KR100284829B1

KR100284829B1 - 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법 및 장치

Info

Publication number: KR100284829B1
Application number: KR1019930006363A
Authority: KR
Inventors: 야코브폴렌바이더
Original assignee: 브룬너 하인리히 페터 울리히; 베르트질레 엔에스데 슈바이츠 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 2001-05-02
Also published as: FI931430A0; DE59301151D1; JP3431201B2; DK0577543T3; FI104107B1; JPH06117227A; CN1080560A; FI104107B; EP0577543A1; CN1040843C; FI931430A; KR940002474A; ES2081197T3; EP0577543B1

Abstract

본 발명에 따른 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법은 대형 디젤엔진(21)으로부터 나오는 배기가스를 대략 100℃ 로 냉각시키고, 냉각된 배기가스를 응축영역(3)에서 분사된 디젤연료와 접촉시켜서 배기가스에 포함된 탄화수소를 디젤연료입자에 응축시키고, 이와 같이 처리된 배기가스로부터 입자분리기(9)에서 응축물 입자를 분리시키는 단계로 이루어진다. 특히 적합한 연료는 평지씨(rape seed)오일 - 메틸 - 에스테르이다.

Description

대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법 및 장치

제1도는 본 발명에 따른 배기가스 정화장치의 개략도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

(1) : 배기관 (2) : 열교환기

(3) : 응축영역 (4) : 탱크

(6, 8) : 노즐 (9) : 입자분리기

(20) : 배기가스 (21) : 대형 디젤엔진

(24) : 워싱노즐

본 발명은 배기가스 정화방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 간단하며 저렴한 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법 및 장치에 관한 것이다.

고점도의 종유와 같은 저급연료를 사용하는 대형 디젤엔진의 동작은 종종 상당한 양의 매연이 배출된다. 매연은 검댕입자로 형성된 매우 작은 입자로 구성되며, 여기에는 점성의 탄화수소가 결합되어 있다. 검댕입자에는 황산염, 수분 그리고 마모에 의해 형성되는 금속성 입자들이 증착된다. 이와 같은 디젤엔진의 매연문제의 해결에 대해서는 많은 방법들이 있으며, 요약하면 두 그룹으로 나눌 수 있다. 그 하나의 그룹은 원인을 해결하기 위한 방법에 관한 것이며, 다른 그룹은 결과를 해결하기 위한 방법에 관한 것이다. 첫번째의 그룹의 방법에서는, 고급연료를 사용하고, 연소를 촉진시키는 첨가물을 가하여 구조나 작동방법에 의해 연소를 향상시킨다. 두번째의 그룹의 방법에서는, 배기가스에 후속처리를 해주는 방법이다. 배기가스에 대한 후속처리는 다시 후연소나 촉매에 의한 산화와 같이 개개의 입자요소를 감소시키는 방법과, 사이클론, 정전기, 모놀리식 집적회로 또는 백필터(bag filter)로 분리하는 것과 같이 모든 입자를 추출하는 방법이 있다. 그러나, 지금까지 알려진 방법들은 저효율, 고투자, 운전코스트, 폐기물의 처리문제, 또는 동작의 안전성 저하 등으로 인해 그다지 효용이 없었다. 후자의 경우, 이미 설명한 바와 같이 상당한 양의 점성의 끈끈한 탄화수소를 포함한 입자인 경우 특히 제한적이다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 간단하며 저렴하게 충분히 감소시키거나 또는 완전히 제거시키는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법 및 장치를 제공하는데 있다.

이 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 대형 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스를 정화하는 방법에 있어서, 대형 디젤엔진으로부터 나오는 배기가스를 대략 100℃ 로 냉각시키고, 냉각된 배기가스를 분사된 디젤연료와 접촉시켜서 배기가스에 포함된 탄화수소를 디젤연료입자에 응축시키고, 이와 같이 처리된 배기가스로부터 응축물 입자를 분리시키는 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법을 제공한다. 본 명세서에 있어서, "디젤연료"는 디젤프로세스에 따른 엔진작동에 유용한 모든 연료를 의미한다.

본 발명의 기술적 사상은 배기가스에 인위적으로 도입되는 디젤연료로 이루어지는 응축입자에 의해 탄화수소를 일정한 제어방식으로 응축시킨 후, 이 탄화수소를 배기가스로부터 분리시키는 것이다. 이것은 모인 응축물을 다시 대형 디젤엔진의 연료에 사용할 수 있다는 이점을 제공한다. 분사연료로서는 고비등점을 가지는 예를 들면 평지씨(rape seed)오일 - 메틸 - 에스테르와 같은 연료가 특히 적합하다.

본 발명에 의한 방법을 행하는 배기가스 정화장치는 대형 디젤엔진에 연결된 배기관에는 배기가스의 흐름방향으로 열교환기, 응축영역 및 분리기가 차례로 설치되고, 응축영역에는 1개 이상의 노즐이 설치되고, 또한 디젤연료의 탱크와 연결된다.

다음에, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제1도는 본 발명에 따른 배기가스 정화장치의 개략도이다.

연료로서 중유를 사용하여 동작하는 대형 디젤엔진(21)의 배기장치(20)에는 배기관(1)이 연결되어 열교환기(2)로 이어지며, 도면에는 상세히 도시되지 않았다. 열교환기(2)에는 다른 쪽의 입출구를 통해 물이 흐르며, 이 출구는 응축영역(3)에 연결되고, 여기서 라인(22)을 통해 디젤연료 예를 들면 평지씨오일 - 메틸 - 에스테르가 공급되는 1개 이상의 노즐(6)이 설치된다. 디젤연료를 노즐(6)에서 매우 미세한 입자로 분사하기 위해 압축공기가 라인(7)을 통해 노즐(6)로 공급된다. 배기가스의 흐름방향(A 방향)으로 노즐(6)의 앞에는 라인(23)을 통해 물을 공급하는 1개 이상의 노즐(8)이 설치된다. 배기가스의 흐름방향으로 노즐(6)의 뒤에는 입자분리기(9)가 설치되고, 그 뒤에는 1개 이상의 워싱노즐(24)이 위치한다. 배기가스의 흐름방향으로 워싱노즐(24)의 뒤에는 라인(25)이 연결되고, 이 라인(25)을 통해 정화된 가스가 정화장치로부터 대기로 배출된다(B 방향). 입자분리기(9)에서 분리된 액체는 라인(10)을 통해 디젤연료를 수용하는 탱크(4)로 보낸다. 탱크(4)에는 펌프(5)가 설치된 라인(22)이 연결되고, 펌프(5)는 응축제로 사용하는 디젤연료를 노즐(6)에 이송한다.

탱크(4)에는 라인(15)에 의해 연료가 공급되며, 이 라인(15)은 제어밸브(18)를 통해 탱크(4)에 연결되고, 타단은 디젤연료의 공급원(도시되지 않음)에 연결된다. 제어밸브(18)는 탱크(4)의 레벨을 제어하는 레벨센서(17)에 의해 제어된다. 라인(15)으로부터 라인(19)이 분기되어 차단밸브(28)를 통해 워싱노즐(24)에 연결된다. 탱크(4)의 저면 근방에는 배출라인(11)이 접속되고, 이 라인(11)에는 차단밸브(12)가 있고, 벤츄리관(16)을 거쳐 연료순환로(27)에 연결되고, 연료순환로(27)는 상세히 도시되지 않은 대형 디젤엔진(21)의 연료장치에 연결된다. 탱크(4)의 가장 낮은 위치에는 배출밸브(14)를 가진 라인(13)이 연결되고, 이를 통해 어떤 침전물이라도 탱크로부터 제거될 수 있다.

다음에, 배기가스 정화장치의 동작에 대하여 설명한다.

대형 디젤엔진(21)의 배기가스는 대략 200~400도의 온도로 배기장치(20)로부터 배출되어, 먼저 배기관(1)을 거쳐 열교환기(2)로 흐르고, 여기서 배기가스는 약 170℃ 정도로 냉각된다. 냉각된 배기가스는 응축영역(3)으로 흐르고, 이 응축영역(3)은 배기가스가 응축영역(3)을 0.5초 안에 통과할 수 있는 크기로 형성된다. 배기가스에 포함된 탄화수소는 노즐(6)을 통해 분사된 디젤연료에 의해 응축되고, 이 과정은 노즐(8)을 통해 부가적으로 분사되는 냉각수에 의해 가속되며, 이 부가적인 냉각에 의해 디젤연료의 기화방지를 확실하게 한다. 분사된 물에 의해 응축영역(3)에서의 온도는 대략 100℃로 된다. 응축영역(3)에서 형성된 응축입자는 배기가스와 함께 입자분리기(9)로 흘러서 분리되고, 이어서 라인(10)을 통해 탱크(4)로 보낸다. 입자분리기(9)에서 배출되는 배기가스는 라인(25)을 통해 대기로 방출할 수 있을 정도로 응축에 의해 정화되어 있다.

입자분리기(9)는 차단밸브(28)를 열어서 워싱노즐(24)을 통해 디젤연료를 분사하여 정기적으로 정화시킨다.

라인(10)을 통해 탱크(4)로 흐르는 응축물은 라인(22)을 통해 공급되는 디젤연료보다 점성이 강해서 탱크(4)의 수용물을 농화시키므로, 이를 방지하기 위해 탱크(4)의 저면 근방에 모인 대부분의 점성부분은 탱크로부터 차단밸브(12)를 통해 정기적으로 배출되어 벤츄리관(16)을 거쳐 연료순환로(27)에 흐르는 연료에 가해진다.

응축영역(3)에서의 응축제로서, 디젤오일도 고비등점의 연료군에 속하지는 않지만 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

대형 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스를 점화하는 방법에 있어서, 대형 디젤엔진으로부터 나오는 배기가스를 대략 100℃ 로 냉각시키고, 냉각된 배기가스를 분사된 디젤연료와 접촉시켜서 배기가스에 포함된 탄화수소를 디젤연료입자에 응축시키고, 이와 같이 처리된 배기가스로부터 응축물 입자를 분리시키는 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법.
제1항에 있어서, 디젤연료를 압축공기와 함께 분사하는 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 응축영역에 배기가스가 머무는 시간이 대략 0.5초인 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 배기가스의 냉각은 2단계로 행하는 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법.
제4항에 있어서, 제1단계에서 열교환기에 의해 냉각을 행하고, 제2단계에서 열교환기와 분사되는 디젤연료 사이에서 배기가스에 물을 분사하는 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법.
제1항에 있어서, 응축영역에서 분리된 응축물은 디젤연료의 탱크로 보내는 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법.
제6항에 있어서, 디젤연료의 탱크의 저면영역으로부터 상기 응축물의 일부가 정기적으로 배출되어 대형 디젤엔진에서 사용될 연료로 공급되는 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 디젤연료는 높은 비등점을 갖는 연료인 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법.
제8항에 있어서, 연료는 평지씨(rape seed)오일 - 메틸 - 에스테르인 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화방법.
대형 디젤엔진에 연결된 배기관에는 배기가스의 흐름방향으로 열교환기, 응축영역 및 분리기가 차례로 설치되고, 응축영역에는 1개 이상의 노즐이 설치되고, 또한 디젤연료의 탱크와 연결되는 것을 특징으로 하는 대형 디젤엔진의 배기가스 정화장치.