KR100502953B1 - 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템과 그 시스템을이용한 배기가스탈질방법 - Google Patents

요소수를 이용한 배기가스탈질시스템과 그 시스템을이용한 배기가스탈질방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100502953B1
KR100502953B1 KR10-2003-0074932A KR20030074932A KR100502953B1 KR 100502953 B1 KR100502953 B1 KR 100502953B1 KR 20030074932 A KR20030074932 A KR 20030074932A KR 100502953 B1 KR100502953 B1 KR 100502953B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reactor
reaction chamber
amount
exhaust gas
urea water
Prior art date
Application number
KR10-2003-0074932A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050039463A (ko
Inventor
이수태
김진영
송옥렬
Original Assignee
범아정밀(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 범아정밀(주) filed Critical 범아정밀(주)
Priority to KR10-2003-0074932A priority Critical patent/KR100502953B1/ko
Publication of KR20050039463A publication Critical patent/KR20050039463A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100502953B1 publication Critical patent/KR100502953B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2067—Urea

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

본 발명은 배기가스 중의 NOx를 탈질시키는 배기가스탈질시스템에 관한 것으로, 특히 저장탱크속에 용해된 요소수 바람직하게 40%의 요소수를 반응챔버에 분사하고 변환된 암모니아가 반응기 내부의 촉매에서 NO,NO2를 N2로 변화시키는 화학반응을 통해 NOx를 탈질시키는 것을 특징으로 하는 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템에 관한 것이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스탈질시스템은, 요소수를 저장하고 요소수의 분사량을 조절하는 요소수공급부와, 상기 요소수와 함께 분사되는 공기량을 조절하는 공기공급부와, 상기 요소수공급부와 공기공급부로부터 공급된 요소수와 공기를 분사하는 분사부와, 상기 분사부로부터 주입된 요소수 및 공기가 배기가스와 혼합되어 혼합가스를 형성하고 요소수가 암모니아로 변환되는 화학반응이 일어나는 반응챔버와, 촉매를 탑재하고 있으며 상기 반응챔버로부터의 혼합가스 중 질소산화물은 상기 촉매에서 탈질반응을 통해 질소로 변환되는 화학반응이 일어나는 반응기와, 상기 반응기로부터 배출된 혼합가스 중 질소산화물 및 암모니아의 양을 분석하는 질소산화물 및 암모니아분석기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

요소수를 이용한 배기가스탈질시스템과 그 시스템을 이용한 배기가스탈질방법{Exhaust Gas Denitrifing System using Urea as a Reducing Agent and Denitrifing Method using the System}
본 발명은 배기가스 중의 NOx를 탈질시키는 배기가스탈질시스템에 관한 것으로, 특히 저장탱크속에 용해된 요소수 바람직하게는 40%의 요소수를 반응챔버에 분사하고 반응챔버에서 요소수를 암모니아로 변화시키고 반응기내부의 촉매를 이용해 NOx를 탈질시키며, 시스템으로부터 수신된 각종 신호를 이용해 실시간으로 시스템을 제어함으로서 최적의 탈질효율을 얻고 질소산화물이나 암모니아로 인한 환경오염을 효율적으로 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템과 그 시스템을 이용한 배기가스탈질방법에 관한 것이다.
종래의 배기가스탈질시스템은, 저장탱크속에 용해된 암모니아수를 환원제로 하여 배기가스 중의 NOx성분을 탈질시키는 선택적촉매환원법을 사용하였다. 그러나, 암모니아는 자극적인 냄새와 함께 독성을 지니기 때문에, 인체에 유해한 물질로 분류되고 있고, 이와 같은 암모니아를 사용하는 종래의 시스템은, 암모니아의 관리를 위하여 고압가스압력용기를 저장탱크로 사용하고, 암모니아의 누설여부를 검지하는 암모니아 디텍터(detector), 누설된 암모니아의 세정하는 저장탱크 샤우어(shower), 저장탱크에서 발생되는 가스를 물에 용해시켜 폐수와 함께 처리하는 탱크와 같은 암모니아 처리안전설비와, 암모니아수를 기화시키는 기화기와 상기 기화기에 설치되는 히터 또는 배기가스를 재순환하여 기화기에 고온의 가스를 공급하는 순환송풍기 등과 같은 설비를 추가로 구비하여야 하기 때문에 설비를 구축함에 있어 높은 기술력을 요구할 뿐만 아니라 높은 비용과 많은 시간이 소요되며, 무엇보다도 누설시에는 인체에 유해한 영향을 미친다는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 앞서 본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 저장탱크에 요소수를 함유하고 해당 요소수를 반응챔버에 분사하여 상기 반응챔버에서 배기가스와 혼합하고 암모니아로의 변환이 일어나도록 하며, 이들 혼합가스를 반응기로 주입시켜 촉매에서 NOx를 탈질시킴으로서 암모니아의 사용으로 인한 유해성 문제를 해결할 수 있고 암모니아 처리안전시설과 같은 부대설비을 별도로 가설할 필요가 없어 추가설비로 인한 시간과 비용을 절감할 수 있는 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 배기가스탈질시스템에 회로부를 탑재하여 시스템으로부터 실시간으로 각종 신호를 수신하고 이들 신호를 종합검토해 시스템을 제어함으로서 최적 탈질효율을 얻고 암모니아나 질소산화물로 인한 환경오염을 방지할 수 있는 배기가스탈질방법에 관한 것이다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스탈질시스템은, 요소수를 저장하고 요소수의 분사량을 조절하는 요소수공급부와, 상기 요소수와 함께 분사되는 공기량을 조절하는 공기공급부와, 상기 요소수공급부와 공기공급부로부터 공급된 요소수와 공기를 분사하는 분사부와, 상기 분사부로부터 주입된 요소수 및 공기가 배기가스와 혼합되어 혼합가스를 형성하고 요소수가 암모니아로 변환되는 화학반응이 일어나는 반응챔버와, 촉매를 탑재하고 있으며 상기 반응챔버로부터의 혼합가스 중 질소산화물은 상기 촉매에서 탈질반응을 통해 질소로 변환되는 화학반응이 일어나는 반응기와, 상기 반응기로부터 배출된 혼합가스 중 질소산화물 및 암모니아의 양을 분석하는 반응기질소산화물 및 암모니아분석기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스탈질시스템은, 상기 제 1 실시예에 있어서, 상기 요소수공급부는 요소수를 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크의 출력단에 연결되며 요소수의 유량을 측정하는 유량측정기와, 상기 유량측정기의 출력단에 연결되며 요소수의 공급량을 조절하는 유량제어펌프로 이루어지며, 상기 공기공급부는 공기량을 측정하는 공기량측정기와, 상기 공기량측정기의 출력단에 연결되며 공기 중의 이물질을 필터링하는 공기필터와, 상기 공기필터의 출력단에 연결되며 공급되는 공기량을 조절하는 공기량제어밸브로 이루어지고, 상기 분사부는 요소수공급부의 유량제어펌프의 출력단에 그리고 공기공급부의 공기량제어밸브의 출력단에 각각 연결되어 공기와 요소수를 분사하는 분사노즐을 포함하며, 상기 반응챔버는 배기가스가 요소수와 잘 혼합되게 하는 복수의 관통공을 구비한 다공판과 상기 다공판을 통과한 배기가스와 요소수를 다시 한번 혼합시키는 기체혼합기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스탈질시스템은, 상기 제 2 실시예에 있어서, 상기 요소수공급부는 저장탱크에 연결되어 저장탱크속의 요소수를 강제순환시키는 순환펌프와, 순환펌프의 앞단 또는 뒷단에 요소수의 응고를 방지하기 위하여 배관을 상온으로 유지시키는 히터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스탈질시스템은, 상기 제 2 실시예에 있어서, 상기 반응기에는 그 입구단과 출구단에서의 배기가스의 압력차이를 측정하고 압력차이가 소정치 이하로 떨어질 경우 시스템의 작동을 정지시키는 차압트랜스미터가 추가로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스탈질시스템은, 상기 제 1 실시예에 있어서, 상기 배기가스탈질시스템은, 반응챔버에 유입되는 배기가스의 온도를 측정하는 반응챔버온도센서와, 반응기입구단에서의 배기가스의 온도를 측정하는는 반응기온도센서를 추가로 포함하며, 상기 센서들로부터 데이타신호를 수신하여 처리하며 시스템을 전반적으로 제어하는 제어부를 내장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 6 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스탈질시스템은, 상기 제 5 실시예에 있어서, 상기 회로부는 시스템으로부터 수신한 데이타신호를 증폭하는 증폭부와, 증폭된 신호를 디지털데이타신호로 변환하는 AD변환부와, 탑재된 소정의 프로그램으로 이용해 상기 디지털데이타신호를 처리하며 디지털제어신호를 발생시켜 시스템을 전반적으로 제어하는 중앙처리부와, 상기 중앙처리부의 각종 디지털제어신호를 아날로그제어신호로 변환하는 DA변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 7 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스탈질시스템은, 상기 제 5 실시예에 있어서, 반응챔버입구단에서의 배기가스의 질소산화물의 양을 분석하는 반응챔버질소산화물분석기와, 배기가스를 바이패스시키거나 반응챔버로 유동시키는 바이패스댐퍼를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 8 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스탈질방법, 반응챔버온도센서가 반응챔버온도를 센싱하는 반응챔버온도측정단계와; 중앙처리부가 상기 반응챔버온도가 기준반응챔버온도를 초과하는지 여부를 판단하는 반응챔버온도판단단계와; 반응챔버온도판단단계결과, 미만이면 상기 중앙처리부가 바이패스개방신호를 발생시켜 바이패스댐퍼를 개방함으로서 배기가스를 반응챔버를 거치지 아니하고 스택으로 배기한 후 다시 반응챔버온도측정단계로 진행하는 바이패스단계와; 초과하면 상기 중앙처리부가 바이패스폐쇄신호를 발생시켜 바이패스댐퍼를 폐쇄함으로서 배기가스를 반응챔버로 유입시켜 요소수를 암모니아로 변환시키는 암모니아변환단계와; 반응기온도반응챔버 출구단과 반응기 입구단사이에서의 반응기온도를 센싱하는 반응기온도측정단계와; 중앙처리부가 상기 반응기온도가 기준반응기온도를 초과하는지 여부를 판단하는 반응기온도판단단계와; 반응기온도판단단계결과, 미만이면 상기 중앙처리부가 유량제어펌프 폐쇄신호와 공기량제어밸브 폐쇄신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 폐쇄함으로서 반응챔버로의 요소수와 공기의 유입을 차단하여 암모니아변환단계를 중단시키고 다시 반응기온도측정단계를 진행하는 요소수 및 공기공급 차단단계와; 초과하면 상기 중앙처리부가 유량제어펌프 개방신호 및 공기량제어밸브 개방신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 개방함으로서 암모니아변환단계를 지속하고 배기가스를 반응기로 유입하여 배기가스중의 질소산화물을 탈질시키는 탈질단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 9 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스탈질방법, 상기 제 8 실시예에 있어서, 반응기질소산화물 및 암모니아분석기가 반응기출구단에서의 배기가스의 반응기질소산화물량 및 반응기암모니아량을 분석하는 반응기질소산화물 및 암모니아분석단계와; 상기 중앙처리부가 반응기질소산화물량이 기준반응기질소산화물량을 초과하는지 여부와 반응기암모니아량이 기준반응기암모니아량을 초과하는지 여부를 판단하는 반응기질소산화물 및 암모니아판단단계와; 상기 반응기질소산화물및 암모니아판단단계결과, 반응기질소산화물량이 기준반응기질소산화물량을 초과하면 상기 중앙처리부는 요소수 및 공기량 증가신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 증가시키는 반응기 요소수 및 공기량 증가단계와; 반응기암모니아량이 기준반응기암모니아량을 초과하면, 상기 중앙처리부는 요소수 및 공기량 감소신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 감소시키는 반응기 요소수 및 공기량 감소단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 10 실시예에 따르면, 본 발명의 배기가스탈질방법, 상기 제 9 실시예에 있어서, 반응챔버질소산화물분석기가 반응챔버입구단에서의 배기가스의 질소산화물량을 분석하는 반응챔버질소산화물분석단계와; 상기 중앙처리부가 반응챔버질소산화물량이 기준반응챔버질소산화물량을 초과하는지 여부를 판단하는 반응챔버질소산화물판단단계와; 상기 반응챔버질소산화물판단단계결과, 초과하면 상기 중앙처리부는 요소수 및 공기량 증가신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 증가시키는 반응챔버 요소수 및 공기량 증가단계와; 미만이면, 상기 중앙처리부는 요소수 및 공기량 감소신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 감소시키는 반응챔버 요소수 및 공기량 감소단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
출원인은, 이하에서 첨부도면을 참조하여 앞서 본 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명은 당업계에서 공지된 구성요소를 이용하여 시스템을 구성한 것에 특징이 있는 만큼, 각 구성요소에 대한 구체적인 구성에 대한 설명은, 해당 제조사의 제품명과 사양을 기재하는 것으로 갈음하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배기가스탈질시스템의 블럭도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배기가스탈질시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바에 의하면, 배기가스탈질시스템(1)은, 크게 공기공급부(11), 요소수공급부(12), 분사부(14), 반응챔버(15), 반응기(16)와, 반응기질소산화물 및 암모니아분석기(13)를 포함한다.
상기 요소수공급부(12)는, 저장탱크(121), 유량측정기(124)와, 유량제어펌프(125)를 포함한다.
상기 저장탱크(121)는, 요소수를 저장하는 탱크로서 암모니아를 저장하는 저장탱크와 같이 고압가스압력용기가 아니어도 무방하다. 일반적으로, 상기 저장탱크(121)는 원통형, 직육면체형 등과 같은 다양한 형상으로 그리고 SUS304, SPV400과 같은 다양한 재질로 제작될 수 있으며, 요소수 함유용량 또는 그 크기는 운전시간에 따라 다양하게 설계될 수 있다.
상기 유량측정기(3)는 저장탱크의 출구단에서 유출되는 요소수의 유량을 측정하는 장치이다. 유량측정기는 시중에 많이 시판되고 있으며, 일예로, 유량범위 5.7 ~ 85 liter/min이고 TURBINE Type인 대림종합계기(연안밸브)(www.pdflowmeter.co.kr)의 "FM4-8N3CFA3G "모델이 사용될 수 있다.
상기 유량제어펌프(125)는 아래에서 설명할 제어부에서 신호를 받아서 요소수의 공급량을 조절하는 장치이다. 일예로, 유량범위 5.7 ~ 85 liter/min이고 SCS13(Body), SUS316(TRIM) 재질로 제작된 대림종합유량계(연안밸브) "YAD-12211(1/2")"이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 요소수공급부(12)는 순환펌프(122)와 히터(123)를 추가로 구비할 수 있는데, 여기서 상기 순환펌프(122)는 저장탱크(121)의 하단에 연결되어 요소수를 강제순환시키는데 사용된다. 저장탱크속의 요소수는 한곳에 정체되어 있을 경우 침전현상이 발생하여 요소수의 공급배관을 막는 현상을 유발하므로 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 순환펌프를 장착한다. 그리고 히터(123)는 상기 순환펌프(122)의 앞단 또는 뒷단에 연결되는데 요소수는 0℃이하에서는 응고되므로 이를 방지하기 위하여 배관둘레에 설치되어 배관을 가열하여 요소수가 항상 상온으로 유지되도록 한다.
상기 공기공급부(11)는 공기량측량기(111), 공기필터(112)와 공기량제어밸브(113)를 포함한다.
상기 공기량측량기(111)는 플랜트에어(Plant Air) 또는 공기공급부로부터 공급되는 공기량을 측정하는 장치이다. 상기 공기필터(112)는 공기중에 함유된 이물질을 필터링하는 장치로서, 289 ×129.5 ×163크기, 0.5 ~ 8.5 bar사용압력, 0 ~ 60℃사용온도, 5㎛여과도를 가진 PARKER사의 "PARKER AU421-15"모델이 사용될 수 있다. 상기 공기량제어밸브(113)은 앞서 본 유량제어펌프와 같이 아래에서 설명할 제어부에서 신호를 받아서 공기량의 공급량을 조절하는 장치이며, 볼밸브 타입인 삼진이엔지(주)의 "SDAC850SR"모델이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 공기량측정기(111)는 상기 공기량제어밸브에 내장되어 일체로 구성된 것일 수도 있다.
상기 분사부(14)는 요소수공급부의 유량제어펌프(125)의 출력단에 그리고 공기공급부의 공기량제어밸브(113)의 출력단에 각각 연결되어 공기와 요소수를 분사하는 분사노즐(141)을 포함하고 있다. 일예로, 분사량 33 liter/hr이고, 재질이 SUS304인 Spraying Sysems Co., Korea사(www.spray.co.kr)의 "광각원형분사 (setup 번호:26)"모델이 사용될 수 있다.
상기 반응챔버(15)에서는 상기 분사부(14)에서 분사된 요소수와 배기가스가 혼합가스를 형성하고 이들 혼합가스 중 요소수는 배기가스의 온도분위기에서 암모니아로 변화되는 아래 화학반응이 발생된다.
xH2O+2CO(NH2)2+O2->2NH3+CO2+(x-1)H 2 O
이와 같은 화학반응은 반응챔버에 주입되는 배기가스의 온도가 대략 280℃이상(이하, '기준반응챔버온도'라 함) 일 때 발생되기 때문에, 배기가스의 온도가 위 온도이하일때는 반응챔버에 공급되는 요소수의 공급을 차단하지 아니하면, 요소수가 암모니아로 변환되지 아니한 채 반응기로 유입되는 문제가 발생하므로 배기가스가 주입되는 반응챔버의 입구단의 온도(이하, '반응챔버 온도'라 함)를 위 온도이상으로 유지하는 것이 중요하다.
또한, 상기 반응챔버(15)는 내부에 다공판(151)과 기체혼합기(152)를 구비하고 있는데, 상기 다공판(151)은 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 관통공(151a)을 가지고 있어서 요소수와 배기가스가 위 관통공을 통과하면서 난류를 형성하여 잘 혼합되도록 하는 역할을 하며, 상기 기체 혼합기(152)는 하니콤 구조를 구비하고 있으며 배기가스와 요소수가 상기 하니콤 구조를 통과하면서 난류를 형성하여 다시 한번 혼합해 주어 반응효율을 높이는 장치로서 (주)범아정밀의 "PA-NXM-XXX"모델이 사용될 수 있다. 크기 ￠500 ×2,500(L)에 재질 SUS304, SS400인 (주)범아정밀의 "PA-GMC-XXX"모델이 반응챔버로 사용될 수 있다.
상기 반응기(16)는 내부에 촉매(162)를 탑재하고 있고, 입구단(161)으로 유입되는 배기가스 중 질소산화물(NOx)은 소정의 탈질반응온도 분위기에서 아래 화학반응을 통해 무해한 성분으로 변환된다.
4NO + 4NH 3 + O 2 -> 4N 2 + 6H 2 O
2NO 2 + 4NH 3 + O 2 -> 3N 2 + 6H 2 O
이와 같은 화학반응은 반응기에 주입되는 배기가스의 온도가 대략 280℃ 이상(이하, '기준반응기온도'라 함)일 때 발생되기 때문에, 배기가스의 온도가 위 온도이하일때는 반응챔버에 공급되는 요소수의 공급을 차단하지 아니하면, 요소수가 암모니아로 변환되지 아니한 채 반응기로 유입되는 문제가 발생하므로 배기가스가 주입되는 반응챔버의 입구단의 온도(이하, '반응기온도'라 함)를 위 온도이상으로 유지하는 것이 중요하다.
또한, 촉매는, 다양한 제품이 사용될 수 있는데, V, Mo, W, Cu, Ni, Fe, Cr, Mn, Sn 등의 산화물, 황산염, 희토류산화물, 귀금속 등을 촉매활성종으로 하고, Al2O3, TiO2, 활성탄, 제올라이트, 실리카 등을 촉매담체로 하는 제품이 사용되는데, 이들 중 현재 실용화되어 있는 것은 TiO2(titanium oxide)를 담체로 한 V2O5(vanadium pentoxide), MoO3(molybdenum troxide), WO3(tungsten trioxide)계의 촉매이다. Al2O3를 담체로 한 촉매는 석탄 및 중유 연료의 배가스와 같이 SOx가 존재하는 배가스중에서는 황산염화해서 比表面積(비표면적)의 저하로 劣化(열화)가 일어나기 때문에 SOx가 없는 배가스에만 적용할 수 있다. 일예로, 본 발명에는 (주)SK의 SCR제품이 사용될 수 있다.
상기 반응기질소산화물 및 암모니아분석기(Nox Analyzer, 13)는 CPU와 소정의 프로그램을 탑재하고 있어서, 자체적으로, 촉매(161)에서 반응을 마치고 반응기 출구단으로 배출된 배기가스 중 미쳐 반응하지 못한 질소산화물량(이하, '반응기질소산화물량'이라 함, Nao)과 암모니아량(이하, '반응기암모니아량'이라 함, NPO)을 측정하여 반응기질소산화물량에 관한 신호(이하, '반응기질소산화물신호'라 함)와 반응기암모니아량에 관한 신호(이하, '반응기암모니아량신호'라 함)를 아래 제어부로 송신하고 반응기질소산화물량이 예정된 질소산화물량(이하, '기준반응기질소산화물량이라 함, Sao)을 초과하는지 여부 그리고 반응기암모니아량이 예정된 암모니아량(이하, '기준암모니아량'이라 함, Spo)을 초과하는지 여부를 판단하는 제어부의 제어신호에 따라 공기량제어밸브(113)와 유량제어펌프(125)를 제어하여 요소수와 공기량의 분사량을 조절하게 된다. 이와 같은 질소산화물 및 암모니아분석기는 (주)호리바코리아(www.horiba.co.kr)에서 시판하고 있는 VIA-510시리즈나 SICK/MAIHAK사의 "GM-31"모델을 사용하면 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 배기가스탈질시스템은, 반응챔버질소산화물분석기(17)를 반응챔버 입구단에 추가로 구비할 수도 있다. 상기 반응챔버질소산화물분석기는 앞서 본 반응기질소산화물 및 암모니아분석기와 동일한 기능을 구현하지만, 반응챔버질소산화물분석기를 구비하는 것은, 반응챔버로 유입되는 배기가스의 질소산화물량(이하, '반응챔버질소산화물량'이라 함, Nai)이 예정된 질소산화물량(이하, '기준반응챔버질소산화물량'이라 함, Sai)을 초과하면 반응기 출구단에서의 질소산화물량이 예상치 이상으로 증가하고 반대로 기준반응챔버질소산화물량 이하이면 암모니아량이 예상치 이상으로 증가하기 때문에 반응챔버로 유입되는 배기가스의 질소산화물량을 실시간으로 측정하여 질소산화물의 양에 관한 신호(이하, '반응챔버질소산화물신호'라 함)를 제어부로 송신하고 제어부로 하여금 공기량제어밸브(113)와 유량제어펌프(125)를 제어하여 요소수와 공기량의 분사량을 조절함으로서 반응기출구단에서의 암모니아량과 질소산화물량을 제어하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 배기가스탈질시스템은 반응챔버온도를 실시간으로 측정하는 반응챔버온도센서(K1)와 반응기온도를 실시간으로 측정하는 반응기온도센서(K2)를 추가로 가질 수 있다. 상기 반응챔버온도센서는 반응챔버로 유입되는 배기가스의 온도를 실시간으로 체크하여 온도에 관한 신호 (이하, '반응챔버온도신호'라 함)를 아래 제어부로 송신하며 상기 반응기온도센서는 반응기로 유입되는 배기가스의 온도를 실시간으로 체크하여 온도에 관한 신호(이하, '반응기온도신호'라 함)를 아래 제어부로 송신한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 배기가스탈질시스템은, 반응기의 출구단에 온도센서를 구비하여 반응기 출구단에서의 배기가스의 온도를 측정할 수도 있다. 그리고, 반응기의 촉매단에서의 온도를 측정하기 위하여 반응기 내부에 온도센서를 부설하여 촉매단에서의 온도 변화를 관찰할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도시되지는 않지만, 저장탱크에 저장된 요소수의 온도를 실시간으로 체크하는 저장탱크온도센서를 추가로 구비할 수도 있는데, 이와 같은 온도센서는 저장탱크의 요소수 온도를 측정하여 제어부로 송신하고 제어부는 해당 온도가 소정 온도 예컨대 20 ℃ 이하인지 여부를 판단하여 이하이면 히터(123)에 히터온신호를 송신하여 히터를 온시킴으로서 저장탱크의 요소수 온도를 항상 소정온도 예컨대 20℃이상으로 유지하여 요소수의 고형화를 방지한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 반응기(16)에는 차압트랜스미터(Differential Pressure Transmitter, 40)가 추가로 구비될 수 있는데, 이는 반응기 입구단과 출구단의 압력차이를 측정하는 장치로서, 압력차이가 압력강화로 인해 소정치 이하로 떨어지면 배기가스의 스택(20)으로의 배출이 원활해지지 아니하므로, 자체적으로 전체 시스템(1)의 작동을 중단시킨다. 일예로, (주)엔드레스하우스(Endress+Hauser, www.endress.co.kr)의 PMD235시리즈가 차압트랜스미터로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 시스템댐퍼(51,52)와 바이패스댐퍼(53)를 추가로 구비할 수도 있는데, 바이패스댐퍼는 시스템(1)의 보수나 촉매(161)의 교환 등을 이유로 시스템의 정지가 요구될 때 on/off동작을 통해 스택(20)으로 배기가스를 직접 배기할 수 있도록 한다. 그리고, 아래 제어부가 반응챔버온도가 기준반응챔버온도를 초과하는지 여부를 판단하여 미만이면 시스템댐퍼(51,52)를 폐쇄하고 바이패스댐퍼(53)를 개방하여 배기가스가 반응챔버를 통과하지 않고 스택으로 배기되도록 하거나, 초과하면 시스템댐퍼(51,52)를 개방하고 바이패스댐퍼(53)를 폐쇄하여 배기가스가 반응챔버로 유입되도록 한다. 사이즈가 ￠350 ×250mm(350A)이고 버터플라이밸브타입인 (주)유니텍코리아의 "NA250"모델이 댐퍼로 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 시스템 전반을 제어하는 제어부를 내장할 수 있는데, 도 4에 상세하게 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바에 의하면, 제어부(3)는 증폭부(31), AD변환부(32), 중앙처리부(33), DA변환부(34), 저장부(36), 통신부(35)를 포함한다.
상기 증폭부(31)는 반응챔버온도센서(K1)의 반응챔버온도신호, 반응기온도센서(K2)의 반응기온도신호, 유량측정기(124)의 유량신호, 반응기질소산화물 및 암모니아분석기(13)의 반응기질소산화물신호, 반응기암모니아신호, 반응챔버질소산화물분석기(17)의 반응챔버질소산화물신호를 수신하여 공지의 증폭회로를 사용해 증폭한다.
상기 AD변환부(32)는 증폭된 상기 신호를 디지털데이타신호로 변환하는 역할을 하며, 공지된 AD변환회로를 사용한다.
상기 중앙처리부(33)는 디지털데이타신호에 근거해 소정의 프로그램으로 반응챔버온도, 반응기온도, 반응기질소산화물량, 반응기암모니아량과 유량을 연산하고, 반응기챔버온도(T1)가 기준반응챔버온도(Ts1)를 초과하는지 여부를 판단하여 초과하면 시스템댐퍼개방신호를 발생시켜 시스템댐퍼를 개방하고 바이패스댐퍼를 폐쇄하여 배기가스가 반응챔버로 흐르도록 하며, 미만이면 바이패스댐퍼개방신호를 발생시켜 바이패스댐퍼를 개방하고 시스템댐퍼를 폐쇄하여 배기가스가 반응챔버를 통하지 않고 스택으로 배기되도록 한다. 또한, 반응기온도(T2)가 기준반응기온도(Ts2)를 초과하는지 여부를 판단하고, 초과하면 유량제어펌프개방신호 및 공기량제어밸브개방신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브의 개방상태를 유지하게 함으로서 요소수 및 공기를 지속적으로 공급하게 하고 반대로 미만이면 유량제어펌프폐쇄신호 및 공기량제어밸브폐쇄신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 폐쇄시킴으로서 요소수 및 공기 공급을 중단시킨다. 나아가, 반응기질소산화물량(Nao)이 기준반응기질소산화물량(Sao)을 초과하는지 여부와 반응기암모니아량(Npo)이 기준암모니아량(Spo)을 초과하는지 여부를 판단하고, 반응기질소산화물량(Nao)이 기준반응기질소산화물량(Sao)을 초과하면 요소수증가신호와 공기량증가신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 요소 수 및 공기량의 공급을 증가시키고 반대로 반응기암모니아량(Npo)이 기준암모니아량(Spo)을 초과하면 요소수감소신호와 공기량감소신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 요소수 및 공기량의 공급을 감소시킨다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 중앙처리부(33)는 디지털데이타신호에 근거해 소정의 프로그램으로 반응챔버질소산화물량을 연산하고, 반응챔버질소산화물량(Nai)이 기준반응챔버질소산화물량(Sai)을 초과하는지 여부를 판단하고, 초과하면 요소수증가신호와 공기량증가신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 요소수 및 공기량의 공급을 증가시키고 반대로 미만이면 요소수감소신호와 공기량감소신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 요소수 및 공기량의 공급을 감소시킨다. 본원에서, 기준반응기질소산화물량, 기준반응기암모니아량과 기준반응챔버질소산화물량은 모두 법정 배출허용기준에 기준해 정해질 수 있으며 관리자가 임의로 설정할 수 있다.
앞서 본 바와 같이, 중앙처리부는 각종 제어신호를 발생시켜 시스템의 각 장치들을 제어하게 되는데, 이들 제어신호는 앞서 본 DA변환부(34)에서 아날로그로 변환되어 각 장치에 인가되기도 하며, 도시되지는 않지만 아날로그로 변환되지 않고 디지털신호의 형태로 직접 인가될 수도 있음은 당연하다.
출원인은, 이하에서 본 발명의 다른 실시예인 배기가스탈질방법을 도 5 내지 7을 참조하여 설명하고자 한다.
도 5에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 배기가스탈질방법은, 반응챔버온도측정단계(S2,S2'), 반응챔버온도판단단계(S3,S3'), 바이패스단계(S4,S4'), 암모니아변환단계(S5,S5'), 반응기온도측정단계(S6,S6'), 반응기온도판단단계(S7,S7'), 요소수 및 공기공급차단단계(S8,S8'), 탈질단계(S10)를 포함한다.
상기 반응챔버온도측정단계는 상기 반응챔버온도센서(K1)가 반응챔버로 유입되는 배기가스의 반응챔버온도에 관한 반응챔버온도신호를 발생시키고 이를 중앙처리부(33)가 수신하여 반응챔버온도(T1)를 연산하는 단계를 의미한다.
상기 반응챔버온도판단단계는 상기 중앙처리부(33)가 상기 반응챔버온도(T1)가 기준반응챔버온도(Ts1)를 초과하는지 여부를 판단하는 단계이다.
상기 바이패스단계는 반응챔버온도판단단계결과, 상기 반응챔버온도(T1)가 기준반응챔버온도(Ts1) 미만이면 상기 중앙처리부가 바이패스개방신호를 발생시켜 바이패스댐퍼(53)를 개방함으로서 배기가스를 반응챔버(15)를 거치지 아니하고 스택으로 배기한 후 다시 반응챔버온도측정단계로 진행하는 단계이다.
상기 암모니아변환단계는 상기 반응챔버온도(T1)가 기준반응챔버온도(Ts1) 를 초과하면 상기 중앙처리부(33)가 바이패스폐쇄신호를 발생시켜 바이패스댐퍼를 폐쇄하고 시스템 댐퍼를 개방하여 배기가스를 반응챔버로 유입시킴으로서 요소수를 암모니아로 변환시키는 단계이다.
상기 반응기온도측정단계는, 상기 반응기온도센서(K2)가 반응기온도반응챔버 출구단과 반응기 입구단사이에서의 반응기온도에 관한 반응기온도신호를 발생시키고 이를 중앙처리부(33)가 수신하여 반응기온도(T2)를 연산하는 단계를 의미한다.
상기 반응기온도판단단계는 상기 중앙처리부가 상기 반응기온도(T2)가 기준반응기온도(Ts2)를 초과하는지 여부를 판단하는 단계이다.
상기 요소수 및 공기공급차단단계는 반응기온도판단단계결과, 상기 반응기온도(T2)가 기준반응기온도(Ts2) 미만이면 상기 중앙처리부(33)가 유량제어펌프 폐쇄신호와 공기량제어밸브 폐쇄신호를 발생시켜 유량제어펌프(125)와 공기량제어밸브(113)를 폐쇄함으로서 반응챔버로의 요소수와 공기의 유입을 차단하여 암모니아변환단계를 중단시키고 다시 반응기온도측정단계를 진행하는 단계이다.
상기 탈질단계는 상기 반응기온도(T2)가 기준반응기온도(Ts2)를 초과하면 상기 중앙처리부가 유량제어펌프 개방신호 및 공기량제어밸브 개방신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 개방함으로서 암모니아변환단계를 지속하고 배기가스를 반응기(16)로 유입하여 배기가스중의 질소산화물을 탈질시키는 단계이다.
이와 같은 배기가스탈질방법은 저장탱크에 암모니아수를 저장함으로서 일어나는 제반의 문제점을 해결할 수 있고 반응챔버온도와 반응기온도를 체크하는 과정을 통해 요소수 및 공기의 공급여부를 실시간으로 제어할 수 있어 항상 균일하고 높은 탈질효율을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스탈질방법은, 반응기질소산화물 및 암모니아분석단계(S11,S11')와, 반응기질소산화물 및 암모니아판단단계(S12,S12')와, 반응기 요소수 및 공기량 증가단계(S14,S14')와 반응기 요소수 및 공기량 감소단계(S13,S13')를 추가로 구비할 수 있다.
상기 반응기질소산화물 및 암모니아분석단계는 반응기질소산화물 및 암모니아분석기(13)가 반응기출구단에서의 배기가스의 반응기질소산화물량에 관한 반응기질소산화물신호와 반응기암모니아량에 관한 반응기암모니아신호를 중앙처리부(33)로 전송하면 중앙처리부가 소정의 프로그램으로 반응기질소산화물량(Nao)과 반응기암모니아량(Npo)을 연산하는 단계이다.
상기 반응기질소산화물 및 암모니아판단단계는 상기 중앙처리부가 반응기질소산화물량(Nao)이 기준반응기질소산화물량(Sao)을 초과하는지 여부와 반응기암모니아량(Npo)이 기준암모니아량(Spo)을 초과하는지 여부를 판단하는 단계이다.
상기 반응기 요소수 및 공기량 증가단계는 상기 반응기질소산화물 및 암모니아판단단계결과, 반응기질소산화물량(Nao)이 기준반응기질소산화물량(Sao)을 초과하면 상기 중앙처리부는 요소수 및 공기량 증가신호를 발생시켜 유량제어펌프(125)와 공기량제어밸브(113)의 유로를 추가 개방하여 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 증가시킨다. 반응기질소산화물량(Nao)이 기준반응기질소산화물량(Sao)을 초과한다는 것은 반응기로 유입된 암모니아가 탈질반응에 요구되는 암모니아보다 적다는 것을 의미하므로 요소수 및 공기량을 추가 공급함으로서 반응기출구에서의 질소산화물 함량을 감소시키기 위함이다.
상기 반응기 요소수 및 공기량 감소단계는, 상기 반응기질소산화물 및 암모니아판단단계결과, 반응기암모니아량(Npo)이 기준암모니아량(Spo)을 초과하면, 상기 중앙처리부가 요소수 및 공기량 감소신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브의 유로를 축소함으로서 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 감소시키는 단계이다. 이는 반응기출구단에서의 암모니아량이 예정치보다 많이 검출된 경우로서, 요소수의 공급량을 줄임으로서 암모니아의 검출량을 낮출수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스탈질방법은, 반응챔버질소산화물분석단계(S15')와, 반응챔버질소산화물판단단계(S16')와, 반응챔버 요소수 및 공기량 증가단계(S18')와, 반응챔버 요소수 및 공기량 감소단계(S17')를 추가로 포함할 수 있다. 본 실시예는, 반응챔버입구단에서의 배기가스의 질소산화물량을 분석하여, 반응챔버질소산화물량이 기준반응챔버질소산화물량을 초과하면 요소수 및 공기량을 증가시켜 반응기출구단에서의 질소산화물의 양을 낮추고 반응챔버질소산화물량이 기준반응챔버질소산화물량미만이면 요소수 및 공기량을 감소시켜 반응기출구단에서의 암모니아의 양을 낮춤으로서 예상하지 못한 배기가스량의 변동에 대해서도 실시간으로 반응함으로서 항상 균일하고 높은 탈질효율을 가져온다는 특징이 있다.
상기 반응챔버질소산화물분석단계는 반응챔버질소산화물분석기(17)가 반응챔버입구단에서의 배기가스의 반응챔버질소산화물량에 관한 반응챔버질소산화물신호를 중앙처리부(33)로 전송하면 중앙처리부가 소정의 프로그램으로 반응챔버질소산화물량(Nai)를 연산하는 단계이다.
상기 반응챔버질소산화물판단단계는 상기 중앙처리부가 반응기질소산화물량(Nai)이 기준반응기질소산화물량(Sai)을 초과하는지 여부를 판단하는 단계이다.
상기 반응챔버 요소수 및 공기량 증가단계는 상기 반응챔버질소산화물판단단계결과, 반응챔버질소산화물량(Nai)이 기준반응기질소산화물량(Sai)을 초과하면 상기 중앙처리부는 요소수 및 공기량 증가신호를 발생시켜 유량제어펌프(125)와 공기량제어밸브(113)의 유로를 추가 개방하여 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 증가시킨다. 반응챔버질소산화물량(Nai)이 기준반응챔버질소산화물량(Sai)을 초과한다는 것은 배기가스의 양이 예상치이상으로 증가한 것을 의미한다. 이는 요소수 및 공기량을 추가 공급함으로서 반응기출구에서의 질소산화물 함량을 감소시키기 위함이다.
상기 반응챔버 요소수 및 공기량 감소단계는, 반응챔버질소산화물량(Nai)이 기준반응기질소산화물량(Sai)미만이면, 상기 중앙처리부가 요소수 및 공기량 감소신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브의 유로를 축소함으로서 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 감소시키는 단계이다. 이는, 요소수 및 공기량을 감소시킴으로서 반응기출구단에서의 암모니아량을 감소시키기 위함이다.
도 7은 컨트롤룸으로 전송된 본 발명의 배기가스탈질시스템에서 측정된 각종 데이타들을 표시하고, 이들 데이타들을 이용해 시스템에 제어신호를 송신하는 컴퓨터화면의 일예이다.
앞서 살펴본 바와 같이, 중앙처리부에서 연산된 각종 데이타는 통신부(35)를 거쳐 컨트롤룸(4)으로 전송된다. 그리고 이들 데이타는 도 7에 도시된 바와 같이 컨트롤룸의 컴퓨터의 모니터 화면에 표시하고, 관리자가 해당 온도나 차압을 관찰하여 시스템의 이상유무를 실시간으로 검사한 후 시스템에 적절한 제어신호를 보낼 수 있도록 구성될 수 있다. 이때, 시스템과 컨트롤룸간의 통신은 RS-232방식, 평형·불평형통신방식, 유·무선 모뎀통신방식, 전력선통신방식, 블루투스통신방신, 유·무선랜통신방식과 같은 다양한 통신방식에 따라 이루어진다. 도 4에 도시된 화면은, 반응챔버온도표시부(C1), 반응기입구단온도표시부(C2), 반응기출구단온도표시부(C3), 반응기중간온도표시부(C4), 반응기차압표시부(C5), 질소산화물 및 암모니아량 표시부(C6)와, 유량제어밸브상태표시부(C7), 유량표시부(C8)를 포함한다. 상기 반응챔버온도표시부(C1)는 반응챔버의 입구단에서 측정된 배기가스의 온도를 표시하며, 반응기입구단온도표시부(C2)는 반응기입구단에서 측정된 배기가스의 온도를 표시하고, 반응기출구단온도표시부(C3)는 반응기출구단에서 측정된 배기가스의 온도를 표시하며, 반응기중간온도표시부(C4)는 반응기 촉매 중간단에서 측정된 온도를 표시하고, 반응기차압표시부(C5)는 차압트랜스미터(40)에서 측정된 차압을 표시하며, 질소산화물 및 암모니아량 표시부(C6)는 반응기질소산화물 및 암모니아분석기(13)에서 분석한 질소산화물과 암모니아의 양을 표시하는데 관리자는 암모니아의 양이 소정치 이상이면 유량제어펌프(125)와 공기량제어밸브(113)를 원격 제어하여 공급량을 임으로 줄일 수 있고 질소산화물의 양이 소정치 이상이면 유량제어펌프(125)와 공기량제어밸브(113)를 공급량을 임으로 늘일 수 있다. 또한, 유량제어밸브상태표시부(C7)는 유량제어밸브의 작동상태를 등(燈)의 색상 별로 나타내는 부분이며, 유량표시부(C8)는 유량제어밸브에서 공급되는 요소수의 양을 표시하는 부분으로서 관리자는 검출된 암모니아의 양이 소정치 이상이면 공급량을 줄이고 질소산화물의 양이 소정치 이상이면 공급량을 임으로 늘일 수 있다.
출원인은 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 다양한 변경예와 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되며, 앞서 설명한 각 제품 외에도 이들 기능을 수행하는 다양한 제품이 본 발명을 구현하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명의 배기가스탈질시스템은, 암모니아수 대신 요소수를 저장탱크에 저장하고 반응챔버에서 배기가스와 혼합하고 암모니아로의 변환이 일어나도록 하며, 이들 혼합가스를 반응기로 주입시켜 촉매에서 Nox를 탈질시킴으로서 저장탱크에서 암모니아를 저장함으로서 발생되는 인체의 유해성 문제를 해결할 수 있고 환원제관리에 필요한 부대설비를 구축할 필요가 없어 시스템 제작에 드는 시간과 비용을 절감할 수 있다는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은, 배기가스탈질시스템에 회로부를 탑재하여 시스템으로부터 실시간으로 각종 신호를 수신하고 이들 신호를 종합검토해 시스템을 실시간으로 제어함으로서 항상 균일하고 최적의 탈질효율을 얻고 암모니아나 질소산화물로 인한 환경오염을 방지할 수 있다는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배기가스탈질시스템의 블럭도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배기가스탈질시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 배기가스탈질시스템의 반응챔버에 탑재는 다공판의 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스탈질방법을 구현하는 시스템의 블럭도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스탈질방법의 흐름도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기가스탈질방법의 흐름도
도 7은 컨트롤룸으로 전송된 본 발명의 배기가스탈질시스템에서 측정된 각종 데이타들을 표시하고, 이들 데이타들을 이용해 시스템에 제어신호를 송신하는 컴퓨터화면의 일예.

Claims (10)

  1. 요소수를 저장하고 요소수의 분사량을 조절하는 요소수공급부와, 상기 요소수와 함께 분사되는 공기량을 조절하는 공기공급부와, 상기 요소수공급부와 공기공급부로부터 공급된 요소수와 공기를 분사하는 분사부와, 상기 분사부로부터 주입된 요소수 및 공기가 배기가스와 혼합되어 혼합가스를 형성하고 요소수가 암모니아로 변환되는 화학반응이 일어나는 반응챔버와, 촉매를 탑재하고 있으며 상기 반응챔버로부터의 혼합가스 중 질소산화물은 상기 촉매에서 탈질반응을 통해 질소로 변환되는 화학반응이 일어나는 반응기와, 상기 반응기로부터 배출된 혼합가스 중 질소산화물의 량을 분석하는 반응기질소산화물 및 암모니아분석기를 포함하는 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 요소수공급부는 요소수를 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크의 출력단에 연결되며 요소수의 유량을 측정하는 유량측정기와, 상기 유량측정기의 출력단에 연결되며 요소수의 공급량을 조절하는 유량제어펌프로 이루어지며, 상기 공기공급부는 공기량을 측정하는 공기량측정기와, 상기 공기량측정기의 출력단에 연결되며 공기 중의 이물질을 필터링하는 공기필터와, 상기 공기필터의 출력단에 연결되며 공급되는 공기량을 조절하는 공기량제어밸브로 이루어지고, 상기 분사부는 요소수공급부의 유량제어펌프의 출력단에 그리고 공기공급부의 공기량제어밸브의 출력단에 각각 연결되어 공기와 요소수를 분사하는 분사노즐을 포함하며, 상기 반응챔버는 배기가스가 요소수와 잘 혼합되게 하는 복수의 관통공을 구비한 다공판과 상기 다공판을 통과한 배기가스와 요소수를 다시 한번 혼합시키는 기체혼합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 요소수공급부는 저장탱크에 연결되어 저장탱크속의 요소수를 강제순환시키는 순환펌프와, 순환펌프의 앞단 또는 뒷단에 요소수의 응고를 방지하기 위하여 배관을 상온으로 유지시키는 히터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 반응기에는 그 입구단과 출구단에서의 배기가스의 압력차이를 측정하고 압력차이가 소정치 이하로 떨어질 경우 시스템의 작동을 정지시키는 차압트랜스미터가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기가스탈질시스템은, 반응챔버에 유입되는 배기가스의 온도를 측정하는 반응챔버온도센서와, 반응기입구단에서의 배기가스의 온도를 측정하는는 반응기온도센서를 추가로 포함하며, 상기 센서들로부터 데이타신호를 수신하여 처리하며 시스템을 전반적으로 제어하는 제어부를 내장하는 것을 특징으로 하는 배기가스탈질시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 회로부는 시스템으로부터 수신한 데이타신호를 증폭하는 증폭부와, 증폭된 신호를 디지털데이타신호로 변환하는 AD변환부와, 탑재된 소정의 프로그램으로 이용해 상기 디지털데이타신호를 처리하며 디지털제어신호를 발생시켜 시스템을 전반적으로 제어하는 중앙처리부와, 상기 중앙처리부의 각종 디지털제어신호를 아날로그제어신호로 변환하는 DA변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스탈질시스템.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 배기가스탈질시스템은, 반응챔버입구단에서의 배기가스의 질소산화물의 양을 분석하는 반응챔버질소산화물분석기와, 배기가스를 바이패스시키거나 반응챔버로 유동시키는 댐퍼를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스탈질시스템.
  8. 반응챔버온도센서가 반응챔버온도를 센싱하는 반응챔버온도측정단계와,
    중앙처리부가 상기 반응챔버온도가 기준반응챔버온도를 초과하는지 여부를 판단하는 반응챔버온도판단단계와,
    반응챔버온도판단단계결과, 미만이면 상기 중앙처리부가 바이패스개방신호를 발생시켜 바이패스댐퍼를 개방함으로서 배기가스를 반응챔버를 거치지 아니하고 스택으로 배기한 후 다시 반응챔버온도측정단계로 진행하는 바이패스단계와,
    초과하면 상기 중앙처리부가 바이패스폐쇄신호를 발생시켜 바이패스댐퍼를 폐쇄함으로서 배기가스를 반응챔버로 유입시켜 요소수를 암모니아로 변환시키는 암모니아변환단계와,
    반응기온도반응챔버 출구단과 반응기 입구단사이에서의 반응기온도를 센싱하는 반응기온도측정단계와,
    중앙처리부가 상기 반응기온도가 기준반응기온도를 초과하는지 여부를 판단하는 반응기온도판단단계와,
    반응기온도판단단계결과, 미만이면 상기 중앙처리부가 유량제어펌프 폐쇄신호와 공기량제어밸브 폐쇄신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 폐쇄함으로서 반응챔버로의 요소수와 공기의 유입을 차단하여 암모니아변환단계를 중단시키고 다시 반응기온도측정단계를 진행하는 요소수 및 공기공급 차단단계와,
    초과하면 상기 중앙처리부가 유량제어펌프 개방신호 및 공기량제어밸브 개방신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 개방함으로서 암모니아변환단계를 지속하고 배기가스를 반응기로 유입하여 배기가스중의 질소산화물을 탈질시키는 탈질단계를 포함하는 배기가스탈질방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 배기가스탈질방법은, 반응기질소산화물 및 암모니아분석기가 반응기출구단에서의 배기가스의 반응기질소산화물량과 반응기암모니아량을 분석하는 반응기질소산화물분석단계와,
    상기 중앙처리부가 반응기질소산화물량이 기준반응기질소산화물량을 초과하는지 여부와 반응기암모니아량이 기준암모니아량을 초과하는지 여부를 판단하는 반응기질소산화물 및 암모니아판단단계와,
    상기 반응기질소산화물 및 암모니아판단단계결과, 반응기질소산화물량이 기준반응기질소산화물량을 초과하면 상기 중앙처리부는 요소수 및 공기량 증가신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 증가시키는 반응기 요소수 및 공기량 증가단계와,
    상기 반응기질소산화물 및 암모니아판단단계결과, 반응기암모니아량이 기준암모니아량을 초과하면 상기 중앙처리부는 요소수 및 공기량 감소신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 감소시키는 반응기 요소수 및 공기량 감소단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스탈질방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 배기가스탈질방법은, 반응챔버질소산화물분석기가 반응챔버입구단에서의 배기가스의 질소산화물량을 분석하는 반응챔버질소산화물분석단계와,
    상기 중앙처리부가 반응챔버질소산화물량이 기준반응챔버질소산화물량을 초과하는지 여부를 판단하는 반응챔버질소산화물판단단계와,
    상기 반응챔버질소산화물판단단계결과, 초과하면 상기 중앙처리부는 요소수 및 공기량 증가신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 증가시키는 반응챔버 요소수 및 공기량 증가단계와,
    미만이면, 상기 중앙처리부는 요소수 및 공기량 감소신호를 발생시켜 유량제어펌프와 공기량제어밸브를 제어함으로서 반응챔버로 분사되는 요소수 및 공기량을 감소시키는 반응챔버 요소수 및 공기량 감소단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스탈질방법.
KR10-2003-0074932A 2003-10-25 2003-10-25 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템과 그 시스템을이용한 배기가스탈질방법 KR100502953B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0074932A KR100502953B1 (ko) 2003-10-25 2003-10-25 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템과 그 시스템을이용한 배기가스탈질방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0074932A KR100502953B1 (ko) 2003-10-25 2003-10-25 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템과 그 시스템을이용한 배기가스탈질방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050039463A KR20050039463A (ko) 2005-04-29
KR100502953B1 true KR100502953B1 (ko) 2005-07-21

Family

ID=37241694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0074932A KR100502953B1 (ko) 2003-10-25 2003-10-25 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템과 그 시스템을이용한 배기가스탈질방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100502953B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100824767B1 (ko) * 2007-07-27 2008-04-24 주식회사 파나시아 기화기를 이용한 배출가스 탈질시스템
KR100882653B1 (ko) 2007-11-06 2009-02-06 현대자동차주식회사 에스시알 시스템에서의 요소 분출 방법
KR100884657B1 (ko) * 2007-06-20 2009-02-23 주식회사 파나시아 고온 배출가스 탈질시스템과 그 시스템을 이용한 고온배출가스 탈질방법
KR100984547B1 (ko) * 2009-09-18 2010-10-01 광성(주) 선박 또는 육상 플랜트용 ｓｃｒ시스템
KR20220133729A (ko) 2021-03-25 2022-10-05 에스엠씨케미칼(주) 질소산화물 제거 장치 및 이를 이용한 소각로 시스템 및 질소산화물 제거 방법
KR20230067807A (ko) 2021-11-09 2023-05-17 삼성중공업 주식회사 선박의 요소수 제조장치

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100623723B1 (ko) * 2005-04-22 2006-09-13 범아정밀(주) 저온플라즈마-촉매 복합탈질장치 및 탈질방법
KR100733470B1 (ko) * 2005-12-13 2007-06-29 주식회사 세화엔스텍 배기가스에 함유된 질소산화물 제거장치
KR100788982B1 (ko) * 2006-04-05 2007-12-27 주식회사 파나시아 열병합발전시스템에 적용되는 고온 배출가스 탈질시스템과 그 시스템을 이용한 고온 배출가스 탈질방법
KR100833126B1 (ko) * 2007-04-18 2008-05-28 유 득 김 선택적 촉매 환원법을 통한 질소산화물의 처리 시스템
KR100949383B1 (ko) * 2009-09-18 2010-03-25 광성(주) Ｓｃｒ 시스템
KR101074050B1 (ko) * 2010-01-20 2011-10-17 한국전력기술 주식회사 요소수유입로와 분사노즐의 막힘을 방지할 수 있는 배기가스 탈질시스템과 요소수 응고를 방지할 수 있는 요소수 공급장치
KR102150737B1 (ko) * 2015-02-23 2020-09-01 현대중공업 주식회사 Scr 시스템의 암모니아 슬립 제어 장치 및 방법
CN107694300B (zh) * 2016-08-08 2020-01-17 中冶长天国际工程有限责任公司 活性炭脱硫脱硝系统的喷氨量控制方法和装置
KR101957450B1 (ko) 2017-04-27 2019-03-13 한국기계연구원 다단 연소가스 재순환을 이용한 연소가스 처리 시스템 및 방법
KR102519806B1 (ko) * 2021-04-10 2023-04-10 강해문 암모니아 변환 시스템

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100884657B1 (ko) * 2007-06-20 2009-02-23 주식회사 파나시아 고온 배출가스 탈질시스템과 그 시스템을 이용한 고온배출가스 탈질방법
KR100824767B1 (ko) * 2007-07-27 2008-04-24 주식회사 파나시아 기화기를 이용한 배출가스 탈질시스템
KR100882653B1 (ko) 2007-11-06 2009-02-06 현대자동차주식회사 에스시알 시스템에서의 요소 분출 방법
KR100984547B1 (ko) * 2009-09-18 2010-10-01 광성(주) 선박 또는 육상 플랜트용 ｓｃｒ시스템
WO2011034237A1 (ko) * 2009-09-18 2011-03-24 광성(주) Sｃｒ 시스템
KR20220133729A (ko) 2021-03-25 2022-10-05 에스엠씨케미칼(주) 질소산화물 제거 장치 및 이를 이용한 소각로 시스템 및 질소산화물 제거 방법
KR20220133720A (ko) 2021-03-25 2022-10-05 에스엠씨케미칼(주) 암모늄 환원제의 미세 에어로졸 공급 장치, 선택적촉매환원방식의 탈질 장치 및 소각로 시스템
KR20230067807A (ko) 2021-11-09 2023-05-17 삼성중공업 주식회사 선박의 요소수 제조장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050039463A (ko) 2005-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100502953B1 (ko) 요소수를 이용한 배기가스탈질시스템과 그 시스템을이용한 배기가스탈질방법
KR100788982B1 (ko) 열병합발전시스템에 적용되는 고온 배출가스 탈질시스템과 그 시스템을 이용한 고온 배출가스 탈질방법
US7635593B2 (en) In-line localized monitoring of catalyst activity in selective catalytic NOx reduction systems
KR101238777B1 (ko) 환원제 공급장치 및 이를 이용한 배기가스 탈질시스템
KR101535938B1 (ko) Ｇｐｓ를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 ｓｃｒ 시스템
KR101074050B1 (ko) 요소수유입로와 분사노즐의 막힘을 방지할 수 있는 배기가스 탈질시스템과 요소수 응고를 방지할 수 있는 요소수 공급장치
JPH067643A (ja) 燃焼装置排ガスの浄化方法
CN203705414U (zh) Scr催化剂性能检测装置
CN204359574U (zh) 一种应用在燃煤电厂脱硝cems系统中的采样装置
CN102759931A (zh) 烟气脱硝的控制方法和装置
CN208330496U (zh) 一种试车台架scr脱硝设备
CN106731829A (zh) 抑制吹扫对火电厂氮氧化物排放影响的控制系统及方法
CN102436270A (zh) 一种烟气脱硝装置及其使用的控制方法
KR101182253B1 (ko) 선박 또는 육상 플랜트용 ｓｃｒ 시스템의 환원제 분사량 조절 장치
KR20110111644A (ko) 컨테이너형 배기가스 정화장치
KR101539346B1 (ko) 배기가스처리패키지 시스템
KR100884657B1 (ko) 고온 배출가스 탈질시스템과 그 시스템을 이용한 고온배출가스 탈질방법
CN102210969B (zh) 焚化炉用氮氧化物削减系统
CN204841391U (zh) 循环流化床锅炉sncr脱硝系统
US11248509B2 (en) Closed control loop with ammonia slip and NOx sensor feedback for use in selective catalytic reduction system
KR100824767B1 (ko) 기화기를 이용한 배출가스 탈질시스템
JP5190396B2 (ja) 脱硝装置
CN205809022U (zh) 移动式脱硝脱二噁英催化剂性能检测装置
CN115346610A (zh) 基于scr反应动力学模型的喷氨优化方法、装置及介质
CN209927816U (zh) 一种烟气脱硫用连续监测系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130710

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140711

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150710

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160713

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170713

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190709

Year of fee payment: 15