KR102446545B1 - A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 암모니아 운반선의 화물창에 저장된 암모니아를 CO2 흡수액으로 전환하며, 잔존 미반응 흡수액을 흡수타워로 순환시켜 CO2 흡수율을 유지하고, 선박 엔진의 부하변화에 따라 흡수타워에 의해 배기가스의 적어도 일부만으로부터 CO2를 흡수할 수 있으며, CO2 제거부와 흡수액 재생을 위한 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크를 엔진 케이싱에 구성하여 기존 엔진 케이싱 영역 공간에 영향을 주지 않고 활용하도록 하여 설치공간문제를 해결할 수 있고, 흡수액 재생을 위한 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크를 사일로 형태로 구성하여 자중에 의해 혼합탱크로 공급이 가능하도록 함으로써 혼합탱크로의 공급에 필요한 부수적인 장치를 제거하거나 최소화할 수 있는, 암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치에 관한 것이다.The present invention converts ammonia stored in the cargo hold of an ammonia carrier into a CO 2 absorption liquid, circulates the remaining unreacted absorption liquid to the absorption tower to maintain the CO 2 absorption rate, and at least the exhaust gas by the absorption tower according to the load change of the ship engine. It can absorb CO 2 from only a portion, and a storage tank for storing and supplying a CO 2 removal unit and an aqueous solution of divalent metal hydroxide for regeneration of the absorbent is configured in the engine casing so that it can be utilized without affecting the space of the existing engine casing area. The installation space problem can be solved, and the storage tank for storing and supplying the divalent metal hydroxide aqueous solution for the regeneration of the absorbent is configured in the form of a silo so that it can be supplied to the mixing tank by its own weight. It relates to a device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers, which can eliminate or minimize 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 influence of greenhouse gas emissions due to 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 the capture and storage of carbon dioxide, a representative greenhouse gas, without emitting it is called CCS (Carbon dioxide Capture and Storage) technology and has recently received a lot of attention. Among CCS technologies, chemical absorption is It is the most commercialized technology among them in terms of large-scale processing possible.
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, which aims to reduce more than 50% of 2008 emissions in 2050, and 40% of 2008 emissions must be reduced in 2030. , 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, the representative technologies include absorption, adsorption, and membrane separation, among which The wet absorption method has a high technical maturity in onshore plants and is easy to treat large quantities of CO 2 , so it can be said to be the closest capture technology to the commercialization of CCS technology. As absorbents, amine series and ammonia are mainly used.
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 aforementioned technology for reducing carbon dioxide emission or capturing the generated carbon dioxide has not been commercialized in ships at present, and a method using hydrogen or ammonia as a fuel is currently being developed and is at the stage of commercialization. has not been reached.
특히, 암모니아 운반선의 선박 엔진으로부터 배출되는 배출가스 중 온실가스인 CO2를 운반 대상인 암모니아를 활용하여 생성된 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 있으며, 이산화탄소를 포집하는 일련의 장치의 설치시에 기존의 엔진룸 또는 기존의 엔진 케이싱 영역에 영향을 주지 않도록 하여 공간문제를 해결할 수 있는 기술이 요구된다.In particular, it absorbs CO 2 , a greenhouse gas, from the exhaust gas emitted from the ship engine of an ammonia carrier into an absorption liquid produced by using ammonia, which is the transport target, and converts it into a substance that does not affect the environment, or converts it to a useful substance and stores it In addition, it is possible to prevent a decrease in absorption liquid due to exhaust gas emission during operation and a decrease in absorption performance due to a change in absorption liquid concentration due to other consumption. A technology that can solve the space problem by not affecting the engine casing area is required.
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 암모니아 운반선의 화물창에 저장된 암모니아를 CO2 흡수액으로 전환하며, 잔존 미반응 흡수액을 흡수타워로 순환시켜 CO2 흡수율을 유지하고, 선박 엔진의 부하변화에 따라 흡수타워에 의해 배기가스의 적어도 일부만으로부터 CO2를 흡수할 수 있으며, CO2 제거부와 흡수액 재생을 위한 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크를 엔진 케이싱에 구성하여 기존 엔진 케이싱 영역 공간에 영향을 주지 않고 활용하도록 하여 설치공간문제를 해결할 수 있고, 흡수액 재생을 위한 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크를 사일로 형태로 구성하여 자중에 의해 혼합탱크로 공급이 가능하도록 함으로써 혼합탱크로의 공급에 필요한 부수적인 장치를 제거하거나 최소화할 수 있는 암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치를 제공하는 데 있다.The technical task to be achieved by the spirit of the present invention is to convert ammonia stored in the cargo hold of an ammonia carrier into a CO 2 absorption liquid, circulate the remaining unreacted absorption liquid to the absorption tower to maintain the CO 2 absorption rate, and according to the load change of the ship engine It is possible to absorb CO 2 from at least a portion of the exhaust gas by the absorption tower, and a storage tank for storing and supplying a CO 2 removal unit and a divalent metal hydroxide aqueous solution for regeneration of the absorption liquid is configured in the engine casing, so that the existing engine casing area space It is possible to solve the installation space problem by allowing it to be utilized without affecting the An object of the present invention is to provide a device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers that can eliminate or minimize ancillary devices required for supply to a tank.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명은, 액화 암모니아를 저장하는 액화 암모니아 저장탱크; 해수를 공급하는 해수 공급부; 상기 액화 암모니아 저장탱크로부터 암모니아를 공급받아 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 CO2 제거부가 형성된, 흡수타워; 상기 흡수타워로부터 배출된 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 흡수액과 NH3를 재생하여 상기 흡수타워로 순환 공급하여 흡수액으로 재사용하도록 하는 흡수액 재생부; 및 상기 흡수타워 하단으로부터 배출된 암모늄염 수용액 또는 미반응 흡수액 일부를 흡수액 순환라인을 통해 상기 흡수타워 상단으로 순환시키는 흡수액 순환부;를 포함하는, 암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, a liquefied ammonia storage tank for storing liquefied ammonia; Seawater supply unit for supplying seawater; an absorption liquid production unit for receiving ammonia from the liquefied ammonia storage tank and manufacturing and supplying a high-concentration CO 2 absorption liquid; The exhaust gas discharged from the marine engine of the engine room is cooled by reacting with the seawater supplied from the seawater supply unit, and the cooled exhaust gas and the absorption liquid from the absorption liquid production unit are reacted to convert CO 2 into an aqueous ammonium salt solution to CO 2 CO 2 removal unit formed to remove the absorption tower; an absorption liquid regeneration unit for regenerating the absorption liquid and NH 3 by reacting the aqueous ammonium salt solution discharged from the absorption tower with an aqueous solution of divalent metal hydroxide, circulating and supplying the absorption liquid to the absorption tower to be reused as an absorption liquid; and an absorption liquid circulation unit that circulates a portion of the ammonium salt aqueous solution or unreacted absorption liquid discharged from the lower end of the absorption tower to the upper portion of the absorption tower through an absorption liquid circulation line.
또한, 상기 흡수액 제조부는, 청수를 저장하는 청수탱크; 상기 청수탱크로부터 청수를 공급하는 청수조절밸브; 상기 청수조절밸브에 의해 공급되는 청수에 상기 액화 암모니아 저장탱크로부터 공급되는 암모니아를 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 포함할 수 있다.In addition, the absorbent liquid manufacturing unit, a fresh water tank for storing fresh water; a fresh water control valve for supplying fresh water from the fresh water tank; an ammonia water tank for preparing and storing ammonia supplied from the liquefied ammonia storage tank to the fresh water supplied by the fresh water control valve to produce and store high-concentration ammonia water as an absorption liquid; a pH sensor for measuring the ammonia water concentration in the ammonia water tank; and an ammonia water supply pump for supplying ammonia water from the ammonia water tank to the absorption liquid circulation unit.
또한, 상기 액화 암모니아 저장탱크로부터의 증발가스를 상기 암모니아수탱크로 공급할 수 있다.In addition, the boil-off gas from the liquefied ammonia storage tank may be supplied to the ammonia water tank.
또한, 상기 액화 암모니아 저장탱크로부터의 액화 암모니아를 기화기를 통해 기화시켜 상기 암모니아수탱크로 공급할 수 있다.In addition, the liquefied ammonia from the liquefied ammonia storage tank may be vaporized through a vaporizer and supplied to the ammonia water tank.
또한, 상기 흡수액 제조부는 고압의 NH3(g)를 저장하는 NH3저장소를 더 구비하며, 상기 액화 암모니아 저장탱크로부터의 증발가스를 상기 NH3저장소로 투입하고, 상기 NH3저장소로부터 상기 암모니아수탱크로 상기 NH3(g)를 공급할 수 있다.In addition, the absorbent liquid manufacturing unit further includes an NH 3 storage for storing NH 3 (g) of high pressure, and injecting the boil-off gas from the liquefied ammonia storage tank into the NH 3 storage, and from the NH 3 storage to the ammonia water tank. As the NH 3 (g) can be supplied.
또한, 상기 흡수액 제조부는 고압의 NH3(g)를 저장하는 NH3저장소를 더 구비하며, 상기 액화 암모니아 저장탱크로부터의 액화 암모니아를 기화기를 통해 기화시켜 상기 NH3저장소로 투입하고, 상기 NH3저장소로부터 상기 암모니아수탱크로 상기 NH3(g)를 공급할 수 있다.In addition, the absorption liquid preparation unit further includes a NH 3 storage for storing NH 3 (g) of high pressure, and vaporizes liquefied ammonia from the liquefied ammonia storage tank through a vaporizer and puts it into the NH 3 storage, and the NH 3 The NH 3 (g) may be supplied from the storage to the ammonia water tank.
또한, 상기 암모니아수탱크 내에 일정압력의 압축공기를 주입하여 NH3의 증발손실을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent evaporation loss of NH 3 by injecting compressed air of a certain pressure into the ammonia water tank.
또한, 상기 흡수타워는, 상기 엔진룸의 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 branches at least a portion of the exhaust gas discharged from the marine engine of the engine room and reacts with the seawater supplied from the seawater supply unit for cooling, and the cooled exhaust gas and the absorption liquid from the absorption liquid manufacturing unit By reacting CO 2 to convert CO 2 into an aqueous ammonium salt solution, the CO 2 removal unit may be formed to remove CO 2 .
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 송풍수단은 블로워일 수 있다.In addition, the blowing means may be a blower.
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 marine engine, the residual exhaust gas that is not branched to the CO 2 removal unit is discharged through the main exhaust pipe, and the at least a portion of the exhaust gas branched to the CO 2 removal unit is CO 2 removed. After being discharged, it may be discharged by being merged into the main exhaust pipe, or discharged through a separate discharge pipe.
또한, 상기 CO2 제거부는 상기 엔진룸 상부의 엔진 케이싱 내부에 설치될 수 있다.In addition, the CO 2 removal unit may be installed inside the engine casing above the engine room.
또한, 상기 흡수액 재생부는, 사일로 형태로 설치되어 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크와, 상기 저장탱크의 하부에 형성되고, 상기 흡수타워로부터 배출된 암모늄염 수용액과 상기 저장탱크로부터 자중에 의해 공급되는 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크와, 상기 혼합탱크로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터를 포함할 수 있다.In addition, the absorption liquid regeneration unit includes a storage tank installed in the form of a silo to store and supply an aqueous divalent metal hydroxide solution, and an ammonium salt aqueous solution discharged from the absorption tower and self-weight from the storage tank, which is formed in the lower portion of the storage tank. It may include a mixing tank for generating NH 3 (g) and carbonate by stirring the divalent metal hydroxide aqueous solution supplied by the stirrer, and a filter for separating carbonate by sucking the solution and precipitate from the mixing tank.
또한, 상기 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크는 상기 흡수타워에 인접하여 상기 엔진 케이싱 내측 측면에 배치되고, 상기 혼합탱크는 상기 저장탱크의 하부에 형성되되, 상기 엔진 케이싱 내측 측면에 배치될 수 있다.In addition, a storage tank for storing and supplying the divalent metal hydroxide aqueous solution is disposed on an inner side surface of the engine casing adjacent to the absorption tower, and the mixing tank is formed at a lower portion of the storage tank, on the inner side surface of the engine casing can be placed.
또한, 상기 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크는 상기 흡수타워에 인접하여 상기 엔진 케이싱 내측 측면에 배치되고, 상기 혼합탱크는 상기 엔진 케이싱 하부의 상기 엔진룸에 배치될 수 있다.In addition, a storage tank for storing and supplying the divalent metal hydroxide aqueous solution may be disposed on an inner side surface of the engine casing adjacent to the absorption tower, and the mixing tank may be disposed in the engine room under the engine casing.
또한, 상기 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크는 상기 흡수타워에 인접하여 상기 엔진 케이싱 외측면에 배치될 수 있다.In addition, the storage tank for storing and supplying the divalent metal hydroxide aqueous solution may be disposed on the outer surface of the engine casing adjacent to the absorption tower.
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 absorption liquid circulation unit may include an ammonia water circulation pump for circulating a portion of the ammonium salt aqueous solution or unreacted absorption liquid through the absorption liquid circulation line, and a pH sensor for measuring the concentration of the absorption liquid supplied to the upper end of the absorption tower.
또한, 상기 흡수액 재생부는, 2가 금속수산화물 수용액을 저장하는 저장탱크와, 상기 흡수타워로부터 배출된 암모늄염 수용액과 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크와, 상기 혼합탱크로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터를 포함할 수 있다.In addition, the absorption liquid regenerating unit, a storage tank for storing the divalent metal hydroxide aqueous solution, and the ammonium salt aqueous solution and the divalent metal hydroxide aqueous solution discharged from the absorption tower are stirred by a stirrer to produce NH 3 (g) and carbonate. It may include a tank and a filter for separating the carbonate by sucking the solution and the precipitate from the mixing tank.
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 aqueous solution of divalent metal hydroxide stored in the storage tank may be Ca(OH) 2 or Mg(OH) 2 generated 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 manufacturing unit, or the surplus fresh water additionally 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 an SOx absorption unit for dissolving and removing SOx while cooling by reacting the exhaust gas discharged from the marine engine with the seawater supplied from the seawater supply unit, and the CO 2 removal unit removes the SOx The exhaust gas is cooled by reacting with the seawater supplied from the seawater supply unit, and the cooled exhaust gas and the absorption liquid from the absorption liquid preparation unit are reacted to convert CO 2 into an aqueous ammonium salt solution to remove CO 2 .
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 comprises a NOx absorption unit for absorbing and removing NOx of the exhaust gas discharged from the marine engine, and the NOx is removed by reacting the exhaust gas with seawater supplied from the seawater supply unit to cool and By reacting the cooled exhaust gas with the absorption liquid from the absorption liquid preparation unit, CO 2 may be converted into an aqueous ammonium salt solution to remove 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, the NO X absorption unit for absorbing and removing NO X of the exhaust gas discharged from the marine engine, and the NO X is removed by reacting the exhaust gas with seawater supplied from the seawater supply unit to cool The SO X absorption unit for dissolving and removing SO X , and the CO 2 removal unit for removing the CO 2 by converting the CO 2 into an aqueous ammonium salt solution by reacting the exhaust gas from which the SO X has been removed and the absorption liquid from the absorption liquid production unit It may 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, the NH 3 regenerated by the absorption liquid regeneration unit may be supplied to the NO X absorption unit, and the NO X absorption unit may absorb NO X as NH 3 or absorb NO X using urea water.
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, the seawater pump that receives the seawater from the outboard through the sea chest and pumps it to the SO X absorption unit, and the amount of exhaust gas to control the injection amount of seawater supplied from the seawater pump to the SO X absorption unit It may include a seawater control valve.
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 차단판;을 포함할 수 있다.In addition, the SO X absorption unit, a multi-stage seawater injection nozzle for spraying the seawater supplied from the seawater supply unit downwardly; and 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 from flowing backward.
또한, 상기 해수 분사노즐 하부에, 배기가스가 통과하는 유로가 형성된 다공성 상판이 다단으로 각각 형성되어, 해수와 배기가스가 접촉할 수 있다.In addition, a porous upper plate having a flow path through which the exhaust gas passes is formed in multiple stages under the seawater injection nozzle, respectively, so that seawater and the exhaust gas can contact each other.
또한, 상기 해수 분사노즐 하부에, 해수와 배기가스가 접촉하도록 하는 충진재가 채워진 흡수탑이 형성되어, 해수가 SOX를 용해시킬 수 있다.In addition, an absorption tower filled with a filler for allowing seawater and exhaust gas to contact is formed under the seawater injection nozzle, so that seawater can dissolve SO X .
또한, 상기 SOX 흡수부로 공급되는 해수에 중화제를 투입할 수 있다.In addition, a neutralizing agent may be added to the seawater supplied to the SO X absorption unit.
또한, 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 차단판;을 포함할 수 있다.In addition, the CO 2 removal unit, ammonia water injection nozzle for spraying the absorption liquid downward; A filler for converting CO 2 into NH 4 HCO 3 (aq) by contacting CO 2 with ammonia water as an absorption liquid; a cooling jacket formed in multiple stages for each section of the absorption tower filled with the filler to cool the heat generated by the CO 2 removal reaction; Water spray collecting NH 3 discharged to the outside without reacting with CO 2 ; Mist removal plate formed in a curved multi-plate shape to return ammonia water in the direction of the filler; barrier ribs formed so that ammonia water does not flow back; and an umbrella-shaped blocking plate covering the 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 is composed of a multi-stage distillation column packing 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 absorption unit and the SO X absorption unit to exchange heat between waste heat of the marine engine and 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 for receiving a mixture of heat-exchanged steam and saturated water to separate the steam and supplying it to a steam consuming place, a boiler water circulation water pump for circulating and supplying boiler water from the auxiliary boiler to the EGE, and the steam consumption A cascade tank for recovering condensed water from the cascade, and a supply pump and control valve for supplying by controlling the amount of boiler water from the cascade tank to the auxiliary boiler, it may further include a steam generator.
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 overboard discharge conditions of the washing water transferred to the washing water tank by a transfer pump, and a neutralizer injection for pH control A water treatment device having a unit, and a sludge storage tank for separately storing the solid discharge, may further include a discharge unit.
본 발명에 의하면, 암모니아 운반선의 화물창에 저장된 액화 암모니아로부터의 증발가스 또는 액화 암모니아를 기화한 기화가스를 CO2 흡수액으로 전환하며, 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.According to the present invention, the boil-off gas from liquefied ammonia stored in the cargo hold of the ammonia carrier or the vaporized gas vaporized from liquefied ammonia is converted into a CO 2 absorption liquid, and the absorbed CO 2 is removed by taking only a portion of the absorption liquid used for collecting CO 2 It has the effect of keeping the size of the apparatus of the absorption liquid regeneration unit and the absorption liquid circulation unit small by treating it, enabling continuous operation, and flexibly coping with the CO 2 absorption rate according to the load change of the marine engine.
또한, 흡수타워의 배압 제한을 극복하여 기존의 흡수타워 설치가 불가능한 선박에 설치하도록 하고, 흡수타워의 크기를 최적화하여 설치 공간 상의 직경 또는 높이의 제약을 극복하도록 하고, CO2 제거부와 흡수액 재생을 위한 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크를 엔진 케이싱에 구성하여 기존 엔진 케이싱 영역 공간에 영향을 주지 않고 활용하도록 하여 설치공간문제를 해결할 수 있고, 흡수액 재생을 위한 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크를 사일로 형태로 구성하여 자중에 의해 혼합탱크로 공급이 가능하도록 함으로써 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 on a ship that cannot be installed in the existing absorption tower, and the size of the absorption tower is optimized to overcome the limitations of the diameter or height in the installation space, and the CO 2 removal unit and the absorption liquid regeneration By constructing a storage tank in the engine casing that stores and supplies the divalent metal hydroxide aqueous solution for By configuring the storage tank that stores and supplies the silo in the form of a silo so that it can be supplied to the mixing tank by its own weight, there is an effect that can remove or minimize ancillary equipment necessary 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 degradation of the greenhouse gas absorption performance by supplying a high-concentration absorbent liquid, and to prevent loss of absorbent liquid due to natural evaporation of the high-concentration absorbent liquid by applying a pressurization system, and to protect the environment to meet IMO greenhouse gas emission regulations. It is converted into a carbonate form in its natural state that does not affect it, separated and discharged or converted into a useful material and stored, and the consumption of relatively expensive NH 3 by regenerating NH 3 can be minimized, and the capacity size of the rear end of the filter can be reduced, NH 3 There is an effect of minimizing the loss of NH 3 by removing side reactions due to the remaining SO X during regeneration and preventing impurities from being included in the recovery of ammonia.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치의 개략적인 구성도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치를 구현한 시스템 회로도를 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 해수 공급부와 흡수타워를 분리 도시한 것이다.
도 4는 도 2의 액화 암모니아 저장탱크와 흡수액 제조부와 흡수액 재생부와 흡수액 순환부를 분리 도시한 것이다.
도 5는 도 2의 흡수타워의 일부 구성을 분리 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 흡수타워의 SOX 흡수부를 분리 도시한 것이다.
도 7은 도 2의 증기 생성부 및 배출부를 분리 도시한 것이다.
도 8은 도 2의 흡수타워 및 흡수액 재생부의 구성과 배치를 예시한 것이다.
도 9는 도 2의 암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치에 적용되는 다양한 충진재를 예시한 것이다.
도 10은 도 2의 암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치에 적용되는 암모니아수 분사노즐을 예시한 것이다.1 shows a schematic configuration diagram of an apparatus for reducing greenhouse gas emission of an ammonia carrier according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a system circuit diagram implementing the greenhouse gas emission reduction device of the ammonia carrier of Figure 1.
3 is a view showing the separation of the seawater supply unit and the absorption tower of FIG.
FIG. 4 is a view showing the separation of the liquefied ammonia storage tank, the absorbent liquid production unit, the absorbent liquid regeneration unit, and the absorbent liquid circulation unit of FIG. 2 .
FIG. 5 is an exploded view of a part of the absorption tower of FIG. 2 .
FIG. 6 is a view showing the SO X absorption part of the absorption tower of FIG. 5 separated.
FIG. 7 is a view illustrating the separation of the steam generating unit and the discharging unit of FIG. 2 .
FIG. 8 illustrates the configuration and arrangement of the absorption tower and the absorption liquid regeneration unit of FIG. 2 .
9 illustrates various fillers applied to the greenhouse gas emission reduction device of the ammonia carrier of FIG. 2 .
FIG. 10 illustrates an ammonia water injection nozzle applied to the apparatus for reducing greenhouse gas emissions of the ammonia carrier 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, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치는, 액화 암모니아를 저장하는 액화 암모니아 저장탱크(100), 해수를 공급하는 해수 공급부(110), 액화 암모니아 저장탱크(100)로부터 암모니아를 공급받아 고농도 CO2 흡수액을 제조하여 공급하는 흡수액 제조부(120), 엔진룸(20)의 선박 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스를 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 형성된, 흡수타워(130), 흡수타워(130)로부터 배출된 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 흡수액과 NH3를 재생하여 흡수타워(130)로 순환 공급하여 흡수액으로 재사용하도록 하는 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, 암모니아 운반선의 액화 암모니아 저장탱크(100)에 저장된 암모니아를 CO2 흡수액으로 전환하며, 잔존 미반응 흡수액을 흡수타워(130)로 순환시켜 CO2 흡수율을 유지하고, 선박 엔진(10)의 부하변화에 따라 흡수타워(130)에 의해 배기가스의 적어도 일부만으로부터 CO2를 흡수하도록 하는 것을 요지로 한다.1, the apparatus for reducing greenhouse gas emission of an ammonia carrier according to an embodiment of the present invention includes a liquefied
여기서, 추진용 주엔진 또는 발전용 엔진으로 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, the type and specification of the marine engine used as the main engine for propulsion or the engine for power generation (low-pressure engine or high-pressure engine), and the type of fuel supplied to the marine engine (HFO, MDO, LNG, MGO, LSMGO, ammonia, etc.) Accordingly, 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, when low-sulfur oil (LSMGO) is used as a fuel for a marine engine, an SOx absorption unit capable of simultaneously performing both cooling of exhaust gas and absorption and removal by dissolution of SOx 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 absorption unit, the SOx absorption unit and the CO 2 removal unit are sequentially stacked on the
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 전술한 암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치의 구성을 구체적으로 상술하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 10 , the configuration of the apparatus for reducing greenhouse gas emission of the above-described ammonia carrier will be described in detail as follows.
우선, 액화 암모니아 저장탱크(100)는 액화 암모니아를 저장하여 운반하는 암모니아 운반선의 화물창(cargo containment system)을 예로 들 수 있으며, 암모니아 운반선은 액화 암모니아를 비등점 이하의 온도로 낮춰서 액화하여 운반하고, 액화 암모니아 저장탱크(100)는 1bar의 압력 및 -33℃의 온도로 유지하도록 저온에 강한 니켈강 또는 스테인레스강의 방벽으로 이루어진 단열탱크로 이루어질 수 있다.First, the liquefied
한편, 액화 암모니아 저장탱크(100)는 선체와 일체화된 방열구조로 이루어진 멤브레인형 탱크(membrane type tank)이거나, 독립형 탱크일 수 있고, 독립형 탱크의 경우, 국제해사기구(IMO)에 규정하는 Type A, Type B 또는 Type C의 저장탱크일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, the liquefied
구체적으로, 액화 암모니아 저장탱크(100)는, 액화 암모니아 탱크(100) 내에서 액화 암모니아가 자연적으로 증발하여 발생한 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)를 흡수액 제조부(120)로 공급하거나, 증발가스만으로 흡수액 제조에 필요한 암모니아 가스의 양이 부족할 경우에는, 기화기(102)를 통해, 액화 암모니아를 강제로 기화된 암모니아 가스를 흡수액 제조부(120)로 공급할 수 있다.Specifically, the liquefied
여기서, 액화 암모니아 탱크(100) 내에 배치되는 공급펌프(feed pump)(미도시)를 통해 액화 암모니아를 배출하여 기화기(102)로 공급하고, 기화기(102)를 거쳐 강제 기화된 암모니아 가스를 흡수액 제조부(120)로 추가 공급할 수 있다.Here, the liquefied ammonia is discharged through a feed pump (not shown) disposed in the liquefied
다음, 해수 공급부(110)는 해수를 흡수타워(130)로 공급하여 고온고압 배기가스의 온도를 낮춰 흡수액에 의한 CO2 흡수를 원활하게 한다.Next, 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, 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, depending on the berthing or sailing time of the ship, depending on the depth of the water, the high sea chest that sucks the sea water at the top or the low sea chest that sucks the sea water at the bottom can selectively use the sea water pump 111 . can supply That is, when the ship is berthing, the high sea chest is used because the sea water above is cleaner than the sea water at the bottom, and when the ship is sailing, the low sea chest can be used because the sea water at the bottom is cleaner than the sea water at the top.
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, 액화 암모니아 저장탱크(100)로부터 공급되는 암모니아를 반응시켜 고농도 CO2 흡수액인 고농도 암모니아수(NH4OH(aq))를 제조하여서 흡수액 순환부(150)를 거쳐 흡수타워(130)의 상단에 형성된 CO2 제거부(131)로 공급한다.Next, the absorbent
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 absorption
한편, 액화 암모니아 저장탱크(100)로부터의 증발가스를 암모니아수탱크(123)로 직접 투입하여 공급하거나, 액화 암모니아 저장탱크(100)로부터의 액화 암모니아를 기화기(102)를 통해 강제로 기화시켜 암모니아수탱크(123)로 직접 투입하여 공급할 수 있다.On the other hand, the boil-off gas from the liquefied
또는, 액화 암모니아 저장탱크(100)로부터의 증발가스를 NH3저장소(122)로 투입하고, NH3저장소(122)로부터 암모니아수탱크(123)로 암모니아를 투입하거나, 액화 암모니아 저장탱크(100)로부터의 액화 암모니아를 기화기(102)를 통해 강제 기화시켜 NH3저장소(122)로 투입하고, NH3저장소(122)로부터 암모니아수탱크(123)로 암모니아를 투입하도록 하여서, 전환밸브(103)의 선택적 개폐에 따라, 액화 암모니아 저장탱크(100)로부터의 증발가스 또는 액화 암모니아를 강제 기화시킨 기화가스를 암모니아수탱크(123)로 직접 공급할 수도 있으나, 액화 암모니아 저장탱크(100)로부터의 증발가스 또는 액화 암모니아를 강제 기화시킨 기화가스를 NH3저장소(122)에 별도로 저장해두었다가 필요시에 전환밸브(103)를 개방하여 암모니아수탱크(123)로 공급할 수도 있다.Alternatively, the boil-off gas from the liquefied
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.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 higher partial pressure of NH 3 (g) compared to low-concentration ammonia water at the same temperature, so that NH 3 evaporates more easily at atmospheric pressure, thereby increasing loss. Therefore, in order to store the high concentration ammonia water, the solubility is high and the temperature is lowered so that the vapor pressure of NH 3 (g) is lowered, and it must be operated under a pressurized system.
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 NH 3 (g) from being evaporated and lost 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, NH 3 can be stored in a liquid state at -34 ° C. and 8.5 bar, so by using 7 bar compressed air available in the ship, 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 배기가스, 바람직하게는 이 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, 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 by absorbing only some CO 2 from the exhaust gas discharged from the
한편, 도 8을 참고하면, CO2 제거부(131)(CO2 scrubber)는 엔진룸(20) 상부의 엔진 케이싱(30) 내부에서 주배기관(135)과 결합되어 배치될 수 있다. 또는, CO2 제거부(131)를 포함하는 흡수타워(130) 전체가 엔진룸(20) 상부의 엔진 케이싱(30) 내부에 주배기관(135)과 결합되어 배치될 수도 있다.Meanwhile, referring to FIG. 8 , the CO 2 removal unit 131 (CO 2 scrubber) may be disposed in combination with 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, the CO 2 removal unit 131, as shown in FIG. 3, the ammonia
여기서, 쿨링재킷은 물질전단이 가장 원활한 30℃ 내지 50℃로 냉각하여 CO2흡수율을 일정수준으로 유지하면서 NH3가 기화되어 소실되지 않도록 할 수 있다.Here, the cooling jacket is cooled to 30° C. to 50° C. where material shearing is the most smooth, and while maintaining the CO 2 absorption rate at a constant level, NH 3 can be prevented from being vaporized and lost.
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 9에 예시된 바와 같은 흡수공정에 적합한 증류 칼럼 패킹을 선정할 수 있고, 도 10에 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 can be considered in various forms to operate within the allowable pressure drop of the exhaust pipe required by the engine specification while increasing the contact area between the exhaust gas and NH 3 , for example, the filler (131b) is composed of a multi-stage distillation column packing designed to have a large contact area per unit volume, and a distillation column packing suitable for the absorption process as illustrated in FIG. 9 in consideration of the contact area per unit area, pressure drop and overflow rate of gas can be selected, and as illustrated in FIG. 10 , 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, ammonia water passes downward through the filler 131b and the exhaust gas passes upward through the filler 131b and comes into contact, so that a solution redistributor (not shown) may be formed between the distillation column packings to prevent channeling.
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 mist removing plate (131d) is to be discharged (drain) in the direction of the filler (131b) by its own weight so that the scattered ammonia water is adhered to the curved multi-plate so that the droplets (droplets) become large.
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 using LNG as a fuel, there may be no amount of SOx 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 SOx absorption 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 세정수가 역류하지 않도록 하는, 격벽 형태의 배기가스 유입관(132b) 또는 배기가스 유입관(132b)을 커버하는 우산형태의 차단판(132c)을 포함할 수 있다.Specifically, the SOx absorption unit 132 is a section in primary contact with seawater, and as shown in FIGS. 3 and 6 , by spraying 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, through the seawater injection nozzle (132a) or a separate cooling jacket (not shown), the temperature of the exhaust gas can be cooled to 27°C to 33°C, preferably around 30°C, required by the CO 2 removal unit 131. There, as shown in (a) of FIG. 6 , the porous upper plate 132d in which the flow path through which the exhaust gas is formed is formed in the lower part of 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 alkali ions, for example, a basic chemical of NaOH or MgO is introduced into the seawater supplied to the SOx absorption unit 132. It can be configured as a closed loop system. .
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 that the amount of circulating seawater is small, and the open-loop system that discharges dissolved SOx by spraying only seawater to the outboard consumes additional basic chemical Since there are no and simple advantages, in order to maximize these advantages, a hybrid system that combines an open circuit and a closed circuit may be configured.
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 then CO 2 is subsequently removed through the CO 2 removing unit 131 , so that the solubility of SO X is large, so that it is first used as a compound such as Na 2 SO 3 It is possible to improve the solubility of CO 2 and the removal efficiency of CO 2 by solving the problem that it is difficult to remove CO 2 until all the dissolution of SO X is completed.
여기서, SOX 흡수부(132)에 의해 SOX를 흡수하여 배출부(170)로 배액되는 세정수에는 SO3 -, SO4 2-, 슈트, NaSO3, NaSO4, MgCO3, MgSO4 및 이외의 이온 화합물이 함께 포함되어 있다.Here, the washing water that absorbs SO X by the SO X absorption unit 132 and drains to 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 reacts the exhaust gas from which NO X and SO X have been previously removed with ammonia water to first remove NO X and SO X , and side reactions due to NO X and SO X during the CO 2 removal process 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 the 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 absorption unit 133 is a Selective Catalyst Reactor (SCR), and as shown in FIG. 5 , the absorption
한편, 요소수를 분해하면 NH3와 CO2가 발생하므로, NH3를 직접 공급하여 CO2 발생량을 줄이는 것이 바람직할 수 있다.On the other hand, when urea water is decomposed, NH 3 and CO 2 are generated, so it may be preferable 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, after removing CO 2 from some 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 , the blowing means 139 branching 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 may be configured as a blower, and the blower blows or pressurizes the exhaust gas at 40° C. to 50° C. when the scrubber, that is, the SOx absorption unit 132 is installed. If the SOx absorption unit 132 is not installed, it is preferably 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 amount of air blown 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 the 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, so by installing a blower, the CO 2 The diameter of 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, after removing CO 2 from some 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 absorption
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)로 구성될 수 있다.On the other hand, the absorption
도 8의 (b)를 참고하면, 저장탱크(141)는 사일로 형태로 구성되어 2가 금속수산화물 수용액의 자중(self-load)에 의해 하단으로부터 혼합탱크(142)로, 공급에 필요한 부수적인 장치를 제거하거나 최소화하여, 2가 금속수산화물 수용액을 쉽게 공급할 수 있다.Referring to Figure 8 (b), the
여기서, 저장탱크(141)는 흡수타워(130)에 인접하여, 예를 들면, 흡수타워(130)의 양쪽 측면에 인접하여, 엔진 케이싱(30) 내측 측면에 배치되고, 혼합탱크(142)는 저장탱크(141)의 하부에 형성되면서 엔진 케이싱(30) 내측 측면에 배치되도록 구성할 수 있다.Here, the
또는, 저장탱크(141)는 흡수타워(130)에 인접하여, 예를 들면, 흡수타워(130)의 양쪽 측면에 인접하여, 엔진 케이싱(30) 내측 측면에 배치되고, 혼합탱크(142)는 저장탱크(141)의 하부에 형성되면서 엔진 케이싱(30) 하부의 엔진룸(20)에 별도로 배치될 수도 있다.Alternatively, the
한편, 개조선의 경우 기존 엔진 케이싱(30)의 외측면에 저장탱크(141)를 추가로 배치시키거나, 기존 엔진 케이싱(30)을 확장하여, 전술한 바와 같이 내측 측면에 배치시킬 수도 있다.On the other hand, in the case of a modified ship, the
전술한 저장탱크(141)의 배치를 통해 기존 엔진 케이싱 영역 공간에 영향을 주지 않고 활용하도록 하여 설치공간문제를 해결할 수 있는 동시에, 저장탱크(141)를 사일로 형태로 구성하여 자중에 의해 혼합탱크(142)로 공급이 가능하도록 함으로써 혼합탱크(142)로의 공급에 필요한 부수적인 장치를 제거하거나 최소화할 수 있게 된다.Through the arrangement of the above-described
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 aqueous solution of divalent metal hydroxide 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 ammonia water circulating in the absorption liquid circulation line (A) is low, the generation of (NH 4 ) 2 CO 3 of the previous [Formula 2] is reduced to increase CO 2 emission, and when the concentration is high, excessive CO 2 Because the carbonate production increases more than necessary due to absorption, the concentration of ammonia water must be kept constant so that the CO 2 absorption performance of 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 relatively inexpensive metal oxide (CaO or MgO) or divalent metal hydroxide aqueous solution (Ca(OH) 2 or Mg(OH) 2 ) is added, so that additional input of water is not required, there is no decrease in the concentration of ammonia water, and the filter ( 143), it is possible to reduce the capacity size, and it is possible to reduce the cost of NH 3 regeneration. That is, in theory, only metal oxide is consumed, and NH 3 and fresh water are reused, thereby significantly reducing the cost of CO 2 removal.
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, ammonia gas generated in 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 absorption
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 absorption
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 absorption liquid is high, the amount of CO 2 absorption decreases and the CO 2 emission increases, and when the concentration of HCO 3 − is low, the carbonate production increases more than necessary due to excessive CO 2 absorption, so the pH By continuously monitoring the concentration of the absorption liquid through the sensor 152 , the concentration of HCO 3 − or OH − in 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 absorption 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 portion of the absorbent liquid used for collecting CO 2 and removing the absorbed CO 2 , the size of the apparatus of the
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 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, 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 satisfying the overboard discharge condition, but it is possible to neutralize these acidic or basic properties, respectively, as needed, assuming that the material discharged from the
이에, 액화 암모니아를 해상 운반하는 암모니아 운반선에서, 액화 암모니아를 활용하여 온실가스 흡수액을 제조하여 공급하도록 하고, 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, in the ammonia carrier that transports liquefied ammonia by sea, liquefied ammonia is used to manufacture and supply the greenhouse gas absorbent, and NOx contained in ship exhaust gas according to IMO's Convention on the Prevention of Marine Pollution (Marpol 73/78) Annex VI and 80% or more of NOx emission reduction, which is the standard IMO Tier III with stricter SOx emission restrictions.
따라서, 전술한 바와 같은 암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치의 구성에 의해서, 암모니아 운반선의 화물창에 저장된 액화 암모니아로부터의 증발가스 또는 액화 암모니아를 기화시킨 기화가스를 CO2 흡수액으로 전환하며, 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, CO2 제거부와 흡수액 재생을 위한 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크를 엔진 케이싱에 구성하여 기존 엔진 케이싱 영역 공간에 영향을 주지 않고 활용하도록 하여 설치공간문제를 해결할 수 있고, 흡수액 재생을 위한 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크를 사일로 형태로 구성하여 자중에 의해 혼합탱크로 공급이 가능하도록 함으로써 혼합탱크로의 공급에 필요한 부수적인 장치를 제거하거나 최소화할 수 있으며, 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 ammonia carrier as described above, the boil-off gas from the liquefied ammonia stored in the cargo hold of the ammonia carrier or the vaporized gas obtained by vaporizing the liquefied ammonia is converted into a CO 2 absorption liquid, and CO 2 is collected By taking only a portion of the absorption liquid used at the time of operation to remove the absorbed CO 2 , the size of the apparatus of the absorption liquid regeneration part and the absorption liquid circulation part is kept small, continuous operation is possible, and it is designed to flexibly cope with the CO 2 absorption rate according to the load change of the ship engine. can, and overcome the back pressure limitation of the absorption tower to install it on a ship that cannot install the existing absorption tower, to optimize the size of the absorption tower to overcome the limitations of the diameter or height of the installation space, and to By constructing a storage tank for storing and supplying an aqueous solution of divalent metal hydroxide for the regeneration of the absorbent in the engine casing, it can be used without affecting the space of the existing engine casing area, thereby solving the installation space problem. By configuring the storage tank that stores and supplies the aqueous hydroxide solution in the form of a silo so that it can be supplied to the mixing tank by its own weight, it is possible to eliminate or minimize ancillary equipment necessary for supply to the mixing tank, and to supply a high-concentration absorption liquid to the greenhouse It can prevent the deterioration of gas absorption performance, and apply a pressurization system to prevent absorption liquid loss due to natural evaporation of high-concentration absorbent liquid, and natural carbonate form that does not affect the environment to meet IMO greenhouse gas emission regulations It is converted to and discharged separately or converted into useful substances and stored, and by regenerating NH 3 , consumption of relatively expensive NH 3 can be minimized, the capacity size of the rear end of the filter can be reduced, and the remaining SO X during NH 3 regeneration By removing the side reaction, it is possible to minimize the loss of NH 3 and to prevent impurities from being included in the recovery of ammonia.
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 the most preferred embodiment 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 the present application It should be understood that there may be water and variations.
100 : 액화 암모니아 저장탱크 102 : 기화기
103 : 전환밸브 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
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 : 슬러지저장탱크100: liquefied ammonia storage tank 102: vaporizer
103: switching valve 110: seawater supply part
111: sea water pump 112: sea water control valve
120: absorbent liquid production unit 121: fresh water control valve
122: NH 3 storage 123: ammonia water tank
124: pH sensor 125: ammonia water supply pump
130: absorption tower 131: CO 2 removal unit
132: SOx absorption part 133: NOx absorption part
134: EGE 135: main exhaust engine
136:
138: 3rd bypass hall 139: ventilation means
140: absorption liquid regeneration unit 141: storage tank
142: mixing tank 143: filter
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 part
171: washing water tank 172: transfer pump
173: water treatment device 174: sludge storage tank
Claims (35)
해수를 공급하는 해수 공급부;
상기 액화 암모니아 저장탱크로부터 암모니아를 공급받아 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 CO2 제거부가 형성된, 흡수타워;
상기 흡수타워로부터 배출된 암모늄염 수용액을 2가 금속수산화물 수용액과 반응시켜 흡수액과 NH3를 재생하여 상기 흡수타워로 순환 공급하여 흡수액으로 재사용하도록 하는 흡수액 재생부; 및
상기 흡수타워 하단으로부터 배출된 암모늄염 수용액 또는 미반응 흡수액 일부를 흡수액 순환라인을 통해 상기 흡수타워 상단으로 순환시키는 흡수액 순환부;를 포함하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.A liquefied ammonia storage tank for storing liquefied ammonia;
Seawater supply unit for supplying seawater;
an absorption liquid production unit for receiving ammonia from the liquefied ammonia storage tank and manufacturing and supplying a high-concentration CO 2 absorption liquid;
The exhaust gas discharged from the marine engine of the engine room is cooled by reacting with the seawater supplied from the seawater supply unit, and the cooled exhaust gas and the absorption liquid from the absorption liquid production unit are reacted to convert CO 2 into an aqueous ammonium salt solution to CO 2 CO 2 removal unit formed to remove the absorption tower;
an absorption liquid regeneration unit for regenerating the absorption liquid and NH 3 by reacting the aqueous ammonium salt solution discharged from the absorption tower with an aqueous solution of divalent metal hydroxide, circulating and supplying the absorption liquid to the absorption tower to be reused as an absorption liquid; and
An absorption liquid circulation unit circulating a portion of the ammonium salt aqueous solution or unreacted absorption liquid discharged from the lower end of the absorption tower to the upper portion of the absorption tower through an absorption liquid circulation line; Containing,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 흡수액 제조부는,
청수를 저장하는 청수탱크;
상기 청수탱크로부터 청수를 공급하는 청수조절밸브;
상기 청수조절밸브에 의해 공급되는 청수에 상기 액화 암모니아 저장탱크로부터 공급되는 암모니아를 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,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The absorbent liquid production unit,
Fresh water tank for storing fresh water;
a fresh water control valve for supplying fresh water from the fresh water tank;
an ammonia water tank for preparing and storing ammonia supplied from the liquefied ammonia storage tank to the fresh water supplied by the fresh water control valve to produce and store high-concentration ammonia water as an absorption liquid;
a pH sensor for measuring the ammonia water concentration in the ammonia water tank; and
An ammonia water supply pump for supplying ammonia water from the ammonia water tank to the absorption liquid circulation part; characterized in that it comprises,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 액화 암모니아 저장탱크로부터의 증발가스를 상기 암모니아수탱크로 공급하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.3. The method of claim 2,
characterized in that the boil-off gas from the liquefied ammonia storage tank is supplied to the ammonia water tank,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 액화 암모니아 저장탱크로부터의 액화 암모니아를 기화기를 통해 기화시켜 상기 암모니아수탱크로 공급하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.3. The method of claim 2,
Characterized in that the liquefied ammonia from the liquefied ammonia storage tank is vaporized through a vaporizer and supplied to the ammonia water tank,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 흡수액 제조부는 고압의 NH3(g)를 저장하는 NH3저장소를 더 구비하며, 상기 액화 암모니아 저장탱크로부터의 증발가스를 상기 NH3저장소로 투입하고, 상기 NH3저장소로부터 상기 암모니아수탱크로 상기 NH3(g)를 공급하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.3. The method of claim 2,
The absorbent liquid production unit further includes an NH 3 storage for storing NH 3 (g) of high pressure, and injects the boil-off gas from the liquefied ammonia storage tank into the NH 3 storage, and from the NH 3 storage to the ammonia water tank. Characterized in supplying NH 3 (g),
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 흡수액 제조부는 고압의 NH3(g)를 저장하는 NH3저장소를 더 구비하며, 상기 액화 암모니아 저장탱크로부터의 액화 암모니아를 기화기를 통해 기화시켜 상기 NH3저장소로 투입하고, 상기 NH3저장소로부터 상기 암모니아수탱크로 상기 NH3(g)를 공급하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.3. The method of claim 2,
The absorbent liquid preparation unit further includes an NH 3 storage for storing NH 3 (g) of high pressure, and vaporizes liquefied ammonia from the liquefied ammonia storage tank through a vaporizer to put it into the NH 3 storage, and from the NH 3 storage Characterized in supplying the NH 3 (g) to the ammonia water tank,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 암모니아수탱크 내에 일정압력의 압축공기를 주입하여 NH3의 증발손실을 방지하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.3. The method of claim 2,
It is characterized in that by injecting compressed air of a certain pressure into the ammonia water tank to prevent evaporation loss of NH 3 ,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 흡수타워는,
상기 엔진룸의 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,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The absorption tower is
At least a part of the exhaust gas discharged from the marine engine of the engine room is branched to react with the seawater supplied from the seawater supply unit to cool, and the cooled exhaust gas and the absorption liquid from the absorption liquid production unit react to react to convert CO 2 to an ammonium salt It is characterized in that the CO 2 removal unit is formed to remove the CO 2 by converting to an aqueous solution,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
분기되는 상기 배기가스의 적어도 일부를 상기 CO2 제거부로 공급하는 송풍수단을 구비하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.9. The method of claim 8,
It 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,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 송풍수단은 블로워인 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.10. The method of claim 9,
The blowing means is characterized in that the blower,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.9. The method of claim 8,
Of the exhaust gas discharged from the marine engine, the residual exhaust gas that is not branched to the CO 2 removal unit is discharged through the main exhaust pipe,
The at least a portion of the exhaust gas branched to the CO 2 removal unit is discharged by being joined to the main exhaust pipe after the CO 2 is removed, or characterized in that it is discharged through a separate discharge pipe,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 CO2 제거부는 상기 엔진룸 상부의 엔진 케이싱 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The CO 2 removal unit is characterized in that it is installed inside the engine casing above the engine room,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 흡수액 재생부는,
사일로 형태로 설치되어 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크와,
상기 저장탱크의 하부에 형성되고, 상기 흡수타워로부터 배출된 암모늄염 수용액과 상기 저장탱크로부터 자중에 의해 공급되는 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크와,
상기 혼합탱크로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.13. The method of claim 12,
The absorbent liquid regeneration unit,
A storage tank installed in the form of a silo to store and supply an aqueous solution of divalent metal hydroxide;
A mixing tank formed in the lower part of the storage tank and stirred with an agitator for an aqueous solution of ammonium salt discharged from the absorption tower and an aqueous solution of divalent metal hydroxide supplied by its own weight from the storage tank to produce NH 3 (g) and carbonate Wow,
Characterized in that it comprises a filter for separating the carbonate by sucking the solution and the precipitate from the mixing tank,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크는 상기 엔진 케이싱 내측 측면에 배치되고,
상기 혼합탱크는 상기 저장탱크의 하부에 형성되되, 상기 엔진 케이싱 내측 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.14. The method of claim 13,
A storage tank for storing and supplying the divalent metal hydroxide aqueous solution is disposed on the inner side of the engine casing,
The mixing tank is formed in the lower part of the storage tank, characterized in that it is disposed on the inner side of the engine casing,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크는 상기 엔진 케이싱 내측 측면에 배치되고,
상기 혼합탱크는 상기 엔진 케이싱 하부의 상기 엔진룸에 배치되는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.14. The method of claim 13,
A storage tank for storing and supplying the divalent metal hydroxide aqueous solution is disposed on the inner side of the engine casing,
The mixing tank is characterized in that it is disposed in the engine room under the engine casing,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 2가 금속수산화물 수용액을 저장하여 공급하는 저장탱크는 상기 엔진 케이싱 외측면에 배치되는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.14. The method of claim 13,
The storage tank for storing and supplying the divalent metal hydroxide aqueous solution is characterized in that it is disposed on the outer surface of the engine casing,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The absorption liquid circulation unit comprises an ammonia water circulation pump that circulates a portion of the ammonium salt aqueous solution or unreacted absorption liquid through the absorption liquid circulation line, and a pH sensor for measuring the concentration of the absorption liquid supplied to the upper end of the absorption tower,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 흡수액 재생부는, 2가 금속수산화물 수용액을 저장하는 저장탱크와, 상기 흡수타워로부터 배출된 암모늄염 수용액과 2가 금속수산화물 수용액을 교반기에 의해 교반하여 NH3(g)와 탄산염을 생성하는 혼합탱크와, 상기 혼합탱크로부터 용액 및 침전물을 흡입하여 탄산염을 분리하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The absorption liquid regeneration unit includes a storage tank for storing an aqueous solution of divalent metal hydroxide, and a mixing tank for generating NH 3 (g) and carbonate by stirring the aqueous solution of ammonium salt and aqueous solution of divalent metal hydroxide discharged from the absorption tower with a stirrer; , characterized in that it comprises a filter for separating the carbonate by sucking the solution and the precipitate from the mixing tank,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 혼합탱크에 의해 생성된 NH3(g)를 상기 흡수타워로 공급하거나, 또는 상기 필터에 의해 분리된 흡수액을 상기 흡수액 순환부로 공급하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.19. The method of claim 18,
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,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 저장탱크에 저장된 상기 2가 금속수산화물 수용액은 청수와, CaO 또는 MgO를 반응시켜 생성된 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2인 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.19. The method of claim 18,
The divalent metal hydroxide aqueous solution stored in the storage tank is Ca(OH) 2 or Mg(OH) 2 generated by reacting fresh water with CaO or MgO, characterized in that
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.19. The method of claim 18,
The ammonia water or fresh water separated by the filter is supplied to the absorption liquid manufacturing unit, or the surplus fresh water additionally generated by the mixing tank compared to the total circulation fresh water is stored in the fresh water tank and recycled when the divalent metal hydroxide aqueous solution is generated in the storage tank. characterized in that
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The absorption tower further comprises an SOx absorption unit for dissolving and removing SOx while cooling by reacting the exhaust gas discharged from the marine engine with the seawater supplied from the seawater supply unit,
The CO 2 removal unit reacts with the exhaust gas from which the SOx is removed and the seawater supplied from the seawater supply unit to cool, and by reacting the cooled exhaust gas with the absorption liquid from the absorption liquid preparation unit to convert CO 2 into an aqueous ammonium salt solution. Characterized in removing CO 2 ,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The absorption tower further includes a NOx absorption unit for absorbing and removing NOx of the exhaust gas discharged from the marine engine, and the exhaust gas from which the NOx is removed is cooled by reacting with seawater supplied from the seawater supply unit, and the cooled Characterized in that by reacting the exhaust gas and the absorption liquid from the absorption liquid production unit to convert CO 2 into an aqueous ammonium salt solution to remove CO 2 ,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The absorption tower includes a NO X absorbing part that absorbs and removes NO X of the exhaust gas discharged from the marine engine, and the exhaust gas from which the NO X is removed reacts with seawater supplied from the seawater supply unit to cool the SO X The SO X absorption unit for dissolving and removing the SO X and the CO 2 removal unit for removing the CO 2 by converting the CO 2 into an aqueous ammonium salt solution by reacting the exhaust gas from which the SO X has been removed and the absorption liquid from the absorption liquid preparation unit are sequentially removed characterized in that it is laminated,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 흡수액 재생부에 의해 재생된 NH3를 상기 NOX 흡수부로 공급하고,
상기 NOX 흡수부는 NH3로 NOX를 흡수하거나, 요소수를 사용하여 NOX를 흡수하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.25. The method of claim 23 or 24,
NH 3 regenerated by the absorption liquid regeneration unit is supplied to the NO X absorption unit,
The NO X absorbing part absorbs NO X as NH 3 or absorbs NO X by using urea water,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.25. The method of claim 22 or 24,
The seawater supply unit,
A seawater pump that receives seawater from the outboard through the sea chest and pumps it to the SO X absorption unit, and a seawater control valve that controls the injection amount of seawater supplied from the seawater pump to the SO X absorption unit according to the amount of exhaust gas. characterized in that
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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 차단판;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.25. The method of claim 22 or 24,
The SO X absorption unit,
a multi-stage seawater spray nozzle for spraying the seawater supplied from the seawater supply unit downwardly; and
It characterized in that it comprises a; bulkhead-shaped exhaust gas inlet pipe or an umbrella-shaped blocking plate that covers the exhaust gas inlet pipe to prevent the washing water from flowing backward.
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 해수 분사노즐 하부에, 배기가스가 통과하는 유로가 형성된 다공성 상판이 다단으로 각각 형성되어, 해수와 배기가스가 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.28. The method of claim 27,
In the lower part of the seawater injection nozzle, a porous upper plate having a flow path through which the exhaust gas passes is formed in multiple stages, characterized in that the seawater and the exhaust gas are in contact with each other,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 해수 분사노즐 하부에, 해수와 배기가스가 접촉하도록 하는 충진재가 채워진 흡수탑이 형성되어, 해수가 SOX를 용해시키도록 하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.28. The method of claim 27,
An absorption tower filled with a filler to allow seawater and exhaust gas to contact is formed under the seawater injection nozzle, characterized in that the seawater dissolves SO X ,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 SOX 흡수부로 공급되는 해수에 중화제를 투입하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.28. The method of claim 27,
Characterized in that the neutralizing agent is added to the seawater supplied to the SO X absorption unit,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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 차단판;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
The CO 2 removal unit,
an ammonia water spray nozzle for spraying the absorbent liquid downward;
A filler for converting CO 2 into NH 4 HCO 3 (aq) by contacting CO 2 with ammonia water as an absorption liquid;
a cooling jacket formed in multiple stages for each section of the absorption tower filled with the filler to cool the heat generated by the CO 2 removal reaction;
Water spray collecting NH 3 discharged to the outside without reacting with CO 2 ;
Mist removal plate formed in a curved multi-plate shape to return ammonia water in the direction of the filler;
barrier ribs formed so that ammonia water does not flow back; and
It characterized in that it comprises a; umbrella-shaped blocking plate covering the exhaust gas inlet hole surrounded by the partition wall.
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 충진재는 단위 부피당 접촉면적이 크도록 설계된 다단의 증류 칼럼 패킹으로 구성되고,
상기 증류 칼럼 패킹 사이에 용액 재분배기가 형성되는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.32. The method of claim 31,
The filler is composed of a multi-stage distillation column packing designed to have a large contact area per unit volume,
characterized in that a solution redistributor is formed between the distillation column packings,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
상기 흡수타워는,
상기 NOX 흡수부와 상기 SOX 흡수부 사이에 형성되어 상기 선박 엔진의 폐열과 보일러수를 열교환시키는 EGE를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.25. The method of claim 24,
The absorption tower is
It is formed between the NO X absorbing part and the SO x absorbing part, characterized in that it further comprises an EGE for exchanging the waste heat of the marine engine with the boiler water,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.34. The method of claim 33,
An auxiliary boiler for receiving a mixture of heat-exchanged steam and saturated water, separating the steam and supplying it to a steam consuming place, a boiler water circulation water pump circulating and supplying boiler water from the auxiliary boiler to the EGE, and from the steam consuming place A cascade tank for recovering the condensed condensate, and a steam generator including a supply pump and a control valve for controlling and supplying the amount of boiler water from the cascade tank to the auxiliary boiler, characterized in that it further comprises a steam generator,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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 포함하는 것을 특징으로 하는,
암모니아 운반선의 온실가스 배출 저감장치.The method of claim 1,
A washing water tank for storing the washing water discharged from the absorption tower, a filtering unit for adjusting turbidity to meet the overboard discharge condition of the washing water transferred to the washing water tank by a transfer pump, and a neutralizing agent injection unit for pH control A water treatment device having a water treatment device, and a sludge storage tank for separately storing the solid waste, characterized in that it further comprises a discharge unit,
A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers.
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KR1020210035032A KR102446545B1 (en) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | A device for reducing greenhouse gas emissions of ammonia carriers |
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- 2021-03-18 KR KR1020210035032A patent/KR102446545B1/en active Active
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