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KR-20260061848-A - System for cleaning exhaust gas treatment device for ships

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Abstract

본 발명에 의한 선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템은, 기체연료 사용에 의해 엔진으로부터 배출되는 제1배기가스를 이송하는 제1주입유로, 액체연료 사용에 의해 상기 엔진으로부터 배출되는 제2배기가스를 이송하는 제2주입유로, 상기 제1주입유로로부터 공급받은 상기 제1배기가스를 정화하는 MOC유닛, 상기 제2주입유로로부터 공급받은 상기 제2배기가스를 정화하는 SCR유닛, 상기 MOC유닛 및 상기 SCR유닛 중 적어도 하나를 세척하는 세척부 및 상기 세척부를 제어하는 세척 명령부를 포함하고, 상기 기체연료가 사용되는 경우 상기 제2주입유로는 폐쇄되고, 상기 액체연료가 사용되는 경우 상기 제1주입유로가 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.

Inventors

  • 신춘식
  • 박정열

Assignees

  • 에스티엑스엔진 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (5)

  1. 기체연료 사용에 의해 엔진으로부터 배출되는 제1배기가스를 이송하는 제1주입유로; 액체연료 사용에 의해 상기 엔진으로부터 배출되는 제2배기가스를 이송하는 제2주입유로; 상기 제1주입유로로부터 공급받은 상기 제1배기가스를 정화하는 MOC유닛; 상기 제2주입유로로부터 공급받은 상기 제2배기가스를 정화하는 SCR유닛; 상기 MOC유닛 및 상기 SCR유닛 중 적어도 하나를 세척하는 세척부; 및 상기 세척부를 제어하는 세척 명령부를 포함하고, 상기 기체연료가 사용되는 경우 상기 제2주입유로는 폐쇄되고, 상기 액체연료가 사용되는 경우 상기 제1주입유로가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세척부는, 상기 MOC유닛 및 상기 SCR 유닛 중 적어도 하나의 내측에 미스트가 형성되도록, 세척수를 공급하는 세척수 공급부; 및 상기 MOC유닛 및 상기 SCR 유닛 중 적어도 하나의 내측에 마련된 촉매에 고압공기를 분사하는 공기 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1주입유로 및 상기 제2주입유로 중 적어도 하나에 유입되는 상기 배기가스의 유입유량을 측정하는 유입유량 측정부; 및 상기 MOC유닛 및 상기 SCR유닛 중 적어도 하나로부터 배출되는 배출가스 내 메탄슬립 및 질소산화물 중 적어도 하나의 양을 측정하는 배출가스 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 배출가스 분석부의 측정값을 상기 유입유량으로 나눈값이 기준치 이상인지 여부를 판단하는 촉매상태 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 촉매상태 판단부가 상기 기준치 이상의 계산값을 도출한 경우, 상기 세척수 공급부 및 상기 공기 공급부의 순으로 세척 작용이 수행되는 것을 특징으로 하는 선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템.

Description

선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템{System for cleaning exhaust gas treatment device for ships} 본 발명은 선박에서 발생하는 배기가스를 처리/정화하는 장치들을 세척/재생하기 위한 선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템에 관한 것이다. 화석연료와 천연가스 연료를 혼소하여 사용하는 선박용 Dual Fuel(DF) 엔진이 널리 이용되고 있다. 특히, LNG(Liquified Natural Gas) 운반선에서는 상당한 BOG(Boil Off Gas)가 발생하는데, 이를 혼소 연료로써 활용할 수 있다. 한편, 디젤 연료는 질소산화물(NOx) 등 상당한 환경오염 물질을 발생시킨다. 그리고, LNG 연료가 활용되는 경우에도, 메탄 슬립(Methane slip) 현상이 발생하기 쉽다. 이에 따라, 주요 국가들은 선박 등에서의 질소산화물/메탄 방출량을 엄격히 규제하고 있다. 이에 관하여, 선행하는 한국 공개특허 제10-2024-0039349호에는 선박의 배기가스 처리 시스템이 개시되어 있다. 상기 선행문헌에는 선택적 촉매 환원 반응을 이용하여 질소산화물을 환원 방식으로 저감시키기 위한 방안이 개시되어 있다. 그 외, 선택적 촉매 환원 반응에서의 촉매 효율을 높이기 위한 다양한 연구개발이 수행되고 있다. 그러나, 촉매가 다량의 배기가스와 접촉하거나 장기간 사용되면, 촉매는 각종 이물질에 의해 오염되거나 촉매 표면에 이물질이 부착된다. 이러한 이물질은 촉매의 성능을 저하시킨다. 따라서, 배기가스 정화 효율 향상, 촉매 사용 효율 향상, 유지보수를 위한 노동력/비용 절감 등, 촉매의 오염/피독 관련 문제점을 해결하기 위한 방안이 요구되고 있다. 도 1은 본 발명에 의한 선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템의 일실시예를 나타내는 다이어그램이다. 도 2는 도 1에 도시된 제어부의 일실시예를 나타내는 구성도이다. 도 3은 도 1에 도시된 제어부의 일실시예를 나타내는 흐름도이다. 도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 제어부의 일실시예를 나타내는 도면이다. 도 5는 도 1에 도시된 제어부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있다. 또한, 명세서 전체에 기재된 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서에서의 단수형 표현들은 문구에서 특별히 언급하지 않는 이상 복수형도 포함한다. 이하, 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템에 대해 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명에 의한 선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템의 일실시예를 나타내는 다이어그램이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 제어부의 일실시예를 나타내는 구성도이다. 그리고, 도 3은 도 1에 도시된 제어부의 일실시예를 나타내는 흐름도이다. 그리고, 도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 제어부의 일실시예를 나타내는 도면이다. 그리고, 도 5는 도 1에 도시된 제어부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 1, 도 2, 도 3, 도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 선박의 배기가스 처리장치 세척 시스템(1000)은 엔진측 이송라인(100), 정화유닛(200), 세척부(300), 배출측 이송라인(400) 및 제어부(500)를 포함한다. 상기 엔진측 이송라인(100)은 엔진(10)으로부터 생성/배출된 배기가스를 이송한다. 여기서, 상기 엔진(10)은 기체연료 및 액체연료를 혼소하여 사용하는 일종의 이중연료(DF, Dual fuel) 엔진일 수 있다. 기체연료의 일 예로, 메탄 등과 같은 천연가스 연료가 선택될 수 있다. 기체연료가 엔진(10)에 의해 연소됨으로써, 제1배기가스가 생성된다. 한편, 상기 메탄이 미완전/불완전 연소됨으로써 제1배기가스에는 메탄슬립이 포함될 수 있다. 액체연료의 일 예로, 디젤, 그 외 각종 석유계 연료가 선택될 수 있다. 상기 액체연료가 엔진(10)에 의해 연소됨으로써, 제2배기가스가 생성된다. 한편, 액체연료의 연소 작용으로 인해 제2배기가스에는 각종 질소산화물(NOx)이 포함될 수 있다. 여기서, 기체연료 및 액체연료 각각을 사용하기 위하여, 상기 엔진(10)은 다수 마련될 수 있다. 다수의 엔진(10)들은 동시적/순차적/선택적 등 다양한 방법으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 엔진측 이송라인(100)은 제1주입유로(110) 및 제2주입유로(120)를 포함한다. 상기 제1주입유로(110)의 입구단은 엔진(10)과 연결된다. 제1주입유로(110)에는 제1배기가스의 초기 상태인 제1-1배기가스(G1-1)가 이송된다. 제1-1배기가스(G1-1)의 이송을 허용/차단하도록, 제1주입유로(110)에는 제1엔진측 밸브(111)가 설치될 수 있다. 상기 제2주입유로(120)의 입구단은 엔진(10)과 연결된다. 제2주입유로(120)에는 제2배기가스의 초기 상태인 제2-1배기가스(G2-1)가 이송된다. 제2-1배기가스(G2-1)의 이송을 허용/차단하도록, 제2주입유로(120)에는 제2엔진측 밸브(121)가 설치될 수 있다. 여기서, 액체연료 및 기체연료 중 어느 하나의 선택적 사용을 위하여, 제1엔진측 밸브(111) 및 제2엔진측 밸브(121)중 어느 하나가 폐쇄되어, 제1주입유로(110) 및 제2주입유로(120) 중 어느 하나가 폐쇄된다. 혹은, 제1엔진측 밸브(111) 및 제2엔진측 밸브(121)가 모두 개방되거나 닫힘으로써, 제1주입유로(110) 및 제2주입유로(120)는 모두 개방되거나 폐쇄된다. 그리고, 상기 정화유닛(200)은 각 배기가스(G1-1, G2-1) 내 메탄슬립/질소산화물 등과 같은 유해물질을 제거함으로써, 각 배기가스(G1-1, G2-1)를 정화한다. 정화유닛(200)은 MOC유닛(210) 및 SCR유닛(220)을 포함한다. 상기 MOC유닛(210)의 입구단은 제1주입유로(110)의 출구단과 연결된다. 제1엔진측 밸브(111)의 개폐에 대응하여, 제1-1배기가스(G1-1)가 MOC유닛(210)으로 인입되는지 여부가 결정된다. MOC유닛(210)은 메탄산화촉매(Methane Oxidation Catalysts, MOC) 반응을 통해 제1-1배기가스(G1-1) 내 메탄(methane)을 저감시킨다. 일 예로, 메탄은 산화됨으로써 이산화탄소, 물 등으로 분해될 수 있다. 또한, MOC유닛(210)의 내측에는 메탄산화촉매 반응을 위한 제1촉매(211)가 구비된다. 그리고, 상기 SCR유닛(220)의 입구단은 제2주입유로(120)의 출구단과 연결된다. 제2엔진측 밸브(121)의 개폐에 대응하여, 제2-1배기가스(G2-1)가 SCR유닛(220)으로 인입되는지 여부가 결정된다. SCR유닛(220)은 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 작용을 통해 제2-1배기가스(G2-1)를 탈질 처리한다. 이에 따라, 제2-1배기가스(G2-1) 내 각종 질소산화물(NOx)이 저감될 수 있다. 일 예로, 질소산화물은 질소, 물 등으로 분해될 수 있다. 또한, SCR유닛(220)의 내측에는 선택적 촉매 환원 반응을 위한 제2촉매(221)가 구비된다. 그리고, 상기 세척부(300)는 각 정화유닛(200)의 내측에 마련된 촉매(211, 221)들을 세척한다. 세척부(300)는 세척수 공급부(310), 공기 공급부(320), 제1분기라인(331), 제2분기라인(332), 중간 연결라인(340) 및 폐수 처리부(350)를 포함한다. 상기 세척수 공급부(310)는 세척수(W)를 저장한다. 상기 세척수(W)는 물, 그 외 다양한 유체일 수 있다. 세척수 공급부(310)는 세척수 공급라인(311)의 입구단과 연결된다. 그리고, 상기 공기 공급부(320)는 고압공기(A)를 저장 내지 생성한다. 공기 공급부(320)는 공기 공급라인(321)의 입구단과 연결된다. 그리고, 상기 제1분기라인(331)의 입구단은 공기 공급라인(321)의 출구단과 연결된다. 제1분기라인(331)의 출구단측은 MOC유닛(210)의 내측에 마련된다. 바람직하게는, MOC유닛(210)의 내측에서 제1분기라인(331)의 적어도 일부는 제1촉매(211)와 마주한다. 그리고, 상기 제2분기라인(332)의 입구단은 세척수 공급라인(311)의 출구단과 연결된다. 제2분기라인(332)의 출구단측은 SCR유닛(220)의 내측에 마련된다. 바람직하게는, SCR유닛(220)의 내측에서 제2분기라인(332)의 적어도 일부는 제2촉매(221)와 마주한다. 그리고, 상기 중간 연결라인(340)은 제1분기라인(331)과 제2분기라인(332) 각각의 입구단을 연결시킨다. 이에 따라, 세척수(W)와 고압공기(A)는 MOC유닛(210)과 SCR유닛(220) 각각에 공급된다. 여기서, MOC유닛(210)으로의 세척수(W)/고압공기(A) 공급을 허용/차단하도록, 제1분기라인(331)에는 제1분기밸브(V1)가 설치된다. 또한, SCR유닛(220)으로의 세척수(W)/고압공기(A) 공급을 허용/차단하도록, 제2분기라인(332)에는 제2분기밸브(V2)가 설치된다. 일 예로, 제1분기밸브(V1)가 개방되고 제2분기밸브(V2)가 폐쇄되면 세척수(W) 및 고압공기(A)는 MOC유닛(210)에만 공급된다. 다른 예로, 제1분기밸브(V1)가 폐쇄되고 제2분기밸브(V2)가 개방되면 세척수(W) 및 고압공기(A)는 SCR유닛(220)에만 공급된다. 다른 예로, 제1분기밸브(V1) 및 제2분기밸브(V2)가 모두 개방되면, 세척수(W) 및 고압공기(A)는 MOC유닛(210) 및 SCR유닛(220) 모두에 공급된다. 다른 예로, 제1분기밸브(V1) 및 제2분기밸브(V2)가 모두 폐쇄되면, 세척수(W) 및 고압공기(A)는 MOC유닛(210) 및 SCR유닛(220) 모두에 공급되지 아니한다. 그리고, MOC유닛(210)의 내측에서, 제1촉매(211)로 세척수(W)/고압공기(A)가 분사되도록, 제1분기밸브(V1)의 출구단측 길이 방향을 따라 다수의 제1분사노즐(N1)이 설치된다. 또한, SCR유닛(220)의 내측에서, 제2촉매(221)로 세척수(W)/고압공기(A)가 분사되도록, 제2분기밸브(V2)의 출구단측 길이 방향을 따라 다수의 제2분사노즐(N2)이 설치된다. 이때, 각