KR101378791B1

KR101378791B1 - 차압 및 배기음 저감을 위한 촉매반응기

Info

Publication number: KR101378791B1
Application number: KR1020110097205A
Authority: KR
Inventors: 최승현; 강찬순
Original assignee: 최승현
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2014-03-27
Also published as: KR20130033241A

Abstract

본 발명은 일단에 유입구가 형성되고, 타단에 배출구가 형성되며, 원통형의 내벽을 가진 하우징; 상기 하우징의 내벽과 소정간격 이격되고, 최상층에 위치한 촉매의 상면은 유입구 측에 위치한 하우징의 저면에 밀착되어 지되, 배기가스의 이동방향과 동일하게 중심에 중공부를 구비한 촉매층; 상기 하우징의 내벽에 형성된 흡음재;를 포함하도록 구성되는 차압 및 배기음 저감을 위한 촉매반응기를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 촉매반응기 내에 위치한 촉매를 배기가스의 흐름과 동일한 방향으로 형성하되, 상기 촉매는 해바라기 또는 물레방아의 구조로 배열됨으로써 분배기를 통해 유입된 배기가스와 촉매의 접촉면적을 극대화하여 차압 및 배기음의 저감과 질소산화물의 제거가 향상되도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

차압 및 배기음 저감을 위한 촉매반응기{SCR REACTOR}

본 발명은 차압 및 배기음 저감을 위한 촉매반응기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 촉매반응기 내에 위치한 촉매를 배기가스의 흐름과 동일한 방향으로 형성하되, 상기 촉매는 해바라기 또는 물레방아의 구조로 배열됨으로써 분배기를 통해 유입된 배기가스와 촉매의 접촉면적을 극대화하여 차압 및 배기음의 저감과 질소산화물의 제거가 향상되도록 하는 차압 및 배기음 저감을 위한 촉매반응기에 관한 것이다.

일반적으로 SCR(Selective Catalytic Reduction) 반응기(이하, '촉매반응기'라 함)는 화력발전소나 선박의 연소설비에서 발생하는 질소산화물을 제거하기 위해 배기가스 중에 첨가제인 암모니아를 주입하여 촉매 상에서 질소산화물과 반응시켜 무해한 질소와 물로 전환하는 배연처리 장치로써, 이러한 촉매반응기에는 V2O5-TiO2 계의 촉매가 대표적으로 사용되고 있다.

그리고 상기 촉매반응기는 [도 1]에 도시된 바와 같이, 배기가스가 촉매를 수직으로 거쳐 진행되도록 상기 촉매는 다단으로 형성되는데, 이때 상기 촉매의 볼륨은 배기가스에 내포된 질소산화물의 제거효율에 따라 결정된다.

즉 국제 해사기구로부터 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기 오염물질인 질소산화물은 Tier Ⅲ가 발효되는 시점인 2016년에 2g/kwh이하로 규제되므로 상기 규제치를 고려하여 촉매 볼륨이 결정된다 할 것이다.

그러나 상기한 규제치를 만족하기 위해서는 촉매 볼륨이 커질 수밖에 없고, 이로 인해 촉매반응기 또한 상당한 크기를 가지게 되므로 상기 촉매반응기의 제조단가 및 설치비용의 상승에 따른 경제적 비용부담과 함께 설치공간의 제약을 받아 공간 활용이 원활하지 못한 문제점이 있었다.

또한, 상기한 종래의 촉매 배열구조는 선택적 촉매환원 공정에 있어 반응기 내의 높은 차압을 발생시키고 촉매반응기의 배출구를 통해 배출되는 저·고음의 배기음을 충분히 저감시키지 못하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 촉매반응기 내에 위치한 촉매를 배기가스의 흐름과 동일한 방향으로 형성하되, 상기 촉매는 해바라기 또는 물레방아의 구조로 배열됨으로써 분배기를 통해 유입된 배기가스와 촉매의 접촉면적을 극대화하여 차압 및 배기음의 저감과 질소산화물의 제거가 향상되도록 하는 차압 및 배기음 저감을 위한 촉매반응기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차압 및 배기음 저감을 위한 촉매반응기는, 일단에 유입구가 형성되고, 타단에 배출구가 형성되며, 원통형의 내벽을 가진 하우징; 상기 하우징의 내벽과 소정간격 이격되고, 최상층에 위치한 촉매의 상면은 유입구 측에 위치한 하우징의 상부 내면에 밀착되어 지되, 배기가스의 이동방향과 동일하게 중심에 중공부를 구비한 촉매층; 상기 하우징의 내벽에 형성된 흡음재;를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 촉매층은 촉매의 내측단이 서로 접촉되고 외측단은 소정간격 이격되는 해바라기 배열구조 또는 촉매의 내측단 중 어느 일단이 촉매의 측면에 접촉되는 물레방아 배열구조로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징의 유입구에는 배기가스의 분배를 위한 분배기를 더 형성하되, 상기 분배기에는 방사구조로 이루어진 다수의 베인이 하방향으로 경사져 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이처럼 본 발명은 촉매반응기 내에 위치한 촉매를 배기가스의 흐름과 동일한 방향으로 형성하되, 상기 촉매는 해바라기 또는 물레방아의 구조로 배열됨으로써 분배기를 통해 유입된 배기가스와 촉매의 접촉면적을 극대화하여 차압 및 배기음의 저감과 질소산화물의 제거가 향상되도록 하는 효과를 갖게 된다.

또한, 본 발명은 상기 배기가스와 촉매의 접촉면적이 극대화되어 상기 촉매의 길이를 최소화할 수 있으므로 촉매반응기의 크기를 줄일 수 있으며, 이로 인해 상기 촉매반응기의 제조단가 및 설치비용의 절감과 함께 설치공간의 제약을 받지 않아 공간 활용이 용이하도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1 - 종래의 촉매반응기를 도시한 구조도.
도 2 - 본 발명에 따른 촉매반응기를 도시한 구조도.
도 3 - 도 2의 단면을 도시한 구조도.
도 4 - 본 발명에 따른 촉매반응기를 도시한 구조도.
도 5 - 도 3의 단면을 도시한 구조도.
도 6 - 본 발명에 따른 촉매반응기의 분배기를 도시한 사시도.
도 7,8 - 본 발명에 따른 촉매반응기의 작동상태 참고도.

상기한 목적 및 효과를 달성하기 위한 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 차압 및 배기음 저감을 위한 촉매반응기는, 크게 하우징(110); 상기 하우징(110)의 내부에 형성된 촉매층(120); 상기 하우징(110)의 내벽에 형성된 흡음재(130);를 포함하도록 구성된다.

여기서 하우징(110)의 일단에는 배기가스의 유입을 위한 유입구(111)가 형성되고 타단에는 배기가스의 배출을 위한 배출구(112)가 형성되며, 원통형의 내벽을 가지도록 구성된다.

여기서 촉매층(120)은 상기 하우징(110)의 내벽과 소정간격 이격되고, 최상층에 위치한 촉매(121)의 상면은 유입구(111) 측에 위치한 하우징(110)의 상부 내면에 밀착되도록 형성되어 지되, 배기가스의 이동방향과 동일하게 중심에 중공부를 구비하도록 구성된다.

나아가 상기 촉매(121)는 질소산화물의 제거효율 향상과 함께 차압 및 배기음의 저감효율 향상을 위해 허니콤 타입의 촉매를 사용함이 바람직하다.

더 나아가 상기 촉매층(120)은 촉매(121)의 내측단(121a)이 서로 접촉되고 외측단(121b)은 소정간격 이격되는 해바라기 배열구조 또는 촉매(121)의 내측단(121a) 중 어느 일단이 촉매의 측면(121c)에 접촉되는 물레방아 배열구조로 구성됨이 바람직하다.

즉 다층구조로 촉매층(120)을 이루고 있는 촉매(121)를 [도 3] 또는 [도 5]에 도시된 바와 같이, 해바라기 또는 물레방아의 배열구조를 가지도록 구성함으로써 하우징(110)의 유입구(1111)를 통해 유입된 배출가스와 촉매(121)의 접촉면적을 극대화할 수 있어 차압 및 배기음의 저감효율이 향상되는 것이다.

여기서 흡음재(130)는 상기 하우징(110)의 내벽에 형성되는데, 상기 흡음재(130)는 반응기에 있어 통상 배기음의 저감을 위해 사용되는 구성이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

나아가 상기 하우징(110)의 유입구(111)에는 배기가스의 분배를 위한 분배기(140)를 더 형성하되, 상기 분배기(140)에는 방사구조로 이루어진 다수의 베인(141)이 하방향으로 경사져 형성되도록 구성함이 바람직하다.

즉 상기 분배기(140)에 의해 유입구(111)를 통해 유입된 배기가스는 하방향으로 경사져 형성된 베인(141)을 통해 분배되고, 상기 분배된 배기가스는 [도 7] 내지 [도 8]에 도시된 바와 같이 진행하여 촉매(121)를 관통하게 되는 것이다.

이처럼 상기한 구성을 갖는 본 발명 촉매반응기(100)와 종래의 촉매반응기(10)를 표로 대비하여 살펴보면 아래와 같다.

[표 1] 종래의 촉매반응기

[표 2] 본 발명의 촉매반응기

상기 [표 1,2]에서 확인되는 바와 같이, 동일한 INLET/OUTLET(유입구/배출구)의 사이즈를 갖춘 경우, 본 발명이 종래에 비해 촉매반응기의 크기, 무게가 현저하게 줄어들었음에도 불구하고 더 나은 차압 저감효율을 보이고 있으며, 나아가 촉매의 볼륨 및 모듈 사이즈 또한 더 작게 구성할 수 있음을 확인할 수 있습니다.

이처럼 본 발명은 촉매반응기 내에 위치한 촉매를 배기가스의 흐름과 동일한 방향으로 형성하되, 상기 촉매는 해바라기 또는 물레방아의 구조로 배열됨으로써 분배기를 통해 유입된 배기가스와 촉매의 접촉면적을 극대화하여 차압 및 배기음의 저감과 질소산화물의 제거가 향상되고, 상기와 같이 배기가스와 촉매의 접촉면적이 극대화되어 상기 촉매의 길이를 최소화할 수 있으므로 촉매반응기의 크기를 줄일 수 있으며, 이로 인해 상기 촉매반응기의 제조단가 및 설치비용의 절감과 함께 설치공간의 제약을 받지 않아 공간 활용이 용이하도록 하는 효과를 갖게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 본 발명 촉매반응기
110: 하우징 111: 유입구
112: 배출구 112: 배출구
120: 촉매층 121: 촉매
130: 흡음재 140: 분배기
141: 베인

Claims

일단에 유입구(111)가 형성되고, 타단에 배출구(112)가 형성되며, 원통형의 내벽을 가진 하우징(110); 상기 하우징(110)의 내벽과 소정간격 이격되고, 최상층에 위치한 촉매(121)의 상면은 유입구(111) 측에 위치한 하우징(110)의 상부 내면에 밀착되어 지되, 배기가스의 이동방향과 동일하게 중심에 중공부를 구비한 촉매층(120); 상기 하우징(110)의 내벽에 형성된 흡음재(130);를 포함하도록 구성된 차압 및 배기음 저감을 위한 촉매반응기에 있어서,
상기 촉매층(120)은 촉매(121)의 내측단(121a)이 서로 접촉되고 외측단(121b)은 소정간격 이격되는 해바라기 배열구조 또는 촉매(121)의 내측단(121a) 중 어느 일단이 촉매(121)의 측면(121c)에 접촉되는 물레방아 배열구조로 구성되고;
상기 하우징(110)의 유입구(111)에는 배기가스의 분배를 위한 분배기(140)를 더 형성하되, 상기 분배기(140)에는 방사구조로 이루어진 다수의 베인(141)이 하방향으로 경사져 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차압 및 배기음 저감을 위한 촉매반응기.
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