KR101806315B1 - 선택적 환원촉매 시스템의 반응기 - Google Patents

선택적 환원촉매 시스템의 반응기 Download PDF

Info

Publication number
KR101806315B1
KR101806315B1 KR1020160038334A KR20160038334A KR101806315B1 KR 101806315 B1 KR101806315 B1 KR 101806315B1 KR 1020160038334 A KR1020160038334 A KR 1020160038334A KR 20160038334 A KR20160038334 A KR 20160038334A KR 101806315 B1 KR101806315 B1 KR 101806315B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frame
catalyst
assembled
housing
cells
Prior art date
Application number
KR1020160038334A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170111963A (ko
Inventor
조욱제
한승한
손경빈
김낙근
배예나
Original Assignee
현대머티리얼 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대머티리얼 주식회사 filed Critical 현대머티리얼 주식회사
Priority to KR1020160038334A priority Critical patent/KR101806315B1/ko
Publication of KR20170111963A publication Critical patent/KR20170111963A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101806315B1 publication Critical patent/KR101806315B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1838—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly characterised by the type of connection between parts of exhaust or silencing apparatus, e.g. between housing and tubes, between tubes and baffles
    • F01N13/1844—Mechanical joints
    • F01N13/1855—Mechanical joints the connection being realised by using bolts, screws, rivets or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

본 발명과 관련된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기는, 배기가스의 인렛부와 아웃렛부 및, 일측에 출입을 위한 해치가 형성된, 하우징; 및 상기 하우징 내에 설치되어 상기 배기가스를 처리할 수 있게 형성되고, 상기 해치를 통해 출입하여 장착 및 해체할 수 있게 형성된, 촉매레이어를 포함하고, 상기 촉매레이어는, 상기 하우징의 내벽에 고정되는 마운트프레임; 상기 마운트 프레임의 상기 아웃렛부를 향하는 후면에 조립 및 해체 가능하게 설치되는 후면프레임; 상기 마운트프레임의 내측공간에 적층되는 복수의 촉매셀; 및 상기 마운트프레임의 상기 인렛부를 향하는 전면에 조립 및 해체 가능하게 설치되는 전면프레임을 포함할 수 있다.

Description

선택적 환원촉매 시스템의 반응기{REACTOR FOR SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM}
본 발명은 선택적 환원촉매 시스템의 반응기에 관한 것이다.
선박의 배기가스 규제는 비교적 최근에 이르러서 국제해사기구(IMO) 및 선진국을 중심으로 실질적인 대책마련이 활발하게 진행되고 있다. 배기가스 중 질소산화물(NOx)의 처리분야에서는 촉매없이 870 ~ 1200 ℃ 온도범위의 고온 배출가스에 암모니아 또는 암모니아수를 분사하는 무촉매환원법(Selective Non Catalytic Reduction; SNCR), 연소 온도를 낮추어 질소 산화물을 저감하는 배기가스재순환 방식(Exhaust Gas Recirculation; EGR) 등 여러 방식들이 제안되어 왔으나, 성능, 안전성 및 경제성이 검증된 선택적 촉매환원(Selective Catalytic Reduction; SCR) 시스템이 각광받고 있다. 선택적 촉매환원 시스템은 촉매가 설치된 반응기(reactor)를 포함하며, 촉매는 암모니아(NH3)로 변환된 질소산화물이 환원반응을 통하여 대기의 구성물질인 질소(N2)와 물(H2O)로 변환되어 배출되도록 유도한다.
선택적 촉매환원 시스템의 환원제로서 우레아(Urea)는 암모니아(NH3)를 사용하는 것에 비해 안정성과 취급성이 우수하므로 암모니아 대신 많이 사용된다. 우레아는 암모니아의 공급원으로 기능하게 되며, SCR 반응기에서 암모니아로 변환될 수 있도록 가수분해 과정을 거치게 된다. 가수분해 수율을 높이기 위해 SCR 반응기의 전방에는 가수분해 촉매가 별도로 장착되기도 한다. 우레아는 노즐을 통하여 배기관에 공급되어 엔진으로부터 나온 배기가스와 함께 SCR 반응기로 보내어진다.
자동차와 달리 선박 또는 플랜트 등 초대형 엔진에는 배기가스의 배출량도 급증하므로 선택적 촉매환원 시스템의 규모도 그만큼 증가하게 된다. 반응기의 경우도 길이 및 체적이 증가하게 되며, 촉매도 단일형보다는 유닛 형태로 된 복수의 셀을 적층하거나 패킹하여 설치하게 된다. 설치된 촉매는 수리 또는 점검을 위하여 교체하거나 분리되는 경우도 발생하게 되므로 반응기는 유지 보수의 면에서 용이한 작업성을 위한 설계의 고려가 필요하다. 특히, 선박과 같이 설치장소가 제한적이거나 협소한 상황에서, 반응기는 효율성과 함께 유지보수의 편의성도 중요하게 된다. 반면, 유지보수의 편의성을 위해 입구(해치)나 도어를 많이 설치하는 경우, 제작이 어렵고 비용도 상승되는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안한 것으로, 유지보수용 입구의 개수를 최소화시켜 원가를 절감하면서도 유지보수성이 우수하고, 반응기의 크기도 줄일 수 있는 선택적 환원촉매 시스템의 반응기를 제시하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명과 관련된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기는, 배기가스의 인렛부와 아웃렛부 및, 일측에 출입을 위한 해치가 형성된, 하우징; 및 상기 하우징 내에 설치되어 상기 배기가스를 처리할 수 있게 형성되고, 상기 해치를 통해 출입하여 장착 및 해체할 수 있게 형성된, 촉매레이어를 포함하고, 상기 촉매레이어는, 상기 하우징의 내벽에 고정되는 마운트프레임; 상기 마운트 프레임의 상기 아웃렛부를 향하는 후면에 조립 및 해체 가능하게 설치되는 후면프레임; 상기 마운트프레임의 내측공간에 적층되는 복수의 촉매셀; 및 상기 마운트프레임의 상기 인렛부를 향하는 전면에 조립 및 해체 가능하게 설치되는 전면프레임을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 선택적 환원촉매 시스템의 반응기는 상기 복수의 촉매셀의 경계에 도포되는 고온용 실리콘을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 하우징은 수평으로 배치된 원통형으로 형성되고, 상기 복수의 촉매셀을 구성하는 개별 촉매셀은 입방형으로 형성되며, 상기 마운트프레임은 상기 복수의 촉매셀이 바닥으로부터 수직방향으로 적층되어 최대 갯수를 구성하도록 가장자리에 단차가 형성된 설치홀을 가질 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 마운트프레임은, 상기 복수의 촉매셀을 설치할 수 있는 개방영역을 각각 포함하며, 상기 복수의 촉매셀의 길이에 대응하는 폭만큼 이격되게 배치된 후면디스크플레이트 및 전면디스크플레이트; 및 상기 후면디스크플레이트와 상기 전면디스크플레이트 사이에 배치되는 복수의 보강부재를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 후면프레임은, 상기 후면디스크플레이트에 용접되어 고정되는 고정프레임; 및 상기 고정프레임에 대하여 볼트 체결에 의해 고정되어 조립될 수 있게 형성되는 지지프레임을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 고정프레임과 상기 지지프레임은 상호 끼워져 조립될 수 있게 각각 삽입홈을 가질 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 선택적 환원촉매 시스템의 반응기는, 상기 고정프레임과 상기 지지프레임이 교차되는 격자점에 배치되어 볼트에 의해 체결되는 브래킷을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 고정프레임 및 상기 지지프레임은 상기 복수의 촉매셀 사이의 경계면에 대응하도록 격자형태로 조립될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 촉매레이어는 상기 하우징 내에서 상호 이격되도록 평행하게 배치된 복수의 형태로 형성되고, 상기 지지프레임은 상기 고정프레임에 대하여 조립되거나 해체된 후 다음 촉매레이어에 이를 수 있도록 복수의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 전면프레임은, 상기 복수의 촉매의 전면을 공간적으로 분할하여 조립되는 복수의 전면서브프레임을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 복수의 전면서브프레임에는 볼트에 의해 체결될 수 있도록 복수의 체결편이 고정될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 마운트프레임은 상기 하우징에 용접에 의해 고정될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 복수의 촉매셀을 구성하는 개별 촉매셀 사이에는 기밀을 위한 매트가 삽입될 수 있다.
본 발명과 관련된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기에 의하면, 해치를 갖는 하우징 내에 설치되는 촉매레이어가 마운트프레임과 조립 및 해체 가능한 전,후면 프레임 및 마운트프레임에 적층되는 복수의 촉매셀을 포함하는 구조로서, 해치를 통하여 작업자가 출입하며 촉매셀을 고정하는 부품이나 장치의 탈부착을 용이하게 수행할 수 있으며, 촉매레이어를 순차적으로 조립 또는 해체하는 동안 부품이나 장치의 간섭이 최소화될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 촉매셀은 후면프레임과 전면프레임에 의해 압착되어 고정되는 것으로서, 후면프레임과 전면프레임을 구성하는 부품들은 분리된 상태로 하우징 내부에서 조립될 수 있다. 그에 따라, 조립된 상태에서 인양하거나 취급하는 경우에 비해 하우징의 출입구나 수를 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기(100)의 개략적인 외관 모습을 보인 사시도
도 2는 본 발명과 관련된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기(100)의 하우징(110)의 일부를 절개한 모습을 보인 사시도
도 3은 본 발명과 관련된 촉매레이어(200)가 조립된 상태를 보인 사시도
도 4a 내지 도 4g는 본 발명과 관련되어 하우징(110) 내에 촉매레이어(200)를 설치하는 과정을 단계별로 설명하기 위한 개념도
이하, 본 발명과 관련된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기(100)의 개략적인 외관 모습을 보인 사시도이다.
본 발명과 관련된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기(100)는 선박이나 플랜트 등과 같은 대형 엔진의 선택적 촉매환원(Selective Catalytic Reduction; SCR) 시스템을 구성하기 위한 일부 요소로 사용될 수 있다. 구체적으로, 선택적 환원촉매 시스템의 반응기(100)는, 배기가스의 인렛부(111)와 아웃렛부(112; 도 2 참조)를 갖는 하우징(110)을 포함할 수 있다. 하우징(110)은 원통형으로서 수평으로 배치될 수 있으며, 양단이 지지부(116)에 의해 거치되는 형태일 수 있다. 하우징의 상단에는 인양이나 취급을 위한 인양고리(117)가 구비될 수 있다.
본 발명과 관련된 반응기(100)는 내부에 배치될 촉매를 설치하거나 설치된 촉매를 교체 또는 보수하기 위한 출입 통로로서, 일측에 해치(114)를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명과 관련된 반응기는 일체형의 하우징 내에 촉매를 분리형으로 조립 또는 해체되는 형태로서, 설치 및 해체는 해치(114)를 통하여 이루어진다. 해치(114)는 여러 개를 두는 경우에 비해 하나만을 설치하여도 후술하는 바와 같이 촉매셀을 고정하는 부품이나 부재들을 조립 또는 해체하기 용이하게 구성함으로써 하우징(110)의 제작비용을 줄이고 제작을 단순화시킬 수 있다. 해치(114)의 일측에는 내부에 설치된 촉매셀의 상태를 점검하기 위한 하나 또는 복수의 투시창(115)이 구비될 수 있다.
본 예에서의 선택적 촉매환원 시스템의 반응기(100)에 사용될 있는 환원제는 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물(NOx)을 질소(N2)와 물(H20)로 변환할 수 있는 것으로서, 액상의 우레아(Urea)가 사용될 수 있다. 여기서 우레아는 선택적 촉매환원 반응기(103)에 암모니아(NH3)를 공급하기 위한 원료이며, 본 발명과 관련된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기(100)는 가수분해된 우레아가 배기가스와 혼합되어 촉매와 접촉하며 통과하는 동안 질소산화물이 분해될 수 있게 구성된다.
도 2는 본 발명과 관련된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기(100)의 하우징(110)의 일부를 절개한 모습을 보인 사시도이다.
하우징(110)의 내부에는 배기가스를 처리할 수 있게 형성된 촉매레이어(200)가 설치되어 있다. 촉매레이어(200)는 요구에 따라 몇 개의 단을 가질 수 있도록 하 내에서 상호 이격되도록 평행하게 배치된 복수의 형태로 형성될 수 있다. 도 2는 3개의 촉매레이어(200)를 갖는 선택적 환원촉매 시스템의 반응기(100)를 보이고 있다. 이러한 촉매레이어(200)는 해치(114)를 통해 작업자가 출입하여 하우징(110) 내부에서 장착하거나 해체될 수 있게 되어 있다. 이때, 조립은 아웃렛부(112) 쪽에 배치된 촉매레이어(200)부터 인렛부(111) 쪽에 배치된 촉매레이어(200) 쪽으로 순차적으로 이루어지며, 반대로 해체 또는 교환을 위한 분리 작업은 인렛부(111) 쪽에 배치된 촉매레이어(200)부터 아웃렛부(112) 쪽에 배치된 촉매레이어(200) 쪽으로 순차적으로 이루어진다. 이들 작업은 하우징(110) 내에서 별도의 대형 인양장비의 사용없이 이루어질 수 있으므로 간이하며 시간도 단축시킬 수 있다. 도시되지는 않았으나, 촉매레이어(200)의 전방에는 수트 블로어(soot blower) 장치가 구비될 수 있다. 또한, 촉매레이어(200)의 전방이나 후방에는 산소 또는 암모니아의 농도 또는 압력을 측정하기 위한 센서장치들이 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명과 관련된 촉매레이어(200)가 조립된 상태를 보인 사시도이다. 도 3과 같이, 촉매레이어(200)는 전체적으로 마운트프레임(210)과, 마운트프레임(210) 내에서 설치된 복수의 촉매셀(230)을 포함할 수 있으며, 외관상 마운트프레임(210)과 복수의 촉매셀(230)은 디스크 형태로 형성되어 있다. 마운트프레임(210)은 하우징(110)의 내벽에 용접 등에 의해 고정되는 요소인 반면, 촉매셀(230)은 마운트프레임(210)에 대하여 적층되어 조립되거나 분리되어 해체될 수 있다. 마운트프레임(210)은 촉매셀(230)을 설치할 수 있는 개방영역을 포함하며, 복수의 촉매셀(230)의 길이에 대응하는 폭만큼 이격되게 배치된 후면디스크플레이트(211) 및 전면디스크플레이트(213)와, 후면디스크플레이트(211)와 전면디스크플레이트(213) 사이에 배치되는 복수의 보강부재(215)를 포함할 수 있다. 보강부재(215)는 복수의 금속편을 상호 끼워 조립하는 방법에 의해 구성할 수 있다.
촉매레이어(200)는 복수의 촉매셀(230)이 전후방향으로 고정될 수 있도록 후면프레임(220) 및 전면프레임(240)을 가질 수 있다. 이하에서는 촉매레이어(200)의 조립 과정을 통하여 본 발명과 관련된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기(100)의 구성요소를 상세히 설명한다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명과 관련되어 하우징(110) 내에 촉매레이어(200)를 설치하는 과정을 단계별로 설명하기 위한 개념도들이다.
도 4a는 하우징(110) 내에 설치된 마운트프레임(210)을 구성하는 요소 중 후면디스크플레이트(211)를 보인 것이다. 후면디스크플레이트(211)는 먼저 조립되어 하우징(110) 내에 용접 등으로 고정될 수 있다. 이 경우, 후면디스크플레이트(211)가 하우징(110)으로부터 분리된 상태로 작업하는 것은 아니나, 이해의 편의를 위해 개별화시켜 도시한 것이다. 후면디스크플레이트(211)는 복수의 촉매셀(230)을 설치할 수 있는 개방영역(211a)을 포함하고 있다. 형태 면에서 개방영역(211a)은 복수의 촉매셀(230)이 바닥으로부터 수직방향으로 적층되어 최대 갯수를 구성하도록 가장자리에 단차가 형성되어 있다.
다음으로, 후면디스크플레이트(211)에 후면프레임(220)를 구성하는 각 부재를 조립한다. 우선, 도 4b와 같이, 고정프레임(221)을 후면디스크플레이트(211)에 대하여 용접 등의 방법으로 고정시킬 수 있다. 고정프레임(221)은 단차 형태로 형성된 개방영역(211a)의 가장자리 부분을 형성한다. 이러한 고정프레임(221)은 후면디스크플레이트(211)와 용접에 의하여 일체로 형성되므로, 사후 작업자가 고정프레임(221)을 후면디스크플레이트(211)로부터 분리하지 않고도 후면디스크플레이트(211)를 통과할 수 있을 정도의 내측 공간을 포함할 수 있다.
도 4c는 고정프레임(221)에 대하여 볼트 체결에 의해 지지프레임(223)을 고정시키는 과정을 보인 것이다. 지지프레임(223)은 좁고 긴 금속로드 형태로 형성될 수 있으며, 복수의 촉매셀(230) 사이의 경계면에 대응하도록 격자 형태로 조립한다. 지지프레임(223)은 고정프레임(221)에 대하여 조립되거나 해체된 후 다음 촉매레이어(200)에 이를 수 있도록 복수의 형태로 형성된다.
도 4c의 확대도에 도시된 것과 같이, 고정프레임(221)과 지지프레임(223)이 상호 교차하는 부분 또는, 지지프레임(223)과 지지프레임(223) 사이의 교차되는 부분은 상호 끼워져 조립될 수 있게 삽입홈(224)이 형성될 수 있다. 또한, 고정프레임(221)과 지지프레임(223)이 교차되는 격자점 또는 지지프레임(223)과 지지프레임(223)이 교차되는 격자점에는 볼트에 의해 체결될 수 있게 형성된 브래킷(225)이 배치될 수 있다. 이에 의해, 고정프레임(221)과 지지프레임(223) 사이 및 지지프레임(223)과 교차되는 지지프레임(223) 사이의 고정력을 확보할 수 있으며, 분리시에는 하우징(110) 내에서 볼트 및 브래킷(225)을 해체하고 지지프레임(223)을 고정프레임(221)으로부터 분리할 수 있다.
이와 같은 과정을 통하여 도 4d와 같이 후면디스크플레이트(211)에 고정프레임(221) 및 지지프레임(223)의 조립하여 후면프레임(220)을 완성할 수 있다.
도 4e는 마운트프레임(210)에 후면프레임(220)을 조립한 상태에서 복수의 촉매셀(230)을 끼워 조립하는 것을 보인다. 개별 촉매셀(230)은 입방형으로 형성될 수 있다. 촉매셀(230)은 교대로 적층된 복수의 금속 파형판과 평판을 캔에 의해 패킹한 형태(금속담체) 또는 세라믹 재료에 의해 형성하는 것 등이 사용될 수 있다. 촉매셀(230)과 촉매셀(230) 사이에는 틈을 막아 기밀이 유지되도록 내열 재질의 매트(233) 등이 삽입될 수 있다. 복수의 촉매셀(230)은 마운트프레임(210)의 설치홀(210a) 내에 바닥으로부터 최대 갯수를 구성하도록 수직 및 수평방향으로 적층된다. 일 예로, 도 4d와 같이, 최하층에 2개의 촉매셀(230)을 배치하였다면 다음 층에는 양단에 각각 하나의 촉매셀(230)을 추가하여 4개가 적층되고, 그 다음 층에는 양단에 각각 하나의 촉매셀(230)을 추가하여 6개가 적층될 수 있다. 마운트프레임(210)의 직경에 맞추어 최대 수평갯수가 채워지면 나머지 상부에는 상하 대칭이 되도록 적층될 수 있다. 이때, 후면프레임(220)은 전후방향으로 밀어 조립되는 복수의 촉매셀(230)의 기준위치를 제공하면서도 배기가스의 유로를 방해하지 않도록 촉매셀(230)의 사이의 경계면을 따라 위치된다.
도 4f는 촉매셀(230)의 적층이 완료된 후 전면프레임(240)을 조립하는 것을 보이고 있다. 전면프레임(240)은 복수의 촉매셀(230)의 전면을 공간적으로 분할하여 조립되는 복수의 전면서브프레임(241, 242, 243, 244, 245)을 포함할 수 있다. 이들 전면서브프레임(241, 242, 243, 244, 245)에는 볼트에 의해 상호 체결되거나, 마운트프레임(210)에 체결될 수 있도록 복수의 체결편(247)이 고정될 수 있다. 이들 전면서브프레임(241, 242, 243, 244, 245)은 해치(114)를 통과할 수 있는 크기를 갖도록 미리 조립될 수 있다.
도 4g는 마운트프레임(210)과 후면프레임(220) 및 전면프레임(240)에 의해 복수의 촉매셀(230)을 압착시켜 고정한 상태에서 복수의 촉매셀(230)의 경계, 후면프레임(220)과 촉매셀(230) 사이 및 전면프레임(240)과 촉매셀(230) 사이를 고온용 실리콘(250)을 도포하여 마감처리하는 것을 보인다.
이와 같은 방법에 의해, 하우징(110) 내에 고정된 마운트프레임(210)에 대하여 후면프레임(220), 복수의 촉매셀(230) 및 전면프레임(240)을 순차적으로 조립하여 탈부착이 용이하도록 하였다. 만약, 도 2와 같이, 3개의 촉매레이어(200)을 갖는 경우라면, 후면프레임(220), 촉매셀(230) 및 전면프레임(240)의 조립을 아웃렛부(112) 쪽에 위치한 마운트프레임(210)에 대하여 먼저 수행하고, 다음으로, 중간의 촉매레이어(200) 및 인렛부(111) 쪽의 촉매레이어(200)의 순으로 순차적으로 수행한다. 선택적 환원촉매 시스템의 반응기(100)를 유지 또는 보수하거나 촉매셀(230)을 교체하고자 하는 경우, 작업자는 해치(114)를 통하여 진입한 후 맨 앞의 촉매레이어(200)에 포함된 고온용 실리콘(233), 전면프레임(240), 촉매셀(230) 및 후면프레임(220)의 순으로 해체하여 분리하고, 중간의 촉매레이어(200) 및 맨 뒤의 촉매레이어(200)를 순차적으로 분리하는 방법으로 수행할 수 있다. 따라서, 대형의 장비나 인양장치 없이도 최소한의 해치(114)를 입출하는 작업자에 의해 하우징(110)의 내에서 복수의 촉매셀(230)을 용접이나 볼트체결/해체 또는 끼워맞춤/해체 등의 방법에 의해 용이하고 신속하게 고정하거나 분리할 수 있게 된다.
상기와 같이 설명된 선택적 환원촉매 시스템의 반응기는 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 선택적 환원촉매 시스템의 반응기
110: 하우징 111: 인렛부
112: 아웃렛부 114: 해치
115: 투시창 117: 인양고리
200: 촉매레이어 210: 마운트프레임
211: 후면디스크플레이트 213: 전면디스크플레이트
215: 보강부재 220: 후면프레임
221: 고정프레임 223: 지지프레임
224: 삽입홈 225: 브래킷
230: 촉매셀 240: 전면프레임
241, 242, 243, 244, 245: 전면서브프레임
250: 고온용 실리콘

Claims (13)

  1. 수평으로 배치된 원통형으로 설치되며, 배기가스의 인렛부와 아웃렛부 및 일측에 출입을 위한 해치가 형성된, 하우징; 및
    상기 하우징 내에 설치되어 상기 배기가스를 처리할 수 있게 형성되고, 상기 해치를 통해 출입하여 장착 및 해체할 수 있게 형성된, 촉매레이어를 포함하고,
    상기 촉매레이어는,
    상기 하우징의 내벽에 고정되는 마운트프레임;
    상기 마운트 프레임의 상기 아웃렛부를 향하는 후면에 조립 및 해체 가능하게 설치되는 격자 형태의 후면프레임;
    상기 마운트프레임의 내측공간에 적층되며, 그 각각은 입방형으로 형성되는 복수의 촉매셀; 및
    상기 마운트프레임의 상기 인렛부를 향하는 전면에 조립 및 해체 가능하게 설치되는 격자 형태의 전면프레임을 포함하고,
    상기 마운트프레임은 상기 복수의 촉매셀이 바닥으로부터 수직방향으로 적층되어 최대 갯수를 구성하도록 가장자리에 단차가 형성된 설치홀을 가지며,
    상기 마운트프레임은,
    상기 복수의 촉매셀을 설치할 수 있는 개방영역을 각각 포함하며, 상기 복수의 촉매셀의 길이에 대응하는 폭만큼 이격되게 배치된 후면디스크플레이트 및 전면디스크플레이트; 및
    상기 후면디스크플레이트와 상기 전면디스크플레이트 사이에 배치되는 복수의 보강부재를 포함하고
    상기 후면프레임은,
    상기 후면디스크플레이트에 용접되어 고정되는 고정프레임; 및
    상기 고정프레임에 대하여 볼트 체결에 의해 고정되어 조립될 수 있게 형성되는 지지프레임을 포함하며,
    상기 전면프레임은 상기 복수의 촉매의 전면을 공간적으로 분할하여 조립되는 복수의 전면서브프레임을 포함하고,
    상기 복수의 전면서브프레임에는 인접한 전면서브프레임과 볼트에 의해 체결될 수 있도록 복수의 체결편이 고정된, 선택적 환원촉매 시스템의 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 촉매셀의 경계에 도포되는 고온용 실리콘을 더 포함하는, 선택적 환원촉매 시스템의 반응기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고정프레임과 상기 지지프레임은 상호 끼워져 조립될 수 있게 각각 삽입홈을 갖는, 선택적 환원촉매 시스템의 반응기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고정프레임과 상기 지지프레임이 교차되는 격자점에 배치되어 볼트에 의해 체결되는 브래킷을 더 포함하는, 선택적 환원촉매 시스템의 반응기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고정프레임 및 상기 지지프레임은 상기 복수의 촉매셀 사이의 경계면에 대응하도록 격자형태로 조립된, 선택적 환원촉매 시스템의 반응기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 촉매레이어는 상기 하우징 내에서 상호 이격되도록 평행하게 배치된 복수의 형태로 형성되고,
    상기 지지프레임은 상기 고정프레임에 대하여 조립되거나 해체된 후 다음 촉매레이어에 이를 수 있도록 복수의 형태로 형성된, 선택적 환원촉매 시스템의 반응기.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 마운트프레임은 상기 하우징에 용접에 의해 고정된, 선택적 환원촉매 시스템의 반응기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 촉매셀을 구성하는 개별 촉매셀 사이에는 기밀을 위한 매트가 삽입된, 선택적 환원촉매 시스템의 반응기.



KR1020160038334A 2016-03-30 2016-03-30 선택적 환원촉매 시스템의 반응기 KR101806315B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160038334A KR101806315B1 (ko) 2016-03-30 2016-03-30 선택적 환원촉매 시스템의 반응기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160038334A KR101806315B1 (ko) 2016-03-30 2016-03-30 선택적 환원촉매 시스템의 반응기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170111963A KR20170111963A (ko) 2017-10-12
KR101806315B1 true KR101806315B1 (ko) 2017-12-07

Family

ID=60141646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160038334A KR101806315B1 (ko) 2016-03-30 2016-03-30 선택적 환원촉매 시스템의 반응기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101806315B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102460811B1 (ko) 2022-06-09 2022-11-04 남두현 선택적 촉매 반응장치

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112228191A (zh) * 2020-11-05 2021-01-15 中船动力研究院有限公司 一种用于安装scr催化剂单元壳体的安装结构

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140154139A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-05 Herman Van Niekerk Exhaust aftertreatment packaging for a diesel genset
KR101582964B1 (ko) * 2014-03-14 2016-01-06 현대머티리얼 주식회사 대용량 촉매담체 반응기의 담체 마운팅 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140154139A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-05 Herman Van Niekerk Exhaust aftertreatment packaging for a diesel genset
KR101582964B1 (ko) * 2014-03-14 2016-01-06 현대머티리얼 주식회사 대용량 촉매담체 반응기의 담체 마운팅 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102460811B1 (ko) 2022-06-09 2022-11-04 남두현 선택적 촉매 반응장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170111963A (ko) 2017-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8926726B2 (en) Exhaust gas purification device
CN109690044B (zh) 船舶
US9140160B2 (en) Encapsulated exhaust gas aftertreatment unit
US10036294B2 (en) Aftertreatment module with reduced bypass flow
KR101806315B1 (ko) 선택적 환원촉매 시스템의 반응기
EP3567230B1 (en) An element frame for holding monoliths
US9677447B2 (en) Aftertreatment module having replaceable catalyst housing
US10226726B2 (en) Intake air filter device, filter replacement method of intake air filter device, and gas turbine
CN108883365B (zh) 催化反应器及具备该催化反应器的船舶
KR20150139968A (ko) 엔진 배기 후처리 시스템
JP5295403B2 (ja) 船舶用排ガス脱硝反応容器および排ガス脱硝設備
JP2017062465A (ja) セクションを有するサイレンサパネル、および関連するサイレンサダクト
KR101938910B1 (ko) 믹서 일체형 에스씨알 챔버
EP3101246B1 (en) Catalyst case, exhaust duct, and engine
KR102154367B1 (ko) 부피 최적화를 위한 선택적 촉매 환원장치의 촉매 구조물
KR102219049B1 (ko) 저압 scr 반응기
KR101424577B1 (ko) 분리형 반응기 및 그 조립방법
CN102317589B (zh) 发动机
KR20190044339A (ko) 배기가스 처리용 일체형 반응기
US20140175238A1 (en) System and Method for Installing Aftertreatment Bricks
KR20140029715A (ko) 엔진 배기가스 촉매 저감장치
CN115977767B (zh) Dpf封装体与反应器的装配结构和装配方法
JP5368839B2 (ja) エンジン
RU2804789C2 (ru) Каталитический нейтрализатор и каталитический блок
TWI477719B (zh) A method of disposing the denitration apparatus, a method of manufacturing the heat recovery apparatus, and a heat recovery apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant