KR102083689B1 - Method for the exhaust gas retreatment on an internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
적어도 하나의 배기 가스 터보 과급기(13)를 통한 적어도 일단의 배기 가스 터보 과급 및 SCR 촉매 변환기(14)를 통한 배기 가스 정화를 포함하는, 내연기관(10), 특히 중유로 작동되는 내연기관에서 배기 가스 재처리 방법에 있어서, 배기 가스의 유동 방향으로 상기 또는 각각의 배기 가스 터보 과급기(13)의 상류에 SCR 촉매 변환기(14)가 배치되고, 상기 배기 가스의 유동 방향으로 상기 SCR 촉매 변환기(14) 하류에서 그리고 상기 또는 각각의 배기 가스 터보 과급기(13)의 상류에서 이산화황이 산화되어 삼산화황을 형성하고, 상기 배기 가스의 유동 방향으로 상기 또는 각각의 배기 가스 터보 과급기(13)의 하류에서 삼산화황이 축합되어 황산을 형성하고, 황산으로서 상기 배기 가스로부터 제거된다.Exhaust from the internal combustion engine 10, in particular from an internal combustion engine operated with heavy oil, comprising at least one exhaust gas turbocharge through at least one exhaust gas turbocharger 13 and exhaust gas purification through the SCR catalytic converter 14. In the gas reprocessing method, an SCR catalytic converter 14 is disposed upstream of the or each exhaust gas turbocharger 13 in the flow direction of the exhaust gas, and the SCR catalytic converter 14 in the flow direction of the exhaust gas. ) Sulfur dioxide is oxidized downstream and upstream of the or each exhaust gas turbocharger 13 to form sulfur trioxide, and sulfur trioxide downstream of the or each exhaust gas turbocharger 13 in the flow direction of the exhaust gas. Condensation forms sulfuric acid and is removed from the exhaust gas as sulfuric acid.
Description
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 내연기관에서 배기 가스 재처리 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 제 11 항의 전제부에 따른 내연기관에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas reprocessing method in an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an internal combustion engine according to the preamble of
DE 10 2004 027 593 A1에는 일단 또는 2단의 배기 가스 과급 및 SCR 촉매 변환기에 의한 배기 가스 정화가 이루어지는 내연기관이 개시되어 있다. 일단의 배기 가스 과급의 경우, 상기 선행 기술에 따른 SCR 촉매 변환기는 배기 가스 터보 과급기의 터빈 하류에 또는 배기 가스 터보 과급기의 터빈의 상류에 배치된다. 2개의 배기 가스 터보 과급기를 구비한 2단 배기 가스 과급의 경우, 상기 선행 기술에 따른 SCR 촉매 변환기는 2개의 배기 가스 터보 과급기의 2개의 터빈 사이에 접속된다. 또한, 상기 선행 기술에는 배기 가스를 SCR 촉매 변환기를 지나 SCR 촉매 변환기 하류에 배치된 배기 가스 터보 과급기의 터빈의 방향으로 안내하기 위해 바이패스 라인을 통해 SCR 촉매 변환기를 우회하는 것이 이미 개시되어 있다. 상기 바이패스 라인을 통한 배기 가스 흐름은 조절 장치에 의해 조절될 수 있다.DE 10 2004 027 593 A1 discloses an internal combustion engine in which one or two stages of exhaust gas charging and exhaust gas purification by an SCR catalytic converter are performed. In the case of a single exhaust gas charging, the SCR catalytic converter according to the prior art is arranged downstream of the turbine of the exhaust gas turbocharger or upstream of the turbine of the exhaust gas turbocharger. In the case of two stage exhaust gas charging with two exhaust gas turbochargers, the SCR catalytic converter according to the prior art is connected between two turbines of two exhaust gas turbochargers. In addition, the prior art already discloses bypassing the SCR catalytic converter via a bypass line to direct the exhaust gas through the SCR catalytic converter in the direction of the turbine of the exhaust gas turbocharger disposed downstream of the SCR catalytic converter. The exhaust gas flow through the bypass line can be regulated by the regulating device.
SCR 촉매 변환기에 의해 배기 가스 중의 산화질소, 특히 일산화질소 및 이산화질소를 규정된 방식으로 줄이는 것이 이미 가능하기는 하지만, 특히 중유로 작동되는 내연기관에서 SO2 방출을 줄이고자 하는 추가적인 요구가 있다.Although it is already possible to reduce nitrogen oxides, in particular nitrogen monoxide and nitrogen dioxide, in the exhaust gas by the SCR catalytic converter in a defined manner, there is an additional need to reduce SO 2 emissions, especially in internal combustion engines operated with heavy oil.
이로부터 출발하여, 본 발명의 목적은 내연기관에서의 배기 가스 재처리를 위한 새로은 타입의 방법 및 새로운 타입의 내연기관을 안출하는 데 주안점을 두고 있다.Starting from this, the object of the present invention is to focus on a new type of method and a new type of internal combustion engine for exhaust gas reprocessing in an internal combustion engine.
상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 방법에 의해 해결된다. 본 발명에 따라, 이산화황을 산화시키기 위한 촉매 변환기가 배기 가스 터보 과급기의 상류에서 배기 가스 터보 과급식 내연기관의 배기 가스 내에 설치되고, 배기 가스의 유동 방향으로 볼 때 상기 또는 각각의 배기 가스 터보 과급기의 하류에서 삼산화황이 축합되어 황산을 형성하고, 황산 및/또는 황산염으로서 배기 가스로부터 제거된다.The problem is solved by the method according to claim 1. According to the invention, a catalytic converter for oxidizing sulfur dioxide is installed in the exhaust gas of an exhaust gas turbocharged internal combustion engine upstream of the exhaust gas turbocharger, and the or each exhaust gas turbocharger as viewed in the flow direction of the exhaust gas. Downstream of the condensation, sulfur trioxide is condensed to form sulfuric acid and removed from the exhaust gas as sulfuric acid and / or sulfate.
본 발명에 따라 특히 중유로 작동되는 내연기관에서 SO2 배출을 줄이기 위해 2가지 조치, 즉 한편으로는 배기 가스 과급의 상류에서 산화황을 산화시켜 삼산화황을 형성하는 조치와, 다른 한편으로는 배기 가스 과급의 하류에서 삼산화황을 축합하여 황산을 형성하는 조치가 조합되어 사용된다. 이산화황을 삼산화황으로 산화시키는 것은 SO2 산화 촉매 변환기에 의해 이루어지고, 이 경우 상기 산화가 배기 가스 과급의 상류에서 상기 산화 촉매 변환기에서 이루어지기 때문에 삼산화황으로 이산화황의 산화시 배기 가스가 높은 온도 및 높은 압력을 갖고, 그에 따라 SO2 산화가 최적의 작동 조건 하에서 가속되어 진행되며, 특히 적합한 예열 장치에 의해 배기 가스를 예열할 필요 없이 진행된다. 또한, 배기 가스 과급의 하류에서 삼산화황이 축합되어 황산을 형성한다. 이 경우, 배기 가스 과급의 상기 또는 각각의 터빈을 통한 엔탈피 기울기로 인해 산화질소로부터 이산화질소로의 산화보다 훨씬 더 낮은 온도에서 삼산화황으로부터 황산으로의 축합이 이루어지므로, 배기 가스 과급의 하류에서 삼산화황으로부터 황산으로의 축합도 최적으로 작동 조건으로 그리고 그에 따라 효율적으로 이루어질 수 있다.In order to reduce SO 2 emissions, in particular in internal combustion engines operating with heavy oils, according to the invention two measures, on the one hand, the oxidation of sulfur oxides upstream of the exhaust gas charging to form sulfur trioxide, and on the other hand Downstream of the supercharge, a condensation of sulfur trioxide to form sulfuric acid is used in combination. The oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide is by means of an SO 2 oxidation catalytic converter, in which case the exhaust gas at high temperature and high pressure when oxidizing sulfur dioxide to sulfur trioxide because the oxidation takes place in the oxidation catalytic converter upstream of the exhaust gas charge. SO 2 oxidation is thus accelerated and proceeded under optimum operating conditions, in particular without the need to preheat the exhaust gas by means of a suitable preheating device. Further, downstream of the exhaust gas charging, sulfur trioxide is condensed to form sulfuric acid. In this case, condensation from sulfur trioxide to sulfuric acid occurs at a temperature much lower than oxidation from nitrogen oxides to nitrogen dioxide due to the enthalpy slope through the above or each turbine of the exhaust gas charging, so that sulfur dioxide from sulfur trioxide to sulfur dioxide downstream of the exhaust gas charging Condensation can also be effected optimally and accordingly.
본 발명에 따라, SCR 촉매 변환기가 SO2 산화 촉매 변환기의 상류에 설치되는 방식으로 상기 방법이 SCR 촉매 변환기와 조합될 수 있다.According to the invention, the process can be combined with an SCR catalytic converter in such a way that the SCR catalytic converter is installed upstream of the SO 2 oxidation catalytic converter.
바람직하게는 암모니아, 및/또는 배기 가스 중에서 암모니아로 변환되는 암모니아 전구체 물질이 SCR 촉매 변환기의 상류에서 배기 가스 내로 도입된다. SCR 촉매 변환기의 상류에서 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질을 배기 가스 내로 도입하는 것은 SCR 촉매 변환기 내에서 산화질소의 효과적인 변환을 허용한다. Preferably, ammonia and / or ammonia precursor material which is converted into ammonia in the exhaust gas is introduced into the exhaust gas upstream of the SCR catalytic converter. Introducing ammonia and / or ammonia precursor material into the exhaust gas upstream of the SCR catalytic converter allows for efficient conversion of nitrogen oxides within the SCR catalytic converter.
본 발명의 제 1 바람직한 개선예에 따라, 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질은, 공급 비가 NH3/NOx > 1 이며 그에 따라 SCR 촉매변환기의 하류에서 암모니아가 배기 가스 내에 주어져서 황산의 중성화에 사용되도록, 배기 가스 내로 도입된다. 본 발명의 제 2 바람직한 개선예에 따라, SCR 촉매 변환기의 상류에서 그리고 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질이 배기 가스 내로 도입되는 위치의 하류에서, 배기 가스 부분 흐름이 분기되고, 상기 배기 가스 부분 흐름을 통해 황산 축합의 하류에서 황산에 또는 황산 축합의 상류에서 배기 가스에 암모니아가 공급될 수 있고, 상기 암모니아는 황산의 중화에 사용된다. 2개의 바람직한 개선예에 의해, 축합시 생기는 황산을 특히, SCR 촉매 변환기에서 필요한 암모니아에 의해 중화시키는 것이 가능하다. 축합시 생기는 황산의 중화를 위해, 별도의 염기성 성분은 필요 없다.According to a first preferred refinement of the invention, the ammonia and / or ammonia precursor material has a feed ratio of NH 3 / NO x > 1 and thus downstream of the SCR catalytic converter, ammonia is introduced into the exhaust gas so that it is used in the neutralization of sulfuric acid. According to a second preferred refinement of the invention, upstream of the SCR catalytic converter and downstream of the position where the ammonia and / or ammonia precursor material is introduced into the exhaust gas, the exhaust gas partial flow branches and the exhaust gas partial flow is diverted. Ammonia can be fed to sulfuric acid downstream of sulfuric acid condensation or to the exhaust gas upstream of sulfuric acid condensation, which is used for neutralization of sulfuric acid. With two preferred refinements, it is possible to neutralize the sulfuric acid produced during condensation, especially with the ammonia required in the SCR catalytic converter. In order to neutralize the sulfuric acid produced during condensation, a separate basic component is not necessary.
바람직하게는 배기 가스 부분 흐름의 배기 가스가 추가의 SCR 촉매 변환기를통해 및/또는 가수분해 촉매 변환기를 통해 안내된다. 한편으로 이는 가수분해 촉매 변환기에서 NH3 전구체 물질의 양적 분해를 보장하고, 다른 한편으로는 황산의 중화를 위해 필요한 NH3를 포함하는 배기 가스 통로를 통해 산화질소가 방출된다.Preferably the exhaust gas of the exhaust gas partial stream is guided through an additional SCR catalytic converter and / or through a hydrolysis catalytic converter. On the one hand this ensures quantitative decomposition of the NH 3 precursor material in the hydrolysis catalytic converter and on the other hand the nitrogen oxides are released through the exhaust gas passage which contains NH 3 which is necessary for the neutralization of sulfuric acid.
본 발명에 따른 내연기관은 청구항 제 12 항에 규정된다.An internal combustion engine according to the invention is defined in
본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예들이 도면을 참고로 설명되지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.Preferred refinements of the invention are set forth in the dependent claims and the following description. Embodiments of the present invention are described with reference to the drawings, but are not limited thereto.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 과급식 내연기관의 개략도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 과급식 내연기관의 개략도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 과급식 내연기관의 개략도.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 과급식 내연기관의 개략도.1 is a schematic diagram of a turbocharged internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention;
2 is a schematic diagram of a turbocharged internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention;
3 is a schematic diagram of a turbocharged internal combustion engine according to a third embodiment of the invention;
4 is a schematic diagram of a turbocharged internal combustion engine according to a fourth embodiment of the invention;
본 발명은 내연기관, 특히 중유로 작동되는 선박 디젤 엔진에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 내연기관에서 배기 가스 재처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an internal combustion engine, in particular a marine diesel engine operated with heavy oil. The invention also relates to an exhaust gas reprocessing method in the internal combustion engine.
중유로 작동되는 내연기관의 특수성은 내연기관에 의해 사용되는 연료, 즉 중유가 높은 황 함량을 갖는다는 것이다. 배기 가스 규정이 점점 더 엄격해짐에 따라, 산화황 배출을 더 줄일 필요가 있다. 본 발명은 중유로 작동되는 내연기관에서 SO2 배출을 효과적으로 줄일 수 있는 조치들 또는 특징들을 제시한다.The specialty of an internal combustion engine operated with heavy oil is that the fuel used by the internal combustion engine, ie heavy oil, has a high sulfur content. As exhaust gas regulations become increasingly stringent, there is a need to further reduce sulfur oxide emissions. The present invention proposes measures or features that can effectively reduce SO 2 emissions in heavy oil operated internal combustion engines.
도 1은 다수의 실린더(12)를 구비한 엔진(11), 배기 가스 터보 과급기(13)를 통한 배기 가스 과급 및 SCR 촉매 변환기(14)를 통한 배기 가스 정화를 포함하는 본 발명에 따른 제 1 내연기관(10)을 도시한다.1 shows a first embodiment according to the invention comprising an
연료, 특히 중유의 연소시, 엔진(11)의 실린더(12)에서 발생하는 배기 가스는 배기 가스 정화를 위해 먼저 SCR 촉매 변환기(14)를 통해 그리고 후속해서 에너지 회수를 위해 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)을 통해 안내되고, 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15) 내에서 배기 가스의 팽창 시에 얻어지는 에너지는 실린더(2)에서 연료의 연소를 위해 필요한 급기를 배기 가스 터보 과급기(13)의 압축기(16)의 영역에서 압축하기 위해 사용된다.In the combustion of fuel, in particular heavy oil, the exhaust gases generated in the
SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 배기 가스 내로 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질이 도입되고, 상기 암모니아 전구체 물질은 예를 들면 우레아 수용액일 수 있다. 이러한 암모니아 전구체 물질은 배기 가스 내에서 변환되어 암모니아를 형성하고, SCR 촉매 변환기(14)는 산화질소의 변환시 환원제로서 암모니아를 필요로 한다.Ammonia and / or ammonia precursor material is introduced into the exhaust gas upstream of the SCR
도 1에는 암모니아 제너레이터(17)가 도시되고, 상기 암모니아 제너레이터에서는 암모니아가 형성된다. 도 1에서 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 암모니아가 엔진(11)의 실린더(12)를 벗어난 배기 가스 내로 도입된다.1 shows an
본 발명에 따라 배기 가스의 유동 방향으로 SCR 촉매 변환기(14)의 하류에서 그리고 터빈(15)의 상류에서 배기 가스 터보 과급기(13)는 배기 가스의 이산화황을 이산화질소로 산화시킨다. 즉, 도 1에 따라 배기 가스의 유동 방향으로 SCR 촉매 변환기(14)의 하류에 그리고 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)의 상류에 배치된 SO2 산화 촉매 변환기(18)에 의해 산화시킨다. SO2 산화 촉매 변환기의 이러한 위치 설정으로 인해, SO2 산화가 높은 온도 및 높은 압력에서, 그에 따라 효과적으로 실시될 수 있고, SO2 산화 촉매 변환기(18)의 상류에서 배기 가스의 예열은 필요 없다.According to the invention the exhaust gas turbocharger 13 oxidizes sulfur dioxide of the exhaust gas to nitrogen dioxide downstream of the SCR
또한, 본 발명에 따라 배기 가스의 유동 방향으로 배기 가스 터보 과급기(13)의 하류에서, 즉 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)의 하류에서 삼산화황이 황산으로 축합된다. 이를 위해, 도 1에 따라 배기 가스 터보 과급기(13)의 하류에, 즉 상기 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)의 하류에 H2SO4 축합기(19; condenser)가 배치된다. 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)을 벗어난 배기 가스가 H2SO4 축합기(19)에 공급되고, 이 경우 H2SO4 축합기를 한편으로는 배기 가스가 그리고 다른 한편으로는 황산이 벗어나며, H2SO4 축합기(19)에서 삼산화황의 축합으로 인해 생기는 황산은 용기(20) 내에 모인다.Furthermore, according to the invention sulfur trioxide is condensed with sulfuric acid downstream of the
터빈(15)을 통한 엔탈피 기울기로 인해, SO2 산화 촉매 변환기에서의 산화보다 훨씬 더 낮은 온도에서 H2SO4 축합기(19)에서의 축합이 이루어진다. SO2 산화 촉매 변환기(18)에서의 산화 및 H2SO4 축합기(19)에서의 축합이 최적의 프로세스 조건에서 이루어진다.Due to the enthalpy slope through the
여기서, SO2 산화 촉매 변환기(18)의 영역에서 활성 성분으로서 바나듐 V 및/또는 칼륨 K 및/또는 나트륨 Na 및/또는 세슘 Cs 및/또는 철 Fe 및/또는 세륨 Ce 및 경우에 따라 이 원소들의 산화물이 사용될 수 있다는 것이 지적된다.Here, in the region of the SO 2 oxidation
상기 활성 성분 중 바나듐의 양은 5% 초과이고, 바람직하게는 7% 초과이고, 더욱 바람직하게는 9% 초과이다, The amount of vanadium in the active ingredient is greater than 5%, preferably greater than 7%, more preferably greater than 9%,
본 발명의 바람직한 개선예에 따라, 축합시 생긴 황산은 중화되며, 이 경우 황산의 염이 형성된다.According to a preferred refinement of the invention, the sulfuric acid produced during condensation is neutralized, in which case salts of sulfuric acid are formed.
이를 위해, 도 1의 실시예에서 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질은, 공급 비가 NH3/NOx > 1 이어서, SCR 촉매 변환기(14)의 하류에서 암모니아가 배기 가스 내에 주어지고, 상기 암모니아가 H2SO4 축합기(19)의 영역에서 생긴 황산의 중화를 위해 사용될 수 있도록, 배기 가스 내로 도입될 수 있다.To this end, in the embodiment of FIG. 1, the ammonia and / or ammonia precursor material has a feed ratio NH 3 / NO x > 1, whereby ammonia is given in the exhaust gas downstream of the SCR
이와는 달리, 도 2에 따라 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 그리고 암모니아 제너레이터(17) 내에서 생긴 암모니아가 배기 가스 내로 도입되는 위치의 하류에서, 바이패스(21)를 통해 배기 가스 부분 흐름이 분기되고 SCR 촉매 변환기(14), SO2 산화 촉매 변환기(18) 및 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)을 지나 안내됨으로써, 배기 가스 부분 흐름이 H2SO4 축합기(19)의 상류에서 배기 가스와 혼합되는 방식으로 황산이 중화될 수도 있다. 이 경우, 배기 가스 부분 흐름 내에 다시 황산의 중화를 위해 사용될 수 있는 암모니아가 주어진다. 이와 관련해서, 바이패스(21)를 통해 안내된 배기 가스 부분 흐름의 배기 가스가 추가의 SCR 촉매 변환기(22)를 통해 안내될 수 있다.Alternatively, the exhaust gas partial flow diverges through the
도 3은, 바이패스(21)를 통해 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 그리고 암모니아 제너레이터(17) 내에서 발생한 암모니아가 배기 가스 내로 도입되는 위치의 하류에서 배기 가스 흐름으로부터 분기된 배기 가스 부분 흐름의 배기 가스도 H2SO4 축합기(19)의 영역에서 생긴 황산의 중화를 위해 사용되는, 본 발명의 변형예를 도시한다. 그러나, 도 3에서는 도 2와는 달리 배기 가스 부분 흐름이 황산 또는 황산 회로에 공급되며, H2SO4 축합기(19)의 상류에서 터빈(15)을 벗어난 배기 가스 흐름과 혼합되지 않는다. 도 3의 변형예에서도 배기 가스 부분 흐름의 배기 가스를 SCR 촉매 변환기를 통해 안내하기 위해, 선택적으로 바이패스(21)에 별도의 SCR 촉매 변환기(22)가 할당될 수 있다.3 shows an exhaust gas partial flow branched from the exhaust gas stream upstream of the SCR
도 4는, 엔진(11)의 하류에서 배기 가스 내로 암모니아가 아니라 암모니아 전구체 물질이 도입되고, 상기 암모니아 전구체 물질이 배기 가스 내에서 변환되어 암모니아를 형성하는, 본 발명의 변형예를 도시한다. 상기 암모니아 전구체 물질은 예를 들면 우레아 수용액일 수 있고, 상기 수용액은 배기 가스 내에서 변환되어 암모니아, 이산화탄소 및 수증기를 형성한다. FIG. 4 shows a variant of the invention in which an ammonia precursor material, not ammonia, is introduced into the exhaust gas downstream of the
도 4의 변형예에서, 도 3의 변형예에서와 같이, SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 그리고 암모니아 전구체 물질이 배기 가스 내로 도입되는 위치의 하류에서, 바이패스(21)를 통해 배기 가스 부분 흐름이 분기되고, 상기 배기 가스 부분 흐름은 도 4에서, 암모니아 전구체 물질이 암모니아로 변환되는 것을 가속하거나 개선하기 위해, 가수분해 촉매 변환기(23)를 통해 안내된다.In the variant of FIG. 4, as in the variant of FIG. 3, upstream of the SCR
제어 가능한 또는 조절 가능한 초크(24)에 의해, 바이패스(21)를 통해 안내된 배기 가스 부분 흐름이 조절될 수 있다. 제어 가능한 또는 조절 가능한 초크들(25 및 26)에 의해, 가수분해 촉매 변환기(23)를 통해 안내되고, 바이패스(21)를 통해 SCR 촉매 변환기(14), SO2 산화 촉매 변환기(18) 및 배기 가스 터보 과급기(13)를 지나 안내되며, 황산 회로에 공급되는 부분 흐름의 양 또는 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 메인 흐름 내로 되돌아가는 배기 가스 부분 흐름의 양이 조절될 수 있다.By means of a controllable or
모든 도시된 실시예의 공통점은 중유로 작동되는 과급식 내연기관(10)에서 SCR 촉매 변환기(14)의 하류에 그리고 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)의 상류에, SO2 산화 촉매 변환기(18)가 제공된다는 것이고, 상기 SO2 산화 촉매 변환기에 의해 높은 온도 및 높은 압력에서 SO2 산화가 가속되어 실시될 수 있다.Common to all the illustrated embodiments is a SO 2 oxidation catalytic converter downstream of the SCR
또한, 모든 실시예에서, 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)의 하류에 H2SO4 축합기가 설치됨으로써, 삼산화황이 축합되어 황산을 형성하고, 황산의 형태로 배출된다. Further, in all embodiments, the H 2 SO 4 condenser is installed downstream of the
바람직하게는, 발생한 황산이 SCR 촉매 변환기(14)의 영역에서 환원제로서 필요한 암모니아에 의해 중화된다.Preferably, the generated sulfuric acid is neutralized by the ammonia required as reducing agent in the region of the SCR
전술한 바와 같이, 황산의 중화를 위해 사용된 암모니아는 H2SO4 축합기(19)의 상류에서 그리고 터빈(15)의 하류에서 배기 가스와 혼합될 수 있거나 또는 H2SO4 축합기(19)의 하류에서 황산과 혼합될 수 있다.As mentioned above, the ammonia used for neutralization of sulfuric acid may be mixed with the exhaust gas upstream of the H 2 SO 4
암모니아는 공급 비 > 1 로 제공될 수 있으므로, 바이패스 라인의 필요 없이 SCR 촉매 변환기(14)의 하류에서 그리고 H2SO4 축합기(19)의 상류에서 배기 가스 내에 황산을 중화하기에 충분한 양의 암모니아가 제공된다.Since ammonia can be provided at a feed ratio> 1, an amount sufficient to neutralize sulfuric acid in the exhaust gas downstream of the SCR
다른 한편으로는 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 바이패스 라인(21)에 의해 배기 가스 메인 흐름으로부터 배기 가스 부분 흐름이 분기될 수 있고, 배기 가스 부분 흐름 내에 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질이 포함됨으로써, 황산의 중화를 위해 사용되는 암모니아가 제공된다.On the other hand, the exhaust gas partial flow can be diverted from the exhaust gas main stream by the
특히 바람직한 실시예(도 2 내지 도 4 참고)에서, 바이패스 라인(21)를 통해 SCR 촉매 변환기(14), SO2 산화 촉매 변환기(18) 및 터빈(15)을 지나 안내된 배기 가스 부분 흐름이 바이패스 라인(21)의 영역에서 SCR 촉매 변환기(22) 및/또는 가수분해 촉매 변환기(23)를 통해 안내된다. 가수분해 촉매 변환기(23)를 통해, 배기 가스 내에 암모니아의 생성이 지원될 수 있다. 바이패스(21)의 별도의 SCR 촉매 변환기(22)를 통해 배기 가스 부분 흐름 내의 산화질소가 환원될 수 있다.In a particularly preferred embodiment (see FIGS. 2-4), the exhaust gas partial flow guided through the
바이패스 라인(21) 내에 SCR 촉매 변환기(22)가 설치되면, 배기 가스 부분 흐름에 대해서도, SCR 촉매 변환기(22)의 하류에서 황산암모늄(NH4)2SO4 내의 황산 H2SO4의 중화를 위한 충분한 암모니아 NH3를 제공하기 위해 배기 가스 부분 흐름 내에 공급 비가 > 1인 것이 적용된다.When the SCR
10 내연기관
11 엔진
12 실린더
13 배기 가스 터보 과급기
14 SCR 촉매 변환기
15 터빈
16 압축기
17 암모니아 제너레이터
18 SO2 산화 촉매 변환기
19 H2SO4 축합기
20 용기
21 바이패스
22 SCR 촉매 변환기
23 가수분해 촉매 변환기
24, 25, 26 초크10 internal combustion engine
11 engine
12 cylinder
13 exhaust gas turbocharger
14 SCR catalytic converter
15 turbines
16 compressor
17 Ammonia Generator
18 SO 2 Oxidation Catalytic Converter
19 H 2 SO 4 condenser
20 containers
21 bypass
22 SCR catalytic converter
23 hydrolysis catalytic converter
24, 25, 26 chokes
Claims (17)
상기 내연기관의 실린더에서 발생하는 배기 가스가 상기 배기 가스 터보 과급기의 상류에 설치된 SO2 산화 촉매 변환기에 안내되고, 상기 SO2 산화 촉매 변환기에서 이산화황의 산화가 이루어지며,
이후 상기 배기 가스는, 상기 배기 가스의 유동 방향으로 상기 배기 가스 터보 과급기 또는 각각의 배기 가스 터보 과급기의 하류에 배치된 H2SO4 축합기에 안내되고, 상기 H2SO4 축합기에서 삼산화황이 축합되어 황산을 형성하고, 황산, 황산염, 또는 황산 및 황산염으로서 상기 배기 가스로부터 제거되고,
이산화황의 산화를 위한 상기 SO2 산화 촉매 변환기의 상류에 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction; SCR)을 위한 SCR 촉매 변환기가 설치되고,
상기 SCR 촉매 변환기의 상류에서, 암모니아, 상기 배기 가스 내에서 암모니아로 변환되는 암모니아 전구체 물질, 또는 암모니아 및 암모니아 전구체 물질이 상기 배기 가스 내로 도입되며,
상기 SCR 촉매 변환기의 상류에서 배기 가스 부분 흐름이 분기되고, 상기 배기 가스 부분 흐름을 통해 황산 축합의 하류에서 암모니아가 상기 황산에 공급될 수 있으며, 상기 암모니아는 상기 황산의 중화를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재처리 방법.A method of reprocessing an exhaust gas in an internal combustion engine comprising at least one exhaust gas turbocharge and at least one exhaust gas turbocharger through at least one exhaust gas turbocharger,
The exhaust gas generated in the cylinder of the internal combustion engine is guided to an SO 2 oxidation catalytic converter installed upstream of the exhaust gas turbocharger, and oxidation of sulfur dioxide occurs in the SO 2 oxidation catalytic converter,
The exhaust gas is then guided to an H 2 SO 4 condenser disposed downstream of the exhaust gas turbocharger or each exhaust gas turbocharger in the flow direction of the exhaust gas, wherein sulfur trioxide condenses in the H 2 SO 4 condenser. To form sulfuric acid, which is removed from the exhaust gas as sulfuric acid, sulfate, or sulfuric acid and sulfate,
An SCR catalytic converter for Selective Catalytic Reduction (SCR) is installed upstream of the SO 2 oxidation catalytic converter for the oxidation of sulfur dioxide,
Upstream of the SCR catalytic converter, ammonia, an ammonia precursor material which is converted into ammonia in the exhaust gas, or ammonia and ammonia precursor material is introduced into the exhaust gas,
An exhaust gas partial flow is branched upstream of the SCR catalytic converter, and via the exhaust gas partial flow, ammonia can be supplied to the sulfuric acid downstream of sulfuric acid condensation, the ammonia being used for neutralization of the sulfuric acid. Exhaust gas reprocessing method.
상기 배기 가스 터보 과급기(13)의 상류에 이산화황의 산화를 위한 SO2 산화 촉매 변환기(18)가 설치되고, 상기 배기 가스의 유동 방향으로 상기 배기 가스 터보 과급기 또는 각각의 배기 가스 터보 과급기의 하류에 H2SO4 축합기(19)가 배치됨으로써, 삼산화황이 황산의 형태로 축합되어 상기 배기 가스로부터 제거되며,
이산화황의 산화를 위한 상기 SO2 산화 촉매 변환기의 상류에 선택적 촉매 환원을 위한 SCR 촉매 변환기(14)가 설치되고,
상기 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서, 암모니아 또는 배기 가스 내에서 암모니아로 변환될 수 있는 암모니아 전구체 물질이 상기 배기 가스 내로 도입될 수 있으며,
상기 SCR 촉매 변환기(14)의 전방에서 분기되는 바이패스 라인(21)이 제공되고, 상기 바이패스 라인(21)은 상기 배기 가스 터보 과급기(13) 또는 각각의 배기 가스 터보 과급기(13)의 하류에서 그리고 상기 H2SO4 축합기(19)의 상류에서 상기 배기 가스의 흐름 내로 통하는 것인 내연기관. An internal combustion engine comprising at least one exhaust gas turbocharger and at least one sulfur removal device of the exhaust gas through at least one exhaust gas turbocharger 13,
An SO 2 oxidation catalytic converter 18 for the oxidation of sulfur dioxide is provided upstream of the exhaust gas turbocharger 13, and downstream of the exhaust gas turbocharger or each exhaust gas turbocharger in the flow direction of the exhaust gas. By placing the H 2 SO 4 condenser 19, sulfur trioxide is condensed in the form of sulfuric acid and removed from the exhaust gas,
SCR catalytic converter 14 for selective catalytic reduction is installed upstream of the SO 2 oxidation catalytic converter for oxidation of sulfur dioxide,
Upstream of the SCR catalytic converter 14, ammonia or ammonia precursor material that can be converted into ammonia in the exhaust gas can be introduced into the exhaust gas,
A bypass line 21 is provided which branches in front of the SCR catalytic converter 14, the bypass line 21 being downstream of the exhaust gas turbocharger 13 or each exhaust gas turbocharger 13. And into the stream of exhaust gas upstream of the H 2 SO 4 condenser (19).
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Legal Events
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |