KR20160009350A - Apparatus for purifying marine exhaust gas - Google Patents

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KR20160009350A
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KR1020140089759A
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김규종
이성영
양희성
민병수
오태영
한기훈
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현대중공업 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for processing an exhaust gas of a ship, which improves sulfur oxides removal efficiency and does not require an additional facility to manufacture a scrubbing solution by applying de-ballasted water discharged from a ballast water tank as a scrubbing solution of a wet scrubber. The apparatus for processing the exhaust gas of the ship according to the present invention includes: a scrubber which removes nitrogen oxides or sulfur oxides included in an engine exhaust gas through reduction reaction or oxidation reaction by making the engine exhaust gas come in contact with the scrubbing solution; an SCR device which removes nitrogen oxides remaining in the exhaust gas discharged from the scrubber through selective catalytic reduction reaction; a ballast water processing apparatus for producing ballast water including electrolyzed water; and a scrubbing solution supply pipe which has one end connected to a deballasting pipe of the ballast water processing apparatus, and has the other end connected to the scrubber, and supplies the ballast water discharged through the deballasting pipe as the scrubbing solution of the scrubber.

Description

선박 배기가스 처리장치{Apparatus for purifying marine exhaust gas}Technical Field [0001] The present invention relates to an apparatus for purifying marine exhaust gas,

본 발명은 선박 배기가스 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평형수 탱크에서 배출되는 디발라스트수(de-ballasted water)를 습식 스크러버의 스크러빙 용액으로 적용함으로써 황산화물 제거효율을 향상시킴과 함께 스크러빙 용액 제조를 위한 별도의 설비가 요구되지 않는 선박 배기가스 처리장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a ship exhaust gas treating apparatus, and more particularly, to an apparatus and a method for treating a ship exhaust gas by applying de-ballasted water discharged from a ballast water tank as a scrubbing solution of a wet scrubber, The present invention relates to a ship exhaust gas treating apparatus in which no separate facility for producing a solution is required.

선박에서 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물 및 황산화물은 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에 의해 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기오염물질이다. Nitrogen oxides and sulfur oxides contained in exhaust gases from ships are representative air pollutants subject to emission regulation by the International Maritime Organization (IMO).

질소산화물 및 황산화물을 제거하기 위해 선박에는 선택적촉매환원(SCR, selective catalytic reduction) 장치(이하, SCR 장치라 함)와 스크러버(scrubber)가 구비된다. SCR 장치는 요소, 암모니아와 같은 환원제를 이용하여 질소산화물을 제거하는 장치이며, 스크러버는 습식 또는 건식 방법을 통해 배기가스 내의 황산화물을 제거하는 장치이다. The vessel is equipped with a selective catalytic reduction (SCR) unit (hereinafter referred to as SCR unit) and a scrubber to remove nitrogen oxides and sulfur oxides. The SCR apparatus is a device for removing nitrogen oxides using a reducing agent such as urea and ammonia, and the scrubber is a device for removing sulfur oxides in the exhaust gas through a wet or dry method.

습식 스크러버의 경우, 배기가스를 스크러빙 용액과 접촉시켜 배기가스 내의 불순물을 용해, 제거하는 방식이며, 건식 스크러버에 비해 황산화물 제거효율이 우수하다는 장점이 있다. 스크러빙 용액으로는 해수 등이 이용된다. 그러나, 해수를 스크러빙 용액으로 이용하는 경우, 처리해야 할 배기가스 대비 스크러빙 용액의 비(L/G, liquid/gas)가 약 10∼15로서 다량의 해수가 요구된다는 단점이 있다. In the case of a wet scrubber, the exhaust gas is brought into contact with a scrubbing solution to dissolve and remove impurities in the exhaust gas, which is advantageous in that sulfur oxide removal efficiency is superior to that of a dry scrubber. Seawater or the like is used as the scrubbing solution. However, when seawater is used as a scrubbing solution, the ratio of the scrubbing solution to the exhaust gas to be treated (L / G, liquid / gas) is about 10 to 15, which requires a large amount of seawater.

한편, 본 출원인은 한국등록특허 제1240741호를 통해, 해수를 전기분해하여 산화제를 제조하고 해당 산화제를 이용하여 선박 배기가스의 질소산화물 및 황산화물을 동시 제거하는 기술을 제시한 바 있는데, 상기 등록특허의 경우도 질소산화물 및 황산화물 제거를 위한 스크러빙 용액(산화제)을 별도의 제조공정을 통해 제조해야 한다는 점에서 운용 효율이 저하되는 단점이 있다.
Meanwhile, the present applicant has proposed a technique for simultaneously removing nitrogen oxides and sulfur oxides of a ship exhaust gas by electrolyzing seawater to produce an oxidizing agent and using the oxidizing agent through Korean Registered Patent No. 1240741, The patent also has a disadvantage in that the operation efficiency is lowered because a scrubbing solution (oxidizing agent) for removing nitrogen oxides and sulfur oxides must be produced through a separate manufacturing process.

한국등록특허 제1240741호Korea Patent No. 1240741

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 평형수 탱크에서 배출되는 디발라스트수(de-ballasted water)를 습식 스크러버의 스크러빙 용액으로 적용함으로써 황산화물 제거효율을 향상시킴과 함께 스크러빙 용액 제조를 위한 별도의 설비가 요구되지 않는 선박 배기가스 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to improve the removal efficiency of sulfur oxides by applying de- ballasted water discharged from a ballast water tank as a scrubbing solution of a wet scrubber, And it is an object of the present invention to provide a ship exhaust gas treatment apparatus in which no separate facility for manufacturing is required.

또한, 본 발명은 해상이 아닌 강을 운항하거나 강과 바다가 만나는 염도가 낮은 지역을 운항함으로 인해 스크러빙 공정에 해수를 이용하는 못하는 경우에, 평형수 탱크에 저장되어 있는 평형수를 폐회로(closed-loop) 형태로 스크러빙 용액으로 이용하는 기술을 제시하는데 또 다른 목적이 있다.
Further, in the present invention, when seawater can not be used in a scrubbing process due to operation of a non-sea river or a low salinity area where river and sea meet, the ballast water stored in the ballast water tank is closed- There is another purpose of presenting the technique of using as a scrubbing solution in the form of a scrubbing solution.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박 배기가스 처리장치는 엔진 배기가스를 스크러빙 용액과 접촉시켜 엔진 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물 및 황산화물을 환원반응 또는 산화반응을 통해 제거하는 스크러버와, 전기분해수가 포함된 평형수를 생산하는 평형수 처리장치 및 일단이 상기 평형수 처리장치의 디발라스팅 배관과 연결되고, 다른 일단이 상기 스크러버와 연결되어, 상기 디발라스팅 배관을 통해 배출되는 평형수를 상기 스크러버의 스크러빙 용액으로 공급하는 스크러빙 용액 공급배관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, according to the present invention, there is provided a ship exhaust gas treating apparatus comprising a scrubber for removing nitrogen oxides and sulfur oxides contained in an engine exhaust gas through a reduction reaction or an oxidation reaction by contacting an engine exhaust gas with a scrubbing solution, , A ballast water treatment apparatus for producing ballast water containing electrolyzed water, one end connected to the dibalating piping of the ballast water treatment apparatus, and the other end connected to the scrubber, and discharged through the dibalating piping And a scrubbing solution supply pipe for supplying the ballast water to the scrubbing solution of the scrubber.

상기 평형수 처리장치는 해수공급부, 전기분해장치 및 평형수 탱크를 포함하여 구성되며, 상기 해수공급부는 평형수 공급배관을 통해 해수를 평형수 탱크에 공급하며, 상기 평형수 탱크는 해수와 전기분해수가 혼합된 평형수를 저장하며, 평형수 탱크에 저장된 평형수는 디발라스팅 배관을 통해 배출되며, 상기 전기분해장치는 상기 해수공급부로부터 공급되는 해수를 전기분해하여 전기분해수를 생성하며, 생성된 전기분해수는 상기 평형수 공급배관에 공급되어 해수와 혼합되며, 상기 디발라스팅 배관의 일측에는 상기 스크러빙 용액 공급배관이 연결되고, 상기 스크러빙 용액 공급배관의 일단은 상기 스크러버에 연결되며, 상기 디발라스팅 배관을 통해 배출되는 평형수의 일부가 상기 스크러빙 용액 공급배관으로 공급되며, 상기 스크러빙 용액 공급배관으로 공급된 평형수는 스크러빙 용액으로 상기 스크러버에 공급된다. The ballast water treatment apparatus includes a seawater supply unit, an electrolysis device, and a ballast water tank. The seawater supply unit supplies seawater to the ballast water tank through a ballast water supply pipe, And the ballast water stored in the ballast water tank is discharged through a dibalastating pipe. The electrolytic device electrolyzes the seawater supplied from the seawater supply unit to generate electrolyzed water, Wherein the electrolytic water is supplied to the ballast water supply pipe and mixed with seawater, the scrubbing solution supply pipe is connected to one side of the dilatant pipe, one end of the scrubbing solution supply pipe is connected to the scrubber, A part of the ballast water discharged through the dibalating piping is supplied to the scrubbing solution supply pipe, The ballast water supplied to the feed pipe is supplied to the scrubber as a scrubbing solution.

상기 전기분해장치는 음극과 양극이 구비된 전해조를 포함하여 구성되며, 전해조가 해수가 공급된 상태에서 음극과 양극에 전원을 인가하여 전기분해수를 생성하며, 양극측에서는 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl-)을 포함한 산화제가 생성되며, 음극측에서는 수산화나트륨(NaOH)을 포함한 알칼리제가 생성된다. 또한, 상기 전해조의 일측에 산화제 전구체 공급수단 및 알칼리제 전구체 공급수단이 더 구비되며, 상기 산화제 전구체 공급수단 및 알칼리제 전구체 공급수단은 각각 전해조에 산화제 전구체 및 알칼리제 전구체를 공급하며, 상기 산화제 전구체와 알칼리제 전구체 각각은 전기분해시 산화제와 알칼리제로 전환된다. The electrolytic apparatus is configured including an electrolytic cell equipped the cathode and the anode, and the electrolytic cell is generating electricity can be decomposed by applying power to the cathode and the anode in the water in a feed state, the positive electrode side, a chlorine ion (Cl -), An oxidizing agent containing hypochlorous acid (HOCl - ) is generated, and an alkali agent including sodium hydroxide (NaOH) is produced on the cathode side. The oxidizing agent precursor supplying means and the alkaline agent precursor supplying means supply the oxidizing agent precursor and the alkaline agent precursor to the electrolytic bath, respectively, and the oxidizing agent precursor and the alkaline agent precursor supplying means are provided on one side of the electrolytic bath, Each is converted to an oxidizing agent and an alkaline agent during electrolysis.

상기 스크러빙 용액 공급배관의 일측에 산화제 공급수단 및 알칼리제 공급수단이 더 구비되며, 상기 산화제 공급수단 및 알칼리제 공급수단을 통해 스크러빙 용액에 추가적인 산화제의 공급 및 알칼리제의 공급이 가능할 수 있다. The oxidizing agent supply means and the alkaline agent supply means are further provided on one side of the scrubbing solution supply pipe, and it is possible to supply the oxidizing agent and the alkaline agent to the scrubbing solution through the oxidizing agent supplying means and the alkaline agent supplying means.

이와 함께, SCR 장치 및 열교환기가 더 구비되며, 상기 SCR 장치는 상기 스크러버로부터 배출되는 배기가스에 잔류하는 질소산화물을 선택적촉매환원 반응을 통해 제거하며, 상기 열교환기는 엔진 배기가스를 상기 스크러버의 최적 동작 온도로 냉각시킴과 함께 상기 스크러버로부터 배출되는 배기가스를 SCR 장치의 최적 동작 온도로 상승시킨다. Further, an SCR device and a heat exchanger are further provided, and the SCR device removes nitrogen oxides remaining in the exhaust gas discharged from the scrubber through a selective catalytic reduction reaction, and the heat exchanger converts the engine exhaust gas into an optimum operation of the scrubber And the exhaust gas discharged from the scrubber is raised to the optimum operating temperature of the SCR apparatus.

본 발명에 따른 선박 배기가스 처리장치는 엔진 배기가스를 스크러빙 용액과 접촉시켜 엔진 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물 및 황산화물을 환원반응 또는 산화반응을 통해 제거하는 스크러버 및 전기분해수가 포함된 평형수를 저장하는 평형수 탱크를 포함하여 구성되는 평형수 처리장치를 포함하여 이루어지며, 상기 평형수 탱크에 저장된 평형수가 상기 스크러버에 공급되고, 스크러버에서 배출된 배출수는 상기 평형수 탱크로 순환되는 폐회로 형태로 운전되는 것을 다른 특징으로 한다.
A ship exhaust gas treating apparatus according to the present invention comprises a scrubber for contacting an engine exhaust gas with a scrubbing solution to remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the engine exhaust gas through a reduction reaction or an oxidation reaction, The ballast water stored in the ballast water tank is supplied to the scrubber, and the discharge water discharged from the scrubber is supplied to the ballast tank in the form of a closed loop circulated to the ballast tank As shown in FIG.

본 발명에 따른 선박 배기가스 처리장치는 다음과 같은 효과가 있다. The ship exhaust gas treating apparatus according to the present invention has the following effects.

습식 스크러버를 통해 선박 배기가스를 처리함에 있어서, 스크러버에 요구되는 스크러빙 용액으로 평형수 탱크에서 배출되는 전기분해수가 포함된 평형수를 이용함에 따라, 스크러빙 용액 제조를 위한 추가적인 설비가 요구되지 않는다. In the treatment of the ship exhaust gas through the wet scrubber, the use of the equilibrium water containing the electrolyzed water discharged from the ballast tank as the scrubbing solution required for the scrubber does not require additional equipment for producing the scrubbing solution.

또한, 스크러빙 용액 내에 산화제 및 알칼리제가 포함되어 있음에 따라, 스크러버 내에서 황산화물을 제거함과 동시에 질소산화물을 저감시킴으로써 SCR 장치의 부하를 줄일 수 있는 장점이 있다. Further, since the oxidizing agent and the alkaline agent are contained in the scrubbing solution, there is an advantage that the burden of the SCR apparatus can be reduced by removing sulfur oxides and reducing nitrogen oxides in the scrubber.

이와 함께, 해상이 아닌 염도가 낮은 지역을 운항함으로 인해 스크러빙 공정에 해수를 이용하는 못하는 경우에, 평형수 탱크에 저장되어 있는 평형수를 폐회로(closed-loop) 형태로 스크러빙 용액으로 이용할 수 있어 별도의 스크러빙 용액 제조가 요구되지 않으며, 폐회로 운전시 pH 조절을 위해 주입되는 알칼리제의 주입량의 줄일 수 있게 된다.
In addition, when the seawater can not be used in the scrubbing process due to the operation of the low-salinity region, the ballast water stored in the ballast tank can be used as a scrubbing solution in a closed-loop form, The preparation of the scrubbing solution is not required, and the amount of the alkali agent injected for adjusting the pH during the closed circuit operation can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배기가스 처리장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박 배기가스 처리장치의 구성도. 1 is a configuration diagram of a ship exhaust gas processing apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a configuration diagram of a ship exhaust gas treating apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 SCR 장치를 포함한 배기가스 처리장치를 선박의 평형수 처리장치와 연동시키는 기술을 제시한다. 세부적으로, 평형수 처리장치의 평형수 탱크로부터 배출되는 산화제 및 알칼리제가 포함된 디발라스트수(de-ballasted water)를 스크러빙 용액의 용도로 배기가스 처리장치의 스크러버에 공급되도록 함으로써 스크러빙 용액 제조를 위한 별도의 설비가 요구되지 않으면서 배기가스 내의 질소산화물 및 황산화물의 제거효율을 향상시킬 수 있는 기술을 제시한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배기가스 처리장치를 상세히 설명하기로 한다. The present invention provides a technique for interlocking an exhaust gas treatment apparatus including an SCR apparatus with a ballast water treatment apparatus of a ship. In detail, de-ballasted water containing an oxidizing agent and an alkaline agent discharged from a ballast water tank of a ballast water treatment apparatus is supplied to a scrubber of an exhaust gas treatment apparatus for use as a scrubbing solution, A technique for improving the removal efficiency of nitrogen oxides and sulfur oxides in the exhaust gas without requiring a separate facility is proposed. Hereinafter, a ship exhaust gas treating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배기가스 처리장치는 SCR 장치(110), 열교환기(120), 스크러버(130) 및 평형수 처리장치(20)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 1, a ship exhaust gas treating apparatus according to an embodiment of the present invention includes an SCR apparatus 110, a heat exchanger 120, a scrubber 130, and a ballast water treating apparatus 20.

상기 SCR(selective catalytic reduction) 장치(110)는 암모니아수 등의 환원제를 이용하여 엔진(10)의 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 질소와 수증기로 환원시키는 장치이다. 상기 SCR 장치(110)는 도면에 도시하지 않았지만 세부적으로, 촉매가 내장된 SCR 반응기, 환원제를 공급하는 환원제 공급장치, SCR 반응기 내부에 환원제를 공급하는 환원제 공급노즐 등으로 구성된다. The selective catalytic reduction (SCR) apparatus 110 is a device for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas of the engine 10 to nitrogen and water vapor using a reducing agent such as ammonia water. Although not shown in the drawing, the SCR apparatus 110 is composed of an SCR reactor with a built-in catalyst, a reducing agent supplying apparatus for supplying a reducing agent, a reducing agent supplying nozzle for supplying a reducing agent into the SCR reactor, and the like.

상기 열교환기(120)는 엔진(10)으로부터 전달되는 고온의 배기가스를 일정 온도로 냉각하여 상기 스크러버(130)로 공급함과 함께 상기 스크러버(130)에서 배출되는 배기가스를 일정 온도로 상승시켜 상기 SCR 장치(110)로 공급하는 역할을 한다. 상기 열교환기(120)를 통해 배기가스의 온도를 냉각시키거나 상승시키는 이유는 배기가스의 온도를 스크러버(130) 및 SCR 장치(110)의 최적 동작 온도에 맞추기 위함이다. 엔진(10)에서 배출되는 배기가스의 온도는 230∼450℃의 고온임에 반해 스크러버(130)의 최적 동작 온도는 10∼50℃이며, 이에 따라 열교환기(120)를 통해 엔진 배기가스의 온도를 스크러버(130)의 최적 동작 온도로 냉각시킬 필요가 있다. 또한, 스크러버(130)에서 배출되는 배기가스의 경우, 스크러빙 용액과 배기가스의 접촉에 의해 50℃ 이하로 냉각된 상태로 배출되는데, 이에 반해 SCR 장치(110)의 최적 동작 온도가 250∼400℃ 임에 따라 열교환기(120)를 통해 스크러버(130)의 배기가스를 상승시킬 필요가 있다. 상기 SCR 장치(110)가 스크러버(130)의 전단에 구비되는 경우 열교환기는 배기가스 냉각 및 스택에서의 백연방지를 목적으로 사용된다. The heat exchanger 120 cools the high temperature exhaust gas delivered from the engine 10 to a predetermined temperature and supplies the exhaust gas to the scrubber 130 and raises the exhaust gas discharged from the scrubber 130 to a predetermined temperature, To the SCR device (110). The reason for cooling or raising the temperature of the exhaust gas through the heat exchanger 120 is to adjust the temperature of the exhaust gas to the optimum operating temperature of the scrubber 130 and the SCR apparatus 110. The temperature of the exhaust gas discharged from the engine 10 is a high temperature of 230 to 450 DEG C while the optimum operating temperature of the scrubber 130 is 10 to 50 DEG C and thus the temperature of the engine exhaust gas through the heat exchanger 120 Must be cooled to the optimum operating temperature of the scrubber 130. In the case of the exhaust gas discharged from the scrubber 130, the exhaust gas is discharged in a state of being cooled to 50 ° C or lower by the contact between the scrubbing solution and the exhaust gas. On the other hand, the optimum operating temperature of the SCR apparatus 110 is 250 to 400 ° C It is necessary to raise the exhaust gas of the scrubber 130 through the heat exchanger 120. When the SCR device 110 is provided at the front end of the scrubber 130, the heat exchanger is used for cooling the exhaust gas and preventing white smoke in the stack.

상기 스크러버(130)는 상기 열교환기(120)를 통해 공급되는 엔진 배기가스를 스크러빙 용액과 접촉시켜 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 황산화물을 황산 이온(SO3 -, SO4 2-)의 형태로 전환시켜 해수에 흡수되도록 하여 제거하는 역할을 한다. 상기 스크러버(130)의 일측에는 스크러빙 용액을 스크러버(130)에 공급하는 스크러빙 용액 공급배관(243)이 구비되며, 상기 스크러빙 용액 공급배관(243)의 일단은 평형수 공급장치의 디발라스팅(de-ballasting) 배관(242)과 연결된다. 상기 디발라스팅 배관은 평형수 탱크에 저장되어 있는 평형수를 배출하는 배관이며, 전기분해수와 해수가 혼합된 평형수의 일부가 상기 스크러빙 용액 공급배관(243)으로 공급되어 상기 스크러버(130)의 스크러빙 용액으로 작용한다. 상기 전기분해수는 해수가 전기분해된 것으로서, 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl-) 등의 산화제 및 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리제를 포함하고 있는데 상기 전기분해수의 생성에 대해서는 후술하는 평형수 처리장치(20)의 설명에서 상세히 설명하기로 한다. The scrubber 130 contacts the engine exhaust gas supplied through the heat exchanger 120 with the scrubbing solution to convert the sulfur oxides contained in the engine exhaust gas into sulfuric acid ions (SO 3 - , SO 4 2- ) To be absorbed in seawater and to be removed. One side of the scrubber 130 is provided with a scrubbing solution supply pipe 243 for supplying a scrubbing solution to the scrubber 130. One end of the scrubbing solution supply pipe 243 is connected to the debalance de- -ballasting piping 242. A part of the equilibrium water mixed with the electrolyzed water and the seawater is supplied to the scrubbing solution supply pipe 243 so that the scrubber 130 is connected to the scrubbing solution supply pipe 243, As a scrubbing solution. The electrolytic water is an electrolytic solution of seawater and contains an oxidizing agent such as chlorine ion (Cl - ), hypochlorous acid (HOCl - ) and an alkaline agent such as sodium hydroxide (NaOH) Will be described in detail in the description of the ballast water treatment apparatus 20.

상기 스크러버(130)에 공급되는 스크러빙 용액 즉, 평형수는 전기분해수와 해수가 혼합된 것이고, 전기분해수 내에 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl-) 등의 산화제 및 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리제를 포함하고 있음에 따라, 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 질소산화물의 일부는 스크러빙 용액 내의 산화제와 반응하여 환원됨과 함께 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 황산화물은 알칼리제 등과 반응하여 황산 이온(SO3 -, SO4 2-)의 형태로 해수에 흡수, 제거된다. The scrubbing solution supplied to the scrubber 130, that is, the ballast water is a mixture of electrolytic water and seawater, and an oxidizing agent such as chlorine ion (Cl - ), hypochlorous acid (HOCl - ) and sodium hydroxide ), A part of the nitrogen oxides contained in the engine exhaust gas is reduced and reacted with the oxidizing agent in the scrubbing solution, and the sulfur oxides contained in the engine exhaust gas react with the alkaline agent and the like to generate sulfuric acid ions SO 3 - , SO 4 2- ).

다음으로, 상기 평형수 처리장치(20)에 대해 설명하면 다음과 같다. 상기 평형수 처리장치(20)는 기본적으로 평형수를 생산하여 선박 내의 평형수 탱크(230) 내에 저장하는 역할을 한다. 상기 평형수 처리장치(20)는 세부적으로, 해수공급부(210), 전기분해장치(electrolysis unit)(220) 및 평형수 탱크(230)(ballast tank)를 포함하여 구성된다. Next, the ballast water treatment apparatus 20 will be described as follows. The ballast water treatment apparatus 20 basically produces ballast water and stores the ballast water in the ballast tank 230 in the vessel. The ballast water treatment apparatus 20 is configured in detail including a seawater supply unit 210, an electrolysis unit 220, and a ballast tank 230.

상기 해수공급부(210)는 평형수 공급배관(241)을 통해 해수를 평형수 탱크(230)에 공급하는 역할을 하며, 상기 해수공급부(210)로부터 공급되는 해수의 일부는 상기 전기분해장치(220)로 공급된다. 또한, 상기 평형수 탱크(230)는 해수와 전기분해수가 혼합된 평형수를 저장한다. The seawater supply unit 210 serves to supply seawater to the ballast water tank 230 through the ballast water supply pipe 241. A part of the seawater supplied from the seawater supply unit 210 is supplied to the electrolytic apparatus 220 ). In addition, the ballast water tank 230 stores ballast water mixed with seawater and electrolyzed water.

상기 전기분해장치(220)는 상기 해수공급부(210)로부터 공급되는 해수를 전기분해하여 전기분해수를 생성한다. 구체적으로, 상기 전기분해장치(220)는 음극과 양극이 구비된 전해조를 포함하여 구성되며, 전해조에 해수가 공급된 상태에서 음극과 양극에 전원을 인가하면 해수는 전기분해되며, 양극측에서는 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl-) 등의 산화제가 생성되며, 음극측에서는 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리제가 생성된다. 이 때, 생성되는 산화제 및 알칼리제의 양을 증가시키기 위해 상기 전해조에 산화제 전구체, 알칼리제 전구체를 각각 공급하는 산화제 전구체 공급수단(251), 알칼리제 전구체 공급수단(252)이 더 구비될 수도 있다. 산화제 전구체와 알칼리제 전구체 각각은 전기분해시 산화제와 알칼리제를 전환된다. The electrolytic apparatus 220 electrolyzes the seawater supplied from the seawater supply unit 210 to generate electrolyzed water. Specifically, the electrolytic apparatus 220 includes an electrolytic cell having a cathode and an anode. When power is applied to the cathode and the anode in a state where seawater is supplied to the electrolytic cell, seawater is electrolyzed. On the anode side, (Cl - ), hypochlorous acid (HOCl - ) and the like, and an alkali agent such as sodium hydroxide (NaOH) is produced on the cathode side. The oxidizing agent precursor supplying means 251 and the alkaline precursor supplying means 252 may be further provided to supply the oxidizing agent precursor and the alkaline agent precursor to the electrolytic bath in order to increase the amount of the oxidizing agent and the alkaline agent to be generated. Each of the oxidizer precursor and the alkaline precursor is converted to an oxidizing agent and an alkaline agent upon electrolysis.

상기 전기분해장치(220)에서 생성된 전기분해수 즉, 상술한 산화제와 알칼리제가 포함된 전기분해수는 상기 평형수 공급배관(241)에 공급되어 해수와 혼합되며, 해수와 전기분해수가 혼합된 평형수는 평형수 공급배관(241)을 거쳐 상기 평형수 탱크(230)에 저장된다. 또한, 평형수 탱크에 저장된 평형수는 사용 후 디발라스팅 배관(242)을 통해 배출된다. The electrolytic water generated by the electrolytic apparatus 220, that is, the electrolytic water containing the oxidant and the alkaline agent described above is supplied to the ballast water supply pipe 241 and mixed with the seawater, The ballast water is stored in the ballast water tank 230 via the ballast water supply pipe 241. Also, the ballast water stored in the ballast water tank is discharged through the after-use dilatant piping 242.

한편, 전술한 바와 같이 상기 디발라스팅 배관(242)의 일측에는 스크러빙 용액 공급배관(243)이 연결되며, 상기 스크러빙 용액 공급배관(243)의 일단은 상기 스크러버(130)에 연결된다. 이에 따라, 상기 디발라스팅 배관(242)을 따라 배출되는 평형수의 일부가 상기 스크러빙 용액 공급배관(243)으로 공급되며, 상기 스크러빙 용액 공급배관(243)으로 공급된 평형수는 스크러빙 용액으로 상기 스크러버(130)에 공급된다. 상기 스크러빙 용액 공급배관(243)을 통해 스크러버(130)에 공급되는 평형수 즉, 스크러빙 용액 내에는 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl-) 등의 산화제 및 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리제가 포함되어 있음에 따라, 스크러버(130) 내에서 엔진 배기가스와 스크러빙 용액의 접촉시 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 질소산화물은 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl) 등의 산화제와 반응하여 질산 이온(NO3 -)으로 산화되어 제거되며, 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 황산화물은 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리제와 반응하여 황산 이온(SO3 -, SO4 2-)의 형태로 해수에 흡수, 제거된다. Meanwhile, as described above, a scrubbing solution supply pipe 243 is connected to one side of the dilatation pipe 242, and one end of the scrubbing solution supply pipe 243 is connected to the scrubber 130. Accordingly, a part of the ballast water discharged along the dibalating piping 242 is supplied to the scrubbing solution supply pipe 243, and the ballast water supplied to the scrubbing solution supply pipe 243 is supplied to the scrubbing solution supply pipe 243, And supplied to the scrubber 130. The ballast water supplied to the scrubber 130 through the scrubbing solution supply pipe 243 contains an oxidizing agent such as chlorine ion (Cl - ), hypochlorous acid (HOCl - ) and an alkaline agent such as sodium hydroxide (NaOH) The nitrogen oxides contained in the engine exhaust gas when the engine exhaust gas and the scrubbing solution are in contact with each other in the scrubber 130 react with oxidizing agents such as chlorine ions (Cl - ) and hypochlorous acid (HOCl) nitrate ion (NO 3 -) to be removed by oxidation, the engine exhaust sulfur oxides contained in the gas of sulfuric acid ion to react with an alkaline agent such as sodium hydroxide (NaOH) - sea water in the form of (SO 3, SO 4 2-) .

상기 산화제 및 알칼리제에 의한 산화반응 및 환원반응의 효율을 향상시키기 위해 상기 스크러빙 용액 공급배관(243)의 일측에 산화제 공급수단(261) 및 알칼리제 공급수단(262)이 구비될 수 있으며, 상기 산화제 공급수단(261) 및 알칼리제 공급수단(262)을 통해 스크러빙 용액에 추가적인 산화제의 공급 및 알칼리제의 공급이 가능하게 된다. An oxidizing agent supply means 261 and an alkaline agent supply means 262 may be provided on one side of the scrubbing solution supply pipe 243 in order to improve the efficiency of the oxidation reaction and the reduction reaction by the oxidizing agent and the alkaline agent, The addition of the oxidizing agent and the supply of the alkaline agent to the scrubbing solution are possible through the means 261 and the alkaline supplying means 262. [

상술한 바와 같은 구성에 기반하여, 스크러버(130)를 통해 엔진 배기가스에 포함되어 있는 황산화물이 제거됨과 함께 질소산화물의 일부도 1차적으로 제거됨으로 인해, SCR 장치(110) 내에서의 질소산화물 제거 부하를 경감시킬 수 있으며, 이에 따라 고가의 SCR 촉매 및 환원제의 사용량을 줄일 수 있게 된다. 또한, 스크러버(130)에 공급되는 스크러빙 용액으로 평형수 처리장치(20)에서 생산되는 전기분해수가 포함된 평형수를 적용함에 따라, 스크러빙 용액을 제조하기 위한 별도의 설비가 요구되지 않게 된다. Based on the above-described structure, the sulfur oxide contained in the exhaust gas of the engine is removed through the scrubber 130, and a part of the nitrogen oxide is primarily removed through the scrubber 130, It is possible to reduce the removal load, thereby reducing the amount of expensive SCR catalyst and reducing agent used. In addition, since the ballast water containing the electrolyzed water produced in the ballast water treatment apparatus 20 is applied as the scrubbing solution supplied to the scrubber 130, no separate facility for manufacturing the scrubbing solution is required.

한편, 상기 스크러버(130)의 일측에 폐수처리장치(140)가 더 구비될 수 있으며, 상기 폐수처리장치(140)는 상기 스크러버(130)로부터 배출되는 폐수를 정화하는 역할을 한다. The wastewater treatment device 140 may further include a wastewater treatment device 140 disposed at one side of the scrubber 130 to purify wastewater discharged from the scrubber 130.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배기가스 처리장치에 대해 설명하였다. 상술한 실시예는 평형수 탱크로부터 배출되는 디발라스트수를 스크러빙 용액으로 이용하는 구성에 관한 것인데, 평형수 탱크에 저장되어 있는 평형수를 스크러빙 용액으로 이용하는 것도 가능하다. 평형수 탱크의 평형수를 스크러빙 용액으로 이용하는 것은 해수 기반의 스크러빙 용액을 이용하지 못하는 상황에 대응하기 위한 것이다. 강과 같이 염도가 낮은 지역의 운항시 해수 기반의 스크러빙 용액을 이용하지 못하게 되는데, 이와 같은 상황에 대응하여 평형수 탱크의 평형수를 스크러빙 용액으로 이용할 수 있다. The ship exhaust gas treating apparatus according to the embodiment of the present invention has been described above. The above-described embodiment relates to a configuration using de-ballast water discharged from a ballast tank as a scrubbing solution. It is also possible to use a ballast water stored in a ballast tank as a scrubbing solution. The use of ballast water in ballast tanks as a scrubbing solution is intended to address situations where seawater-based scrubbing solutions are not available. In the case of a low salinity region such as a river, seawater-based scrubbing solution can not be used. In response to this situation, the ballast water of the ballast tank can be used as a scrubbing solution.

구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이 평형수 탱크(230)와 스크러버(130)를 폐회로 형태로 구성할 수 있다. 즉, 평형수 탱크(230)에 저장되어 있는 평형수를 스크러빙 용액으로 스크러버로 공급하고, 스크러버(130)에서 배출된 배출수는 다시 평형수 탱크(230)에 순환되도록 할 수 있다. 이와 같이, 폐회로 형태로 구성하는 경우, 평형수 탱크의 pH가 상승되는 것을 방지하기 위해 평형수 탱크(230) 또는 스크러빙 용액의 순환배관 내에 일정 시간 간격으로 알칼리제가 투입될 수 있으며, 알칼리제는 상기 알칼리제 공급수단(262)으로부터 공급될 수 있다.
Specifically, as shown in FIG. 2, the ballast water tank 230 and the scrubber 130 can be formed in the form of a closed circuit. That is, the ballast water stored in the ballast water tank 230 may be supplied to the scrubber as a scrubbing solution, and the discharged water discharged from the scrubber 130 may be circulated to the ballast water tank 230 again. Thus, in the case of the closed circuit configuration, the alkaline agent may be injected into the ballast water tank 230 or the circulation pipe of the scrubbing solution at predetermined time intervals in order to prevent the pH of the ballast water tank from rising, May be supplied from the supply means 262.

10 : 엔진 20 : 평형수 처리장치
110 : SCR 장치 120 : 열교환기
130 : 스크러버 140 : 폐수처리장치
210 : 해수공급부 220 : 전기분해장치
230 : 평형수 탱크 241 : 평형수 공급배관
242 : 디발라스팅 배관 243 : 스크러빙 용액 공급배관
251 : 산화제 전구체 공급수단 252 : 알칼리제 전구체 공급수단
261 : 산화제 공급수단 262 : 알칼리제 공급수단10: engine 20: ballast water treatment device
110: SCR device 120: heat exchanger
130: scrubber 140: wastewater treatment device
210: Seawater supply part 220: Electrolysis device
230: ballast water tank 241: ballast water supply pipe
242: De-ballasting piping 243: Scrubbing solution supply piping
251: oxidizing agent precursor supplying means 252: alkaline agent precursor supplying means
261: oxidizing agent supply means 262: alkaline agent supplying means

Claims (7)

엔진 배기가스를 스크러빙 용액과 접촉시켜 엔진 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물 및 황산화물을 환원반응 또는 산화반응을 통해 제거하는 스크러버;
상기 스크러버로부터 배출되는 배기가스에 잔류하는 질소산화물을 선택적촉매환원 반응을 통해 제거하는 SCR 장치;
전기분해수가 포함된 평형수를 생산하는 평형수 처리장치; 및
일단이 상기 평형수 처리장치의 디발라스팅 배관과 연결되고, 다른 일단이 상기 스크러버와 연결되어, 상기 디발라스팅 배관을 통해 배출되는 평형수를 상기 스크러버의 스크러빙 용액으로 공급하는 스크러빙 용액 공급배관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리장치.
A scrubber for contacting the engine exhaust gas with a scrubbing solution to remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the engine exhaust gas through a reduction reaction or an oxidation reaction;
An SCR device for removing nitrogen oxide remaining in the exhaust gas discharged from the scrubber through a selective catalytic reduction reaction;
A ballast water treatment apparatus for producing ballast water containing electrolyzed water; And
A scrubbing solution supply pipe which is connected to the degas ballasting piping of the ballast water treatment apparatus and whose other end is connected to the scrubber to supply the ballast water discharged through the dilatation piping to the scrubbing solution of the scrubber, Wherein the exhaust gas treatment apparatus comprises:
제 1 항에 있어서, 상기 평형수 처리장치는 해수공급부, 전기분해장치 및 평형수 탱크를 포함하여 구성되며,
상기 해수공급부는 평형수 공급배관을 통해 해수를 평형수 탱크에 공급하며,
상기 평형수 탱크는 해수와 전기분해수가 혼합된 평형수를 저장하며, 평형수 탱크에 저장된 평형수는 디발라스팅 배관을 통해 배출되며,
상기 전기분해장치는 상기 해수공급부로부터 공급되는 해수를 전기분해하여 전기분해수를 생성하며, 생성된 전기분해수는 상기 평형수 공급배관에 공급되어 해수와 혼합되며,
상기 디발라스팅 배관의 일측에는 상기 스크러빙 용액 공급배관이 연결되고, 상기 스크러빙 용액 공급배관의 일단은 상기 스크러버에 연결되며, 상기 디발라스팅 배관을 통해 배출되는 평형수의 일부가 상기 스크러빙 용액 공급배관으로 공급되며, 상기 스크러빙 용액 공급배관으로 공급된 평형수는 스크러빙 용액으로 상기 스크러버에 공급되는 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리장치.
The ballast water treatment system according to claim 1, wherein the ballast water treatment device comprises a seawater supply part, an electrolysis device, and a ballast water tank,
The seawater supply unit supplies seawater to the ballast water tank through the ballast water supply pipe,
Wherein the ballast water tank stores the ballast water mixed with the seawater and the electrolyzed water, the ballast water stored in the ballast tank is discharged through the dibalastating pipe,
The electrolytic apparatus electrolyzes seawater supplied from the seawater supply unit to generate electrolyzed water. The generated electrolyzed water is supplied to the ballast water supply pipe and mixed with seawater,
The scrubbing solution supply pipe is connected to one side of the debubbling pipe, one end of the scrubbing solution supply pipe is connected to the scrubber, and a part of the ballast water discharged through the debubbling pipe is connected to the scrubbing solution supply pipe And the ballast water supplied to the scrubbing solution supply pipe is supplied to the scrubber as a scrubbing solution.
제 2 항에 있어서, 상기 전기분해장치는 음극과 양극이 구비된 전해조를 포함하여 구성되며, 전해조가 해수가 공급된 상태에서 음극과 양극에 전원을 인가하여 전기분해수를 생성하며, 양극측에서는 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl-)을 포함한 산화제가 생성되며, 음극측에서는 수산화나트륨(NaOH)을 포함한 알칼리제가 생성되는 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리장치.
3. The electrolytic apparatus according to claim 2, wherein the electrolytic apparatus comprises an electrolytic cell having a cathode and an anode, wherein the electrolytic cell generates electrolytic water by applying power to the cathode and the anode in a state where seawater is supplied, An oxidizing agent including ions (Cl - ) and hypochlorous acid (HOCl - ) is generated, and an alkali agent including sodium hydroxide (NaOH) is generated on the cathode side.
제 3 항에 있어서, 상기 전해조의 일측에 산화제 전구체 공급수단 및 알칼리제 전구체 공급수단이 더 구비되며,
상기 산화제 전구체 공급수단 및 알칼리제 전구체 공급수단은 각각 전해조에 산화제 전구체 및 알칼리제 전구체를 공급하며, 상기 산화제 전구체와 알칼리제 전구체 각각은 전기분해시 산화제와 알칼리제를 전환되는 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리장치.
4. The apparatus of claim 3, further comprising an oxidizer precursor supply unit and an alkaline precursor supply unit at one side of the electrolytic cell,
Wherein the oxidizer precursor supply means and the alkaline agent precursor supply means supply an oxidizer precursor and an alkaline precursor to the electrolytic bath, respectively, and the oxidizer precursor and the alkaline precursor respectively convert the oxidizer and the alkaline agent during electrolysis.
제 1 항에 있어서, 상기 스크러빙 용액 공급배관의 일측에 산화제 공급수단 및 알칼리제 공급수단이 더 구비되며, 상기 산화제 공급수단 및 알칼리제 공급수단을 통해 스크러빙 용액에 추가적인 산화제의 공급 및 알칼리제의 공급이 가능한 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리장치.
The method according to claim 1, further comprising an oxidizing agent supply means and an alkaline agent supply means at one side of the scrubbing solution supply pipe, wherein the oxidizing agent supply means and the alkaline agent supply means are capable of supplying the oxidizing agent and the alkaline agent to the scrubbing solution Characterized in that the vessel exhaust gas treatment system comprises:
제 1 항에 있어서, SCR 장치 및 열교환기가 더 구비되며,
상기 SCR 장치는 상기 스크러버로부터 배출되는 배기가스에 잔류하는 질소산화물을 선택적촉매환원 반응을 통해 제거하며,
상기 열교환기는 엔진 배기가스를 상기 스크러버의 최적 동작 온도로 냉각시킴과 함께 상기 스크러버로부터 배출되는 배기가스를 SCR 장치의 최적 동작 온도로 상승시키는 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리장치.
The apparatus according to claim 1, further comprising an SCR device and a heat exchanger,
The SCR apparatus removes nitrogen oxides remaining in the exhaust gas discharged from the scrubber through a selective catalytic reduction reaction,
Wherein the heat exchanger cools the engine exhaust gas to an optimum operating temperature of the scrubber and raises the exhaust gas discharged from the scrubber to an optimum operating temperature of the SCR apparatus.
엔진 배기가스를 스크러빙 용액과 접촉시켜 엔진 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물 및 황산화물을 환원반응 또는 산화반응을 통해 제거하는 스크러버; 및
전기분해수가 포함된 평형수를 저장하는 평형수 탱크를 포함하여 구성되는 평형수 처리장치를 포함하여 이루어지며,
상기 평형수 탱크에 저장된 평형수가 상기 스크러버에 공급되고, 스크러버에서 배출된 배출수는 상기 평형수 탱크로 순환되는 폐회로 형태로 운전되는 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리장치.
A scrubber for contacting the engine exhaust gas with a scrubbing solution to remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the engine exhaust gas through a reduction reaction or an oxidation reaction; And
And a ballast water tank for storing ballast water containing electrolytic water,
Wherein the ballast water stored in the ballast tank is supplied to the scrubber and the discharge water discharged from the scrubber is circulated to the ballast tank.
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