KR101798175B1 - Exhaust gas purification system - Google Patents

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KR101798175B1
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황성철
황현수
정석호
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겟에스씨알 주식회사
부경대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is an exhaust gas purification system which is suitable for combustion facilities for ground plants or vessels using low sulfur or super low sulfur fuel. According to the present invention, existing bag filter housings can be still used to remove nitrogen oxide and particulate substances from exhaust gas at the same time, without deteriorating air permeability of the bag filter, thereby being applicable to back-draught bag filters.

Description

배기가스 정화시스템 {EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM}[0001] EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM [0002]

본 발명은 배기가스 정화시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스에 포함된 입자상 물질과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있으며, 역기류 방식의 백 필터에도 무리 없이 적용 가능한 배기가스 정화시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying system, and more particularly, to an exhaust gas purifying system capable of simultaneously removing particulate matter contained in exhaust gas and nitrogen oxide, and also applicable to a back- .

선박에서 배출되는 배기가스 중에는 분진 등의 입자상 물질(Particulate Matter, PM), 질소산화물(NOX), 황산화물(SOX) 등이 포함되어 있는데, 이러한 물질들은 IMO(International Maritime Organization)로부터 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기 오염물질들이다.Particulate matter (PM), nitrogen oxides (NO x ) and sulfur oxides (SO x ) are contained in the exhaust gas emitted from ships. These substances are emitted from the International Maritime Organization (IMO) Of the air pollution.

배기가스에 중에 포함된 입자상 물질은 제진장치 또는 집진장치에 의해 제거되는데, 일반적으로 입자상 물질을 걸러내기 위한 집진필터로써 백 필터(bag filter)가 많이 사용된다. The particulate matter contained in the exhaust gas is removed by a vibration damper or a dust collector. Generally, a bag filter is used as a dust filter for filtering particulate matter.

백 필터가 적용되는 집진장치에서는, 배기가스가 백 필터를 통과하는 과정에서 백(bag)의 막에 의해 배기가스 중에 포함된 입자상 물질이 걸러지게 되는데, 이때, 입자상 물질이 백 필터의 표면에 쌓이는 것을 방지하기 위하여, 백 필터의 상부에서 백 필터 내부로 압축공기를 분사하여 백 필터의 표면에 포집된 입자상 물질을 탈리시킨다. In the dust collecting apparatus to which the bag filter is applied, the particulate matter contained in the exhaust gas is filtered by the membrane of the bag during the passage of the exhaust gas through the bag filter. At this time, The compressed air is blown into the bag filter from the top of the bag filter to remove the particulate matter collected on the surface of the bag filter.

배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하기 위한 탈질 방법으로는, 선택적촉매환원법(SCR)과 선택적무촉매환원법(SNCR)이 있으며, 효율이 좋은 SCR(Selective Catalytic Reduction)이 가장 널리 적용되고 있다.Selective catalytic reduction (SCR) and selective catalytic reduction (SNCR) are the most effective denitration methods for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas. Selective catalytic reduction (SCR) is the most widely applied.

SCR에 의하면, 특정한 촉매의 존재 하에 암모니아(NH3) 등의 환원제에 의해 질소산화물만을 선택적으로 환원시켜 질소가스(N2)로 전환한다. SCR 반응에 사용되는 촉매로는 Pt, Pd, Ru 등의 귀금속 촉매와, V2O5, Fe2O3, CuO, Cr2O3, NiO, CeO2, Pr6O11, Nd2O3, Fd2O3, Yb2O3 등의 금속산화물 촉매가 알려져있다.According to SCR, only a nitrogen oxide is selectively reduced by a reducing agent such as ammonia (NH 3 ) in the presence of a specific catalyst to convert to nitrogen gas (N 2 ). Examples of the catalyst used in the SCR reaction include noble metal catalysts such as Pt, Pd and Ru, and rare earth metal oxides such as V 2 O 5 , Fe 2 O 3 , CuO, Cr 2 O 3 , NiO, CeO 2 , Pr 6 O 11 , Nd 2 O 3 , Fd 2 O 3 , and Yb 2 O 3 are known.

배기가스에 포함된 황산화물을 제거하기 위한 탈황 방법으로는, 황산화물을 흡착하여 다시 황산으로 정제하는 방법 또는 소석회를 주성분으로 하는 슬러리를 배기가스에 분사하여 황산화물을 제거하는 방법이 사용된다. As the desulfurization method for removing sulfur oxides included in the exhaust gas, a method of adsorbing sulfur oxides and purifying them again with sulfuric acid, or a method of spraying a slurry containing slaked lime as a main component into an exhaust gas to remove sulfur oxides is used.

상기와 같이 오염물질을 개별적으로 처리하는 기술은 이미 널리 알려져 있다. 그러나 상기 공정들을 순차적으로 적용하면, 전체 시스템이 복잡하고 대형화됨에 따라 공정의 효율성이 떨어지고, 각각의 오염물질 처리 설비를 개별적으로 갖추어야 하므로 비용이 증가하여 경제적인 측면에서도 바람직하지 않다.Techniques for individually treating pollutants as described above are already well known. However, if the above processes are sequentially applied, the overall system becomes complicated and large, the efficiency of the process lowers, and each pollutant disposal facility must be separately provided, which increases the cost and is not preferable from the economical point of view.

또한, 탈황 및 탈질 공정에서 흡착제 또는 촉매가 활성화되는 온도까지 재가열해야 하므로 별도의 가열시설이 필요하며, 이는 에너지 손실로 이어진다.In addition, in the desulfurization and denitrification process, a separate heating facility is required because it must be reheated to the temperature at which the adsorbent or catalyst is activated, leading to energy loss.

따라서, 배기가스 중의 오염물질을 효율적으로 처리하고, 비용 및 에너지 손실을 줄이기 위하여, 두 가지 이상의 오염물질을 동시에 처리할 수 있는 복합처리기술의 필요성이 강조된다.Therefore, in order to efficiently treat pollutants in the exhaust gas and to reduce cost and energy loss, the need for a complex treatment technology capable of simultaneously treating two or more pollutants is emphasized.

국내 등록특허공보 제10-0530428호 (2005.11.22 공고)Korean Patent Registration No. 10-0530428 (issued Nov. 22, 2005)

종래에는 배기가스에 포함된 입자상 물질(PM)은 백 필터에 의하여, 질소산화물은 SCR에 의하여 순차적으로 처리하는 것이 일반적이었으나, 보다 경제적인 처리를 위하여 입자상 물질과 질소산화물을 동시에 처리하기 위한 시도가 이루어지고 있다.Conventionally, the particulate matter (PM) contained in the exhaust gas is generally treated by a bag filter and the nitrogen oxide is treated by SCR in sequence. However, in order to treat more economically, an attempt to simultaneously treat particulate matter and nitrogen oxide .

백필터에 Ca(OH)2, Mg(OH)2 등과 같은 분말형태의 알칼리 물질을 코팅하여 입자상 물질, SOx, NOx 등의 산성가스를 동시에 제거하는 기술이 소개된 바 있다. 그러나 질소산화물은 Ca(OH)2 또는 Mg(OH)2와의 반응력이 낮기 때문에, NOx의 제거 효율이 매우 낮다는 문제점이 있다.A technique has been introduced in which a bag filter is coated with an alkaline substance in powder form such as Ca (OH) 2 and Mg (OH) 2 to simultaneously remove acidic gases such as particulate matter, SOx, and NOx. However, since the nitrogen oxides have low reactivity with Ca (OH) 2 or Mg (OH) 2 , there is a problem that the removal efficiency of NOx is very low.

또한, 귀금속 또는 금속 산화물 촉매를 스프레이 방식 또는 담금법(deep coating)으로 백 필터에 코팅시키는 방법이 제시된 바 있으나, 이러한 방법은 촉매 입자가 필터 표면에 균일하게 분산되기 어렵다.Further, a method of coating a noble metal or a metal oxide catalyst on a bag filter by spraying or deep coating has been proposed, but this method is difficult to uniformly disperse the catalyst particles on the filter surface.

특히, 백 필터 표면에 입자상 물질이 쌓이는 것을 방지하기 위하여 압축공기를 분사하여 필터 표면의 입자상 물질을 탈리시키는, 역기류 방식의 백 필터에서는 필터의 통기성이 매우 중요한데, 상기와 같이 촉매를 필터에 직접 코팅하는 방식에 의하면, 필터 표면의 기공 막힘 현상으로 인하여 백 필터의 본래 기능인 집진 성능이 저하되는 문제점이 있다.Particularly, in the case of a back-flow type bag filter in which particulate matter on the surface of the filter is removed by spraying compressed air to prevent particulate matter from accumulating on the bag filter surface, the air permeability of the filter is very important. According to the coating method, there is a problem that the dust collection performance, which is the original function of the bag filter, is deteriorated due to the pore clogging of the filter surface.

한편, IMO는 최근 선박으로부터 배출되는 배기가스 중 질소산화물 및 황산화물을 규제하고 있으며, 연료의 연소 과정에서 생기는 오염물질 배출 기준을 강화한 'Tier Ⅲ(대기오염방지 3차 규제)' 발효에 따라, IMO는 2020년까지 선박 연료에서 황 함유량을 0.1% 이내로 제한할 것을 계획한다. 2015년부터 SECAs(Sulfur Emission Control Areas)를 운항하는 선박은 저유황 연료(Sulfur 0.1% 이하)를 사용해야 한다.Meanwhile, IMO recently regulated nitrogen oxides and sulfur oxides in the exhaust gas emitted from ships. As a result of the Tier III (Third Regulation on the Prevention of Air Pollution), which enforces pollutant emission standards in the combustion process of fuels, IMO plans to limit sulfur content to less than 0.1% of marine fuels by 2020. From 2015, ships operating on Sulfur Emission Control Areas (SECAs) should use low sulfur fuel (Sulfur less than 0.1%).

본 발명은 이러한 국제적 추세에 발맞추어, 저유황 또는 초저유황 연료를 사용하는 육상플랜트 또는 선박용 연소시설에 적합한 배기가스 정화시스템을 구축하고자 하는 것이다. In accordance with this international trend, the present invention seeks to establish an exhaust gas purification system suitable for onshore plants or marine combustion facilities using low sulfur or ultra low sulfur fuels.

또한, 스프레이 방식 또는 담금법에 의하여 필터 표면을 촉매로 코팅하는 종래 기술이 가진 문제점을 보완하여, 백 필터의 통기성을 해치지 않음으로써 백 필터 본래 기능인 집진 성능을 유지하면서, 배기가스에 포함된 입자상 물질과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있도록 하여, 역기류 방식의 백 필터에 무리 없이 적용 가능한 배기가스 정화시스템을 제안하고자 한다.In addition, by solving the problems of the prior art in which a filter surface is coated with a catalyst by a spraying method or a dipping method, the air permeability of the bag filter is not hindered, so that the particulate matter contained in the exhaust gas Nitrogen oxides can be removed at the same time, and an exhaust gas purifying system which can be applied to a back-flow type back-filter can be applied without fail.

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상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 역기류 방식의 백 필터가 적용되는 배기가스 정화시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 배기가스 정화시스템은, 엔진에서 연소되어 발생하는 배기가스가 유입되는 하우징; 상기 하우징 내부에 설치되어 배기가스를 정화하는 백 필터; 및 상기 백 필터에 압축공기를 분사하는 압축공기 분사부;를 포함하고, 상기 백 필터는, 배기가스 중의 입자상 물질(PM)을 걸러내는 여과포; 및 상기 여과포 내부에 삽입되어 상기 여과포의 형태를 지지하는 SCR 탈질촉매;를 포함하고, 상기 SCR 탈질촉매는 다공성을 가진, 평판형(plate-type), 허니콤(honeycomb-type) 및 파형(corrugated-type) 타입 중 어느 하나의 타입으로서, 내부에 기체가 유동할 수 있는 기체 유동 통로를 형성하여 자체적으로 통기성을 가지며, 배기가스 중의 질소산화물(NOx)이 상기 SCR 탈질촉매에 피복된 촉매 성분에 의해 환원제와 반응하여 질소가스(N2)로 전환되고, 상기 압축공기 분사부에 의해 상기 SCR 탈질촉매 상부로 분사된 압축공기는 상기 SCR 탈질촉매에 형성된 기체 유동 통로를 통과한 후, 상기 백 필터의 표면에 축적된 입자상 물질을 탈리시키는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides an exhaust gas purifying system to which a back airflow type bag filter is applied.
An exhaust gas purifying system according to the present invention includes: a housing into which exhaust gas generated by combustion in an engine flows; A bag filter installed inside the housing for purifying the exhaust gas; And a compressed air injecting part for injecting compressed air into the bag filter, wherein the bag filter comprises: a filter bag for filtering particulate matter (PM) in the exhaust gas; And a SCR denitration catalyst inserted into the filter cloth to support the shape of the filter fabric, wherein the SCR denitration catalyst comprises a porous plate-type, honeycomb-type, corrugated -type type gas flow passageway which is capable of flowing gas therein and which has air permeability therein and in which nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas are added to the catalyst component coated on the SCR NOx removal catalyst by the reducing agent and the switches to the reaction by a nitrogen gas (N 2), by the phloem the compressed air minute compressed air injected into the upper part of the SCR NO x removal catalyst after passing through the gas flow passage formed in the SCR NO x removal catalyst, the bag filter And the particulate matter accumulated on the surface of the substrate is desorbed.

본 발명은 저유황 또는 초저유황 연료를 사용하는 육상플랜트 또는 선박용 연소시설에 적합한 배기가스 정화시스템으로, 기존의 백 필터 하우징을 그대로 이용하여, 배기가스 중의 입자상 물질과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있다.The present invention is an exhaust gas purifying system suitable for a land-based plant or a marine combustion facility using a low-sulfur or ultra-low-sulfur fuel, and can simultaneously remove particulate matter and nitrogen oxides in the exhaust gas using the conventional bag filter housing as it is .

또한, 본 발명은 백 필터의 통기성을 해치지 않음으로써 백 필터 본래 기능인 집진 성능을 유지하면서, 배기가스에 포함된 입자상 물질과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있도록 하여, 역기류 방식의 백 필터에 무리 없이 적용할 수 있다.Further, the present invention does not impair the air permeability of the bag filter, so that the particulate matter contained in the exhaust gas and the nitrogen oxide can be removed at the same time while maintaining the dust collection performance which is the original function of the bag filter, Can be applied.

더불어, 본 발명은 질소산화물의 제거에 필요한 SCR 촉매를 간단히 교체할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of simply replacing the SCR catalyst required for the removal of nitrogen oxides.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 정화 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 백 필터에 부착되는 SCR 탈질촉매의 단면을 나타낸 것으로써, (a)는 평판형 타입, (b)는 허니콤 타입, (c)는 파형 타입을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 배기가스 정화시스템에 적용되는 백 필터의 제 1 실시예를 나타낸 도면으로써, (a)는 여과포 내부에 지지체가 삽입된 것, (b)는 여과포 내부에서 지지체의 구성이 삭제된 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 배기가스 정화시스템에 적용되는 백 필터의 제 2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 배기가스 정화시스템에 적용되는 백 필터의 제 3 실시예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an exhaust gas purifying system according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of an SCR NOx removal catalyst attached to a bag filter, in which (a) is a flat plate type, (b) is a honeycomb type, and (c) is a waveform type.
FIG. 3 is a view showing a first embodiment of a bag filter applied to an exhaust gas purifying system according to the present invention, wherein (a) shows a structure in which a support is inserted into a filter fabric, (b) It is deleted.
4 is a view showing a second embodiment of a bag filter applied to an exhaust gas purifying system according to the present invention.
5 is a view showing a third embodiment of a bag filter applied to an exhaust gas purifying system according to the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the following examples can be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

본 발명에 따른 배기가스 정화 시스템은, 엔진 등의 연소시설에서 연소되어 발생하는 배기가스를 정화하기 위한 것이며, 특히 저유황 또는 초저유황 연료를 사용하는 육상플랜트 또는 선박용 연소시설에 적용될 수 있다.The exhaust gas purifying system according to the present invention is for purifying the exhaust gas generated by combustion in a combustion facility such as an engine and can be applied particularly to a land plant or marine combustion facility using low sulfur or ultra low sulfur fuel.

본 발명은 저유황 또는 초저유황 연료를 사용하는 연소시설에 적용됨에 따라, 배기가스에 포함된 오염물질 중에는 황산화물(SOx)가 거의 포함되어 있지 않으므로, 배기가스 중의 입자상 물질(PM) 및 질소산화물(NOx)의 제거에 집중하고, 입자상 물질과 질소산화물의 제거가 동시에 이루어질 수 있도록 한 것이다.Since the present invention is applied to a combustion facility using a low-sulfur or ultra-low-sulfur fuel, the pollutants contained in the exhaust gas hardly contain sulfur oxides (SOx), so that particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx), and the removal of particulate matter and nitrogen oxides can be performed at the same time.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 정화시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an exhaust gas purifying system according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배기가스 정화시스템(100)은, 하우징(10); 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 하우징(10) 내부로 유입시키는 유입부(11); 하우징(10) 내부에 다수로 설치되어 배기가스를 정화하는 백 필터(bag filter, 20); 백 필터(20)의 상부에 설치되어 백 필터에 압축공기를 분사하는 압축공기 분사부(30); 및 백 필터(20)에 의해 정화된 배기가스를 하우징(10)으로부터 배출하는 배출부(12)을 포함한다. Referring to FIG. 1, an exhaust gas purifying system 100 according to the present invention includes a housing 10; An inlet 11 for introducing the exhaust gas discharged from the engine into the housing 10; A bag filter (20) installed inside the housing (10) to purify the exhaust gas; A compressed air spraying unit 30 installed at an upper portion of the bag filter 20 to spray compressed air to the bag filter; And a discharge portion 12 for discharging the exhaust gas purified by the bag filter 20 from the housing 10. [

엔진에서 발생하는 배기가스는 유입부(11)를 통해 하우징(10) 내부로 유입되어, 하우징(10) 내에 설치되는 백 필터(20)에 의해 정화된 후, 배출부(12)를 통해 외부로 배출된다.Exhaust gas generated from the engine flows into the housing 10 through the inlet portion 11 and is purified by the bag filter 20 installed in the housing 10 and then discharged through the outlet portion 12 to the outside .

본 발명에 따른 배기가스 정화시스템(100)은, 배기가스 중의 입자상 물질과 질소산화물을 동시에 처리하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 여기서 배기가스가 백 필터(20)에 의해 '정화'된다고 하는 것은, 배기가스 중의 입자상 물질을 기계적 여과에 의해 걸러내는 집진 처리와 배기가스 중의 질소산화물을 제거하는 탈질 처리를 모두 이루어진다는 것이다.The exhaust gas purifying system (100) according to the present invention is characterized by simultaneously treating particulate matter in the exhaust gas and nitrogen oxide. Therefore, the fact that the exhaust gas is purified by the bag filter 20 means that the particulate matter in the exhaust gas is subjected to both a dust collection process by mechanical filtration and a denitration process in which nitrogen oxide in the exhaust gas is removed .

구체적으로는, 배기가스 중의 입자상 물질은 백 필터(20)의 표면에서 기계적 여과에 의하여 걸러지고, 배기가스 중의 질소산화물은 백 필터(20)에 적용된 SCR 탈질촉매에 피복된 촉매 성분에 의해 환원제와 반응하여 질소가스(N2)로 전환된다.Specifically, the particulate matter in the exhaust gas is filtered by mechanical filtration on the surface of the bag filter 20, and the NOx in the exhaust gas is reduced by the catalyst component coated on the SCR NOx removal catalyst applied to the bag filter 20 And is converted into nitrogen gas (N 2 ).

본 발명에 따른 배기가스 정화시스템(100)은, 암모니아 등의 환원제를 하우징(10, 도 1) 내부로 투입하기 위한 환원제 주입부(미도시)를 구비할 수 있다.The exhaust gas purifying system 100 according to the present invention may include a reducing agent injecting unit (not shown) for injecting a reducing agent such as ammonia into the housing 10 (FIG. 1).

백 필터(20)는 300℃ 이상의 내열성을 갖는 재질로 구성되는 것이 바람직하며, 하우징(10) 내부에 다수 개가 복수 열로 설치될 수 있다. The bag filter 20 is preferably made of a material having heat resistance of 300 DEG C or more, and a plurality of the bag filters 20 may be installed in the housing 10 in a plurality of rows.

압축공기 분사부(30)는 외부 또는 압축공기 저장탱크로부터 공급된 압축공기가 유동하는 분사관(31); 분사관(31)에 다수로 형성되어 다수의 백 필터(20) 각각에 압축공기를 분사하는 분사노즐(32);을 포함한다.The compressed air spraying section (30) includes a spraying pipe (31) through which compressed air supplied from an external or compressed air storage tank flows; And a plurality of spray nozzles 32 formed in the spray tube 31 for spraying compressed air to each of the plurality of bag filters 20.

압축공기 분사부(30)는 백 필터(20) 표면에 입자상 물질이 축적되면, 백 필터(20) 내부로 압축공기를 분사하여, 백 필터(20) 표면에 포집된 입자상 물질을 탈리시키는 역할을 한다. 이렇게 백 필터(20) 표면에 포집된 입자상 물질을 탈리시키기 위하여, 백 필터(20)의 상부에서 압축공기를 분사하는 방식을 역기류 방식이라고 한다.When the particulate matter is accumulated on the surface of the bag filter 20, the compressed air injecting unit 30 injects compressed air into the bag filter 20 to remove the particulate matter collected on the surface of the bag filter 20 do. In order to desorb the particulate matter trapped on the surface of the bag filter 20, the method of jetting compressed air from the upper portion of the bag filter 20 is referred to as counter-air flow.

앞에서 살펴보았듯이, 본 발명에 따른 배기가스 정화시스템(100)은, 입자상 물질과 질소산화물을 동시에 처리하는 백 필터(20)에 특징이 있으므로, 백 필터(20)의 구성에 대하여 더 자세히 살펴본다. As described above, since the exhaust gas purifying system 100 according to the present invention is characterized by the bag filter 20 that treats particulate matter and nitrogen oxide at the same time, the configuration of the bag filter 20 will be described in more detail .

본 발명은 배기가스 중의 입자상 물질과 질소산화물을 동시에 처리하기 위하여, 백 필터(20)에 SCR 탈질촉매를 적용시킨다. 여기서 '적용'이라 함은 코팅, 부착, 삽입 등의 개념을 모두 포함한다.The present invention applies the SCR NO x removal catalyst to the bag filter 20 in order to simultaneously treat the particulate matter in the exhaust gas and the nitrogen oxide. Here, 'application' includes all concepts such as coating, adhesion, and insertion.

한편, 백 필터(20)의 표면에 입자상 물질이 축적되는 것을 방지하기 위하여, 백 필터(20)의 상부에 설치된 압축공기 분사부(30)에 의해 백 필터(20) 내부로 압축공기를 분사하여 백 필터(20) 표면에 포집된 입자상 물질을 탈리시키는 작업이 이루어지는데, 이를 위해서는 백 필터(20)의 통기성이 유지되는 것이 중요하다.On the other hand, in order to prevent particulate matter from accumulating on the surface of the bag filter 20, compressed air is injected into the bag filter 20 by the compressed air injecting section 30 provided on the bag filter 20 The particulate matter trapped on the surface of the bag filter 20 is desorbed. For this purpose, it is important that the air permeability of the bag filter 20 is maintained.

그런데 종래와 같이 촉매를 필터에 직접 코팅하는 방식에 의하면, 필터 표면의 기공 막힘 현상으로 인하여 백 필터의 통기성이 유지되기 힘들다.However, according to the conventional method of directly coating the catalyst on the filter, it is difficult to maintain the air permeability of the bag filter due to the pore blocking phenomenon on the filter surface.

따라서, 본 발명에 따른 배기가스 정화시스템(100)은, 백 필터(20)에 평판형 타입(plate-type), 허니콤 타입(honeycomb-type) 또는 파형 타입(corrugated-type)의 SCR 탈질촉매, 즉 다공성을 가진 SCR 탈질촉매를 백 필터(20)에 처리하는 방식을 적용함으로써, 백 필터(20)의 통기성을 해치지 않으며, 이에 따라 역기류 방식의 백 필터(20)에도 무리 없이 적용할 수 있다.Therefore, the exhaust gas purifying system 100 according to the present invention can be applied to the bag filter 20 in the form of a plate-type, a honeycomb-type, or a corrugated-type SCR denitration catalyst That is, the SCR NO x removal catalyst having a porous structure is applied to the bag filter 20, the air permeability of the bag filter 20 is not hindered, have.

도 2의 (a) 내지 (c)에 평판형 타입(plate-type), 허니콤 타입(honeycomb-type), 파형 타입(corrugated-type)으로 제작된 SCR 탈질촉매의 단면이 도시되어 있다.2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views of SCR denitration catalysts fabricated in plate-type, honeycomb-type, and corrugated-type.

백 필터에 SCR 탈질촉매가 어떻게 적용되는지에 대해서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 살펴본다.How the SCR denitration catalyst is applied to the bag filter will be described with reference to Figs. 3 to 5.

도 3은 본 발명에 따른 배기가스 정화시스템에 적용되는 백 필터의 제 1 실시예를 나타낸 도면으로써, (a)는 여과포 내부에 지지체가 삽입된 것, (b)는 여과포 내부에서 지지체의 구성이 삭제된 것이다.FIG. 3 is a view showing a first embodiment of a bag filter applied to an exhaust gas purifying system according to the present invention, wherein (a) shows a structure in which a support is inserted into a filter fabric, (b) It is deleted.

도 3의 (a)를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 백 필터(20)는 유리섬유 재질 또는 테프론 재질로 이루어져, 배기가스 중의 입자상 물질을 걸러내는 여과포(21)와; 여과포(21)의 내부에 삽입되어 여과포(21)의 형태를 지지하는 지지체(22);를 포함한다.3 (a), the bag filter 20 according to the first embodiment is made of a glass fiber material or a Teflon material, and includes a filter bag 21 for filtering particulate matter in the exhaust gas; And a support 22 inserted into the interior of the filter cloth 21 to support the shape of the filter cloth 21. [

제 1 실시예에 따른 백 필터(20)는, SCR 탈질촉매(40)가 여과포(21)의 둘레를 따라 부착됨으로써, 백 필터(20)에 적용된다.The bag filter 20 according to the first embodiment is applied to the bag filter 20 by attaching the SCR NO x removal catalyst 40 along the periphery of the filter cloth 21. [

SCR 탈질촉매(40)는 분말형태로 구성되는 것이 아니라, 얇은 두께를 가진 기질에 SCR 촉매를 피복하여 형성하는 것이 바람직하며, 얇은 두께로 형성된 SCR 탈질촉매(40)는 여과포(21)의 둘레를 따라 여과포(21)의 외주면에 접착제 등으로 부착될 수 있다. 여과포(21)의 둘레를 따라 부착되는 SCR 탈질촉매(40)의 두께는 시스템이 요구하는 SCR 성능에 따라 조절될 수 있다.The SCR NO x removal catalyst 40 is preferably formed by coating SCR catalyst on a substrate having a thin thickness, rather than being formed in powder form. The SCR NO x removal catalyst 40 formed in a thin thickness is formed around the periphery of the filter cloth 21 And can be attached to the outer peripheral surface of the filter cloth 21 with an adhesive or the like. The thickness of the SCR NO x removal catalyst 40 attached along the circumference of the filter cloth 21 can be adjusted according to the SCR performance required by the system.

상기에서 설명하였듯이, 백 필터(20)의 본래 기능인 집진 성능을 저하시키지 않으려면, 백 필터(20)의 통기성을 유지하는 것이 중요하기 때문에, SCR 탈질촉매(40)는 다공성을 가지도록, 평판형 타입(plate-type), 허니콤 타입(honeycomb-type) 또는 파형 타입(corrugated-type)으로 제작되는 것이 바람직하다.As described above, since it is important to maintain the air permeability of the bag filter 20 in order not to deteriorate the dust collecting performance, which is the original function of the bag filter 20, the SCR NOx removal catalyst 40 is made of a flat plate- A honeycomb-type, a corrugated-type, or a plate-type.

유입부(11, 도 1)를 통해 하우징(10, 도 1) 내부로 유입된 배기가스는 백 필터(20)를 통과하면서, 백 필터(20)의 표면, 즉 여과포(21)에서 입자상 물질이 기계적으로 걸러지고, SCR 탈질촉매(40)에 피복된 촉매 성분에 의해 배기가스 중의 질소산화물(NOx)이 암모니아(NH3) 등의 환원제와 반응하여 질소가스(N2)로 전환된다.The exhaust gas flowing into the housing 10 (Fig. 1) through the inlet 11 (Fig. 1) passes through the bag filter 20, and the particulate matter in the filter bag 21, are filtered mechanically, nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas by a catalyst component coated on the SCR NOx removal catalyst 40 is reacted with a reducing agent such as ammonia (NH 3) is converted into nitrogen gas (N 2).

도 3의 (a)에는 여과포(21)의 외주면에 SCR 탈질촉매(40)를 부착한 것이 도시되어 있지만, 여과포(21)의 내주면에 SCR 탈질촉매(40)를 부착하는 것도 가능하다.3 (a) shows that the SCR NO x removal catalyst 40 is attached to the outer peripheral surface of the filter fabric 21, but it is also possible to attach the SCR NO x removal catalyst 40 to the inner peripheral surface of the filter fabric 21.

또한, 여과포(21)가 아닌 지지체(22)에 SCR 탈질촉매(40)를 부착하는 것도 가능하다. 여과포(21)의 둘레를 따라 SCR 탈질촉매(40)를 부착하는 것과 마찬가지로, 지지체(22)의 외주면에 SCR 탈질촉매(40)를 부착할 수 있다.It is also possible to attach the SCR NOx removal catalyst 40 to the support 22 instead of the filter fabric 21. The SCR NO x removal catalyst 40 can be attached to the outer circumferential surface of the support 22 in the same manner as attaching the SCR NO x removal catalyst 40 along the periphery of the filter cloth 21.

이때, 지지체(22)를 백 필터(20)에 탈착 가능하도록 구비하면, 지지체(22)를 백 필터(20)로부터 분리한 후 부착된 SCR 탈질촉매(40)를 교환하거나, SCR 탈질촉매(40)가 부착된 지지체(22) 자체를 교환함으로써, 간단하게 촉매의 교환이 이루어질 수 있다는 장점이 있다.If the supporting body 22 is detachably attached to the bag filter 20, the SCR denitration catalyst 40 attached may be exchanged after separating the support 22 from the bag filter 20, or the SCR denitration catalyst 40 The exchange of the catalyst 22 can be carried out simply by exchanging the support 22 itself.

일반적으로 백 필터(20) 내에 삽입되는 지지체(22)는 원통형의 철망으로 이루어져 여과포(21)의 형태를 지지해주는 역할을 한다. 여과포(21)의 형태가 용이하게 지지되지 못한다면, 여과포(21)의 집진 면적이 줄어들어, 백 필터(20)의 집진 효율을 감소시키는 문제가 발생한다.Generally, the support 22 inserted into the bag filter 20 is formed of a cylindrical wire mesh and supports the shape of the filter cloth 21. [ If the shape of the filter cloth 21 is not easily supported, the dust collecting area of the filter cloth 21 is reduced, thereby reducing the dust collecting efficiency of the bag filter 20.

따라서, 여과포(21)의 형태를 지지해 주는 역할이 반드시 필요한데, 제 1 실시예와 같이 여과포(21)의 둘레를 따라 SCR 탈질촉매(40)를 부착하는 경우, 여과포(21)가 지지체(22) 없이도 형태를 스스로 유지할 만큼 강성을 가질 수 있기 때문에, 백 필터(20)에서 지지체(22)의 구성을 삭제하는 것도 가능하며, 이러한 구성이 도 3의 (b)에 도시되어 있다. 이 경우, SCR 탈질촉매(40)가 여과포(21)의 형태를 지지하는 지지체의 역할을 한다고 볼 수 있다.When the SCR NO x removal catalyst 40 is attached along the periphery of the filter fabric 21 as in the first embodiment, the filter fabric 21 is adhered to the support 22 It is also possible to eliminate the structure of the support body 22 in the bag filter 20, and this structure is shown in Fig. 3 (b). In this case, the SCR NO x removal catalyst 40 may serve as a support for supporting the shape of the filter fabric 21.

도 4는 본 발명에 따른 배기가스 정화시스템에 적용되는 백 필터의 제 2 실시예를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a second embodiment of a bag filter applied to an exhaust gas purifying system according to the present invention.

도 4를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 백 필터(20)는 유리섬유 재질 또는 테프론 재질로 이루어져, 배기가스 중의 입자상 물질을 걸러내는 여과포(21)와; 여과포(21) 내부에 삽입되는 SCR 탈질촉매(40)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the bag filter 20 according to the second embodiment includes a filter bag 21 made of a glass fiber material or a Teflon material, for filtering particulate matter in the exhaust gas; And an SCR NO x removal catalyst 40 inserted into the filter cloth 21.

제 2 실시예에서는 SCR 탈질촉매(40)가 백 필터(20)의 여과포(21) 내부에 삽입되어, SCR 탈질촉매(40) 자체가 제 1 실시예에서의 지지체(22)대신 여과포(21)의 형태를 지지하는 역할을 한다.The SCR NO x removal catalyst 40 is inserted into the filter bag 21 of the bag filter 20 so that the SCR NO x removal catalyst 40 itself is replaced with the filter cloth 21 instead of the support 22 in the first embodiment. It is the role of supporting the form of.

여과포(21) 내부에 삽입되는 SCR 탈질촉매(40)는 제 1 실시예와 마찬가지로, 평판형 타입(plate-type), 허니콤 타입(honeycomb-type) 또는 파형 타입(corrugated-type)으로 제작되는 것이 바람직하다.The SCR NOx removal catalyst 40 inserted into the filter cloth 21 may be formed in a plate-type, a honeycomb-type or a corrugated-type as in the first embodiment .

상기와 같은 타입의 다공성의 SCR 탈질촉매(40)는 내부에 기체가 유동할 수 있는 기체 유동 통로가 형성된다. 즉, SCR 탈질촉매(40)는 자체적으로 통기성을 가지므로, 백 필터(20)의 상부에서 압축공기를 백 필터(20) 측으로 직분사하면, 압축공기가 SCR 탈질촉매(40)를 통과 후, 백 필터(20) 표면에 축적된 입자상 물질을 털어낼 수 있는 것이다.A porous SCR NO x removal catalyst (40) of the above type is formed with a gas flow passage through which gas can flow. That is, since the SCR NO x removal catalyst 40 has its own air permeability, if compressed air is directly fed to the bag filter 20 from the upper portion of the bag filter 20, the compressed air passes through the SCR NO x removal catalyst 40, The particulate matter accumulated on the surface of the bag filter 20 can be removed.

도 5는 본 발명에 따른 배기가스 정화시스템에 적용되는 백 필터의 제 3 실시예를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a third embodiment of a bag filter applied to an exhaust gas purifying system according to the present invention.

제 2 실시예와 같이, SCR 탈질촉매(40)가 여과포(21) 내부에 꽉 차도록 삽입되면, SCR 탈질촉매(40)가 자체적으로 통기성을 가진다고 하여도, SCR 탈질촉매(40) 내부에서 압축공기의 흐름이 어느 정도 방해받을 수 있다.When the SCR NO x removal catalyst 40 is inserted so as to fill the inside of the filter bag 21 as in the second embodiment, even if the SCR NO x removal catalyst 40 itself has air permeability, Can be interrupted to some extent.

제 3 실시예는 이러한 점을 감안하여, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, SCR 탈질촉매(40)가 여과포(21)에 삽입될 때, 여과포(21)의 내부 면으로부터 일정거리 이격되도록 하여, 압축공기가 유동할 수 있는 공기통로(p)를 형성한 것이다.5 (a), the third embodiment differs from the third embodiment in that when the SCR NOx removal catalyst 40 is inserted into the filter cloth 21, the third embodiment is separated from the inner surface of the filter cloth 21 by a certain distance So as to form an air passage (p) through which compressed air can flow.

백 필터(20)의 상부에서 분사된 압축공기는 여과포(21)의 내부 면과 SCR 탈질촉매(40) 사이의 이격된 공간인 공기통로(p)를 통하여 유동하며, 백 필터(20) 표면에 축적된 입자상 물질을 탈리시킨다.The compressed air injected from the upper portion of the bag filter 20 flows through the air passage p which is a space between the inner surface of the filter cloth 21 and the SCR NO x removal catalyst 40, The deposited particulate matter is desorbed.

이때, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, SCR 탈질촉매(40)의 상부에 원뿔형의 팁부재(41)를 구비하여, 분사노즐(32)로부터 분사되는 압축공기가 공기통로(p) 측으로 유도되도록 할 수도 있다.5 (b), a conical tip member 41 is provided on the top of the SCR NO x removal catalyst 40 so that the compressed air injected from the injection nozzle 32 flows into the air passage p, As shown in FIG.

제 2 실시예 및 제 3 실시예에 의하면, SCR 탈질촉매(40)를 여과포(21) 내부에 삽입 또는 추출하는 것으로 간단하게 촉매의 교환이 이루어질 수 있다.According to the second embodiment and the third embodiment, the catalyst can be simply exchanged by inserting or extracting the SCR NO x removal catalyst 40 into the filter cloth 21.

본 발명은 저유황 또는 초저유황 연료를 사용하는 육상플랜트 또는 선박용 연소시설에 적합한 배기가스 정화시스템으로, 기존의 백 필터 하우징을 그대로 이용하여, 배기가스 중의 입자상 물질과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있다.The present invention is an exhaust gas purifying system suitable for a land-based plant or a marine combustion facility using a low-sulfur or ultra-low-sulfur fuel, and can simultaneously remove particulate matter and nitrogen oxides in the exhaust gas using the conventional bag filter housing as it is .

또한, 본 발명에 따르면, 백 필터의 통기성을 해치지 않음으로써 백 필터 본래 기능인 집진 성능을 유지하면서, 배기가스에 포함된 입자상 물질과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있도록 하여, 역기류 방식의 백 필터에 무리 없이 적용할 수 있다.According to the present invention, particulate matter and nitrogen oxide contained in the exhaust gas can be simultaneously removed while maintaining the dust collecting performance, which is the original function of the bag filter, by not hindering the air permeability of the bag filter, It can be applied without difficulty.

이상에서는 본 발명의 특정 실시예를 중심으로 하여 설명하였지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술 분야에 있을 수 있으며, 따라서 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And should not be construed as limiting the scope of the invention.

100 : 배기가스 정화시스템
10 : 하우징 11 : 유입부
12 : 배출부 13 : 하부호퍼
20 : 백필터 21 : 여과포
22 : 지지체 30 : 압축공기 분사부
31 : 분사관 32 : 분사노즐
40 : SCR 탈질촉매 41 : 팁부재
p : 공기통로100: Exhaust gas purification system
10: housing 11: inlet
12: discharge part 13: lower hopper
20: bag filter 21: filter cloth
22: support body 30: compressed air injection part
31: jetting tube 32: jetting nozzle
40: SCR denitration catalyst 41: tip member
p: air passage

Claims (8)

역기류 방식의 백 필터가 적용되는 배기가스 정화시스템에 있어서,
엔진에서 연소되어 발생하는 배기가스가 유입되는 하우징;
상기 하우징 내부에 설치되어 배기가스를 정화하는 백 필터; 및
상기 백 필터에 압축공기를 분사하는 압축공기 분사부;를 포함하고,
상기 백 필터는,
배기가스 중의 입자상 물질(PM)을 걸러내는 여과포; 및
상기 여과포 내부에 삽입되어 상기 여과포의 형태를 지지하는 SCR 탈질촉매;를 포함하고,
상기 SCR 탈질촉매는 다공성을 가진, 평판형 타입(plate-type), 허니콤 타입(honeycomb-type) 및 파형 타입(corrugated-type) 중 어느 하나의 타입으로서, 내부에 기체가 유동할 수 있는 기체 유동 통로를 형성하여 자체적으로 통기성을 가지며,
배기가스 중의 질소산화물(NOx)이 상기 SCR 탈질촉매에 피복된 촉매 성분에 의해 환원제와 반응하여 질소가스(N2)로 전환되고,
상기 압축공기 분사부에 의해 상기 SCR 탈질촉매 상부로 분사된 압축공기는 상기 SCR 탈질촉매에 형성된 기체 유동 통로를 통과한 후, 상기 백 필터의 표면에 축적된 입자상 물질을 탈리시키는 것을 특징으로 하는,
배기가스 정화시스템.
In an exhaust gas purifying system to which a back airflow type bag filter is applied,
A housing into which exhaust gas generated by combustion in an engine flows;
A bag filter installed inside the housing for purifying the exhaust gas; And
And a compressed air spraying unit for spraying compressed air to the bag filter,
The bag filter includes:
A filter cloth for filtering particulate matter (PM) in the exhaust gas; And
And an SCR denitration catalyst inserted into the filter cloth to support the shape of the filter fabric,
The SCR denitration catalyst may be any one of porous, plate-type, honeycomb-type, and corrugated-type catalysts, Forming a flow passage to be self-breathable,
Nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas are converted into nitrogen gas (N 2 ) by reacting with a reducing agent by a catalyst component coated on the SCR denitration catalyst,
Wherein the compressed air injected to the top of the SCR denitration catalyst by the compressed air injecting portion desorbs the particulate matter accumulated on the surface of the bag filter after passing through the gas flow passage formed in the SCR denitration catalyst.
Exhaust gas purification system.
청구항 1에 있어서,
상기 SCR 탈질촉매가 상기 여과포 내부에 삽입될 때, 상기 SCR 탈질촉매가 상기 여과포의 내부 면으로부터 이격되도록 하여, 상기 백 필터의 상부에서 분사되는 압축공기가 유동할 수 있는 공기통로(p)를 형성하는 것을 특징으로 하는,
배기가스 정화시스템.
The method according to claim 1,
When the SCR denitration catalyst is inserted into the filter bag, the SCR denitration catalyst is separated from the inner surface of the filter bag to form an air passage p capable of flowing compressed air injected from the upper portion of the bag filter Lt; RTI ID = 0.0 >
Exhaust gas purification system.
청구항 2에 있어서,
상기 SCR 탈질촉매는, 상부에 원뿔형의 팁부재를 구비하여, 상기 백 필터의 상부에서 분사되는 압축공기를 상기 공기통로(p) 측으로 유도하는 것을 특징으로 하는,
배기가스 정화시스템.
The method of claim 2,
Wherein the SCR denitration catalyst has a conical tip member at an upper portion thereof to guide the compressed air injected from the upper portion of the bag filter to the air passage p side.
Exhaust gas purification system.
청구항 1에 있어서,
상기 SCR 탈질촉매는 다공성의 기질에 SCR 촉매를 피복하여 형성되는 것을 특징으로 하는,
배기가스 정화시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the SCR denitration catalyst is formed by coating an SCR catalyst on a porous substrate.
Exhaust gas purification system.
청구항 1에 있어서,
상기 SCR 탈질촉매는 상기 여과포 내부에 탈착 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는,
배기가스 정화시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the SCR denitration catalyst is detachably installed in the filter cloth.
Exhaust gas purification system.
청구항 1에 있어서,
질소산화물을 질소가스로 환원시키는 환원제를 상기 하우징 내부로 투입하는 환원제 주입부;를 더 포함하는,
배기가스 정화시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising: a reducing agent injecting unit for injecting a reducing agent for reducing nitrogen oxide into nitrogen gas into the housing,
Exhaust gas purification system.
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KR100530428B1 (en) * 2004-08-30 2005-11-22 (주)지엔텍 Filter bag for filtering smoke, apparatus and method for filtering smoke

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