운반선, 광물이나 곡물 등의 벌크운반선, Ro-Ro(Roll on/Roll off)선 등과 같은 자체 추진 능력을 갖춘 선박을 비롯하여, 추진 능력을 갖추지는 않지만 해상에 부유하고 있는 해상 구조물도 포함될 수 있다. Hereinafter, the ship in the present invention refers to all types of ships equipped with an engine that can use ammonia as fuel for the ship's engine, and representative examples include LPG carrier (LNG Carrier), LNG carrier (LNG Carrier), liquid hydrogen carrier, and ammonia carrier. , vessels with self-propulsion capabilities such as container carriers, crude oil carriers, bulk carriers of minerals or grains, and Ro-Ro (Roll on/roll off) ships, as well as offshore structures that do not have propulsion capabilities but are floating at sea. may also be included.
엔진의 연료로 암모니아를 공급받는 엔진이라 함은 LNG, LPG, HFO, MGO, Diesel Oil 등의 다른 선박용 연료와 함께 연료로 공급받는 것과 암모니아를 단독으로 연료로 공급받는 것을 포함하는 의미이고, 선박의 추진용 엔진 및 발전용 엔진을 모두 포함한다. Engines supplied with ammonia as fuel include those supplied with ammonia as fuel together with other marine fuels such as LNG, LPG, HFO, MGO, and Diesel Oil, and those supplied with ammonia alone as fuel. Includes both propulsion engines and power generation engines.
도 1 내지 3에는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 선박의 연료공급시스템을 개략적으로 도시하였다. 1 to 3 schematically show a fuel supply system for a ship according to the first to third embodiments of the present invention.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 본 실시예들의 연료공급시스템은, 선박에 마련되며 암모니아를 저장하는 암모니아저장탱크(T)로부터 선내 엔진(E)으로 연결되는 연료공급라인(SL)과, 연료공급라인에 마련되며 상기 엔진으로 필요한 압력으로 암모니아를 압축하는 압축부(100), 상기 엔진에서 배출되는 암모니아를 회수하는 연료회수라인(RL)을 포함한다. As shown in Figures 1 to 3, the fuel supply system of the present embodiments includes a fuel supply line (SL) provided on the ship and connected from the ammonia storage tank (T) that stores ammonia to the engine (E) on board the ship, and a fuel supply line (SL) It is provided in the supply line and includes a
암모니아저장탱크(T)로부터 암모니아는 연료공급라인(SL)을 따라 엔진(E)에 공급되고, 엔진에서 소비되지 않은 연료는 엔진으로부터 연료회수라인을 따라 배출된 후 재순환될 수 있다. Ammonia is supplied from the ammonia storage tank (T) to the engine (E) along the fuel supply line (SL), and fuel not consumed by the engine can be discharged from the engine along the fuel recovery line and then recirculated.
압축부(100)는 암모니아저장탱크로부터 암모니아를 이송하는 연료공급펌프(110)와, 연료공급펌프에서 이송되는 암모니아를 엔진에서 필요한 압력으로 가압하는 가압펌프(120)를 포함하며, 연료공급펌프와 가압펌프를 거쳐 암모니아는 고압 액체 상태로 엔진(E)에 연료로 공급된다. The
연료공급라인(SL)을 따라 압축부(100)의 후단에는, 가압펌프에서 압축된 암모니아를 엔진에서 필요한 온도로 조절하는 온도조절부(200)와, 온도조절부를 거친 암모니아를 공급받아 이물질을 걸러내고 이송하는 필터(250)가 마련될 수 있다. At the rear of the
연료공급라인의 압축부 하류에는 엔진으로의 암모니아 공급을 조절하는 밸브들이 설치되는 서플라이밸브트레인(SVT)이 마련되어 압축부와 온도조절부, 필터를 거쳐 이송된 암모니아를 엔진으로 공급한다. Downstream of the compression section of the fuel supply line, a supply valve train (SVT) is installed with valves that control the supply of ammonia to the engine, and supplies ammonia transferred through the compression section, temperature control section, and filter to the engine.
한편, 압력을 가하여도 부피의 변화가 없거나 적은 비압축성 유체, 액체 상태의 암모니아가 엔진 연료로 공급되는 경우, 엔진의 부하 변동에 대응하며 캐비테이션을 방지하기 위해서 과잉의 액체 연료가 엔진으로 공급된다. 엔진에 공급된 액체 연료 중 연료로 소비되고 남은 연료 및 엔진 정지 시 엔진에 잔류하는 액체 연료 등은 엔진으로부터 배출되는데, 이를 위해 엔진으로부터 소비되지 않은 암모니아를 회수하여 재순환시키는 연료회수라인(RL)이 마련된다. 연료회수라인에는 엔진으로부터의 암모니아 회수를 조절하는 밸브들이 설치되는 리턴밸브트레인(RVT)이 마련된다. On the other hand, when liquid ammonia, an incompressible fluid whose volume changes little or no change even when pressure is applied, is supplied as engine fuel, excess liquid fuel is supplied to the engine to respond to changes in engine load and prevent cavitation. Among the liquid fuel supplied to the engine, the remaining fuel consumed as fuel and the liquid fuel remaining in the engine when the engine is stopped are discharged from the engine. To this end, a fuel recovery line (RL) is installed to recover and recirculate unconsumed ammonia from the engine. It is prepared. The fuel recovery line is equipped with a return valve train (RVT) in which valves are installed to control ammonia recovery from the engine.
엔진(E)에서 배출된 암모니아는 리턴밸브트레인(RVT)을 거쳐 연료회수라인(RL)을 따라 회수되며, 회수된 연료 중 액체 상태의 암모니아는 다시 연료공급라인으로 이송하여 엔진으로 재순환시킬 수 있다. Ammonia discharged from the engine (E) is recovered along the fuel recovery line (RL) through the return valve train (RVT), and the liquid ammonia among the recovered fuel can be transferred back to the fuel supply line and recirculated into the engine. .
엔진에서 발생하는 배기가스는 배기배출라인(EL)을 통해 선외 배출되며, 배기배출라인에는 배기가스를 탈질하는 선택적촉매환원부(300)가 마련된다. 암모니아를 엔진 연료로 공급하는 경우, 배기가스 중 질소산화물이 LPG나 오일을 연료로 사용할 때보다 많이 포함될 수 있는데, 질소산화물 역시 IMO에서 배출을 규제하는 물질이다. Exhaust gas generated from the engine is discharged overboard through an exhaust discharge line (EL), and a selective
본 실시예에서는 이를 제거하기 위해 배기배출라인(EL)에 선택적촉매환원부(300)를 마련하고, 환원 반응에 의해 질소산화물을 감소시킨다. 선택적촉매환원부의 환원제로는 유레아(Urea) 수용액((NH2)2CO)을 사용하는 경우가 많은데, 유레아는 수용액 상태로 저장 시 시간이 지나면서 사용 수명이 줄어들고 일정한 온도를 유지해야 하므로 이를 위한 설치 공간과 설치 비용의 문제가 있다. In this embodiment, in order to remove this, a selective
본 실시예들에서는 유레아 대신 엔진 연료로 공급되는 암모니아를 직접 선택적촉매환원부의 환원제로 사용하도록 구성하고, 암모니아저장탱크(T) 또는 연료공급라인(SL)으로부터 액체 암모니아를 선택적촉매환원부(300)로 공급하는 환원제공급라인(AL, ALa, ALb)을 마련하여 선택적촉매환원부로 배기가스의 탈질을 위한 환원제로 암모니아를 공급한다. 이를 통해 유레아 탱크 등 환원제 공급을 위한 별도의 설치 공간과 설치 비용 문제를 해결할 수 있다. In the present embodiments, ammonia supplied as engine fuel instead of urea is directly used as a reducing agent in the selective catalytic reduction unit, and liquid ammonia is supplied from the ammonia storage tank (T) or the fuel supply line (SL) to the selective catalytic reduction unit (300). A reducing agent supply line (AL, ALa, ALb) is provided to supply ammonia as a reducing agent for denitrification of exhaust gas to the selective catalytic reduction unit. This can solve the problem of separate installation space and installation costs for supplying reducing agents such as urea tanks.
환원제공급라인에는 선택적촉매환원부로 공급될 암모니아를 가열하는 환원제히터와, 환원제공급라인을 개폐하는 환원제밸브 등을 포함하는 환원제공급부(310)가 마련된다. 환원제공급부(310)를 거쳐 선택적촉매환원부(300)의 SCR Reactor 내부에 분사된 암모니아(Ammonia)는 촉매 존재하에서 NOx와 반응하여 N2와 H2O로 변해, 배기 내 NOx 함량이 감소되며, 그 반응식은 다음과 같다.The reducing agent supply line is provided with a reducing
각 실시예들의 차이점을 살펴보기로 한다. Let's look at the differences between each embodiment.
먼저 도 1에 도시된 제1 실시예 시스템에서는 환원제공급라인(AL)이 암모니아저장탱크(T)로부터 선택적촉매환원부(300)로 연결되어, 암모니아저장탱크의 암모니아를 환원제로 공급할 수 있도록 구성한 것이다. 환원제공급라인에는 암모니아를 환원제공급부(310)로 이송하여 선택적촉매환원부로 공급하기 위한 환원제공급펌프(320)가 마련된다. First, in the first embodiment system shown in FIG. 1, the reducing agent supply line (AL) is connected from the ammonia storage tank (T) to the selective
다음으로 도 2 및 3에 도시된 제2 및 제3 실시예 시스템에서는 연료공급라인의 연료공급펌프(110), 즉 저압펌프 후단에서 선택적촉매환원부(300)로 환원제공급라인(ALa)을 연결하여, 연료공급펌프(110)를 선택적촉매환원부로의 환원제 공급에 활용할 수 있도록 구성한 것이다. Next, in the second and third embodiment systems shown in FIGS. 2 and 3, the reducing agent supply line (ALa) is connected to the selective
먼저 도 2에 도시된 제2 실시예에서는, 배기배출라인(EL)에 엔진에서 배출되는 배기가스 중의 질소산화물 농도 및 미반응 암모니아 농도 등을 분석하는 배기가스 분석기(330)를 마련하고, 환원제공급라인에서 환원제공급부의 상류에는 가변주파수드라이브(Variable Frequency Drive, VFD)에 의해 구동되는 환원제공급펌프(320a)를 마련한다. First, in the second embodiment shown in FIG. 2, an
배기가스 분석기(330)에서 분석된 배기가스의 질소산화물 농도 및 미반응 암모니아 농도 분석 결과에 따라 배기 중 암모니아 슬립(slip)이 감지되면 배기가스 분석기에서 환원제공급펌프(320a) 및 환원제공급부(310)를 제어하여, 선택적촉매환원부(300)로 공급되는 암모니아 유량을 조절할 수 있다. 이를 통해 암모니아 슬립을 방지할 수 있다. If ammonia slip is detected during exhaust according to the results of the nitrogen oxide concentration and unreacted ammonia concentration analysis results of the exhaust gas analyzed by the
한편 도 3에 도시된 제3 실시예에서는, 환원제공급라인(ALb)에서 환원제공급부의 상류에 암모니아로부터 윤활유를 제거하는 환원제필터(340)를 마련하고, 환원제공급라인에서 환원제필터 전후단의 차압을 감지하는 차압센서(350)를 추가로 마련한다. Meanwhile, in the third embodiment shown in FIG. 3, a reducing
전술한 바와 같이 액체 상태의 암모니아를 엔진 연료로 공급하는 경우 엔진(E)에서 소비되지 않은 암모니아는 연료회수라인(RL)을 따라 배출되어 연료공급라인을 통해 재순환될 수 있는데, 본 실시예와 같이 연료공급라인의 연료공급펌프 하류에서 암모니아를 분기하여 환원제로 공급하는 경우 엔진에서 회수된 암모니아 중에 혼입된 윤활유가 섞일 수 있고, 선택적촉매환원부로 공급되면 탈질효과를 떨어뜨리고 장치 이상을 일으킬 수 있다. 본 실시예는 이를 해결하기 위해 환원제공급라인에 윤활유를 제거하는 환원제필터(340)를 추가로 마련하고, 차압센서(350)에서 환원제필터 전후단의 차압을 감지하여 암모니아 중 윤활유 유무를 모니터링할 수 있도록 구성하였다. As described above, when liquid ammonia is supplied as engine fuel, ammonia not consumed in the engine (E) may be discharged along the fuel recovery line (RL) and recirculated through the fuel supply line, as in the present embodiment. If ammonia is branched downstream of the fuel supply pump of the fuel supply line and supplied as a reducing agent, mixed lubricating oil may be mixed with ammonia recovered from the engine, and if supplied to the selective catalytic reduction unit, it may reduce the denitrification effect and cause equipment malfunction. In order to solve this problem, this embodiment additionally provides a reducing
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다. The present invention is not limited to the above embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that the present invention can be implemented with various modifications or variations without departing from the technical gist of the present invention. It was done.
E: 엔진
T: 암모니아저장탱크
SL: 연료공급라인
RL: 연료회수라인
EL: 배기배출라인
AL, ALa, ALb: 환원제공급라인
SVT: 서플라이밸브트레인
RVT: 리턴밸브트레인
100: 압축부
200: 온도조절부
250: 필터
300: 선택적촉매환원부
310: 환원제공급부E: engine
T: Ammonia storage tank
SL: Fuel supply line
RL: Fuel recovery line
EL: Exhaust discharge line
AL, ALa, ALb: reducing agent supply line
SVT: Supply valve train
RVT: Return valve train
100: Compression part
200: Temperature control unit
250: filter
300: Selective catalytic reduction unit
310: Reduction agent supply department
Claims (7)
상기 암모니아저장탱크로부터 암모니아를 이송하는 연료공급펌프를 포함하여 상기 연료공급라인에 마련되며 상기 엔진으로 필요한 압력으로 암모니아를 압축하는 압축부;
상기 엔진에서 배출되는 암모니아를 회수하는 연료회수라인;
엔진에서 발생하는 배기가스를 선외 배출하는 배기배출라인;
상기 배기배출라인에 마련되어 배기가스를 탈질하는 선택적촉매환원부;
상기 연료공급라인의 연료공급펌프 후단에서 상기 선택적촉매환원부로 연결되는 환원제공급라인;
상기 환원제공급라인에 마련되며 상기 선택적촉매환원부로 암모니아를 공급하는 환원제공급부;
상기 환원제공급라인에서 상기 환원제공급부의 상류에 마련되며 암모니아로부터 윤활유를 제거하는 환원제필터; 및
상기 환원제공급라인에서 상기 환원제필터 전후단의 차압을 감지하는 차압센서:를 포함하고,
상기 암모니아저장탱크 또는 연료공급라인으로부터 암모니아가 상기 선택적촉매환원부의 환원제로 공급되며,
상기 차압센서에서 차압을 감지하여 암모니아 중 윤활유 유무를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템. A fuel supply line provided on the ship and connected from the ammonia storage tank that stores ammonia to the engine on board the ship;
A compression unit provided in the fuel supply line including a fuel supply pump for transferring ammonia from the ammonia storage tank and compressing ammonia to the pressure required for the engine;
A fuel recovery line that recovers ammonia discharged from the engine;
An exhaust discharge line that discharges exhaust gases generated from the engine outboard;
A selective catalytic reduction unit provided in the exhaust discharge line to denitrify exhaust gas;
A reducing agent supply line connected to the selective catalytic reduction unit at a rear end of the fuel supply pump of the fuel supply line;
a reducing agent supply unit provided in the reducing agent supply line and supplying ammonia to the selective catalytic reduction unit;
a reducing agent filter provided upstream of the reducing agent supply unit in the reducing agent supply line and removing lubricating oil from ammonia; and
It includes a differential pressure sensor that detects the differential pressure before and after the reducing agent filter in the reducing agent supply line,
Ammonia is supplied from the ammonia storage tank or fuel supply line as a reducing agent to the selective catalytic reduction unit,
A ship's fuel supply system characterized by monitoring the presence or absence of lubricant in ammonia by detecting the differential pressure at the differential pressure sensor.
상기 암모니아저장탱크로부터 상기 선택적촉매환원부로 연결되는 제2 환원제공급라인;
상기 제2 환원제공급라인에 마련되어 상기 암모니아저장탱크로부터 암모니아를 이송하는 환원제공급펌프; 및
상기 환원제공급펌프에서 이송된 암모니아를 상기 선택적촉매환원부로 공급하는 제2 환원제공급부:를 더 포함하는 선박의 연료공급시스템. According to clause 1,
a second reducing agent supply line connected from the ammonia storage tank to the selective catalytic reduction unit;
a reducing agent supply pump provided in the second reducing agent supply line to transport ammonia from the ammonia storage tank; and
A ship's fuel supply system further comprising a second reducing agent supply unit that supplies ammonia transferred from the reducing agent supply pump to the selective catalytic reduction unit.
상기 연료공급펌프에서 이송되는 암모니아를 상기 엔진에서 필요한 압력으로 가압하는 가압펌프:를 더 포함하는 선박의 연료공급시스템. The method of claim 1, wherein the compression unit
A fuel supply system for a ship further comprising a pressurization pump that pressurizes ammonia transferred from the fuel supply pump to the required pressure in the engine.
상기 배기배출라인에 마련되어 상기 엔진에서 배출되는 배기가스 중의 질소산화물 농도 및 미반응 암모니아 농도 등을 분석하는 배기가스 분석기; 및
상기 환원제공급라인에서 상기 환원제공급부의 상류에 마련되며 가변주파수드라이브(Variable Frequency Drive, VFD)에 의해 구동되는 환원제공급펌프:를 더 포함하는 선박의 연료공급시스템.According to clause 3,
An exhaust gas analyzer provided in the exhaust discharge line to analyze the concentration of nitrogen oxides and unreacted ammonia in the exhaust gas discharged from the engine; and
A fuel supply system for a ship further comprising: a reducing agent supply pump provided upstream of the reducing agent supply unit in the reducing agent supply line and driven by a variable frequency drive (VFD).
상기 배기가스 분석기에서의 분석 결과에 따라 암모니아 슬립(slip)이 감지되면 상기 환원제공급펌프 및 환원제공급부를 거쳐 상기 선택적촉매환원부로 공급되는 암모니아 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 선박의 연료공급시스템. According to clause 5,
A ship's fuel supply system, characterized in that when ammonia slip is detected according to the analysis results in the exhaust gas analyzer, the ammonia flow rate supplied to the selective catalytic reduction unit through the reducing agent supply pump and the reducing agent supply unit is adjusted.
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