KR-102960551-B1 - Ammonia gas emergency vent apparatus

Abstract

엔진 및 선박의 이상 시 연료를 안전하게 대기로 방출할 수 있는 암모니아 가스 비상 배출장치가 제공된다. 본 발명에 의한 암모니아 가스 비상 배출장치는, 액상 암모니아 또는 저온 암모니아 가스를 취급하는 암모니아 취급부와 연결되어 액상 암모니아 또는 저온 암모니아 가스를 배출하는 벤트관과, 외기로 노출되는 배기관과 벤트관 사이에 설치되어, 벤트관을 통하여 공급되는 액상 암모니아 또는 저온 암모니아 가스에 세정수를 분사하는 스크러버와, 스크러버 내부에 분사되어 암모니아가 용해된 세정수에 중화제를 주입하여 정화하는 정화유닛과, 벤트관 또는 스크러버에 설치되어 액상 암모니아 또는 저온 암모니아 가스에 열을 공급하는 열공급유닛을 포함한다.

Inventors

• 박지순

Assignees

• 삼성중공업 주식회사

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20210219

Claims (5)

1. 액상 암모니아 또는 저온 암모니아 가스를 취급하는 암모니아 취급부와 연결되어 상기 액상 암모니아 또는 상기 저온 암모니아 가스를 배출하는 벤트관; 외기로 노출되는 배기관과 상기 벤트관 사이에 설치되어, 상기 벤트관을 통하여 공급되는 상기 액상 암모니아 또는 상기 저온 암모니아 가스에 세정수를 분사하는 스크러버; 상기 스크러버 내부에 분사되어 암모니아가 용해된 상기 세정수에 중화제를 주입하여 정화하는 정화유닛; 상기 벤트관 또는 상기 스크러버에 설치되며 상기 벤트관 또는 상기 스크러버를 직접 가열하거나 가열된 열전달 매체를 주입하여 상기 액상 암모니아 또는 상기 저온 암모니아 가스에 열을 공급하는 열공급유닛을 포함하되, 상기 열공급유닛은, 중앙이 관통된 링 형상으로 형성되어 상기 저온 암모니아 가스가 유동 가능하고, 상기 저온 암모니아 가스가 유동하는 방향을 따라 다단으로 병렬 연결되어 서로 중첩되며, 상기 스크러버에 분리 가능하게 장착된 복수 개의 프레임과, 열선 또는 열교환관으로 이루어져 각각의 상기 프레임에 설치되며, 독립적으로 작동하여 발열량을 조절 가능한 열공급라인을 포함하는 암모니아 가스 비상 배출장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 열공급유닛은, 상기 열선 또는 상기 열교환관이 상기 벤트관 또는 상기 스크러버로부터 각각 독립적으로 분리 가능하게 설치되는 암모니아 가스 비상 배출장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 정화유닛을 통해 중화된 상기 세정수를 다시 상기 스크러버로 재순환시키는 암모니아 가스 비상 배출장치.

Description

암모니아 가스 비상 배출장치{Ammonia gas emergency vent apparatus} 본 발명은 암모니아 가스 비상 배출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진 및 선박의 이상 시 연료를 안전하게 대기로 방출할 수 있는 암모니아 가스 비상 배출장치에 관한 것이다. 일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 연료를 연소하여 동력을 생성하며, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물, 이산화탄소 등을 포함하고 있다. 대기오염이 증가함에 따라 배기가스에 포함된 각종 유해물질에 대한 규제가 엄격해지고 있는 실정이며, 질소산화물과 황산화물뿐만 아니라 이산화탄소도 유엔 산하기관인 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)로부터 배출규제를 받고 있다. 실제, 국제해사기구는 이산화탄소의 배출량을 2030년까지 2008년 대비 40% 줄이고, 2050년까지 2008년 대비 70% 줄이는 것을 추진 중에 있다. 이에 따라, 저탄소 또는 탈탄소 연료를 이용하여 동력을 생성하는 친환경 선박의 개발이 요구되고 있으며, 차세대 친환경 연료 중 하나로 연소 시 이산화탄소의 배출이 없는 암모니아가 대두되고 있다. 한편, 암모니아를 연료로 하는 종래의 선박은, 엔진이 트립(trip, 차단기 자동 개방)되거나 엔진의 이상 시, 암모니아를 공급하는 배관 및 엔진 사이드 쪽에 있는 연료 잔여물을 퍼징하고, 퍼징된 연료를 한데 모아 대기로 방출하였다. 그러나, 암모니아는 독성물질이고, 대기로 방출 시 신속하게 흩어져 퍼지는 것이 아니므로, 암모니아를 대기로 방출하는 것은 안전 상의 문제가 있다. 이에, 엔진 및 선박의 이상 시 배관 및 엔진에 있는 연료를 안전하고 효과적으로 대기로 방출할 수 있는 장치가 필요하게 되었다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 가스 비상 배출장치가 장착된 선박을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 도 1의 암모니아 가스 비상 배출장치를 도시한 도면이다. 도 3은 도 2의 열공급유닛의 구조를 설명하기 위한 사시도이다. 도 4는 암모니아 가스 비상 배출장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 암모니아 가스 비상 배출장치에 관하여 상세히 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 가스 비상 배출장치는 암모니아를 연료로 사용하는 선박에 수용되는 암모니아 연료를 외부로 배출하는 장치로, 예를 들어, 선박과 같은 해양구조물에 설치될 수 있다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 암모니아 가스 비상 배출장치에 관하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암모니아 가스 비상 배출장치가 장착된 선박을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 암모니아 가스 비상 배출장치를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 열공급유닛의 구조를 설명하기 위한 사시도이다. 본 발명에 의한 암모니아 가스 비상 배출장치(1)는 벤트관(11)과, 스크러버(20)와, 정화유닛(40)과, 열공급유닛(50)을 포함한다. 암모니아 가스 비상 배출장치(1)는 암모니아 연료의 독성을 제거하여 외부로 방출하는 것으로, 일단이 암모니아 취급부(10)에 연결되고 타단이 배기관(21)에 연결된다. 암모니아 가스 비상 배출장치(1)는 암모니아 취급부(10)로부터 암모니아 연료를 공급받고, 스크러버(20)에서 암모니아 연료의 독성을 제거하여 배기관(21)으로 배출한다. 이때, 스크러버(20) 내부에서 암모니아 연료의 독성을 제거 하기 위해 세정수가 사용되며, 사용된 세정수는 정화유닛(40)에 의해 정화되어 스크러버(20) 내부로 재순환될 수 있다. 벤트관(11)은 비상시 암모니아 취급부(10)에 수용된 액상 암모니아 또는 저온 암모니아 가스를 배출하는 관으로, 일단이 암모니아 취급부(10)에 연결되고 타단이 스크러버(20)로 연장된다. 암모니아 취급부(10)는 암모니아 연료를 포함하는 모든 장치를 통칭하며, 예를 들어, 암모니아 연료를 저장하는 연료탱크나, 암모니아 연료를 사용하는 엔진, 또는 암모니아 연료가 이송되는 이송관일 수 있다. 벤트관(11)은 이러한 암모니아 취급부(10)에 수용되어 있는 암모니아 연료가 비상시 배출되는 경로로, 외부로 배출되기 전 독성 제거를 위해 스크러버(20)로 전달하는 기능을 한다. 스크러버(20)는 암모니아 연료에 세정수를 분사하여 암모니아 연료의 독성을 제거하는 것으로, 벤트관(11)을 통해 암모니아 연료를 공급받을 수 있다. 암모니아 연료는 스크러버(20) 하단으로 공급되어 스크러버(20)의 상단으로 상승한다. 암모니아 연료는 스크러버(20)로 공급되는 과정에서 열공급유닛(50)에 의해 온도가 상승하여 배출원으로부터 저온 상태로 배출되는 경우에도 세정수를 응결시킬 우려가 없는 온도의 암모니아 가스 상태로 스크러버(20)에 공급될 수 있다. 이러한 암모니아 가스는 스크러버(20) 내부에서 상승하며, 스크러버(20) 상단부에서 분사되는 세정수와 만나 독성이 제거될 수 있다. 즉, 세정수에 의해 독성이 제거된 암모니아 가스는 계속 상승하여 배기관(21)을 따라 배출되고, 사용된 세정수는 스크러버(20)의 바닥부에 수용되어 정화되거나 재순환 될 수 있다. 또한, 스크러버(20) 내부로 액상 암모니아가 공급되면, 액상 암모니아는 스크러버(20) 하단에 수용되는 세정수와 섞여 정화될 수 있다. 열공급유닛(50)은 암모니아 연료가 세정수와 접촉하기 전, 암모니아 연료에 열을 공급하여 온도를 상승시켜 세정수의 응결을 방지하는 것으로, 벤트관(11)의 일구간 혹은 스크러버(20)의 하단부에 위치할 수 있다. 열공급유닛(50)은 복수 개의 열공급라인(50a)을 포함하며, 각각의 열공급라인(50a)은 서로 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 복수 개의 열공급라인(50a)은 독립적으로 작동이 가능하여, 열공급유닛(50)의 발열량을 조절할 수 있다. 열공급라인(50a)은 벤트관(11) 혹은 스크러버(20)의 내측면 혹은 벽면에 삽입되어 배치되어 암모니아 연료에 열을 공급한다. 열공급라인(50a)은 열을 전달할 수 있는 라인을 통칭하며, 예를 들어, 열선으로 이루어진 코일이나, 내부에 스팀을 주입할 수 있는 스팀라인과 같은 열교환관 등일 수 있다. 특히, 열공급라인(50a)에는, 예를 들어, 전기열 혹은 스팀열 등과 같은 열전달 매체가 가열된 상태로 주입될 수 있다. 열공급라인(50a)은 암모니아 연료의 온도를 상승시켜 액상의 암모니아를 기화시킬 수 있다. 또한, 열공급라인(50a)은 저온 암모니아 가스의 온도를 상승시켜 세정액과 암모니아 가스가 만났을 때, 세정액이 응결되는 것을 방지한다. 즉, 암모니아 연료는 스크러버(20)의 내부에서는 암모니아 가스 상태이므로, 이하, 스크러버(20) 내측으로 공급되는 암모니아 연료는 통상 암모니아 가스로 취급하여 설명한다. 더 나아가, 열공급유닛(50)은 벤트관(11)의 일 구간에 위치하는 온도센서(12)와 연계되어 작동할 수 있다. 온도센서(12)는 벤트관(11)을 통해 공급되는 암모니아 연료의 온도를 측정한다. 열공급유닛(50)은 온도센서(12)의 측정값에 따라 열공급라인(50a)의 열 공급온도 및 작동 라인 개수 등을 제어할 수 있다. 스크러버(20)는 하단으로 암모니아 가스를 공급받고, 상단에서 노즐(35)로 하단을 향해 세정수를 분사하여, 상승하는 암모니아 가스와 하강하는 세정수가 만나 화학반응을 하여 암모니아 가스의 독성을 제거한다. 독성이 제거된 암모니아 가스는 지속적으로 상승하여 스크러버(20) 상부의 배기관(21)을 통해 외부로 배출되며, 독성을 머금은 세정수는 스크러버(20) 하부에 수용된다. 이러한 세정수는 스크러버(20) 하부에 연결된 정화유닛(40)에 의해 중화되어 다시 스크러버(20) 하부로 재공급된다. 또한, 재공급된 세정수는 순환유닛(30)에 의해 스크러버(20) 상부로 전달되어 다시 노즐(35)을 통해 분사될 수 있다. 즉, 스크러버(20)에서 사용되는 세정수는 정화유닛(40)에 의해 지속적으로 정화되고, 순환유닛(30)에 의해 노즐(35)로 재공급되어 분사될 수 있다. 정화유닛(40)은 정화탱크(45)와, 저장탱크(46)와, 정화관(41)과, 정화펌프(44)와, 인입밸브(42)와, 배출밸브(43)를 포함한다. 정화유닛(40)은 스크러버(20)의 하단부에 수용되는 세정수를 정화하여 스크러버(20)로 재공급한다. 정화유닛(40)은 정화관(41)을 통해 정화탱크(45)로 세정수를 유입하고, 정화탱크(45)는 중화제를 주입하여 세정수를 정화한다. 정화탱크(45)와 정화관(41)으로 연결된 저장탱크(46)는 정화된 세정수를 저장한다. 저장탱크(46)에 저장되어 있는 세정수는 필요에 따라 일정량만큼 스크러버(20)로 재공급이 가능하다. 스크러버(20) 하단에는 수용되어 있는 세정수의 양 혹은 오염도를 측정할 수 있는 별도의 센서(도시되지 않음)가 부착되어, 정화유닛(40)과 연동되어 작동할 수 있다. 정화유닛(40)은 센서 값을 통해 세정수의 양이 부족하면 배출밸브(43)를 개방하고 정화펌프(44)를 동작하여 저장탱크(46)에 저장되어 있던 세정수를 스크러버(20)로 공급할 수 있다. 또한, 센서 값을 통해 세정수의 오염도가 크게 측정되면, 인입밸브(42)를 개방하여 세정수를 정화탱크(45)로 유입하고 정화하여 세정수의 오염 수치를 낮춰줄 수 있다. 한편, 순환유닛(30)은 세정수를 스크러버(20)의 하부에서 상부로 끌어 올려 노즐(35)로 분사할 수 있도록 하는 것으로, 통상의 순환펌프(34)를 사용하여 세정수를 상부로 가압하여 이동시킬 수 있다. 순환유닛(30