KR102012274B1 - 에스시알 촉매기의 활성분위기 조성장치 - Google Patents

에스시알 촉매기의 활성분위기 조성장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102012274B1
KR102012274B1 KR1020180023736A KR20180023736A KR102012274B1 KR 102012274 B1 KR102012274 B1 KR 102012274B1 KR 1020180023736 A KR1020180023736 A KR 1020180023736A KR 20180023736 A KR20180023736 A KR 20180023736A KR 102012274 B1 KR102012274 B1 KR 102012274B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
control valve
pressure
temperature sensor
scr catalyst
Prior art date
Application number
KR1020180023736A
Other languages
English (en)
Inventor
이수연
조유기
Original Assignee
이수연
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 이수연 filed Critical 이수연
Priority to KR1020180023736A priority Critical patent/KR102012274B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102012274B1 publication Critical patent/KR102012274B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/18Exhaust 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
    • F01N3/20Exhaust 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
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/18Exhaust 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
    • F01N3/20Exhaust 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
    • F01N3/2093Periodically blowing a gas through the converter, e.g. in a direction opposite to exhaust gas flow or by reversing exhaust gas flow direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/24Exhaust 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
    • F01N3/30Arrangements for supply of additional air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치에 관한 것으로서, 선박 엔진의 배기 매니폴드에 연결되며 배출되는 배기가스 중의 유해물질을 요소수를 주입하여 정화시키는 SCR 촉매기와; 상기 SCR 촉매기의 배기가스 유입부에 연결되며, 제1 온도센서와 공기 가열기가 순차 연결된 공기유입배관과; 상기 SCR 촉매기의 배기가스 유출부에 연결되며, 제1 제어밸브, 송풍기, 제2 제어밸브가 순차 연결되고 상기 공기유입배관에 연결되어 루프를 형성시키는 공기유출배관과; 상기 공기 가열기와 제2 제어밸브 사이에 연결되며 제3 제어밸브와 제2 온도센서, 압력스위치, 공기구동기, 압력조절기, 공기여과기, 수분제거기가 순차 연결된 공기공급배관과; 상기 제1 온도센서와 제2 온도센서, 압력스위치의 정보를 입력받아 상기 공기 가열기, 제1 제어밸브, 제2 제어밸브, 제3 제어밸브와 송풍기를 구동제어시키는 제어부로; 구성되어 상기 공기공급배관을 통과하는 고압의 공기가 상기 압력조절기에서 정압 제어되어 상기 공기구동기에 의해 상기 압력스위치로 이송되면, 상기 제어부가 상기 압력스위치와 제1 온도센서, 제2 온도센서에 의한 공기압력과 온도에 따라 상기 공기 가열기, 제1 제어밸브, 제2 제어밸브, 제3 제어밸브와 송풍기를 구동 제어하여 상기 SCR 촉매기로 고온 고압의 공기를 배송시키며, 상기 SCR 촉매기와 공기유입배관, 공기유출배관을 루프연결시켜 환류시키는 것을 특징으로 한다.

Description

에스시알 촉매기의 활성분위기 조성장치{Temperature and pressure controller of selective catalytic reduction system}
본 발명은 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치에 관한 것으로서, 디젤선박 엔진의 NOx를 제거시키기 위하여 디젤 차량의 배기 매니폴드에 설치되며 요소를 수용액 형태로 배기 가스라인에 공급하여 NOx와 NH2-CO-NH2(요소)를 반응시켜 NOx를 N2+O2로 변환시키는 SCR 촉매기의 Urea-SCR 촉매 활성분위기를 조성시키는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차나 선박에 사용되는 디젤선박 엔진은 산소 과잉분위기에서 연소되므로 가솔린 선박 엔진에 비해서 유해물질인 질소산화물(NOx)의 발생량이 상당히 많고, 린번 분위기에서 연소되므로 NOx를 제거하기가 힘들다.
디젤선박 엔진에서 배출되는 질소산화물(NOx)은 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에 의해 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기오염물질로 구분된다.
산업화로 인하여 토지의 사막화, 물부족, 오존층 파괴, 지구 온난화 등 많은 환경문제가 발생되었으며 아직 진행 중에 있다.
이에 UN 에서는 환경 규제를 강화하였으며 국제해사기구(IMO:International Maritime Organization)에서는 선박의 배기가스 규제 강화를 위하여 NOx (질소산화물) 및 SOx(황산화물)의 배기량을 줄이도록 하고 있으며 2016년부터는 본격적으로 규제하려 하고 있다.
상기의 규제 물질 중 NOx를 제거하는 선택적 환원촉매(SCR:Selectivity Catalytic Reduction) 시스템은 선박의 배기가스가 지나가는 통로에 요소수(Urea)를 분무하여 260℃ 이상의 높은 온도에서 요소수에 있는 암모니아가 배기가스에 있는 NOx와 반응, 결합함으로서 NOx를 질소와 산소로 분리, 제거하는 방식이다.
IMO는 새로 건조되는 선박을 대상으로 NOx의 배출량을 기존보다 80% 더 줄이도록 강화된 규제 ( Tier III )를 적용하고 있다
이와 같은 디젤선박 엔진의 NOx제거기술로서 디젤 차량의 배기 매니폴드에 설치되는 선택적촉매환원 장치(selective catalytic reduction system)(이하, SCR 장치라 함)가 사용되는데, 상기 SCR 장치는 촉매가 내장된 SCR 촉매기, SCR 촉매기 내에 요소수(尿素水)와 같은 환원제를 공급하는 환원제 공급장치로 구성된다.
상기 SCR 장치에 의해 디젤선박 엔진의 배기 매니폴드에 요소를 수용액 형태로 배기 가스라인에 공급하여 NOx와 NH2-CO-NH2(요소)를 반응시켜 NOx를 N2+O2로 변환시킨다.
즉, SCR 장치에 의한 질소산화물 제거는 다음과 같은 과정으로 진행된다. 선박 엔진의 배기가스가 SCR 촉매기에 유입되는 상태에서 SCR 촉매기 내에 환원제가 공급되면, 환원제가 배기가스와 섞여 촉매를 통과하게 되며 촉매를 통과하는 과정에서 환원제로부터 가수분해된 암모니아가 배기가스 내의 질소산화물(NOx)과 반응하여 질소산화물(NOx)이 질소(N2)와 수증기로 환원된다.
이와 같은 종래의 SCR 장치의 경우, 미리 설정된 일정량의 환원제가 지속적으로 SCR 촉매기에 공급하도록 설계되어 있어 환원제가 낭비되는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 대한민국특허출원 2013-147577호 'SCR 시스템의 우레아 공급 조절 장치 및 방법'으로 배기가스 내의 질소산화물(NOx)의 양에 따라 환원제를 선택적으로 공급하는 기술이 제시된 바 있다.
또한, 대한민국특허등록 10-0398099 '온도 rpm 제어형 Urea-SCR 시스템'에서는 디젤 차량의 배기가스에서 NOx농도와 촉매온도가 서로 유사한 패턴을 보이고 있다는 점에 착안하여 NOx농도 대신에 촉매온도를 제공하고, 이러한 온도 데이터와 선박 엔진의 rpm 데이터를 연산하여 요소 주입량을 조절하고 있는 기술이 소개되고 있다.
그러나, 이와 같은 기술들은 선박 엔진으로부터 배출되는 배기가스는 선박 엔진 부하에 따라 그 온도가 다양하게 변화하는데, 배기가스 내의 질소산화물(NOx)의 양이 동일하더라도 배기가스의 온도가 변화되면 SCR 장치에 의한 질소산화물 환원반응에 영향을 미치게 되어 NOx농도와 촉매온도에서 선형 특성을 유지하기 어려워 제어가 곤란한 문제점이 있다.
한편, SCR SYSTEM에는 터보차저의 위치에 따라 HP(고압) SCR(선택촉매환원방식탈초장치) 시스템과 LP(저압) SCR 시스템으로 구분되는데, HP(고압) SCR 시스템의 장치에서 NOx농도의 해소 방안이 더 요구되고 있다.
[특허문헌 0001] 대한민국특허출원 2013-147577호 'SCR 시스템의 우레아 공급 조절 장치 및 방법' [특허문헌 0002] 대한민국특허등록 10-0398099 '온도 rpm 제어형 Urea-SCR 시스템'
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선박 엔진 부하에 따라 배기가스의 온도가 변화되어도 SCR 장치에 의한 질소산화물 환원반응 분위기를 활성화시키는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 선박 엔진의 배기 매니폴드에 연결되며 배출되는 배기가스 중의 유해물질을 요소수를 주입하여 정화시키는 SCR 촉매기와; 상기 SCR 촉매기의 배기가스 유입부에 연결되며, 제1 온도센서와 공기 가열기가 순차 연결된 공기유입배관과; 상기 SCR 촉매기의 배기가스 유출부에 연결되며, 제1 제어밸브, 송풍기, 제2 제어밸브가 순차 연결되고 상기 공기유입배관에 연결되어 루프를 형성시키는 공기유출배관과; 상기 공기 가열기와 제2 제어밸브 사이에 연결되며 제3 제어밸브와 제2 온도센서, 압력스위치, 공기구동기, 압력조절기, 공기여과기, 수분제거기가 순차 연결된 공기공급배관과; 상기 제1 온도센서와 제2 온도센서, 압력스위치의 정보를 입력받아 상기 공기 가열기, 제1 제어밸브, 제2 제어밸브, 제3 제어밸브와 송풍기를 구동제어시키는 제어부로; 구성되어 상기 공기공급배관을 통과하는 고압의 공기가 상기 압력조절기에서 정압 제어되어 상기 공기구동기에 의해 상기 압력스위치로 이송되면, 상기 제어부가 상기 압력스위치와 제1 온도센서, 제2 온도센서에 의한 공기압력과 온도에 따라 상기 공기 가열기, 제1 제어밸브, 제2 제어밸브, 제3 제어밸브와 송풍기를 구동 제어하여 상기 SCR 촉매기로 고온 고압의 공기를 배송시키며, 상기 SCR 촉매기와 공기유입배관, 공기유출배관을 루프연결시켜 환류시키는 것을 특징으로 하는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치를 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 공기유입배관에는 상기 SCR 촉매기와 상기 제1 온도센서 사이에 설치되는 제1 수동밸브가 더 포함되어 구성되어 상기 SCR 촉매기로 유입되는 고온 고압의 공기를 수동 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치로 되는 것이 바람직하다.
또한, 공기공급배관에는 상기 공기구동기와 압력스위치 사이에 설치되는 제2 수동밸브와; 상기 수분제거기의 전단에 설치되는 제3 수동밸브; 중 적어도 어느 하나가 더 포함되어 구성되어 공기공급배관 내부 공기 흐름을 수동 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치로 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 온도센서의 일측단에 설치되는 제1 온도게이지와 상기 제2 온도센서의 일측단에 설치되는 제2 온도게이지를 더 포함하여 구성되어 공급공기의 온도 상태를 인지할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치로 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공기공급배관에는 상기 압력조절기와 공기구동기 사이에 압력의 크기에 따라 개방되어 배관을 보호하는 안전밸브와; 상기 압력조절기의 출력 공기 압력을 나타내는 압력게이지를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치로 되는 것이 바람직하다.
상기한 발명에 의하여 선박 엔진 부하에 따라 배기가스의 온도가 변화되어도 SCR 장치에 의한 질소산화물 환원반응 분위기를 활성화시키는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치가 제공되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치에서 활성순환루프의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치에서 제어부의 제어요소 구성도
이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하의 도 1은 본 발명에 따른 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치에서 활성순환루프의 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치에서 제어부의 제어요소 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치로서, 크게 SCR 촉매기(1)와 공기유입배관(10), 공기유출배관(20), 공기공급배관(30)으로 구성된다.
상기 SCR 촉매기(1)와 공기유입배관(10), 공기유출배관(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 루프를 형성시키는 배관으로서, 공기유입배관(10)을 통하여 SCR 촉매기(1)로 공기가 유입되고, 다시 공기유출배관(20)을 통해 배출되어 공기유입배관(10)으로 연결된다.
이하, 상기 SCR 촉매기(1)와 공기유입배관(10), 공기유출배관(20)이 형성시키는 루프를 '활성순환루프(A)'라고 정의한다.
상기 SCR 촉매기(1)는 선박 엔진의 배기 매니폴드에 연결되며 배출되는 배기가스 중의 유해물질을 요소수를 주입하여 정화시키는 장치이다.
일반적으로 디젤선박 엔진은 산소 과잉분위기에서 연소되므로 가솔린 선박 엔진에 비해서 유해물질인 NOx의 발생량이 상당히 많고, 린번 분위기에서 연소되므로 NOx를 제거하기가 힘들다.
상기 SCR 촉매기(1)는 이와 같은 디젤선박 엔진의 NOx제거기술로서 디젤 차량의 배기 매니폴드에 설치되는 Urea(요소)-SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템 장치를 의미한다.
상기 SCR 촉매기(1)는 요소를 수용액 형태로 배기 가스라인(4)에 공급하여 NOx와 NH2-CO-NH2(요소)를 반응시켜 NOx를 N2+O2로 변환시키는 방법으로서, Urea-SCR 촉매의 활성영역온도가 좁아서 일정 온도범위에서만 반응한다.
본 발명의 활성순환루프(A)는 이와 같은 Urea-SCR 촉매의 활성영역온도를 유지하기 위하여 상기 SCR 촉매기(1)에 일정 온도와 압력의 공기를 지속적으로 제공하기 위한 것이다.
상기 활성순환루프(A)를 형성시키는 공기유입배관(10)은 상기 SCR 촉매기(1)의 배기가스 유입부에 연결되며, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 온도센서(110)와 공기 가열기(120)가 순차 연결된다.
상기 공기 가열기(120)는 SCR 촉매기(1)에 일정 온도의 공기를 공급하기 위하여 유입되는 공기를 가열시키며, 상기 제1 온도센서(110)는 상기 SCR 촉매기(1)에 유입되는 공기 온도를 최종 감지하여 상기 공기 가열기(120)의 제어에 피드백되게 한다.
상기 공기유입배관(10)은 상기 SCR 촉매기(1)의 배기가스 유출부에 연결되며, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 제어밸브(210), 송풍기(220), 제2 제어밸브(230)가 순차 연결된다.
상기 송풍기(220)는 상기 활성순환루프(A) 내의 공기흐름을 유지시키기 위한 장치이며, 상기 송풍기(220) 전, 후단에 설치된 제1 제어밸브(210)와 제2 제어밸브(230)에 의해서 활성순환루프(A)의 루프상태가 제어된다.
본 발명의 공기공급배관(30)은 상기 활성순환루프(A)에 외부 공기를 유입시키는 경로로서, 상기 공기 가열기(120)와 제2 제어밸브(230) 사이에 연결되며, 제3 제어밸브(310)와 제2 온도센서(320), 압력스위치(330), 공기구동기(340), 압력조절기(350), 공기여과기(360), 수분제거기(370)가 순차 연결된다.
상기 공기구동기(340)는 외부 공기를 상기 활성순환루프(A)로 공급시키는 장치이며, 상기 압력조절기(350)는 외부 공기의 압력을 Urea-SCR 촉매의 활성영역압력에 맞추는 정압조절장치이다.
상기 공기공급배관(30)의 입구에서는 고압의 외부 공기가 압송되는데, 상기 압력조절기(350)는 압송된 공기의 압력을 정압 제어하고, 상기 공기구동기(340)는 외부 공기의 운반을 제어하게 된다.
상기 공기여과기(360)는 상기 공기구동기(340)로 유입되는 공기의 이물질을 여과하기 위한 장치이며, 상기 수분제거기(370)는 외부 압송 공기에 포함된 수분을 제거하는 장치이다.
이에 따라, 상기 공기공급배관(30)으로 압송되는 공기는 수분제거기(370)에서 수분이 제거되고, 공기여과기(360)에서 여과되어 상기 압력조절기(350)로 공급되며, 상기 압력조절기(350)를 통해 정압 조절된 공기가 상기 공기구동기(340)에 의해 이송되어진다.
일반적으로 상기 압력조절기(350)는 외부 압송 공기의 압력을 낮추는 감압장치로 형성되어 후반의 장치가 보호되게 한다.
상기 제2 온도센서(320)와 압력스위치(330)는 상기 공기구동기(340)에 의해 운반되는 공기의 온도와 압력을 체크하여 상기 제3 제어밸브(310)를 제어하는 신호를 피드백시키게 된다.
본 발명의 제어부(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 온도센서(110)와 제2 온도센서(320), 압력스위치(330)의 정보를 입력받아 상기 공기 가열기(120), 제1 제어밸브(210), 제2 제어밸브(230), 제3 제어밸브(310)와 송풍기(220)를 구동제어시켜 도 2의 활성순환루프(A)를 활성화시키는 회로부이다.
이에 따라, 상기 공기공급배관(30)을 통과하는 고압의 공기가 상기 압력조절기(350)에서 정압 제어되어 상기 공기구동기(340)에 의해 상기 압력스위치(330)로 이송되면, 상기 제어부(40)가 상기 압력스위치(330)와 제2 온도센서(320)의 신호에 따라 Urea-SCR 촉매의 활성영역에 맞추어 상기 제3 제어밸브(310)를 구동시켜 상기 활성순환루프(A)에 공기를 공급시킨다.
또한, 상기 활성순환루프(A)에 정압의 공기가 공급되면 상기 제3 제어밸브(310)를 닫고, 활성순환루프(A)의 공기 가열기(120), 제1 제어밸브(210), 제2 제어밸브(230), 송풍기(220)를 구동 제어하여 상기 SCR 촉매기(1)로 Urea-SCR 촉매의 활성영역에 해당하는 고온 고압의 공기를 순환시킨다.
한편, 상기 SCR 촉매기(1)의 배기가스 유입단에는 NOx와 요소산의 분해가 잘되게 하기위해 고온 고압의 공기가 탱크 내부전체에 골고루 퍼지도록 공기 분출 장치(6)를 설치하는 것이 바람직하다..
본 발명은 이와 같이 상기 제어부(40)에 의하여 상기 공기공급배관(30)으로 압송된 공기를 Urea-SCR 촉매의 활성영역에 해당하는 고온 고압의 공기로 유지하여 활성순환루프(A)에서 루프순환시키는 자동제어장치이다.
이에 따라, 장치의 자동제어를 감시하고 조절하기 위한 수동 제어장치가 필요한다.
이를 위하여 본 발명은 상기 SCR 촉매기(1)와 상기 제1 온도센서(110) 사이에 제1 수동밸브(100)를 형성시켜 활성순환루프(A)의 수동제어가 가능하게 한다.
즉, 상기 제1 수동밸브(100)에 의하여 SCR 촉매기(1)로 유입되는 고온, 고압의 공기를 수동 개폐시킬 수 있게 된다.
본 발명에서는 상기 공기공급배관(30)에도 역시 장치의 자동제어를 감시하고 조절하기 위한 수동 제어장치가 설치되는데, 상기 공기구동기(340)와 압력스위치(330) 사이에 설치되는 제2 수동밸브(300-1)와 상기 수분제거기(370)의 전단에 설치되는 제3 수동밸브(300-2)가 이에 해당된다.
상기 제3 수동밸브(300-2)의 전단에서는 고압콤퓨레샤에 의해 공기가 공급된다.
상기 제2 수동밸브(300-1)는 공기구동기(340)에 의해 이송되는 공기의 흐름을 개폐시키는 기능을 수행하며, 상기 제3 수동밸브(300-2)는 상기 공기공급배관(30)의 입구를 개폐시키는 기능을 수행한다.
따라서, 본 발명은 상기 제2 수동밸브(300-1)와 제3 수동밸브(300-2)를 같이 형성시키거나 적어도 하나를 형성시켜 공기공급배관의 수동제어가 가능하도록 한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 자동제어장치이므로, 자동제어의 기본요소인 활성순환루프(A)의 온도와 공기공급배관의 온도를 체크하여 자동제어의 정상 작동 여부를 인지할 필요가 있다.
이를 위하여 본 발명은 상기 제1 온도센서(110)의 일측단에 제1 온도게이지(111)를 설치하고, 상기 제2 온도센서(320)의 일측단에 제2 온도게이지(321)를 설치하여 공급공기의 온도 상태를 인지하여 자동제어의 정상작동 여부를 알 수 있게 한다.
한편, 본 발명의 공기공급배관에는 외부의 공기가 고압 상태로 압송되어지면 배관의 파손 뿐만 하니라, 연속하여 설치된 각 장치를 파손할 위함이 있다.
이를 방지하기 위하여 본 발명은 상기 압력조절기(350)와 공기구동기(340) 사이에 압력의 크기에 따라 개방되어 배관을 보호하는 안전밸브(352)와 상기 압력조절기(350)의 출력 공기 압력을 나타내는 압력게이지(351)를 설치시킨다.
이에 따라 상기 압력조절기(350)에서 외부 공기의 감압이 불충분하여 고압의 공기가 유출되면 상기 안전밸브(352)가 개방되어 배관을 보호하며, 상기 압력게이지(351)로 공기공급배관(30) 내부 압력을 인지할 수 있게 된다.
이상과 같은 본 발명의 장치에 의하면, 새로 건조되는 선박을 대상으로 NOx의 배출량을 기존보다 80% 더 줄이도록 강화된 규제 ( Tier III )에 적용할 수 있는 이점이 있다.
또한, SCR SYSTEM에는 터보 차저의 위치에 따라 HP(고압) SCR(선택촉매환원방식탈초장치) 시스템과 LP(저압) SCR 시스템으로 나뉘는데, 본 발명은 HP(고압) SCR 시스템의 장치에 적용하여 NOx의 배출량을 감소시키는데 특히 효과가 있다.
이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
1 : SCR 촉매기 2 : 요소수 주입부
3 : 디젤선박 엔진 4 : 배기 가스라인
5 : 소음기 10 : 공기유입배관
20 : 공기유출배관 30 : 공기공급배관
40 : 제어부 100 : 제1 수동밸브
110 : 제1 온도센서 111 : 제1 온도게이지
120 : 공기 가열기 210 : 제1 제어밸브
220 : 송풍기 230 : 제2 제어밸브
300-1 : 제2 수동밸브 300-2 : 제3 수동밸브
310 : 제3 제어밸브 320 : 제2 온도센서
321 : 제2 온도게이지 330 : 압력스위치
340 : 공기구동기 350 : 압력조절기
351 : 압력게이지 352 : 안전밸브
360 : 공기여과기 370 : 수분제거기

Claims (5)

  1. 선박 엔진의 배기 매니폴드에 연결되며 배출되는 배기가스 중의 유해물질을 요소수를 주입하여 정화시키는 SCR 촉매기와;
    상기 SCR 촉매기의 배기가스 유입부에 연결되며, 제1 온도센서와 공기 가열기가 순차 연결된 공기유입배관과;
    상기 SCR 촉매기의 배기가스 유출부에 연결되며, 제1 제어밸브, 송풍기, 제2 제어밸브가 순차 연결되고 상기 공기유입배관에 연결되어 루프를 형성시키는 공기유출배관과;
    상기 공기 가열기와 제2 제어밸브 사이에 연결되며 제3 제어밸브와 제2 온도센서, 압력스위치, 공기구동기, 압력조절기, 공기여과기, 수분제거기가 순차 연결된 공기공급배관과;
    상기 제1 온도센서와 제2 온도센서, 압력스위치의 정보를 입력받아 상기 공기 가열기, 제1 제어밸브, 제2 제어밸브, 제3 제어밸브와 송풍기를 구동제어시키는 제어부로;
    구성되어
    상기 공기공급배관을 통과하는 고압의 공기가 상기 압력조절기에서 정압 제어되어 상기 공기구동기에 의해 상기 압력스위치로 이송되면, 상기 제어부가 상기 압력스위치와 제1 온도센서, 제2 온도센서에 의한 공기압력과 온도에 따라 상기 공기 가열기, 제1 제어밸브, 제2 제어밸브, 제3 제어밸브와 송풍기를 구동 제어하여 상기 SCR 촉매기로 고온 고압의 공기를 배송시키며, 상기 SCR 촉매기와 공기유입배관, 공기유출배관을 루프연결시켜 환류시키는 것을 특징으로 하는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치.
  2. 제1항에 있어서 상기 공기유입배관에는
    상기 SCR 촉매기와 상기 제1 온도센서 사이에 설치되는 제1 수동밸브가 더 포함되어 구성되어
    상기 SCR 촉매기로 유입되는 고온 고압의 공기를 수동 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치.
  3. 제1항에 있어서 상기 공기공급배관에는
    상기 공기구동기와 압력스위치 사이에 설치되는 제2 수동밸브와;
    상기 수분제거기의 전단에 설치되는 제3 수동밸브;
    중 적어도 어느 하나가 더 포함되어 구성되어 공기공급배관 내부 공기 흐름을 수동 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치.
  4. 제1항에 있어서
    상기 제1 온도센서의 일측단에 설치되는 제1 온도게이지와
    상기 제2 온도센서의 일측단에 설치되는 제2 온도게이지를
    더 포함하여 구성되어 공급공기의 온도 상태를 인지할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치.
  5. 제1항에 있어서 상기 공기공급배관에는
    상기 압력조절기와 공기구동기 사이에 압력의 크기에 따라 개방되어 배관을 보호하는 안전밸브와;
    상기 압력조절기의 출력 공기 압력을 나타내는 압력게이지를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 SCR 촉매기의 활성분위기 조성장치.
KR1020180023736A 2018-02-27 2018-02-27 에스시알 촉매기의 활성분위기 조성장치 KR102012274B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180023736A KR102012274B1 (ko) 2018-02-27 2018-02-27 에스시알 촉매기의 활성분위기 조성장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180023736A KR102012274B1 (ko) 2018-02-27 2018-02-27 에스시알 촉매기의 활성분위기 조성장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102012274B1 true KR102012274B1 (ko) 2019-08-20

Family

ID=67807615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180023736A KR102012274B1 (ko) 2018-02-27 2018-02-27 에스시알 촉매기의 활성분위기 조성장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102012274B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113153499A (zh) * 2020-11-20 2021-07-23 沪东重机有限公司 船舶尾气排放电气控制系统及方法
CN115355075A (zh) * 2022-09-01 2022-11-18 潍柴动力股份有限公司 双scr后处理的热管理控制方法、装置、柴油车及介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009052496A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Toyota Motor Corp 二次空気供給システム
KR20170137369A (ko) * 2016-06-03 2017-12-13 현대중공업 주식회사 반응기 가열 운전시 에너지 절감을 위한 scr 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009052496A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Toyota Motor Corp 二次空気供給システム
KR20170137369A (ko) * 2016-06-03 2017-12-13 현대중공업 주식회사 반응기 가열 운전시 에너지 절감을 위한 scr 시스템

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
[특허문헌 0002] 대한민국특허등록 10-0398099 '온도 rpm 제어형 Urea-SCR 시스템'

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113153499A (zh) * 2020-11-20 2021-07-23 沪东重机有限公司 船舶尾气排放电气控制系统及方法
CN115355075A (zh) * 2022-09-01 2022-11-18 潍柴动力股份有限公司 双scr后处理的热管理控制方法、装置、柴油车及介质
CN115355075B (zh) * 2022-09-01 2024-01-12 潍柴动力股份有限公司 双scr后处理的热管理控制方法、装置、柴油车及介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1612381B1 (en) Device and method for injecting a liquid into a gas stream, and vehicle exhaust gas treatment system incorporating the device
JP5465407B2 (ja) 船舶搭載用の排気ガス浄化装置
JP5308179B2 (ja) 排気ガス浄化システム
US9731246B2 (en) Exhaust gas purification device
US7877984B2 (en) Engine-driven vehicle with exhaust emission control
US9140166B1 (en) Reductant dosing system
WO2006048977A1 (ja) 排気浄化装置
KR102012274B1 (ko) 에스시알 촉매기의 활성분위기 조성장치
RU2508457C2 (ru) Система дизельного двигателя и способ обработки отработавших газов
CN102465741A (zh) 具有微粒过滤器的内燃发动机排气系统
KR20160067047A (ko) 연소 엔진에 의해 작동되는 차량용, 특히 선박용 배기 가스 후처리 시스템
JP5503160B2 (ja) 船舶における排気ガス浄化システム
JP5654084B2 (ja) 船舶における排気ガス浄化システム
CN112823237B (zh) 船舶用scr系统
US20090133389A1 (en) Exhaust emission control device
KR102214866B1 (ko) Lp scr 시스템
FI124227B (fi) Menetelmä polttomoottorin käyttämiseksi ja polttomoottorijärjestely
WO2006061943A1 (ja) 排気浄化装置
JP7149691B2 (ja) 内燃機関の運転方法および内燃機関
JP6250206B2 (ja) 船舶搭載用の排気ガス浄化装置
KR102151281B1 (ko) Scr 시스템에서의 우레아 제거 장치 및 방법
KR102017348B1 (ko) Scr 시스템의 우레아 공급 조절 장치 및 방법
JP2008002355A (ja) 排気浄化装置
KR102164367B1 (ko) 촉매 재생시 에너지 절감을 위한 scr 시스템
KR101717340B1 (ko) Scr 시스템에서의 반응기 가열 장치

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant