KR101900076B1 - 배기가스 저감장치의 세척방법 및 그 세척장치 - Google Patents

Abstract

일정 사용기간이 경과됨에 따라 수명이 다되어 비활성화된 배기가스 저감장치를 최단시간 내에 최적의 조건에서 다시 활성화 시키도록 배기가스 저감장치에 배기가스가 통과하는 과정에서 그 배기가스 저감장치로 고착된 유해 배기물질을 스팀세척에 의해 박리와 불리는 스팀세척단계; 상기 스팀세척 후 배기가스 저감장치를 세척액에 담수 한 다음 고주파에 의해 그 배기가스 저감장치로부터 유해 배기물질을 박리시키는 박리단계; 및 상기 유해 배기물질이 박리 된 상기 배기가스 저감장치를 열풍건조에 의해 그 배기가스 저감장치 내에 잔류하는 세척액을 건조하는 건조단계;를 포함하는 배기가스 저감장치의 세척방법 및 그 세척장치를 제공한다.
그에 따라 배기가스 저감장치의 재활용 효율성을 극대화할 수 있는 효과를 가진다.

Description

배기가스 저감장치의 세척방법 및 그 세척장치{Cleaning method of exhaust gas reduction device and cleaning device thereof}

본 발명은 배기가스 저감장치를 재활용하기 위해 세척하기 위한 것에 관한 것으로, 더 상세하게는 일정 사용기간이 경과됨에 따라 수명이 다되어 비활성화된 배기가스 저감장치를 최단시간 내에 최적의 조건에서 다시 활성화 시킬 수 있도록 한 배기가스 저감장치의 세척방법 및 그 세척장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량이나 선박, 특장차, 중장비 등의 디젤엔진으로부터 배기되는 배기가스에는 유해 배기물질인 매연이나 질소산화물(NOX) 등이 다량으로 배출된다.

매연에는 대기를 오염하는 각종 가스와 유해물질은 물론 특히 유황산화물, 매진(煤塵) 등과 같은 유해 배기물질을 포함한다.

질소산화물(NOX)은 연료의 고온 연소 시 대기중 질소의 일부가 산소와 반응하여 생성되는 물질로, 대표적인 오염물질이 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2) 등과 같은 유해 배기물질을 포함한다.

이러한 유해 배기물질은 심각한 대기오염은 물론 인체 상당한 악영향을 미치게 됨에 따라 디젤엔진을 구비한 각종 차량이나 장비에는 유해 배기물질을 저감하기 위해서 매연여과장치(DPF, Diesel Particulate Filter)와, 선택적 환원촉매장치(SCR, Selective Catalytic Reduction) 등과 같은 배기가스 저감장치를 장착하도록 규정하고 있다.

그러나 배기가스 저감장치인 매연여과장치나 선택적 환원촉매장치는 대략 3년 정도의 일정 사용기간이 경과함에 따라 수명이 다하여 비활성화됨은 물론 그로 인한 출력저하와 연비저하 등에도 큰 영향을 미치는 결과를 초래하였다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 종래에도 먼저, 배기가스 저감장치인 매연여과장치와 관련된 선행기술에는 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0039385호(이하 '선행기술문헌 1'이라 한다)에 게시된 바와 같이 매연저감장치를 차량에서 분리하지 않고도 세척할 수 있도록 매연저감장치에 압축 공기를 주입하는 압축 공기 발생부 및 그 압축 공기에 의해 배출된 매연을 포집하는 매연 포집부를 포함하는 매연저감장치용 세척기와 같은 기술이 제안된 바 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1633598호(이하 '선행기술문헌 2'라 한다)에 게시된 바와 같이 단순한 구조의 세척조 내부에 세척액을 공급하여 세척하고자 하는 매연 저감장치(DPF))를 세척액에 잠기도록 설치하고, 액체인 세척액에 잠긴 상태에서 매연저감장치를 회전시키면서 매연저감장치의 입구와 출구로 세척액과 압축공기를 집중적으로 분사하여 짧은 시간의 세척으로 세척 성능이 현저히 향상되고 외부로의 오염이 없는 친환경적인 세척장치 및 세척 방법과 같은 기술도 제안된 바 있다.

한편, 배기가스 저감장치인 선택적 환원촉매장치와 관련된 선행기술에는 대한민국 등록특허공보 제10-0667474호(이하 '선행기술문헌 3'이라 한다)에 게시된 바와 같이 SCR(Selective Catalytic Reduction : 선택적 촉매환원)시스템에 있어, 환원제로 사용되는 요소수용액을 연속적으로 공급할 뿐만 아니라 요소 반응생성물에 의한 노즐의 막힘 현상을 방지할 수 있는 질소 산화물처리용 SCR 시스템의 환원제 공급장치 및 세척방법과 같은 기술이 제안된 바 있다.

또, 대한민국 등록특허공보 제10-1445541호(이하 '선행기술문헌 4'라 한다)에 게시된 바와 같이 에어레이션 처리와 오실레이션 처리를 동시에 수행하여 SCR 폐촉매를 용이하게 재생하는 SCR 폐촉매 재생 장치와 같은 기술도 제안된 바 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0039385호 대한민국 등록특허공보 제10-1633598호 대한민국 등록특허공보 제10-0667474호 대한민국 등록특허공보 제10-1445541호

그러나 선행기술문헌 1 내지 2는 각각의 압축공기 또는 세척액과 압축공기를 사용하여 매연을 제거하는 것으로, 매연여과장치에 고착된 매연을 제거하는 데에는 한계가 있어, 그리 효율적인 제거가 이루어지지 않는 단점을 가진다.

선행기술문헌 3은 환원제가 과다하게 소요됨은 물론 오랜 시간이 소요되는 단점을 가짐은 물론 질소산화물의 제거 또한 깨끗하게 이루어지지 않는 단점을 가진다.

선행기술문헌 4는 질소산화물의 처리과정이 상당히 번거롭고 불편할 뿐만 아니라 이 또한 오랜 처리시간이 요구되는 단점을 가진다.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 해결과제는 일정 사용기간이 경과됨에 따라 수명이 다되어 비활성화된 배기가스 저감장치를 최단시간 내에 최적의 조건에서 다시 활성화 시킬 수 있도록 한 배기가스 저감장치의 세척방법 및 그 세척장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 디젤엔진으로부터 배기되는 배기가스에 포함된 유해 배기물질을 저감하기 위해 구비되는 배기가스 저감장치를 세척하는 세척방법으로서, 상기 배기가스 저감장치에 배기가스가 통과하는 과정에서 그 배기가스 저감장치로 고착된 유해 배기물질을 스팀세척에 의해 박리와 불리는 스팀세척단계; 상기 스팀세척 후 배기가스 저감장치를 세척액에 담수 한 다음 고주파에 의해 그 배기가스 저감장치로부터 유해 배기물질을 박리시키는 박리단계; 및 상기 유해 배기물질이 박리 된 상기 배기가스 저감장치를 열풍건조에 의해 그 배기가스 저감장치 내에 잔류하는 세척액을 건조하는 건조단계;를 포함한다.

상기 스팀세척 조건은 온도 90~110℃이며, 압력은 4~6hPa이고, 시간은 15~30Min이다.

상기 고주파에 의한 박리 조건은 27,000~33,000㎐이며, 시간은 20~40Min이고, 세척액은 산성 Ph 4의 용액, 알카리성 Ph 11 또는 Ph 12 용액 중의 하나이다.

상기 건조 조건은 온도 100~140℃이며, 시간은 50~80Min이다.

본 발명은 일정 사용기간이 경과됨에 따라 수명이 다되어 비활성화된 배기가스 저감장치를 최단시간 내에 최적의 조건에서 다시 활성화 시킬 수 있도록 함으로써, 배기가스 저감장치의 재활용 효율성을 극대화할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 재활용 과정에서 최적의 조건을 충족함으로써, 더욱더 깨끗한 상태로 정화되어 재사용시 배기가스 저감 효율성도 높일 수 있는 효과도 가진다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 블록도,
도 2는 도 1에 따른 공정도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 블록도이며, 도 2는 도 1에 따른 공정도이다.

도시된 바와 같이 매연여과장치(DPF) 또는 선택적 환원촉매장치(SCR) 등과 같은 배기가스 저감장치의 세척방법은 일정 사용기간이 만료되어 비활성화된 상태를 활성화하여 다시 사용할 수 있도록 하는 것을 말한다.

다시 말해서, 차량이나 선박, 특장차, 중장비 등의 디젤엔진으로부터 배기되는 배기가스에 포함된 배기 오염물질, 즉 매연의 각종 가스와 유해물질은 물론 특히 유황산화물, 매진(煤塵) 등과, 질소산화물(NOX)인 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2) 등과 같은 유해 배기물질이 배출되는바, 이를 저감하기 위해 통상적인 매연여과장치 또는 선택적 환원촉매장치 등과 같은 배기가스 저감장치를 장착하여 사용된다.

허 나, 매연여과장치 또는 선택적 환원촉매장치 등과 같은 배기가스 저감장치는 대략 3년 정도의 일정 사용기간이 경과함에 따라 수명이 다하여 비활성화됨은 물론 그로 인한 출력저하와 연비저하 등에도 큰 영향을 미치는 결과를 초래하게 됨으로써, 재사용을 위한 다양 방법이 제시되어 사용되고 있다.

본 발명은 일정 사용기간이 경과됨에 따라 수명이 다되어 비활성화된 배기가스 저감장치를 최단시간 내에 최적의 조건에서 다시 활성화 시킬 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명에 따른 매연여과장치 또는 선택적 환원촉매장치 등과 같이 배기가스 저감장치(1)의 세척방법은 다음과 같다.

먼저, 상기 배기가스 저감장치에 배기가스가 통과하는 과정에서 매연여과장치 또는 선택적 환원촉매장치 등과 같은 배기가스 저감장치로 고착된 유해 배기물질을 통상적인 스팀 세척기(100) 등에서 스팀세척에 의해 박리와 불리는 스팀세척단계(S1)를 행한다.

즉, 배기가스가 배기가스 저감장치인 매연여과장치의 각각의 필터 또는 선택적 환원촉매장치의 환원제 및 상기 각 장치의 내부를 통과하면서 유해 배기물질인 매연의 각종 가스와 유해물질은 물론 특히 유황산화물, 매진(煤塵) 등과, 질소산화물(NOX)인 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2) 등과 같은 유해 배기물질이 고착된다. 이때, 고착되는 유해 배기물질은 사용기간에 따라 점진적으로 쌓이면서 고착됨에 따라 배기가스 저감장치를 비활성화시키는 것이다.

이렇게, 배기가스 저감장치에 고착되는 유해 배기물질은 쉽게 제거되지 않게 됨으로써, 본 발명의 첫 번째 단계인 스팀세척에 의해 일부는 박리됨은 물론 유해 배기물질이 쉽게 박리 되도록 불리는 단계를 행하는 것이다. 이러한 불림 과정 없이 배기가스 저감장치에 물리적인 힘을 가하여 유해 배기물질을 제거하고자 할 경우에는 오히려 배기가스 저감장치에 손상이나 파손을 유발 수 있는 단점을 가진다.

아울러, 상기 스팀세척 조건은 온도 90~110℃이며, 압력은 4~6hPa이고, 시간은 15~30Min인 것이 바람직하다.

즉, 온도가 90℃ 이하일 경우에는 압력과 시간 대비하여 유해 배기물질이 제대로 불지 않고, 110℃ 이상일 경우에는 비례적으로 압력과 시간을 조절하기 곤란한 것이므로, 온도는 90~110℃가 바람직하다.

압력과 시간 또한 상기 온도에 의해 매연저감장치 표면에 손상을 예방하고 탄소 검댕이 제거를 극대화하기 위한 상관관계를 고려한 것으로, 온도와 적정한 압력과 시간을 상기한 조건을 충족할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 나서 상기 스팀세척 후 매연여과장치 또는 선택적 환원촉매장치 등과 같은 배기가스 저감장치(1)를 통상적인 고주파 세척기(200) 등의 세척액에 담수 한 다음 고주파에 의해 그 매연여과장치 또는 선택적 환원촉매장치 등과 같은 배기가스 저감장치로부터 유해 배기물질을 박리시키는 박리단계(S2)를 행한다.

다시 말해서, 스팀세척에 의해 배기가스 저감장치에서 불려 진 유해 배기물질을 세척액 속에서 다시 한번 불림과 동시에 고주파 파동에 의해 상기 배기가스 저감장치로부터 깨끗하게 제거될 수 있도록 박리시킨다.

이때, 상기 고주파에 의한 박리 조건은 27,000~33,000㎐이며, 시간은 20~40Min이고, 세척액은 산성 Ph 4의 용액, 알카리성 Ph 11 또는 Ph 12 용액 중의 하나이다.

즉, 세척액은 유해 배기물질이 2차로 담수되어 재차 불리는 역할을 함과 동시에 고주파의 파동에 의해 배기가스 저감장치에 고착되어 불려 진 유해 배기물질이 쉽게 박리 될 수 있는 것이다.

고주파는 27,000㎐ 이하일 경우에는 배기가스 저감장치에서 박리 효율성이 떨어지는 것이고, 33,000㎐ 이상일 경우에는 오히려 배기가스 저감장치에 손상을 입힐 수 있는 관계로, 본 발명에서 제시하는 범위 내에 파장대가 적합하다 할 것이다. 또한, 제시한 시간보다 오랫동안 고주파 세척을 진행하여도 탄소 검댕이 박리효과가 크지 않은 것을 고려할 때 적정한 범위라 할 것이다.

그리고 마지막으로, 상기 유해 배기물질이 박리된 매연여과장치 또는 선택적 환원촉매장치 등과 같은 배기가스 저감장치(1)를 통상적인 열풍건조로(300) 등에서 열풍건조에 의해 그 매연여과장치 또는 선택적 환원촉매장치 등과 같은 배기가스 저감장치 내에 잔류하는 세척액을 건조하는 건조단계(S3);를 포함한다.

다시 말해서, 배기가스 저감장치는 1차로 스팀세척과 2차로 세척액에 담겨진 상태에서 유해 배기물질이 제거됨에 따라 내부로 수분이 잔류할 수 있는 관계로, 이러한 수분을 증발 등을 통하여 깨끗하게 제거할 수 있도록 한다.

아울러, 상기 건조 조건은 온도 100~140℃이며, 시간은 50~80Min이다.

열풍 온도는 수분이 끓어 기화될 수 있는 온도인 100℃ 온도의 열풍을 가하여 증발되도록 하는 것이 바람직한 것으로, 그 이하의 온도에는 더욱더 오랜 시간이 소요됨에 따라 100℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 온도를 140℃ 이상으로 올릴 경우, 이 또한 오히려 배기가스 저감장치에 변형이나 손상될 우려가 있는 것으로 140℃ 이하로 형성하는 것이 바람직하다. 시간 또한 온도와 비례하여 적정하게 조절한다.

이로써, 본 발명은 배기가스 저감장치를 스팀세척과 세척액에 담수하여 고주파에 의한 박리 및 건조과정을 거쳐, 배기가스 저감장치에 고착된 유해 배기물질을 깨끗하게 제거함으로써, 배기가스 저감장치의 활성화를 극대화할 수 있는 것이다.

특히, 본 발명은 각 공정이 또한 최소한의 시간 내에서 이루어짐에 따라 재사용시기를 현저하게 앞당겨 재활용 또한 극대화할 수 있는 조건을 가진다. 즉, 전체적인 공정이 최대 150Min 이내에서 이루어짐에 따라 활성화 시간 또한 최소화하여 재활용 또한 극대화할 수 있는 높은 효율성을 가진다.

아울러, 세척 또한 3단계를 거쳐 깨끗하게 제거됨에 따라 재활용시 배기가스 저감 효율성 또한 극대화 할 수 있는 조건도 가진다.

1 : 배기가스 저감장치
100 : 스팀 세척기 200 : 고주파 세척기
300 : 열풍건조로

Claims (5)

1. 디젤엔진으로부터 배기되는 배기가스에 포함된 유해 배기물질을 저감하기 위해 구비되는 배기가스 저감장치를 세척하는 세척방법으로서,
   상기 배기가스 저감장치에 배기가스가 통과하는 과정에서 그 배기가스 저감장치로 고착된 유해 배기물질을 스팀세척에 의해 박리와 불리는 스팀세척단계;
   상기 스팀세척 후 배기가스 저감장치를 세척액에 담수 한 다음 고주파에 의해 그 배기가스 저감장치로부터 유해 배기물질을 박리시키는 박리단계; 및
   상기 유해 배기물질이 박리 된 상기 배기가스 저감장치를 열풍건조에 의해 그 배기가스 저감장치 내에 잔류하는 세척액을 수분이 끓어 기화될 수 있도록 하면서 배기가스 저감장치의 변형이나 손상되지 않도록 건조하는 건조단계;를 포함하되,
   상기 건조 조건은 온도 100~140℃이며, 시간은 50~80Min이고,
   상기 스팀세척 조건은 온도 90~110℃이며, 압력은 4~6hPa이고, 시간은 15~30Min이며,
   상기 고주파에 의한 박리 조건은 27,000~33,000㎐이며, 시간은 20~40Min이고, 세척액은 산성 Ph 4의 용액, 알카리성 Ph 11 또는 Ph 12 용액 중의 하나인 배기가스 저감장치의 세척방법.
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5. 제1항에 기재된 방법의 각각의 단계를 수행하기 위한 각각의 수단을 포함하는 장치.
   

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