KR20160012614A - Apparatus for purifying marine exhaust gas - Google Patents

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김규종
이성영
양희성
민병수
한기훈
김태현
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Abstract

The present invention relates to a ship exhaust gas treatment device without separate equipment for supplying an alkaline agent or separate equipment for producing electrolyzed water by using sea water and electrolyzed water of a ballast water treatment device as a scrubbing solution of a wet scrubber by connecting the scrubber and the ballast water treatment device. The ship exhaust gas treatment device optimizes the usage of electrolyzed water and improves the sulfur oxide removal efficiency of the scrubber by making the scrubber in two stages and selectively supplying the sea water and the electrolyzed water to each scrubber. The ship exhaust gas treatment device according to the present invention comprises a first scrubber which reduces the temperature of exhaust gas by bringing engine exhaust gas in contact with a first scrubbing solution and removes sulfur oxides contained in the exhaust gas; a second scrubber which removes nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas by bringing the exhaust gas discharged from the second scrubber in contact with a second scrubbing solution; a ballast water treatment device which produces ballast water containing electrolyzed water; a first scrubbing solution supply pipe which supplies sea water of the ballast water treatment device as the first scrubbing solution; and a second scrubbing solution supply pipe which supplies the electrolyzed water of the ballast water treatment device or the ballast water containing the electrolyzed water as a second scrubbing solution.

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 스크러버와 선박 평형수 처리장치를 연동시켜 선박 평형수 처리장치의 해수 및 전기분해수를 습식 스크러버의 스크러빙 용액으로 적용함으로써 알칼리제 공급을 위한 별도의 설비 또는 전기분해수 생성을 위한 별도의 설비가 요구되지 않으며, 스크러버를 2단으로 구성하고 각 스크러버에 해수와 전기분해수를 선택적으로 공급함으로써 스크러버의 황산화물 제거효율을 향상시킬 수 있는 선박 배기가스 처리장치에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a ship exhaust gas treating apparatus, and more particularly, to an apparatus for treating a ship exhaust gas, comprising a seawater treating apparatus for treating a marine equip- ment, A vessel capable of improving the removal efficiency of the sulfur oxides of the scrubber by separately supplying the seawater and the electrolyzed water to the respective scrubbers without requiring separate facilities or separate facilities for generating electrolyzed water, To an exhaust gas treating apparatus.

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. 미국등록특허 US 8,327,631호에 기재된 '선박용 대기오염 제어시스템(Air pollution control system for ocean-going vessels)'은 스크러버와 SCR을 순차적으로 배치시켜 연소가스 내의 오염물질을 제거하는 구성을 제시하고 있다. 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. The 'Air pollution control system for ocean-going vessels' described in US Pat. No. 8,327,631 discloses a configuration in which a scrubber and SCR are sequentially disposed to remove contaminants in the combustion gas.

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.

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.
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 Patent No. 1240741, There is a disadvantage 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.

미국등록특허 US 8,327,631호US Patent No. 8,327,631 한국등록특허 제1240741호Korea Patent No. 1240741

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 스크러버와 선박 평형수 처리장치를 연동시켜 선박 평형수 처리장치의 해수 및 전기분해수를 습식 스크러버의 스크러빙 용액으로 적용함으로써 알칼리제 공급을 위한 별도의 설비 또는 전기분해수 생성을 위한 별도의 설비가 요구되지 않으며, 스크러버를 2단으로 구성하고 각 스크러버에 해수와 전기분해수를 선택적으로 공급함으로써 전기분해수의 사용량을 최적화함과 함께 스크러버의 황산화물 제거효율을 향상시킬 수 있는 선박 배기가스 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
Disclosure of the Invention The present invention has been devised in order to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for operating a marine equip- ment water treatment apparatus in which seawater and electrolyzed water of a marine equip- ment- And it does not require any additional equipment for generating electrolyzed water. The scrubber is composed of two stages, and seawater and electrolyzed water are selectively supplied to each scrubber to optimize the use amount of electrolyzed water. In addition, And it is an object of the present invention to provide a ship exhaust gas treatment device capable of improving the cargo removing efficiency.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박 배기가스 처리장치는 엔진 배기가스를 제 1 스크러빙 용액과 접촉시켜 배기가스의 온도를 냉각시킴과 함께 배기가스 내에 포함되어 있는 황산화물을 제거하는 제 1 스크러버와, 상기 제 2 스크러버로부터 배출되는 배기가스를 제 2 스크러빙 용액과 접촉시켜 배기가스 내에 포함되어 있는 질소산화물 및 황산화물을 제거하는 제 2 스크러버와, 전기분해수가 포함된 평형수를 생산하는 평형수 처리장치와, 상기 평형수 처리장치의 해수를 제 1 스크러빙 용액으로 공급하는 제 1 스크러빙 용액 공급배관 및 상기 평형수 처리장치의 전기분해수 또는 전기분해수가 포함된 평형수를 제 2 스크러빙 용액으로 공급하는 제 2 스크러빙 용액 공급배관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, according to the present invention, there is provided an apparatus for treating exhaust gas of a ship, comprising: a first scrubber for contacting engine exhaust gas with a first scrubbing solution to cool the temperature of exhaust gas and removing sulfur oxides contained in the exhaust gas; A second scrubber for bringing the exhaust gas discharged from the second scrubber into contact with the second scrubbing solution to remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas; A first scrubbing solution supply pipe for supplying seawater of the ballast water treatment apparatus to the first scrubbing solution, and a ballast water containing electrolytic water or electrolytic water of the ballast water treatment apparatus as a second scrubbing solution And a second scrubbing solution supply pipe for supplying the second scrubbing solution.

상기 평형수 처리장치는 해수공급부, 전기분해장치 및 평형수 탱크를 포함하여 구성되며, 상기 해수공급부는 해수 공급배관을 통해 해수를 평형수 탱크에 공급하며, 상기 평형수 탱크는 해수와 전기분해수가 혼합된 평형수를 저장하며, 상기 전기분해장치는 상기 해수공급부로부터 공급되는 해수를 전기분해하여 전기분해수를 생성하며, 상기 전기분해장치에 의해 생성된 전기분해수는 전기분해수 공급배관을 통해 배출되고, 상기 전기분해수 공급배관의 전기분해수는 상기 해수 공급배관의 해수와 혼합되어 평형수를 형성하며, 평형수는 평형수 공급배관을 통해 상기 평형수 탱크에 공급되며, 상기 해수 공급배관의 일측은 상기 제 1 스크러빙 용액 공급배관과 연결되고, 상기 전기분해수 공급배관 또는 상기 평형수 공급배관의 일측은 상기 제 2 스크러빙 용액 공급배관과 연결된다. The ballast water treatment apparatus includes a seawater supply unit, an electrolytic device, and a ballast water tank. The seawater supply unit supplies seawater to the ballast water tank through a seawater supply pipe, Wherein the electrolytic apparatus electrolyzes the seawater supplied from the seawater supply unit to generate electrolyzed water, and the electrolyzed water generated by the electrolytic apparatus is passed through the electrolytic water supply pipe And the electrolytic water of the electrolytic water supply pipe is mixed with the seawater of the seawater supply pipe to form a ballast water. The ballast water is supplied to the ballast water tank through the ballast water supply pipe, Is connected to the first scrubbing solution supply pipe, and one side of the electrolytic water supply pipe or the ballast water supply pipe is connected to the second scrubber solution supply pipe And is connected to the rubbing solution supply pipe.

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. 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 including hypochlorous acid (HOCl) is generated, and an alkali agent including sodium hydroxide (NaOH) is generated on the cathode side.

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. 이와 함께, 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 가능하다. 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. In addition, 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.

열교환기 더 구비되며, 상기 열교환기는 엔진 배기가스를 상기 제 1 스크러버의 최적 동작온도로 냉각시킴과 함께 상기 제 2 스크러버로부터 배출되는 배기가스를 SCR 장치의 최적 동작온도로 상승시킨다.
The heat exchanger further includes a heat exchanger for cooling the engine exhaust gas to the optimum operating temperature of the first scrubber and raising the exhaust gas discharged from the second scrubber to an optimum operating temperature of the SCR device.

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 처리장치에서 처리되는 해수 또는 전기분해수를 이용함에 따라, 스크러빙 용액 제조를 위한 추가적인 설비가 요구되지 않는다. 즉, 평형수 처리장치의 해수 공급설비 및 전기분해수 생성 설비를 스크러버에 요구되는 스크러빙 용액 공급 설비로 이용함에 따라, 선박의 기기 및 배관 구성을 최적화할 수 있게 된다. In the treatment of marine exhaust gas through a wet scrubber, no additional equipment is required for the production of scrubbing solution, since seawater or electrolyzed water is used in the ballast water treatment apparatus as the scrubbing solution required for the scrubber. That is, by using the seawater supply device and the electrolyzed water production device of the ballast water treatment device as the scrubbing solution supply device required for the scrubber, it is possible to optimize the equipment and piping configuration of the ship.

또한, 제 1 스크러버를 통해 1차적으로 배기가스의 온도를 낮추고, 제 2 스크러버를 통해 황산화물을 제거함과 함께 질소산화물을 저감시켜 스크러버의 전단 또는 후단에 구비되는 SCR 장치의 질소산화물 제거 부하를 줄일 수 있는 장점이 있다. 이와 함께, 제 1 스크러버와 제 2 스크러버의 2단 스크러버가 구성되고, 제 1 스크러버와 제 2 스크러버 각각에 해수 또는 전기분해수가 선택적으로 공급됨에 따라 전기분해수의 사용량을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 스크러버의 운용 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
Further, the temperature of the exhaust gas is firstly lowered through the first scrubber, the sulfur oxide is removed through the second scrubber, and the nitrogen oxide is reduced to reduce the nitrogen oxide removal load of the SCR device provided at the front end or the rear end of the scrubber There are advantages to be able to. In addition, since the two-stage scrubber of the first scrubber and the second scrubber is constituted and the amount of the electrolytic water to be used is minimized by selectively supplying seawater or electrolytic water to each of the first scrubber and the second scrubber, It is possible to improve the operating efficiency.

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 스크러버와 선박의 평형수 처리장치를 연동시키는 기술을 제시한다. 세부적으로, 평형수 처리장치의 해수 및 전기분해수가 스크러빙 용액의 용도로 스크러버에 공급되도록 스크러버와 평형수 처리장치의 장치 구성을 연동시킴으로써 스크러빙 용액 제조를 위한 별도의 설비가 요구되지 않으면서 배기가스 내의 질소산화물 및 황산화물의 제거효율을 향상시킬 수 있는 기술을 제시한다. 또한, 본 발명은 스크러버를 2단으로 구성하고, 각각의 스크러버에 해수 또는 전기분해수를 선택적으로 공급함으로써 전기분해수의 사용량을 최적화함과 함께 질소산화물 및 황산화물의 제거효율을 배가시킬 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 a scrubber and a ballast water treatment apparatus of a ship. In detail, the apparatus configuration of the scrubber and the ballast water treatment apparatus are interlocked so that the seawater and electrolytic water of the ballast water treatment apparatus are supplied to the scrubber for use of the scrubbing solution, And a technique for improving the removal efficiency of nitrogen oxides and sulfur oxides. In addition, the present invention is characterized in that the scrubber is composed of two stages, and seawater or electrolyzed water is selectively supplied to each scrubber to optimize the use amount of electrolyzed water and to double the removal efficiency of nitrogen oxides and sulfur oxides Technology. 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 제 1 스크러버(130), 제 2 스크러버(140) 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 a first scrubber 130, a second scrubber 140, and a ballast water treating apparatus 20.

상기 제 1 스크러버(130) 및 제 2 스크러버(140)는, 스크러빙 용액과 접촉시켜 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 질소산화물 의 일부 및 황산화물을 제거하는 역할을 한다. 이하에서, 제 1 스크러버(130)의 스크러빙 용액은 제 1 스크러빙 용액, 제 2 스크러버(140)의 스크러빙 용액은 제 2 스크러빙 용액이라 칭하기로 한다. The first scrubber 130 and the second scrubber 140 are in contact with the scrubbing solution to remove a part of nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the engine exhaust gas. Hereinafter, the scrubbing solution of the first scrubber 130 is referred to as a first scrubbing solution, and the scrubbing solution of the second scrubber 140 is referred to as a second scrubbing solution.

구체적으로, 상기 제 1 스크러버(130)는 해수를 제 1 스크러빙 용액으로 이용하여 배기가스의 온도를 냉각시킴과 함께 배기가스 내에 포함되어 있는 황산화물의 일부를 제거하는 역할을 하며, 상기 제 2 스크러버(140)는 상기 제 1 스크러버(130)로부터 공급되는 배기가스에 대해 전기분해수 또는 전기분해수가 포함된 평형수를 제 2 스크러빙 용액으로 이용하여 배기가스 내의 질소산화물의 일부 및 배기가스 내에 잔류하는 황산화물을 제거하는 역할을 한다. 상기 제 1 스크러버(130)를 통해 배기가스의 온도를 냉각시키는 이유는 배기가스의 온도를 제 2 스크러버(140)의 최적 동작 온도에 맞추기 위함이다. 엔진(10)에서 배출되는 배기가스의 온도는 230∼450℃의 고온임에 반해 스크러버의 최적 동작온도 즉, 탈황 최적온도는 10∼50℃ 이며, 이에 따라 제 1 스크러버(130)를 통해 엔진 배기가스의 온도를 스크러버의 최적 동작 온도로 냉각시킬 필요가 있다. Specifically, the first scrubber 130 serves to cool the temperature of the exhaust gas by using seawater as a first scrubbing solution and to remove a part of the sulfur oxides contained in the exhaust gas, The second scrubber 140 uses a ballast water containing electrolytic water or electrolytic water as the second scrubbing solution for the exhaust gas supplied from the first scrubber 130 to remove part of the nitrogen oxides in the exhaust gas and It acts to remove sulfur oxides. The reason for cooling the temperature of the exhaust gas through the first scrubber 130 is to adjust the temperature of the exhaust gas to the optimum operating temperature of the second scrubber 140. The optimum operating temperature of the scrubber, that is, the optimum temperature for desulfurization, is 10 to 50 ° C., while the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 10 is a high temperature of 230 to 450 ° C., It is necessary to cool the temperature of the gas to the optimum operating temperature of the scrubber.

배기가스 내의 황산화물은 상기 제 1 스크러버(130) 및 제 2 스크러버(140)의 연속 반응에 의해 순차적으로 제거되고, 배기가스 내의 질소산화물의 일부는 전기분해수 또는 전기분해수가 포함된 평형수가 제 2 스크러빙 용액의 일부로 사용되는 제 2 스크러버(140)에서 전기분해수와 반응하여 제거된다. 상기 제 2 스크러빙 용액을 구성함에 있어서, 배기가스의 양이 상대적으로 많은 경우 전기분해수가 포함된 평형수를 제 2 스크러빙 용액으로 사용할 수 있으며, 배기가스의 양이 상대적으로 적은 경우 전기분해수만을 제 2 스크러빙 용액으로 사용할 수 있다. The sulfur oxides in the exhaust gas are sequentially removed by successive reactions of the first scrubber 130 and the second scrubber 140, and a part of the nitrogen oxides in the exhaust gas is removed from the electrolytic water or the equilibrium water 2 < / RTI > in the second scrubber 140 used as part of the scrubbing solution. In forming the second scrubbing solution, when the amount of the exhaust gas is relatively large, the equilibrium water containing the electrolysis water can be used as the second scrubbing solution. When the amount of the exhaust gas is relatively small, 2 scrubbing solution.

상기 전기분해수는 해수가 전기분해된 것으로서, 전기분해수 내에 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl) 등의 산화제 및 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리제가 포함하고 있어, 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 질소산화물의 일부는 제 2 스크러빙 용액 내의 알칼리제와 반응하여 질산 이온(NO3 -) 등의 형태로 산화됨과 함께 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 황산화물은 산화제와 반응하여 황산 이온(SO3 - , SO4 2-)의 형태로 전환되어 제 2 스크러빙 용액에 흡수, 제거된다. 상기 전기분해수의 생성에 대해서는 후술하는 평형수 처리장치(20)의 설명에서 상세히 설명하기로 한다. The electrolytic water is an electrolytic solution of seawater. The electrolytic water contains an oxidizing agent such as chlorine ion (Cl - ), hypochlorous acid (HOCl), and an alkaline agent such as sodium hydroxide (NaOH) A part of the nitrogen oxides reacted with the alkaline agent in the second scrubbing solution and oxidized in the form of nitrate ions (NO 3 - ). The sulfur oxides contained in the engine exhaust gas react with the oxidizing agent to form sulfate ions (SO 3 - , SO 4 2- ) and is absorbed and removed in the second scrubbing solution. The generation of the electrolyzed water will be described in detail in the explanation of the ballast water treatment apparatus 20 described later.

상기 제 1 스크러버(130)의 일측에는 제 1 스크러빙 용액을 공급하는 제 1 스크러빙 용액 공급배관(131)이 구비되고, 상기 제 2 스크러버(140)의 일측에는 제 2 스크러빙 용액을 공급하는 제 2 스크러빙 용액 공급배관(141)이 구비되는데, 상기 제 1 스크러빙 용액 공급하는 후술하는 평형수 처리장치(20)의 해수 공급배관(211)과 연결되고, 상기 제 2 스크러빙 용액은 평형수 처리장치(20)의 전기분해수 공급배관(221)(211) 또는 평형수 공급배관(212)과 연결된다. A first scrubbing solution supply pipe 131 for supplying a first scrubbing solution is provided to one side of the first scrubber 130 and a second scrubbing solution supply pipe 131 for supplying a second scrubbing solution to one side of the second scrubber 140, The second scrubbing solution is supplied to the ballast water treatment apparatus 20 through the solution supply pipe 141. The second scrubbing solution is connected to the seawater supply pipe 211 of the ballast water treatment apparatus 20 to supply the first scrubbing solution, And is connected to the electrolytic water supply pipe 221 (211) or the ballast water supply pipe (212).

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(220)(electrolysis unit) 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 펌프를 이용하여 해수 공급배관(211)을 통해 해수를 평형수 탱크(230)에 공급하는 역할을 하며, 상기 해수공급부(210)로부터 공급되는 해수의 일부는 상기 전기분해장치(220)에 공급됨과 함께 상기 제 1 스크러빙 용액 공급배관(131)에 공급된다. 즉, 해수 공급배관(211)은 분기되어 상기 전기분해장치(220) 및 제 1 스크러빙 용액 공급배관(131)에 연결되는 형태를 이룬다. 상기 평형수 탱크(230)는 해수와 전기분해수가 혼합된 평형수를 저장한다. 참고로, 상기 해수 공급배관(211)의 일측에 해수 내의 불순물을 여과, 제거하는 해수 여과필터(240)가 더 구비될 수도 있다. The seawater supply unit 210 serves to supply the seawater to the ballast water tank 230 through the seawater supply pipe 211 by using a pump and a part of the seawater supplied from the seawater supply unit 210 is discharged through the electrolysis And is supplied to the first scrubbing solution supply pipe 131 while being supplied to the apparatus 220. That is, the seawater supply pipe 211 is branched and connected to the electrolytic device 220 and the first scrubbing solution supply pipe 131. The ballast water tank 230 stores ballast water mixed with seawater and electrolyzed water. For example, a sea water filtration filter 240 may be further provided at one side of the sea water supply pipe 211 to filter and remove impurities in seawater.

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(precursor), 알칼리제 전구체를 각각 공급하는 산화제 전구체 공급수단(251), 알칼리제 전구체 공급수단(252)이 더 구비될 수도 있다. 산화제 전구체와 알칼리제 전구체 각각은 전기분해시 산화제와 알칼리제로 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 an oxidizing agent precursor and an 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 전기분해수 공급배관(221)(211)을 통해 배출된다. 해수 공급배관(211)과 전기분해수 공급배관(221)(211)은 일 지점에서 합류되며, 이에 따라 해수와 전기분해수는 일 지점에서 혼합되어 평형수 공급배관(212)을 거쳐 상기 평형수 탱크(230)에 저장된다. The electrolyzed water generated by the electrolytic apparatus 220, that is, the electrolytic water containing the oxidant and the alkaline agent described above is discharged through the electrolytic water supply pipes 221 and 211. The seawater supply pipe 211 and the electrolytic water supply pipes 221 and 211 are merged at one point so that the seawater and the electrolytic water are mixed at one point and fed through the ballast water supply pipe 212 to the ballast water And stored in the tank 230.

한편, 전술한 바에 있어서 상기 제 2 스크러버(140)의 일측에는 제 2 스크러빙 용액을 공급하는 제 2 스크러빙 용액 공급배관(141)이 구비됨을 기술하였는데, 상기 제 2 스크러빙 용액 공급배관(141)은 상기 전기분해수 공급배관(221)(211) 또는 평형수 공급배관(212)과 연결된다. 상기 제 2 스크러빙 용액 공급배관(141)이 상기 전기분해수 공급배관(221)(211)과 연결되는 경우, 상기 전기분해수 공급배관(221)(211)을 따라 이동되는 전기분해수의 일부가 상기 제 2 스크러빙 용액 공급배관(141)으로 공급되며, 상기 제 2 스크러빙 용액 공급배관(141)으로 공급된 전기분해수는 제 2 스크러빙 용액으로 상기 스크러버에 공급된다. 또한, 상기 제 2 스크러빙 용액 공급배관(141)이 상기 평형수 공급배관(212)과 연결되는 경우, 상기 평형수 공급배관(212)을 따라 이동되는 평형수의 일부가 상기 제 2 스크러빙 용액 공급배관(141)으로 공급되며, 상기 제 2 스크러빙 용액 공급배관(141)으로 공급된 평형수는 제 2 스크러빙 용액으로 상기 스크러버에 공급된다. The second scrubbing solution supply pipe 141 is provided at one side of the second scrubber 140. The second scrubbing solution supply pipe 141 may be provided at the other end of the second scrubber 140, And is connected to the electrolytic water supply pipe 221 (211) or the ballast water supply pipe 212. When the second scrubbing solution supply pipe 141 is connected to the electrolytic water supply pipes 221 and 211, a part of the electrolytic water moved along the electrolytic water supply pipes 221 and 211 And the electrolytic water supplied to the second scrubbing solution supply pipe 141 is supplied to the scrubber as a second scrubbing solution. When the second scrubbing solution supply pipe 141 is connected to the ballast water supply pipe 212, a part of the ballast water moved along the ballast water supply pipe 212 flows into the second scrubbing solution supply pipe 212, And the ballast water supplied to the second scrubbing solution supply pipe 141 is supplied to the scrubber as a second scrubbing solution.

상기 제 2 스크러빙 용액 공급배관(141)을 통해 제 2 스크러버(140)에 공급되는 전기분해수 또는 평형수 내에는 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl) 등의 산화제 및 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리제가 포함되어 있음에 따라, 제 2 스크러버(140) 내에서 배기가스와 제 2 스크러빙 용액의 접촉시 배기가스 내에 포함되어 있는 질소산화물은 제 2 스크러빙 용액 내의 알칼리제와 반응하여 질산 이온(NO3 -) 등의 형태로 산화됨과 함께 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 황산화물은 제 2 스크러빙 용액 내의 산화제와 반응하여 황산 이온(SO3 - , SO4 2-)의 형태로 전환되어 제 2 스크러빙 용액에 흡수, 제거된다.The electrolytic water or ballast water supplied to the second scrubber 140 through the second scrubbing solution supply pipe 141 contains an oxidizing agent such as chlorine ion (Cl - ), hypochlorous acid (HOCl), and sodium hydroxide (NaOH) The nitrogen oxide contained in the exhaust gas when the exhaust gas contacts the second scrubbing solution in the second scrubber 140 reacts with the alkali agent in the second scrubbing solution to form nitrate ions NO 3 - ), etc., and the sulfur oxides contained in the engine exhaust gas are converted into sulfuric acid ions (SO 3 - , SO 4 2- ) by reacting with the oxidizing agent in the second scrubbing solution, .

상기 산화제 및 알칼리제에 의한 산화반응 및 흡수반응의 효율을 향상시키기 위해 상기 제 2 스크러빙 용액 공급배관(141)의 일측에 산화제 공급수단(261) 및 알칼리제 공급수단(262)이 구비될 수 있으며, 상기 산화제 공급수단(261) 및 알칼리제 공급수단(262)을 통해 제 2 스크러빙 용액에 추가적인 산화제의 공급 및 알칼리제의 공급이 가능하게 된다. The oxidizing agent supply means 261 and the alkaline agent supply means 262 may be provided on one side of the second scrubbing solution supply pipe 141 in order to improve the efficiency of the oxidation reaction and the absorption reaction by the oxidizing agent and the alkaline agent, The oxidizing agent supply means 261 and the alkaline agent supply means 262 enable the supply of the additional oxidizing agent and the supply of the alkaline agent to the second scrubbing solution.

상술한 바와 같은 구성에 기반하여, 제 1 스크러버(130) 및 제 2 스크러버(140)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 SCR 장치(110)에서 고가의 SCR 촉매 및 환원제의 사용량을 줄일 수 있게 된다. 또한, 제 1 스크러버(130) 및 제 2 스크러버(140)에 공급되는 스크러빙 용액으로 평형수 처리장치(20)의 해수 및 전기분해수가 적용함에 따라, 스크러빙 용액을 제조하기 위한 별도의 설비가 요구되지 않게 된다. The sulfur oxides contained in the engine exhaust gas are removed through the first scrubber 130 and the second scrubber 140 and a part of the nitrogen oxide is also primarily removed based on the structure as described above, It is possible to reduce the nitrogen oxide removal load in the apparatus 110, thereby reducing the amount of expensive SCR catalyst and reducing agent used in the SCR apparatus 110. Further, since seawater and electrolyzed water of the ballast water treatment apparatus 20 are applied to the scrubbing solution supplied to the first scrubber 130 and the second scrubber 140, a separate facility for producing the scrubbing solution is not required .

한편, 본 발명의 실시예에 SCR 장치 및 열교환기가 더 구비될 수도 있다. SCR 장치는 제 1 스크러버(130)의 전단 또는 도 2에 도시한 바와 같이 제 2 스크러버(140)의 후단에 구비될 수 있으며, 열교환기는 제 1 스크러버(130)의 입력단 및 제 2 스크러버(140)의 출력단과 연결되는 형태로 구비될 수 있다. Meanwhile, the SCR device and the heat exchanger may be further included in the embodiment of the present invention. The SCR device may be provided at a front end of the first scrubber 130 or at a rear end of the second scrubber 140 as shown in FIG. 2, and the heat exchanger may include an inlet of the first scrubber 130, As shown in FIG.

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 제 1 스크러버(130)로 공급함과 함께 상기 제 2 스크러버(140)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 및 SCR 장치(110)의 최적 동작 온도에 맞추기 위함이다. 엔진(10)에서 배출되는 배기가스의 온도는 230∼450℃의 고온임에 반해 스크러버의 최적 동작 온도는 10∼50℃ 이며, 이에 따라 열교환기(120)를 통해 엔진 배기가스의 온도를 스크러버의 최적 동작 온도로 냉각시킬 필요가 있다. 또한, 스크러버에서 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 제 2 스크러버(140)의 배기가스를 상승시킬 필요가 있다. 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 first scrubber 130 and the exhaust gas discharged from the second scrubber 140 at a predetermined temperature And supplies it 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 and the SCR device 110. The temperature of the exhaust gas discharged from the engine 10 is a high temperature of 230 to 450 ° C., while the optimum operating temperature of the scrubber is 10 to 50 ° C. Accordingly, the temperature of the engine exhaust gas through the heat exchanger 120 It is necessary to cool to the optimum operating temperature. In the case of the exhaust gas discharged from the scrubber, 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, whereas the optimum operating temperature of the SCR apparatus 110 is 250 to 400 ° C It is necessary to raise the exhaust gas of the second scrubber 140 through the heat exchanger 120.

본 발명에 있어서, 상기 열교환기(120)는 엔진(10)의 배기가스를 스크러버의 최적 동작온도로 냉각시켜 제 1 스크러버(130)에 공급함과 함께 제 2 스크러버(140)로부터 배출되는 배기가스를 SCR 장치(110)의 최적 동작온도로 상승시켜 SCR 장치(110)로 공급하는 역할을 한다.
In the present invention, the heat exchanger 120 cools the exhaust gas of the engine 10 to the optimum operating temperature of the scrubber and supplies the exhaust gas to the first scrubber 130, and the exhaust gas discharged from the second scrubber 140 Up to the optimum operating temperature of the SCR device 110 and supplies the temperature to the SCR device 110.

10 : 엔진 20 : 평형수 처리장치
110 : SCR 장치 120 : 열교환기
130 : 제 1 스크러버 131 : 제 1 스크러빙 용액 공급배관
140 : 제 1 스크러버 141 : 제 2 스크러빙 용액 공급배관
210 : 해수공급부 211 : 해수 공급배관
212 : 평형수 공급배관 220 : 전기분해장치
221 : 전기분해수 공급배관 230 : 평형수 탱크
251 : 산화제 전구체 공급수단 252 : 환원제 전구체 공급수단
261 : 산화제 공급수단 262 : 환원제 공급수단10: engine 20: ballast water treatment device
110: SCR device 120: heat exchanger
130: first scrubber 131: first scrubbing solution supply pipe
140: first scrubber 141: second scrubbing solution supply pipe
210: Seawater supply unit 211: Seawater supply pipeline
212: Balanced water supply pipe 220: Electrolytic device
221: electrolysis water supply pipe 230: ballast tank
251: oxidizing agent precursor supplying means 252: reducing agent precursor supplying means
261: oxidizing agent supplying means 262: reducing agent supplying means

Claims (6)

엔진 배기가스를 제 1 스크러빙 용액과 접촉시켜 배기가스의 온도를 냉각시킴과 함께 배기가스 내에 포함되어 있는 황산화물을 제거하는 제 1 스크러버;
상기 제 1 스크러버로부터 배출되는 배기가스를 제 2 스크러빙 용액과 접촉시켜 배기가스 내에 포함되어 있는 질소산화물 및 황산화물을 제거하는 제 2 스크러버;
전기분해수가 포함된 평형수를 생산하는 평형수 처리장치;
상기 평형수 처리장치의 해수를 제 1 스크러빙 용액으로 공급하는 제 1 스크러빙 용액 공급배관; 및
상기 평형수 처리장치의 전기분해수 또는 전기분해수가 포함된 평형수를 제 2 스크러빙 용액으로 공급하는 제 2 스크러빙 용액 공급배관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리장치.
A first scrubber for bringing the engine exhaust gas into contact with the first scrubbing solution to cool the temperature of the exhaust gas and remove sulfur oxides contained in the exhaust gas;
A second scrubber for contacting the exhaust gas discharged from the first scrubber with the second scrubbing solution to remove nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas;
A ballast water treatment apparatus for producing ballast water containing electrolyzed water;
A first scrubbing solution supply pipe for supplying seawater of the ballast water treatment apparatus to the first scrubbing solution; And
And a second scrubbing solution supply pipe for supplying the electrolytic water of the ballast water treatment apparatus or the ballast water containing electrolytic water to the second scrubbing solution.
제 1 항에 있어서, 상기 평형수 처리장치는 해수공급부, 전기분해장치 및 평형수 탱크를 포함하여 구성되며,
상기 해수공급부는 해수 공급배관을 통해 해수를 평형수 탱크에 공급하며,
상기 평형수 탱크는 해수와 전기분해수가 혼합된 평형수를 저장하며,
상기 전기분해장치는 상기 해수공급부로부터 공급되는 해수를 전기분해하여 전기분해수를 생성하며,
상기 전기분해장치에 의해 생성된 전기분해수는 전기분해수 공급배관을 통해 배출되고, 상기 전기분해수 공급배관의 전기분해수는 상기 해수 공급배관의 해수와 혼합되어 평형수를 형성하며, 평형수는 평형수 공급배관을 통해 상기 평형수 탱크에 공급되며,
상기 해수 공급배관의 일측은 상기 제 1 스크러빙 용액 공급배관과 연결되고, 상기 전기분해수 공급배관 또는 상기 평형수 공급배관의 일측은 상기 제 2 스크러빙 용액 공급배관과 연결되는 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 a seawater supply pipe,
The ballast tank stores a ballast water in which seawater and electrolyzed water are mixed,
The electrolytic apparatus electrolyzes seawater supplied from the seawater supply unit to generate electrolyzed water,
The electrolytic water generated by the electrolytic apparatus is discharged through the electrolytic water supply pipe, the electrolytic water of the electrolytic water supply pipe is mixed with seawater of the seawater supply pipe to form ballast water, Is supplied to the ballast water tank through a ballast water supply pipe,
Wherein one side of the seawater supply pipe is connected to the first scrubbing solution supply pipe and one side of the electrolytic water supply pipe or the ballast water supply pipe is connected to the second scrubbing solution supply pipe. Processing device.
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, Wherein an oxidizing agent including ions (Cl < - >) and hypochlorous acid (HOCl) is generated, and an alkaline 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 알칼리제로 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 each of the oxidizer precursor and the alkaline precursor is converted into an oxidizing agent and an alkaline agent upon 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, 열교환기 더 구비되며,
상기 열교환기는 엔진 배기가스를 상기 제 1 스크러버의 최적 동작온도로 냉각시킴과 함께 상기 제 2 스크러버로부터 배출되는 배기가스를 SCR 장치의 최적 동작온도로 상승시키는 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리장치. The heat exchanger according to claim 1, further comprising a heat exchanger,
Wherein the heat exchanger cools the engine exhaust gas to an optimum operating temperature of the first scrubber and raises the exhaust gas discharged from the second scrubber to an optimum operating temperature of the SCR apparatus.
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