KR101535938B1

KR101535938B1 - Ｇｐｓ를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 ｓｃｒ 시스템

Info

Publication number: KR101535938B1
Application number: KR1020150026646A
Authority: KR
Inventors: 황계윤; 황성철
Original assignee: 광성(주)
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2015-07-10

Abstract

GPS를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 SCR 시스템이 개시된다. 본 발명의 GPS를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 SCR 시스템은, 전단에서 선박의 배기가스 배출설비에 연결되며 상기 배기가스에 의해 활성화되는 촉매를 포함하는 SCR 리액터; 상기 SCR 리액터의 전단 배관에 연결되어, 상기 배출설비로부터 상기 SCR 리액터로 향하는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급라인; 상기 배출설비로부터 나온 상기 배기가스가 상기 SCR 리액터를 우회하여 흐르도록 상기 SCR 리액터의 전단 및 후단 배관을 연결하는 바이패스 라인; 상기 바이패스 라인의 양단과 상기 전단 및 후단 배관이 만나는 위치에 각각 설치되어, 상기 배기가스가 상기 SCR 리액터를 통과하거나 상기 바이패스 라인을 통해 상기 SCR 리액터를 우회하도록 상기 배기가스의 흐름을 선택적으로 유도하는 제1 및 제2 바이패스 댐퍼; 및 상기 제1 및 제2 바이패스 댐퍼의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 선박의 GPS 장치로부터 상기 선박의 운항 위치 정보를 입력받아 ECA(Emission Control Area) 지역에서 상기 배기가스가 상기 SCR 리액터를 통과하도록 상기 제1 및 제2 바이패스 댐퍼를 작동시켜 상기 바이패스 라인을 닫고 상기 전단 및 후단 배관을 개방하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＧＰＳ를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 ＳＣＲ 시스템{SCR System Including Bypass System By GPS}

본 발명은 GPS를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 SCR 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SCR 리액터와 SCR 리액터를 우회하여 흐르도록 SCR 리액터의 전단 및 후단 배관을 연결하는 바이패스 라인을 마련하고, 바이패스 라인의 양단과 상기 전단 및 후단 배관이 만나는 위치에 제1 및 제2 바이패스 댐퍼를 각각 설치하여, 선박의 GPS 장치로부터 선박의 운항 위치 정보를 입력받아 ECA(Emission Control Area) 지역에서 배기가스가 SCR 리액터를 통과하도록 제어부에서 제1 및 제2 바이패스 댐퍼를 작동시켜 바이패스 라인을 닫고 상기 전단 및 후단 배관을 개방하도록 하는 SCR 시스템에 관한 것이다.

산업화의 급속한 진전에 따른 화석연료 사용량의 증가로 인한 대기오염과 지구 온난화 문제가 날로 심각해지고 있다.

이러한 대기오염의 주범 중 하나로 차량의 엔진이나 화력발전소, 공장 등의 배기가스에 포함된 황 산화물(SOx)과 질소 산화물(NOx)이 손꼽히고 있으며, 최근 환경보존에 대한 인식이 높아짐에 따라 이들에 대한 각국의 배출규제가 도입되고 있다.

선박에서 배출되는 배기가스 중 질소 산화물과 황 산화물은 UN 산하기관인 IMO(International Maritime Organization, 국제해사기구)로부터 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기 오염물질이며, 그 중 황 산화물은 2010년 7월부터 SECA(Sulfur Emission Control Area)에서 1% 이하로 배출규제하기로 하였다.

질소산화물에 대한 규제로는, 2011년 1월 발효된 TIER Ⅱ에 의해서 현재 14.3 ｇ／㎾ｈ로 기준치가 적용되고 있으며, 2016년부터는 TIER Ⅰ 기준의 80%로 감축되어 3.4 ｇ／㎾ｈ의 기준치가 적용되게 된다.

각종 배출 규제기준을 충족시키기 위해, 일반적으로 산업용 연소설비 또는 2 행정의 선박 내연기관 등에는 황산화물(SOx), 미세입자(particulate matter) 등을 포함하는 배기가스를 처리하기 위하여 다양한 설비가 적용되고 있다.

이러한 종래의 배기가스 처리장치의 경우에는 황산화물은 배연탈황장치(Flue Gas Desulfurization : FGD)으로 처리한 후에, 건식 전기집진기를 이용하여 전기장을 발생시킴으로써 입자상 물질, 즉, 미세입자를 처리하도록 구성되었다.

그러나, 상술한 배연탈황장치는 초기 투자비 및 운전비가 상승되게 되고, 탈질 및 탈황공정의 최적 공정결합이 요구되는 문제가 있었다. 특히, 배연탈황장치에 의하는 경우 전체적인 스케일이 커지고, 배압 증가 문제로 인하여 사용상에 불편함이 많았다.

또한, 미세입자를 집진, 처리하는 건식 전기집진기의 경우에는 집진판에 미세입자가 집진됨에 따라, 집진 성능이 저하되는 문제가 있었으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 집진판에 세정수를 분사하는 장비가 개발되었으나, 금속소재의 집진판이 쉽게 부식될 뿐만 아니라, 스파크 발생의 문제로 인하여 고전압을 공급하기 어려운 문제가 있었다.

또한, 종래의 전기집진장치의 경우에는 다수개의 집진판을 병렬로 배열하여 공간을 형성한 후에 이러한 공간 내에서 형성되는 전기장을 통하여 미세입자를 집진하는 방식을 이용하였으나, 집진판 병렬배치시 전체적인 사이즈가 커지는 문제가 있었다.

따라서, 종래의 이러한 문제점을 해결하고, 황산화물 및 미세입자를 포함하는 배기가스를 효과적으로 처리하고 이를 제어할 수 있는 장비에 관한 관심이 커지고 있다.

종래 선박에 설치되는 SCR 시스템은, 시스템에 이상이나 긴급상황이 발생한 경우에는 배기가스 배출을 중단해야만 하였다. 배기가스 배출규제 지역이든 배출규제가 없는 지역이든 선박의 운항 상황에 무관하게 SCR 시스템을 작동시켜 배기가스를 배출하여 시스템의 탄력적인 작동이 이루어지지 못하는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 시스템에 이상이나 긴급상황 등이 발생한 때나, 선박의 운항 상황에 따라 유연하게 대응하여 배기가스를 배출할 수 있는 SCR 시스템을 제안하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전단에서 선박의 배기가스 배출설비에 연결되며 상기 배기가스에 의해 활성화되는 촉매를 포함하는 SCR 리액터;

상기 SCR 리액터의 전단 배관에 연결되어, 상기 배출설비로부터 상기 SCR 리액터로 향하는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급라인;

상기 배출설비로부터 나온 상기 배기가스가 상기 SCR 리액터를 우회하여 흐르도록 상기 SCR 리액터의 전단 및 후단 배관을 연결하는 바이패스 라인;

상기 바이패스 라인의 양단과 상기 전단 및 후단 배관이 만나는 위치에 각각 설치되어, 상기 배기가스가 상기 SCR 리액터를 통과하거나 상기 바이패스 라인을 통해 상기 SCR 리액터를 우회하도록 상기 배기가스의 흐름을 선택적으로 유도하는 제1 및 제2 바이패스 댐퍼; 및

상기 제1 및 제2 바이패스 댐퍼의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하며,

상기 제어부는 상기 선박의 GPS(Global Positioning System) 장치로부터 상기 선박의 운항 위치 정보를 입력받아 ECA(Emission Control Area) 지역에서 상기 배기가스가 상기 SCR 리액터를 통과하도록 상기 제1 및 제2 바이패스 댐퍼를 작동시켜 상기 바이패스 라인을 닫고 상기 전단 및 후단 배관을 개방하는 것을 특징으로 하는 GPS를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 SCR 시스템이 제공된다.

바람직하게는 시스템은, 상기 SCR 리액터의 상류에 마련되어 상기 환원제와 상기 배기가스를 혼합하기 위한 믹서와, 상기 믹서의 하류에 마련되어 상기 배기가스를 촉매에 균일하게 분포시키기 위한 분산용 댐퍼를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 SCR 리액터의 내부에 마련되어, 에어라인으로부터 공급되는 공기를 상기 촉매에 공급하여 상기 촉매에 끼인 이물질을 제거하는 에어 수트 블로워를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 에어라인으로부터 분기되고 상기 환원제 공급라인으로 연결되어 상기 환원제가 상기 배기가스에 고르게 분사되도록 상기 에어라인의 공기를 상기 환원제 공급라인으로 공급하는 투웨이 에어라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 GPS를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 SCR 시스템은 바이패스 라인을 마련함으로써, 장치 일부에 이상 등 긴급상황이 발생한 때에도 배기가스 배출설비의 작동을 중단하지 않고 장치 점검 및 유지 보수할 수 있고, 특히 선박의 GPS 장치로부터 선박의 운항 위치 정보를 입력받아 바이패스 댐퍼를 작동시킴으로써, 배기가스 배출 규제 지역의 배출 기준을 충족하면서도, 선박의 운항 상황에 따라 탄력적이고 유연하게 SCR 시스템을 가동할 수 있도록 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 SCR 시스템을 도시하였다.
도 2에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 GPS를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 SCR 시스템을 도시하였다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 SCR 시스템을 도시하였다.

SCR 시스템은 배기가스 배출라인(EL)을 통해 배출설비로부터 배출되는 배기 가스에 대한 탈질을 수행한다. 즉 분사노즐(미도시)을 통해 NH3 또는 Urea와 같은 환원제를 배기가스에 분사하여 SCR 리액터(100) 내부의 촉매를 이용해 NOx 성분을 탈질시켜 배기가스를 처리하게 된다.

본 실시 예에서 SCR 시스템은 배기가스 배출설비로부터 배기가스 배출라인을 따라 마련되며 배기가스에 의해 활성화되는 촉매를 포함하는 SCR 리액터(100)와, 배기가스가 SCR 리액터(100)를 우회하여 흐를 수 있도록 SCR 리액터의 전단 및 후단 배관을 연결하는 바이패스 라인(BL)이 포함한다.

본 실시 예 시스템에는, 또한 촉매에 존재하는 이물질을 제거하기 위해 SCR 리액터(100) 내부의 촉매에 공기를 분사하는 에어 수트 블로워(air soot blower, 130)가 마련될 수 있다.

SCR 시스템의 SCR 리액터(100)는 선택적 촉매 환원 방식으로, SCR 리액터(100)의 내부에는 배기가스 중의 NOx를 저감하기 위한 촉매가 내장된다. NOx는 SCR 리액터 내부에서 촉매 존재 하에 환원제와 반응하여 질소로 환원된다. 촉매는 예를 들어 200 내지 500 ℃ 반응 온도에서 활성화되는 것일 수 있으며, SCR 리액터(100)를 지나는 배기가스의 온도를 기준으로 활성화되는 온도 범위의 촉매가 내장될 수 있다.

배기가스 배출설비(EG)로부터 배기가스가 이동하면서 온도가 낮아지는 것을 고려하여 촉매를 선택할 수 있다. SCR 리액터의 내부에는 서로 다른 활성화 온도를 갖는 2종 이상의 촉매가 내장하여, 촉매 반응이 이루어지는 온도 범위를 더 넓힐 수 있고, NOx 저감용 촉매 외에 다른 성분을 저감하기 위한 촉매도 내장될 수 있다.

한편 본 실시 예에서 배기가스 배출설비(EG)는 선박에서의 추진 또는 발전용 엔진, 보일러, 터빈과 같은 내연 기관일 수 있다.

SCR 시스템의 에어 수트 블로워(130)는, SCR 리액터(100)의 내부 또는 그 주변에 설치될 수 있고, 에어공급부(300)로부터 에어라인(140)을 통해서 공기를 공급받는다. 에어라인(AL)에는 공기 공급을 조절하기 위하여 밸브, 압력조절기, 압력계 등이 설치될 수 있다. 밸브와 압력조절기 등은 후술하는 ECU(500)에 의해 제어되고, 압력계의 측정값을 ECU(500)에서 수신한다.

에어공급부(300)로부터 에어라인(AL)을 통해 공급되는 공기를 에어 수트 블로워(130)에서 SCR 리액터(100) 내의 촉매로 공급하여, 촉매에 끼인 이물질을 제거한다.

SCR 리액터(100)의 입구 측에는 배기가스가 촉매에 고르게 분포되도록 해주는 분산용 댐퍼(120)가 구비될 수 있고, 분산용 댐퍼(120)의 상류에는 암모니아(NH3) 또는 우레아(UTEA) 등의 환원제를 배기가스에 균일하게 혼합시키기 위한 믹서(110)가 설치될 수 있다.

배기가스 배출설비(EG)과 환원제 공급부(400)의 분사 노즐(160) 사이의 배기가스 배출라인(EL)에 배기가스 유량측정부(미도시)를 추가로 마련하여, 배기가스 배출설비(EG)로부터 배출되는 배기가스의 속도 또는 유량을 측정하여 ECU(500)로 신호를 전달하고, ECU(500)에서는 이 신호에 기초하여 환원제의 분사량을 조절할 수 있다. 이를 통해 실시간으로 배기가스의 속도 또는 유량을 파악하여 즉각적으로 환원제의 분사량을 적절히 조절할 수 있다.

배기가스 유량측정부(미도시)는 예를 들어 배기가스의 유속 또는 유량을 측정할 수 있는 에어 플로우 미터(air flow meter)일 수 있다.

환원제 공급부(400)는 배기가스 배출라인(EL)의 믹서(110) 상류에서 SCR 시스템으로 배기가스 탈질을 위한 환원제를 공급한다.

본 실시 예에서 환원제 공급부(400)는 환원제가 저장되는 환원제 저장탱크로부터 환원제 공급라인(RL)을 거쳐, 배기가스 배출라인(EL)에 마련된 분사노즐(160)을 통해 배기가스 배출라인(EL)으로 환원제를 공급한다.

한편 본 실시예에서 환원제 공급라인(RL)에는 NH3 또는 Urea 등의 환원제를 여과하고 제어하여 공급하기 위한 펌프, 밸브, 여과기, 체크밸브 및 유량계 등의 장치가 설치되며, 이들 장치 역시 ECU(500)에 의해 제어된다.

도 1에 도시된 바와 같이, SCR 리액터(100) 후단의 배기가스 배출라인(EL)에는 ECU(500)에 의해 제어되며, SCR 리액터(100) 후단에서 배기가스 중의 NOx, NH3, PM, HC, SO2, CO, CO2, O2 등을 감지할 수 있도록 하는 각종 센서의 조합으로 이루어지는 센서부(140b)가 설치될 수 있다.

또한 센서부(140b)는 획득한 정보를 이용해서 NOx, NH3, PM, HC, SO2, CO, CO2, O2 등 배기가스 내 잔류 성분을 분석기(analyzer, 170)에서 분석한다.

SCR 리액터(100)의 상류에도 다수의 센서로 이루어진 센서부(140a)가 설치되며, 이 센서부(140b)에서는 배기가스가 탈질되기 전, 즉 배기가스가 SCR 리액터(100)를 통과하기 전에 배기가스 중 NOx, NH3, PM, HC, SO2, CO, CO2 및 O2 등의 함량을 측정하여 분석기(170)에서 분석한다. 분석된 정보는 SCR 리액터(100)를 거친 정제된 배기가스 중의 성분 정보와 대비될 수 있다.

ECU(500)는, 배기가스 유량측정부(미도시), 센서부(140a, 140b), 분석기(170), 각종 밸브 및 펌프 등의 장치를 전자적으로 제어한다. 보다 구체적으로는 배기가스 유량측정부(미도시)나 센서(140a, 140b)로부터 측정된 값, 센서부로부터 측정된 성분에 따라 분석기(170)에 의해 분석된 정보 등을 이용하여, 환원제 공급라인(RL)과 연계된 장치를 제어하여 환원제의 공급량을 제어할 수 있다. ECU(500)는 차압 또는 시간차에 의해 에어 수트 블로워(130)도 제어할 수 있다.

OBM 시스템(200)은, 전체 시스템의 제어, 시스템의 모니터링, 시스템의 온/오프, 그리고 오염물질, 특히, NOx 저감 효율의 디스플레이를 담당할 수 있다.

본 실시 예에서 OBM 시스템(200)은, ECU(500)와 유무선 통신이 가능하게 구성되어 ECU(500)의 모든 기능을 자동제어 또는 수동 제어로 모드 전환하는 기능을 가질 수 있다. 또한, OBM 시스템(200)은 NOx, NH3, HC, SOx, SO2, CO, PM, CO2, O2 등의 센서부(140a, 140b) 및 분석기(170) 등으로부터 취득한 데이터를 제어실 또는 현장에서 모니터링하면서, 데이터를 저장하는 역할을 할 수 있다.

또한 OBM 시스템(200)은 선박에서 사용되는 배기가스의 단위를 사용자가 원하는 단위로 모드 전환되어 모니터에 표시될 수 있다. 특히, 선박의 경우 IMO 규정에 의해 배기가스의 단위를 g/kWh로 나타내도록 되어 있다. 그러므로, 배기가스의 단위를 g/kWh로 나타내기 위한 선박 엔진 사양의 계수를 입력할 필요가 있는데, 이를 위해 OBM 시스템(200)은 사용자가 선박의 배기가스 단위인 g/kWh를 나타내기 위한 선박 엔진 사양의 계수를 직접 입력 가능하도록 구성되어, 예를 들면 NOx, NH3, HC, SOx, SO2, CO를 g/kWh 또는 ppm의 단위로 모니터에 나타낼 수 있다.

이하에서, 도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 선박 또는 육상 플랜트용 SCR 시스템의 환원제 분사량 조절 장치(1)의 사용 상태를 간략히 설명한다. 먼저 배기가스 배출설비(EG)로부터 배출되는 배기가스는 배기가스 배출라인(EL)을 통해 SCR 시스템로 공급된다. SCR 시스템로 유입되는 배기가스는 환원제 공급부(400)에서 공급되는 NH3 또는 Urea와 같은 환원제와 혼합되어 SCR 리액터 내부의 촉매 존재하에서 환원 반응에 의해 배기가스 중 NOx를 제거한다.

이때 환원제 공급부(400)에서 공급되어 배기가스로 분사되는 환원제의 분사량을 조절할 필요가 있는 데, 본 실시 예는 배기가스 배출라인(EL)에 마련되는 배기가스 유량측정부(미도시)에 의해 배기가스의 유속 또는 유량을 실시간으로 측정할 수 있고, 이 측정치를 기준으로 환원제를 실시간으로 분사할 수 있어 환원제의 분사량을 실시간으로 조절할 수 있는 이점이 있다.

또한 배기가스 유량측정부(미도시)를 이용하여 측정되는 배기가스의 유속 또는 유량을 기초로 환원제의 분사량을 조절하므로 배기가스가 배출되는 배기가스 배출설비(EG)에 종속됨이 없이 독립적으로 분사량을 조절할 수 있는 이점이 있다.

환원제 공급부(400)에서 분사된 암모니아 또는 Urea를 포함하는 환원제와 배기가스는 믹서(110)에서 균일하게 혼합된 후 SCR 리액터(100)의 입구측에 설치된 분산용 댐퍼(120)에 의해 SCR 리액터(100)로 고르게 분포되어 공급된다.

SCR 리액터(100)로 공급된 배기가스에 존재하는 NOx는 SCR 리액터(100)에 내장된 촉매와 선택적 촉매 환원 방식으로 반응되어 제거되고, NOx가 제거된 배기가스는 배기가스 배출라인(EL)을 통해 배출된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 실시간으로 배기가스의 유속 또는 유량을 파악하여 환원제의 분사량을 실시간으로 조절할 수 있고, 배기가스 배출설비(EG)의 부하량에 구속되지 않고 독립적으로 환원제의 분사량을 조절할 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 실시예 시스템에는 바이패스 라인(BL)이 마련된다. 바이패스 라인을 통해 배기가스 배출설비(EG)에서 배출되는 배기가스를 SCR 시스템으로 유입시키지 않고 바로 배출되도록 할 수 있다. 이를 위해 바이패스 라인(BL)의 양단과 배기가스 배출라인(EL)의 전단 및 후단 배관이 만나는 위치에 각각 제1 및 제2 바이패스 댐퍼(150a, 150b)가 설치되며, 제1 및 제2 바이패스 댐퍼에 의해 배기가스가 SCR 리액터(100)를 통과하거나 바이패스 라인(BL)을 통해 SCR 리액터를 우회하도록 배기가스의 흐름을 선택적으로 유도할 수 있다.

제1 및 제2 바이패스 댐퍼(150a, 150b)의 개폐는 제어부에 의해 이루어지며, 이러한 바이패스 댐퍼의 제어를 위한 제어부의 기능도 전술한 ECU(500)에서 이루어질 수 있다. 바이패스 라인이 마련됨으로써, SCR 시스템에 이상이나 긴급 상황이 발생하거나, 선박의 운항 지역 등의 상황에 따라 SCR 시스템을 탄력적으로 작동시킬 수 있게 된다.

일 예로, ECU(500)에서는 선박에 마련되는 GPS 장치(Global Positioning System, 위성항법장치 또는 위치추적장치)(미도시)로부터 선박의 운항 위치 정보를 입력받아 ECA(Emission Control Area) 지역에 접근할 때는, 제1 및 제2 바이패스 댐퍼(150a, 150b)를 작동시켜 바이패스 라인(BL)을 닫고 전단 및 후단 배관을 개방하여 배기가스 배출라인(EL)을 통해 배기가스가 SCR 리액터(100)를 통과하여 ECA 기준에 맞추어 탈질된 후 배출되도록 할 수 있다. GPS 장치에서 수신된 선박의 운항 위치 정보에 따라 배기가스 배출규제를 받지 않는 지역을 운항 중인 경우에는, 바이패스 라인(BL)을 통해 배기가스를 배출시킬 수도 있고, 배기가스의 성분에 따라 SCR 리액터(100)를 거쳐 배출시키는 등 탄력적으로 SCR 시스템을 작동시킬 수 있다.

다른 예로, 바이패스 라인(BL)은 이상 상황 및/또는 긴급 상황 발생시, 배기가스 배출설비(EG)의 작동을 그대로 유지한 채 장치 이상이 발생한 부위를 교체하거나 유지 보수(예를 들어, SCR 리액터(100)의 이상이나 촉매 교체 등)할 수 있도록 한다. 전술한 센서부(140a, 140b), 분석기(170) 또는 OBM 시스템(200) 등의 데이터에 의해 장치 이상이 있거나 유지 보수가 필요하다고 판단되면, ECU(500)에서 제1 및 제2 바이패스 댐퍼(150a, 150b)를 제어하여 바이패스 라인(BL)의 양단부는 개방하고 SCR 리액터(100)로 향하는 라인을 닫아, 장치 이상 부분을 유지 보수할 수 있다.

제1 및 제2 바이패스 댐퍼(150a, 150b)를 대신하여 배기가스가 SCR 리액터(100)와 바이패스 라인(BL) 중 어느 하나로 이동하도록 조절하기 위하여 배기가스 배출라인(EL)과 바이패스 라인(BL)에 양방향 밸브(미도시)가 복수로 설치되거나, 배기가스 배출라인(EL)과 바이패스 라인(BL)의 양단이 연결되는 부분에 3방향 밸브(미도시)가 각각 설치될 수도 있다.

도 2에는 본 발명의 다른 실시 예의 SCR 시스템을 도시하였다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예 시스템에서는 에어공급부(300')에서 에어 수트 블로워(130')로 향하는 에어라인(AL')으로부터 분기되어 환원제 공급라인(RL')으로 이어지는 투웨이 에어라인(TAL')이 추가로 마련될 수 있다. 에어라인(AL')의 본류는 전술한 에어 수트 블로워(air soot blower, 130')의 작동에 참여하고, 에어라인(AL')에서 분기된 투웨이 에어라인(TAL')은 NH3 또는 Urea를 SCR 리액터(100) 상류의 분사노즐(160')로 밀어내는 작용을 한다. 하나의 에어공급부(300')를 통해 SCR 리액터(100')의 촉매에 이물질을 제거하기 위한 공기와, 환원제를 원활하게 공급하기 위한 공기의 공급이 동시에 이루어질 수 있어, 컴팩트하고 효과적인 시스템을 구현할 수 있다.

본 실시예 시스템의 다른 구성은 전술한 실시예와 공통되므로, 중복된 설명은 생략한다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

EG: 배기가스 배출설비
EL: 배기가스 배출라인
BL: 바이패스 라인
RL: 환원제 공급라인
AL: 에어라인
100: SCR 리액터
110: 믹서
120: 분산용 댐퍼
130: 에어 수트 블로워
140a, 140b: 센서부
150a: 제1 바이패스 댐퍼
150b: 제2 바이패스 댐퍼
160: 분사노즐
170: 분석기
200: OBM 시스템
300: 에어공급부
400: 환원제공급부
500: ECU

Claims

전단에서 선박의 배기가스 배출설비에 연결되며 상기 배기가스에 의해 활성화되는 촉매를 포함하는 SCR 리액터;
상기 SCR 리액터의 전단 배관에 연결되어, 상기 배출설비로부터 상기 SCR 리액터로 향하는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급라인;
상기 배출설비로부터 나온 상기 배기가스가 상기 SCR 리액터를 우회하여 흐르도록 상기 SCR 리액터의 전단 및 후단 배관을 연결하는 바이패스 라인;
상기 바이패스 라인의 양단과 상기 전단 및 후단 배관이 만나는 위치에 각각 설치되어, 상기 배기가스가 상기 SCR 리액터를 통과하거나 상기 바이패스 라인을 통해 상기 SCR 리액터를 우회하도록 상기 배기가스의 흐름을 선택적으로 유도하는 양방향 밸브 또는 3방향 밸브;
상기 양방향 밸브 또는 3방향 밸브의 개폐를 제어하는 제어부;
상기 배기가스에 함유된 오염물질에 대한 정보를 표시하는 OBM 시스템;
상기 배기가스 배출설비와 상기 SCR 리액터 사이에 설치되어 상기 배기가스 배출설비로부터 배출되는 배기가스의 속도나 유량을 측정하는 유량측정부;
상기 SCR 리액터의 상류에 마련되어 상기 환원제와 상기 배기가스를 혼합하기 위한 믹서;
상기 믹서의 하류에 마련되어 상기 배기가스를 촉매에 균일하게 분포시키기 위한 분산용 댐퍼;
상기 SCR 리액터의 내부에 마련되어, 에어라인으로부터 공급되는 공기를 상기 촉매에 공급하여 상기 촉매에 끼인 이물질을 제거하는 에어 수트 블로워;
상기 에어라인으로부터 분기되고 상기 환원제 공급라인으로 연결되어 상기 환원제가 상기 배기가스에 고르게 분사되도록 상기 에어라인의 공기를 상기 환원제 공급라인으로 공급하는 투웨이 에어라인; 및
상기 SCR 리액터 후단에 구비되며 배기가스에 함유된 성분을 감지하는 센서의 조합으로 이루어진 센서부; 를 포함하며,
상기 제어부는 상기 선박의 GPS(Global Positioning System) 장치로부터 상기 선박의 운항 위치 정보를 입력받아 ECA(Emission Control Area) 지역에서 상기 배기가스가 상기 SCR 리액터를 통과하도록 상기 양방향 밸브 또는 3방향 밸브를 작동시켜 상기 바이패스 라인을 닫고 상기 전단 및 후단 배관을 개방하고,
상기 유량측정부로부터 측정된 상기 배기가스의 속도나 유량을 토대로 상기 환원제 공급라인으로부터 상기 배기가스로 공급되는 환원제의 분사량을 조절하고,
상기 SCR 리액터의 내부 구비된 상기 촉매는 서로 다른 활성화 온도를 갖는 2종 이상의 촉매이며,
상기 센서부에 구비된 센서들은 배기가스에 함유된 성분 중 NOx, NH3, PM, HC, SO2, CO, CO2, O2 를 감지할 수 있으며,
상기 유량측정부는 배기가스의 유속 또는 유량을 측정할 수 있는 에어 플로우 미터(air flow meter)인 것을 특징으로 하는,
GPS를 이용한 바이패스 시스템을 갖는 SCR 시스템.
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