KR102017347B1 - 선박의 엔진 배기관 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진에서 SCR(Selective Catalytic Reduction)챔버로 연장된 배기관에 관한 것으로서, 특히 배기가스의 유속을 감소시켜 균일한 유동이 형성되도록 유도하며 연소 시에 발생하는 스파크를 차단할 수 있게 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선박의 엔진과 SCR(Selective Catalytic Reduction)챔버를 연결하는 배기관으로서, SCR챔버의 하부와 엔진에서 연장된 배기관을 연결하는 연결배관을 포함하며, 연결배관은 배기관이 연결되는 일측보다 SCR챔버가 연결되는 타측의 내경이 더 큰 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

선박의 엔진 배기관 구조{EXHAUST PIPE STRUCTURE OF SHIP}

본 발명은 엔진에서 SCR(Selective Catalytic Reduction)챔버로 연장된 배기관에 관한 것으로서, 특히 배기가스의 유속을 감소시켜 균일한 유동이 형성되도록 유도하며 연소 시에 발생하는 스파크를 차단할 수 있게 구성한 것이다.

일반적으로 가솔린, 디젤, 벙커유, LNG, LPG, 바이오연료 등의 각종 화석연료를 사용하는 엔진, 소각로 및 산업용 연소설비의 배기가스 중의 질소 산화물을 제거하기 위한 SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템에는 질소산화물을 환원시키기 위한 화학물질로 암모니아 가스 또는 우레아를 공급하여 질소산화물 제거에 이용한다.

도면에서, 도 1은 종래 기술에 따른 엔진 배기관 구조를 나타낸 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(1)에서 연장된 배기관(3)은 SCR챔버(5)에 연장되고, 엔진(1)에서 발생한 배기가스는 SCR챔버(5)를 통과한 후에 외부로 배기된다. SCR챔버(5)의 내부에는 벌집 구조의 촉매(7)가 수평 방향으로 배치되며, 배기관(3)에 공급되는 암모니아 가스가 배기가스와 촉매(7)를 통해 반응하면서 질소산화물이 제거된다.

한편, SCR챔버(5)와 배기관(3)의 사이에는 연결배관(9)이 위치하는데 종래의 연결배관(9)은 배기관(3)과 동일한 내경을 갖는다.

이와 같이 구성된 종래의 배기관 구조에 있어서, 배기가스와 암모니아 가스가 연결배관을 통해 SCR챔버로 진입함에 있어서 빠른 유속으로 인해, 유동이 균일하지 못하게 되는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해서 종래에는 엔진에서 SCR챔버까지 연장되는 배기관의 길이를 길게 하여야 한다.

또한, 엔진에서 연료가 연소되는 과정 중에 스파크가 발생하게 되고, 발생한 스파크가 외부로 배출되는 것을 차단하기 위해 스파크 차단부가 SCR챔버의 후단에 장착된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0009332(공개일; 2012.02.01)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 배기관에서 SCR챔버로 유입되는 배기가스의 압력변화 즉 속도를 늦춤으로 배기가스의 균일한 유동이 가능하며, 또한 배기가스가 SCR챔버로 진입하기 전에 스파크를 차단함으로써, 촉매의 기능을 유지할 수 있는 엔진 배기관 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선박의 엔진과 SCR(Selective Catalytic Reduction)챔버를 연결하는 배기관으로서, SCR챔버의 하부와 엔진에서 연장된 배기관을 연결하는 연결배관을 포함하며, 연결배관은 배기관이 연결되는 일측보다 SCR챔버가 연결되는 타측의 내경이 더 큰 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연결배관의 내부에는 스파크 차단부가 내장된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연결배관의 내경은 일측에서 타측으로 점차 확장되거나 연결배관의 일부에서 확장된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진 배기관 구조는 엔진에서 연장된 배기관과 SCR챔버 사이에서 구조적으로 압력변화를 완충하여 배기가스가 균일 유동하도록 한다. 따라서 SCR챔버의 내부로 균일하게 유입된 배기가스로 SCR챔버 내부에 장착된 촉매의 기능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이와 같이 연결배관의 내경이 배기관이 큼에 따라 연결배관의 내부에 스파크 차단부를 설치할 수 있으며, 스파크 차단부가 SCR챔버 전방에 위치하여 스파크의 진입을 차단함으로써, 촉매에 이물질이 고착되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 촉매에 이물질이 고착되는 것을 방지함에 따라 촉매의 기능을 유지할 수 있어 질소산화물 제거에 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 엔진 배기관 구조의 스파크 차단부는 메시 구조로서 스파크 차단부는 스파크의 진입을 차단하는 기능 외에도 배기가스의 난류를 유도하여 가스혼합효율 증가와 균일한 유동을 통해 촉매의 반응성을 향상시킨다.

도 1은 종래 기술에 따른 엔진 배기관 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엔진 배기관 구조를 나타낸 개념도이고,
도 3은 도 2에 도시된 연결배관의 구조를 나타낸 상세 단면도이며,
도 4는 도 3에 도시된 스파크 차단부를 나타낸 사시도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 엔진 배기관 구조의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 엔진 배기관 구조를 나타낸 개념도이고, 도 3은 도 2에 도시된 연결배관의 구조를 나타낸 상세 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 스파크 차단부를 나타낸 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(1)에서 SCR챔버(5)를 향해 배기관(3)이 연장되고, 배기관(3)과 SCR챔버(5)의 사이에 연결배관(100)이 위치하며, 연결배관(100)의 내부에는 스파크 차단부(110)가 형성된다.

아래에서는 이와 같이 구성된 선박의 엔진 배기관 구조에 대해 구체적으로 설명한다.

엔진(1)에서 SCR챔버(5)로 연장된 배기관(3)의 단부에는 플랜지(3F)가 고정되고, 연결배관(100)의 하단에 위치한 하부 플랜지(102)는 배기관(3)의 플랜지(3F)에 고정된다. 그리고 연결배관(100)의 상부 플랜지(101)는 SCR챔버(5)의 하부 플랜지(5F)에 고정된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 연결배관(100)의 하부 내경은 배기관(3)의 내경과 동일하고 상향으로 갈수록 연결배관(100) 전체적으로 확장되거나 또는 연결배관(100)의 일부가 확장된 구조(도 3의 예)를 갖는다. 그리고 연결배관(100)의 상부 내경은 SCR챔버(5)의 하부 내경과 동일하다. 따라서 배기관(3)을 통해 연결배관(100)으로 유입된 배기가스는 연결배관(100)을 통과하면서 확장되는 구조에 의해 배기가스의 유동이 균일하게 이루어진다. 즉 배기관(3)과 SCR챔버(5)의 압력변화를 연결배관(100)에서 완충하면서 배기가스의 유동을 균일하게 유도할 수 있다.

구체적으로, 앞서 설명한 바와 같이 연결배관(100)의 하단에서 상단까지 점차적으로 확장될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 연결배관(100)의 하부만 확장되도록 구성할 수 있다. 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 연결배관(100)의 상부 쪽 즉 확장된 내경에 스파크 차단부(110)를 위치할 수 있다.

스파크 차단부(110)는 도 4에 도시된 바와 같이 원기둥의 메시 구조를 가지며, 배기관(3)을 통해 연결배관(100)으로 유입된 배기가스가 메시 구조의 스파크 차단부(110)를 통과하면서 균일한 유동을 갖게 된다. 또한 불완전 연소된 연료가 배기가스의 열에 의해 점화될 경우, 즉 스파크가 발생할 경우 스파크는 스파크 차단부(110)에 부딪혀 SCR챔버(5)로의 진입이 차단된다.

따라서 스파크 차단부(110)가 SCR챔버(5)의 상단에 위치할 경우 스파크가 SCR챔버(5)의 촉매와 접하면서 촉매에 고착되어 반응을 저하시켰으나, 본 발명에서는 스파크가 SCR챔버(5)의 진입 전에 차단됨으로써, 촉매(7)에 의한 질소산화물 제거 반응을 유지할 수 있다는 장점이 있다.

1 : 엔진
3 : 배기관
5 : SCR챔버
7 : 촉매
9, 100 : 연결배관
101 : 상부 플랜지
102 : 하부 플랜지
110 : 스파크 차단부

Claims (3)

1. 엔진(1)과 SCR(Selective Catalytic Reduction)챔버(5)를 연결하는 배기관으로서,
   SCR챔버(5)의 하부와 엔진(1)에서 연장된 배기관(3)을 연결하는 연결배관(100)을 포함하며,
   연결배관(100)은 배기관(3)이 연결되는 하단보다 SCR챔버(5)가 연결되는 상단의 내경이 더 크며,
   연결배관(100)의 하단에는 하부 플랜지(102)가 형성되어 배기관(3)의 플랜지(3F)와 체결되고, 연결배관(100)의 상단에는 상부 플랜지(101)가 형성되어 SCR챔버(5)의 하부 플랜지(5F)와 체결되며,
   연결배관(100)의 상단부는 원통 구조로서 내부에 원기둥 메시 구조의 스파크 차단부(110)가 내장되고, 연결배관(100)의 하단부는 하단에서 상부로 점차 내경이 확장된 구조인 것을 특징으로 하는 선박의 엔진 배기관 구조.
   
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