KR20230070103A - Apparatus for reducing greenhouse gas emission in vlcc and vlcc including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 VLCC의 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 VLCC에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휠하우스의 전방시야에 방해가 되지 않으며, 탄산염의 하역이 쉽도록 하면서도, 선박의 균형을 유지할 수 있도록 회수탱크를 최적 배치하는, VLCC의 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 VLCC에 관한 것이다.The present invention relates to a greenhouse gas emission reduction device of a VLCC and a VLCC equipped with the same device, and more particularly, it does not interfere with the front view of the wheel house, and it is possible to maintain the balance of the ship while making it easy to unload the carbonate It relates to a device for reducing greenhouse gas emissions of a VLCC that optimally arranges a recovery tank so that the recovery tank is optimally arranged, and a VLCC equipped with the device.
최근, 무분별한 화석연료 사용에 따른 온실가스 배출의 영향으로 지구 온난화 현상과 이와 연계된 환경 재해들이 발생하고 있다.Recently, global warming and related environmental disasters have occurred due to the effects of greenhouse gas emissions due to the indiscriminate use of fossil fuels.
이에, 대표적 온실가스인 이산화탄소를 방출하지 않고 포집하여 저장하는데 관련된 일련의 기술들을 CCS(Carbon dioxide Capture and Storage) 기술이라 하여 최근 매우 큰 주목을 받고 있는데, CCS 기술 중에서 화학 흡수법(chemical absorption)은 대규모 처리가 가능하다는 측면에서 그 중에서 가장 많이 상용화된 기술이다.Accordingly, a series of technologies related to capturing and storing carbon dioxide, a representative greenhouse gas, without emitting it is called CCS (Carbon dioxide Capture and Storage) technology, and has recently been attracting great attention. Among CCS technologies, chemical absorption is It is the most commercialized technology in terms of large-scale processing.
또한, 이산화탄소 배출 규제는 IMO의 EEDI를 통해 규제하는데, 2050년에는 2008년 배출량의 50% 이상의 절감을 목표로 하고 있고, 2030년에도 2008년 배출량의 40%를 절감해야 하므로 CO2를 배출하지 않거나, 배출된 CO2를 포집하는 기술이 주목을 받고 있다.In addition, carbon dioxide emission regulation is regulated through the IMO's EEDI. In 2050, the goal is to reduce more than 50% of the 2008 emission level, and in 2030, 40% of the 2008 emission level must be reduced. However, the technology to capture the emitted CO 2 is attracting attention.
참고로, 이산화탄소를 직접적으로 포집 및 저장하는 CCS 기술 중 CO2 포집 기술은 대상 공정의 CO2 발생 조건에 따라 다양하게 접근할 수가 있는데, 현재 대표적인 기술은 흡수법과 흡착법과 막분리법이 있으며, 이 중 습식흡수법은 육상플랜트에 있어서 기술적 성숙도가 높고, CO2의 대량처리가 용이하여 CCS 기술의 상용화에 가장 근접한 포집 기술이라 할 수 있고 흡수제로는 아민 계열과 암모니아를 주로 사용한다.For reference, among CCS technologies that directly capture and store carbon dioxide, CO 2 capture technology can be approached in various ways depending on the CO 2 generation conditions of the target process. Currently, representative technologies include absorption, adsorption, and membrane separation, among which The wet absorption method has a high technological maturity in onshore plants and is easy to process large amounts of CO 2 , so it can be said to be the capture technology closest to commercialization of CCS technology, and amines and ammonia are mainly used as absorbents.
한편, 앞서 언급한 이산화탄소의 배출을 절감, 또는 생성된 이산화탄소를 포집하는 기술은 현재 선박에서는 상용화된 사례가 없는 실정이고, 수소나 암모니아를 연료로 사용하는 방법도 현재는 개발 중이며 상업화 수준의 단계에 이르지 못한 실정이다.On the other hand, the technology for reducing the emission of carbon dioxide mentioned above or for capturing the generated carbon dioxide has not been commercialized in ships at present, and a method of using hydrogen or ammonia as a fuel is currently being developed and is at the commercial level. situation has not been reached.
또한, 온실가스인 CO2를 포집하여 고액분리된 탄산염을 회수하기 위해서는 대용량의 탱크를 필요로 하는데, 탱크 크기로 인해 탱크의 배치가 공간이 제한되고, 포집용량이 제한적일 수 밖에 없으며, 포집이 완료된 탱크의 하역이 번거로운 문제점이 있다. 특히, 액화가스운반선이나 원유운반선과 같이 액화가스 또는 원유를 운반하는 선박의 경우 데크 상부에는 이들 유체를 핸들링 하기 위한 다수의 파이프가 배치되어 있어 대용량의 탱크를 배치하기 위한 공간의 설정이 어려운 문제점이 있다.In addition, in order to collect CO 2 , a greenhouse gas, and recover solid-liquid separated carbonate, a large-capacity tank is required. There is a problem in that unloading of the tank is cumbersome. In particular, in the case of ships carrying liquefied gas or crude oil, such as liquefied gas carriers or crude oil carriers, a number of pipes for handling these fluids are arranged on the upper deck, making it difficult to set up a space for arranging a large-capacity tank. there is.
또한, 선박 엔진으로부터 배출되는 배출가스 중 온실가스를 흡수액으로 흡수하여 환경에 영향을 주지 않는 물질로 전환하여 배출하거나, 유용한 물질로 전환하여 저장하고, 운전 중 배기가스 배출에 따른 흡수액의 감소와 기타 소모로 인한 흡수액의 농도변화로 인한 흡수성능 저하를 방지할 수 있는 기술을 선박에 적용할 필요성이 제기되고, 흡수액 생성을 위한 장치의 설치시에 기존의 엔진 케이싱 영역에 영향을 주지 않도록 하여 공간문제를 해결할 수 있는 기술이 요구된다.In addition, among the exhaust gases emitted from ship engines, greenhouse gases are absorbed by absorbents and converted into materials that do not affect the environment before being discharged, or converted into useful materials for storage, reduction of absorbent liquids due to exhaust gas emissions during operation, and other There is a need to apply a technology that can prevent deterioration in absorption performance due to a change in concentration of the absorbent due to consumption to ships, and when installing a device for generating absorbent, it is necessary to prevent space problems by not affecting the existing engine casing area A technology that can solve the problem is required.
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 휠하우스의 전방시야에 방해가 되지 않으며, 탄산염의 하역이 쉽도록 하면서도, 선박의 균형을 유지할 수 있도록 회수탱크를 최적 배치할 수 있는, VLCC의 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 VLCC를 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the spirit of the present invention is to optimize the recovery tank to maintain the balance of the ship while not obstructing the front view of the wheel house, making it easy to unload the carbonate, and the greenhouse gas of the VLCC. It is to provide an emission reduction device and a VLCC equipped with the same device.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명은, 해수를 공급하는 해수 공급부; 고농도 CO2 흡수액을 제조하여 공급하는 흡수액 제조부; 엔진룸의 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고, 상기 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는, 상기 엔진룸 상부의 엔진 케이싱 내부에 설치된 CO2 제거부가 형성된, 흡수타워; 상기 흡수타워로부터 배출된 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 흡수액과 NH3를 재생하여 상기 흡수타워로 순환 공급하여 흡수액으로 재사용하고, CO2를 포집하여 고액분리된 탄산염을 저장하는 회수탱크를 VLCC(Very Large Crude oil Carrier)의 휠하우스에 근접한 카고탱크 상부데크 상에 배치하는, 흡수액 재생부; 및 상기 흡수타워 하단으로부터 배출된 암모늄염 수용액 또는 미반응 흡수액 일부를 흡수액 순환라인을 통해 상기 흡수타워 상단으로 순환시키는 흡수액 순환부;를 포함하는, VLCC의 온실가스 배출 저감장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the seawater supply unit for supplying seawater; Absorption liquid production unit for producing and supplying a high-concentration CO 2 absorption liquid; The exhaust gas discharged from the ship engine in the engine room is cooled by reacting with the seawater supplied from the seawater supply unit, and the cooled exhaust gas reacts with the absorbent liquid from the absorbent liquid production unit to convert CO 2 into an ammonium salt aqueous solution to CO 2 To remove, CO 2 installed inside the engine casing of the
또한, 상기 흡수액 재생부는, 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크와, 상기 흡수타워로부터 배출된 암모늄염 수용액과 상기 저장탱크로부터 공급되는 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크와, 상기 혼합탱크로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터와, 상기 필터에 의해 분리된 탄산염을 저장하는 상기 회수탱크를 포함할 수 있다.In addition, the absorption liquid regeneration unit, a storage tank for storing and supplying the divalent metal hydroxide aqueous solution, and the ammonium salt aqueous solution discharged from the absorption tower and the divalent metal hydroxide aqueous solution supplied from the storage tank are stirred by a stirrer to obtain NH 3 ( g) and a mixing tank for generating carbonate, a filter for separating carbonate by sucking solution and precipitate from the mixing tank, and the recovery tank for storing the carbonate separated by the filter.
이때, 상기 저장탱크는 상기 흡수타워에 인접하여 연돌의 양측면에, 또는 양측면의 후방에 좌우 한쌍으로 배치되며, 상기 혼합탱크는 상기 저장탱크의 하부에 각각 형성되고, 상기 회수탱크는 슬롭탱크와 NO.5 탱크 사이 상부데크 상에 배치되고, 상기 필터는 연결관에 의해 상기 혼합탱크와 연결되며 상기 회수탱크의 상단에 적층 형성될 수 있다.At this time, the storage tank is disposed on both sides of the chimney adjacent to the absorption tower, or at the rear of both sides, in pairs on the left and right, the mixing tank is formed at the bottom of the storage tank, and the recovery tank is a slop tank and NO .5 It is disposed on the upper deck between the tanks, and the filter is connected to the mixing tank by a connecting pipe and may be stacked on top of the recovery tank.
또는, 상기 저장탱크 및 상기 회수탱크는 슬롭탱크와 NO.5 탱크 사이 상부데크 상에 배치되며, 상기 저장탱크는 상기 회수탱크의 후방 또는 선미방향에 배치되며, 상기 혼합탱크는 상기 저장탱크의 하부에 형성되고, 상기 필터는 연결관에 의해 상기 혼합탱크와 연결되며 상기 회수탱크의 상단에 적층 형성될 수 있다.Alternatively, the storage tank and the recovery tank are disposed on an upper deck between the slop tank and the NO.5 tank, the storage tank is disposed in the rear or stern direction of the recovery tank, and the mixing tank is disposed in the lower part of the storage tank. formed in, and the filter is connected to the mixing tank by a connection pipe and may be stacked on top of the recovery tank.
여기서, 상기 회수탱크는 상기 상부데크에 선체와 일체형으로 고정되어 설치되거나, 상기 상부데크 상에 형성된 서포트에 안착되는 분리형으로 결합되어 설치될 수 있다.Here, the recovery tank may be installed by being integrally fixed to the hull on the upper deck, or may be coupled and installed in a separable manner seated on a support formed on the upper deck.
또한, 상기 흡수타워는 상기 엔진룸 상부의 엔진 케이싱 내부에 설치되고, 상기 흡수타워에는, 상기 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 적어도 일부를 분기시켜 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고, 상기 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는, 상기 CO2 제거부가 형성될 수 있다.In addition, the absorption tower is installed inside the engine casing above the engine room, and in the absorption tower, at least a portion of the exhaust gas discharged from the ship engine is branched to react with seawater supplied from the seawater supply unit to cool, The CO 2 removal unit may be formed to remove CO 2 by converting CO 2 into an aqueous ammonium salt solution by reacting the cooled exhaust gas with the absorption liquid from the absorption liquid production unit.
또한, 분기되는 상기 배기가스의 적어도 일부를 상기 CO2 제거부로 공급하는 송풍수단을 구비할 수 있다.In addition, a blowing means for supplying at least a portion of the branched exhaust gas to the CO 2 removal unit may be provided.
또한, 상기 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중 상기 CO2 제거부로 분기되지 않는 잔여 배기가스는 주배기관을 통해 배출되고, 상기 CO2 제거부로 분기되는 상기 적어도 일부의 배기가스는 CO2가 제거된 후 상기 주배기관으로 합류되어 배출되거나, 또는 별도의 배출관을 통해 배출될 수 있다.In addition, among the exhaust gases discharged from the ship engine, the remaining exhaust gas that is not branched to the CO 2 removal unit is discharged through a main exhaust pipe, and at least some of the exhaust gas branched to the CO 2 removal unit has CO 2 removed. After being discharged by joining the main exhaust pipe, or may be discharged through a separate discharge pipe.
또한, 상기 흡수액 순환부는, 상기 흡수액 순환라인을 통해 암모늄염 수용액 또는 미반응 흡수액 일부를 순환시키는 암모니아수 순환펌프와, 상기 흡수타워 상단으로 공급되는 흡수액의 농도를 측정하는 pH센서를 포함할 수 있다.In addition, the absorbent liquid circulation unit may include an ammonia water circulation pump for circulating an aqueous ammonium salt solution or a portion of the unreacted absorbent liquid through the absorbent liquid circulation line, and a pH sensor for measuring the concentration of the absorbent liquid supplied to the top of the absorption tower.
또한, 상기 혼합탱크에 의해 생성된 NH3(g)를 상기 흡수타워로 공급하거나, 또는 상기 필터에 의해 분리된 흡수액을 상기 흡수액 순환부로 공급할 수 있다.In addition, NH 3 (g) generated by the mixing tank may be supplied to the absorption tower, or the absorption liquid separated by the filter may be supplied to the absorption liquid circulation unit.
또한, 상기 저장탱크에 저장된 상기 2가 금속수산화물 수용액은 청수와, CaO 또는 MgO를 반응시켜 생성된 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2일 수 있다.In addition, the divalent metal hydroxide aqueous solution stored in the storage tank may be Ca(OH) 2 or Mg(OH) 2 produced by reacting fresh water with CaO or MgO.
또한, 상기 필터에 의해 분리된 암모니아수 또는 청수를 상기 흡수액 제조부로 공급하거나, 총순환 청수 대비 상기 혼합탱크에 의해 추가 생성된 잉여 청수를 청수탱크에 저장하여 상기 저장탱크에서의 2가 금속수산화물 수용액 생성시 재활용할 수 있다.In addition, the ammonia water or fresh water separated by the filter is supplied to the absorption liquid production unit, or the surplus fresh water generated by the mixing tank compared to the total circulation fresh water is stored in the fresh water tank to generate a divalent metal hydroxide aqueous solution in the storage tank City can be recycled.
또한, 상기 흡수타워는, 상기 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하는 SOX 흡수부를 더 포함하고, 상기 CO2 제거부는 상기 SOX가 제거된 배기가스와 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고, 상기 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거할 수 있다.In addition, the absorption tower further includes a SOx absorbing unit for dissolving and removing SOX while cooling by reacting the exhaust gas discharged from the ship engine with the seawater supplied from the seawater supply unit, and the CO 2 removal unit removes the SO The exhaust gas from which X is removed is cooled by reacting with the seawater supplied from the seawater supply unit, and the cooled exhaust gas reacts with the absorbent liquid from the absorbent liquid production unit to convert CO 2 into an ammonium salt aqueous solution to remove CO 2 there is.
또한, 상기 흡수타워는, 상기 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 NOX를 흡수하여 제거하는 NOX 흡수부를 더 포함하고, 상기 NOX가 제거된 배기가스를 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고 상기 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거할 수 있다.In addition, the absorption tower further includes a NO X absorption unit for absorbing and removing NO X from the exhaust gas discharged from the ship engine, and reacting the NO X -removed exhaust gas with seawater supplied from the sea water supply unit. After cooling, CO 2 is converted into an aqueous ammonium salt solution by reacting the cooled exhaust gas with the absorbent from the absorbent liquid producing unit, thereby removing CO 2 .
또한, 상기 흡수타워는, 상기 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 NOX를 흡수하여 제거하는 NOX 흡수부와, 상기 NOX가 제거된 배기가스를 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하는 SOX 흡수부와, 상기 SOX가 제거된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 상기 CO2 제거부가 순차적으로 적층 형성될 수 있다.In addition, the absorption tower has a NO X absorbing unit for absorbing and removing NOX from the exhaust gas discharged from the ship engine, and reacting the NOX -removed exhaust gas with seawater supplied from the seawater supply unit to cool the A SOx absorbing unit that dissolves and removes SOX , and the CO 2 removing unit that removes CO 2 by converting CO 2 into an ammonium salt aqueous solution by reacting the exhaust gas from which SOX has been removed with the absorbent from the absorbent liquid producing unit, It can be sequentially laminated.
또한, 상기 흡수액 재생부에 의해 재생된 NH3를 상기 NOX 흡수부로 공급하고, 상기 NOX 흡수부는 NH3로 NOX를 흡수하거나, 요소수를 사용하여 NOX를 흡수할 수 있다.In addition, NH 3 regenerated by the absorbent liquid regeneration unit may be supplied to the NO X absorbing unit, and the NOX absorbing unit may absorb NOX with NH 3 or use urea solution to absorb NOX .
또한, 상기 해수 공급부는, 선외로부터 씨체스트를 통해 해수를 공급받아 상기 SOX 흡수부로 펌핑하는 해수펌프와, 배기가스의 양에 따라 상기 해수펌프로부터 상기 SOX 흡수부로 공급되는 해수의 분사량을 조절하는 해수조절밸브를 포함할 수 있다.In addition, the seawater supply unit controls the injection amount of seawater supplied from the seawater pump to the SOx absorption unit according to a seawater pump that receives seawater from outboard through the sea chest and pumps it to the SOx absorption unit, and the amount of exhaust gas. It may include a seawater control valve that does.
또한, 상기 흡수액 제조부는, 청수를 저장하는 청수탱크와, 상기 청수탱크로부터 청수를 공급하는 청수조절밸브와, 고압의 NH3를 저장하는 NH3저장소와, 상기 청수조절밸브에 의해 공급되는 청수에 상기 NH3저장소로부터 공급되는 NH3를 분사하여 흡수액인 고농도 암모니아수를 제조하여 저장하는 암모니아수탱크와, 상기 암모니아수탱크 내의 암모니아수 농도를 측정하는 pH센서와, 상기 암모니아수탱크로부터 상기 흡수액 순환부로 암모니아수를 공급하는 암모니아수 공급펌프를 포함할 수 있다.In addition, the absorbent liquid production unit includes a fresh water tank for storing fresh water, a fresh water control valve for supplying fresh water from the fresh water tank, an NH 3 reservoir for storing high-pressure NH 3 , and fresh water supplied by the fresh water control valve. An ammonia water tank for producing and storing high-concentration ammonia water as an absorption liquid by injecting NH 3 supplied from the NH 3 storage, a pH sensor for measuring the ammonia water concentration in the ammonia water tank, and supplying ammonia water from the ammonia water tank to the absorption liquid circulation unit It may include an ammonia water supply pump.
또한, 상기 암모니아수탱크 내에 일정압력의 압축공기를 주입하여 NH3의 증발손실을 방지할 수 있다.In addition, evaporation loss of NH 3 can be prevented by injecting compressed air at a certain pressure into the ammonia water tank.
또한, 상기 SOX 흡수부는, 상기 해수 공급부로부터 공급되는 해수를 하방으로 분사하는 다단의 해수 분사노즐, 및 세정수가 역류하지 않도록 하는, 격벽 형태의 배기가스 유입관 또는 상기 배기가스 유입관을 커버하는 우산형태의 차단판을 포함할 수 있다.In addition, the SO x absorbing unit covers a multi-stage seawater spray nozzle for spraying the seawater supplied from the seawater supply unit downward, and a partition wall-shaped exhaust gas inlet pipe or the exhaust gas inlet pipe to prevent the washing water from flowing backward. It may include an umbrella-shaped blocking plate.
또한, 상기 해수 분사노즐 하부에, 배기가스가 통과하는 유로가 형성된 다공성 상판이 다단으로 각각 형성되어, 해수와 배기가스가 접촉하도록 할 수 있다.In addition, a porous top plate having a passage through which the exhaust gas passes is formed in multiple stages under the seawater spray nozzle, so that the seawater and the exhaust gas come into contact.
또한, 상기 해수 분사노즐 하부에, 해수와 배기가스가 접촉하도록 하는 충진재가 채워진 흡수탑이 형성되어, 해수가 SOX를 용해시키도록 할 수 있다.In addition, an absorption tower filled with a filler to allow seawater and exhaust gas to contact is formed below the seawater spray nozzle, so that seawater can dissolve SOx .
또한, 상기 SOX 흡수부로 공급되는 해수에 중화제를 투입할 수 있다.In addition, a neutralizing agent may be added to the seawater supplied to the SOx absorbing unit.
또한, 상기 CO2 제거부는, 상기 흡수액을 하방으로 분사하는 암모니아수 분사노즐과, CO2와 흡수액인 암모니아수와 접촉시켜 CO2를 NH4HCO3(aq)로 전환시키는 충진재와, 상기 충진재가 채워진 흡수탑의 구간마다 다단으로 형성되어 CO2제거반응으로 인한 발열을 냉각하는 쿨링재킷과, CO2와 반응하지 않고 외부로 배출되는 NH3를 포집하는 워터 스프레이와, 굴곡진 다판 형태로 형성되어 암모니아수를 상기 충진재 방향으로 회귀시키는 미스트 제거판과, 암모니아수가 역류하지 않도록 형성된 격벽과, 상기 격벽으로 둘러싸인 배기가스 유입홀을 커버하는 우산형태의 차단판을 포함할 수 있다.In addition, the CO 2 removal unit includes an ammonia water injection nozzle for injecting the absorbent liquid downward, a filler for converting CO 2 to NH 4 HCO 3 (aq) by contacting CO 2 and ammonia water as an absorbent liquid, and an absorber filled with the filler A cooling jacket formed in multiple stages for each section of the tower to cool the heat generated by the CO 2 removal reaction, a water spray that collects NH 3 that is discharged to the outside without reacting with CO 2 , and formed in the form of curved multi-plates to supply ammonia water It may include a mist removal plate that returns in the direction of the filler, a partition wall formed so that ammonia water does not flow backward, and an umbrella-shaped blocking plate covering an exhaust gas inlet hole surrounded by the partition wall.
또한, 상기 충진재는 단위 부피당 접촉면적이 크도록 설계된 다단의 증류 칼럼 패킹으로 구성되고, 상기 증류 칼럼 패킹 사이에 용액 재분배기가 형성될 수 있다.In addition, the filler may be composed of multi-stage distillation column packings designed to have a large contact area per unit volume, and a solution redistributor may be formed between the distillation column packings.
또한, 상기 흡수타워는, 상기 NOX 흡수부와 상기 SOX 흡수부 사이에 형성되어 상기 선박 엔진의 폐열과 보일러수를 열교환시키는 EGE를 더 포함할 수 있다.In addition, the absorption tower may further include an EGE formed between the NO X absorbing portion and the SO X absorbing portion to exchange heat between the waste heat of the ship engine and the boiler water.
또한, 열교환된 증기와 포화수 형태의 혼합물을 공급받아 증기를 분리하여 증기 소모처로 공급하는 보조보일러와, 상기 보조보일러로부터 상기 EGE로 보일러수를 순환 공급하는 보일러수 순환수펌프와, 상기 증기 소모처로부터 응축된 응축수를 회수하는 케스케이드탱크와, 상기 케스케이드탱크로부터 상기 보조보일러로 보일러수의 양을 조절하여 공급하는 공급펌프 및 조절밸브가 포함된, 증기 생성부를 더 포함할 수 있다.In addition, an auxiliary boiler receiving a mixture in the form of heat-exchanged steam and saturated water, separating steam and supplying the steam to a steam consumption place, a boiler water circulation water pump for circulating and supplying boiler water from the auxiliary boiler to the EGE, and consuming the steam It may further include a steam generating unit including a cascade tank for recovering condensed water condensed from a place, a supply pump for adjusting and supplying an amount of boiler water from the cascade tank to the auxiliary boiler, and a control valve.
또한, 상기 흡수타워로부터 배출되는 세정수를 저장하는 세정수탱크, 상기 세정수탱크로 이송펌프에 의해 이송된 세정수의 선외배출조건을 충족하도록 탁도를 조절하는 필터링유닛과 pH조절을 위한 중화제 주입유닛을 구비하는 수처리장치, 및 고형의 배출물을 분리 저장하는 슬러지저장탱크로 구성되는, 배출부를 더 포함할 수 있다.In addition, a washing water tank for storing the washing water discharged from the absorption tower, a filtering unit for adjusting the turbidity to meet the outboard discharge conditions of the washing water transferred by the transfer pump to the washing water tank, and injection of a neutralizer for pH control It may further include a discharge unit composed of a water treatment device having a unit and a sludge storage tank for separately storing solid discharge.
한편, 본 발명은 앞서 열거한 VLCC의 온실가스 배출 저감장치를 구비한 VLCC를 제공할 수 있다.On the other hand, the present invention can provide a VLCC equipped with the greenhouse gas emission reduction device of the above-listed VLCC.
본 발명에 의하면, 탄산염을 회수하는 회수탱크를 공간확보가 용이한 선체의 소정 공간 상에 제약없이 직육면체, 원통형, 육각면체 등의 다양한 형태로 최적 배치하여 휠하우스의 전방시야를 원활하게 확보하면서 선박운항에 있어 균형을 유지하도록 하며, 회수탱크의 크기를 확장하여 포집용량을 극대화할 수 있으며, 상부데크 상에 노출된 회수탱크 또는 상부데크로부터 분리되는 회수탱크의 구조로 인해 개조 및 유지보수가 용이하고, 회수탱크의 하역이 용이하고, 서포트를 설치하여 회수탱크 하부의 유지보수가 용이하도록 할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the recovery tank for recovering carbonate is optimally arranged in various shapes such as rectangular parallelepiped, cylindrical shape, and hexagonal shape without restrictions on a predetermined space of the hull where space is easily secured, while smoothly securing the forward view of the wheel house. It maintains a balance in operation, maximizes the collection capacity by expanding the size of the recovery tank, and is easy to remodel and maintain due to the structure of the recovery tank exposed on the upper deck or separated from the upper deck. And, there is an effect that it is easy to unload the recovery tank, and it is possible to facilitate maintenance of the lower part of the recovery tank by installing a support.
또한, CO2 포집시 사용하는 흡수액의 일부만을 취해 흡수된 CO2를 제거처리하여 흡수액 재생부 및 흡수액 순환부의 장치 크기를 작게 유지하고 연속 운전이 가능하고, 선박 엔진의 부하 변화에 따른 CO2 흡수율에 유연하게 대처하도록 할 수 있는 효과가 있다.In addition, by taking only a part of the absorbent used for CO 2 collection and removing the absorbed CO 2 , the size of the absorbent regenerating unit and the absorbent recirculating unit can be kept small and continuous operation is possible, and the CO 2 absorption rate according to the load change of the ship engine It has the effect of being able to respond flexibly to
또한, 흡수타워의 배압 제한을 극복하여 기존의 흡수타워 설치가 불가능한 선박에 설치하도록 하고, 흡수타워의 크기를 최적화하여 설치 공간상의 직경 또는 높이의 제약을 극복하도록 하고, 흡수액 재생부를 엔진 케이싱 외부에 구성하여 기존 케이싱 영역 공간에 영향을 주지 않고 활용하여서 추가하도록 하고, 화물선의 화물창 시스템에도 영향을 주지 않고 배치가 가능하여 설치공간문제를 해결할 수 있고, 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크를 사일로 형태로 구성하여 혼합탱크로의 공급에 필요한 부수적인 장치를 제거하거나 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, by overcoming the back pressure limitation of the absorption tower, it is installed in a ship in which the existing absorption tower cannot be installed, the size of the absorption tower is optimized to overcome the restriction of the diameter or height of the installation space, and the absorbent regeneration unit is located outside the engine casing It is configured so that it can be used and added without affecting the space of the existing casing area, and it can be arranged without affecting the cargo hold system of the cargo ship to solve the installation space problem, and the storage tank that stores and supplies the divalent metal hydroxide aqueous solution. It is configured in the form of a silo to have the effect of removing or minimizing the auxiliary devices required for supply to the mixing tank.
더 나아가, 고농도 흡수액을 공급하여 온실가스 흡수성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 가압시스템을 적용하여 고농도 흡수액의 자연증발로 인한 흡수액 손실을 방지하고, IMO 온실가스 배출규제를 충족시키도록 환경에 영향을 주지 않는 자연상태의 탄산염 형태로 전환하여 분리 배출하거나 유용한 물질로 전환하여 저장하며, NH3를 재생하여 비교적 고가의 NH3의 소모를 최소화하고, 필터 후단부의 용량 크기를 줄일 수 있고, NH3 재생시 잔존하는 SOX로 인한 부반응을 제거하여 NH3의 손실을 최소화하고 암모니아 회수시 불순물이 포함되지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.Furthermore, it is possible to prevent deterioration of greenhouse gas absorption performance by supplying a high-concentration absorbent, and by applying a pressurization system, a loss of absorbent due to natural evaporation of the high-concentration absorbent is prevented, and it is environmentally friendly to meet IMO greenhouse gas emission regulations. It is converted into a natural carbonate form that does not affect it and is separated and discharged or converted into a useful substance and stored, and NH 3 is regenerated to minimize the consumption of relatively expensive NH 3 and reduce the size of the capacity at the rear end of the filter. 3 It has the effect of minimizing the loss of NH 3 by removing side reactions caused by the remaining SOx during regeneration and preventing impurities from being included in the recovery of ammonia.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 VLCC의 온실가스 배출 저감장치의 개략적인 구성도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 VLCC의 온실가스 배출 저감장치를 구현한 시스템 회로도를 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 VLCC의 온실가스 배출 저감장치의 해수 공급부와 흡수타워를 분리 도시한 것이다.
도 4는 도 2의 VLCC의 온실가스 배출 저감장치의 흡수액 제조부와 흡수액 재생부와 흡수액 순환부를 분리 도시한 것이다.
도 5는 도 2의 VLCC의 온실가스 배출 저감장치의 흡수타워의 일부 구성을 분리 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 흡수타워의 SOX 흡수부를 분리 도시한 것이다.
도 7은 도 2의 VLCC의 온실가스 배출 저감장치의 증기 생성부 및 배출부를 분리 도시한 것이다.
도 8은 도 2의 VLCC의 온실가스 배출 저감장치의 흡수타워 및 흡수액 재생부의 구성과 배치의 제1예를 예시한 것이다.
도 9는 도 2의 VLCC의 온실가스 배출 저감장치의 흡수타워 및 흡수액 재생부의 구성과 배치의 제2예를 예시한 것이다.
도 10는 도 2의 VLCC의 온실가스 배출 저감장치에 적용되는 다양한 충진재를 예시한 것이다.
도 11은 도 2의 VLCC의 온실가스 배출 저감장치에 적용되는 암모니아수 분사노즐을 예시한 것이다.1 shows a schematic configuration diagram of a VLCC greenhouse gas emission reduction device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a system circuit diagram implementing the greenhouse gas emission reduction device of the VLCC of FIG. 1 .
FIG. 3 is a separate view of the seawater supply unit and the absorption tower of the greenhouse gas emission reduction device of the VLCC of FIG. 2 .
FIG. 4 is a separate view illustrating an absorbent liquid production unit, an absorbent liquid regeneration unit, and an absorbent liquid circulation unit of the VLCC of FIG. 2 for reducing greenhouse gas emissions.
Figure 5 is a separate view of some components of the absorption tower of the greenhouse gas emission reduction device of the VLCC of Figure 2.
FIG. 6 is a separate view of the SOx absorbing part of the absorption tower of FIG. 5 .
FIG. 7 is a separate view of the vapor generating unit and the exhaust unit of the greenhouse gas emission reduction device of the VLCC of FIG. 2 .
FIG. 8 illustrates a first example of the configuration and arrangement of an absorption tower and an absorption liquid recovery unit of the greenhouse gas emission reduction device of the VLCC of FIG. 2 .
FIG. 9 illustrates a second example of the configuration and arrangement of the absorption tower and the absorption liquid recovery unit of the greenhouse gas emission reduction device of the VLCC of FIG. 2 .
10 illustrates various fillers applied to the greenhouse gas emission reduction device of the VLCC of FIG. 2 .
11 illustrates an ammonia water injection nozzle applied to the greenhouse gas emission reduction device of the VLCC of FIG. 2.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 온실가스 배출 저감장치는, 해수를 공급하는 해수 공급부(110), 고농도 CO2 흡수액을 제조하여 공급하는 흡수액 제조부(120), 엔진룸(20)의 선박 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 적어도 일부를 분기시켜 해수 공급부(110)로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고, 냉각된 배기가스와 흡수액 제조부(120)로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 CO2 제거부(131)가 형성되고, 엔진룸(20) 상부의 엔진 케이싱(30) 내부에 설치된, 흡수타워(130), 흡수타워(130) 측면에 배치되고, 흡수타워(130)로부터 배출된 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 흡수액과 NH3를 재생하여 흡수타워(130)로 순환 공급하여 흡수액으로 재사용하고, CO2를 포집하여 고액분리된 탄산염을 저장하는 회수탱크를 VLCC의 휠하우스(40)에 근접한 카고탱크 상부데크 상에 배치하는, 흡수액 재생부(140), 및 흡수타워(130) 하단으로부터 배출된 암모늄염 수용액 또는 미반응 흡수액 일부를 흡수액 순환라인(A)을 통해 흡수타워(130) 상단으로 순환시키는 흡수액 순환부(150)를 포함하여, VLCC를 전제로 휠하우스(40)의 전방시야에 방해가 되지 않으며, 탄산염의 하역이 쉽도록 하면서도, 선박의 균형을 유지할 수 있도록 회수탱크를 배치하는 것을 요지로 한다.Referring to FIG. 1, an apparatus for reducing greenhouse gas emissions of a ship according to an embodiment of the present invention includes a
여기서, VLCC(Very Large Crude oil Carrier)에서, 추진용 주엔진 또는 발전용엔진으로 사용되는 선박 엔진의 종류 및 사양(저압엔진 또는 고압엔진), 선박 엔진에 공급되는 연료의 종류(HFO, MDO, LNG, MGO, LSMGO, 암모니아 등)에 따라 흡수타워(130)는, CO2 제거부 이외에, 질소산화물을 제거하는 NOX 흡수부 또는 황산화물을 제거하는 SOX 흡수부를 선택적으로 포함하거나, 모두 포함하도록 구성될 수 있다.Here, in the VLCC (Very Large Crude Oil Carrier), the type and specification of the ship engine used as the main engine for propulsion or power generation (low pressure engine or high pressure engine), the type of fuel supplied to the ship engine (HFO, MDO, LNG, MGO, LSMGO, ammonia, etc.), the
특히, 선박 엔진의 연료로 저유황유(LSMGO)를 사용하는 경우에, 배기가스의 냉각과 SOX의 용해에 의한 흡수제거를 동시에 수행할 수 있는 SOX 흡수부를 추가로 구비할 수 있다.In particular, in the case of using low sulfur oil (LSMGO) as a fuel for a ship engine, an SOx absorbing unit capable of simultaneously cooling the exhaust gas and absorbing and removing SOx by dissolution may be additionally provided.
이하에서는 흡수타워(130)에 NOX 흡수부, SOX 흡수부 및 CO2 제거부가 순차적으로 적층 형성된 실시예를 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전술한 바와 같이 NOX 흡수부 및/또는 SOX 흡수부는 선박 엔진 스펙과 연료의 종류에 따라 구비여부를 선택적으로 결정할 수 있다.Hereinafter, an embodiment in which the NOx absorbing unit, the SOx absorbing unit, and the CO 2 removing unit are sequentially stacked on the
이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여, 전술한 선박의 온실가스 배출 저감장치의 구성을 구체적으로 상술하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 11, the detailed configuration of the greenhouse gas emission reduction device of the above-described ship is as follows.
우선, 해수 공급부(110)는 해수를 흡수타워(130)로 공급하여 고온고압 배기가스의 온도를 낮춰 흡수액에 의한 CO2 흡수를 원활하게 한다.First, the
구체적으로, 해수 공급부(110)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 선외로부터 씨체스트(sea chest)(미도시)를 통해 해수를 흡입하여 공급받아 흡수타워(130)의 SOX 흡수부(132)로 펌핑하는 해수펌프(111)와, 배기가스의 양에 따라 SOX 흡수부(132)로 공급되는 해수의 분사량을 조절하는 해수조절밸브(112)로 구성될 수 있다. 여기서, 해수펌프(111)는 선외로부터 해수를 흡입하는 흡인펌프(suction pump)와 해수를 SOX 흡수부(132)로 펌핑하여 이송하는 해수이송펌프로 분리 구성될 수도 있다.Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the
참고로, 선박의 접안시 또는 항해시에 따라, 수심에 따라 상부의 해수를 흡입하는 하이(high) 씨체스트 또는 하부의 해수를 흡입하는 로우(low) 씨체스트로부터 해수펌프(111)로 선택적으로 공급할 수 있다. 즉, 선박의 접안시에는 하부의 해수보다는 상부의 해수가 깨끗하므로 하이 씨체스트를 사용하고, 선박의 항해시에는 상부의 해수보다는 하부의 해수가 깨끗하므로 로우 씨체스트를 사용할 수 있다.For reference, the
여기서, 해수조절밸브(112)는 해수의 유량을 조절하는 수동조작형 다이아프램 밸브(diaphragm valve) 또는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 배기가스의 양에 따라 SOX 흡수부(132)의 해수 분사노즐(132a)을 통한 해수 분사량을 조절할 수 있는 것이라면, 어떠한 형태의 밸브라도 적용 가능하다.Here, the
다음, 흡수액 제조부(120)는 흡수액의 농도 유지를 위해 고농도 흡수액을 공급하고자, 다음의 [화학식 1]과 같이 청수(fresh water)와 NH3를 반응시켜 고농도 CO2 흡수액인 고농도 암모니아수(NH4OH(aq))를 제조하여 흡수액 순환부(150)를 거쳐 흡수타워(130)의 상단에 형성된 CO2 제거부(CO2 scrubber)(131)로 공급한다.Next, in order to supply a high-concentration absorbent to maintain the concentration of the absorbent liquid, the
구체적으로, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 흡수액 제조부(120)는, 청수를 저장하는 청수탱크(미도시), 청수탱크로부터 청수를 암모니아수탱크(123)로 공급하는 청수조절밸브(121), 고압의 NH3를 저장하는 NH3저장소(122), 청수조절밸브(121)에 의해 공급되는 청수에 NH3저장소(122)로부터 공급되는 NH3를 분사하여 고농도 암모니아수를 제조하여 저장하는 암모니아수탱크(123), 암모니아수탱크(123) 내의 암모니아수 농도를 측정하는 pH센서(124), 및 암모니아수탱크(123)로부터 흡수액 순환부(150)로 고농도 암모니아수를 공급하는 암모니아수 공급펌프(125)로 구성될 수 있다.Specifically, as shown in FIGS. 2 and 4, the absorbent
흡수액 순환라인(A)을 따라 흡수타워(130)와 흡수액 재생부(140)를 순환하는 흡수액인 암모니아수는 운전을 거듭하면서 농도가 변하게 되는데, 예컨대, NOX 흡수부(133)로 NH3가 공급되어 NOX 흡수제거에 사용되거나, 흡수타워(130)를 통과하여 배기가스와 같이 대기중으로 NH3가 배출되어서, 암모니아수의 농도가 낮아지게 되고, 이와 같이 농도가 낮아지는 경우에, 흡수액 제조부(120)는 고농도의 암모니아수를 흡수액 순환부(150)의 흡수액 순환라인(A)에 공급하여서, 낮아진 암모니아수 농도를 보상하여 설계된 암모니아수 농도로 일정하게 유지하도록 할 수 있다.The concentration of ammonia water, which is an absorption liquid that circulates through the
한편, 고농도 암모니아수는 동일 온도에서 저농도 암모니아수에 대비하여 NH3(g)의 분압(partial pressure)이 높아서, 대기압 상태에서는 NH3가 상대적으로 증발이 더 잘 일어나 손실이 증가한다. 이에, 고농도 암모니아수를 저장하기 위해서는 용해도가 높고 NH3(g)의 증기압이 낮아지도록 온도를 낮추고 가압 시스템 하에서 운전해야 한다.On the other hand, high-concentration ammonia water has a high partial pressure of NH 3 (g) compared to low-concentration ammonia water at the same temperature, so NH 3 is relatively evaporated better at atmospheric pressure, resulting in increased loss. Therefore, in order to store high-concentration ammonia water, it is necessary to lower the temperature and operate under a pressurized system so that the solubility is high and the vapor pressure of NH 3 (g) is low.
즉, NH3(g)가 대기 중으로 증발 손실되는 현상을 방지하기 위해 암모니아수탱크(123) 내에 일정압력의 압축공기를 주입하여서, 암모니아수탱크(123) 내의 압력을 높은 상태로 유지하여 NH3의 증발손실을 효과적으로 방지할 수 있다.That is, in order to prevent the loss of NH 3 (g) by evaporation into the atmosphere, compressed air of a certain pressure is injected into the
예를 들면, NH3는 -34℃, 8.5bar에서 액체 상태로 저장이 가능하므로 선내에서 가용한 7bar 압축공기를 사용하여 암모니아수탱크(123) 내부를 일정압력으로 유지하여서, 50% 농도의 암모니아수를 암모니아수탱크(123)에 저장할 수 있다.For example, since NH 3 can be stored in a liquid state at -34 ° C and 8.5 bar, 50% concentration of ammonia water is maintained by maintaining the inside of the
또한, 암모니아수탱크(123)의 과압방지를 위한 안전밸브(safety valve)(123a)가 설치될 수 있다.In addition, a
다음, 흡수타워(130)에는 엔진룸(20)의 선박 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 적어도 일부를 분기시켜 해수 공급부(110)로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고, 냉각된 배기가스의 CO2와, 흡수액 제조부(120)로부터의 암모니아수 또는 흡수액 순환라인(A)을 순환하는 암모니아수를 반응시켜서, 다음의 [화학식 2]와 같이 CO2를 고농도 암모늄염 수용액(NH4HCO3(aq))으로 전환하여 CO2를 제거하는 CO2 제거부(131)가 형성된다.Next, in the
즉, 선박 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스로부터 일부 CO2만을 흡수하여도, 대부분의 경우에 온실가스 배출기준을 충족할 수 있으므로, 선박 엔진(10)과 연결된 주배기관(135)으로부터 분지(branched) 또는 분기되는 제1우회관(136)을 통해 선박 엔진(10)의 부하변화에 따라 배기가스의 적어도 일부만을 흡수타워(130)로 투입하여 CO2를 흡수하도록 하여서, 선박 엔진(10)의 부하변화에 따라 CO2 흡수율을 유연하게 변화시킬 수 있다.That is, even if only some CO 2 is absorbed from the exhaust gas discharged from the
한편, 도 8 및 도 9를 참고하면, 흡수타워(130)는 엔진룸(20) 상부의 엔진 케이싱(30) 내부에 설치될 수 있는데, 예컨대, CO2 제거부(131)는 엔진룸(20) 상부의 엔진 케이싱(30) 내부에서 주배기관(135)과 결합되어 배치될 수 있거나, CO2 제거부(131)를 포함하는 흡수타워(130) 전체가 엔진룸(20)의 엔진 케이싱(30) 내부에 주배기관(135)과 결합되어 배치될 수도 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 8 and 9 , the
구체적으로, CO2 제거부(131)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 흡수액 순환부(150)로부터 공급되는 암모니아수를 하방으로 분사하는 암모니아수 분사노즐(131a), 제1우회관(136)을 통해 투입되는 배기가스의 CO2와 암모니아수와 접촉시켜 CO2를 고농도 NH4HCO3(aq)로 전환시키는 충진재(131b), 충진재(131b)가 채워진 흡수탑의 구간마다 다단으로 형성되어 CO2흡수반응으로 인한 발열을 냉각하는 쿨링재킷(cooling jacket)(미도시), CO2와 반응하지 않고 대기중으로 배출되는 NH3를 포집하는 워터 스프레이(131c), 굴곡진 다판 형태로 형성되어 암모니아수 분사노즐(131a)에 의한 분사시 비산되는 암모니아수를 충진재(131b) 방향으로 회귀시키는 미스트 제거판(131d), 충진재(131b)를 통과한 암모니아수가 SOX 흡수부(132)로 역류하지 않도록 형성된 격벽(131e), 및 격벽(131e)으로 둘러싸인 배기가스 유입홀을 커버하는 우산형태의 차단판(131f)으로 구성될 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 3, the CO 2 removal unit 131 includes an ammonia
여기서, 쿨링재킷은 물질전달이 가장 원활한 30℃ 내지 50℃로 냉각하여 CO2흡수율을 일정수준으로 유지하면서 NH3가 기화되어 소실되지 않도록 할 수 있다.Here, the cooling jacket may be cooled to 30° C. to 50° C. where mass transfer is most smooth so that NH 3 is not evaporated and lost while maintaining the CO 2 absorption rate at a certain level.
한편, CO2 제거부(131)는 배기가스와 NH3와의 접촉면적을 늘리면서도 엔진 스펙에서 요구되는 배기관의 허용 압력강하(pressure drop) 내에서 운전되도록 다양한 형태가 고려될 수 있는데, 예컨대, 충진재(131b)는 단위 부피당 접촉면적이 크도록 설계된 다단의 증류 칼럼 패킹으로 구성되고, 단위면적당 접촉면적과 기체의 압력강하와 범람속도를 고려하여 도 10에 예시된 바와 같은 흡수공정에 적합한 증류 칼럼 패킹을 선정할 수 있고, 도 11에 예시된 바와 같이 암모니아수 분사노즐(131a)은 래더 파이프(ladder pipe) 형태(a) 또는 스프레이 형태(b)로 구성될 수 있다.On the other hand, the CO 2 removal unit 131 may take various forms to be operated within the allowable pressure drop of the exhaust pipe required by engine specifications while increasing the contact area between the exhaust gas and NH 3 . For example, a filler (131b) is composed of multi-stage distillation column packing designed to have a large contact area per unit volume, and considering the contact area per unit area, pressure drop and overflow rate of gas, distillation column packing suitable for the absorption process as illustrated in FIG. Can be selected, and as illustrated in FIG. 11, the ammonia
또한, 암모니아수는 충진재(131b)를 하향 통과하고 배기가스는 충진재(131b)를 상향 통과하여 접촉하게 되어 채널링 현상을 방지하기 위한 증류 칼럼 패킹 사이에 용액 재분배기(미도시)가 형성될 수 있다.In addition, a solution redistributor (not shown) may be formed between the distillation column packings to prevent the channeling phenomenon as the ammonia water passes downward through the filler 131b and the exhaust gas upwardly passes through and contacts the filler 131b.
또한, 미스트 제거판(131d)은 비산된 암모니아수가 굴곡진 다판에 점착되어 액적(droplet)이 커지도록 하여 자중에 의해 충진재(131b) 방향으로 배액되도록(drain) 한다.In addition, the
한편, LNG를 연료로 사용하는 경우에 SOX의 발생량이 없을 수 있으나, 선박 엔진(10)이 저유황유를 연료로 사용하는 경우에 흡수타워(130)는 SOX 흡수부(132)를 추가로 구비할 수도 있다.On the other hand, when LNG is used as fuel, there may be no amount of SO X generated, but when the
즉, SOX 흡수부(132)는 선박 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스를 해수 공급부(110)로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하고, CO2 제거부(131)는 SOX가 제거된 배기가스와 해수 공급부(110)로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고, 냉각된 배기가스와 흡수액 제조부(120)로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 흡수 제거할 수 있다.That is, the SO x absorbing unit 132 reacts the exhaust gas discharged from the
구체적으로, SOX 흡수부(132)는 해수와 1차로 접촉하는 섹션으로서, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 해수 공급부(110)로부터 공급되는 해수를 하방으로 분사하여 SOX를 용해시키고 슈트(soot)의 분진을 제거하는 다단의 해수 분사노즐(132a), 및 해수와 배기가스가 반응된 세정수가 역류하지 않도록 하는, 격벽 형태의 배기가스 유입관(132b) 또는 배기가스 유입관(132b)을 커버하는 우산형태의 차단판(132c)을 포함할 수 있다.Specifically, the SO X absorption unit 132 is a section that is in primary contact with seawater, and as shown in FIGS. 3 and 6, the seawater supplied from the
한편, 해수 분사노즐(132a) 또는 별도의 쿨링재킷(미도시)을 통해 배기가스의 온도를 CO2 제거부(131)에서 요구되는 27℃ 내지 33℃, 바람직하게는, 30℃ 전후로 냉각할 수 있는데, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 해수 분사노즐(132a) 하부에, 배기가스가 통과하는 유로가 형성된 다공성 상판(132d)이 다단으로 각각 형성되어, 해수와 배기가스가 원활하게 접촉하도록 하거나, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 해수 분사노즐(132a) 하부에, 해수와 배기가스가 접촉하도록 하는 충진재가 채워진 흡수탑(132e)이 각각 형성되어, 해수가 SOX를 용해시키도록 할 수도 있다.On the other hand, the temperature of the exhaust gas can be cooled to 27°C to 33°C required by the CO 2 removal unit 131, preferably around 30°C, through the
한편, SOX의 용해도를 보다 높이기 위해 알칼리 이온을 형성하는 화합물, 예컨대 NaOH 또는 MgO의 염기성 약품을 SOX 흡수부(132)로 공급되는 해수에 투입하는 폐회로 시스템(closed loop system)으로 구성할 수 있다.On the other hand, in order to further increase the solubility of SO X , a compound that forms an alkali ion, such as NaOH or MgO, is introduced into the seawater supplied to the SO X absorption unit 132. It can be configured as a closed loop system. there is.
참고로, 폐회로 시스템은 추가적인 염기성 약품 소모를 수반하지만 순환하는 해수의 양이 적은 장점이 있고, 해수만을 분사하여 용해된 SOX를 선외로 배출하는 개회로 시스템(open loop system)은 추가 염기성 약품 소모가 없고 간소한 장점이 있어서, 이러한 장점을 극대화하고자 개회로 및 폐회로를 결합한 하이브리드 시스템으로 구성할 수도 있다.For reference, the closed loop system entails additional basic chemical consumption, but has the advantage of a small amount of circulating seawater, and the open loop system, which discharges dissolved SOx overboard by spraying only seawater, consumes additional basic chemicals. Since there is no advantage of simplicity, it can also be configured as a hybrid system combining open and closed loops to maximize these advantages.
이에, SOX 흡수부(132)를 통해 SOX를 먼저 제거한 후에 후속하여 CO2 제거부(131)를 통해 CO2를 제거하도록 하여서, SOX의 용해도가 커서 Na2SO3 등의 화합물로 먼저 변하여 SOX의 용해가 모두 이루어지기 전까지는 CO2의 제거가 어려운 문제점을 해결하여서 CO2의 용해도 및 CO2의 제거 효율성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, SO X is first removed through the SO X absorbing unit 132 and subsequently CO 2 is removed through the CO 2 removing unit 131, so that the solubility of SO X is high, it is first converted into a compound such as Na 2 SO 3 . It is possible to improve the solubility of CO 2 and the efficiency of removing CO 2 by solving the problem that it is difficult to remove CO 2 until SO X is completely dissolved.
여기서, SOX 흡수부(132)에 의해 SOX를 흡수하여 배출부(170)로 배액되는 상기 해수와 상기 배기가스가 반응된 세정수에는 SO3 -, SO4 2-, 슈트, NaSO3, NaSO4, MgCO3, MgSO4 및 이외의 이온 화합물이 함께 포함되어 있다.Here, the washing water in which the exhaust gas is reacted with the seawater that absorbs SOx by the
한편, 앞서 언급한 바와 같이, 흡수타워(130)는, 선박 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 NOX를 흡수하여 제거하는 NOX 흡수부(133)를 더 포함하고, NOX가 제거된 배기가스를 해수 공급부(110)로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고 냉각된 배기가스와 흡수액 제조부(120)로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거할 수 있다.On the other hand, as mentioned above, the
즉, 흡수타워(130)는 선박 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 NOX를 흡수하여 제거하는 NOX 흡수부(133)와, NOX가 제거된 배기가스를 해수와 반응시켜 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하는 SOX 흡수부(132)와, SOX가 제거된 배기가스와 흡수액 제조부(120)로부터 공급된 암모니아수를 반응시켜 CO2를 NH4HCO3(aq)로 전환하여 CO2를 제거하는 CO2 제거부(131)가 적층 형성되어서, NOX와 SOX와 CO2를 순차적으로 흡수하여 제거한다.That is, the
이에 따라, CO2 제거부(131)는 앞서 NOX와 SOX가 제거된 배기가스와 암모니아수를 반응시켜 먼저 NOX와 SOX를 제거하여서, CO2 제거 공정 중에 NOX와 SOX으로 인한 부반응이 발생하지 않아 불순물 발생을 최소화할 수 있어 후속 공정에서 불순물이 적은 NH4HCO3를 얻을 수 있다.Accordingly, the CO 2 removal unit 131 first removes NO X and SO X by reacting the ammonia water with the exhaust gas from which NO X and SO X have been removed, so that during the CO 2 removal process, side reactions caused by NO X and SO X Since this does not occur, the generation of impurities can be minimized, so that NH 4 HCO 3 with less impurities can be obtained in a subsequent process.
여기서, 흡수타워(130)는, CO2 제거부(131)와 SOX 흡수부(132)와 NOX 흡수부(133)와 후술하는 EGE(134)를 포함하여 구성되되, 각각 개별 모듈로 구성되어 모듈화되어 결합 구성될 수도 있고, 단일의 타워 형태로 통합되어 구성될 수도 있고, 흡수타워(130) 자체는 단일 타워 또는 복수의 타워로 그룹핑되어 구성될 수도 있다.Here, the
구체적으로, NOX 흡수부(133)는 SCR(Selective Catalyst Reactor)로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 흡수액 재생부(140)로부터 블로워(133a) 또는 압축기를 통해 제1 NH3 분사노즐(133b)로 NH3를 직접 공급하거나, NH3의 부족시에는 요소수저장탱크(133c)의 요소수(UREA)를 요소수 공급펌프(133d)를 통해 제2 NH3 분사노즐(133e)로 공급받아 부족분을 보상하도록 대체할 수도 있다.Specifically, the NO X absorbing unit 133 is a Selective Catalyst Reactor (SCR), and as shown in FIG. 5, a first NH 3 spray nozzle 133b from the
한편, 요소수를 분해하면 NH3와 CO2가 발생하므로, NH3를 직접 공급하여 CO2 발생량을 줄이는 것이 바람직할 수 있다.On the other hand, since NH 3 and CO 2 are generated when urea water is decomposed, it may be desirable to directly supply NH 3 to reduce the amount of CO 2 generated.
또한, 흡수타워(130)는, NOX 흡수부(133)와 SOX 흡수부(132) 사이에 형성되어 선박 엔진(10)의 폐열과 보일러수를 열교환시키는 EGE(Exhaust Gas Economizer)(134)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 선박 엔진(10)과 흡수타워(130) 사이의 배관 시스템은, 선박 엔진(10)의 배기관과 연결되어 CO2 제거없이 대기로 직접 배출하도록 하는 주배기관(135)과, 주배기관(135)로부터 분기되어 흡수타워(130)의 하단으로 연결되어 배기가스의 적어도 일부가 투입되도록 하는 제1우회관(136)과, 흡수타워(130)를 통과하여 CO2가 제거된 배기가스를 별도로 직접 배출하도록 하는 제2우회관(137)과, 제2우회관(137)으로부터 분기되어 주배기관(135)과 연결되어 주배기관(135)을 통해 CO2가 제거된 배기가스를 합류시켜 대기로 배출하도록 하는 제3우회관(138)으로 구성될 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 3, the piping system between the
이와 같은 배관 시스템을 통해서, 선박 엔진(10)으로부터의 일부 배기가스로부터 CO2를 제거한 후 주배기관(135)에 합류시켜 대기로 배출하거나, 제2우회관(137)을 통해 별도로 대기로 배출하도록 하여서, 온실가스 처리용량을 최적화하여 흡수타워(130)의 크기를 최소화하여 설치공간상의 제약을 극복하도록 할 수 있다.Through such a piping system, CO 2 is removed from some of the exhaust gas from the
또한, 도 2 및 도 3을 참고하면, 주배기관(135)으로부터 분기되어 배기가스의 적어도 일부를 CO2 제거부(131)로 공급하는 송풍수단(139)을 제1우회관(136) 중간에 구비하여, 흡수타워(130)의 CO2 제거부(131)와 SOX 흡수부(132)와 NOX 흡수부(133)와 EGE(134), 및 배관 시스템의 구성으로 인해 생성되는 배압(back pressure)을 최소화하여서 흡수타워(130)의 직경은 최소화하고 높이는 높도록 설계하여 설치공간상의 제약을 극복하도록 할 수도 있다.In addition, referring to FIGS. 2 and 3 , a blowing means 139 branched from the
여기서, 송풍수단(139)을 블로워(blower)로 구성할 수 있고, 블로워는 스크러버(scrubber) 즉, SOX 흡수부(132)가 설치되는 경우에는 40℃ 내지 50℃의 배기가스를 송풍 또는 가압이송하도록 설계되고, SOX 흡수부(132)가 설치되지 않은 경우에는 300℃ 전후의 배기가스를 송풍 또는 가압이송하도록 설계되는 것이 바람직하다.Here, the blowing means 139 can be configured as a blower, and the blower is a scrubber, that is, when the SO X absorption unit 132 is installed, blowing or pressurizing the exhaust gas at 40 ° C to 50 ° C It is designed to transfer, and when the SO x absorption unit 132 is not installed, it is preferable to be designed to blow or pressurize the exhaust gas around 300 ° C.
또한, 블로워는 선박 엔진(10)의 부하에 따라 송풍량을 가변적으로 조절할 수 있는데, 흡수타워(130)로 송풍해야 하는 배기가스의 양을 결정하는 단계를 거쳐 운전점을 결정할 수 있다.In addition, the blower can variably adjust the blowing amount according to the load of the
참고로, 선박 엔진(10)은 배기가스를 사용하여 터보 과급기(turbo charger)의 터빈을 구동하고, 터빈축에 연결된 컴프레서를 통해 연소에 필요한 공기를 압축하고, 압축되는 공기의 양은 터보 과급기로 유입되는 배기가스의 온도와 압력과 유량, 및 터보 과급기로부터 배출되는 온도와 압력과 유량에 의한 엔탈피 변화량에 영향을 받는다.For reference, the
특히, 배관 시스템 상에서의 배압은 터보 과급기의 성능에 직결되는 요인으로 배압의 총합을 450mmAq 내지 600mmAq로 제한을 두는데, EGE(134) 및 SOx 흡수부(132)가 설치되는 경우 CO2 제거부의 설치로 발생하는 추가 배압으로 인해 설치 상에 제약을 받거나, 배압을 최소화하도록 흡수타워을 제작하여야 하는 어려움이 있다.In particular, the back pressure on the piping system is a factor directly related to the performance of the turbocharger, and the total back pressure is limited to 450 mmAq to 600 mmAq. When the
예컨대, CO2 제거부(131)가 배압의 제한을 받는 경우, 배기가스가 유입되는 직경을 확장하여 배압을 작게 할 수 있으나 장치의 크기가 커져 설치에 제약을 받으므로, 블로워를 설치하여서 CO2 제거부(131)의 직경은 작도록 하고 높이는 크게 하여 설치 상에 상당한 이점을 제공할 수 있다.For example, when the CO 2 removal unit 131 is limited by back pressure, the back pressure can be reduced by expanding the diameter through which the exhaust gas flows, but the size of the device increases and installation is restricted. The
또한, 앞서 언급한 바와 같이, 선박 엔진(10)으로부터의 일부 배기가스로부터 CO2를 제거한 후 주배기관(135)에 합류시켜 대기로 배출하는 경우에는 주배기관(135)에만 1개의 CO2 센서가 구성될 수 있고, 주배기관(135) 및 제2우회관(137)을 통해 각각 대기로 배출하는 경우에는 각각 CO2 센서가 구성될 수 있다.In addition, as mentioned above, when CO 2 is removed from some of the exhaust gas from the
다음, 흡수액 재생부(140)는 암모늄염 수용액으로부터 NH3를 재생하여 흡수액 순환부(150)를 통해 흡수타워(130)의 CO2 제거부(131)로 회귀시켜 CO2 흡수액으로 재사용하도록 하고, CO2를 CaCO3(s) 또는 MgCO3(s) 형태로 저장하거나 선외 배출하도록 하거나, NOX 흡수부(133)로 NH3를 공급하여 NOX를 흡수하도록 할 수 있다.Next, the
한편, 흡수액 재생부(140)는, 도 4와 도 8의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 사일로(silo) 형태로 설치되어 2가 금속수산화물 수용액을 저장하는 저장탱크(141), 저장탱크(141)의 하부에 형성되어 흡수타워(130)로부터 배출된 암모늄염 수용액과 저장탱크(141)로부터 자중에 의해 공급되는 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 다음의 [화학식 3]와 같이 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크(142)와, 혼합탱크(142)로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터(143)와, 휠하우스(40)에 근접한 카고탱크 상부데크 상에 배치되어 CO2를 포집하여 고액분리된 탄산염을 저장하는 회수탱크(144)로 구성된다.On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 8 (b) and (c), the absorption
한편, 도 8의 (b)를 참고하면, 저장탱크(141)는 사일로 형태로 구성되어 2가 금속수산화물 수용액의 자중에 의해 하단으로부터 혼합탱크(142)로, 공급에 필요한 부수적인 장치를 제거하거나 최소화하여, 2가 금속수산화물 수용액을 쉽게 공급할 수 있고, 개조선의 경우에도 기존의 엔진 케이싱(30) 측면 또는 후측면에 저장탱크(141)와 혼합탱크(142)를 쉽게 추가하여 설치할 수 있다.On the other hand, referring to (b) of FIG. 8, the
또한, 저장탱크(141)에 저장된 2가 금속수산화물 수용액은 청수와, CaO 또는 MgO를 반응시켜 생성된 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2일 수 있다.In addition, the divalent metal hydroxide aqueous solution stored in the
또한, 흡수액 순환라인(A)을 순환하는 암모니아수의 농도가 낮을 경우에는 앞선 [화학식 2]의 (NH4)2CO3의 생성이 줄어 CO2 배출량이 증가하게 되고, 농도가 높을 경우에는 과다한 CO2 흡수로 인해 탄산염 생산량이 필요 이상으로 증가하게 되므로, 암모니아수의 농도를 일정하게 유지하여 흡수타워(130)의 CO2 흡수성능이 지속되도록 하여야 한다. 이를 구현하기 위해, 암모니아수의 농도를 질량기준 12%로 조절하도록 설계할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 사용조건에 따라 변경될 수 있다.In addition, when the concentration of the ammonia water circulating through the absorbent circulation line (A) is low, the generation of (NH 4 ) 2 CO 3 of the above [Formula 2] is reduced, resulting in an increase in CO 2 emission, and when the concentration is high, excessive CO 2. Since the amount of carbonate produced increases more than necessary due to absorption, the concentration of the ammonia water must be kept constant so that the
또한, 필터(143)에 의해 분리된 탄산염(CaCO3(s), MgCO3(s))을 슬러리 상태로, 또는 건조기(dryer)(미도시)로 이송되어 고형화된 고체 상태로, 저장하는 별도의 저장탱크(미도시)를 구비할 수도 있고, 저장없이 선외로 배출할 수도 있다. 여기서, 필터(143)의 일례로서, 고압 유체 이송에 의한 침전물 분리에 적합한 멤브레인 필터가 적용될 수 있다.In addition, the carbonate (CaCO 3 (s), MgCO 3 (s)) separated by the
한편, 필터(143)에 의해 분리된 암모니아수 또는 청수를 흡수액 순환부(150)로 공급하거나, 총순환 청수 대비 혼합탱크(142)에 의해 추가 생성된 잉여 청수를 청수탱크(미도시)에 저장하여 저장탱크(141)에서의 2가 금속수산화물 수용액 생성시 재활용하도록 하여 청수를 절감할 수도 있다.On the other hand, the ammonia water or fresh water separated by the
이를 통해, 비교적 저렴한 금속산화물(CaO 또는 MgO) 또는 2가 금속수산화물 수용액(Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2)만을 투입하여 물의 추가 투입이 필요 없으며, 암모니아수의 농도 감소가 없고, 필터(143)의 용량 크기를 줄일 수 있고, NH3 재생비용을 줄일 수 있다. 즉, 이론적으로는 금속산화물만 소모하고, NH3와 청수를 재사용하도록 하여, CO2 제거비용을 상당히 절감할 수 있다.Through this, only a relatively inexpensive metal oxide (CaO or MgO) or divalent metal hydroxide aqueous solution (Ca(OH) 2 or Mg(OH) 2 ) is introduced, so there is no need for additional input of water, there is no decrease in the concentration of ammonia water, and the filter ( 143) can be reduced, and NH 3 regeneration costs can be reduced. That is, in theory, only metal oxide is consumed, and NH 3 and fresh water are reused, so that CO 2 removal costs can be significantly reduced.
또한, 혼합탱크(142)에서 발생하는 암모니아 가스는 흡수타워(130)의 CO2 제거부(131)로 공급되거나 또는 NOX 흡수부(133)로 공급될 수 있다.In addition, the ammonia gas generated in the
또한, 회수탱크(144)는 필터(143)에 의해 고액분리된 CaCO3(s) 또는 MgCO3(s) 형태의 탄산염을 저장할 수 있다.In addition, the
참고로, VLCC의 화물창은 총 5개 구역의 원유탱크(Crude Oil Tank, 이하 C.O TK)가 선수로부터 선미로 NO.1 C.O TK 내지 NO.5 C.O TK가 순차적으로 배치되며, 각각 중앙에는 센터 C.O. TK(C.C.O. TK)와, 포트사이드 및 스타보드사이드의 양 측면에는 사이드 C.O. TK(S.C.O TK)가 선폭방향으로 배치되어, 총 15개의 원유탱크가 배치되고, 슬롭탱크(slop tank)(S.L TK)는 NO.5 C.O TK의 후방(선미방향)에 배치된다.For reference, in the cargo hold of VLCC, crude oil tanks (C.O.TK) in a total of 5 areas are arranged sequentially from bow to stern, with NO.1 C.O.TK to NO.5 C.O.TK, and center C.O. TK (C.C.O. TK) and side C.O. TK (S.C.O TK) is arranged in the ship width direction, a total of 15 crude oil tanks are arranged, and a slop tank (S.L TK) is arranged at the rear (stern direction) of NO.5 C.O TK.
구체적으로, 도 8을 참고하면, 저장탱크(141)는 흡수타워(130)에 인접하여 연돌(50)의 양측면 외부에 또는 양측면의 후방 외부에 좌우 한쌍으로 배치되며, 혼합탱크(142)는 저장탱크(141)의 하부에 각각 형성되어 자중에 의해 2가 금속수산화물 수용액을 공급받고, 회수탱크(144)는 슬롭탱크(S.L TK)와, 휠하우스(40) 전방 선미방향의 NO.5 C.O TK 사이 상부데크 상에 배치되고, 필터(143)는 연결관에 의해 혼합탱크(142)와 연결되며 회수탱크(144)의 상단에 적층 형성되어서, 휠하우스(40)의 전방시야확보가 원활하도록 할 수 있다. 바람직하게는, 회수탱크(144)는 선박의 균형을 고려하여 NO.5 C.O TK의 상부데크에 배치되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 회수탱크(144)는 선박의 균형, 개조 및 유지보수, 및 하역을 고려하여 NO.5 C.O TK의 S.C.O TK의 포트사이드 및 스타보드사이드 측에 각 한 쌍씩 배치되는 것이 바람직하다.Specifically, referring to FIG. 8, the
또는, 도 9를 참고하면, 회수탱크(144)는 슬롭탱크(S.L TK)와 NO.5 C.O TK 사이 상부데크 상에 배치되며, 저장탱크(141)는 회수탱크(144)의 후방(선미방향)에 배치되며, 혼합탱크(142)는 저장탱크(141)의 하부에 형성되고, 필터(143)는 연결관에 의해 혼합탱크와 연결되며 회수탱크(144)의 상단에 적층 형성되어서, 저장탱크(141)와 회수탱크(144)의 유지보수가 용이하도록 할 수 있다. 바람직하게는, 저장탱크(141)와 회수탱크(144)는 슬롭탱크(S.L TK)와 NO.5 C.O TK 사이 상부데크 상에 각각 선미측과 선수측에 배치될 수 있고, 더욱 바람직하게는 저장탱크(141)와 회수탱크(144)는 NO.5 C.O TK의 상부데크 상에 각각 선미측과 선수측에 배치될 수 있다. 보다 더 바람직하게는, 저장탱크(141)와 회수탱크(144)는 선박의 균형, 개조 및 유지보수, 및 하역을 고려하여 NO.5 C.O TK의 S.C.O TK의 포트사이드 및 스타보드사이드 측에 각 한 쌍씩 1조를 이루어 배치되는 것이 바람직하다.Alternatively, referring to FIG. 9, the
정리하면, 저장탱크(141)는 연돌(50)의 양측면 외부에 또는 양측면의 후방 외부에 배치거되거나, 회수탱크(144)의 후방(선미방향)에 배치되고, 회수탱크(144)는 슬롭탱크(S.L TK)와 NO.5 C.O TK 사이 상부데크, 특히 선박의 균형을 고려하여 NO.5 C.O TK의 상부데크에 배치되어서, 휠하우스(40)의 전방시야를 방해하지 않으면서, 탄산염이 회수된 회수탱크(144)의 개조, 유지보수 및 하역 작업이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 바람직하게는, 회수탱크(144), 또는 저장탱크(141)와 회수탱크(144)는 NO.5 C.O TK의 S.C.O TK의 포트사이드 및 스타보드사이드 측에 각 한 쌍씩 또는 각 한 쌍씩 1조를 이루어 배치되어서, 휠하우스(40)의 전방시야를 방해하지 않으면서, 탄산염이 회수된 회수탱크(144)는 물론, 저장탱크(141)까지 개조, 유지보수 및 하역 작업이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.In summary, the
한편, 회수탱크(144)는 상부데크에 선체(hull)와 일체형으로 조립되어 고정되어 설치되거나, 상부데크 상에 형성된 서포트(support) 또는 새들(saddle)에 안착되는 분리형으로 결합되어 설치되어서, 회수탱크(144)로부터 탄산염을 제거하거나 회수탱크(144) 자체를 하역하도록 할 수 있다.On the other hand, the
이에, 회수탱크(144)를 공간확보가 용이한 소정 공간 상에 제약없이 직육면체, 원통형, 육각면체 등의 다양한 형태로 배치하여 선박운항에 있어 균형을 유지하도록 하고, 회수탱크(144)의 크기를 확장하여 포집용량을 극대화할 수 있으며, 상부데크 상에 노출된 회수탱크(144) 또는 상부데크로부터 분리되는 회수탱크(144)의 구조로 인해 개조 및 유지보수가 용이하고, 회수탱크(144)의 하역이 용이하고, 서포트를 설치하여 회수탱크(144) 하부의 유지보수가 용이하도록 할 수 있다.Therefore, the
다음, 흡수액 순환부(150)는 흡수액을 흡수타워(130)로 지속적으로 순환시켜 CO2 흡수를 최대로 수행하고자, 흡수타워(130)의 CO2 제거부(131)로부터 배출된 고농도 암모늄염 수용액과, CO2와 반응하지 않은 미반응 흡수액 일부를 CO2 제거부(131)의 암모니아수 분사노즐(131a)로 순환시키도록 하여, 암모늄염 수용액 일부만을 흡수액 재생부(140)에 의해 탄산염으로 전환하고 잔존 미반응 흡수액을 흡수타워(130)로 순환시켜 CO2 흡수율을 유지하도록 한다.Next, the absorbent
구체적으로, 흡수액 순환부(150)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 흡수액 순환라인(A)을 통해 암모늄염 수용액과 미반응 흡수액 일부를 순환시키는 원심펌프 타입의 암모니아수 순환펌프(151)와, CO2 제거부(131) 상단으로 공급되는 흡수액의 농도를 측정하는 pH센서(152)를 포함할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 4, the absorbent
여기서, 흡수액 중 HCO3 -의 농도가 높을 경우 CO2 흡수량이 줄어들어 CO2 배출량이 증가하게 되고, HCO3 -의 농도가 낮을 경우 과다한 CO2 흡수로 인해 탄산염 생산량이 필요 이상으로 증가하게 되므로, pH센서(152)를 통해 흡수액의 농도를 지속적으로 모니터링하여 흡수액의 HCO3 -의 농도 또는 OH-의 농도, 즉 pH를 적정수준으로 유지할 수 있다.Here, when the concentration of HCO 3 - in the absorbent is high, the amount of CO 2 absorbed decreases and the amount of CO 2 emitted increases, and when the concentration of HCO 3 - is low, the amount of carbonate produced increases more than necessary due to excessive CO 2 absorption. By continuously monitoring the concentration of the absorption liquid through the sensor 152, the concentration of HCO 3 - or the concentration of OH - of the absorption liquid, that is, the pH may be maintained at an appropriate level.
이를 통해, 흡수액 순환라인(A)을 유동하는 암모늄염 수용액 일부는 흡수액 재생부(140)의 혼합탱크(142)로 이송되어 탄산염으로 전환하여 CO2 일부만을 제거처리하고, 필터(143)에 의해 재생된 암모니아수를 흡수액 순환라인(A)으로 공급하여 OH-의 농도가 높고 HCO3 -의 농도가 낮아진 흡수액을 공급하여 CO2 흡수율을 유지하도록 할 수 있다.Through this, a portion of the ammonium salt aqueous solution flowing through the absorbent liquid circulation line (A) is transferred to the
이에 따라, CO2 포집시 사용하는 흡수액의 일부만을 취해 흡수된 CO2를 제거처리하여 흡수액 재생부(140) 및 흡수액 순환부(150)의 장치 크기를 작게 유지하고 연속 운전이 가능하고, 선박 엔진(10)의 부하 변화에 따른 CO2 흡수율에 유연하게 대처하도록 할 수 있다.Accordingly, by taking only a part of the absorbent liquid used for CO 2 collection and removing the absorbed CO 2 , the size of the absorbent
다음, 증기 생성부(160)는, 도 7에 도시된 바와 같이, EGE(134)를 통과하여 열교환된 증기(steam)와 포화수 형태의 혼합물을 공급받아 스팀드럼(steam drum)(미도시)에 의해 증기를 분리하여 증기 소모처로 공급하는 보조보일러(161)와, 보조보일러(161)로부터 EGE(134)로 보일러수를 순환 공급하는 보일러수 순환수펌프(162)와, 증기 소모처로부터 소모된 후 응축되어 상이 바뀐 응축수를 회수하는 케스케이드탱크(cascade tank)(163)와, 케스케이드탱크(163)로부터 보조보일러(161)로 보일러수의 양을 조절하여 공급하는 공급펌프(164) 및 조절밸브(165)로 구성되어서, 선내의 가열장비에 필요한 증기를 생성하여 공급한다.Next, as shown in FIG. 7, the
여기서, 선박 엔진(10)의 부하가 클 경우에는 배기가스로부터 제공받을 수 있는 열량이 높아 선내 필요한 증기의 양을 EGE(134)를 통해 충분히 생산할 수 있지만, 그렇지 못한 경우에는 보조보일러(161) 자체에 연료를 연소시켜 필요한 증기를 생산할 수도 있다.Here, when the load of the
다음, 배출부(170)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 흡수타워(130)로부터 해수와 배기가스가 반응되어 배출되는 세정수를 저장하는 세정수탱크(171), 세정수탱크(171)로부터 이송펌프(172)에 의해 이송된 세정수의 선외배출조건을 충족하도록 탁도를 조절하는 필터링유닛과 pH조절을 위한 중화제 주입유닛을 구비하는 수처리장치(173), 및 슈트 등의 고형의 배출물을 분리 저장하는 슬러지저장탱크(174)로 구성되어서, 수처리장치(173)를 통과하여 선외배출조건을 충족하는 세정수는 선외배출하고, 선외배출조건을 충족하지 못하는 슈트 등의 고형의 배출물은 별도로 슬러지저장탱크(174)에 저장 보관할 수 있다.Next, as shown in FIG. 7, the
한편, 선외배출조건을 충족하기 위한 중화제로 NaOH를 예로 들 수 있으나, 흡수타워(130)로부터 배출되는 물질이 산성 또는 염기성인 경우를 모두 상정하여 필요에 따라 이들 산성 또는 염기성을 각각 중화시킬 수 있는 중화제가 선택되어 사용될 수 있다.On the other hand, NaOH may be exemplified as a neutralizing agent for meeting the overboard discharge condition, but assuming that the substances discharged from the
한편, 본 발명의 다른 실시예는 앞서 언급한 VLCC의 온실가스 배출 저감장치를 구비한 VLCC를 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention provides a VLCC equipped with the above-mentioned greenhouse gas emission reduction device of the VLCC.
이에, IMO의 해양오염방지협약(Marpol 73/78) 부속서 VI에 의해 선박 배기가스에 포함된 NOx 및 SOx의 배출제한을 강화한 기준 IMO Tier Ⅲ인 NOx 배출량 대비 80% 이상의 저감 요구를 충족시킬 수도 있다.Therefore, it is possible to meet the demand for reduction of 80% or more of NOx emissions, which is the standard IMO Tier Ⅲ, which strengthens the emission limits of NOx and SOx contained in ship exhaust gas according to Annex VI of the IMO Convention for the Prevention of Marine Pollution (Marpol 73/78). .
따라서, 전술한 바와 같은 선박의 온실가스 배출 저감장치의 구성에 의해서, 탄산염을 회수하는 회수탱크를 공간확보가 용이한 선체의 소정 공간 상에 제약없이 직육면체, 원통형, 육각면체 등의 다양한 형태로 배치하여 휠하우스의 전방시야를 원활하게 확보하면서 선박운항에 있어 균형을 유지하도록 하며, 회수탱크의 크기를 확장하여 포집용량을 극대화할 수 있으며, 상부데크 상에 노출된 회수탱크 또는 상부데크로부터 분리되는 회수탱크의 구조로 인해 개조 및 유지보수가 용이하고, 회수탱크의 하역이 용이하고, 서포트를 설치하여 회수탱크 하부의 유지보수가 용이하도록 할 수 있고, CO2 포집시 사용하는 흡수액의 일부만을 취해 흡수된 CO2를 제거처리하여 흡수액 재생부 및 흡수액 순환부의 장치 크기를 작게 유지하고 연속 운전이 가능하고, 선박 엔진의 부하 변화에 따른 CO2 흡수율에 유연하게 대처하도록 할 수 있고, 흡수타워의 배압 제한을 극복하여 기존의 흡수타워 설치가 불가능한 선박에 설치하도록 하고, 흡수타워의 크기를 최적화하여 설치 공간상의 직경 또는 높이의 제약을 극복하도록 하고, 흡수액 재생부를 엔진 케이싱 외부에 구성하여 기존 케이싱 영역 공간에 영향을 주지 않고 활용하여서 추가하도록 하고, 화물선의 화물창 시스템에도 영향을 주지 않고 배치가 가능하여 설치공간문제를 해결할 수 있고, 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크를 사일로 형태로 구성하여 혼합탱크로의 공급에 필요한 부수적인 장치를 제거하거나 최소화하고, 고농도 흡수액을 공급하여 온실가스 흡수성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 가압시스템을 적용하여 고농도 흡수액의 자연증발로 인한 흡수액 손실을 방지하고, IMO 온실가스 배출규제를 충족시키도록 환경에 영향을 주지 않는 자연상태의 탄산염 형태로 전환하여 분리 배출하거나 유용한 물질로 전환하여 저장하며, NH3를 재생하여 비교적 고가의 NH3의 소모를 최소화하고, 필터 후단부의 용량 크기를 줄일 수 있고, NH3 재생시 잔존하는 SOX로 인한 부반응을 제거하여 NH3의 손실을 최소화하고 암모니아 회수시 불순물이 포함되지 않도록 할 수 있다.Therefore, by the configuration of the greenhouse gas emission reduction device of the ship as described above, the recovery tank for recovering carbonate is disposed in various shapes such as rectangular parallelepiped, cylindrical shape, and hexagonal shape without restrictions on a predetermined space of the hull where space is easily secured. Thus, the front view of the wheel house is secured smoothly while maintaining balance in ship operation, and the collection capacity can be maximized by expanding the size of the recovery tank, and the recovery tank exposed on the upper deck or separated from the upper deck Remodeling and maintenance are easy due to the structure of the recovery tank, loading and unloading of the recovery tank is easy, maintenance of the lower part of the recovery tank can be facilitated by installing a support, and only a part of the absorption liquid used for CO 2 collection is taken. By removing the absorbed CO 2 , the size of the absorbent regeneration unit and the absorbent liquid circulation unit can be kept small, continuous operation is possible, and the CO 2 absorption rate according to the load change of the ship engine can be flexibly coped with, and the back pressure of the absorption tower can be reduced. Overcome limitations to install on ships where existing absorption towers cannot be installed, optimize the size of absorption towers to overcome restrictions on diameter or height in installation space, and configure absorbent regeneration unit outside the engine casing to reduce existing casing area space It can be used and added without affecting the cargo ship's cargo hold system, and it can be arranged without affecting the cargo hold system, so the installation space problem can be solved. Ancillary devices required for supply to the mixing tank can be removed or minimized, and greenhouse gas absorption performance can be prevented from deteriorating by supplying high-concentration absorbent, and loss of absorbent due to natural evaporation of high-concentration absorbent can be prevented by applying a pressurization system. In order to meet IMO greenhouse gas emission regulations, it is converted into a natural carbonate form that does not affect the environment and is separated and discharged or converted into useful materials for storage, and NH 3 is recycled to minimize the consumption of relatively expensive NH 3 It is possible to reduce the size of the capacity at the rear end of the filter, and to minimize the loss of NH 3 by removing side reactions caused by SOx remaining during NH 3 regeneration, and to prevent impurities from being included during ammonia recovery.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can replace them at the time of this application. It should be understood that there may be waters and variations.
110 : 해수 공급부
111 : 해수펌프
112 : 해수조절밸브
120 : 흡수액 제조부
121 : 청수조절밸브
122 : NH3저장소
123 : 암모니아수탱크
124 : pH센서
125 : 암모니아수 공급펌프
130 : 흡수타워
131 : CO2 제거부
132 : SOX 흡수부
133 : NOX 흡수부
134 : EGE
135 : 주배기관
136 : 제1우회관
137 : 제2우회관
138 : 제3우회관
139 : 송풍수단
140 : 흡수액 재생부
141 : 저장탱크
142 : 혼합탱크
143 : 필터
144 : 회수탱크
150 : 흡수액 순환부
151 : 암모니아수 순환펌프
152 : pH센서
160 : 증기 생성부
161 : 보조보일러
162 : 보일러수 순환수펌프
163 : 케스케이드탱크
164 : 공급펌프
165 : 조절밸브
170 : 배출부
171 : 세정수탱크
172 : 이송펌프
173 : 수처리장치
174 : 슬러지저장탱크
10 : 선박 엔진
20 : 엔진룸
30 : 엔진 케이싱
40 : 휠하우스
50 : 연돌110: sea water supply unit 111: sea water pump
112: seawater control valve 120: absorption liquid production unit
121: fresh water control valve 122: NH 3 reservoir
123: ammonia water tank 124: pH sensor
125: ammonia water supply pump 130: absorption tower
131: CO 2 removal unit 132: SO X absorption unit
133: NO X absorption unit 134: EGE
135: main exhaust pipe 136: first bypass pipe
137: 2nd bypass 138: 3rd bypass
139: blowing means 140: absorbent liquid regeneration unit
141: storage tank 142: mixing tank
143: filter 144: recovery tank
150: absorption liquid circulation unit 151: ammonia water circulation pump
152: pH sensor 160: steam generator
161: auxiliary boiler 162: boiler water circulating water pump
163: cascade tank 164: supply pump
165: control valve 170: discharge
171: washing water tank 172: transfer pump
173: water treatment device 174: sludge storage tank
10: ship engine 20: engine room
30: engine casing 40: wheel house
50: chimney
Claims (29)
고농도 CO2 흡수액을 제조하여 공급하는 흡수액 제조부;
엔진룸의 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고, 상기 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는, 상기 엔진룸 상부의 엔진 케이싱 내부에 설치된 CO2 제거부가 형성된, 흡수타워;
상기 흡수타워로부터 배출된 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 흡수액과 NH3를 재생하여 상기 흡수타워로 순환 공급하여 흡수액으로 재사용하고, CO2를 포집하여 고액분리된 탄산염을 저장하는 회수탱크를 VLCC(Very Large Crude oil Carrier)의 휠하우스에 근접한 카고탱크 상부데크 상에 배치하는, 흡수액 재생부; 및
상기 흡수타워 하단으로부터 배출된 암모늄염 수용액 또는 미반응 흡수액 일부를 흡수액 순환라인을 통해 상기 흡수타워 상단으로 순환시키는 흡수액 순환부;를 포함하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.Sea water supply unit for supplying sea water;
Absorption liquid production unit for producing and supplying a high-concentration CO 2 absorption liquid;
The exhaust gas discharged from the ship engine in the engine room is cooled by reacting with the seawater supplied from the seawater supply unit, and the cooled exhaust gas reacts with the absorbent liquid from the absorbent liquid production unit to convert CO 2 into an ammonium salt aqueous solution to CO 2 To remove, CO 2 installed inside the engine casing of the upper engine room 2 Remover formed, absorption tower;
The aqueous ammonium salt solution discharged from the absorption tower is reacted with the aqueous solution of divalent metal hydroxide to regenerate the absorption liquid and NH 3 , circulate and supply to the absorption tower to be reused as the absorption liquid, and collect CO 2 to store solid-liquid separated carbonate. Recovery tank Arranged on the upper deck of the cargo tank adjacent to the wheel house of VLCC (Very Large Crude Oil Carrier), absorbent regeneration unit; and
An absorbent circulation unit for circulating the aqueous ammonium salt solution or a portion of the unreacted absorbent liquid discharged from the bottom of the absorption tower to the top of the absorption tower through an absorbent circulation line;
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 흡수액 재생부는,
2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크와,
상기 흡수타워로부터 배출된 암모늄염 수용액과 상기 저장탱크로부터 공급되는 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크와,
상기 혼합탱크로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터와,
상기 필터에 의해 분리된 탄산염을 저장하는 상기 회수탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 1,
The absorption liquid regeneration unit,
A storage tank for storing and supplying a divalent metal hydroxide aqueous solution;
A mixing tank for generating NH 3 (g) and carbonate by stirring the aqueous ammonium salt solution discharged from the absorption tower and the aqueous divalent metal hydroxide solution supplied from the storage tank with a stirrer;
A filter for separating carbonate by sucking the solution and precipitate from the mixing tank;
Characterized in that it comprises the recovery tank for storing the carbonate separated by the filter,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 저장탱크는 상기 흡수타워에 인접하여 연돌의 양측면에, 또는 양측면의 후방에 좌우 한쌍으로 배치되며, 상기 혼합탱크는 상기 저장탱크의 하부에 각각 형성되고, 상기 회수탱크는 슬롭탱크와 NO.5 탱크 사이 상부데크 상에 배치되고, 상기 필터는 연결관에 의해 상기 혼합탱크와 연결되며 상기 회수탱크의 상단에 적층 형성되는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 2,
The storage tanks are disposed on both sides of the chimney adjacent to the absorption tower or at the rear of both sides in pairs, the mixing tank is formed at the bottom of the storage tank, and the recovery tank is formed with the slop tank and NO.5. Disposed on the upper deck between the tanks, the filter is connected to the mixing tank by a connection pipe and is laminated on top of the recovery tank.
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 저장탱크 및 상기 회수탱크는 슬롭탱크와 NO.5 탱크 사이 상부데크 상에 배치되며, 상기 저장탱크는 상기 회수탱크의 후방 또는 선미방향에 배치되며, 상기 혼합탱크는 상기 저장탱크의 하부에 형성되고, 상기 필터는 연결관에 의해 상기 혼합탱크와 연결되며 상기 회수탱크의 상단에 적층 형성되는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 2,
The storage tank and the recovery tank are disposed on the upper deck between the slop tank and the NO.5 tank, the storage tank is disposed in the rear or stern direction of the recovery tank, and the mixing tank is formed below the storage tank. Characterized in that the filter is connected to the mixing tank by a connecting pipe and is laminated on the top of the recovery tank.
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 회수탱크는 상기 상부데크에 선체와 일체형으로 고정되어 설치되거나, 또는 상기 상부데크 상에 형성된 서포트에 안착되는 분리형으로 결합되어 설치되는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 3 or 4,
Characterized in that the recovery tank is installed by being integrally fixed to the hull on the upper deck, or is coupled and installed in a separable manner seated on a support formed on the upper deck,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 흡수타워는 상기 엔진룸 상부의 엔진 케이싱 내부에 설치되고,
상기 흡수타워에는, 상기 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 적어도 일부를 분기시켜 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고, 상기 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는, 상기 CO2 제거부가 형성되는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 1,
The absorption tower is installed inside the engine casing above the engine room,
In the absorption tower, at least a portion of the exhaust gas discharged from the ship engine is branched and reacted with the seawater supplied from the seawater supply unit to cool it, and the cooled exhaust gas reacts with the absorbent liquid from the absorbent liquid production unit to produce CO 2 Characterized in that the CO 2 removal unit is formed to remove CO 2 by converting to an aqueous ammonium salt solution,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
분기되는 상기 배기가스의 적어도 일부를 상기 CO2 제거부로 공급하는 송풍수단을 구비하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 6,
Characterized in that it comprises a blowing means for supplying at least a portion of the branched exhaust gas to the CO 2 removal unit.
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중 상기 CO2 제거부로 분기되지 않는 잔여 배기가스는 주배기관을 통해 배출되고, 상기 CO2 제거부로 분기되는 상기 적어도 일부의 배기가스는 CO2가 제거된 후 상기 주배기관으로 합류되어 배출되거나, 또는 별도의 배출관을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 6,
Of the exhaust gas discharged from the ship engine, the remaining exhaust gas that is not branched to the CO 2 removal unit is discharged through the main exhaust pipe, and at least some of the exhaust gas branched to the CO 2 removal unit is removed after the CO 2 is removed. Characterized in that it is discharged after being joined to the main exhaust pipe, or discharged through a separate discharge pipe,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 흡수액 순환부는, 상기 흡수액 순환라인을 통해 암모늄염 수용액 또는 미반응 흡수액 일부를 순환시키는 암모니아수 순환펌프와, 상기 흡수타워 상단으로 공급되는 흡수액의 농도를 측정하는 pH센서를 포함하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 1,
The absorbent liquid circulation unit includes an ammonia water circulation pump for circulating an aqueous ammonium salt solution or a portion of the unreacted absorbent liquid through the absorbent liquid circulation line, and a pH sensor for measuring the concentration of the absorbent liquid supplied to the top of the absorption tower. Characterized in that,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 혼합탱크에 의해 생성된 NH3(g)를 상기 흡수타워로 공급하거나, 또는 상기 필터에 의해 분리된 흡수액을 상기 흡수액 순환부로 공급하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 2,
NH 3 (g) generated by the mixing tank is supplied to the absorption tower, or the absorption liquid separated by the filter is supplied to the absorption liquid circulation unit.
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 저장탱크에 저장된 상기 2가 금속수산화물 수용액은 청수와, CaO 또는 MgO를 반응시켜 생성된 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2인 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 2,
Characterized in that the divalent metal hydroxide aqueous solution stored in the storage tank is Ca(OH) 2 or Mg(OH) 2 produced by reacting fresh water with CaO or MgO,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 필터에 의해 분리된 암모니아수 또는 청수를 상기 흡수액 제조부로 공급하거나, 총순환 청수 대비 상기 혼합탱크에 의해 추가 생성된 잉여 청수를 청수탱크에 저장하여 상기 저장탱크에서의 2가 금속수산화물 수용액 생성시 재활용하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 2,
Ammonia water or fresh water separated by the filter is supplied to the absorbent liquid production unit, or surplus fresh water additionally generated by the mixing tank compared to total circulation fresh water is stored in a fresh water tank to be recycled when the divalent metal hydroxide aqueous solution is generated in the storage tank characterized in that,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 흡수타워는, 상기 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하는 SOX 흡수부를 더 포함하고,
상기 CO2 제거부는 상기 SOX가 제거된 배기가스와 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고, 상기 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 1,
The absorption tower further includes a SOx absorption unit for dissolving and removing SOX while cooling by reacting the exhaust gas discharged from the ship engine with seawater supplied from the seawater supply unit,
The CO 2 removal unit reacts the exhaust gas from which SOx has been removed with seawater supplied from the seawater supply unit to cool it, and converts CO 2 into an ammonium salt aqueous solution by reacting the cooled exhaust gas with the absorbent liquid from the absorbent liquid production unit. characterized in that to remove CO 2 by
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 흡수타워는, 상기 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 NOX를 흡수하여 제거하는 NOX 흡수부를 더 포함하고, 상기 NOX가 제거된 배기가스를 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하고 상기 냉각된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 1,
The absorption tower further includes a NO X absorbing unit that absorbs and removes NO X from the exhaust gas discharged from the ship engine, reacts the NO X -removed exhaust gas with seawater supplied from the sea water supply unit, and cools the Characterized in that the cooled exhaust gas reacts with the absorption liquid from the absorption liquid production unit to convert CO 2 into an aqueous ammonium salt solution to remove CO 2 .
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 흡수타워는, 상기 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 NOX를 흡수하여 제거하는 NOX 흡수부와, 상기 NOX가 제거된 배기가스를 상기 해수 공급부로부터 공급된 해수와 반응시켜 냉각하면서 SOX를 용해시켜 제거하는 SOX 흡수부와, 상기 SOX가 제거된 배기가스와 상기 흡수액 제조부로부터의 흡수액을 반응시켜 CO2를 암모늄염 수용액으로 전환하여 CO2를 제거하는 상기 CO2 제거부가 순차적으로 적층 형성되는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 1,
The absorption tower includes a NO X absorbing unit that absorbs and removes NOX from the exhaust gas discharged from the ship engine, and reacts the NOX -removed exhaust gas with seawater supplied from the seawater supply unit to cool the SOx The SOx absorbing unit dissolves and removes the SOx, and the CO 2 removing unit sequentially removes CO 2 by converting CO 2 into an ammonium salt aqueous solution by reacting the exhaust gas from which the SOx is removed with the absorbent from the absorbent liquid production unit. Characterized in that it is laminated,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 흡수액 재생부에 의해 재생된 NH3를 상기 NOX 흡수부로 공급하고, 상기 NOX 흡수부는 NH3로 NOX를 흡수하거나, 요소수를 사용하여 NOX를 흡수하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 14 or 15,
NH 3 regenerated by the absorption liquid regeneration unit is supplied to the NO X absorbing unit, and the NO X absorbing unit absorbs NO X with NH 3 or uses urea water to absorb NO X.
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 해수 공급부는, 선외로부터 씨체스트를 통해 해수를 공급받아 상기 SOX 흡수부로 펌핑하는 해수펌프와, 배기가스의 양에 따라 상기 해수펌프로부터 상기 SOX 흡수부로 공급되는 해수의 분사량을 조절하는 해수조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 13 or 15,
The seawater supply unit includes a seawater pump that receives seawater from outboard through the sea chest and pumps it to the SOx absorbing unit, and adjusts the injection amount of seawater supplied from the seawater pump to the SOx absorbing unit according to the amount of exhaust gas. Characterized in that it comprises a control valve,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 흡수액 제조부는,
청수를 저장하는 청수탱크;
상기 청수탱크로부터 청수를 공급하는 청수조절밸브;
고압의 NH3를 저장하는 NH3저장소;
상기 청수조절밸브에 의해 공급되는 청수에 상기 NH3저장소로부터 공급되는 NH3를 분사하여 흡수액인 고농도 암모니아수를 제조하여 저장하는 암모니아수탱크;
상기 암모니아수탱크 내의 암모니아수 농도를 측정하는 pH센서; 및
상기 암모니아수탱크로부터 상기 흡수액 순환부로 암모니아수를 공급하는 암모니아수 공급펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 1,
The absorption liquid production unit,
Fresh water tank for storing fresh water;
a fresh water control valve supplying fresh water from the fresh water tank;
an NH 3 reservoir for storing high-pressure NH 3 ;
an ammonia water tank for preparing and storing high-concentration ammonia water as an absorption liquid by injecting NH 3 supplied from the NH 3 reservoir into the fresh water supplied by the fresh water control valve;
A pH sensor for measuring the ammonia water concentration in the ammonia water tank; and
Characterized in that it comprises a; ammonia water supply pump for supplying ammonia water from the ammonia water tank to the absorption liquid circulation unit.
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 암모니아수탱크 내에 일정압력의 압축공기를 주입하여 NH3의 증발손실을 방지하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 18,
Characterized in that the evaporation loss of NH 3 is prevented by injecting compressed air at a certain pressure into the ammonia water tank.
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 SOX 흡수부는,
상기 해수 공급부로부터 공급되는 해수를 하방으로 분사하는 다단의 해수 분사노즐; 및
상기 해수와 상기 배기가스가 반응된 세정수가 역류하지 않도록 하는, 격벽 형태의 배기가스 유입관 또는 상기 배기가스 유입관을 커버하는 우산형태의 차단판을 포함하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 13 or 15,
The SO X absorption unit,
Multi-stage seawater spray nozzles for spraying the seawater supplied from the seawater supply unit downward; and
Characterized in that it comprises an exhaust gas inlet pipe in the form of a partition wall or an umbrella-shaped blocking plate covering the exhaust gas inlet pipe to prevent the washing water reacted with the seawater and the exhaust gas from flowing backward.
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 해수 분사노즐 하부에, 배기가스가 통과하는 유로가 형성된 다공성 상판이 다단으로 각각 형성되어, 해수와 배기가스가 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.21. The method of claim 20,
Characterized in that, at the bottom of the seawater spray nozzle, a porous top plate having a flow path through which exhaust gas passes is formed in multiple stages, so that seawater and exhaust gas contact each other,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 해수 분사노즐 하부에, 해수와 배기가스가 접촉하도록 하는 충진재가 채워진 흡수탑이 형성되어, 해수가 SOX를 용해시키도록 하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.21. The method of claim 20,
Characterized in that an absorption tower filled with a filler that allows seawater and exhaust gas to contact is formed at the bottom of the seawater spray nozzle so that seawater dissolves SO x ,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 SOX 흡수부로 공급되는 해수에 중화제를 투입하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.21. The method of claim 20,
Characterized in that a neutralizing agent is added to the seawater supplied to the SO X absorbing unit,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 CO2 제거부는,
상기 흡수액을 하방으로 분사하는 암모니아수 분사노즐;
CO2와 흡수액인 암모니아수와 접촉시켜 CO2를 NH4HCO3(aq)로 전환시키는 충진재;
상기 충진재가 채워진 흡수탑의 구간마다 다단으로 형성되어 CO2제거반응으로 인한 발열을 냉각하는 쿨링재킷;
CO2와 반응하지 않고 외부로 배출되는 NH3를 포집하는 워터 스프레이;
굴곡진 다판 형태로 형성되어 암모니아수를 상기 충진재 방향으로 회귀시키는 미스트 제거판;
암모니아수가 역류하지 않도록 형성된 격벽; 및
상기 격벽으로 둘러싸인 배기가스 유입홀을 커버하는 우산형태의 차단판을 포함하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 1,
The CO 2 removal unit,
Ammonia water spray nozzle for spraying the absorbent liquid downward;
A filler that converts CO 2 into NH 4 HCO 3 (aq) by contacting CO 2 with aqueous ammonia, which is an absorbent;
a cooling jacket formed in multiple stages for each section of the absorption tower filled with the filler to cool heat generated by the CO 2 elimination reaction;
Water spray that does not react with CO 2 and collects NH 3 discharged to the outside;
A mist removal plate formed in a curved multi-plate shape to return ammonia water in the direction of the filler;
Partition walls formed so that ammonia water does not flow backward; and
Characterized in that it comprises an umbrella-shaped blocking plate covering the exhaust gas inlet hole surrounded by the partition wall,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 충진재는 단위 부피당 접촉면적이 크도록 설계된 다단의 증류 칼럼 패킹으로 구성되고, 상기 증류 칼럼 패킹 사이에 용액 재분배기가 형성되는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.25. The method of claim 24,
Characterized in that the filler is composed of multi-stage distillation column packing designed to have a large contact area per unit volume, and a solution redistributor is formed between the distillation column packings.
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 흡수타워는, 상기 NOX 흡수부와 상기 SOX 흡수부 사이에 형성되어 상기 선박 엔진의 폐열과 보일러수를 열교환시키는 EGE를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 15,
The absorption tower further comprises an EGE formed between the NO X absorbing portion and the SO X absorbing portion to exchange heat between the waste heat of the ship engine and the boiler water,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
열교환된 증기와 포화수 형태의 혼합물을 공급받아 증기를 분리하여 증기 소모처로 공급하는 보조보일러와, 상기 보조보일러로부터 상기 EGE로 보일러수를 순환 공급하는 보일러수 순환수펌프와, 상기 증기 소모처로부터 응축된 응축수를 회수하는 케스케이드탱크와, 상기 케스케이드탱크로부터 상기 보조보일러로 보일러수의 양을 조절하여 공급하는 공급펌프 및 조절밸브가 포함된, 증기 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.27. The method of claim 26,
An auxiliary boiler receiving a mixture in the form of heat-exchanged steam and saturated water, separating the steam and supplying the steam to a steam consuming place, a boiler water circulating water pump circulating and supplying boiler water from the auxiliary boiler to the EGE, and Characterized in that it further comprises a steam generator including a cascade tank for recovering condensed condensate, a supply pump for adjusting and supplying the amount of boiler water from the cascade tank to the auxiliary boiler, and a control valve,
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
상기 흡수타워로부터 상기 해수와 상기 배기가스가 반응되어 배출되는 세정수를 저장하는 세정수탱크, 상기 세정수탱크로 이송펌프에 의해 이송된 상기 세정수의 선외배출조건을 충족하도록 탁도를 조절하는 필터링유닛과 pH조절을 위한 중화제 주입유닛을 구비하는 수처리장치, 및 고형의 배출물을 분리 저장하는 슬러지저장탱크로 구성되는, 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
VLCC의 온실가스 배출 저감장치.According to claim 1,
A washing water tank for storing washing water discharged from the reaction between the seawater and the exhaust gas from the absorption tower, and filtering for controlling turbidity of the washing water transferred to the washing water tank by a transfer pump to meet outboard discharge conditions. Characterized in that it further comprises a discharge unit composed of a water treatment device having a unit and a neutralizer injection unit for pH control, and a sludge storage tank for separately storing solid discharge.
Greenhouse Gas Emission Reduction Device of VLCC.
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