KR101785207B1 - 선택적 촉매 환원 시스템 - Google Patents

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두산엔진주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 엔진에서 배출되는 배기가스를 정화시키는 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스가 통과하는 메인 유로와, 내부에 촉매가 설치된 반응기와, 상기 반응기가 설치된 메인 유로와, 상기 엔진에서 배출된 배기가스가 상기 반응기를 우회하여 배출되도록 안내하는 우회 유로, 그리고 상기 메인 유로로 배기가스의 흐름이 차단되고 상기 우회 유로를 통해 배기가스가 통과할 때 상기 반응기 후방의 상기 메인 유로 내부의 유체 흐름을 제어하여 상기 메인 유로로 상기 우회 유로를 통과하는 배기가스가 유입을 방지하는 역류 방지부를 포함한다.

Description

선택적 촉매 환원 시스템{SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM}
본 발명의 실시예는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감시킬 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선택적 촉매 환원 시스템은 디젤연료를 연소시켜 동력을 발생시키는 엔진을 포함하는 동력발생장치로부터 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시킨다.
구체적으로, 선택적 촉매 환원 시스템은 요소(Urea) 또는 암모니아를 포함하는 환원제를 배기가스에 분사시키고, 분사된 환원제와 혼합된 배기가스가 촉매를 통과하며 배기가스에 포함된 질소산화물이 질소와 물(또는 수증기)로 환원 처리 시킨다. 즉, 선택적 촉매 환원 시스템을 통해 외부로 배출되는 배기가스에는 질소산화물이 저감된 상태로 배출된다.
따라서, 선택적 촉매 환원 시스템은 인체에 유해한 질소산화물을 질소와 물로 환원 처리 후 외부로 배출시킬 수 있어, 이를 통해 배출되는 배기가스는 인체 또는 환경에 유해한 영향을 줄인다.
이러한 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스에 포함된 질소산화물의 양 또는 선택적 촉매 환원 시스템이 장착된 동력시스템에 따라 선택적으로 제어된다.
하지만, 종래의 선택적 촉매 환원 시스템은 복수의 전자적인 밸브들이 복수로 사용되고 이들의 개폐가 용이하게 이뤄지지 않을 경우 선택적 촉매 환원 시스템이 과열 또는 손상되는 문제점이 있다.
또한, 배관 또는 유로들에 다수의 밸브를 설치하는 경우, 배관의 직경 및 이들이 배관 또는 유로의 차폐시 기밀 유지가 잘 이뤄지는지를 감시해야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예들은 배기가스가 반응기를 우회하여 배출되는 경우 유로의기밀을 감시할 필요 없이 반응기 후방으로 정화되지 않은 배기가스가 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 엔진에서 배출되는 배기가스를 정화시키는 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스가 통과하는 메인 유로와, 내부에 촉매가 설치된 반응기와, 상기 반응기가 설치된 메인 유로와, 상기 엔진에서 배출된 배기가스가 상기 반응기를 우회하여 배출되도록 안내하는 우회 유로, 그리고 상기 메인 유로로 배기가스의 흐름이 차단되고 상기 우회 유로를 통해 배기가스가 통과할 때 상기 반응기 후방의 상기 메인 유로 내부의 유체 흐름을 제어하여 상기 메인 유로로 상기 우회 유로를 통과하는 배기가스가 유입을 방지하는 역류 방지부를 포함한다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 우회 유로에 설치되어 상기 우회 유로를 통과하는 배기가스의 이동을 제어하는 제1 밸브와, 상기 반응기 전방의 상기 메인 유로에 설치되어 상기 메인 유로로 유입되는 배기가스를 제어하는 제2 밸브를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 메인 유로 상에 상기 반응기를 우회하도록 설치된 재순환 유로를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 역류 방지부는 상기 재순환 유로상에 설치되고, 상기 메인 유로로 배기가스가 통과할 때 상기 반응기를 통과한 배기가스를 상기 반응기 전방으로 이동 시키고, 상기 우회 유로로 배기가스가 통과할 때 상기 재순환 유로 로부터 반응기 후방의 상기 메인 유로를 향해 유체를 이동 시키는 블로워일 수 있다.
또는, 상기 역류 방지부는, 상기 우회 유로로 배기가스의 흐름이 차단되고 상기 메인 유로를 통해 배기가스가 통과할 때 상기 반응기를 통과한 배기가스가 상기 재순환 유로로 유입되도록 상기 블로워를 일방향으로 회전시키고, 상기 메인 유로로 배기가스의 흐름이 차단되고 상기 우회 유로를 통해 배기가스가 통과할 때 상기 우회 유로를 통과하는 배기가스가 상기 반응기로 유입되는 것이 방지되도록 상기 블로워를 타방향으로 회전시킬 수 있다.
또는, 상기 역류 방지부는 상기 반응기 내부에 설치되어 유체를 분사하는 수트 블로워일 수 있다.
또는, 상기 역류 방지부는 상기 반응기 후방의 상기 메인 유로의 길이 방향과 교차하는 방향으로 유체를 분사시키는 유체 분사부재일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스가 반응기를 우회하여 배출되는 경우 유로의 기밀을 감시할 필요 없이 반응기 후방으로 유입되는 것을 효과적을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 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 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 제2 실시예 및 제3 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
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.
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.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 시스템(101)에 관해 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은, 엔진에서 배출되는 배기가스를 정화시킨다. 구체적으로, 엔진은 연료를 연소시켜 동력을 생산하고, 이로부터 질소산화물이 포함된 배기가스를 배출시킨다.
그리고 선택적 촉매 환원 시스템(101)은, 촉매(210)가 설치된 반응기(200)와 메인 유로(300)와 우회 유로(100) 그리고 역류 방지부(500)를 포함한다.
반응기(200) 내부에는 촉매(210)가 설치된다. 구체적으로, 촉매(210)는 배기가스에 포함된 질소산화물을 질소 또는 물(수증기)로 환원 처리 가능한 촉매이다. 일예로, 반응기(200) 내부에 설치된 촉매(210)는 제올라이트, 바나듐, 및 백금 등 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 하나 이상의 담체를 포함하는 촉매일 수 있다.
메인 유로(300)에는 반응기(200)가 설치된다. 메인 유로(300)는 엔진에서 배출된 배기가스가 반응기(200)를 통과 후 배출되도록 안내한다.
우회 유로(100)는 엔진에서 배출된 배기가스가 반응기(200)를 우회하여 외부로 배출될 수 있도록 안내한다. 구체적으로, 우회 유로(100)의 일단부는 엔진과 연결되고, 엔진에서 배출된 배기가스가 반응기(200)를 우회하여 외부로 배출되도록 안내할 수 있다.
즉, 메인 유로(300)의 일측은 엔진과 상대적으로 인접한 우회 유로(100)의 일단부와 연결되고, 메인 유로(300)의 타측은 엔진과 상대적으로 먼 우회 유로(100)의 타단부와 연결될 수 있다.
역류 방지부(500)는 메인 유로(300)로 배기가스의 흐름이 차단되고 우회 유로(100)를 통해 배기가스가 통과할 때, 우회 유로(100)를 통과하는 배기가스가 반응기(200) 후방의 메인 유로(300) 내부로 유입되지 않도록 메인 유로(300) 내부의 유체 흐름을 제어한다.
구체적으로, 역류 방지부(500)는 메인 유로(300) 내부의 유체의 흐름을 제어하여, 배기가스가 반응기(200)를 통과하지 않고 우회 유로(100)를 통해 외부로 배출되는 경우, 배출되는 정화되지 않은 배기가스가 반응기(200) 후방으로 재유입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 역류 방지부(500)는 정화되는 배기가스가 반응기(200) 후방으로 유입되어 반응기(200) 내부에 설치된 촉매(210)를 오염시키는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 제1 밸브(410)와 제2 밸브(420)를 더 포함할 수 있다.
제1 밸브(410)는 우회 유로(100)에 설치될 수 있다. 또한, 제1 밸브(410)는 우회 유로(100)에 설치되어 우회 유로(100)를 통과하는 배기가스의 이동을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1 밸브(410)는 메인 유로(300)의 일측 보다 (배기가스의 흐름상) 상대적으로 우회 유로(100)의 하류에 형성될 수 있다. 즉, 제1 밸브(410)는 메인 유로(300)의 일측과 메인 유로(300)의 타측 사이의 우회 유로(100) 상에 설치되며, 이 중 상대적으로 메인 유로(300)의 일측과 인접하게 배치될 수 있다.
제2 밸브(420)는 메인 유로(300)에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제2 밸브(420)는 반응기(200) 전방의 메인 유로(300) 상에 설치되어 메인 유로(300)로 유입되는 배기가스를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 제어부(600)를 더 포함할 수 있다.
제어부(600)는 제1 밸브(410)와 제2 밸브(420)의 개폐를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(600)에는 제1 밸브(410)와 제2 밸브(420)의 개폐 시점이 기설정 되어 있다. 따라서, 엔진에서 배출되는 배기가스의 정화가 필요한 경우, 제어부(600)는 제1 밸브(410)를 닫고 제2 밸브(420)를 열어 엔진에서 배출되는 배기가스가 우회 유로(100)를 통과하는 것을 차단하고 메인 유로(300)를 따라 반응기(200)로 유입되도록 할 수 있다.
또는, 엔진에서 배출되는 배기가스의 정화가 불필요한 경우, 제어부(600)는 제1 밸브(410)를 열고 제2 밸브(420)를 닫아 엔진에서 배출되는 배기가스가 우회 유로(100)를 따라 이동하고 메인 유로(300)로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
일예로, 선박에 설치된 엔진의 경우, 제어부는 배기가스의 정화가 필요한 q배기가스 배출 규제지역(ECA)을 선박이 통과하는 경우 배기가스를 정화시켜 외부로 배출하고, 배기가스의 정화가 불필요한 배기가스 배출 비규제지역(Non-ECA)을 선박이 통과하는 경우 배기가스를 반응기(200)를 우회시켜 외부로 배출시킬 수 있다.
즉, 제어부(600)는 선박이 위치하는 해상의 위치에 따라, 배기가스의 정화를 선택적으로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 역류 방지부(500)는 수트 블로워(soot blower)(510)일 수 있다.
수트 블로워(510)는 반응기(200) 내부에 설치되어 반응기(200) 후방을 향해 유체를 분사할 수 있다. 따라서, 수트 블로워(510)에 의해 반응기(200) 내부에 설치되어 반응기(200) 후방을 향해 분사되는 유체는 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 따라 이동하며, 우회 유로(100)를 따라 이동하는 배기가스가 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 통해 반응기(200)로 유입되는 것을 효과적으로 방지 할 수 있다. 구체적으로, 수트 블로워(510)는 제어부(600)에 의해 동작될 수 있다.
일예로, 복수의 촉매(210)가 반응기(200) 내부에 설치된 경우, 수트 블로워(510)는 반응기(200) 내부에 설치된 각 촉매(210)의 전방에 각각 설치되어 각 촉매(210)에 부착된 이물질을 불어냄과 동시에 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 통해 반응기(200)로 배기가스가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또는, 복수의 촉매(210)가 반응기 내부에 설치된 경우, 적어도 하나 이상의 수트 블로워(510)는 반응기(200) 후단과 복수의 촉매(210) 중 가장 반응기(200) 후단과 인접하게 설치된 촉매(210)의 후방 사이에 설치될 수 있다. 구체적으로, 수트 블로워(510)가 복수로 형성된 경우, 우회 유로(100)를 배기가스가 통과할 때 반응기(200) 후단과 최후측에 배치된 촉매(210)의 후방 사이에 설치된 수트 블로워(510)가 동작될 수 있다. 이때, 수트 블로워(510)로부터 반응기(200) 후단을 향해 분사된 유체는 우회 유로(100)를 따라 이동하는 배기가스가 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)로 유입되는 것을 효과적으로 방지 할 수 있다.
즉, 수트 블로워(510)가 복수로 형성된 경우, 반응기(200) 후방에 설치된 적어도 하나의 수트 블로워(510)가 동작되어 우회 유로(100)를 따라 배기가스가 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 동작과정을 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 선박이 배출가스 규제지역(ECA)를 통과하는 경우, 제어부(600)는 제1 밸브(410)를 닫고 제2 밸브(420)를 열어 엔진에서 배출되는 배기가스가 메인 유로(300)를 따라 반응기(200)를 통과 후 외부로 배출되도록 한다.
즉, 반응기(200)를 통과한 배기가스는 정화되어 외부로 배출될 수 있다.
또한, 선박이 배출가스 규제지역을 통과하여 비규제지역(Non-ECA)으로 진입하는 경우, 도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(600)는 제1 밸브(410)를 열고 제2 밸브(420)를 닫아 엔진에서 배출되는 배기가스가 우회 유로(100)를 따라 이동하여 정화되지 않고 외부로 배출되도록 한다. 이때, 제어부(600)는 수트 블로워(510)인 역류 방지부(500)를 동작시켜 반응기(200) 후방을 향해 유체가 분사되도록 한다. 따라서, 수트 블로워(510)를 통해 분사된 유체는 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 따라 이동하며, 우회 유로(100)를 따라 이동하는 배기가스가 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 따라 반응기(200)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은, 우회 유로(100)를 따라 배기가스가 이동시, 역류 방지부(500)로부터 분사되는 유체에 의해 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 통해 반응기(200) 후방으로 우회 유로(100)를 따라 이동하는 배기가스의 유입을 효과적으로 방지할 수 있다.
즉, 역류 방지부(500)는 반응기(200) 후방으로 유입되는 배기가스의 유입을 차단하기 위해 별도의 기밀부재를 포함하지 않고도 효과적으로 반응기(200) 후방으로 유입되는 배기가스의 유입을 차단할 수 있다.
또한, 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)가 개방되어 있어, 메인 유로(300)를 통과시 반응기(200) 후방을 개폐하기 위해 별도의 개폐장치의 조작이 불필요하여 이의 오작동으로 발생되는 반응기(200) 및 촉매(210)의 과열로 인한 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 시스템(102)에 관해 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)의 역류 방지부(500)는 유체 분사부재(520)일 수 있다.
유체 분사부재(520)는 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 유체를 분사시킬 수 있다. 구체적으로, 유체 분사부재(520)는 제어부(600)에 의해 동작될 수 있다.
유체 분사부재(520)로부터 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 분사된 유체는 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 통해 우회 유로(100)를 따라 이동하는 배기가스가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)의 동작과정을 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 선박이 배출가스 규제지역(ECA)를 통과하는 경우, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)은 상술한 제1 실시예에(상술한 도 1에 도시함) 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)과 동일하게 동작될 수 있다.
또한, 선박이 배출가스 규제지역을 통과하여 비규제지역(Non-ECA)으로 진입하는 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 제어부(600)는 제1 밸브(410)를 열고 제2 밸브(420)를 닫아 엔진에서 배출되는 배기가스가 우회 유로(100)를 따라 이동하여 정화되지 않고 외부로 배출되도록 한다. 이때, 제어부(600)는 유체 분사부재(520)인 역류 방지부(500)를 동작시켜 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)의 길이방향과 교차하는 방향으로 유체가 분사되도록 한다. 따라서, 유체 분사부재(520)를 통해 분사된 유체는 우회 유로(100)를 따라 이동하는 배기가스가 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 따라 반응기(200)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)은, 우회 유로(100)를 따라 배기가스가 이동시, 역류 방지부(500)로부터 분사되는 유체에 의해 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 통해 반응기(200) 후방으로 우회 유로(100)를 따라 이동하는 배기가스의 유입을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 시스템(103)에 관해 설명한다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 재순환 유로(700)를 더 포함할 수 있다.
재순환 유로(700)는 메인 유로(300) 상에 반응기(200)를 우회하도록 설치될 수 있다. 구체적으로, 재순환 유로(700)의 일단부는 제2 밸브(420)와 반응기(200) 전방 사이의 메인 유로(300)와 연결되고, 재순환 유로(700)의 타단부는 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)와 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)의 역류 방지부(500)는 블로워(800)일 수 있다.
블로워(800)는 재순환 유로(700) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로, 블로워(800)는 메인 유로(300)로 배기가스가 통과할 때 반응기(200)를 통과한 정화된 배기가스가 반응기(200) 전방으로 재유입되도록 이동시킬 수 있다.
또한, 블로워(800)는 우회 유로(100)로 배기가스가 통과할 때 재순환 유로(700)로부터 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 향해 재순환 유로(700) 상에 잔존하는 유체를 이동시킬 수 있다.
구체적으로, 블로워(800)는 제어부(600)에 의해 작동이 제어될 수 있다.
일예로, 메인 유로(300)를 통해 배기가스가 통과할 때, 제어부(600)는 반응기(200)를 통과한 배기가스가 재순환 유로(700)로 유입되어 반응기(200) 전방으로 재유입될 수 있도록 블로워(800)를 일방향으로 회전시킬 수 있다.
또는, 우회 유로(100)를 통해 배기가스가 통과할 때, 제어부(600)는 우회 유로(100)를 통과하는 배기가스가 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 통해 유입되는 것이 방지되도록 블로워(800)를 상기 일방향과 반대방향인 타방향으로 회전시킬 수 있다.
즉, 블로워(800)는 제어부(600)에 의해 회전 방향이 선택되어 제어될 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시에에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 가열 부재(910)를 더 포함할 수 있다.
가열 부재(910)는 재순환 유로(700) 상에 설치될 수 있다. 가열 부재(910)는 메인 유로(300)를 통해 배기가스가 통과하는 경우, 제어부(600)에 의해 블로워(800)에 의해 반응기(200) 전방으로 공급되는 정화된 배기가스의 온도가 기설정 온도와 비교해 낮은 경우 이를 목표온도까지 승온시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 가열 부재(910)가 동작되어 배기가스의 온도를 승온시 가열 부재(910) 내부에서 발생되는 연소가 효과적으로 이뤄지도록 신기(Fresh Air)를 공급하는 신기 공급밸브(950)가 재순환 유로(700)에 설치될 수 있다. 구체적으로, 신기 공급밸브(950)는 제어부(600)에 의해 동작되며 가열 부재(910)가 동작시 개방되어 가열 부재(910) 내부에서 화염이 안정적으로 형성되도록 신기를 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 환원제 분해 챔버(930)와 환원제 분사장치(920)를 더 포함할 수 있다.
환원제 분해 챔버(930)는 재순환 유로(700) 상에 설치되며, 가열 부재(910)에 의해 승온된 정화된 배기가스가 공급될 수 있다.
환원제 분사장치(920) 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거할 수 있는 우레아(Urea)를 환원제 분해 챔버(930) 내부로 공급할 수 있다. 구체적으로, 환원제 분사장치(920)는 제어부(600)에 의해 분사 주기 또는 분사량이 제어될 수 있다.
즉, 환원제 분해 챔버(930) 내부에서는 분사된 우레아가 암모니아로 효과적으로 분해될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 환원제 분사부재(940)를 더 포함할 수 있다. 환원제 분사부재(940)는 재순환 유로(700)의 일측과 연결되어 반응기(200) 전방의 메인 유로(300)에 삽입 설치될 수 있다. 일예로, 환원제 분사부재(940)는 메인 유로(300)를 통과하는 배기가스에 균일하게 암모니아를 분사할 수 있도록 격자형 또는 복수의 열을 갖도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(600)는 배기가스가 우회 유로(100)를 따라 이동하는 경우, 가열 부재(910) 및 환원제 분사장치(920)의 동작을 정지시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)의 엔진(10)은 과급기(50)와 과급기 우회유로(60)를 포함할 수 있다.
엔진(10)은 앞서 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)에서 서술한 봐와 동일하게 연소를 연소시켜 동력을 생성하며 배기가스를 배출시킨다.
과급기(50)는 엔진(10)의 연소실로 공기를 압축시켜 공급하며 연소실을 통과한 배기가스에 의해 회전된다.
과급기 우회유로(60)는 과급기(50) 전방의 유체를 우회시켜 메인 유로(300)에 공급시킬 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)의 동작과정을 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 선박이 배출가스 규제지역(ECA)를 통과하는 경우, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 상술한 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)과 동일하게 제1 밸브(410)와 제2 밸브(420)를 동작시킨다. 구체적으로, 제어부(600)는 엔진(10)에서 배출된 배기가스 메인 유로(300)를 따라 이동하도록 할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 반응기(200)를 통과한 정화된 배기가스의 적어도 일부가 재순환 유로(700)로 유입되도록 블로워(800)를 동작시킨다.
이때, 제어부(600)는 재순환 유로(700)로 유입된 배기가스의 온도에 따라 가열 부재(910)의 작동을 선택적으로 제어할 수 있다. 그리고 제어부(600)는 가열 부재(910)의 작동시 신기 공급밸브(950)를 개방시켜 가열 부재(910) 내부에 형성되는 화염이 안정적으로 유지될 수 있도록 신기를 공급할 수 있다. 또는, 제어부(600)는 가열부재(910)가 작동되지 않는 경우 신기 공급밸브(950)를 폐쇄시킬 수 있다.
제어부(600)에 의해 정화된 배기가스가 가열되어 재순환 유로(700)를 통해 환원제 분해 챔버(930)로 유입될 수 있다.
제어부(600)에 의해 제어된 환원제 분해장치(920)로부터 환원제 분해 챔버(930)로 분사된 우레아는 가열된 정화된 배기가스에 의해 열분해 되어 암모니아로 분해될 수 있다.
이렇게 분해된 암모니아는 환원제 분사부재(940)를 통해 반응기(200) 전방의 메인 유로(300) 상에 분사되어 반응기(200) 전방의 배기가스와 혼합되어 반응기(200)를 통과할 수 있다.
따라서, 정화된 배기가스 및 배기가스의 열을 우레아 분해시 효과적으로 활용할 수 있다.
또한, 선박이 배출가스 규제지역을 통과하여 비규제지역(Non-ECA)으로 진입하는 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 제어부(600)는 제1 밸브(410)를 열고 제2 밸브(420)를 닫아 배기가스가 우회 유로(100)를 통해 배출되도록 한다.
그리고, 제어부(600)는 환원제 분사장치(920)와 가열 부재(910)의 동작을 중지시킨다. 또한, 제어부(600)는 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 통해 우회 유로(100)를 통과하는 배기가스가 유입되는 것을 방지하기 위해 재순환 유로(700) 내부의 유체가 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)를 통해 메인 유로(300)로 배출되도록 블로워(800)를 동작시킨다. 그리고 제어부(600)는 신기 공급밸브(950)를 폐쇄시켜 신기가 재순환 유로(700)를 통해 가열 부재(910)로 공급되는 것을 제한할 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 배기가스가 우회 유로(100)를 통과할 때 또는 배기가스가 메인 유로(300)를 통과할 때에 따라 재순환 유로(700) 내부의 유체의 흐름이 변경되도록 블로워(800)의 회전방향을 선택적으로 제어할 수 있다. 따라서, 배기가스가 우회 유로(100)를 통과하는 경우, 블로워(800)의 회전방향을 제어하여 반응기(200) 후방의 메인 유로(300)로 우회 유로(100)를 통과하는 배기가스가 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
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.
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.
10: 엔진 100: 우회 유로
101,102,103: 선택적 촉매 환원 시스템200: 반응기
210: 촉매 300: 메인 유로
410: 제1 밸브 420: 제2 밸브
500: 역류 방지부 510: 수트 블로워
520: 유체 분사부재 700: 재순환 유로
800: 블로워

Claims (7)

  1. 엔진에서 배출되는 배기가스를 정화시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
    배기가스가 통과하는 메인 유로;
    내부에 촉매가 설치된 반응기;
    상기 반응기가 설치된 메인 유로;
    상기 엔진에서 배출된 배기가스가 상기 반응기를 우회하여 배출되도록 안내하는 우회 유로; 및
    상기 메인 유로로 배기가스의 흐름이 차단되고 상기 우회 유로를 통해 배기가스가 통과할 때, 상기 반응기 후방으로 유체를 분사 또는 상기 반응기 후방으로 유체를 이동시켜 상기 메인 유로로 상기 우회 유로를 통과하는 배기가스가 유입되는 것을 방지하는 역류 방지부
    를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 우회 유로에 설치되어 상기 우회 유로를 통과하는 배기가스의 이동을 제어하는 제1 밸브; 및
    상기 반응기 전방의 상기 메인 유로에 설치되어 상기 메인 유로로 유입되는 배기가스를 제어하는 제2 밸브
    를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  3. 제1항에서,
    상기 메인 유로 상에 상기 반응기를 우회하도록 설치된 재순환 유로를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 역류 방지부는,
    상기 재순환 유로 상에 설치되고, 상기 메인 유로로 배기가스가 통과할 때 상기 반응기를 통과한 배기가스를 상기 반응기 전방으로 이동 시키고, 상기 우회 유로로 배기가스가 통과할 때 상기 재순환 유로로부터 반응기 후방의 상기 메인 유로를 향해 유체를 이동 시키는 블로워인 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 역류 방지부는,
    상기 우회 유로로 배기가스의 흐름이 차단되고 상기 메인 유로를 통해 배기가스가 통과할 때, 상기 반응기를 통과한 배기가스가 상기 재순환 유로로 유입되도록 상기 블로워를 일방향으로 회전시키고,
    상기 메인 유로로 배기가스의 흐름이 차단되고 상기 우회 유로를 통해 배기가스가 통과할 때, 상기 우회 유로를 통과하는 배기가스가 상기 반응기로 유입되는 것이 방지되도록 상기 블로워를 타방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 역류 방지부는 상기 반응기 내부에 설치되어 유체를 분사하는 수트 블로워인 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  7. 제1항에서,
    상기 역류 방지부는 상기 반응기 후방의 상기 메인 유로의 길이 방향과 교차하는 방향으로 유체를 분사시키는 유체 분사부재인 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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