KR101379965B1 - Selective catalytic reuction system with soot blower and operating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 수트 블로워를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 선택적 촉매 환원 시스템은 배기 가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매를 포함하는 선택적 촉매 환원 반응기와, 촉매에 끼인 이물질을 제거하기 위해 촉매를 향해 유체를 분사하는 수트 블로워와, 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 배기 가스의 압력을 측정하는 제1 압력 센서와, 선택적 촉매 환원 반응기에서 배출되는 배기 가스의 압력을 측정하는 제2 압력 센서, 그리고 제1 압력 센서와 제2 압력 센서에서 각각 측정된 압력의 차이에 따라 수트 블로워의 동작을 복수 단계로 조절하는 제어부를 포함한다.Embodiments of the present invention relate to a selective catalytic reduction system comprising a soot blower and a method of operation thereof, wherein the selective catalytic reduction system includes a selective catalytic reduction reactor including a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas, and a catalyst. A soot blower that injects fluid toward the catalyst to remove foreign substances trapped in the catalyst, a first pressure sensor that measures the pressure of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor, and a pressure of the exhaust gas discharged from the selective catalytic reduction reactor. A second pressure sensor to measure, and a control unit for controlling the operation of the soot blower in a plurality of stages in accordance with the difference in the pressure measured by the first pressure sensor and the second pressure sensor, respectively.

Description

수트 블로워를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템 및 그 동작 방법 {SELECTIVE CATALYTIC REUCTION SYSTEM WITH SOOT BLOWER AND OPERATING THE SAME}Selective Catalytic Reduction System Including Soot Blower and Its Operation Method {SELECTIVE CATALYTIC REUCTION SYSTEM WITH SOOT BLOWER AND OPERATING THE SAME}

본 발명의 실시예는 선택적 촉매 환원 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수트 블로워를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to selective catalytic reduction systems and methods of operation thereof, and more particularly, to selective catalytic reduction systems including soot blowers and methods of operation thereof.

일반적으로 선박용 동력 장치는 저속 디젤 엔진과 과급기(turbocharger) 등을 포함한다. 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 엔진에서 발생된 배기 가스를 정화하여 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템이다.Generally, marine power units include low speed diesel engines and turbochargers. Selective catalytic reduction (SCR) systems are systems for reducing nitrogen oxides by purifying exhaust gases generated from engines.

선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기 가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기 가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.The selective catalytic reduction system reacts the nitrogen oxides contained in the exhaust gas with the reducing agent while passing the exhaust gas and the reducing agent together in the reactor equipped with the catalyst, thereby reducing the nitrogen and the water vapor.

선택적 촉매 환원 시스템은 질소산화물을 저감시키기 위한 환원제로 암모니아(NH3)와 우레아(urea) 등을 이용하고 있다.The selective catalytic reduction system uses ammonia (NH 3 ) and urea as a reducing agent for reducing nitrogen oxides.

환원 반응을 촉진시키기 위해 반응기 내부에 배치된 촉매에는 운전시간이 경과하면서 이물질의 끼여 촉매의 활성이 지속적으로 저하되었다. 이에, 수트 블로워(soot blower)를 사용하여 촉매에 끼인 이물질을 제거하여 촉매의 활정을 유지하는 방법이 사용되고 있었다.In order to promote the reduction reaction, the catalyst disposed in the reactor continuously decreased the activity of the catalyst due to the inclusion of foreign matters during the operation time. Thus, a method of using a soot blower to remove foreign substances trapped in the catalyst to maintain the catalyst's activity is used.

하지만, 수트 블로워에서 분사된 유체는 촉매를 지속적으로 가압하여 촉매의 내구성을 저하시키는 원인이 되고 있다. 또한, 수트 블로워에서 분사된 유체와 촉매의 온도 차이에 의해 촉매에 열충격이 가해져 촉매의 수명이 저하되는 문제점이 있다.However, the fluid injected from the soot blower causes the catalyst to be continuously pressurized to lower the durability of the catalyst. In addition, there is a problem in that the thermal shock is applied to the catalyst by the temperature difference between the fluid injected from the soot blower and the catalyst, and the life of the catalyst is reduced.

공개특허공보 제10-2011-0064374호(2011.06.15.)Patent Publication No. 10-2011-0064374 (2011.06.15.) 등록특허공보 제10-0373433호(2003.02.25.)Patent Publication No. 10-0373433 (2003.02.25.)

본 발명의 실시예는 촉매의 활성 저하를 효과적으로 방지한 수트 블로워를 포함한 선택적 촉매 환원 시스템을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a selective catalytic reduction system comprising a soot blower that effectively prevents deactivation of the catalyst.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 방법을 제공한다.It also provides a method of operating the selective catalytic reduction system described above.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 배기 가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매를 포함하는 선택적 촉매 환원 반응기와, 상기 촉매에 끼인 이물질을 제거하기 위해 상기 촉매를 향해 유체를 분사하는 수트 블로워(soot blower)와, 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 상기 배기 가스의 압력을 측정하는 제1 압력 센서와, 상기 선택적 촉매 환원 반응기에서 배출되는 상기 배기 가스의 압력을 측정하는 제2 압력 센서, 그리고 상기 제1 압력 센서와 상기 제2 압력 센서에서 각각 측정된 압력의 차이에 따라 상기 수트 블로워의 동작을 복수 단계로 조절하는 제어부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a selective catalytic reduction system includes a selective catalytic reduction reactor including a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas, and spraying a fluid toward the catalyst to remove foreign substances trapped in the catalyst. A soot blower, a first pressure sensor for measuring the pressure of the exhaust gas introduced into the selective catalytic reduction reactor, and a second pressure for measuring the pressure of the exhaust gas discharged from the selective catalytic reduction reactor A sensor, and a control unit for controlling the operation of the soot blower in a plurality of stages in accordance with the difference in the pressure measured by the first pressure sensor and the second pressure sensor, respectively.

상기 제어부는 상기 제1 압력 센서와 상기 제2 압력 센서에서 각각 측정된 압력의 차이가 커질수록 단계적으로 상기 수트 블로워가 분사하는 상기 유체의 유량을 증가시킬 수 있다.The controller may increase the flow rate of the fluid sprayed by the soot blower step by step as the difference between the pressures measured by the first pressure sensor and the second pressure sensor increases.

상기 수트 블로워는 상기 유체를 분사하는 노즐부와, 상기 노즐에 공급되는 상기 유체의 유량을 조절하는 밸브부를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 밸브부의 개폐를 조절할 수 있다.The soot blower may include a nozzle unit for injecting the fluid and a valve unit for adjusting a flow rate of the fluid supplied to the nozzle. The control unit may adjust the opening and closing of the valve unit.

상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입될 상기 배기 가스에 환원제를 분사하는 환원제 공급부를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include a reducing agent supply unit for injecting a reducing agent to the exhaust gas to be introduced into the selective catalytic reduction reactor.

또한, 상기 수트 블로워는 기본 가동 상태인 제1 단계와, 상기 제1 단계보다 상대적으로 강하게 가동되는 제2 단계와, 상기 제2 단계보다 상대적으로 강하게 가동되는 제3 단계, 그리고 가동이 정지하는 제4 단계로 동작할 수 있다.In addition, the soot blower may include a first stage in a basic operation state, a second stage operated relatively stronger than the first stage, a third stage operated relatively stronger than the second stage, and a first stop operation. It can operate in 4 steps.

상기 선택적 환원 촉매 반응기의 정상 작동이 불가능한 상태의 상기 압력 차이를 기준값으로 정하고, 상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 1/2보다 작으면 상기 수트 블로워는 상기 제1 단계로 동작하고, 상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 1/2보다 크거나 같고 상기 기준값의 2/3보다 작으면 상기 수트 블로워는 상기 제2 단계로 동작하며, 상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 2/3보다 크거나 같고 상기 기준값보다 작으면 상기 수트 블로워는 상기 제3 단계로 동작하고, 상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값보다 크거나 같으면 상기 수트 블로워는 상기 제4 단계로 동작할 수 있다.The soot blower operates in the first step when the pressure difference in a state in which the selective reduction catalytic reactor cannot be normally operated is set as a reference value, and the measured value of the pressure difference is less than 1/2 of the reference value. If the measured value of the difference is greater than or equal to 1/2 of the reference value and less than 2/3 of the reference value, the soot blower operates in the second step, and the measured value of the pressure difference is greater than 2/3 of the reference value. The soot blower may operate in the third step if greater than or equal to and less than the reference value, and the soot blower may operate in the fourth step if the measured value of the pressure difference is greater than or equal to the reference value.

상기 수트 블로워가 상기 제4 단계로 동작하면, 상기 선택적 촉매 환원 반응기도 함께 정지될 수 있다.If the soot blower is operated in the fourth stage, the selective catalytic reduction reactor may also be stopped.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 방법은 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 상기 배기 가스와 상기 선택적 촉매 환원 반응기에서 배출되는 상기 배기 가스의 압력 차이를 측정하는 공정 및 상기 압력 차이에 따라 상기 수트 블로워의 동작을 복수 단계로 조절하는 공정을 포함한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the operation method of the selective catalytic reduction system is a step of measuring the pressure difference between the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor and the exhaust gas discharged from the selective catalytic reduction reactor And controlling the operation of the soot blower in a plurality of stages according to the pressure difference.

상기 압력 차이의 측정값이 커질수록 단계적으로 상기 수트 블로워가 분사하는 상기 유체의 유량이 증가될 수 있다.As the measured value of the pressure difference increases, the flow rate of the fluid sprayed by the soot blower may be increased step by step.

상기 수트 블로워는 기본 가동 상태인 제1 단계와, 상기 제1 단계보다 상대적으로 강하게 가동되는 제2 단계와, 상기 제2 단계보다 상대적으로 강하게 가동되는 제3 단계, 그리고 가동이 정지하는 제4 단계로 동작할 수 있다.The soot blower has a first stage in a basic operation state, a second stage operated relatively stronger than the first stage, a third stage operated relatively stronger than the second stage, and a fourth stage in which the operation is stopped. It can work as

상기 선택적 환원 촉매 반응기의 정상 작동이 불가능한 상태의 상기 압력 차이를 기준값으로 정하고, 상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 1/2보다 작으면 상기 수트 블로워는 상기 제1 단계로 동작하고, 상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 1/2보다 크거나 같고 상기 기준값의 2/3보다 작으면 상기 수트 블로워는 상기 제2 단계로 동작하며, 상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 2/3보다 크거나 같고 상기 기준값보다 작으면 상기 수트 블로워는 상기 제3 단계로 동작하고, 상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값보다 크거나 같으면 상기 수트 블로워는 상기 제4 단계로 동작할 수 있다.The soot blower operates in the first step when the pressure difference in a state in which the selective reduction catalytic reactor cannot be normally operated is set as a reference value, and the measured value of the pressure difference is less than 1/2 of the reference value. If the measured value of the difference is greater than or equal to 1/2 of the reference value and less than 2/3 of the reference value, the soot blower operates in the second step, and the measured value of the pressure difference is greater than 2/3 of the reference value. The soot blower may operate in the third step if greater than or equal to and less than the reference value, and the soot blower may operate in the fourth step if the measured value of the pressure difference is greater than or equal to the reference value.

상기 수트 블로워가 상기 제4 단계로 동작하면, 상기 선택적 촉매 환원 반응기도 함께 정지될 수 있다.If the soot blower is operated in the fourth stage, the selective catalytic reduction reactor may also be stopped.

본 발명의 실시예에 따르면, 수트 블로워를 포함한 선택적 촉매 환원 시스템 및 그 동작 방법은 촉매의 활성 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system including the soot blower and its operating method can effectively prevent the deactivation of the catalyst.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수트 블로워를 포함한 선택적 촉매 환원 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram showing a selective catalytic reduction system including a soot blower according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of operating the selective catalytic reduction system of FIG. 1.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.The drawings are schematic and illustrate that they are not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And to the same structure, element or component appearing in more than one drawing, the same reference numerals are used to denote similar features.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically illustrate ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the illustration are expected. Thus, the embodiment is not limited to any particular form of the depicted area, but includes modifications of the form, for example, by manufacture.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수트 블로워(soot blower)(50)를 포함한 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction (SCR) system 101 including a soot blower 50 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 선택적 촉매 환원 반응기(30), 수트 블로워(50), 제1 압력 센서(61), 제2 압력 센서(62), 및 제어부(60)를 포함한다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 환원제 공급부(37) 및 혼합부(38)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention includes a selective catalytic reduction reactor 30, a soot blower 50, a first pressure sensor 61, and a second pressure sensor. 62, and a control unit 60. The selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention may further include a reducing agent supply unit 37 and a mixing unit 38.

선택적 촉매 환원 반응기(30)는 통상적으로 선박에 사용되는 저속 디젤 엔진과 같은 내연기관의 배기 가스를 정화하여 배기 가스에 함유된 질소산화물을 저감시킨다. 선택적 촉매 환원 반응기(30)는 배기 가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.The selective catalytic reduction reactor 30 purifies the exhaust gas of an internal combustion engine, such as a low speed diesel engine, which is typically used in ships, to reduce the nitrogen oxide contained in the exhaust gas. The selective catalytic reduction reactor 30 reacts the nitrogen oxide contained in the exhaust gas with a reducing agent to reduce the nitrogen and water vapor.

또한, 선택적 촉매 환원 반응기(30)는 촉매(35)를 포함한다. 구체적으로, 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 촉매(35)가 촉매 담체를 통해 선택적 촉매 환원 반응기(30)의 내부에 설치된다.The selective catalytic reduction reactor 30 also includes a catalyst 35. Specifically, a catalyst 35 known to those skilled in the art, such as zeolite, vanadium, and platinum, is installed in the interior of the selective catalytic reduction reactor 30 through a catalyst carrier.

그리고 환원 반응을 촉진시키기 위해 선택적 촉매 환원 반응기(30) 내부에 배치된 촉매(35)는 운전시간이 경과하면서 이물질의 끼여 활성이 지속적으로 저하된다. 또한, 촉매(35)에 이물질이 끼일수록 선택적 촉매 환원 반응기(30)의 전후단 압력 차이가 커져 엔진의 성능에 부정적인 영향을 미치게 된다.In addition, the catalyst 35 disposed inside the selective catalytic reduction reactor 30 in order to promote the reduction reaction has a continuous deterioration in the activity of foreign matters. In addition, as the foreign matter is trapped in the catalyst 35, the pressure difference between the front and rear ends of the selective catalytic reduction reactor 30 increases, which negatively affects the performance of the engine.

한편, 엔진에서 배출된 섭씨 250도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도를 갖는 배기 가스가 바로 선택적 촉매 환원 반응기(30)에 유입되거나, 엔진에서 배출된 후 과급기(turbo charger)를 거치면 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 온도로 낮아진 배기 가스가 선택적 촉매 환원 반응기(30)에 유입될 수 있다. 여기서, 과급기는 엔진의 배기 가스가 갖는 압력으로 터빈을 돌려 엔진에 새로운 외기를 공급한다.On the other hand, exhaust gas having a temperature in the range of 250 degrees Celsius to 450 degrees Celsius discharged from the engine is directly introduced into the selective catalytic reduction reactor 30, or discharged from the engine and passed through a turbo charger after passing through a turbo charger (150 degrees Celsius or more) Exhaust gases lowered to temperatures below 250 degrees may be introduced into the selective catalytic reduction reactor 30. Here, the supercharger turns the turbine to the pressure of the engine exhaust gas and supplies fresh air to the engine.

환원제 공급부(37)는 선택적 촉매 환원 반응기(30)에 유입될 배기 가스에 환원제를 분사한다. 그리고 혼합부(38)는 분사된 환원제가 배기 가스와 고르게 섞여 선택적 촉매 환원 반응기(30)로 유입될 수 있게 한다. 환원제는 암모니아(NH3) 및 우레아(urea) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 환원제를 포함한다.The reducing agent supply unit 37 injects a reducing agent to the exhaust gas to be introduced into the selective catalytic reduction reactor 30. The mixing unit 38 allows the injected reducing agent to be evenly mixed with the exhaust gas and introduced into the selective catalytic reduction reactor 30. The reducing agent includes a variety of known reducing agent to practitioners in the art, such as ammonia (NH 3) and urea (urea).

수트 블로워(soot blower)(50)는 촉매(35)를 향해 유체를 분사하여 촉매(35)에 끼인 이물질을 제거한다. 즉, 수트 블로워(50)는 촉매(35)의 활성을 회복시키거나 촉매(35)의 활성이 저하되는 것을 억제한다. 구체적으로, 수트 블로워(50)는 촉매(35)를 향해 유체를 분사하는 노즐부(51)와, 유체를 공급하는 유체 공급부(55), 그리고 노즐부(51)에 공급되는 유체의 유량을 조절하는 밸브부(52)를 포함한다.A soot blower 50 injects fluid toward the catalyst 35 to remove foreign substances trapped in the catalyst 35. That is, the soot blower 50 restores the activity of the catalyst 35 or suppresses the activity of the catalyst 35 from decreasing. Specifically, the soot blower 50 adjusts the flow rate of the fluid supplied to the nozzle unit 51 for injecting the fluid toward the catalyst 35, the fluid supply unit 55 for supplying the fluid, and the nozzle unit 51. It includes a valve unit 52 to.

제1 압력 센서(61)는 선택적 촉매 환원 반응기(30)에 유입되는 배기 가스의 압력을 측정한다. 그리고 제2 압력 센서(62)는 선택적 촉매 환원 반응기(30)를 거친 후 배출되는 배기 가스의 압력을 측정한다.The first pressure sensor 61 measures the pressure of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor 30. The second pressure sensor 62 measures the pressure of the exhaust gas discharged after passing through the selective catalytic reduction reactor 30.

제어부(60)는 제1 압력 센서(61)와 제2 압력 센서(62)에서 각각 측정된 압력 차이에 따라 수트 블로워(50)의 동작을 단계적으로 조절한다. 구체적으로, 제어부(60)는 수트 블로워(50)의 밸브부(52)의 개폐를 조절한다.The controller 60 adjusts the operation of the soot blower 50 step by step according to the pressure difference measured by the first pressure sensor 61 and the second pressure sensor 62, respectively. Specifically, the control unit 60 controls the opening and closing of the valve unit 52 of the soot blower 50.

본 발명의 일 실시예에서, 제어부(60)는 제1 압력 센서(61)와 제2 압력 센서(62)에서 각각 측정된 압력의 차이가 커질수록 단계적으로 수트 블로워(50)가 분사하는 유체의 유량을 증가시킨다.In one embodiment of the present invention, the control unit 60 is a step of the fluid sprayed by the soot blower 50 step by step as the difference between the pressure measured by each of the first pressure sensor 61 and the second pressure sensor 62 increases; Increase the flow rate

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 촉매(35)의 내구성 저하를 최소화하면서도 효과적으로 촉매(35)에 끼인 이물질을 제거할 수 있다.By such a configuration, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention can effectively remove foreign substances caught in the catalyst 35 while minimizing durability degradation of the catalyst 35.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는 선택적 촉매 환원 반응기(30)를 통과하는 배기 가스의 압력 차이를 측정하여 이를 촉매(35)의 상태를 파악하는 척도로 삼고, 촉매(35)의 상태에 따라 촉매(35)에 유체를 분사하는 수트 블로워(50)의 동작을 조절한다.Specifically, in an embodiment of the present invention, by measuring the pressure difference of the exhaust gas passing through the selective catalytic reduction reactor 30 to determine this state of the catalyst 35, according to the state of the catalyst 35 The operation of the soot blower 50 for injecting fluid to the catalyst 35 is controlled.

이와 같이 촉매(35)에 이물질이 끼인 상태를 고려하여 단계적으로 수트 블로워(50)를 동작시킴으로써, 촉매(35)를 향한 불필요한 유체의 분사를 줄일 수 있다. 이에, 촉매(35)가 유체에 의해 물리적 충격 또는 열충격을 받아 손상되는 것을 최소화할 수 있다.Thus, by operating the soot blower 50 step by step in consideration of the state of the foreign matter stuck to the catalyst 35, it is possible to reduce the injection of unnecessary fluid toward the catalyst 35. As a result, the catalyst 35 may be minimized from being damaged by physical shock or thermal shock by the fluid.

이하, 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 동작 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of operating the selective catalytic reduction system 101 of FIG. 1 will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 동작 방법은 선택적 촉매 환원 반응기(30)에 유입되는 배기 가스와 선택적 촉매 환원 반응기(30)를 거쳐 배출되는 배기 가스의 압력 차이를 측정하고, 압력 차이에 따라 수트 블로워(50)의 동작을 복수 단계로 조절한다.The operating method of the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention measures the pressure difference between the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor 30 and the exhaust gas discharged through the selective catalytic reduction reactor 30. Then, the operation of the soot blower 50 is adjusted in plural stages according to the pressure difference.

도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)에서, 압력 차이에 따라 수트 블로워(50)를 복수 단계로 동작시키는 방법을 구체적으로 설명한다.Referring to Figure 2, in the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention, a method of operating the soot blower 50 in a plurality of steps according to the pressure difference will be described in detail.

먼저, 선택적 환원 촉매 반응기(30)의 정상 작동이 불가능한 상태의 전후단 압력 차이를 기준값으로 설정한다. 기준값은 엔진의 성능과 선택적 환원 촉매 반응기(30)의 이용 효율을 고려하여 설정할 수 있다. 일례로, 기준값은 100mmWC 내지 500mmWC 범위 내에 속할 수 있다. 기준값이 100mmWC 보다 낮게 설정되면 질소산화물을 저감시키기 위해 요구되는 촉매(35)의 양이 증가하고 선택적 촉매 환원 방응기(30)의 크기가 지나치게 커져 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 전체적인 이용 효율이 저하된다. 반면, 기준값이 500mmWC보다 높게 설정되면 엔진에서 배출된 배기 가스의 흐름에 영향을 주어, 엔진의 성능을 저하시키고 부품을 손상시킬 수 있다.First, the pressure difference between the front and rear ends of the state in which the selective reduction catalytic reactor 30 cannot be normally operated is set as a reference value. The reference value may be set in consideration of the performance of the engine and the utilization efficiency of the selective reduction catalytic reactor 30. In one example, the reference value may fall within the range of 100 mmWC to 500 mmWC. If the reference value is set lower than 100 mmWC, the amount of catalyst 35 required to reduce nitrogen oxides is increased and the size of the selective catalytic reduction reactor 30 is too large to reduce the overall utilization efficiency of the selective catalytic reduction system 101. do. On the other hand, if the reference value is set higher than 500mmWC, it affects the flow of exhaust gas discharged from the engine, which may degrade the engine performance and damage parts.

그리고 수트 블로워(50)는 기본 가동 상태인 제1 단계와, 제1 단계보다 상대적으로 강하게 가동되는 제2 단계와, 제2 단계보다 상대적으로 강하게 가동되는 제3 단계, 그리고 가동이 정지하는 제4 단계로 동작한다.The soot blower 50 includes a first stage in a basic operation state, a second stage operated relatively stronger than the first stage, a third stage operated relatively stronger than the second stage, and a fourth operation stopped. It works in steps.

도 2에 도시한 바와 같이, 선택적 촉매 환원 반응기(30)의 전후단 압력 차이를 측정하고(S100), 압력 차이의 측정값이 기준값의 1/2보다 작으면(S210), 수트 블로워(50)는 제1 단계로 동작한다(S310). 그리고 압력 차이 측정값이 기준값의 1/2보다 크거나 같고 기준값의 2/3보다 작으면(S220), 수트 블로워(50)는 제2 단계로 동작한다(320).As shown in FIG. 2, if the pressure difference between the front and rear ends of the selective catalytic reduction reactor 30 is measured (S100), and the measured value of the pressure difference is smaller than 1/2 of the reference value (S210), the soot blower 50 is used. Is operated in a first step (S310). When the pressure difference measurement value is greater than or equal to 1/2 of the reference value and less than 2/3 of the reference value (S220), the soot blower 50 operates in the second step (320).

또한, 압력 차이 측정값이 기준값의 2/3보다 크거나 같고 기준값보다 작으면, 수트 블로워(50)는 제3 단계로 동작(330)하고, 기준값보다 크거나 같으면 수트 블로워(50)는 제4 단계로 동작한다(340).In addition, if the pressure difference measurement value is greater than or equal to 2/3 of the reference value and smaller than the reference value, the soot blower 50 operates in a third step, and if the pressure difference measurement value is greater than or equal to the reference value, the soot blower 50 is the fourth value. Operation 340 is performed.

또한, 수트 블로워(50)가 상기 제4 단계로 동작하면, 선택적 촉매 환원 반응기(30)도 함께 정지될 수 있다. 이때, 선택적 촉매 환원 반응기(30)나 수트 블로워(50)는 상황에 따라 슬로우 다운(slow down)되거나 셧다운(shut down)될 수 있다. 여기서, 슬로우 다운이란 선택적 촉매 환원 반응기(30)의 동작이 점진적으로 정지하는 것을 의미하고, 셧다운이란 급격하게 정지하는 것을 의미한다. 그리고 선택적 촉매 환원 반응기(30)의 동작이 정지하는 것은 선택적 촉매 환원 반응기(30)에 정화해야 할 배기 가스의 유입이 중단되는 것을 의미할 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 선택적 촉매 환원 반응기(30)는 계속 동작할 수도 있다.In addition, when the soot blower 50 operates in the fourth step, the selective catalytic reduction reactor 30 may also be stopped. In this case, the selective catalytic reduction reactor 30 or the soot blower 50 may be slowed down or shut down depending on the situation. Here, slow down means that the operation of the selective catalytic reduction reactor 30 is gradually stopped, and shutdown means abruptly stopping. And stopping the operation of the selective catalytic reduction reactor 30 may mean that the inlet of the exhaust gas to be purified to the selective catalytic reduction reactor 30 is stopped. However, one embodiment of the present invention is not necessarily limited thereto, and the selective catalytic reduction reactor 30 may continue to operate as necessary.

이와 같이, 압력 차이의 측정값이 기준값보다 크거나 같으면 수트 블로워(50)의 동작으로 선택적 촉매 환원 반응기(30)의 정상 작동을 유지하기 곤란해진다. 따라서, 선택적 촉매 환원 반응기(30)와 수트 블로워(50)의 동작을 정지시키고 엔진에서 배출된 배기 가스를 바이패스 시킨 후, 선택적 촉매 환원 반응기(30)의 촉매(35)를 수선하거나 교체하는 작업이 요구될 수 있다.As such, when the measured value of the pressure difference is greater than or equal to the reference value, the operation of the soot blower 50 makes it difficult to maintain the normal operation of the selective catalytic reduction reactor 30. Therefore, after the operation of the selective catalytic reduction reactor 30 and the soot blower 50 is stopped and the exhaust gas discharged from the engine is bypassed, the operation of repairing or replacing the catalyst 35 of the selective catalytic reduction reactor 30 is performed. This may be required.

또한, 제어부(60)는 선택적 촉매 환원 반응기(30)가 완전히 정지하기 전까지 제1 압력 센서(61) 및 제2 압력 센서(62)에서 측정된 값을 지속적으로 피드백하여 수트 블로워(50)의 동작을 단계적으로 제어할 수 있다.In addition, the controller 60 continuously operates the soot blower 50 by feeding back the values measured by the first pressure sensor 61 and the second pressure sensor 62 until the selective catalytic reduction reactor 30 is completely stopped. Can be controlled step by step.

이와 같은 방법에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)을 동작시킴으로써, 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 촉매의 활성 저하를 효과적으로 방지할 수 있다. 즉, 촉매(35)의 내구성 저하를 최소화하면서도 촉매(35)에 끼인 이물질을 효과적으로 제거하여 촉매(35)의 활성 저하를 억제할 수 있다.By operating the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention according to such a method, the selective catalytic reduction system 101 can effectively prevent the deactivation of the catalyst. That is, it is possible to suppress the deterioration of the activity of the catalyst 35 by effectively removing foreign matters stuck to the catalyst 35 while minimizing the deterioration of the durability of the catalyst 35.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. will be.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

30: 선택적 촉매 환원 반응기 35: 촉매
37: 환원제 공급부 38: 혼합부
50: 수트 블로워 51: 노즐부
52: 밸브부 55: 유체 공급부
60: 제어부 61: 제1 압력 센서
62: 제2 압력 센서
101: 선택적 촉매 환원 시스템30: Selective Catalytic Reduction Reactor 35: Catalyst
37: reducing agent supply unit 38: mixing unit
50: soot blower 51: nozzle unit
52: valve portion 55: fluid supply portion
60: control unit 61: first pressure sensor
62: second pressure sensor
101: selective catalytic reduction system

Claims (12)

배기 가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매를 포함하는 선택적 촉매 환원 반응기;
상기 촉매에 끼인 이물질을 제거하기 위해 상기 촉매를 향해 유체를 분사하는 수트 블로워(soot blower);
상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 상기 배기 가스의 압력을 측정하는 제1 압력 센서;
상기 선택적 촉매 환원 반응기에서 배출되는 상기 배기 가스의 압력을 측정하는 제2 압력 센서; 및
상기 제1 압력 센서와 상기 제2 압력 센서에서 각각 측정된 압력의 차이에 따라 상기 수트 블로워의 동작을 복수 단계로 조절하는 제어부
를 포함하며,
상기 제어부는 상기 선택적 환원 촉매 반응기의 정상 작동이 불가능한 상태의 상기 압력 차이를 기준값으로 정하고,
상기 제어부는,
상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 1/2보다 작으면 상기 수트 블로워를 기본 가동 상태인 제1 단계로 동작시키고;
상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 1/2보다 크거나 같고 상기 기준값의 2/3보다 작으면 상기 수트 블로워를 상기 제1 단계보다 상대적으로 강하게 가동시키는 상기 제2 단계로 동작시키며;
상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 2/3보다 크거나 같고 상기 기준값보다 작으면 상기 수트 블로워를 상기 제2 단계보다 상대적으로 강하게 가동시키는 제3 단계로 동작시키고;
상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값보다 크거나 같으면 상기 수트 블로워의 가동을 정지시키는 제4 단계로 동작시키는 선택적 촉매 환원 시스템.A selective catalytic reduction reactor comprising a catalyst for reducing nitrogen oxide contained in exhaust gas;
A soot blower for injecting a fluid toward the catalyst to remove foreign substances trapped in the catalyst;
A first pressure sensor measuring a pressure of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor;
A second pressure sensor for measuring a pressure of the exhaust gas discharged from the selective catalytic reduction reactor; And
Control unit for controlling the operation of the soot blower in a plurality of stages in accordance with the difference in the pressure measured by the first pressure sensor and the second pressure sensor, respectively
Including;
The control unit sets the pressure difference in a state in which normal operation of the selective reduction catalyst reactor is impossible as a reference value,
Wherein,
If the measured value of the pressure difference is less than one half of the reference value, operating the soot blower in a first stage of basic operation;
If the measured value of the pressure difference is greater than or equal to one half of the reference value and less than two thirds of the reference value, operating the soot blower in the second stage of operating relatively strongly than the first stage;
Operating the soot blower in a third step of relatively stronger operation than the second step if the measured value of the pressure difference is greater than or equal to two thirds of the reference value and less than the reference value;
And a fourth step of shutting down the soot blower if the measured value of the pressure difference is greater than or equal to the reference value. 제1항에서,
상기 수트 블로워는 상기 유체를 분사하는 노즐부와, 상기 노즐에 공급되는 상기 유체의 유량을 조절하는 밸브부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 밸브부의 개폐를 조절하는 선택적 촉매 환원 시스템.In claim 1,
The soot blower includes a nozzle unit for injecting the fluid and a valve unit for adjusting the flow rate of the fluid supplied to the nozzle,
The control unit is a selective catalytic reduction system for controlling the opening and closing of the valve portion. 제1항에서,
상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입될 상기 배기 가스에 환원제를 분사하는 환원제 공급부를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.In claim 1,
And a reducing agent supply unit for injecting a reducing agent into the exhaust gas to be introduced into the selective catalytic reduction reactor. 제1항에서,
상기 수트 블로워가 상기 제4 단계로 동작하면, 상기 선택적 촉매 환원 반응기도 함께 정지되는 선택적 촉매 환원 시스템.In claim 1,
Selective catalytic reduction system, when the soot blower operates in the fourth stage, the selective catalytic reduction reactor is also stopped. 청구항 1에 기재된 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 방법에 있어서,
상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 상기 배기 가스와 상기 선택적 촉매 환원 반응기에서 배출되는 상기 배기 가스의 압력 차이를 측정하는 공정; 및
상기 압력 차이에 따라 상기 수트 블로워의 동작을 복수 단계로 조절하는 공정
을 포함하며,
상기 선택적 환원 촉매 반응기의 정상 작동이 불가능한 상태의 상기 압력 차이를 기준값으로 정하고,
상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 1/2보다 작으면 상기 수트 블로워를 기본 가동 상태인 제1 단계로 동작시키고;
상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 1/2보다 크거나 같고 상기 기준값의 2/3보다 작으면 상기 수트 블로워를 상기 제1 단계보다 상대적으로 강하게 가동시키는 제2 단계로 동작시키며;
상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값의 2/3보다 크거나 같고 상기 기준값보다 작으면 상기 수트 블로워를 상기 제2 단계보다 상대적으로 강하게 가동시키는 제3 단계로 동작시키고;
상기 압력 차이의 측정값이 상기 기준값보다 크거나 같으면 상기 수트 블로워의 가동을 정지시키는 제4 단계로 동작시키는 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 방법.In the method of operating the selective catalytic reduction system according to claim 1,
Measuring a pressure difference between the exhaust gas introduced into the selective catalytic reduction reactor and the exhaust gas discharged from the selective catalytic reduction reactor; And
Controlling the operation of the soot blower in multiple stages according to the pressure difference;
/ RTI >
Setting the pressure difference in a state in which normal operation of the selective reduction catalytic reactor is impossible,
If the measured value of the pressure difference is less than one half of the reference value, operating the soot blower in a first stage of basic operation;
If the measured value of the pressure difference is greater than or equal to one half of the reference value and less than two thirds of the reference value, operating the soot blower in a second step of relatively stronger operation than the first step;
Operating the soot blower in a third step of relatively stronger operation than the second step if the measured value of the pressure difference is greater than or equal to two thirds of the reference value and less than the reference value;
And operating in a fourth step of shutting down the soot blower if the measured value of the pressure difference is greater than or equal to the reference value. 제5항에서,
상기 수트 블로워가 상기 제4 단계로 동작하면, 상기 선택적 촉매 환원 반응기도 함께 정지되는 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 방법.The method of claim 5,
And when said soot blower operates in said fourth step, said selective catalytic reduction reactor is also stopped. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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