KR101677797B1 - Power plant with selective catalytic reuction system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 주동력원으로 사용되며 질소산화물을 함유한 배기가스를 배출하는 제1 엔진과, 상기 제1 엔진의 배기가스가 이동하는 제1 배기 유로와, 상기 제1 배기 유로 상에 설치되어 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매를 포함하는 반응기와, 상기 제1 배기 유로를 따라 상기 반응기로 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사부와, 상기 환원제 분사부에 공급할 환원제를 생성하는 분해 챔버와, 상기 반응기를 거친 배기가스의 일부를 상기 제1 배기 유로에서 분기시켜 상기 분해 챔버로 재순환시키는 순환 유로와, 발전용 보조 동력원으로 사용되며 상기 제1 엔진보다 상대적으로 높은 온도의 배기가스를 배출하는 제2 엔진, 그리고 상기 제2 엔진의 배기가스를 상기 분해 챔버에 공급하기 위해 상기 순환 유로와 연결된 제2 배기 유로를 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power unit including a selective catalytic reduction system, and a power unit including a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention includes a first engine that is used as a main power source and discharges exhaust gas containing nitrogen oxides A first exhaust passage in which the exhaust gas of the first engine moves and a catalyst provided on the first exhaust passage to reduce nitrogen oxides contained in the exhaust gas; A decomposition chamber for generating a reducing agent to be supplied to the reducing agent spraying unit; and a control unit for branching a part of the exhaust gas passing through the reactor from the first exhaust passage, A circulation flow path for recirculating the gas to the decomposition chamber, and a circulation flow path which is used as an auxiliary power source for power generation, And a second exhaust passage connected to the circulation passage for supplying the exhaust gas of the second engine to the decomposition chamber.

Figure R1020140065013
Figure R1020140065013

Description

선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치{POWER PLANT WITH SELECTIVE CATALYTIC REUCTION SYSTEM}[0001] POWER PLANT WITH SELECTIVE CATALYTIC REUCTION SYSTEM [0002]

본 발명은 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전용 보조 엔진을 사용하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power plant including a selective catalytic reduction system, and more particularly to a power plant including a selective catalytic reduction system using an auxiliary engine for power generation.

일반적으로 선박 등에 사용되는 동력 장치는 저속 디젤 엔진과 과급기(turbocharger) 등을 포함한다. 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 디젤 엔진에서 발생된 배기가스를 정화하여 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템이다.Generally, a power unit used for a ship or the like includes a low speed diesel engine and a turbocharger. A selective catalytic reduction (SCR) system is a system for reducing nitrogen oxides by purifying exhaust gases generated from a diesel engine.

선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 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 우레아(urea)를 가수분해시켜 주로 사용하고 있다. 이때, 가수분해의 효율을 향상시키기 위해 가수분해 챔버의 내부 온도를 별도의 전기 히터 또는 버너를 이용하여 가수분해 반응 온도까지 상승시키는 방법을 사용하고 있다.The selective catalytic reduction system is mainly used by hydrolyzing urea as a reducing agent for reducing nitrogen oxides. At this time, in order to improve the hydrolysis efficiency, a method of raising the internal temperature of the hydrolysis chamber to a hydrolysis reaction temperature using a separate electric heater or a burner is used.

하지만, 가수분해에 소모되는 에너지가 적지 않으므로, 전체적인 선택적 촉매 환원 시스템의 운전에 필요 이상으로 많은 에너지가 소모되는 문제점이 있다.However, since there is not much energy consumed in hydrolysis, there is a problem that more energy is consumed than necessary in the operation of the overall selective catalytic reduction system.

또한, 선택적 촉매 환원 시스템은 경제성과 방사능 규제 등을 고려하여 섭씨 250도 내지 섭씨 400도의 활성 온도 범위를 갖는 고온 활성 촉매를 주로 이용하고 있다.In addition, the selective catalytic reduction system mainly utilizes a high-temperature active catalyst having an active temperature range of 250 ° C to 400 ° C in consideration of economical efficiency and radioactivity regulation.

그런데 고온 활성 촉매가 설치된 반응기에 섭씨 250도 이하의 온도를 갖는 배기가스가 유입되면, 디젤 엔진의 연료에 함유된 황 성분에 의해 촉매가 피독되면서 촉매의 활성이 지속적으로 저하되는 문제점이 있다.However, when exhaust gas having a temperature of 250 DEG C or less flows into a reactor equipped with a high-temperature active catalyst, the catalyst is poisoned by the sulfur component contained in the fuel of the diesel engine, and the activity of the catalyst is continuously deteriorated.

본 발명의 실시예는 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키는데 전체적으로 소모되는 에너지를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 환원 반응에 사용된 촉매를 효과적으로 재생할 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a power unit including a selective catalytic reduction system capable of minimizing the energy consumed as a whole in reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas as well as effectively regenerating the catalyst used in the reduction reaction.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 주동력원으로 사용되며 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 배출하는 제1 엔진과, 상기 제1 엔진의 배기가스가 이동하는 제1 배기 유로와, 상기 제1 배기 유로 상에 설치되어 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매를 포함하는 반응기와, 상기 제1 배기 유로를 따라 상기 반응기로 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사부와, 상기 환원제 분사부에 공급할 환원제를 생성하는 분해 챔버와, 상기 반응기를 거친 배기가스의 일부를 상기 제1 배기 유로에서 분기시켜 상기 분해 챔버로 재순환시키는 순환 유로와, 발전용 보조 동력원으로 사용되며 상기 제1 엔진보다 상대적으로 높은 온도의 배기가스를 배출하는 제2 엔진, 그리고 상기 제2 엔진의 배기가스를 상기 분해 챔버에 공급하기 위해 상기 순환 유로와 연결된 제2 배기 유로를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a power unit including a selective catalytic reduction system includes a first engine that is used as a main power source and exhausts exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx), and a second engine A reactor including a first exhaust passage and a catalyst provided on the first exhaust passage for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas; and a reducing agent, which is supplied to the exhaust gas flowing to the reactor along the first exhaust passage A decomposition chamber for generating a reducing agent to be supplied to the reducing agent spraying section; a circulation flow path for dividing a part of the exhaust gas passed through the reactor into the first exhaust passage and recirculating the part of the exhaust gas to the decomposition chamber; A second engine which is used as an auxiliary power source and exhausts exhaust gas having a temperature relatively higher than that of the first engine, And a second exhaust passage connected to the circulation passage for supplying gas to the decomposition chamber.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 상기 반응기 전방의 상기 제1 배기 유로 상에 설치된 제1 배기 전방 밸브와, 상기 반응기 후방의 상기 제1 배기 유로 상에 설치된 제1 배기 후방 밸브와, 상기 제1 배기 유로와의 분기점과 상기 제2 배기 유로와의 합류점 사이의 상기 순환 유로에 설치된 순환 밸브, 그리고 상기 제2 배기 유로 상에 설치된 제2 배기 공급 밸브를 더 포함할 수 있다.The power plant including the selective catalytic reduction system may further include a first exhaust front valve disposed on the first exhaust passage in front of the reactor, a first exhaust rear valve disposed on the first exhaust passage behind the reactor, A circulation valve provided in the circulation passage between a branch point between the first exhaust passage and the second exhaust passage, and a second exhaust supply valve provided on the second exhaust passage.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 상기 반응기를 우회하여 상기 제1 배기 전방 밸브 전방의 상기 제1 배기 유로와 상기 제1 배기 후방 밸브 후방의 상기 제1 배기 유로를 연결하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로 상에 설치된 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다.Further, the power unit including the selective catalytic reduction system may bypass the reactor and bypass the first exhaust passage in front of the first exhaust front valve and the first exhaust passage in the rear of the first exhaust rear valve, And a bypass valve provided on the bypass flow path.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 상기 분해 챔버와 상기 제2 배기 유로의 합류점 사이의 상기 순환 유로에 설치된 보조 가열 부재를 더 포함할 수 있다.The power unit including the selective catalytic reduction system may further include an auxiliary heating member installed in the circulating flow path between the decomposition chamber and the confluence point of the second exhaust passage.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 상기 분해 챔버와 상기 제2 배기 유로의 합류점 사이의 상기 순환 유로에 설치된 블로워를 더 포함할 수 있다.In addition, the power unit including the selective catalytic reduction system may further include a blower installed in the circulating flow path between the decomposition chamber and the confluence point of the second exhaust passage.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 배기 정화 모드, 폐루프 촉매 재생 모드, 및 개루프 촉매 재생 모드 중 어느 하나의 모드로 동작할 수 있다. 그리고 상기 배기 정화 모드에서 상기 제1 배기 전방 밸브와 상기 제1 배기 후방 밸브 그리고 상기 제2 배기 공급 밸브는 개방하고, 상기 바이패스 밸브와 상기 순환 밸브는 차단할 수 있다. 상기 폐루프 촉매 재생 모드에서 상기 순환 밸브와 상기 바이패스 밸브는 개방하고, 상기 제1 배기 전방 밸브와 상기 제1 배기 후방 밸브 그리고 상기 제2 배기 공급 밸브는 차단할 수 있다. 상기 개루프 촉매 재생 모드에서 상기 제2 배기 공급 밸브와 상기 제1 배기 후방 밸브 그리고 바이패스 밸브는 개방하고, 상기 제1 배기 전방 밸브와 상기 순환 밸브는 차단할 수 있다.In addition, the power unit including the selective catalytic reduction system may operate in any one of an exhaust purification mode, a closed loop catalyst regeneration mode, and an open loop catalyst regeneration mode. In the exhaust purification mode, the first exhaust front valve, the first exhaust rear valve and the second exhaust supply valve are opened, and the bypass valve and the circulation valve may be blocked. In the closed loop catalyst regeneration mode, the circulation valve and the bypass valve are opened, and the first exhaust front valve, the first exhaust rear valve, and the second exhaust supply valve may be blocked. In the open-loop catalyst regeneration mode, the second exhaust supply valve, the first exhaust rear valve and the bypass valve are opened, and the first exhaust front valve and the circulation valve can be blocked.

상기 제2 엔진은 섭씨 250도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도를 갖는 배기가스를 배출할 수 있다.The second engine may exhaust exhaust gas having a temperature in the range of 250 degrees Celsius to 450 degrees Celsius.

상기 배기 정화 모드에서 상기 보조 가열 부재는 상기 분해 챔버에 공급되는 상기 제2 엔진의 배기가스의 온도를 섭씨 350도 내지 섭씨 600도 범위 내로 승온시킬 수 있다.In the exhaust purification mode, the auxiliary heating member may raise the temperature of the exhaust gas of the second engine supplied to the decomposition chamber to within a range of from 350 degrees Celsius to 600 degrees Celsius.

상기 폐루프 촉매 재생 모드와 상기 개루프 촉매 재생 모드에서 상기 보조 가열 부재는 상기 반응기 내 촉매의 온도를 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내로 유지시킬 수 있다.In the closed-loop catalyst regeneration mode and the open-loop catalyst regeneration mode, the auxiliary heating member can maintain the temperature of the catalyst in the reactor within a range of 350 ° C. to 450 ° C.

상기 폐루프 촉매 재생 모드는 상기 반응기 내 촉매의 온도가 섭씨 200도 내지 섭씨 300도 범위 내일 때 동작할 수 있다.The closed-loop catalyst regeneration mode may operate when the temperature of the catalyst in the reactor is within the range of 200 degrees Celsius to 300 degrees Celsius.

상기 폐루프 촉매 재생 모드에서 상기 보조 가열 부재는 상기 제2 엔진에서 배출된 배기가스의 온도가 섭씨 380도 미만일 때 가동될 수 있다.In the closed-loop catalyst regeneration mode, the auxiliary heating member may be operated when the temperature of the exhaust gas discharged from the second engine is less than 380 degrees Celsius.

상기 개루프 촉매 재생 모드는 상기 반응기 내 촉매의 온도가 섭씨 300도 초과 섭씨 450도 미만일 때 동작할 수 있다.The open-loop catalyst regeneration mode may operate when the temperature of the catalyst in the reactor is greater than 300 degrees Celsius and less than 450 degrees Celsius.

상기 개루프 촉매 재생 모드는 상기 제2 엔진에서 배출된 배기가스의 온도가 섭씨 380도 이상일 때 동작할 수 있다.The open-loop catalyst regeneration mode may operate when the temperature of the exhaust gas discharged from the second engine is 380 degrees Celsius or more.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키는데 전체적으로 소모되는 에너지를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 환원 반응에 사용된 촉매를 효과적으로 재생할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the power unit including the selective catalytic reduction system can minimize the energy consumed as a whole in reducing the nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and can effectively regenerate the catalyst used in the reduction reaction.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치의 동작 상태를 나타낸 구성도들이다.1 is a configuration diagram of a power unit including a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 and 3 are block diagrams showing an operation state of the power unit including the selective catalytic reduction system of FIG.

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, exemplary 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 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 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 제1 엔진(210), 제2 엔진(220), 제1 배기 유로(610), 반응기(300), 환원제 분사부(350), 분해 챔버(400), 순환 유로(680), 및 제2 배기 유로(650)를 포함한다.1, a power unit 101 including a selective catalytic reduction (SCR) system according to an embodiment of the present invention includes a first engine 210, a second engine 220, An exhaust gas passage 610, a reactor 300, a reducing agent injecting unit 350, a decomposition chamber 400, a circulation passage 680, and a second exhaust passage 650.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 바이패스 유로(620), 제1 배기 전방 밸브(710), 제1 배기 후방 밸브(720), 바이패스 밸브(790), 순환 밸브(780), 제2 배기 공급 밸브(750), 보조 가열 부재(450), 및 블로워(480)를 더 포함할 수 있다.The power unit 101 including the selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention includes a bypass passage 620, a first exhaust front valve 710, a first exhaust rear valve 720, The second exhaust gas supply valve 750, the auxiliary heating member 450, and the blower 480. The first exhaust gas supply valve 750, the second exhaust gas supply valve 790, the circulation valve 780, the second exhaust gas supply valve 750,

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 분해 챔버(400)와 환원제 분사부(350)를 연결하는 환원제 공급 유로(630)와, 분해 챔버(400)에 우레아(urea, CO(NH2)2)를 공급하는 우레아 공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The power unit 101 including the selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention includes a reducing agent supply passage 630 connecting the decomposition chamber 400 and the reducing agent injection unit 350, (Not shown) for supplying urea (urea, CO (NH 2 ) 2 ).

제1 엔진(210)은 통상 선박 등의 주동력원으로 사용되는 저속 디젤 엔진일 수 있으며, 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 엔진이 사용될 수 있다.The first engine 210 may be a low speed diesel engine used as a main power source of a ship or the like, and various engines known to those skilled in the art may be used.

제1 배기 유로(610)는 제1 엔진(210)에서 배출된 배기가스를 배출시킨다. 제1 배기 유로(610)를 따라 이동하는 제1 엔진(210)의 배기가스는 일반적으로 과급기(미도시)를 거치면서 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 온도로 낮아진다. 과급기는 제1 엔진(210)의 배기가스가 갖는 압력으로 터빈을 돌려 제1 엔진(210)에 새로운 외기를 공급함으로써, 제1 엔진(210)의 효율을 향상시킨다. The first exhaust passage 610 discharges the exhaust gas discharged from the first engine 210. The exhaust gas of the first engine 210 traveling along the first exhaust passage 610 is generally lowered to a temperature of not less than 150 degrees Celsius and not more than 250 degrees Celsius through a supercharger (not shown). The turbocharger boosts the efficiency of the first engine 210 by rotating the turbine with the pressure of the exhaust gas of the first engine 210 to supply fresh air to the first engine 210.

제2 엔진(220)은 발전용 보조 동력원으로 사용되는 중속 디젤 엔진일 수 있다. 즉, 제2 엔진(220)은 선박 등에 필요한 전력을 생산하는 발전용으로 사용될 수 있다.The second engine 220 may be a medium speed diesel engine used as an auxiliary power source for power generation. That is, the second engine 220 can be used for power generation to generate electric power required for a ship or the like.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 제2 엔진(220)은 제1 엔진(210)보다 상대적으로 높은 온도의 배기가스를 배출한다. 구체적으로, 제2 엔진(220)은 섭씨 250도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도를 갖는 배기가스를 배출할 수 있다.Further, in one embodiment of the present invention, the second engine 220 discharges exhaust gas at a relatively higher temperature than the first engine 210. [ Specifically, the second engine 220 can exhaust exhaust gas having a temperature in the range of 250 degrees Celsius to 450 degrees Celsius.

반응기(300)는 제1 배기 유로(210) 상에 설치된다. 반응기(300)는 제1 엔진(210)에서 배출된 배기가스가 함유한 질소산화물(NOx)을 저감시키는 촉매를 포함한다. 촉매는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)과 환원제의 반응을 촉진시켜 질소산화물(NOx)을 질소와 수증기로 환원 처리한다.The reactor 300 is installed on the first exhaust passage 210. The reactor 300 includes a catalyst for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas discharged from the first engine 210. The catalyst promotes the reaction of the reducing agent with the nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas and reduces the nitrogen oxides (NOx) to nitrogen and water vapor.

촉매는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 촉매는 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매가 활성 온도 범위 밖에서 반응할 경우, 피독되면서 효율이 저하된다.The catalyst may be made of a variety of materials known to those skilled in the art, such as zeolite, vanadium, and platinum. In one example, the catalyst may have an active temperature in the range of 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst can be stably reduced without being poisoned. When the catalyst reacts outside the active temperature range, the efficiency decreases as it is poisoned.

또한, 반응기(300)의 하우징은, 일례로, 스테인레스 스틸(stainless steel)을 소재로 만들어질 수 있다.Also, the housing of the reactor 300 can be made of, for example, stainless steel.

환원제 분사부(350)는 제1 배기 유로(610)를 따라 반응기(300)로 이동하는 배기가스에 환원제를 분사한다. 구체적으로, 환원제 분사부(350)는 반응기(300) 전방의 제1 배기 유로(610) 상에 설치될 수 있다. 환원제 분사부(350)에서 분사된 환원제는 제1 배기 유로(610)를 이동하는 배기가스와 혼합된 후, 반응기(300)의 촉매에서 질소산화물을 환원시킨다. 여기서, 환원제는 암모니아(NH3)를 포함한다.The reducing agent spraying unit 350 injects the reducing agent into the exhaust gas moving to the reactor 300 along the first exhaust flow path 610. Specifically, the reducing agent spraying unit 350 may be installed on the first exhaust passage 610 in front of the reactor 300. The reducing agent injected from the reducing agent injecting unit 350 is mixed with the exhaust gas flowing through the first exhaust gas passage 610, and then the nitrogen oxide is reduced in the catalyst of the reactor 300. Here, the reducing agent includes ammonia (NH 3 ).

분해 챔버(400)는 환원제 분사부(350)에 공급될 환원제를 생성한다. 분해 챔버(400)는 우레아(urea, CO(NH2)2)를 가수분해하여 암모니아(NH3)를 생성한다. 분해 챔버(400) 내의 온도가 섭씨 300도 내지 섭씨 500도 범위 내로 유지되면, 우레아가 용이하게 가수분해되면서 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)이 생성되고, 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해된다.The decomposition chamber 400 generates a reducing agent to be supplied to the reducing agent spraying unit 350. The decomposition chamber 400 hydrolyzes urea (CO (NH 2 ) 2 ) to produce ammonia (NH 3 ). When the temperature in the decomposition chamber 400 is maintained within the range of 300 ° C. to 500 ° C., urea is easily hydrolyzed to generate ammonia (NH 3 ) and isocyanic acid (HNCO) HNCO) is decomposed again into ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ).

순환 유로(680)는 반응기(300)를 거친 배기가스의 일부를 제1 배기 유로(610)에서 분기시켜 분해 챔버(400)로 재순환시킨다.The circulation flow path 680 divides a part of the exhaust gas passing through the reactor 300 in the first exhaust flow path 610 and recirculates it to the decomposition chamber 400.

제2 배기 유로(650)는 제2 엔진(220)의 배기가스를 분해 챔버(400)에 공급하기 위해 순환 유로(680)와 연결된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상대적으로 고온인 제2 엔진(220)에서 배출된 배기가스가 제2 배기 유로(650)와 순환 유로(680)를 거쳐 분해 챔버(400)로 이동하며, 분해 챔버(400)로 이동한 제2 엔진(220)의 배기가스는 분해 챔버(400)에 우레아의 분해, 즉 환원제의 생성에 필요한 열에너지를 공급한다.The second exhaust passage 650 is connected to the circulation passage 680 to supply the exhaust gas of the second engine 220 to the decomposition chamber 400. That is, according to an embodiment of the present invention, the exhaust gas discharged from the second engine 220 having a relatively high temperature moves to the decomposition chamber 400 through the second exhaust gas passage 650 and the circulation passage 680 The exhaust gas of the second engine 220 that has moved to the decomposition chamber 400 supplies heat energy necessary for decomposition of urea into the decomposition chamber 400, that is, generation of a reducing agent.

제1 배기 전방 밸브(710)는 반응기(300) 전방의 제1 배기 유로(610) 상에 설치되어 제1 배기 유로(610)를 개폐한다. 제1 배기 후방 밸브(720)는 반응기(300) 후방의 제1 배기 유로(610) 상에 설치되어 제1 배기 유로(610)를 개폐한다.The first exhaust front valve 710 is installed on the first exhaust passage 610 in front of the reactor 300 to open and close the first exhaust passage 610. The first exhaust rear valve 720 is installed on the first exhaust passage 610 in the rear of the reactor 300 to open and close the first exhaust passage 610.

순환 밸브(780)는 제1 배기 유로(610)와의 분기점과 제2 배기 유로(650)와의 합류점 사이의 순환 유로(680)에 설치되어 순환 유로(680)를 개폐한다.The circulation valve 780 is installed in the circulation flow passage 680 between the branch point with the first exhaust flow passage 610 and the confluence point with the second exhaust flow passage 650 to open and close the circulation flow passage 680.

제2 배기 공급 밸브(750)는 제2 배기 유로(650) 상에 설치되어 제2 엔진(220)의 배기가스가 제2 배기 유로(650)를 통해 순환 유로(680)로 공급되는 것을 오프(on-off)한다.The second exhaust gas supply valve 750 is provided on the second exhaust gas channel 650 so that the exhaust gas of the second engine 220 is not supplied to the circulation channel 680 through the second exhaust gas channel 650 on-off.

바이패스 유로(620)는 반응기(300)를 우회하여 제1 배기 전방 밸브(710) 전방의 제1 배기 유로(610)와 제1 배기 후방 밸브(720) 후방의 제1 배기 유로(610)를 연결한다. 즉, 바이패스 유로(620)는 제1 배기 전방 밸브(710)와 제1 배기 후방 밸브(720)가 차단되더라도 제1 엔진(210)의 배기가스를 반응기를 우회하여 계속 배출시킬 수 있다.The bypass flow path 620 bypasses the reactor 300 and bypasses the first exhaust flow path 610 in front of the first exhaust front valve 710 and the first exhaust flow path 610 in the rear of the first exhaust backward valve 720 Connect. That is, even if the first exhaust front valve 710 and the first exhaust rear valve 720 are shut off, the bypass flow path 620 can continuously exhaust the exhaust gas of the first engine 210 by bypassing the reactor.

바이패스 밸브(790)는 바이패스 유로(620) 상에 설치되어 반응기(300)가 가동 중일 때 제1 엔진(210)의 배기가스가 바이패스 유로(620)를 거쳐 배출되는 것을 차단한다.The bypass valve 790 is installed on the bypass flow path 620 to block the exhaust gas of the first engine 210 from being discharged through the bypass flow path 620 when the reactor 300 is in operation.

보조 가열 부재(450)는 분해 챔버(400)와 제2 배기 유로(650)의 합류점 사이의 순환 유로(680)에 설치된다. 보조 가열 부재(450)는 순환 유로(680)를 통해 분해 챔버(400)에 공급되는 제2 엔진(220)의 배기가스 온도가 우레아를 분해시킬 만큼 충분히 높지 않을 경우, 보조적으로 분해 챔버(400)에 공급되는 배기가스를 가열하여 환원제를 생성하기에 충분한 온도로 승온시킨다.The auxiliary heating member 450 is installed in the circulation flow path 680 between the confluence point of the decomposition chamber 400 and the second exhaust flow path 650. The auxiliary heating member 450 may be supplementarily connected to the decomposition chamber 400 when the temperature of the exhaust gas of the second engine 220 supplied to the decomposition chamber 400 through the circulation channel 680 is not high enough to decompose the urea, The temperature of the exhaust gas is raised to a temperature sufficient to generate a reducing agent.

구체적으로, 보조 가열 부재(450)는 우레아의 분해를 위해 분해 챔버(400)에 공급되는 제2 엔진(220)의 배기가스의 온도를 섭씨 350도 내지 섭씨 600도 범위 내로 승온시킬 수 있다.Specifically, the auxiliary heating member 450 can raise the temperature of the exhaust gas of the second engine 220 supplied to the decomposition chamber 400 for decomposition of the urea to within a range of 350 degrees Celsius to 600 degrees Celsius.

보조 가열 부재(450)는 버너 또는 히터와 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 가열 수단을 사용할 수 있다.The auxiliary heating member 450 may use various heating means known to those skilled in the art, such as a burner or a heater.

블로워(480)는 분해 챔버(400)와 제2 배기 유로(650)의 합류점 사이의 순환 유로(680)에 설치된다. 블로워(480)는 순환 유로(680)를 통해 분해 챔버(400)에 배기가스가 공급되도록 배기가스를 송풍시킨다.The blower 480 is installed in the circulation flow path 680 between the confluence point of the decomposition chamber 400 and the second exhaust flow path 650. The blower 480 blows the exhaust gas through the circulation channel 680 so that exhaust gas is supplied to the decomposition chamber 400.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키는데 전체적으로 소모되는 에너지를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 환원 반응에 사용된 촉매를 효과적으로 재생할 수 있다With this configuration, the power unit 101 including the selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention not only minimizes the energy consumed as a whole in reducing the nitrogen oxides contained in the exhaust gas, The catalyst used can be effectively regenerated

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발전용 보조 동력원으로 사용되는 제2 엔진(220)의 배기가스가 갖는 열에너지를 활용하여 분해 챔버(400)에서 우레아를 분해시켜 환원제를 생성하므로 환원제를 생성하기 위해 소요되는 에너지를 최소화할 수 있다. 따라서 환원제를 생성하기 위해 소요되는 추가적인 연료의 소모도 최소화할 수 있다.Specifically, according to an embodiment of the present invention, since urea is decomposed in the decomposition chamber 400 by utilizing the thermal energy of the exhaust gas of the second engine 220 used as an auxiliary power source for power generation, The energy required to generate it can be minimized. Thus, the consumption of additional fuel required to produce the reducing agent can be minimized.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)의 동작 원리를 설명한다.Hereinafter, the operation principle of the power unit 101 including the selective catalytic reduction system according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 배기 정화 모드, 폐루프 촉매 재생 모드, 및 개루프 촉매 재생 모드 중 어느 하나의 모드로 동작할 수 있다.The power unit 101 including the selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention may operate in any one of an exhaust purification mode, a closed loop catalyst regeneration mode, and an open loop catalyst regeneration mode.

도 1에 도시한 바와 같이, 배기 정화 모드는 발전용 보조 동력원으로 사용되는 제2 엔진(220)의 배기가스가 갖는 열에너지를 활용하여 분해 챔버(400)에서 생성된 환원제로 제1 엔진(210)의 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키는 동작을 수행한다.As shown in FIG. 1, the exhaust purifying mode is a mode in which the exhaust gas of the second engine 220, which is used as an auxiliary power source for power generation, Thereby reducing the nitrogen oxide contained in the exhaust gas.

구체적으로, 배기 정화 모드에서는 제1 배기 전방 밸브(710)와 제1 배기 후방 밸브(720) 그리고 제2 배기 공급 밸브(750)가 개방된다. 그리고 바이패스 밸브(790)와 순환 밸브(780)는 차단된다.Specifically, in the exhaust purification mode, the first exhaust front valve 710, the first exhaust rear valve 720, and the second exhaust supply valve 750 are opened. Then, the bypass valve 790 and the circulation valve 780 are shut off.

따라서, 제2 엔진(220)의 배기가스가 제2 배기 유로(650)와 순환 유로(680)를 거쳐 분해 챔버(400)에 공급되고, 분해 챔버(400)에서 생성된 환원제가 환원제 공급 유로(630)를 따라 이동하여 환원제 분사부(350)로 분사된다. 환원제 분사부(350)에서 분사된 환원제는 제1 배기 유로(610)를 이동하는 제1 엔진(210)의 배기가스와 혼합된 후, 반응기(300)의 촉매에서 배기가스에 함유된 질소산화물을 환원시킨다.The exhaust gas of the second engine 220 is supplied to the decomposition chamber 400 via the second exhaust gas passage 650 and the circulation passage 680 and the reducing agent generated in the decomposition chamber 400 is supplied to the reducing agent supply passage 630 and is injected into the reducing agent spraying unit 350. The reducing agent injected from the reducing agent injecting unit 350 is mixed with the exhaust gas of the first engine 210 moving through the first exhaust gas passage 610 and then the nitrogen oxide contained in the exhaust gas is exhausted from the catalyst of the reactor 300 .

또한, 배기 정화 모드에서 보조 가열 부재(450)는 분해 챔버(400)에 공급되는 제2 엔진(220)의 배기가스의 온도를 섭씨 350도 내지 섭씨 600도 범위 내로 승온시킨다.In addition, in the exhaust purification mode, the auxiliary heating member 450 raises the temperature of the exhaust gas of the second engine 220 supplied to the decomposition chamber 400 to within a range of from 350 degrees Celsius to 600 degrees Celsius.

보조 가열 부재(450)는 분해 챔버(400)에서 효과적으로 우레아가 분해될 수 있도록 충분한 온도로 제2 엔진(220)의 배기가스를 승온시킨다.The auxiliary heating member 450 raises the exhaust gas of the second engine 220 to a temperature sufficient to effectively decompose the urea in the decomposition chamber 400.

이때, 제2 엔진(220)의 배기가스는 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 250도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도를 가지므로, 보조 가열 부재(450)는 최소한의 가동으로 제2 엔진(220)의 배기가스의 온도를 목표 온도까지 승온시킬 수 있다. 이에, 환원제를 생성하기 위해 소요되는 추가적인 연료의 소모도 최소화할 수 있다.At this time, since the exhaust gas of the second engine 220 has a relatively high temperature, that is, a temperature within a range of 250 degrees Celsius to 450 degrees Celsius degrees, The temperature of the exhaust gas can be raised to the target temperature. Thus, the consumption of additional fuel required to generate the reducing agent can be minimized.

도 2에 도시한 바와 같이, 폐루프 촉매 재생 모드는 제1 엔진(210)의 배기가스가 함유한 질소산화물을 환원시키는 과정에서 피독된 반응기(300)의 촉매를 재생시킨다.As shown in FIG. 2, the closed-loop catalyst regeneration mode regenerates the catalyst of the poisoned reactor 300 in the process of reducing the nitrogen oxide contained in the exhaust gas of the first engine 210.

섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도에서 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 환원 반응이 일어나면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 암모니아(NH3)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다. 촉매 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 피독 물질은 촉매에 흡착되어 촉매의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해되므로, 반응기(300)의 촉매를 승온시켜 피독된 촉매를 재생할 수 있다.When a reduction reaction occurs to reduce the nitrogen oxides contained in the exhaust gas at a relatively low temperature of not less than 150 ° C. and less than 250 ° C., the sulfur oxides (SOx) and ammonia (NH 3 ) of the exhaust gas react with each other, Is generated. The catalyst poisoning material may include at least one of ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 and ammonium hydrogen sulfite (NH 4 HSO 4 ). Such a catalyst poisoning material is adsorbed on the catalyst to lower the activity of the catalyst. Since the catalyst poisonous substance is decomposed at a relatively high temperature, that is, at a temperature within a range of from 350 degrees Celsius to 450 degrees Celsius, the catalyst of the reactor 300 can be heated to regenerate the poisoned catalyst.

제1 엔진(210)의 배기가스는 과급기(미도시)를 거치면서 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 온도로 낮아질 수 있으므로, 반응기9300)의 촉매가 장시간 제1 엔진(210)의 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키면 피독될 수 있다.The exhaust gas of the first engine 210 can be lowered to a temperature of not less than 150 degrees Celsius and less than 250 degrees Celsius through the supercharger (not shown), so that the catalyst of the reactor 9300 can not exhaust the exhaust gas of the first engine 210 Reduced nitrogen oxides can be poisoned.

이와 같이, 반응기(300)의 촉매가 피독되어 활성이 저하되면, 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 배기 정화 모드에서 폐루프 촉매 재생 모드로 전환 동작하여 반응기(300)의 촉매를 재생시킬 수 있다.When the catalyst of the reactor 300 is poisoned and the activity is lowered, the power unit 101 including the selective catalytic reduction system is switched from the exhaust purification mode to the closed loop catalyst regeneration mode to regenerate the catalyst of the reactor 300 .

또한, 폐루프 촉매 재생 모드에서는 폐루프를 순환하는 배기가스를 승온시켜 촉매를 재생시키므로, 적은 에너지를 소모하고도 효과적으로 배기가스를 촉매를 재생시키기에 충분한 온도로 승온시킬 수 있다.Further, in the closed-loop catalyst regeneration mode, the temperature of the exhaust gas circulating in the closed loop is raised to regenerate the catalyst, so that the exhaust gas can be heated to a temperature sufficient for regenerating the catalyst even when consuming less energy.

구체적으로, 폐루프 촉매 재생 모드에서는 순환 밸브(780)와 바이패스 밸브(790)는 개방된다. 그리고 제1 배기 전방 밸브(710)와 제1 배기 후방 밸브(720) 그리고 제2 배기 공급 밸브(750)는 차단된다.Specifically, in the closed loop catalyst regeneration mode, the circulation valve 780 and the bypass valve 790 are opened. The first exhaust front valve 710, the first exhaust rear valve 720, and the second exhaust supply valve 750 are shut off.

따라서, 환원제 공급 유로(630), 제1 배기 유로(610), 및 순환 유로(680)로 연결되는 폐루프가 형성되고, 블로워(480)가 가동되어 배기가스를 폐루프 순환시킨다. 그리고 보조 가열 부재(450)는 폐루프 순환하는 배기가스를 가열하여 승온시키고, 이렇게 승온된 배기가스는 반응기(300)의 촉매를 재생시킨다.Accordingly, a closed loop connected to the reducing agent supply passage 630, the first exhaust passage 610, and the circulation passage 680 is formed, and the blower 480 is operated to circulate the exhaust gas in the closed loop. The auxiliary heating member 450 heats the exhaust gas circulating in the closed loop to raise the temperature, and the exhaust gas thus heated regenerates the catalyst in the reactor 300.

폐루프 촉매 재생 모드에서 보조 가열 부재(450)는 반응기(300) 내 촉매의 온도를 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내로 유지시키도록 가동된다.In the closed-loop catalyst regeneration mode, the auxiliary heating member 450 is operated to maintain the temperature of the catalyst in the reactor 300 within the range of 350 degrees Celsius to 450 degrees Celsius.

또한, 페루프 촉매 재생 모드는 반응기(300) 내 촉매의 온도가 섭씨 200도 내지 섭씨 300도 범위 내일 때 동작하고, 폐루프 촉매 재생 모드에서 보조 가열 부재(450)는 제2 엔진(220)에서 배출된 배기가스의 온도가 섭씨 380도 미만일 때 가동된다.Also, the perfluorocatalytic regeneration mode operates when the temperature of the catalyst in the reactor 300 is within the range of 200 to 300 degrees Celsius, and in the closed-loop catalyst regeneration mode, the auxiliary heating member 450 is operated in the second engine 220 And is operated when the temperature of the exhaust gas discharged is less than 380 degrees Celsius.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 반응기(300) 내 촉매의 온도가 섭씨 300도 초과 섭씨 450도 미만일 때에는 개루프 촉매 재생 모드로 전환 동작할 수 있다.On the other hand, the power plant 101 including the selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention can perform the operation of switching to the open loop catalyst regeneration mode when the temperature of the catalyst in the reactor 300 is more than 300 degrees Celsius and less than 450 degrees Celsius have.

또한, 개루프 촉매 재생 모드는 제2 엔진(220)에서 배출된 배기가스의 온도가 섭씨 380도 이상일 때 그 동작이 유지된다.Also, the open loop catalyst regeneration mode is maintained when the temperature of the exhaust gas discharged from the second engine 220 is 380 degrees Celsius or more.

도 3에 도시한 바와 같이, 개루프 촉매 재생 모드는 제2 엔진(220)의 배기가스를 활용하여 반응기(300)의 촉매를 재생시킨다.As shown in FIG. 3, the open-loop catalyst regeneration mode regenerates the catalyst of the reactor 300 by utilizing the exhaust gas of the second engine 220.

반응기(300) 내 촉매의 온도가 섭씨 300도를 초과하면 제2 엔진(220)의 배기가스가 갖는 열에너지만으로도 촉매를 재생할 수 있으므로, 보조 가열 부재(450)로 폐루프 순환하는 배기가스를 승온시키는 동작을 중단하여 보조 가열 부재(450)의 가동에 따른 연료의 소모를 줄일 수 있다.When the temperature of the catalyst in the reactor 300 exceeds 300 ° C., the catalyst can be regenerated only by the thermal energy of the exhaust gas of the second engine 220, so that the exhaust gas circulated in the closed loop is heated by the auxiliary heating member 450 The operation can be stopped and the consumption of fuel due to the operation of the auxiliary heating member 450 can be reduced.

구체적으로, 개루프 촉매 재생 모드에서는 제2 배기 공급 밸브(750)와 제1 배기 후방 밸브(720) 그리고 바이패스 밸브(790)는 개방된다. 그리고 제1 배기 전방 밸브(710)와 순환 밸브(780)는 차단된다.Specifically, in the open loop catalyst regeneration mode, the second exhaust supply valve 750, the first exhaust rear valve 720, and the bypass valve 790 are opened. And the first exhaust front valve 710 and the circulation valve 780 are shut off.

따라서, 제1 엔진(210)의 배기가스는 바이패스 유로(620)를 통해 배출되고, 제2 엔진(220)의 배기가스는 제2 배기 유로(650), 순환 유로(680), 및 환원제 공급 유로(630)를 거쳐 반응기(300)에 유입되어 반응기(300) 내 촉매를 재생시킨다.The exhaust gas from the first engine 210 is exhausted through the bypass passage 620 and the exhaust gas from the second engine 220 is exhausted through the second exhaust passage 650, the circulating passage 680, Flows into the reactor 300 through the flow path 630 and regenerates the catalyst in the reactor 300.

이와 같은 동작에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키는데 전체적으로 소모되는 에너지를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 환원 반응에 사용된 촉매를 효과적으로 재생할 수 있다.By this operation, the power unit 101 including the selective catalytic reduction system according to the embodiment of the present invention not only minimizes the energy consumed as a whole in reducing the nitrogen oxide contained in the exhaust gas, The catalyst used can be effectively regenerated.

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.

101: 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치
210: 제1 엔진 210: 제2 엔진
300: 반응기 350: 환원제 분사부
400: 분해 챔버 450: 보조 가열 부재
480: 블로워 610: 제1 배기 유로
620: 바이패스 유로 630: 환원제 공급 유로
650: 제2 배기 유로 680: 순환 유로
710: 제1 배기 전방 밸브 720: 제1 배기 후방 밸브
750: 제2 배기 공급 밸브 780: 순환 밸브
790: 바이패스 밸브101: Power unit including selective catalytic reduction system
210: first engine 210: second engine
300: Reactor 350: Reducing agent dispensing part
400: decomposition chamber 450: auxiliary heating member
480: blower 610: first exhaust passage
620: bypass flow channel 630: reducing agent supply flow channel
650: second exhaust passage 680: circulation passage
710: first exhaust front valve 720: first exhaust rear valve
750: second exhaust supply valve 780: circulation valve
790: Bypass valve

Claims (13)

주동력원으로 사용되며 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 배출하는 제1 엔진;
상기 제1 엔진의 배기가스가 이동하는 제1 배기 유로;
상기 제1 배기 유로 상에 설치되어 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매를 포함하는 반응기;
상기 제1 배기 유로를 따라 상기 반응기로 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사부;
상기 반응기 전방의 상기 제1 배기 유로에서 분기되어 상기 반응기를 우회하여 상기 반응기 후방의 상기 제1 배기 유로와 합류하는 바이패스 유로;
상기 환원제 분사부에 공급할 환원제를 생성하는 분해 챔버;
상기 반응기를 거친 배기가스의 일부를 상기 제1 배기 유로에서 분기시켜 상기 분해 챔버로 재순환시키는 순환 유로;
발전용 보조 동력원으로 사용되며 상기 제1 엔진보다 상대적으로 높은 온도의 배기가스를 배출하는 제2 엔진;
상기 제2 엔진의 배기가스를 상기 분해 챔버에 공급하기 위해 상기 순환 유로와 연결된 제2 배기 유로; 및
상기 분해 챔버와 상기 제2 배기 유로의 합류점 사이의 상기 순환 유로에 설치된 보조 가열 부재
를 포함하고,
상기 제1 엔진의 배기가스를 상기 제1 배기 유로를 거쳐 배출하는 배기 정화 모드, 상기 반응기와 상기 제1 배기 유로의 일부 그리고 상기 순환 유로로 형성된 폐루프를 형성하는 폐루프 촉매 재생 모드, 및 상기 제1 엔진의 배기가스를 상기 바이패스 유로를 거쳐 배출하고 상기 제2 엔진의 배기가스를 상기 순환 유로를 거쳐 상기 반응기로 공급하는 개루프 촉매 재생 모드 중 어느 하나의 모드로 동작하고,
상기 폐루프 촉매 재생 모드는 상기 반응기 내 촉매의 온도가 섭씨 200도 내지 섭씨 300도 범위 내일 때 동작하며,
상기 폐루프 촉매 재생 모드에서 상기 보조 가열 부재는 상기 제2 엔진에서 배출된 배기가스의 온도가 섭씨 380도 미만일 때 가동되어, 상기 폐루프 촉매 재생 모드에서 상기 보조 가열 부재는 상기 반응기 내 촉매의 온도를 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내로 유지시키는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.A first engine used as a main power source for exhausting exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx);
A first exhaust passage through which the exhaust gas of the first engine moves;
A reactor disposed on the first exhaust passage and containing a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas;
A reducing agent spraying unit for spraying a reducing agent to the exhaust gas moving to the reactor along the first exhaust passage;
A bypass passage branched from the first exhaust passage in front of the reactor and bypassing the reactor to join the first exhaust passage in the rear of the reactor;
A decomposition chamber for generating a reducing agent to be supplied to the reducing agent spraying unit;
A circulation passage for branching a part of the exhaust gas passing through the reactor into the first exhaust passage and recirculating a part of the exhaust gas to the decomposition chamber;
A second engine that is used as an auxiliary power source for power generation and discharges exhaust gas at a relatively higher temperature than the first engine;
A second exhaust passage connected to the circulation passage so as to supply the exhaust gas of the second engine to the decomposition chamber; And
An auxiliary heating member provided in the circulating flow path between the decomposition chamber and the confluence point of the second exhaust passage,
Lt; / RTI >
An exhaust purification mode in which the exhaust gas of the first engine is discharged through the first exhaust passage, a closed loop catalyst regeneration mode in which a closed loop formed of a part of the reactor and the first exhaust passage and the circulation passage is formed, And an open-loop catalyst regeneration mode in which the exhaust gas of the first engine is discharged through the bypass passage and the exhaust gas of the second engine is supplied to the reactor via the circulation passage,
The closed-loop catalyst regeneration mode operates when the temperature of the catalyst in the reactor is within the range of 200 degrees Celsius to 300 degrees Celsius,
Wherein in the closed-loop catalyst regeneration mode, the auxiliary heating member is operated when the temperature of the exhaust gas discharged from the second engine is less than 380 degrees Celsius, and in the closed-loop catalyst regeneration mode, Lt; RTI ID = 0.0 > 350 C < / RTI > to 450 Celsius degrees. 제1항에서,
상기 바이패스 유로와의 분기점과 상기 반응기 전방 사이의 상기 제1 배기 유로 상에 설치된 제1 배기 전방 밸브;
상기 바이패스 유로와의 합류점과 상기 순환 유로와의 연결 지점 사이의 상기 제1 배기 유로 상에 설치된 제1 배기 후방 밸브;
상기 순환 유로에 설치된 순환 밸브; 및
상기 제2 배기 유로 상에 설치된 제2 배기 공급 밸브
를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.The method of claim 1,
A first exhaust front valve disposed on the first exhaust passage between a branch point of the bypass passage and the front of the reactor;
A first exhaust rear valve disposed on the first exhaust flow path between a junction point with the bypass flow path and a connection point between the circulation flow path;
A circulation valve installed in the circulation passage; And
And a second exhaust supply valve
Further comprising a selective catalytic reduction system. 제2항에서,
상기 바이패스 유로 상에 설치된 바이패스 밸브를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.3. The method of claim 2,
And a bypass valve provided on the bypass flow path. 삭제delete 제1항에서,
상기 분해 챔버와 상기 제2 배기 유로의 합류점 사이의 상기 순환 유로에 설치된 블로워를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.The method of claim 1,
And a blower provided in the circulation passage between the decomposition chamber and the confluence point of the second exhaust passage. 제3항에서,
상기 배기 정화 모드에서 상기 제1 배기 전방 밸브와 상기 제1 배기 후방 밸브 그리고 상기 제2 배기 공급 밸브는 개방하고, 상기 바이패스 밸브와 상기 순환 밸브는 차단하고,
상기 폐루프 촉매 재생 모드에서 상기 순환 밸브와 상기 바이패스 밸브는 개방하고, 상기 제1 배기 전방 밸브와 상기 제1 배기 후방 밸브 그리고 상기 제2 배기 공급 밸브는 차단하며,
상기 개루프 촉매 재생 모드에서 상기 제2 배기 공급 밸브와 상기 제1 배기 후방 밸브 그리고 바이패스 밸브는 개방하고, 상기 제1 배기 전방 밸브와 상기 순환 밸브는 차단하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.4. The method of claim 3,
Wherein the first exhaust front valve, the first exhaust rear valve, and the second exhaust supply valve are opened in the exhaust purification mode, the bypass valve and the circulation valve are blocked,
In the closed-loop catalyst regeneration mode, the circulation valve and the bypass valve are opened, the first exhaust front valve, the first exhaust rear valve, and the second exhaust supply valve shut off,
And in the open-loop catalyst regeneration mode, the second exhaust supply valve, the first exhaust rear valve and the bypass valve are opened, and the first exhaust front valve and the circulation valve are blocked. 제6항에서,
상기 제2 엔진은 섭씨 250도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도를 갖는 배기가스를 배출하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.The method of claim 6,
And the second engine includes a selective catalytic reduction system for exhausting exhaust gas having a temperature within a range of from 250 degrees Celsius to 450 degrees Celsius. 제7항에서,
상기 배기 정화 모드에서 상기 보조 가열 부재는 상기 분해 챔버에 공급되는 상기 제2 엔진의 배기가스의 온도를 섭씨 350도 내지 섭씨 600도 범위 내로 승온시키는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the auxiliary heating member in the exhaust purification mode includes a selective catalytic reduction system for raising the temperature of the exhaust gas of the second engine supplied to the decomposition chamber to within a range of from 350 degrees Celsius to 600 degrees Celsius. 제7항에서,
상기 개루프 촉매 재생 모드에서 상기 보조 가열 부재는 상기 반응기 내 촉매의 온도를 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내로 유지시키는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the auxiliary heating member in the open loop catalyst regeneration mode maintains the temperature of the catalyst in the reactor within a range of from 350 degrees Celsius to 450 degrees Celsius. 삭제delete 삭제delete 제9항에서,
상기 개루프 촉매 재생 모드는 상기 반응기 내 촉매의 온도가 섭씨 300도 초과 섭씨 450도 미만일 때 동작하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.The method of claim 9,
Wherein the open-loop catalyst regeneration mode operates when the temperature of the catalyst in the reactor is greater than 300 degrees Celsius and less than 450 degrees Celsius. 제9항에서,
상기 개루프 촉매 재생 모드는 상기 제2 엔진에서 배출된 배기가스의 온도가 섭씨 380도 이상일 때 동작하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.
The method of claim 9,
Wherein the open-loop catalyst regeneration mode comprises a selective catalytic reduction system operated when the temperature of the exhaust gas discharged from the second engine is 380 degrees Celsius or more.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102030571B1 (en) * 2015-12-22 2019-10-11 에이치에스디엔진 주식회사 Reducing agent supplying device
KR102140948B1 (en) * 2016-02-23 2020-08-05 현대중공업 주식회사 Selective Catalytic Reduction System for Energy Saving
KR102367288B1 (en) * 2017-09-28 2022-02-24 에이치에스디엔진 주식회사 Selective catalytic reduction system
CN109519258B (en) * 2018-11-07 2024-01-26 浙江银轮机械股份有限公司 SCR (selective catalytic reduction) catalyst assembly with single bypass valve
CN113638792A (en) * 2021-08-31 2021-11-12 沪东重机有限公司 LP-SCR (Low-Voltage Selective catalytic reduction) electrical control and security system for diesel engine exhaust emission and working method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007321647A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Hitachi Ltd Exhaust gas treatment apparatus for engine
JP2013539517A (en) * 2010-08-19 2013-10-24 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー Method and device for heating urea-containing materials in a vehicle emission control system
KR101278574B1 (en) * 2011-07-29 2013-06-26 자동차부품연구원 Apparatus for purifying engine exhaust gas and vehicle using the same
KR101417296B1 (en) * 2012-06-25 2014-07-08 두산엔진주식회사 Power plant for ship with selective catalytic reuction system for internal combustion engine
KR101366937B1 (en) * 2012-06-25 2014-02-25 두산엔진주식회사 Power plant for ship with selective catalytic reuction system and auxiliary power generation system

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