DK201900097U3

DK201900097U3 - System til generering af kraft ombord på et skib

Info

Publication number: DK201900097U3
Application number: DKBA201900097U
Authority: DK
Inventors: Mölgaard Sören
Original assignee: Alfa Laval Corporate Ab
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-03-17
Also published as: JP3226377U; CN211370579U; KR200498719Y1; DE202019106686U1; KR20200001353U; FR3089556A3; FR3089556B3; GR2003175Y; GR20190200226U

Abstract

Der er tilvejebragt et system (1, 51) til generering af kraft ombord på et skib. Systemet omfatter en ammoniakmotor (3), som er anbragt til at producere en udstødningsgas, og en turbolader (5) indeholdende en turbine (21) og en kompressor (23). Ammoniakmotoren (3) indeholder et udstødningsgasudløb (25) og et udstødningsgasindløb (27), som er forbundet til at muliggøre recirkulation af en første portion (EG1) af udstødningsgassen (EG), som produceres af ammoniakmotoren (3), tilbage til ammoniakmotoren (3). Turbinen (21) er i kommunikation med ammoniakmotoren (3) og anbragt til at blive roteret ved hjælp af en anden portion (EG2) af udstødningsgassen (EG), som produceres af ammoniakmotoren (3). Kompressoren (23) er anbragt til at blive drevet ved hjælp af turbinerotation for at tryksætte luft, og den er i kommunikation med ammoniakmotoren (3) for at føre den tryksatte luft til ammoniakmotoren. Systemet (3) er kendetegnet ved, at det endvidere omfatter en skrubber (7) til vaskning og køling af den første portion (EG1) af udstødningsgassen (EG) med et skrubberfluid (SF). Skrubberen (7) er i kommunikation med ammoniakmotoren (3) for at modtage den første portion (EG1) af udstødningsgassen (EG) fra ammoniakmotoren (3). Skrubberen (7) er endvidere i kommunikation med ammoniakmotoren (3) for at føre den første portion (EG1) af 20 udstødningsgassen (EG) til ammoniakmotoren (3) efter rensning og køling af denne.

Description

SYSTEM TIL GENERERING AF KRAFT OMBORD PÅ ET SKIB

Teknisk område

Frembringelsen angår et system til generering af kraft ombord på et skib.

Frembringelsens baggrund

Store skibe drives typisk af maritime motorer, der virker med brændstoffer såsom svær brændselsolie (HFO), dieselolie (DO) eller flydende naturgas (LNG). Disse brændstoffer er alle carbon-baserede fossile brændstoffer, som afgiver kuldioxid under forbrændingen. De seneste ambitioner om et udkast fra IMO er, at den maritime industri skal skære 40 % af kuldioxidemissionerne allersenest 2030 og 70 % allersenest 2050.

Et alternativt brændstof for maritime motorer er ammoniak, og eksisterende maritime motorer, der virker med fossilt brændstof, kan typisk modificeres relativt nemt, så de i stedet/yderligere kan anvendes med ammoniak og brændstoffer, der indeholder ammoniak, såsom brændstoffer, der indeholder en blanding af ammoniak og fossilt brændstof.

Ammoniak har flere fordele. Den produceres allerede i en industriel målestok verden over i meget store mængder med et veletableret globalt distributionsnetværk. Endvidere er dens produktion baseret på Haber-Bosch-processen, som kan drives udelukkende på elektricitet. Desuden kan ammoniak lagres i flydende form ved kun -33 grader C sammenlignet med -162 grader C for LNG, som er fordelagtig, når det drejer sig om langtidslagring. Sluttelig er der ingen kuldioxidemission, når ammoniak forbrændes, hvilket gør ammoniak til et egnet brændstof med henblik på at opfylde IMO's ambitioner.

Ammoniak har imidlertid også ulemper, hvor den ene er, at dens energidensitet er ca. kun halvdelen af den af fossile brændstoffer. Endvidere vil ammoniak, når den forbrændes i en motor, producere salpetersyre, som både er skadelig for miljøet og korroderende. Salpetersyreemissionerne kan dog sænkes ved at forsyne motoren med et udstødningsgasrecirkulations-(EGR)-system for at reducere oxygenkoncentrationen i forbrændingsluften, som til gengæld vil reducere dannelsen af salpetersyre. En lav temperatur af den recirkulerede gas sænker forbrændingstemperaturen i motoren og dermed dannelsen af salpetersyre. Derfor bør udstødningsgassen, der skal recirkuleres, køles, før den ledes ind i motoren.

I US 9,347,366 er der offentliggjort en ammoniakmotor, som er forsynet med et EGR-system. Udstødningsgassen, som skal recirkuleres, køles ved udstødning af flydende ammoniak til denne. En sådan motor kan være forbundet med en risiko for ammoniaklækage. Endvidere afhænger den til rådighed stående køleeffekt af mængden af injiceret ammoniak. Injektion af en utilstrækkelig mængde af ammoniak kan resultere i utilstrækkelig køling af udstødningsgassen, der skal recirkuleres.

Sammenfatning

Formålet med den foreliggende frembringelse er at tilvejebringe et system og en fremgangsmåde til generering af kraft ombord på et skib ved hjælp af en ammoniakmotor og udstødningsgasrecirkulation, som i det mindste delvist løser det ovennævnte problem. Det grundlæggende koncept bag frembringelsen er at tilvejebringe en vådskrubber, som udstødningsgassen, der skal recirkuleres, føres igennem for at køle udstødningsgassen tilstrækkeligt til recirkulation. På grund af skrubberen kan der sikres en tilstrækkelig køling af udstødningsgassen, der skal recirkuleres. Endvidere er risikoen for ammoniaklækage reduceret betydeligt, idet der ikke er behov for noget udstyr til injektion af ammoniak i udstødningsgassen, der skal recirkuleres. Systemet og fremgangsmåden ifølge frembringelsen er defineret i de medfølgende krav og angivet nedenfor.

Som nævnt ovenfor produceres der salpetersyre, når ammoniak forbrændes i en motor, og udstødningsgasrecirkulation anvendes for at reducere mængden af produceret salpetersyre. Udstødningsgasserne fra forbrændingen indeholder typisk også partikelformet stof såsom sod, olie og tungmetaller. Det partikelformede stof resulterer ikke fra ammoniakken, men fra f.eks. smøreolie i motoren. Hvis brændstoffet til drivning af ammoniakmotoren også indeholder svovl, vil udstødningsgassen også indeholde svovloxider (SOX). Ved at lede udstødningsgassen, der skal recirkuleres, gennem en skrubber, inde i hvilken den skylles med skrubberfluid, bliver forurenende stoffer i udstødningsgassen fanget i skrubberfluidet, som reducerer indvirkningen af den eventuelt frigjorte udstødningsgas på miljøet.

Et system ifølge frembringelsen til generering af kraft ombord på et skib omfatter en ammoniakmotor, som er anbragt til at producere en udstødningsgas. Det omfatter endvidere en turbolader, som indeholder en turbine og en kompressor. Ammoniakmotoren indeholder et udstødningsgasudløb og et udstødningsgasindløb, som er indirekte forbundet for at muliggøre recirkulation af en første portion af udstødningsgassen, der produceres af ammoniakmotoren, tilbage til ammoniakmotoren. Turbinen er i kommunikation med ammoniakmotoren og anbragt til at blive roteret ved hjælp af en anden portion af udstødningsgassen, der produceres af ammoniakmotoren. Kompressoren er anbragt til at blive drevet ved hjælp af turbinerotation for at tryksætte luft, og kompressoren er i kommunikation med ammoniakmotoren for at føre den tryksatte luft til ammoniakmotoren. Systemet er kendetegnet ved, at det endvidere omfatter en skrubber til vaskning og køling af i det mindste den første portion af udstødningsgassen med et skrubberfluid. Skrubberen er i kommunikation med ammoniakmotoren for at modtage i det mindste den første portion af udstødningsgassen fra ammoniakmotoren. Endvidere er skrubberen i kommunikation med ammoniakmotoren for at føre den første portion af udstødningsgassen til ammoniakmotoren efter vaskning og køling af denne.

Ved en ammoniakmotor forstås en motor, som kan drives ved i det mindste ammoniak og/eller et brændstof indeholdende ammoniak, men eventuelt også ved hjælp af andre brændstoffer.

Når det gennem hele teksten nævnes, at noget er i kommunikation med noget andet, så kan de være i direkte eller i indirekte kommunikation med hinanden.

Den første portion kan udgøre 0-100 % af udstødningsgassen, og dette kan variere over tid. Den første portion bør typisk udgøre 30-40 % af udstødningsgassen for at gøre det muligt at opfylde gældende bestemmelser

Den anden portion af udstødningsgassen kan eller kan ikke omfatte den første portion af udstødningsgassen. I tilfælde af, at den anden portion af udstødningsgassen omfatter den første portion af udstødningsgassen, kan skrubberen anbringes til at modtage, vaske og køle den anden portion af udstødningsgassen.

Den anden portion af udstødningsgassen kan eller kan ikke forlade ammoniakmotoren via udstødningsgasudløbet.

Ved at i det mindste den første portion af udstødningsgassen, som er anbragt til at blive recirkuleret, føres gennem skrubberen, bliver den effektivt kølet tilstrækkeligt til at blive recirkuleret. Endvidere skylles den med skrubberfluidet og derved renses for partikelformet stof og svovloxider, hvis brændstoffet, der genererer udstødningsgassen, skulle indeholder svovl.

Der findes forskellige typer af skrubbere. En type af skrubber er den såkaldte skrubber med åben sløjfe, som anvender havvand til at vaske og køle udstødningsgassen. Havvand føres derefter fra havet gennem skrubberen én gang til absorbering af forurenende stoffer fra og køling af udstødningsgassen, før det udledes tilbage til havet. En anden type af skrubber er den såkaldte skrubber med lukket sløje, som anvender cirkulerende ferskvand eller havvand, eventuelt i kombination med et alkalisk middel såsom natriumhydroxid (NaOH), natriumcarbonat (Na2CO3) eller magnesiumoxid (MgO), for at vaske og køle udstødningsgassen. I en sådan skrubber øges mængderne af partikelformet stof og eventuelt salte i det cirkulerende ferskvand eller havvand gradvist. For at styre kvaliteten af det cirkulerende ferskvand eller havvand kan en lille mængde heraf således lejlighedsvis eller kontinuerligt udblæses for at blive renset, før det recirkuleres, lagres på skibet eller udledes overbord.

Systemet ifølge frembringelsen kan være sådant, at et skrubberfluidindløb af skrubberen er anbragt i kommunikation med et skrubberfluidudløb af skrubberen. Derved kan der muliggøres en recirkulation af skrubberfluid, dvs. i en skrubber med lukket sløjfe. Skrubbere med lukket sløje, især ferskvandsskrubbere med lukket sløjfe, kan i særdeleshed være velegnede til systemer, som har en EGR-funktion, idet skrubberfluidet ikke vil indeholde chlorider fra havvand, som kunne forårsage korrosion på komponenter i resten af systemet.

Systemet kan endvidere omfatte en cirkulationstank, hvilken cirkulationstank er i kommunikation med skrubberen, f.eks. med skrubberfluidudløbet deraf, for at modtage skrubberfluidet fra skrubberen efter vaskning og køling af den første portion af udstødningsgassen, og hvilken cirkulationstank er i kommunikation med skrubberen, f.eks. med skrubberfluidindløbet deraf, for at føre skrubberfluidet til skrubberen.

Systemet kan endvidere omfatte en varmeveksler, som er anbragt nedstrøms skrubberfluidudløbet og opstrøms skrubberfluidindløbet. Derved kan skrubberfluidet køles under recirkulationen, dvs. efter passage gennem skrubberen og før en anden passage gennem skrubberen, for at muliggøre tilstrækkelig køling af den første portion af udstødningsgassen. Forskellige kølemedier af varmeveksleren er mulige, f.eks. havvand.

Systemet kan endvidere omfatte en vandrenseenhed. Vandrenseenheden kan anbringes i kommunikation med skrubberen, eventuelt med cirkulationstanken, hvis en sådan er til stede, for at modtage skrubberfluidet efter vaskning og køling af den første portion af udstødningsgassen og separering af denne i en første og anden fraktion. Den anden fraktion er mere forurenet end den første fraktion. Den første fraktion kan føres tilbage til skrubberen direkte eller indirekte, f.eks. via cirkulationstanken, hvis en sådan er til stede, eller føres til en lagringstank eller udledes overbord, som kunne nødvendiggøre efterfyldning af skrubberfluid. Derved kan skrubberfluidet i systemet holdes tilstrækkeligt rent med henblik på korrekt styring af skrubberen.

Vandrenseenheden kan omfatte en centrifugalseparator såsom en højhastighedsseparator, en dekanter eller en kombination deraf og/eller et membranfilter.

Ifølge en udførelsesform er skrubberen anbragt nedstrøms turbinen, og den anden portion af udstødningsgassen omfatter den første portion af udstødningsgassen. Derfor kan den anden portion af udstødningsgassen, som indeholder den første portion af udstødningsgassen, føres gennem turbinen, før i det mindste den første portion af udstødningsgassen renses og køles af skrubberen, og den første portion af udstødningsgassen recirkuleres til ammoniakmotoren. Denne udførelsesform muliggør såkaldt lavtryks-EGR. En fordel ved lavtryks-EGR er, at eksisterende vådskrubbere relativt nemt kan modificeres, således at de kan anvendes i et system af lavtryks-EGRtypen.

I tilfældet med udførelsesformen ovenfor kan en tredje portion af udstødningsgassen, som er den anden portion minus den første portion, udledes efter passering af turbinen, dvs. uden at passere skrubberen. Alternativt kan skrubberen anbringes til at modtage og vaske samt køle med skrubberfluidet den anden portion af udstødningsgassen, som indeholder den første portion af udstødningsgassen, dvs. også den tredje portion af udstødningsgassen. Om den tredje portion af udstødningsgassen ledes gennem skrubberen eller ej, kan f.eks. afhænge af, hvilket brændstof der anvendes for at drive ammoniakmotoren. Hvis en blanding af HFO og ammoniak f.eks. anvendes som brændstof, kan den tredje portion af udstødningsgassen ledes gennem skrubberen. Hvis derimod en blanding af DO og ammoniak anvendes som brændstof, kan den tredje portion af udstødningsgassen ikke ledes gennem skrubberen.

Som et alternativ til udførelsesformen ovenfor kan den første portion af udstødningsgassen separeres fra den anden portion af udstødningsgassen, og skrubberen kan i stedet anbringes opstrøms turbinen, efter at den første portion af udstødningsgassen er blevet separeret fra den anden portion af udstødningsgassen. Derfor kan kun den anden portion af udstødningsgassen føres gennem turbinen, mens kun den første portion af udstødningsgassen renses og køles af skrubberen og recirkuleres til ammoniakmotoren. Denne udførelsesform muliggør såkaldt højtryksEGR. En fordel ved højtryks-EGR er, at partikelformet stof og svovloxider, hvis sådanne er til stede i udstødningsgassen, kan hindres i at korrodere eller blokere nogle komponenter af systemet, hvilket der vil blive redegjort nærmere for i det nedenstående.

Systemet kan endvidere omfatte en ventilator, eller EGR-ventilator, som er anbragt til at trække den første portion af udstødningsgassen gennem skrubberen og ind i ammoniakmotoren. Ved hjælp af ventilatoren kan trykket af udstødningsgassen, der skal recirkuleres, øges, og flowet af udstødningsgassen, der skal recirkuleres, kan styres. Ventilatoren kan anbringes i forskellige positioner i systemet, f.eks. på brændstoffet, der anvendes til at drive ammoniakmotoren. Ventilatoren kan f.eks., hvis brændstoffet er relativt snavset, anbringes foran eller opstrøms skrubberen, således at udstødningsgassen føres gennem ventilatoren, før den køles i skrubberen. Derved kan aflejringer af partikelformet stof inde i ventilatoren minimeres. På den ene side kan ventilatoren, hvis brændstoffet er relativt rent, anbringes efter eller nedstrøms skrubberen, således at udstødningsgassen føres gennem ventilatoren, efter at den er kølet i skrubberen. En sådan nedstrømsventilator kan håndtere et større udstødningsgasflow end en opstrømsventilator, idet den passerende udstødningsgas er koldere og dermed mindre volumen-krævende. Endvidere kan en sådan nedstrømsventilator være mindre “avanceret” end en opstrømsventilator, idet dens komponenter udsættes for lavere temperaturer.

En fremgangsmåde til generering af kraft ombord på et skib omfatter styring af en ammoniakmotor, hvor en udstødningsgas produceres, og recirkulation af en første portion af udstødningsgassen, som produceres af ammoniakmotoren, tilbage til ammoniakmotoren. Fremgangsmåden omfatter endvidere tilførsel af en anden portion af udstødningsgassen, der produceres af ammoniakmotoren, til en turbine af en turbolader for at rotere den, tilvejebringelse af kraft fra en turbinerotation til en kompressor af turboladeren for at tryksætte luft og tilførsel af den tryksatte luft til ammoniakmotoren. Fremgangsmåden er kendetegnet ved, at den endvidere omfatter tilførsel af den første portion af udstødningsgassen, der produceres af ammoniakmotoren, til en skrubber, vaskning og køling med et skrubberfluid af den første portion af udstødningsgasen i skrubberen og efter vaskning og køling recirkulation af den første portion af udstødningsgassen fra skrubberen til ammoniakmotoren. Recirkulationen af den første portion af udstødningsgassen udføres således, efter at den er blevet vasket og kølet af skrubberen.

Et skrubberfluidindløb af skrubberen kan anbringes i kommunikation med et skrubberfluidudløb af skrubberen, og fremgangsmåden kan endvidere omfatte recirkulation af skrubberfluidet gennem skrubberen.

Fremgangsmåden kan endvidere omfatte køling i en varmeveksler af skrubberfluidet nedstrøms skrubberfluidudløbet og opstrøms skrubberfluidindløbet.

Fremgangsmåden kan endvidere omfatte tilførsel af en portion af skrubberfluidet, efter at den er blevet anvendt til vaskning og køling af den første portion af udstødningsgassen, fra skrubberen til vandrenseenheden og separering i vandrenseenheden af portionen af skrubberfluidet i en første og en anden fraktion, hvor den anden fraktion er mere forurenet end den første fraktion.

Den anden portion af udstødningsgassen, der produceres af ammoniakmotoren, kan omfatte den første portion af udstødningsgassen, der produceres af ammoniakmotoren. Fremgangsmåden kan endvidere omfatte tilførsel af den anden portion af udstødningsgassen til turbinen før tilførsel af den første portion af udstødningsgassen til skrubberen. Den samlede anden portion af udstødningsgassen, og ikke kun den første portion, kan eller kan ikke modtages, vaskes og køles af skrubberen.

Alternativt kan den første portion af udstødningsgassen, der produceres af ammoniakmotoren, være separeret fra den anden portion af udstødningsgassen, der produceres af ammoniakmotoren. Fremgangsmåden kan endvidere omfatte separering af den første og anden portion af udstødningsgassen fra hinanden før tilførsel af den første portion til skrubberen og den anden portion til turbinen.

De ovenfor redegjorte fordele ved de forskellige udførelsesformer af systemet ifølge frembringelsen er også til stede for de tilsvarende forskellige udførelsesformer af fremgangsmåden.

Andre formål, træk, aspekter og fordele ved frembringelsen vil dog fremgå af den følgende detaljerede beskrivelse såvel som fra tegningerne.

Kort beskrivelse af tegningerne

Frembringelsen vil nu blive beskrevet mere detaljeret under henvisning til de vedlagte skematiske tegninger, hvor fig. 1 er et blokdiagram, som skematisk illustrerer et system til generering af kraft ombord på et skib, fig. 2 er et flowdiagram, der illustrerer en fremgangsmåde til generering af kraft ombord på et skib ved hjælp af et system i henhold til fig. 1, fig. 3 er et blokdiagram, som skematisk illustrerer et alternativt system til generering af kraft ombord på et skib, og

Fig. 4 er et flowdiagram, der illustrerer en fremgangsmåde til generering af kraft ombord på et skib ved hjælp af et system i henhold til fig. 3.

Detaljeret beskrivelse

Fig. 1 illustrerer et system 1 til generering af kraft ombord på et skib (ikke illustreret). Det omfatter en motor 3, en turbolader 5, en skrubber 7, en cirkulationstank

9, en pladevarmeveksler 11, en vandrenseenhed 13 i form af en højhastighedsseparator, en slamtank 15, en kemisk doseringsenhed 17, en EGRventilator 18 og en luftkøler 19. Til gengæld omfatter turboladeren 5 en turbine 21 og en kompressor 23, motoren 3 omfatter et udstødningsgasudløb 25 og et udstødningsgasindløb 27, og skrubberen 7 omfatter et skrubberfluidindløb 29 og et skrubberfluidudløb 31. Skrubberen 7 er baseret på enten tilfældig eller struktureret pakning, sprøjter, bakker eller en kombination deraf. Den arbejder på en konventionel måde, som ikke er beskrevet yderligere her.

Fig. 2 illustrerer en fremgangsmåde til generering af kraft ved hjælp af systemet 1. Motoren 3 drives af en blanding af HFO og ammoniak, dvs. det er en ammoniakmotor, og den genererer udstødningsgas EG (trin A). Som der nærmere vil blive redegjort for i det nedenstående, er systemet 1 indrettet til at recirkulere en første portion EG1 af udstødningsgassen EG til motoren 3 for at reducere salpetersyreemissionerne. En anden portion EG2 af udstødningsgassen EG, som her er hele udstødningsgassen og dermed omfatter den første portion EG1 af udstødningsgassen, føres fra motoren 3 til turbinen 21 for at rotere samme (trin B). Rotationen af turbinen 21 anvendes som kraft af kompressoren 23 for at tryksætte og komprimere luft taget udefra (trin C). Den tryksatte, komprimerede luft køles af luftkøleren 19 (trin D), før den føres ind i motoren 3 (trin E). Når udstødningsgassen har passeret turbinen 21, føres den ved hjælp af EGR-ventilatoren 18 til skrubberen 7 (trin F). Inde i skrubberen 7 vaskes og køles udstødningsgassen, som stadig er hele udstødningsgassen, med et skrubberfluid SF (trin G) i form af ferskvand indeholdende et alkalisk middel såsom natriumhydroxid (NaOH). Skrubberfluidet SF føres fra cirkulationstanken 9 via varmeveksleren 11 til skrubberen 7 gennem skrubberfluidindløbet 29 deraf. Inde i skrubberen 17 køler skrubberfluidet SF udstødningsgassen og absorberer forurenende stoffer fra den for at rense den, hvorefter skrubberfluidet SF føres gennem skrubberfluidudløbet 31 tilbage til cirkulationstanken 9. Derfor kommunikerer skrubberfluidindløbet 29 indirekte, dvs. via cirkulationstanken 9 og varmeveksleren 11, med skrubberfluidudløbet 31, hvor skrubberfluidet SF recirkuleres gennem skrubberen 7 (trin H). Under recirkulationen køles skrubberfluidet SF af varmeveksleren 11 (trin I) for at muliggøre tilstrækkelig køling af udstødningsgasen i skrubberen 7. Der anvendes havvand som kølemedier i varmeveksleren.

Når skrubberfluidet SF recirkuleres gennem skrubberen 7, bliver det mere og mere forurenet. For at sikre en effektiv funktion af skrubberen 7 må skrubberfluidet ikke blive alt for forurenet. Følgelig pumpes en portion af skrubberfluidet SF kontinuerligt fra cirkulationstanken 9 til vandrenseenheden 13 (trin J) for at blive renset. For at sikre en tilstrækkelig mængde af skrubberfluid i cirkulationstanken 9 bliver det måske nødvendigt at efterfylde den med skrubberfluid for at erstatte det skrubberfluid, der er pumpet væk. Når skrubberfluidet køler udstødningsgassen, kan vanddampen i udstødningsgassen kondensere, hvilket kan resultere i en automatisk, kontinuerlig efterfyldning af skrubberfluidet og eventuelt også en overskydende mængde af skrubberfluid, som nødvendiggør udblæsning af skrubberfluid til vandrenseenheden 13. Endvidere kan skrubberfluidefterfyldning indbefatte tilsætning af rent ferskvand uden for systemet 1. Desuden kan der ske en “intern” efterfyldning af skrubberfluid, når skrubberfluidet vender tilbage til cirkulationstanken 9 efter rensning, hvilket der nærmere vil blive redegjort for i det nedenstående.

Vandrenseenheden 13 separerer portionen af skrubberfluidet SF i en første og anden fraktion (trin K). Den anden fraktion, som er mere forurenet end den første fraktion, føres til slamtanken 15 (trin L). Den første fraktion føres tilbage til cirkulationstanken 9, som resulterer i en “intern” efterfyldning af skrubberfluid, eller til en lagringstank (ikke illustreret) eller udledes (trin M).

Et kemisk stof, der indeholder det alkaliske middel, her NaOH, til justering af skrubberfluid-pH'en til 6,5, føres via den kemiske doseringsenhed 17 til skrubberfluidet SF i cirkulationstanken 9 (trin N).

Efter at den rensede og kølede udstødningsgas har forladt skrubberen 7, føres den første portion EG1 heraf til kompressoren 23 for at blive tryksat og komprimeret (trin O), før den tilføres køleren 19 for at blive kølet (trin P). Endvidere føres den første portion EG1 af udstødningsgassen tilbage eller recirkuleres til motoren 3 (trin Q). Udstødningsgasudløbet 25 kommunikerer således indirekte, dvs. via turbinen 21, skrubberen 7, kompressoren 23 og køleren 19, med udstødningsgasindløbet 27 for at muliggøre en udstødningsgasrecirkulation. Kompressionen, kølingen og tilførslen til motoren af den første portion EG1 af udstødningsgassen (trin O, P og Q) på den ene side og luften taget udefra (trin C, D og E) på den anden side udføres samtidigt, dvs. på blandingen af udeluften og den første portion af udstødningsgassen. På samme tid udledes en tredje portion EG3 af udstødningsgassen, som er den anden portion EG2 minus den første portion EG1 af udstødningsgassen, fra systemet 1 (trin R).

I det ovennævnte system 1 er den anden portion EG2 af udstødningsgassen hele udstødningsgassen, dvs. den anden portion EG2 af udstødningsgassen omfatter den første portion EG1 af udstødningsgassen. Hele udstødningsgassen anvendes således til at rotere turbinen 21, og hele udstødningsgassen renses og køles af skrubberen 7. Efter skrubberen 7 inddeles den anden portion EG2, dvs. hele udstødningsgassen, i den første og tredje portion EG1 og EG3. Den første portion EG1 recirkuleres til motoren 3, mens den tredje portion EG3 udledes fra systemet 1. Systemet 1 er altså af en såkaldt lavtrykstype. En ulempe ved lavtrykssystemer kan være, at den første portion EG1 af udstødningsgassen, og i sær de forurenende stoffer, som er indeholdt deri, føres gennem køleren 19, hvilket kan resultere i korrosion af og aflejringer i køleren.

Ifølge en alternativ udførelsesform kan skrubberen 7 anbringes til at køle og vaske udelukkende den første portion EG1 af udstødningsgassen, især hvis ammoniakmotoren 3 drives af et renere brændstof såsom ren ammoniak eller en blanding af ammoniak og DO. Den anden portion EG2, dvs. hele udstødningsgassen, kan så inddeles i den første og tredje portion EG1 og EG3 efter turbinen 21 men før skrubberen 7, hvorefter den tredje portion EG3 kan udledes fra systemet.

Fig. 3 illustrerer et andet system 51 til generering af kraft ombord på et skib (ikke illustreret). Det omfatter en motor 3, en turbolader 5, en skrubber 7, en cirkulationstank 9, en pladevarmeveksler 11, en vandrenseenhed 13 i form af en højhastighedsseparator, en slamtank 15, en kemisk doseringsenhed 17 og en luftkøler 19. Til gengæld omfatter turboladeren 5 en turbine 21 og en kompressor 23, motoren 3 omfatter et udstødningsgasudløb 25 og et udstødningsgasindløb 27, og skrubberen 7 omfatter et skrubberfluidindløb 29 og et skrubberfluidudløb 31. Ligesom den ovennævnte skrubber er denne skrubber 7 baseret på enten tilfældig eller struktureret pakning, sprøjter, bakker eller en kombination deraf. Den arbejder på en konventionel måde, som ikke er beskrevet yderligere her. Fig. 4 illustrerer en fremgangsmåde til generering af kraft ved hjælp af systemet 51. Motoren 3 drives af en blanding af HFO og ammoniak, dvs. det er en ammoniakmotor, og den genererer udstødningsgas EG (trin A). Som der nærmere vil blive redegjort for i det nedenstående, er systemet 51 indrettet til at recirkulere en første portion EG1 af udstødningsgassen EG til motoren 3 for at reducere salpetersyreemissionerne. Nedstrøms motoren 3 er udstødningsgassen EG inddelt i den første portion EG1 og en anden portion EG2 af udstødningsgassen. Her er den første og anden portion EG1 og EG2 således separate portioner af udstødningsgassen EG. Den anden portion EG2 af udstødningsgassen EG føres fra motoren 3 til turbinen 21 for at rotere samme (trin B). Rotationen af turbinen 21 anvendes som kraft af kompressoren 23 for at tryksætte og komprimere luft taget udefra (trin C). Den tryksatte, komprimerede luft køles af luftkøleren 19 (trin D), før den føres ind i motoren 3 (trin E). Den første portion EG1 af udstødningsgassen EG føres til skrubberen 7 (trin F). Inde i skrubberen 7 vaskes og køles den første portion EG1 af udstødningsgassen med et skrubberfluid SF (trin G) i form af ferskvand indeholdende et alkalisk middel såsom natriumhydroxid (NaOH). Skrubberfluidet SF føres fra cirkulationstanken 9 via varmeveksleren 11 til skrubberen 7 gennem skrubberfluidindløbet 29 deraf. Inde i skrubberen 17 køler skrubberfluidet SF udstødningsgassen og absorberer forurenende stoffer fra den for at rense den, hvorefter skrubberfluidet SF føres gennem skrubberfluidudløbet 31 tilbage til cirkulationstanken 9. Derfor kommunikerer skrubberfluidindløbet 29 indirekte, dvs. via cirkulationstanken 9 og varmeveksleren 11, med skrubberfluidudløbet 31, hvor skrubberfluidet SF recirkuleres gennem skrubberen 7 (trin H). Under recirkulationen køles skrubberfluidet SF af varmeveksleren 11 (trin I) for at muliggøre tilstrækkelig køling af udstødningsgasen i skrubberen 7.

Når skrubberfluidet SF recirkuleres gennem skrubberen 7, bliver det mere og mere forurenet. For at sikre en effektiv funktion af skrubberen 7 må skrubberfluidet ikke blive alt for forurenet. Følgelig pumpes en portion af skrubberfluidet SF kontinuerligt fra cirkulationstanken 9 til vandrenseenheden 13 (trin J) for at blive renset. For at sikre en tilstrækkelig mængde af skrubberfluid i cirkulationstanken 9 bliver det måske nødvendigt at fylde den med skrubberfluid for at erstatte det skrubberfluid, der er pumpet væk. Når skrubberfluidet køler udstødningsgassen, kan vanddampen i udstødningsgassen kondensere, hvilket kan resultere i en automatisk, kontinuerlig efterfyldning af skrubberfluidet og eventuelt også en overskydende mængde af skrubberfluid, som nødvendiggør udblæsning af skrubberfluid til vandrenseenheden 13. Endvidere kan skrubberfluidefterfyldning indbefatte tilsætning af rent ferskvand uden for systemet 1. Desuden kan der ske en “intern” efterfyldning af skrubberfluid, når skrubberfluidet vender tilbage til cirkulationstanken 9 efter rensning, hvilket der nærmere vil blive redegjort for i det nedenstående.

Efter at den rensede og kølede første portion EG1 af udstødningsgassen har forladt skrubberen 7, tilbageføres eller recirkuleres den til motoren 3 (trin Q). Udstødningsgasudløbet 25 kommunikerer således indirekte, dvs. via skrubberen 7, med udstødningsgasindløbet 27 for at muliggøre udstødningsgasrecirkulation. Tilførslen til motoren af den første portion EG1 af udstødningsgassen (trin Q) på den ene side og den kølede tryksatte luft taget udefra (trin E) på den anden side udføres samtidigt i en enkelt funktion, dvs. på blandingen af udeluften og den første portion af udstødningsgassen. Når den anden portion EG2 af udstødningsgassen har passeret turbinen 21, udledes den fra systemet 51 (trin R).

I det ovennævnte system 51 omfatter den anden portion EG2 af udstødningsgassen ikke den første portion EG1 af udstødningsgassen. Det er således kun den anden portion EG2 af udstødningsgassen, der anvendes til at rotere turbinen 21, før den udledes fra systemet 57. Endvidere er det kun den første portion EG1 af udstødningsgassen, der renses og køles af skrubberen 7, før den recirkuleres til motoren 3. Systemet 51 er altså af en såkaldt højtrykstype. En fordel ved dette system er, at den første portion EG1 af udstødningsgassen EG og især de forurenende stoffer, som er indeholdt deri, ikke passerer gennem køleren 19, hvilket kan mindske risikoen for korrosion og blokering af køleren.

Ifølge en alternativ udførelsesform kan systemet 57 omfatte en anden skrubber, som er anbragt nedstrøms turbinen 21 for at rense den anden portion EG2 af udstødningsgassen, før den udledes. En sådan yderligere skrubber kan være ledsaget af en separat cirkulationstank, varmeveksler, kemisk doseringsenhed, vandrenseenhed og slamtank, eller den kunne dele en eller flere af disse komponenter med skrubberen 7.

I begge af de ovenfor beskrevne systemer fjerner skrubberen ikke kun forurenende stoffer fra udstødningsgassen for at gøre den mindre skadelig i forhold til miljøet, men den køler også effektivt udstødningsgasen, således at der muliggøres en recirkulation af denne. Udstødningsgasrecirkulationen reducerer oxygenkoncentrationen af motorens forbrændingsluft, som til gengæld vil reducere dannelsen af salpetersyre i udstødningsgassen.

Komponenterne af de ovenfor beskrevne systemer er forbundet ved egnede rørledninger for at gøre det muligt for dem at kommunikere på den ovenfor specificerede måde og for at muliggøre de ovenfor specificerede flows mellem komponenterne. Rørledningsformen kan variere mellem forskellige udførelsesformer af frembringelsen. For eksempel kan i udførelsesformer af systemet, som er alternativer til den, der er illustreret i fig. 1, luften og den første portion af udstødningsgassen føres fra kompressoren til motoren gennem forskellige og ikke fælles rørledninger. Den første fraktion af skrubberfluidet kan også føres fra vandrenseenheden til cirkulationstanken gennem separate rørledninger. Ligeledes kan den første og tredje portion EG1 og EG3 af udstødningsgassen forlade skrubberen gennem separate rørledninger. Som et andet eksempel kan luften og den første portion af udstødningsgassen i udførelsesformer af systemet, som er alternativer til den, der er illustreret i fig. 3, føres fra hhv. køleren og skrubberen til motoren gennem forskellige rørledninger hele vejen. Den første og anden portion EG1 og EG2 af udstødningsgassen kan også forlade motoren gennem separate rørledninger.

Den ovenfor beskrevne udførelsesform af den foreliggende frembringelse skal kun ses som et eksempel. En fagmand erkender, at udførelsesformen, som der er redegjort for, kan varieres i et antal af måder uden at afvige fra det opfinderiske koncept.

I de ovenfor beskrevne udførelsesformer føres den første fraktion af skrubberfluidet fra vandrenseenheden til cirkulationstanken, udledes overbord eller tilføres en lagringstank. Den første fraktion kan renses yderligere, f.eks. ved hjælp af en membran, før den tilføres en cirkulationstank eller en lagringstank eller udledes overbord. Om den første fraktion føres til cirkulationstanken, til en lagringstank eller overbord, kan afhænge af dens kvalitet, skibets omgivelser og mængden af skrubberfluid. Desuden behøver skrubberfluidet ikke kontinuerligt at blive overført fra cirkulationstanken til vandrenseenheden. Tilførslen kan være diskontinuerlig. Den kan også variere over tid.

Systemerne, som er beskrevet ovenfor, kan omfatte yderligere komponenter, så de kan fungere korrekt, såsom pumper, ventiler, sensorer, vandanalyseenheder, styreenheder osv. Som et eksempel kan systemerne omfatte en pH-meter eller sensor mellem skrubberen og cirkulationstanken til måling af skrubberfluidets pH. Denne pHmeter kan kommunikere med den kemiske doseringsenhed 17. Som et andet eksempel kan systemerne omfatte en EGR-ventil til styring af flowet af recirkuleret udstødningsgas.

Alternativ positionering af systemkomponenterne i forhold til hinanden er mulig. Den kemiske doseringsenhed kan f.eks. anbringes mellem skrubberen og cirkulationstanken eller varmeveksleren eller mellem cirkulationstanken og varmeveksleren. I andre udførelsesformer kan det være muligt at ekskludere den kemiske doseringsenhed, f.eks. hvis ammoniakmotoren drives af renere brændstof såsom ren ammoniak eller en blanding af DO og ammoniak. Hvis ammoniakmotoren drives af renere brændstof, kan EGR-ventilatoren endvidere anbringes efter eller nedstrøms skrubberen.

Det kemiske stof, som tilvejebringes af den kemiske doseringsenhed, kan indeholde andre/yderligere kemikalier end det alkaliske middel såsom et flokkuleringsmiddel og/eller et koaguleringsmiddel. Desuden kan vandrensningen yderligere omfatte en flokkuleringsenhed, som er anbragt opstrøms, dvs. foran højhastighedsseparatoren og nedstrøms, dvs. efter den kemiske doseringsenhed. En sådan flokkuleringsenhed kan anbringes til at holde skrubberfluidet, før det modtages af højhastighedsseparatoren, for at muliggøre tilstrækkelig tid til flokkulering. Derved kan effektiviteten af højhastighedsseparatoren optimeres.

Et system ifølge frembringelsen behøver ikke at omfatte en cirkulationstank. I en alternativ udførelsesform kan vandrenseenheden således anbringes til at føre den første fraktion til skrubberen i stedet for til en cirkulationstank. I en anden alternativ udførelsesform kan systemet være af en åben sløjfe-type, så det ikke indbefatter recirkulation eller tilbagevenden af skrubberfluidet.

Skrubberfluidet behøver ikke at omfatte ferskvand og et alkalisk middel, men kan i stedet omfatte havvand og et alkalisk middel eller en kombination deraf. Anvendelse af havvand i skrubberfluidet kan imidlertid kræve anvendelse af bestemte materialer til systemkomponenterne for at undgå korrosionsproblemer.

Det bør understreges, at trinnene af fremgangsmåden ifølge frembringelsen er blevet kaldt trin A, trin B, osv. udelukkende med henblik på identificeringsformål. Trinnene behøver således ikke at blive udført i den specifikke rækkefølge trin A, trin B, osv. Endvidere kan et eller flere trin udelades i alternative udførelsesformer.

Det bør understreges, at attributterne første, anden, tredje, osv. anvendes heri udelukkende for at skelne mellem formål og ikke for at udtrykke en særlig specifik rækkefølge.

Det bør understreges, at en beskrivelse af detaljer, som ikke er relevante for den foreliggende frembringelse, er blevet udeladt, og at figurerne udelukkende er skematiske og ikke tegnet i henhold til målestok.

Claims

1. System (1, 51) til generering af kraft ombord på et skib, omfattende en ammoniakmotor (3), som er anbragt til at producere en udstødningsgas, og en turbolader (5) indeholdende en turbine (21) og en kompressor (23), hvor ammoniakmotoren (3) indeholder et udstødningsgasudløb (25) og et udstødningsgasindløb (27), som er forbundet for at muliggøre recirkulation af en første portion (EG1) af udstødningsgassen (EG), der produceres af ammoniakmotoren (3), tilbage til ammoniakmotoren (3), hvor turbinen (21) er i kommunikation med ammoniakmotoren (3) og anbragt til at blive roteret ved hjælp af en anden portion (EG2) af udstødningsgassen (EG), der produceres af ammoniakmotoren (3), hvor kompressoren (23) er anbragt til at blive drevet ved hjælp af turbinerotation for at tryksætte luft, og hvor kompressoren (23) er i kommunikation med ammoniakmotoren (3) for at føre den tryksatte luft til ammoniakmotoren (3), kendetegnet ved endvidere at omfatte en skrubber (7) til vaskning og køling af den første portion (EG1) af udstødningsgassen (EG) med et skrubberfluid (SF), hvilken skrubber (7) er i kommunikation med ammoniakmotoren (3) for at modtage den første portion (EG1) af udstødningsgassen (EG) fra ammoniakmotoren (3), og hvilken skrubber (7) er i kommunikation med ammoniakmotoren (3) for at føre den første portion (EG1) af udstødningsgassen (EG) til ammoniakmotoren (3) efter rensning og køling af denne.

2. System (1, 51) ifølge krav 1, hvor et skrubberfluidindløb (29) af skrubberen (7) er anbragt i kommunikation med et skrubberfluidudløb (31) af skrubberen (7).

3. System (1, 51) ifølge krav 2, endvidere omfattende en cirkulationstank (9), hvor cirkulationstanken (9) er i kommunikation med skrubberen (7) for at modtage skrubberfluidet (SF) fra skrubberen (7) efter vaskning og køling, og cirkulationstanken (9) er i kommunikation med skrubberen (7) for at føre skrubberfluidet (SF) til skrubberen (7).

4. System (1, 51) ifølge et hvilket som helst af kravene 2-3, endvidere omfattende en varmeveksler (11), som er anbragt nedstrøms skrubberfluidudløbet (31) og opstrøms skrubberfluidindløbet (29).

5. System (1, 51) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, endvidere omfattende en vandrenseenhed (13), som er anbragt i kommunikation med skrubberen (7) for at modtage skrubberfluidet (SF) efter vaskning og køling og separering af det i en første og en anden fraktion, hvilken anden fraktion er mere forurenet end den første fraktion.

6. System (1) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvor skrubberen (

7) er anbragt nedstrøms turbinen (21), og den anden portion (EG2) af udstødningsgassen (EG) omfatter den første portion (EG1) af udstødningsgassen (EG).

5 7. System (1) ifølge krav 6, hvor skrubberen (7) er anbragt til at modtage samt vaske og køle med skrubberfluidet (SF) den anden portion (EG2) af udstødningsgassen (EG).

8. System (51) ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, hvor skrubberen (7) er anbragt opstrøms turbinen (21), og den første portion (EG1) af udstødningsgassen

10 (EG) er adskilt fra den anden portion (EG2) af udstødningsgassen (EG).

9. System (1, 51) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, endvidere omfattende en ventilator (18), som er anbragt til at trække den første portion (EG1) af udstødningsgassen (EG) gennem skrubberen (7) og ind i ammoniakmotoren (3).