KR101722232B1 - 선박 엔진의 배기가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 엔진의 배기가스 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충진물 대신에 초음파 분사장치를 설치하여 배기가스에 대한 흡착률을 극대화함과 더불어 장치의 크기를 줄여 경제성을 높이며, 배기가스 분배부를 통해 배기가스가 배출되도록 하여 흡수액과 배기가스의 만남을 오랫동안 유지시켜 배기가스에 대한 정화 효과를 향상시킨 선박 엔진의 배기가스 정화장치에 관한 것이다.
이를 위해, 선박 엔진의 배기가스가 배출되는 배기유로;상기 배기유로의 일측에 설치되며, 상기 배기유로에 물을 분사하는 초음파 분사장치;하부에는 물이 저수되며, 상부에는 공간이 형성된 스크러버;상기 스크러버의 내부에 설치되어 배기유로로부터 배출된 배기가스를 스크러버의 하부에 저수된 물로 유도하는 이동경로를 제공하는 배기가스 분배부;상기 스크러버의 상부에 설치되며, 배기가스 분배부를 통해 배출된 배기가스가 스크러버의 외부로 배출되는 벤트유로:를 포함하되,상기 배기가스 분배부는,상기 배기유로에 연결된 승강유로와,상기 승강유로로부터 하강된 배기가스를 스크러버의 물로 안내하는 안내유로가 형성된 몸체를 포함하여 구성된 선박 엔진의 배기가스 정화장치를 제공한다.

Description

선박 엔진의 배기가스 정화장치{EXHAUST GAS PURIFICATION DEVICE OF A SHIP ENGINE}

본 발명은 선박 엔진의 배기가스 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게정화장치의 크기를 줄여 경제성을 향상하고, 배기가스 오염물질에 대한 흡착률을 극대화하여 정화작용에 대한 효율을 높인 선박 엔진의 배기가스 정화장치에 관한 것이다.

화학 공정이나 반도체 제조 공정 또는 자동차나 선박과 같은 운송 수단 등에서 배출되는 배기 가스는 유독성, 폭발성 및 부식성이 강하기 때문에 인체에 유해할 뿐만 아니라 그대로 대기 중으로 방출될 경우에는 환경 오염을 유발하는 원인이 되기도 한다. 따라서, 이러한 배기 가스는 유해 성분의 함량을 허용 농도 이하로 낮추는 정화 처리 과정이 반드시 필요하며, 이와 같이 독성 물질을 제거하는 정화 처리 과정을 거친 배기 가스만이 대기 중으로 배출되도록 의무화되어 있기도 하다.

각종 유해성 배기 가스를 처리하는 방법에는 연소(burning) 방식, 습식(Wetting) 방식, 흡착(absorption) 방식 등이 있다.

버닝 방식은 주로 수소기 등을 함유한 발화성 가스를 고온의 연소실에서 약 500℃ 내지 800℃의 고온에서 분해시켜 배기 가스를 처리하는 방식이고, 습식 방식은 주로 수용성 가스를 물에 통과시켜 용해되게 함으로써 배기 가스를 처리하는 방식이며, 흡착 방식은 발화되지 않거나 물에 녹지 않는 유해성 가스를 흡착제에 통과시켜 물리적 또는 화학적인 흡착에 의하여 정화되게 하는 방식이다.

이러한 배출 가스 처리는 예를 들어, 배출 가스류에서 산성 가스 또는 입자 등을 제거하는 세정(scrubbing) 처리를 포함하며, 이렇게 액체를 사용해서 기체 속에 포함되어 있는 미세한 성분 또는 입자 등을 제거하게 된다.

이러한 정화장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 상단에 배출구(11)를 구비하는 원통형 몸체(10)와, 상기 몸체(10) 하부의 일측 내주면에 접하여 오염물질이 유입되게 설치하는 가이드밴(20)과, 상기 몸체(10) 내부에 방사상으로 설치되는 슬롯판(30)과, 상기 슬롯판(30)의 중앙에서 상방으로 설치되는 충돌판(40)과, 상기 충돌판(40) 위로 설치되는 세정액분사부(51)를 갖되 일정한 간격으로 이격 설치되는 다수의 세정액공급장치(50)와, 상기 세정액분사부(51) 상부로 설치되는 디미스터(60)와 세정액을 세정액분사부(51)에 공급하기 위한 펌프(70)를 포함하여 구성된다.

이러한 세정집진기에서 배기가스는 충진물 사이를 통해 올라가고, 물은 스프레이 되는 충진물의 위에서부터 아래로 내려온다.

이때, 배기가스가 세정집진기 내에 머무르는 시간을 길게 하기 위하여 세정집진기 내에 충진물을 많이 채움으로써, 배기가스는 충진물 사이로 상승하고 세정액은 하강하면서 서로 접촉되는 시간이 길어졌다.

이때, 충진물은 가급적 표면적이 넓은 것을 사용하여, 충진물에 떨어진 세정액 방울들이 얇은 막을 이루고 아래로 흘러가게 되어 배기가스와 만나는 표면적도 넓어지게 되고 서로 만나는 시간이 길어져 흡수되는 배기가스 양이 많아지는 것이다.

하지만, 상기한 종래의 정화장치는 다음과 같은 문제가 발생하였다.

충진물에 찌꺼기 형태(염,salt)로 오염물질(SOx)이 쌓이게 되면, 배기가스가 상승되기 위한 유로와 세정액이 하강될 유로가 좁아짐에 따라, 세정집진기 내부의 압력이 높아지고 배기가스의 흐름도 저하되는 문제가 있었다.

또한, 세정액과 배기가스의 만남이 잘 이루어지지 않게 됨에 따라, 오염물질이 효과적으로 제거되지 않은 상태로 배기가스의 배출이 이루어지게 된다.

이에 따라, 충진물의 상태를 수시로 관찰하고 주기적으로 꺼내어 청소해야 하는 등의 유지 및 보수에 따른 번거로운 문제가 발생하였다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 충진물 사용 대신에 초음파를 이용한 분사장치를 설치함으로써, 장치의 크기를 줄여 경제성을 높이고, 배기가스와 흡수액의 만남을 오랫동안 유지시켜 배기가스 오염물질의 흡착률을 극대화한 선박 엔진의 배기가스 정화장치를 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 선박 엔진의 배기가스가 배출되는 배기유로;상기 배기유로의 일측에 설치되며, 상기 배기유로에 물을 분사하는 초음파 분사장치;하부에는 물이 저수되며, 상부에는 공간이 형성된 스크러버;상기 스크러버의 내부에 설치되어 배기유로로부터 배출된 배기가스를 스크러버의 하부에 저수된 물로 유도하는 이동경로를 제공하는 배기가스 분배부;상기 스크러버의 상부에 설치되며, 배기가스 분배부를 통해 배출된 배기가스가 스크러버의 외부로 배출되는 벤트유로:를 포함하되, 상기 배기가스 분배부는, 상기 배기유로에 연결된 승강유로와, 상기 승강유로로부터 하강된 배기가스를 스크러버의 물로 안내하는 안내유로가 형성된 몸체를 포함하여 구성된 선박 엔진의 배기가스 정화장치를 제공한다.

이때, 상기 배기가스 분배부의 승강유로는, 배기유로에 연결되며 배기가스를 상방으로 안내하는 제1유로와, 제1유로를 통해 안내된 배기가스를 하강시켜 몸체의 내부로 유도하는 제2유로를 포함하고, 상기 배기가스 분배부의 몸체의 내부에는 물이 저수되고, 상기 몸체의 내부에는 제2유로를 통해 안내된 배기가스가 복수의 방향으로 분기되는 복수의 분기공간이 격벽에 의해 번갈아가며 형성되고, 상기 격벽에는 분기공간과 이웃하는 배출공간과 통하는 복수의 통공이 형성되며, 상기 몸체 중, 배출공간에 대응된 저면에는 스크러버의 물과 통하는 복수의 배출공이 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 스크러버의 내부 상부에는 상기 배기가스 분배부를 통해 걸러진 배기가스를 재차 정화하는 보조 정화부가 더 설치되며, 상기 보조 정화부에는 물이 분사되는 복수의 노즐이 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 정화장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 배기가스에 대한 흡착률을 높이기 위하여, 충진물 대신에 선박 엔진의 배기유로 일측에 초음파 분사장치를 설치함으로써, 장치의 크기가 줄어들게 된다.

이에 따라, 정화장치에 대한 경제성이 향상되는 효과가 있다.

둘째, 흡수액이 초음파 분사장치를 통해 분사됨으로써, 흡수액에 대한 입자 크기가 극소화되어 흡수액의 표면적이 극대화된다.

이에 따라, 배기가스 오염물질에 대한 흡수액의 흡착률을 높일 수 있는 효과가 있다.

셋째, 선박의 엔진으로부터 배출된 배기가스가 배기가스 분배부의 승강유로를 통해 스크러버의 하부에 저수된 물을 거쳐 벤트 유로로 배출됨으로써, 흡수액과 배기가스 간에 만남 시간이 길어지게 된다.

이에 따라, 배기가스의 오염물질이 흡수액에 흡착되는 시간이 길어짐으로써, 배기가스에 대한 정화가 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 선박 엔진의 배기가스 정화장치를 나타낸 개략도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 엔진의 배기가스 정화장치를 나타낸 개략도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 엔진의 배기가스 정화장치 중, 배기가스 분배부를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 엔진의 배기가스 정화장치 중, 배기가스 분배부를 나타낸 개략적인 측단면도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 4c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 엔진의 배기가스 정화장치(이하, '정화장치'라 함)에 대하여 설명하도록 한다.

정화장치는 선박의 엔진으로부터 배출된 배기가스를 정화하며, 배기유로(100)와, 초음파 분사장치(200)와, 스크러버(300)와, 배기가스 분배부(400)와, 벤트유로(500)를 포함하여 구성된다.

배기유로(100)는 선박의 엔진으로부터 배출된 배기가스가 유송되는 관로이며, 선박의 엔진과 배기가스 분배부(400) 사이에 설치된다.

다음으로, 초음파 분사장치(200)는 배기유로(100)를 통해 유송되는 배기가스에 물(흡수액)을 분사하는 역할을 하며, 상기 물의 입자가 극소화될 수 있도록 초음파를 이용하여 물을 분사하게 된다.

상기 초음파 기술은 진동자에 고주파를 가하여 초음파를 발생시키면 상기 진동자가 떨리면서 물을 미세한 안개로 바꾸는 것으로서, 이러한 초음파 기술은 등록실용신안 20-0276509 등 여러 공지된 기술을 통해 알 수 있듯이, 이미 주지된 기술임을 이해할 수 있다.

일반적으로 초음파에 의해 만들어진 물입자(흡수액의 종류에 따라 입자 크기는 다를 수 있음)는 10㎛이하이다.

한편, 배기유로(100)로 초음파를 이용한 물이 분사됨에 따라, 배기유로(100)를 지나는 배기가스는 상기 물, 즉 흡수액과 만나면서 배기가스에 포함된 오염물질(SOx, PM 등)은 물에 흡착하게 된다.

이때, 흡수액의 입자는 초음파 방식에 의해 극소화됨으로써, 표면적이 극대화될 수 있다.

예컨대, 흡수액의 입자가 구체적인 형태를 띤다고 가정하면, 입자의 부피는 V=4/3πr³, 표면적은 4πr²이 된다.

입자의 반지름(r)이 1/2이 되면 표면적은 1/4로 줄어들지만, 부피는 V₁/V₂=(1)³/(1/2)³=8, 1/8로 줄어들게 된다.

이는 입자의 총 개수가 8배가 된다는 것을 의미하며, 이때 총 표면적은 (1/4*8=2) 즉 2배가 더 넓어지는 것이다.

즉, 배기유로(100)에 흡수액이 초음파 방식으로 분사됨에 따라, 흡수액과 배기가스에 포함된 오염물질의 흡착량은 극대화될 수 있는 것이다.

한편, 상기 물은 담수 또는 해수로 제공되어도 무방하다.

다음으로, 스크러버(300)는 배기유로(100)를 통해 유입된 배기가스에 대한 정화가 더욱 구체적으로 이루어지는 곳이며, 도 2에 도시된 바와 같이 하부에는 일정 높이의 물이 저수되며. 상부에는 정화된 배기가스가 배출되는 벤트유로(500)가 제공된다.

즉, 배기유로(100)에서 1차로 정화작용이 일어난 배기가스에 대한 정화작용이 재차 일어나는 공간이며, 후술하는 배기가스 분배부(400)가 설치되는 구성인 것이다.

다음으로, 배기가스 분배부(400)는 배기유로(100)에서 만난 배기가스와 흡수액이 오랫동안 만나도록 하며, 상기 배기가스를 스크러버(300)의 하부에 저수된 물로 안내하여 배기가스에 대한 정화작용을 극대화하는 역할을 한다.

배기가스 분배부(400)는 스크러버(300)의 하부에 배치되며, 스크러버(300)의 하부에 저수된 물에 잠길 수 있도록 설치된다.

배기가스 분배부(400)는 도 3 내지 도 4c를 통해 알 수 있듯이, 승강유로(410)와, 몸체(420)를 포함한다.

승강유로(410)는 배기유로(100)에서 흡수액과 만난 배기가스가 상기 흡수액과 오랫동안 만나도록 하기 위한 유로이며, 상승유로인 제1유로(411)와 하강유로인 제2유로(412)로 구성됨이 바람직하다.

제1유로(411)는 배기유로(100)에 연결되며, 상방을 향해 형성된다.

제2유로(412)는 제1유로(411)를 통해 배출된 배기가스를 하방으로 안내하는 유로이며, 정확하게는 상기 배기가스는 제2유로(412)를 따라 몸체(420)의 내부로 유입된다.

상기 몸체(420)는 제2유로(412)를 통해 유입된 배기가스를 스크러버(300)의 물로 안내하는 안내유로가 내부에 형성되며, 몸체(420)의 내부는 복수의 격벽(421)에 의해 구획된다.

이때, 상기 안내유로는 제2유로(412)를 통해 배출된 배기가스가 유송되는 분기공간(422)과 배출공간(423)으로 구성된다.

이때, 분기공간(422)과 배출공간(423)은 상기 격벽(421)에 의해 번갈아가며 형성된다.

즉 4b에 도시된 바와 같이, 분기공간(422)은 배출공간(423)과 이웃하게 형성되며, 몸체(420)의 둘레를 따라 격벽(421)에 의해 번갈아가며 형성된 것이다.

한편, 각각의 격벽(421)에는 복수의 통공(421a)이 형성된다.

상기 통공(421a)은 분기공간(422)으로 배출된 배기가스가 상기 분기공간(422)과 이웃하는 배출공간(423)으로 유송되도록 한 통로이다.

즉, 분기공간(422)으로 배출된 배기가스는 격벽(421)의 통공(421a)을 통해 이웃하는 배출공간(423)으로 유송되는 것이다.

그리고, 몸체(420)의 저면 중, 배출공간(423)에 대응된 저면에는 복수의 배출공(424)이 형성된다.

상기 배출공(424)은 배출공간(423)으로 유송된 배기가스가 스크러버(300)의 물로 배출되기 위한 통로이다.

즉, 배출공간(423)으로 유송된 배기가스는 배출공(424)을 통해 스크러버(300)의 물로 배출되는 것이다.

한편, 몸체(420)의 저면에 배출공(424)이 형성되고, 배출공(424)과 분기공간(422)을 구획하는 격벽(421)에 통공(421a)이 형성됨에 따라, 몸체(420)의 내부에는 일정 높이의 물이 저수된다.

이때, 몸체(420)의 내부에 저수된 물의 수위는 정화장치 전단의 압력을 측정하여 압력손실이 큰 경우에는 수위를 낮추고 압력손실이 작은 경우에는 수위를 높여 오염물질(SOx, PM 등)의 제거량을 조절할 수 있다.

한편, 스크러버(300)의 내부 상부에는 보조 정화부(600)가 더 설치됨이 바람직하다.

상기 보조 정화부(600)에는 복수의 노즐(610)이 설치되며, 상기 노즐(610)을 통해 물이 분사됨으로써 정화된 배기가스가 벤트유로(500)를 통해 배출되기 전, 최종적으로 더 정화될 수 있도록 함으로써, 정화 효율을 높일 수 있는 것이다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 정화장치의 작용에 대하여 설명하도록 한다.

선박의 엔진으로부터 배출된 배기가스는 오염물질(SOx, PM 등)을 포함한 상태로 배기유로(100)를 따라 배출된다.

이때, 배기유로(100)의 일측에 설치된 초음파 분사장치(200)는 배기유로(100)의 배기가스를 향해 흡수액을 분사한다.

이후, 배기가스는 흡수액과 혼합된 상태로, 엔진으로부터 출력된 힘에 의해 계속해서 유송된다.

이후, 배기가스는 배기가스 분배부(400)의 제1유로(411)를 따라 상승하다가 제2유로(412)를 따라 하강하여, 배기가스 분배부(400)의 분기공간(422)으로 유송된다.

이후, 배기가스는 분기공간(422)을 구획하는 격벽(421)의 통공(421a)을 통해 상기 분기공간(422)과 이웃하는 배출공간(423)으로 유송된다.

이후, 배기가스는 몸체(420)의 내부에 저수된 물을 통과한 후, 몸체(420)의 저면에 형성된 배출공(424)을 통해 스크러버(300)의 물로 배출된다.

이후, 배기가스는 스크러버(300)의 물과 기액 분리되면서 스크러버(300)의 상부로 상승하여 벤트유로(500)를 통해 스크러버(300)의 외부로 배출된다.

이때, 벤트유로(500)를 통해 배출되기 전, 배기가스는 보조 정화부(600)의 노즐(610)로부터 분사되는 물과 만나면서 재차 정화작용이 일어나게 된다.

이로써, 배기가스에 대한 정화작용이 완료된다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박 엔진의 배기가스 정화장치는 충진물 대신에 초음파 분사장치가 설치됨으로써, 장치의 크기가 줄어들어 경제성을 높일 수 있는 기술적 특징이 있다.

또한, 초음파 분사장치를 이용해 흡수액의 입자를 극소화하여 표면적을 극대화함으로써, 배기가스와의 흡착에 대한 효율을 극대화할 수 있는 기술적 특징이 있다.

또한, 배기가스가 배기가스 분배부의 승강유로 및 분기공간과 배출공간을 거치면서, 상기 배기가스가 흡수액과 오랫동안 만나게 되는 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 배기가스의 오염물질에 대한 흡수액의 흡착 효과가 높아질 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 배기유로 200 : 초음파 분사장치
300 : 스크러버 400 : 배기가스 분배부
410 : 승강유로 411 : 제1유로
412 : 제2유로 420 : 몸체
421 : 격벽 421a : 통공
422 : 분기공간 423 : 배출공간
424 : 배출공 500 : 벤트유로
600 : 보조 정화부 610 : 노즐

Claims (3)

1. 선박 엔진의 배기가스가 배출되는 배기유로;
   상기 배기유로의 일측에 설치되며, 상기 배기유로에 물을 분사하는 초음파 분사장치;
   하부에는 물이 저수되며, 상부에는 공간이 형성된 스크러버;
   상기 스크러버의 내부에 설치되어 배기유로로부터 배출된 배기가스를 스크러버의 하부에 저수된 물로 유도하는 이동경로를 제공하는 배기가스 분배부;
   상기 스크러버의 상부에 설치되며, 배기가스 분배부를 통해 배출된 배기가스가 스크러버의 외부로 배출되는 벤트유로:를 포함하되,
   상기 배기가스 분배부는,
   상기 배기유로에 연결된 승강유로와,
   상기 승강유로로부터 하강된 배기가스를 스크러버의 물로 안내하는 안내유로가 형성된 몸체를 포함하고,
   상기 배기가스 분배부의 승강유로는,
   배기유로에 연결되며 배기가스를 상방으로 안내하는 제1유로와, 제1유로를 통해 안내된 배기가스를 하강시켜 몸체의 내부로 유도하는 제2유로를 포함하고,
   상기 배기가스 분배부의 몸체의 내부에는 물이 저수되고,
   상기 몸체의 내부에는 제2유로를 통해 안내된 배기가스가 복수의 방향으로 분기되는 복수의 분기공간이 격벽에 의해 번갈아가며 형성되고,
   상기 격벽에는 분기공간과 이웃하는 배출공간과 통하는 복수의 통공이 형성되며,
   상기 몸체 중, 배출공간에 대응된 저면에는 스크러버의 물과 통하는 복수의 배출공이 형성된 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 배기가스 정화장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스크러버의 내부 상부에는 상기 배기가스 분배부를 통해 걸러진 배기가스를 재차 정화하는 보조 정화부가 더 설치되며,
   상기 보조 정화부에는 물이 분사되는 복수의 노즐이 형성된 것을 특징으로 하는 선박 엔진의 배기가스 정화장치.
   
   
   
   
   
   
   

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