KR101619098B1 - Exhaust gas purification device - Google Patents

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다카히로 후지바야시
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히다치 조센 가부시키가이샤
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Abstract

(과제)
배기통로보다 지름의 사이즈를 크게 한 증발관이 장치의 소형화를 방해하는 요인으로 되어 있었다.
(해결수단)
탈초반응기(17)의 상류측이고 또한 배기통로(15)의 내부에, 길이방향의 양단이 개방된 증발관(18)을 설치한다. 증발관(18) 내를 통과하는 배기가스에 대하여 환원제, 환원제 전구체의 쌍방 또는 어느 일방을 포함하는 수용액을 분무할 수 있는 노즐(19)을 설치한다. 증발관(18)의 출구부(18a)의 지름을 입구부(18b)의 지름보다 작게 함과 아울러, 증발관(18)의 출구부(18a)의 개방단이 존재하는 위치를 포함하도록 배기통로(15)에 벤투리(15a)를 형성한다.
(효과)
요소수의 가수분해반응이 진행되는 시간을 충분하게 확보할 수 있음과 아울러, 유속감소구간의 지름의 사이즈가 작아진다.(assignment)
The evaporation pipe having a larger diameter than the exhaust passage has been a factor that hinders the miniaturization of the device.
(Solution)
An evaporation pipe (18) having both open ends in the longitudinal direction is provided on the upstream side of the denitration reactor (17) and inside the exhaust passage (15). A nozzle (19) capable of spraying an aqueous solution containing either or both of a reducing agent and a reducing agent precursor is provided for the exhaust gas passing through the evaporation pipe (18). The diameter of the outlet 18a of the evaporator 18 is set to be smaller than the diameter of the inlet 18b and the diameter of the outlet 18a of the evaporator 18 is set to be smaller than the diameter of the inlet 18b, (15a) is formed on the substrate (15).
(effect)
The time during which the hydrolysis reaction of urea water proceeds can be sufficiently ensured and the size of the diameter of the flow rate reduction section is reduced.

Description

배기가스 정화장치{EXHAUST GAS PURIFICATION DEVICE}[0001] EXHAUST GAS PURIFICATION DEVICE [0002]

본 발명은, 내연기관에서 배출되는 배기가스 중의 질소산화물(窒素酸化物)(이하 「NOx」라고 한다)을 예를 들면 SCR촉매 등의 탈초촉매(脫硝觸媒)하에서 환원제와 반응시켜서 환원에 의하여 제거하는 배기가스 정화장치(排氣gas 淨化裝置)에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for reducing NOx (hereinafter referred to as " NOx ") in exhaust gas discharged from an internal combustion engine by reacting with a reducing agent under a denitration catalyst such as an SCR catalyst To an exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas.

종래로부터, 예를 들면 디젤엔진의 배기통로에 SCR촉매가 배치된 탈초반응기(脫硝反應器)를 설치함과 아울러, 이 탈초반응기의 상류측에, 요소수(尿素水) 등의 환원제 전구체(還元劑 前驅體)를 분무할 수 있는 노즐(nozzle)을 설치한 배기가스 정화장치가 이용되고 있다(예를 들면 특허문헌1).Conventionally, for example, a denitration reactor having an SCR catalyst disposed in an exhaust passage of a diesel engine is installed, and a reducing agent precursor (for example, urea water) such as urea water (For example, Patent Document 1), a nozzle for spraying a reducing agent preform is provided.

상기와 같은 장치에 있어서, 노즐에서 배기가스 중으로 분무된 요소수는, 배기통로 내의 온도가 충분하게 높으면 SCR촉매에 도달하기까지의 사이에 다음의 식(1)과 같이 가수분해(加水分解)되어, 암모니아 가스(NH3)가 생성된다.In the above apparatus, the urea water sprayed into the exhaust gas from the nozzle is hydrolyzed (hydrolyzed) as shown in the following equation (1) until the temperature in the exhaust passage is sufficiently high until it reaches the SCR catalyst , And ammonia gas (NH 3 ) are produced.

(NH2)2CO + H2O → 2NH3 + CO2 ……(1)(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 ... ... (One)

그리고 가수분해에 의하여 발생한 암모니아 가스는 SCR촉매에 공급되고, 이에 따라 SCR촉매 상에서 암모니아와 배기가스 중의 NOx의 사이에 다음의 식(2) 및 (3)과 같은 탈초반응이 이루어져서, NOx는 질소와 물로 분해되어 무해화(無害化)된다.The ammonia gas generated by the hydrolysis is supplied to the SCR catalyst, whereby the denitration reaction is performed between the ammonia and the NOx in the exhaust gas on the SCR catalyst as shown in the following formulas (2) and (3) It is decomposed and becomes harmless (detoxified) by water.

4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O……(2)4NH 3 + 4NO + O 2 ? 4N 2 + 6H 2 O ... ... (2)

2NH3 + NO + NO2 → 2N2 + 3H2O……(3)2NH 3 + NO + NO 2 ? 2N 2 + 3H 2 O ... ... (3)

이와 같이 SCR촉매를 사용한 배기가스 정화장치에서는, 분무된 요소수가 배기통로 내를 유동하는 중에 상기 식(1)의 가수분해반응이 충분하게 진행되는 시간을 확보할 필요가 있다.Thus, in the exhaust gas purifying apparatus using the SCR catalyst, it is necessary to ensure a sufficient time for the hydrolysis reaction of the formula (1) to progress sufficiently while the sprayed urea water flows in the exhaust passage.

이 때문에 예를 들면 도9에 나타내는 바와 같은, 배기 매니폴드(排氣 manifold)(101)를 구비한 종래의 4기통 선박용 디젤엔진(102)에 있어서는, 터보차져(turbocharger)(103)의 터빈(turbine)(103a)의 상류측 배기통로(104)에 설치된 요소수 분무용의 노즐(105)과 SCR촉매(106)의 사이에, 배기통로(104)보다 관로(管路)의 단면적을 크게 한 증발관(蒸發管)(107)을 설치하고, 이 증발관(107)을 설치한 구간의 배기가스의 유속을 감소시켜서 노즐(105)로부터 분무된 요소수의 가수분해반응이 진행되는 시간을 확보하는 경우가 있다.For this reason, in a conventional four-cylinder diesel engine 102 having an exhaust manifold 101 as shown in FIG. 9, for example, a turbine (not shown) of a turbocharger 103 sectional area of the duct is larger than that of the exhaust passage 104 between the nozzle 105 for spraying urea water and the SCR catalyst 106 provided on the upstream side exhaust passage 104 of the turbine 103a, The evaporation tube 107 is provided and the flow velocity of the exhaust gas in the section where the evaporation tube 107 is provided is reduced to secure the time for the hydrolysis reaction of the urea water sprayed from the nozzle 105 to proceed There is a case.

또한 도10에 나타내는 바와 같이, 엔진의 배기계에 한정되지 않고, 배관 내를 흐르는 기체에 대하여 다른 기체나 액체를 첨가하여 화학반응이나 상태변화를 발생시키는 종래의 장치에 있어서도, 반응시간이나 변화시간, 기체 상호간의 혼합시간 등을 확보하기 위하여 기체의 유속을 느리게 하는 구간을 형성할 필요가 있는 경우에 그 구간의 배관의 지름을 크게 하는 방법이 채용되고 있다. 도10의 예에서는, 전후의 배관(201, 202)의 지름(D)에 대하여, 기체의 유속을 감소시키는 구간(도10에 있어서 파선(A)∼파선(B)까지의 구간)의 배관(203)은 2배의 지름(2D)으로 되어 있다.Further, as shown in Fig. 10, not only in the exhaust system of the engine but also in the conventional apparatus in which a gas or a liquid is added to the gas flowing in the pipe to generate a chemical reaction or a state change, When it is necessary to form a section for slowing the flow rate of the gas in order to secure the mixing time or the like between the gases, a method of increasing the diameter of the pipe in the section is employed. In the example of Fig. 10, the diameter D of the pipings 201, 202 before and after the pipe (the portion extending from the broken line A to the broken line B in Fig. 10) 203 are two times the diameter (2D).

이와 같이 지름의 길이에 있어서 2배의 차이로 설치하였을 경우에, 예를 들면 배관(201) 내를 흐르는 기체의 속도를 V0라고 하면, 유속감소구간(203) 내를 흐르는 기체의 속도(V)는 V0/4로 감소시킬 수 있다.For example, assuming that the velocity of the gas flowing through the pipe 201 is V 0 when the length of the diameter is set to be twice as long as the length of the pipe, the velocity V of the gas flowing in the flow velocity reduction section 203 ) Can be reduced to V 0/4 .

그러나 상기와 같은 유속감소수단을 사용하였을 경우에 유속감소구간(203)의 지름 사이즈가 커져 버리기 때문에, 장치를 소형화할 수 없다는 문제가 있다. 예를 들면 도9에 나타내는 바와 같은 선박용 디젤엔진(102)의 배기계에 있어서도, 배기 매니폴드(101)가 큰 용적을 차지하고 있고 또한 지름 사이즈가 큰 증발관(107)을 설치할 필요가 있기 때문에, 이 증발관(107)이 장치 전체의 소형화를 방해하는 요인이 되고 있다.
However, when the flow rate reduction means is used, the diameter of the flow rate reduction section 203 is increased in size, which makes it impossible to miniaturize the apparatus. For example, in the exhaust system of the marine diesel engine 102 as shown in Fig. 9, since the exhaust manifold 101 occupies a large volume and the evaporation pipe 107 having a large diameter needs to be provided, The evaporation pipe 107 is a factor that hinders the miniaturization of the entire device.

특허문헌1 : 일본국 공개실용신안 실공평6-45617호 공보Patent Document 1: Japanese Utility Model Utility Model Publication No. 6-45617

본 발명이 해결하고자 하는 문제점은, 종래에는 요소수가 가수분해되는 시간을 충분히 확보하기 위하여 요소수 분무노즐에서 탈초반응기에 이르기까지의 구간에 있어서 배기가스의 유속을 감소시키는 수단으로서 배기통로보다 지름의 사이즈를 크게 한 증발관을 사용하고 있었기 때문에, 이 증발관이 장치의 소형화를 방해하는 요인이 되고 있었던 점이다.
The problem to be solved by the present invention is to provide a means for reducing the flow rate of exhaust gas in a section from the urea water spray nozzle to the denitration reactor in order to sufficiently secure the time for hydrolyzing the urea water Since the evaporation pipe having a large size is used, this evaporation pipe has been a factor that hinders the miniaturization of the device.

본 발명의 배기가스 정화장치는,In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention,

엔진의 배기포트에 접속된 배기연락관에서 배출된 배기가스를 집합시켜서 배기통로로 인도하는 배기 매니폴드와, 상기 배기통로에 설치된 탈초반응기를 구비하고,An exhaust manifold for collecting exhaust gas discharged from an exhaust communication line connected to an exhaust port of an engine and delivering the exhaust gas to an exhaust passage, and a denitration reactor provided in the exhaust passage,

상기 탈초반응기의 상류측이고 또한 상기 배기통로의 내부에, 길이방향의 양단이 개방된 증발관을 설치함과 아울러, 상기 증발관 내를 통과하는 배기가스에 대하여 환원제, 환원제 전구체의 쌍방 또는 어느 일방을 포함하는 수용액을 분무할 수 있는 노즐을 설치한 것을 가장 주요한 특징점으로 하고 있다.
An exhaust pipe having both ends in the longitudinal direction opened is provided on the upstream side of the denitration reactor and inside the exhaust passage and at the same time, both or either of the reducing agent and the reducing agent precursor And a nozzle capable of spraying an aqueous solution containing water.

본 발명의 배기가스 정화장치는, 탈초반응기의 상류측 배기통로의 내부에 증발관을 설치하고, 이 증발관의 내측을 통과하는 배기가스에 대하여 노즐에서 예를 들면 요소수 등을 분무하도록 구성하였기 때문에, 증발관 내를 통과하는 배기가스의 유속이 감소하게 되어 요소수 등의 가수분해반응이 진행되는 시간을 충분하게 확보할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 유속감소구간의 지름 사이즈를 종래보다 작게 할 수 있다.
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, an evaporation pipe is provided in the exhaust passage upstream of the denitration reactor, and the exhaust gas passing through the inside of the evaporation pipe is sprayed with, for example, urea water from the nozzle Therefore, the flow rate of the exhaust gas passing through the evaporation tube is reduced, and the time for the hydrolysis reaction such as urea water to proceed can be sufficiently secured. Therefore, according to the present invention, the diameter size of the flow rate reduction section can be made smaller than the conventional one.

도1은, 본 발명의 유속감소수단의 구성을 설명하는 도면이다.
도2는, 본 발명의 배기가스 정화장치에 있어서의 제1실시예의 구성을 나타내는 도면이다.
도3은, 탈초반응기의 상류측 배기통로의 내부에 설치된 증발관과, 요소수 분무용의 노즐과, 증발관의 출구부의 개방단 부근에 설치된 배기통로의 벤투리를 나타낸 확대도이다.
도4는, 본 발명의 배기가스 정화장치에 있어서의 제2실시예의 구성을 나타내는 도면이다.
도5는, 탈초반응기의 상류측 배기통로의 내부에 설치된 증발관과, 요소수 분무용의 노즐과, 증발관의 출구부의 근방에 설치된 요소 가수분해 촉매를 나타낸 확대도이다.
도6은, 본 발명의 배기가스 정화장치에 있어서의 제3실시예의 구성을 나타내는 도면이다.
도7은, 본 발명의 배기가스 정화장치에 있어서의 제4실시예의 구성을 나타내는 도면이다.
도8은, 본 발명의 배기가스 정화장치에 있어서의 제2실시예의 변형예를 나타내는 도면이다.
도9는, 종래의 선박용 디젤엔진의 구성을 나타내는 도면이다.
도10은, 종래의 유속감소수단의 구성을 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining the configuration of a flow velocity reducing means of the present invention.
2 is a view showing the configuration of the first embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention.
3 is an enlarged view showing a venturi of an evaporation tube provided inside the upstream side exhaust passage of the denitration reactor, a nozzle for spraying urea water, and an exhaust passage provided in the vicinity of the open end of the outlet of the evaporation tube.
4 is a view showing the configuration of a second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view showing an evaporation tube provided inside the exhaust passage upstream of the denitration reactor, a nozzle for spraying urea water, and a urea hydrolysis catalyst provided in the vicinity of the outlet of the evaporation tube.
6 is a view showing a configuration of a third embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention.
7 is a view showing a configuration of a fourth embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention.
8 is a view showing a modified example of the second embodiment in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention.
Fig. 9 is a diagram showing a configuration of a conventional marine diesel engine.
10 is a view for explaining the configuration of a conventional flow rate reducing means.

본 발명은, 엔진(engine)의 배기가스 정화장치(排氣gas 淨化裝置)에 있어서, 관 지름의 사이즈(size)를 크게 하지 않고 요소수(尿素水) 등의 가수분해시간을 확보하기 위한 저유속구간(低流速區間)을 설치하는 목적을,The present invention relates to an exhaust gas purifying device for an engine which is provided with an exhaust gas purifying device for ensuring hydrolysis time of urea water and the like without increasing the size of the pipe diameter. The purpose of installing the flow velocity section (low flow velocity section)

엔진의 배기포트(排氣port)에 접속된 배기연락관(排氣連絡管)에서 배출된 배기가스를 집합시켜서 배기통로로 인도하는 배기 매니폴드(排氣 manifold)와, 상기 배기통로에 설치된 탈초반응기(脫硝反應器)를 구비하고,An exhaust manifold for collecting exhaust gas discharged from an exhaust communication pipe connected to an exhaust port of an engine and delivering the exhaust gas to an exhaust passage, (De-nitrification reaction device)

상기 탈초반응기의 상류측이고 또한 상기 배기통로의 내부에, 길이방향의 양단(兩端)이 개방된 증발관(蒸發管)을 설치함과 아울러, 상기 증발관 내를 통과하는 배기가스에 대하여 환원제(還元劑), 환원제 전구체(還元劑 前驅體)의 쌍방 또는 어느 일방을 포함하는 수용액을 분무할 수 있는 노즐(nozzle)을 설치한 구성으로 함으로써 실현하였다.An evaporator tube having both ends open in the longitudinal direction is provided on the upstream side of the denitration reactor and inside the exhaust passage, and a reducing agent is supplied to the exhaust gas passing through the evaporator tube, A nozzle capable of spraying an aqueous solution containing either or both of a reducing agent precursor and a reducing agent precursor is provided.

상기 본 발명의 배기가스 정화장치에 있어서,In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention,

상기 증발관의 출구부(出口部)의 지름을 입구부(入口部)의 지름보다 작게 함과 아울러, 상기 증발관의 출구부의 개방단(開放端)이 존재하는 위치를 포함하도록 상기 배기통로에 벤투리(venturi)를 형성한 경우에는,Wherein the diameter of the outlet of the evaporator is smaller than the diameter of the inlet and the diameter of the outlet of the evaporator is smaller than the diameter of the inlet, When a venturi is formed,

증발관의 출구부의 지름을 감소시킴으로써 증발관 내를 흐르는 배기가스의 유속을 느리게 할 수 있음과 아울러, 배기통로에 형성된 벤투리의 작용에 의하여 증발관의 출구부 부근의 압력이 입구부 부근의 압력보다 낮아지기 때문에, 증발관 내에서 배기가스가 체류하지 않고 입구부에서 출구부로 향하는 안정된 배기가스의 흐름이 형성될 수 있어, 바람직하다.The flow rate of the exhaust gas flowing through the evaporator tube can be reduced by reducing the diameter of the outlet of the evaporator tube and the pressure near the outlet of the evaporator tube can be reduced by the action of the venturi formed in the exhaust passage, The flow of the exhaust gas from the inlet portion to the outlet portion can be formed without the exhaust gas staying in the evaporation tube, which is preferable.

이하에서는 본 발명을 실시하기 위한 다양한 형태를 도1∼도8을 사용하여 상세하게 설명한다. 도1은, 본 발명의 유속감소수단(流速減少手段)의 구성을 설명하는 도면이다.Hereinafter, various embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. 1 is a view for explaining a configuration of a flow rate reducing means (flow rate reducing means) of the present invention.

도1에 있어서, 1은 다양한 분야의 장치에 적용할 수 있는 본 발명의 유속감소수단으로서, 내부에 기체가 흐르는 외관(外管)(2) 내에서 어떤 목적으로 유속을 감소시키고 싶은 구간에만 내부에 내관(內管)(3)을 설치하여, 유속감소구간(도1에 있어서 파선(A)∼파선(B)까지의 구간)을 외관(2)과 내관(3)에 의한 이중관 구조(二重管 構造)로 하고 있다.1, reference numeral 1 denotes a flow rate reducing means according to the present invention which can be applied to various fields of apparatuses. The flow rate reducing means 1 is provided in an outer pipe (2) through which gas flows, (A section from a broken line (A) to a broken line (B) in Fig. 1) is divided into a double tube structure (2) by the outer tube 2 and the inner tube 3 Pipe structure).

내관(3)은 길이방향의 양단이 개방된 통(筒) 모양의 부재로서, 도1에 나타내는 바와 같이 하류측의 출구부(出口部)(3a)는 노즐 모양으로 하여 입구부(入口部)(3b)보다 관 지름을 감소시키고 있다. 또한 이 노즐 모양의 출구부(3a)의 개방단(3aa)이 존재하는 위치(도1에 있어서 파선(B)로 나타낸 위치)를 포함하도록 외관(2)에 벤투리(2a)를 형성하여 관 지름을 감소시키고 있다.As shown in Fig. 1, the outlet (outlet) 3a on the downstream side has a nozzle shape and is provided with an inlet portion, (3b). The venturi 2a is formed in the outer tube 2 so as to include the position where the open end 3aa of the nozzle-like outlet 3a exists (the position indicated by the broken line B in Fig. 1) Reducing the diameter.

이상과 같은 구성으로 하면, 외관(2)을 흐르는 기체는, 파선(A)의 위치에서 내관(3)의 내측을 통과하는 것과 내관(3)의 외측을 통과하는 것으로 나누어져서, 파선(B)의 위치에서 합류하게 된다.The gas flowing through the outer tube 2 is divided into two parts that pass through the inner side of the inner tube 3 and the outer side of the inner tube 3 at the position of the broken line A, As shown in FIG.

여기에서 파선(A)의 위치에 있어서의 기체의 유속을 V0로 하였을 경우에, 내관(3)의 내측을 통과하는 기체의 속도(V)와, 내관(3)의 외측을 통과하는 기체의 속도(V')의 관계는 V < V0 < V'가 되도록 외관(2)과 내관(3)의 각 지름의 사이즈를 설정한다.The flow rate of the gas at the position of the broken line (A) Here, a case in a V 0, of the speed (V) of gas passing through the inside of the inner tube 3, the gas passing through the outside of the inner pipe (3) The relation of the speed V 'is set so that the sizes of the diameters of the outer tube 2 and the inner tube 3 become V <V 0 <V'.

또한 외관(2)에 있어서 상류측의 지름을 D, 하류측의 벤투리(2a)의 지름을 Dr, 내관(3)에 있어서 입구부(3b)의 지름을 d, 노즐 모양의 출구부(3a)의 지름을 dr이라고 하였을 경우에, 내관(3)의 내측을 통과하는 기체의 속도(V)는 V = V0 × {(dr × D)/(d × Dr)}2의 식에 의하여 구해지기 때문에, 외관(2)과 내관(3)의 지름 감소의 정도(Dr/D, dr/d)를 적절하게 조절함으로써 내관(3) 내의 기체의 유속(V)을 원하는 값으로 설정할 수 있다.The diameter of the venturi 2a on the downstream side is Dr, the diameter of the inlet portion 3b is d on the inner pipe 3, the diameter of the nozzle-like outlet 3a is 3mm, The velocity V of the gas passing through the inner side of the inner tube 3 is obtained by the equation of V = V 0 x {(dr x D) / (d x Dr) 2 } The flow velocity V of the gas in the inner tube 3 can be set to a desired value by appropriately adjusting the degree of the diameter reduction (Dr / D, dr / d) of the outer tube 2 and the inner tube 3.

또한 도1의 실시예에서는, 외관(2)에 형성된 벤투리(2a)의 효과에 의하여 내관(3)의 출구부(3a) 부근의 기체의 압력이 입구부(3b) 부근의 기체의 압력보다 낮아진다. 이에 따라 내관(3) 내에서는, 유체가 체류하지 않고 내관(3)의 입구부(3b)로부터 출구부(3a)를 향하는 안정된 흐름을 만들어 낼 수 있다.1, the pressure of the gas near the outlet 3a of the inner tube 3 is lower than the pressure of the gas near the inlet 3b due to the effect of the Venturi 2a formed in the outer tube 2 Lower. This makes it possible to create a stable flow from the inlet portion 3b of the inner tube 3 to the outlet portion 3a without staying in the inner tube 3.

이상의 구성에 있어서의 본 발명의 유속감소수단에 의하면, 관 지름을 굵게 하지 않더라도 안정된 유속감소구간이 얻어진다. 본 발명은, 유체에 관한 배관장치이면 특별하게 분야를 가리지 않고 다양한 장치에 적용할 수 있다. 본 발명의 효과는, 반응시간이나 변화시간, 용해시간, 증발시간 등을 확보하면서 장치를 소형화할 수 있는 점에 있다.According to the flow rate reducing means of the present invention in the above configuration, a stable flow rate reduction period can be obtained without making the tube diameter large. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a variety of apparatuses, irrespective of the field, particularly if it is a piping apparatus relating to a fluid. The effect of the present invention resides in that the device can be downsized while ensuring the reaction time, the change time, the dissolution time, the evaporation time, and the like.

실시예Example

다음에 도2는, 본 발명의 배기가스 정화장치에 있어서의 제1실시예의 구성을 나타내는 도면이다. 도2에 있어서, 11은, 본 발명을 4기통의 선박용 디젤엔진(船舶用 diesel engine)에 적용한 배기가스 정화장치로서, 엔진(12)의 각 실린더 헤드(cylinder head)에 설치된 배기포트(12a)에 각각 접속된 배기연락관(13)으로부터 배출된 배기가스를 집합시켜서 터보차져(turbocharger)(14)의 터빈(turbine)(14a)의 상류측 배기통로(15)로 인도하는 배기 매니폴드(16)와, 배기통로(15)에 설치된 탈초반응기(17)를 구비하고 있다. 또 14b는, 급기통로(給氣通路)(21)로부터 급기된 공기를 압축하는 터보차져(14)의 컴프레서(compressor)를 나타내고 있다. 또한 22는, 컴프레서(14b)에 의하여 압축된 공기를, 급기연락관을 통하여 엔진(12)의 각 실린더의 급기포트(給氣port)로 분배하는 급기 매니폴드(給氣 manifold)를 나타내고 있다.Next, Fig. 2 is a view showing the configuration of the first embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. 2, reference numeral 11 denotes an exhaust gas purifying apparatus to which the present invention is applied to a four-cylinder diesel engine for marine use. The exhaust gas purifying apparatus includes an exhaust port 12a provided in each cylinder head of the engine 12, An exhaust manifold 16 which collects the exhaust gases discharged from the exhaust communication pipes 13 respectively connected to the turbine 14a of the turbocharger 14 and delivers them to the upstream side exhaust passage 15 of the turbine 14a of the turbocharger 14, And a denitration reactor 17 provided in an exhaust passage 15. Reference numeral 14b denotes a compressor of the turbocharger 14 that compresses the air supplied from the air supply passage 21. Reference numeral 22 denotes an air supply manifold for distributing the air compressed by the compressor 14b to the air supply port of each cylinder of the engine 12 through the air supply communication pipe.

탈초반응기(17)보다 상류측의 배기통로(15)의 내부에는, 길이방향의 양단이 배기통로(15) 내로 개방된 증발관(18)을 설치함과 아울러, 이 증발관(18)의 입구부(18b)의 근방에, 증발관(18) 내를 통과하는 배기가스에 대하여 요소수(19a)를 분무할 수 있는 노즐(19)을 설치하고 있다.An evaporation pipe 18 having both end portions in the longitudinal direction thereof opened to the exhaust passage 15 is installed in the exhaust passage 15 on the upstream side of the denitration reactor 17, A nozzle 19 capable of spraying the urea water 19a with respect to the exhaust gas passing through the evaporation pipe 18 is provided in the vicinity of the portion 18b.

즉 제1실시예에서는, 배기통로(15)가 도1의 외관(2)에, 증발관(18)이 도1의 내관(3)에 상당하는 것이다. 또 증발관(18)의 입구부(18b)의 근방에 노즐(19)을 설치한 이유는, 분무된 요소수(19a)가 고온의 증발관(18) 내를 통과하는 시간을 길게 확보할 수 있기 때문이다.That is, in the first embodiment, the exhaust passage 15 corresponds to the outer tube 2 of Fig. 1, and the evaporator 18 corresponds to the inner tube 3 of Fig. The reason why the nozzle 19 is provided in the vicinity of the inlet 18b of the evaporation pipe 18 is that the time required for the sprayed urea water 19a to pass through the high temperature evaporation pipe 18 can be secured It is because.

탈초반응기(17)에는, 엔진(12)으로부터 배출되는 배기가스 중에 포함되어 산성비나 광화학 스모그 등 환경오염의 원인이 되는 NOx를 선택적으로 환원에 의하여 제거하는 SCR촉매가 배치되어 있다. SCR촉매는 예를 들면 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia), 바나디아/티타니아(vanadia/titania) 등의 금속산화물계 촉매나 제올라이트계 촉매(zeolite系 觸媒)) 등 원하는 촉매를 사용할 수 있으며, 이들의 촉매를 조합시켜도 좋다. 또한 SCR촉매는 벌집 구조를 구비하는 촉매담체(觸媒擔體)에 담지(擔持)시켜도 좋고, 통체(筒體)에 장입(裝入)하여 케이징(caging)시켜도 좋다.The denitration reactor 17 is provided with an SCR catalyst which is contained in the exhaust gas discharged from the engine 12 and which selectively removes NOx which is a cause of environmental pollution such as acid rain or photochemical smog by reduction. As the SCR catalyst, a desired catalyst such as a metal oxide catalyst such as alumina, zirconia, vanadia / titania, or a zeolite catalyst may be used. These catalysts may be combined. The SCR catalyst may be carried on a catalyst carrier having a honeycomb structure or may be charged into a cylinder to cage the catalyst.

SCR촉매를 이용하여 배기가스 중의 NOx를 질소와 물로 분해하여 무해화(無害化)하는 경우에, 그 상류측에서 배기가스 중에 암모니아 등의 환원제를 공급할 필요가 있지만, 암모니아수를 선내(船內)에 저장하여 두는 것은 위험을 수반한다. 따라서 본 실시예에서는 노즐(19)과 접속된 탱크에 환원제 전구체로서 요소를 수용액의 상태로 저장하여 두고, 운전 시에 노즐(19)에서 요소수(19a)를 증발관(18) 내로 분사하고, 증발관(18)의 열을 이용하여 요소를 가수분해함으로써 암모니아 가스를 발생시키도록 하고 있다.When the NOx in the exhaust gas is decomposed into nitrogen and water using the SCR catalyst and detoxified (detoxified), it is necessary to supply a reducing agent such as ammonia into the exhaust gas from the upstream side thereof. However, Storing is risky. Therefore, in this embodiment, the urea as a reducing agent precursor is stored in the tank connected to the nozzle 19 in the form of an aqueous solution, and the urea water 19a is injected into the evaporation pipe 18 from the nozzle 19 during operation, And the ammonia gas is generated by hydrolyzing the element using the heat of the evaporation pipe 18.

도3은, 제1실시예의 증발관(18)(내관)과 배기통로(15)(외관)의 구성을 나타내는 확대도이다. 제1실시예에서는, 노즐(19)에서 분무된 요소수의 가수분해반응이 진행하는 시간을 충분하게 확보하기 위하여 도3에 있어서 파선(A)∼파선(B)까지의 구간을 이중관 구조에 의한 유속감소구간으로 하고 있다.3 is an enlarged view showing the constitution of the evaporation pipe 18 (inner pipe) and the exhaust passage 15 (outer pipe) of the first embodiment. In the first embodiment, in order to secure a sufficient time for the hydrolysis reaction of the urea water sprayed from the nozzle 19 to be sufficiently secured, the section from the broken line A to the broken line B in FIG. Flow rate reduction section.

배기 매니폴드(16)에 의하여 집합된 고온의 배기가스는, 배기통로(15) 내를 흘러서 파선(A)의 위치에서 증발관(18)의 내측을 통과하는 것과 증발관(18)의 외측을 통과하는 것으로 나누어져서, 파선(B)의 위치에서 합류한다. 증발관(18)의 외측을 통과하는 배기가스는 그 시점에서는 요소수와 혼합되지 않지만, 증발관(18)의 내측을 통과하는 배기가스 중에는 가수분해를 끝낸 암모니아 가스가 포함되어 있기 때문에, 파선(B)의 위치에서 합류하였을 때에 암모니아 가스와 신속하게 혼합된다. 따라서 탈초반응기(17)에 유입되는 시점에서는, 암모니아 가스는 배기가스 전체에 널리 퍼진 상태로 되어 있다.The high temperature exhaust gas collected by the exhaust manifold 16 flows through the exhaust passage 15 and passes through the inside of the evaporation pipe 18 at the position indicated by the broken line A and flows toward the outside of the evaporation pipe 18 , And merges at the position indicated by the broken line (B). The exhaust gas passing through the outside of the evaporation pipe 18 is not mixed with the urea water at that time but the exhaust gas passing through the inside of the evaporation pipe 18 contains the ammonia gas which has been hydrolyzed, B), it quickly mixes with the ammonia gas. Therefore, at the time when the ammonia gas flows into the denitration reactor 17, the ammonia gas is spread over the entire exhaust gas.

또 제1실시예에서는, 증발관(18)의 외측을 흐르는 배기가스를 선회시키지 않고 직선의 흐름으로 정류(整流)하여 배기가스의 흐름을 양호하게 하기 위하여 배기관(18)의 입구부(18b)의 외측 근방에 가이드 베인(guide vane)(20)을 설치하고 있다.In the first embodiment, the inlet 18b of the exhaust pipe 18 is formed so as to rectify (flow) the exhaust gas flowing outside the evaporation pipe 18 in a straight flow without turning, And a guide vane 20 is provided in the vicinity of the outside of the guide vane.

도3에 나타내는 바와 같이 증발관(18)의 하류측의 출구부(18a)는 노즐 모양으로 하여, 입구부(18b)보다 관 지름을 감소시키고 있다. 또한 이 노즐 모양의 출구부(18a)의 개방단(18aa)이 존재하는 위치(파선(B)로 나타낸 위치)를 적어도 포함하도록 배기통로(15)에 벤투리(15a)를 형성하여, 배기통로(15)의 관 지름도 감소시키고 있다.As shown in Fig. 3, the outlet 18a on the downstream side of the evaporation pipe 18 has a nozzle shape, and the diameter of the pipe is smaller than that of the inlet 18b. The venturi 15a is formed in the exhaust passage 15 so as to include at least the position where the open end 18aa of the nozzle-like outlet portion 18a exists (position indicated by the broken line B) The diameter of the tube 15 is also reduced.

제1실시예에서는, 배기통로(15)에 형성된 벤투리(15a)의 효과에 의하여 증발관(18)의 노즐 모양의 출구부(18a) 부근의 배기가스의 압력은 입구부(18b) 부근의 배기가스의 압력보다 낮아진다. 이에 따라 증발관(18) 내에서는, 배기가스가 체류하지 않고 입구부(18b)로부터 출구부(18a)를 향하는 안정된 배기가스의 흐름이 형성될 수 있다.The pressure of the exhaust gas in the vicinity of the nozzle-shaped outlet portion 18a of the evaporation pipe 18 is reduced by the effect of the venturi 15a formed in the exhaust passage 15 in the first embodiment, The pressure of the exhaust gas becomes lower than that of the exhaust gas. Thus, in the evaporation pipe 18, a stable flow of exhaust gas from the inlet portion 18b toward the outlet portion 18a can be formed without the exhaust gas staying therein.

도1과 마찬가지로 파선(A)의 위치에 있어서의 기체의 유속을 V0, 배기통로(15)에 있어서 상류측의 지름을 D, 벤투리(15a)의 지름을 Dr, 증발관(18)에 있어서 상류측의 입구부(18b)의 지름을 d, 노즐 모양의 출구부(18a)의 지름을 dr이라고 하였을 경우에, 증발관(18)의 내측을 통과하는 배기가스의 속도(V)는 V = V0 × {(dr × D)/(d × Dr)}2의 식에 의하여 구해진다.The flow rate of the gas at the position of the broken line A is denoted by V 0 , the diameter of the upstream side of the exhaust gas passage 15 is denoted by D, the diameter of the venturi 15a is denoted by Dr, The velocity V of the exhaust gas passing through the inside of the evaporation pipe 18 is V (V) when the diameter of the inlet 18b on the upstream side is d and the diameter of the nozzle-like outlet 18a is dr, = V 0 x {(dr x D) / (d x Dr)} 2 .

여기에서 배기통로(15)의 지름 감소의 정도(Dr/D의 값)나 증발관(18)의 지름 감소의 정도(dr/d의 값)가 모자라거나 또는 이들의 지름이 전혀 감소를 하지 않은 경우에는, 증발관(18)의 내측 및 외측을 통과하는 배기가스의 속도가 안정되지 않는 경우가 있다. 반대로 Dr/D이나 dr/d의 값을 지나치게 감소시키면, 배기계의 압력손실이 지나치게 상승하게 되어 엔진의 효율 또는 성능의 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서 배기통로(15)와 증발관(18)의 지름 감소의 정도는, 이들 관의 사이즈나 형상, 목표로 하는 배기가스의 유속(V)의 값에 따라 조정한다.Here, if the degree of reduction of the diameter of the exhaust passage 15 (the value of Dr / D) or the degree of reduction of the diameter of the evaporation pipe 18 (the value of dr / d) is insufficient or the diameter thereof is not reduced at all The speed of the exhaust gas passing through the inside and outside of the evaporation pipe 18 may not be stabilized. Conversely, if the value of Dr / D or dr / d is excessively reduced, the pressure loss of the exhaust system is excessively increased, which may cause deterioration of efficiency or performance of the engine. Therefore, the degree of reduction in the diameters of the exhaust passage 15 and the evaporation pipe 18 is adjusted according to the size and shape of these pipes and the value of the flow velocity V of the target exhaust gas.

도4는, 본 발명의 배기가스 정화장치에 있어서의 제2실시예의 구성을 나타내는 도면이다. 이 제2실시예의 배기가스 정화장치(11)가 상기의 제1실시예와 다른 점은, 증발관(18)의 입구부(18b)와 출구부(18a)의 지름 길이는 동일한 것으로 하여 증발관(18)(내관)의 지름을 감소시키지 않고 있는 점과, 증발관(18)의 내부에 노즐(19)에서 분무된 요소수(19a)(환원제, 환원제 전구체의 쌍방 또는 어느 일방을 포함하는 수용액)의 가수분해를 촉진시키기 위한 요소 가수분해 촉매(23)를 설치한 점이다. 이 요소 가수분해 촉매(23)는 예를 들면 산화티탄(TiO2)의 담체에 산화텅스텐(WO3)을 첨가한 구조의 것을 사용할 수 있다.4 is a view showing the configuration of a second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. The exhaust gas purifying apparatus 11 of the second embodiment differs from the first embodiment in that the diameter of the inlet 18b and the outlet 18a of the evaporator 18 is the same, The diameter of the inner wall of the evaporation pipe 18 is not reduced and the number of urea water 19a sprayed from the nozzle 19 inside the evaporation pipe 18 (including the aqueous solution containing both or either of the reducing agent and the reducing agent precursor) And a urea hydrolysis catalyst 23 for promoting the hydrolysis of the water. As this urea hydrolysis catalyst 23, for example, a structure in which tungsten oxide (WO 3 ) is added to a carrier of titanium oxide (TiO 2 ) can be used.

도5는, 제2실시예의 증발관(18)(내관)과 배기통로(15)(외관)의 구성을 나타내는 확대도이다. 제2실시예에서는, 노즐(19)에서 분무된 요소수의 가수분해반응이 진행되는 시간을 충분히 확보하기 위하여 도5에 있어서 파선(A)∼파선(B)까지의 구간을 이중관 구조에 의한 유속감소구간으로 하고 있지만, 출구부(18a)에 지름의 감소는 이루어지지 않고 있다. 한편 도5에 나타내는 바와 같이 증발관(18)의 내부에서 출구부(18a)의 근방에 요소 가수분해 촉매(23)를 배치하고 있다. 이와 같이 출구부(18a)에 요소 가수분해 촉매(23)를 배치하면, 이 요소 가수분해 촉매(23)를 배기가스가 통과할 때의 압력손실에 의하여 증발관(18) 내를 흐르는 배기가스 유량이 감소한다. 이에 따라 제2실시예의 구성에 있어서도 증발관(18) 내를 흐르는 배기가스의 유속을 느리게 할 수 있다. 부가하여 제2실시예에서는, 이 요소 가수분해 촉매(23)의 작용에 의하여 요소의 가수분해가 촉진되기 때문에, 유속감소구간 내에서 암모니아로의 가수분해를 완결할 수 있다.5 is an enlarged view showing the configuration of the evaporation pipe 18 (inner pipe) and the exhaust passage 15 (outer pipe) of the second embodiment. In the second embodiment, in order to secure a sufficient time for the hydrolysis reaction of the urea water sprayed from the nozzle 19 to be sufficiently secured, the section from the broken line A to the broken line B in FIG. But the diameter of the outlet 18a is not reduced. On the other hand, as shown in Fig. 5, the urea hydrolysis catalyst 23 is disposed in the vicinity of the outlet 18a in the evaporation pipe 18. When the urea hydrolysis catalyst 23 is disposed at the outlet 18a as described above, the exhaust gas flow rate flowing through the evaporation pipe 18 due to the pressure loss when the exhaust gas passes through the urea hydrolysis catalyst 23 . The flow rate of the exhaust gas flowing through the evaporation pipe 18 can be made slow even in the configuration of the second embodiment. In addition, in the second embodiment, since hydrolysis of the urea is promoted by the action of the urea hydrolysis catalyst 23, the hydrolysis to ammonia can be completed within the flow rate reduction period.

본 발명에서는, 증발관(18)(내관)을 통과하는 배기가스는 유속이 느리기 때문에, 그 배기가스에 포함되는 요소의 속도도 느려지게 된다. 따라서 요소가 요소 가수분해 촉매(23)를 통과할 때까지의 시간이 길어지게 되어 요소와 요소 가수분해 촉매(23)가 접촉하는 빈도가 높아지기 때문에, 적은 촉매량이더라도 필요한 가수분해율(加水分解率)이 얻어진다. 또한 증발관(18) 내를 흐르는 배기가스의 유량은 적기 때문에, 여기에 필요한 양의 요소를 투입함으로써 배기가스 중의 요소의 농도가 높아지게 된다. 이에 따라 요소와 요소 가수분해 촉매(23)가 접촉하는 빈도가 높아지기 때문에, 적은 촉매량이더라도 필요한 가수분해율이 얻어진다.In the present invention, since the flow rate of the exhaust gas passing through the evaporation pipe 18 (inner pipe) is slow, the speed of the elements included in the exhaust gas is also slowed down. Accordingly, the time required for the element to pass through the urea hydrolysis catalyst 23 becomes longer, and the frequency with which the urea and the urea hydrolysis catalyst 23 are in contact with each other is increased. Therefore, even when the catalytic amount is small, the necessary hydrolysis rate . Since the flow rate of the exhaust gas flowing through the evaporation pipe 18 is small, the concentration of the element in the exhaust gas is increased by injecting the necessary amount of the element. As a result, the frequency with which the urea and the urea hydrolysis catalyst 23 are in contact with each other is increased, so that a required hydrolysis rate is obtained even with a small catalytic amount.

또한 도9에 나타내는 바와 같은 종래의 증발관(107)에서는, 요소수의 분무상태가 좋지 않으면, 요소수의 일부가 증발관(107)의 내면에 부착되고, 그 부착부분이 냉온(冷溫)으로 되어 요소에 충분한 열이 가해지지 않기 때문에, 암모니아가 아니라 시아누르산(cyanuric acid)이나 뷰렛(biuret), 멜라민(melamine), 그 이외의 요소 유래의 화합물이 생성되어 그들의 퇴적물이 증발관(107)의 내면에 부착되고, 이 퇴적물이 배기가스의 흐름을 방해한다는 문제가 있었다. 이에 대하여 본 발명에서는, 상기한 바와 같이 이중관 구조를 채용함으로써 증발관(18)의 내면에 요소수가 부착된 경우에, 증발관(18) 내를 흐르는 배기가스의 열뿐만 아니라 증발관(18)의 외측을 흐르는 배기가스에서도 열이 가해지기 때문에, 요소수가 부착된 부분이 냉온으로 되기 어렵게 되어 요소 유래의 상기 퇴적물이 생성되기 어렵다는 이점이 있다.In the conventional evaporating pipe 107 as shown in Fig. 9, if the spraying state of the urea water is poor, a part of the urea water adheres to the inner surface of the evaporating pipe 107, And therefore compounds derived from cyanuric acid, biuret, melamine and other elements are produced not by ammonia but by their evaporation from the evaporation tube 107 , And this deposit has a problem that it obstructs the flow of the exhaust gas. On the other hand, in the present invention, when the urea water is adhered to the inner surface of the evaporation pipe 18 by employing the double pipe structure as described above, not only the heat of the exhaust gas flowing in the evaporation pipe 18, Heat is also exerted in the exhaust gas flowing outside, so that the portion to which the urea water is attached is less likely to become cold, and the deposits derived from the element are less likely to be generated.

도6은, 본 발명의 배기가스 정화장치에 있어서의 제3실시예의 구성을 나타내는 도면이다. 51은 본 발명을 4기통의 선박용 디젤엔진에 적용한 배기가스 정화장치로서, 엔진(52)의 각 실린더 헤드에 설치된 배기포트(52a)에 각각 접속된 배기연락관(53)으로부터 배출된 배기가스를 집합시켜서 터보차져(54)의 터빈(54a)의 상류측 배기통로(55)로 인도하는 배기 매니폴드(56)의 내부에, 길이방향의 양단이 배기 매니폴드(56) 내로 개방된 증발관(58)과 탈초반응기(57)가 연속하여 배치되어 있다. 그리고 증발관(58) 내를 통과하는 배기가스에 대하여 환원제, 환원제 전구체의 쌍방 또는 어느 일방을 포함하는 수용액(59a)을 분무할 수 있는 노즐(59)이 설치되어 있다.6 is a view showing a configuration of a third embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. 51 is an exhaust gas purifying apparatus to which the present invention is applied to a four-cylinder marine diesel engine. The exhaust gas purifying apparatus 51 comprises exhaust gas discharged from an exhaust communication line 53 connected to an exhaust port 52a provided in each cylinder head of the engine 52 An exhaust manifold 56 having both ends in the longitudinal direction opened into the exhaust manifold 56 is provided in the exhaust manifold 56 for guiding the exhaust gas to the upstream exhaust passage 55 of the turbine 54a of the turbocharger 54, And a denitration reactor 57 are continuously arranged. A nozzle 59 capable of spraying an aqueous solution 59a containing either or both of a reducing agent and a reducing agent precursor is provided to the exhaust gas passing through the evaporation pipe 58.

증발관(58)의 출구부(58a)의 형상은 노즐 모양이며, 입구부(58b)의 지름보다 작게 되어 있다. 또한 증발관(58)의 출구부(58a)의 개방단(58aa)이 존재하는 위치를 포함하도록 배기 매니폴드(56)에 벤투리(56a)를 형성하고 있다. 또 54b는, 급기통로(61)로부터 급기된 공기를 압축하는 터보차져(54)의 컴프레서를 나타내고 있다. 또한 62는, 컴프레서(54b)에 의하여 압축된 공기를, 급기연락관을 통하여 엔진(52)의 각 실린더의 급기포트로 분배하는 급기 매니폴드를 나타내고 있다.The shape of the outlet portion 58a of the evaporation pipe 58 is a nozzle shape and is smaller than the diameter of the inlet portion 58b. The venturi 56a is formed in the exhaust manifold 56 so as to include the position where the open end 58aa of the outlet portion 58a of the evaporation pipe 58 is present. Reference numeral 54b denotes a compressor of a turbocharger 54 that compresses the air supplied from the air supply passage 61. As shown in Fig. Reference numeral 62 denotes an air supply manifold for distributing the air compressed by the compressor 54b to the air supply ports of the cylinders of the engine 52 through air supply communication pipes.

즉 제3실시예는, 배기 매니폴드(56)가 도1의 외관(2)에, 증발관(58)이 도1의 내관(3)에 상당하는 것이고, 증발관(58)을 배기 매니폴드(56)의 내부에 조립한 점이 제1실시예와 다르다.That is, in the third embodiment, the exhaust manifold 56 corresponds to the outer tube 2 in Fig. 1, the evaporator 58 corresponds to the inner tube 3 in Fig. 1, and the evaporator 58 is connected to the exhaust manifold The second embodiment differs from the first embodiment in that it is assembled in the inside of the first embodiment.

따라서 제3실시예에서는 배기 매니폴드(56)의 내부에 증발관(58) 및 탈초반응기(57)의 전부가 구비되어 있기 때문에, 관 지름의 사이즈가 큰 증발관이 배기 매니폴드와 병설되어 있던 종래의 장치와 비교하면 장치의 사이즈가 현저하게 컴팩트(compact)하게 된다. 또한 일반적으로 터보차져를 구비한 엔진에 있어서는 급격한 가속을 할 때에 엔진출력의 증대 요구에 대하여 급기의 지연이 발생하는 등 제어지연이 발생하는 경우가 있지만, 제3실시예의 구성에서는 터빈(54a)에 이르는 배기의 경로를 짧게 할 수 있기 때문에 배기제어도 용이하게 된다.Therefore, in the third embodiment, since the evaporation pipe 58 and the denitration reactor 57 are all provided inside the exhaust manifold 56, the evaporation pipe having a large tube diameter is provided in parallel with the exhaust manifold Compared to conventional devices, the size of the device is significantly compact. Generally, in an engine equipped with a turbocharger, there is a case where a control delay occurs such as a delay of an air supply due to an increase in the engine output when a sudden acceleration is performed. However, in the configuration of the third embodiment, It is possible to shorten the path of the exhaust gas leading to the exhaust gas.

도7은, 본 발명의 배기가스 정화장치에 있어서의 제4실시예의 구성을 나타내는 도면이다. 이 제4실시예의 배기가스 정화장치(51)가 상기의 제3실시예와 다른 점은, 증발관(58)의 입구부(58b)와 출구부(58a)의 지름 길이는 동일한 것으로 하여 증발관(58)(내관)의 지름을 감소시키지 않고 있는 점과, 증발관(58)의 내부에 노즐(59)에서 분무된 요소수(59a)(환원제, 환원제 전구체의 쌍방 또는 어느 일방을 포함하는 수용액)의 가수분해를 촉진시키기 위한 요소 가수분해 촉매(63)를 설치한 점이다. 이 요소 가수분해 촉매(63)는, 상기의 제2실시예와 마찬가지로 예를 들면 산화티탄(TiO2)의 담체에 산화텅스텐(WO3)을 첨가한 구조의 것을 사용할 수 있다.7 is a view showing a configuration of a fourth embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. The exhaust gas purifying apparatus 51 of the fourth embodiment is different from the third embodiment in that the diameter of the inlet 58b and the outlet 58a of the evaporator 58 is the same, And the number of urea water 59a sprayed from the nozzle 59 in the evaporation pipe 58 (the amount of the aqueous solution containing either or both of the reducing agent and the reducing agent precursor) And a urea hydrolysis catalyst 63 for promoting the hydrolysis of the water. As the urea-decomposing catalyst 63, for example, a structure in which tungsten oxide (WO 3 ) is added to a carrier of titanium oxide (TiO 2 ) can be used as in the second embodiment.

제4실시예에서는, 증발관(58)의 내부에서 출구부(58a)의 근방에 요소 가수분해 촉매(63)를 배치하고, 이 요소 가수분해 촉매(63)의 작용에 의하여 요소의 가수분해가 촉진되기 때문에 유속감소구간 내에서 암모니아로의 가수분해를 완결할 수 있다.In the fourth embodiment, the urea hydrolysis catalyst 63 is disposed in the vicinity of the outlet 58a in the evaporation pipe 58, and the hydrolysis of the urea is performed by the action of the urea hydrolysis catalyst 63 The hydrolysis to ammonia can be completed within the flow reduction section.

본 발명은, 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며 각 청구항에 기재되어 있는 기술적 사상의 범위 내에서 적절하게 실시형태를 변경하더라도 좋다는 것은 말할 필요도 없다.It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and that the embodiments may be appropriately changed within the scope of the technical idea described in each claim.

예를 들면 상기의 실시예에서는 증발관(18) 내의 배기가스에 노즐(19)에서 환원제 전구체로서 요소수(19a)를 분무하는 구성을 개시하였지만, 환원제 전구체의 성분은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 고농도의 요소와 저농도의 암모니아의 혼합수용액을 사용하더라도 좋다.For example, in the above embodiment, the configuration has been described in which the urea water 19a is sprayed as the reducing agent precursor in the exhaust gas in the evaporation pipe 18, but the composition of the reducing agent precursor is not limited thereto. For example, a mixed aqueous solution of a high concentration of urea and a low concentration of ammonia may be used.

또한 상기의 실시예에서는 증발관(18)의 입구부(18b)의 근방에 노즐(19)을 설치하는 예를 개시하였지만, 노즐(19)을 설치하는 위치는 이것에 한정되지 않으며 예를 들면 증발관(18)의 중앙에 설치하더라도 좋다.In the above embodiment, the nozzle 19 is provided in the vicinity of the inlet 18b of the evaporation pipe 18. However, the position of the nozzle 19 is not limited to this. For example, Or may be provided at the center of the pipe 18.

또한 제2실시예에서는, 도5에 나타내는 바와 같이 증발관(18)의 내부에 요소 가수분해 촉매(23)를 배치하는 경우에 있어서 증발관(18)의 출구부(18a)의 지름을 감소시키지 않은 예를 개시하였지만, 제2실시예의 구성은 이것에 한정되지 않다. 예를 들면 도8에 나타내는 변형예와 같이 증발관(18)의 내부에 요소 가수분해 촉매(23)를 배치하는 경우에도 증발관(18)의 출구부(18a)의 지름을 감소시켜도 좋다.5, when the urea hydrolysis catalyst 23 is disposed in the evaporation pipe 18, the diameter of the outlet portion 18a of the evaporation pipe 18 is reduced in the second embodiment However, the configuration of the second embodiment is not limited to this. The diameter of the outlet portion 18a of the evaporation pipe 18 may be reduced even when the urea hydrolysis catalyst 23 is disposed inside the evaporation pipe 18 as shown in the modified example shown in Fig.

증발관(18)의 출구부(18a)의 지름을 감소시키지 않은 도5의 구성에서도 요소 가수분해 촉매(23)를 배치한 것에 의한 압력손실에 의하여 배기가스의 유속을 어느 정도 감소시키는 것은 가능하지만, 배기가스의 유속을 원하는 속도로 미세하게 조정하는 것은 곤란하다. 이에 대하여 도8의 구성과 같이 증발관(18)의 출구부(18a)의 지름을 감소시키는 경우에는, 감소의 정도를 최적으로 설계함으로써 배기가스의 유속 조정이 용이하게 이루어진다.In the configuration of Fig. 5 in which the diameter of the outlet 18a of the evaporator 18 is not reduced, the flow rate of the exhaust gas can be reduced to some extent by the pressure loss due to the arrangement of the urea hydrolysis catalyst 23 , It is difficult to finely adjust the flow rate of the exhaust gas to a desired speed. On the other hand, when the diameter of the outlet 18a of the evaporation pipe 18 is reduced as in the configuration of Fig. 8, the flow rate of the exhaust gas is easily adjusted by optimally designing the degree of reduction.

이와 같이 요소 가수분해 촉매(23)와 출구부(18a)의 지름 감소를 병용하였을 경우에는, 배기가스의 유속을 원하는 속도로 감소시키기 쉽고 또한 촉매의 작용에 의하여 요소의 가수분해를 촉진시킬 수 있다.When the diameter reduction of the urea hydrolysis catalyst 23 and the outlet 18a is used in this way, the flow rate of the exhaust gas can be easily reduced at a desired speed and the catalytic action can promote the hydrolysis of the urea .

또한 제3실시예에서는 증발관(58)의 내부에 노즐(59)만을 설치하는 예를 개시하였지만, 노즐(59)의 하류측이고 또한 증발관(58)의 내부에, 증발관(58) 내의 배기가스의 흐름을 조정하기 위하여 정류기(整流器)를 설치하더라도 좋다. 또한 요소수(59a)가 가수분해되어 발생한 암모니아 가스와 배기가스가 증발관(58) 내에서 충분하게 혼합되도록 증발관(58)의 내부에 스태틱 믹서(static mixer)를 설치하더라도 좋다.
In the third embodiment, only the nozzle 59 is provided inside the evaporation pipe 58, but the evaporation pipe 58 is provided on the downstream side of the nozzle 59 and inside the evaporation pipe 58, A rectifier may be provided to adjust the flow of the exhaust gas. A static mixer may be installed inside the evaporator 58 so that the ammonia gas generated by hydrolyzing the urea water 59a and the exhaust gas are sufficiently mixed in the evaporator 58.

11 : 배기가스 정화장치
12 : 엔진
12a : 배기포트
13 : 배기연락관
14 : 터보차져
14a : 터빈
15 : 배기통로
15a : 벤투리
16 : 배기 매니폴드
17 : 탈초반응기
18 : 증발관
18a : 출구부
18b : 입구부
19 : 노즐
19a : 요소수11: Exhaust gas purifier
12: engine
12a: Exhaust port
13: exhaust communication terminal
14: Turbocharger
14a: Turbine
15: By way of exhaust
15a: Venturi
16: Exhaust manifold
17: Denitration reactor
18: Evaporation tube
18a:
18b:
19: Nozzles
19a: Number of elements

Claims (6)

엔진의 배기포트(排氣port)에 접속된 배기연락관(排氣連絡管)에서 배출된 배기가스를 집합시켜서 배기통로로 인도하는 배기 매니폴드(排氣 manifold)와, 상기 배기통로에 설치된 탈초반응기(脫硝反應器)를 구비하고,
상기 탈초반응기의 상류측이고 또한 상기 배기통로의 내부에, 길이방향의 양단(兩端)이 개방된 증발관(蒸發管)을 설치함과 아울러, 상기 증발관 내를 통과하는 배기가스에 대하여 환원제(還元劑), 환원제 전구체(還元劑 前驅體)의 쌍방 또는 어느 일방을 포함하는 수용액을 분무할 수 있는 노즐(nozzle)을 설치하고,
상기 증발관의 출구부(出口部)의 지름을 입구부(入口部)의 지름보다 작게 함과 아울러, 상기 증발관의 출구부의 개방단(開放端)이 존재하는 위치를 포함하도록 상기 배기통로에 벤투리(venturi)를 형성하며,
상기 증발관의 내측을 통과하는 배기가스의 속도는, 상기 증발관의 외측을 통과하는 배기가스의 속도보다 느린 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치(排氣gas 淨化裝置).
An exhaust manifold for collecting exhaust gas discharged from an exhaust communication pipe connected to an exhaust port of an engine and delivering the exhaust gas to an exhaust passage, (De-nitrification reaction device)
An evaporator tube having both ends open in the longitudinal direction is provided on the upstream side of the denitration reactor and inside the exhaust passage, and a reducing agent is supplied to the exhaust gas passing through the evaporator tube, A nozzle capable of spraying an aqueous solution containing either or both of a reducing agent precursor and a reducing agent precursor,
Wherein the diameter of the outlet of the evaporator is smaller than the diameter of the inlet and the diameter of the outlet of the evaporator is smaller than the diameter of the inlet, Forming a venturi ,
Wherein the speed of the exhaust gas passing through the inside of the evaporator tube is slower than the speed of the exhaust gas passing through the outside of the evaporator tube .
제1항에 있어서,
상기 증발관의 내부에, 상기 노즐에서 분무된 환원제, 환원제 전구체의 쌍방 또는 어느 일방을 포함하는 수용액의 가수분해를 촉진시키기 위한 요소 가수분해 촉매(尿素 加水分解 觸媒)를 설치한 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
The method according to claim 1,
(Urea hydrolysis catalyst) for promoting the hydrolysis of an aqueous solution containing either or both of a reducing agent sprayed from the nozzle and a reducing agent precursor is provided in the evaporation tube Exhaust gas purifier.
엔진의 배기포트에 접속된 배기연락관에서 배출된 배기가스를 집합시켜서 배기통로로 인도하는 배기 매니폴드의 내부에, 길이방향의 양단이 개방된 증발관과 탈초반응기를 연속하여 배치함과 아울러, 상기 증발관 내를 통과하는 배기가스에 대하여 환원제, 환원제 전구체의 쌍방 또는 어느 일방을 포함하는 수용액을 분무할 수 있는 노즐을 설치하고,
상기 증발관의 출구부의 지름을 입구부의 지름보다 작게 함과 아울러, 상기 증발관의 출구부의 개방단이 존재하는 위치를 포함하도록 상기 배기 매니폴드에 벤투리를 형성하며,
상기 증발관의 내측을 통과하는 배기가스의 속도는, 상기 증발관의 외측을 통과하는 배기가스의 속도보다 느린 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
An evaporator and an denitration reactor in which both ends in the longitudinal direction are opened are continuously disposed in an exhaust manifold for collecting exhaust gas discharged from an exhaust communication line connected to an exhaust port of an engine and leading the exhaust gas to an exhaust passage, A nozzle capable of spraying an aqueous solution containing either or both of a reducing agent and a reducing agent precursor to the exhaust gas passing through the evaporation tube is provided,
A venturi is formed in the exhaust manifold so that the diameter of the outlet portion of the evaporator tube is smaller than the diameter of the inlet portion and the open end of the outlet portion of the evaporator tube is present ,
Wherein the speed of the exhaust gas passing through the inside of the evaporator tube is slower than the speed of the exhaust gas passing through the outside of the evaporator tube .
제3항에 있어서,
상기 증발관의 내부에, 상기 노즐에서 분무된 환원제, 환원제 전구체의 쌍방 또는 어느 일방을 포함하는 수용액의 가수분해를 촉진시키기 위한 요소 가수분해 촉매를 설치한 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치. The method of claim 3 ,
And a urea hydrolysis catalyst for promoting the hydrolysis of an aqueous solution containing either or both of a reducing agent sprayed from the nozzle and a reducing agent precursor is provided in the evaporation tube. 삭제delete 삭제delete
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