KR102154363B1 - Scr 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 T/C(Turbo Charger) 후단에 설치되어 배기가스 내 질소 산화물(NOx)을 성능 저하 없이 제거할 수 있도록 하는 SCR 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 T/C(Turbo Charger) 후단에 설치되며, 배기가스 내의 유해 성분을 제거하는 SCR 촉매가 설치된 SCR 반응기; 상기 SCR 반응기로 유입되는 배기가스에 솔리드 환원제 분말을 분사하는 솔리드 환원제 분사 장치; 상기 SCR 촉매를 향해 고압의 압축 공기를 분사하는 수트 블로어; 압축 공기 공급기로부터 공급받은 압축 공기를 가열시키는 가열 장치; 및 SCR 시스템 운전시에는 상기 가열 장치에 의해 가열된 압축 공기를 상기 수트 블로어의 압축 공기 저장 탱크로 공급하고, SCR 시스템 비운전시에는 상기 가열 장치에 의해 가열된 압축 공기를 상기 SCR 반응기 내로 공급하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명은 T/C 후단에 설치되어 성능 저하 없이 질소 산화물(NOx)을 제거할 수 있게 된다.

Description

SCR 시스템 및 그 제어 방법{SCR SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 SCR 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 T/C(Turbo Charger) 후단에 설치되어 배기가스 내 질소 산화물(NOx)을 성능 저하 없이 제거할 수 있도록 하는 SCR 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박에는 선박을 추진시키기 위해 프로펠러를 구동하는 메인 엔진과 선박에 탑재된 각종 장비나 의장품 등에 전원을 공급하기 위한 다수의 발전용 엔진 등이 설치되어 운영되고 있다.
이러한 선박 엔진에서 연소 후 배출되는 배기가스에는 다수의 부유성 미립자와 질소 산화물인 NOx, 황산화물인 SOx 등의 유해성 물질이 포함되어 있다.
따라서 엔진의 배기 라인에는 매연 여과 장치(DPF:Diesel Particulate Filter), 선택적 촉매 환원 장치(SCR:Selective Catalytic Reduction), 스크러버(Scrubber, SOx 제거) 등을 설치하여 배기가스 내의 유해 성분을 제거하고 있다.
이 중에서 SCR 시스템은 배기가스 내의 질소 산화물(NOx)을 촉매(Catalyst) 층에서 암모니아(NH3), 우레아(Urea) 등의 환원제와의 화학적 반응을 통해 인체에 무해한 물과 질소로 분해한 후 배출시키는 장치이다.
여기서 SCR 촉매(Catalyst)는 압출 혹은 금속성 코팅이 형성된 다공질 촉매 필터로 이루어진 것으로서, 배기 라인에 설치된 SCR 반응기 내에 한 개 또는 두 개가 연속 설치되어 배기가스 내의 유해 성분을 제거하게 된다.
기존의 대형엔진용 SCR 시스템은 ABS(Ammonium Bisulfate:NH4HSO4) 생성 방지, 분해 및 NOx 제거를 위하여 연료 중 황 함량에 따라 250℃ 이상의 고온이 필요함에 따라 엔진 튜닝을 통해 배기가스 온도를 높이거나, 도 1에 도시하는 바와 같이 배기가스 온도가 250~500℃인 엔진 T/C(Turbo Charger) 전단에 설치된다.
그러나 SCR 시스템을 T/C 전단에 설치하게 되면, 협소한 엔진룸으로 인하여 SCR 시스템의 배치에 어려움이 있다.
또한 SCR 시스템을 T/C 전단에 설치하게 되면, T/C 전단의 높은 온도로 인하여 촉매의 강도 저하, 수명 단축이 초래되고, 이러한 문제를 해결하기 위해 고온용 촉매가 필요하며, 1~5bar의 높은 압력을 견딜 수 있는 원통형 구조의 SCR 반응기 형상이 요구된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 배기가스 온도가 150~300℃이며, 압력은 대기압 수준인 T/C 후단에 SCR 시스템을 설치할 수 있다.
SCR 시스템을 T/C 후단에 설치하게 되면, 엔진룸 외부에 SCR 시스템을 설치할 수 있게 됨에 따라 SCR 시스템을 공간 제약 없이 자유로이 배치할 수 있게 된다.
그러나 SCR 시스템을 T/C 후단에 설치하게 되면, 배기가스의 낮은 온도로 인하여 NOx 제거 성능의 확보가 어렵고, ABS 분해 제거 및 안정적인 환원제 분해 공급 등에 문제가 발생한다.
즉 SCR 시스템이 배기가스 내의 질소 산화물(NOx)을 제거할 때 생성되는 ABS는 특정 온도(예를 들어, 340도) 이상에서는 기체 상태가 되지만, 특정 온도 이하에서는 액체 상태가 되어 SCR 촉매에 달라붙게 되면서, SCR 촉매 표면의 활성점을 덮어버려 SCR 촉매의 성능이 저하되는 문제점이 있다.
그리고 SCR 시스템이 T/C 전단에 설치되는 경우에는 SCR 시스템으로 유입되는 배기가스의 온도가 최소 330℃ 이상으로 환원제 분해에 큰 문제가 없다. 그러나 SCR 시스템이 T/C 후단에 설치되는 경우에는 SCR 시스템으로 유입되는 배기가스의 온도가 250℃로 낮아 엔진을 튜닝하여 배기가스 온도를 280~350℃로 올리거나, 환원제인 우레아 수용액 분해에 더 많은 시간이 소요되므로 기존 대비 더 큰 증발기를 필요로 하게 된다.
한편 SCR 시스템의 운전은 공해상을 운행하는 경우와, ECA(Emission Control Area)를 운행하는 경우로 나뉜다.
공해상을 운행하는 경우, 배기가스는 바이패스(by-pass) 배관을 통해 엔진 배기가스 매니폴드(Exhaust Gas Manifold) -> T/C -> 스택(Stack)을 거쳐 배출되며, 이 경우 SCR 시스템의 전후 배관은 닫힌 상태가 된다.
ECA를 운행하는 경우, 배기가스는 엔진 배기가스 매니폴드(Exhaust Gas Manifold) -> SCR 인렛 파이프(SCR inlet pipe) -> 증발기(Vaporizer) -> SCR 반응기 -> SCR 아웃렛 파이프(SCR outlet pipe) -> T/C -> 스택(Stack)을 거쳐 배출되며, 이 경우 바이패스 배관은 닫힌 상태가 된다.
전술한 바와 같이 선박이 공해상을 운행하는 경우, SCR 시스템의 전후 배관은 닫히게 되며, SCR 시스템 내부 온도는 상온으로 내려가게 된다. SCR 시스템 내부 온도가 상온으로 내려가게 되면, ECA 지역 운전 중 SCR 시스템 내부에 남아있던 수분이 황 성분과 반응, 응축하여 시스템의 부식 및 촉매 성능 저하를 초래하게 되며, ABS가 SCR 시스템 내부에 고착되는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2013-0013134호(공개일 2013.02.06.)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, T/C 후단에 설치되어 배기가스 내 질소 산화물(NOx)을 성능 저하 없이 제거할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 환원제 분말을 사용하여 배기가스 내 질소 산화물(NOx)을 제거할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 수트 블로어가 SCR 촉매를 향해 분사하는 압축 공기의 온도를 ABS 제거 가능한 온도 이상으로 올려 SCR 촉매에 달라붙은 ABS를 제거할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 선박이 공해상을 운행할 때, 전후 배관이 닫힌 SCR 시스템의 내부 온도를 일정 온도 이상으로 유지할 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템은, T/C(Turbo Charger) 후단에 설치되며, 배기가스 내의 유해 성분을 제거하는 SCR 촉매가 설치된 SCR 반응기; 상기 SCR 반응기로 유입되는 배기가스에 솔리드 환원제 분말을 분사하는 솔리드 환원제 분사 장치; 상기 SCR 촉매를 향해 고압의 압축 공기를 분사하는 수트 블로어; 압축 공기 공급기로부터 공급받은 압축 공기를 가열시키는 가열 장치; 및 SCR 시스템 운전시에는 상기 가열 장치에 의해 가열된 압축 공기를 상기 수트 블로어의 압축 공기 저장 탱크로 공급하고, SCR 시스템 비운전시에는 상기 가열 장치에 의해 가열된 압축 공기를 상기 SCR 반응기 내로 공급하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템 제어 방법은, 제어부가 SCR 시스템의 운전 여부를 파악하는 과정; 상기 파악결과 SCR 시스템이 운전중이면, 가열 장치를 구동시켜 압축 공기를 가열시키고, 가열된 압축 공기를 수트 블로어의 압축 공기 저장 탱크로 공급하여 SCR 촉매를 재생시키는 SCR 촉매 재생 과정; 및 상기 파악결과 SCR 시스템이 비운전중이면, 상기 가열 장치를 구동시켜 압축 공기를 가열시키고, 가열된 압축 공기를 SCR 반응기 내로 공급하여 SCR 반응기를 가열하는 SCR 반응기 가열 과정을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 SCR 시스템 및 그 제어 방법에 따르면, T/C 후단에 설치되어 성능 저하 없이 질소 산화물(NOx)을 제거할 수 있게 된다.
그리고 SCR 시스템을 T/C 후단에 설치할 수 있게 됨에 따라 SCR 시스템을 공간 제약 없이 자유로이 배치할 수 있게 되고, 낮은 압력으로 인하여 사각형 형상의 SCR 반응기 설계가 가능하며, SCR 반응기 내부 촉매 배치 밀도를 높일 수 있게 됨에 따라 소형화가 가능해진다.
그리고 수트 블로어가 SCR 촉매를 향해 분사하는 압축 공기의 온도를 ABS 제거 가능한 온도 이상으로 올려 ABS를 기화시켜 SCR 촉매에 달라붙은 ABS를 제거함으로써, SCR 촉매의 성능을 향상시키고, SCR 촉매의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
그리고 선박이 공해상을 운행할 때, 전후 배관이 닫힌 SCR 시스템의 내부 온도를 일정 온도 이상으로 유지함으로써, SCR 시스템에 내부에 남아있던 수분이 황 성분과 반응, 응축하여 시스템이 부식되는 것을 방지할 수 있으며, SCR 시스템 내부에 고착된 ABS 재생을 목적으로 온도를 고온(예를 들어, 350℃ 이상)으로 유지, SCR 시스템 내부 ABS 재생 운전을 실시하여 시스템 내부에 남아있던 ABS를 제거할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 T/C 전단에 설치된 SCR 시스템을 예시적으로 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템을 예시적으로 보인 도면.
도 3은 본 발명에 적용되는 환원제 분사 장치의 확대도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 처리도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SCR 시스템 및 그 제어 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템을 예시적으로 보인 도면이다.
도 2에서 SCR 반응기(10)는 배기가스 내의 유해 성분을 제거하는 SCR 촉매(15)가 설치되는 것으로, 본 발명에서는 T/C(Turbo Charger)(5) 후단에 설치된다.
제1배기가스 라인(20)은 T/C(5)에서 배출되는 배기가스를 SCR 반응기(10)로 유도한다.
제1배기 밸브(25)는 제1배기가스 라인(20) 상에 설치되며, 제어부(120)의 제어 하에 개폐된다.
제2배기가스 라인(30)은 SCR 반응기(10) 후단에 설치되어 배기가스를 배출한다.
제2배기 밸브(35)는 제2배기가스 라인(30) 상에 설치되며, 제어부(120)의 제어 하에 개폐된다.
바이패스 라인(40)은 T/C(5)에서 배출되는 배기가스를 SCR 반응기(10)를 거치지 않고 바이패스시켜 배출시킨다.
바이패스 밸브(45)는 바이패스 라인(40) 상에 설치되며, 제어부(120)의 제어 하에 개폐된다.
환원제 분사 장치(50)는 SCR 반응기(10)로 유입되는 배기가스에 솔리드 환원제 분말을 분사한다.
전술한 환원제 분사 장치(50)는 도 3에 도시하는 바와 같이 솔리드 환원제 분말을 저장하는 솔리드 환원제 분말 저장 탱크(51), 솔리드 환원제 분말을 진공 이송하는 진공 이송기(53), 진공 이송기(53)에 의해 진공 이송된 솔리드 환원제 분말을 솔리드 환원제 분말 분사 노즐(57)로 공급하는 환원제 공급기(55), 환원제 공급기(55)에서 공급받은 솔리드 환원제 분말을 SCR 반응기(10)로 유입되는 배기가스에 분사하는 솔리드 환원제 분말 분사 노즐(57)을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 실시예에서는 58℃에서 암모니아와 탄산가스로 분해되는 특성을 갖는 탄산 암모늄(Ammonium Carbonate)을 환원제로 사용한다.
이러한 탄산 암모늄은 솔리드 분말 형태로 저장 탱크(51)에 저장되는 것이 바람직하다.
이와 같이 탄산 암모늄을 환원제로 사용함에 따라 T/C(5)에서 배출되는 250℃ 이하의 낮은 온도의 배기가스에 의해 분해되어 암모니아 가스를 생성하여 공급할 수 있게 됨에 따라 본 발명에서는 증발기(Vaporizer)를 필요로 하지 않게 된다.
전술한 솔리드 환원제 분말 저장 탱크(51)는 몸체 외부에 단열재(52)가 적층되어 보온 처리되는 것이 바람직하다.
혼합기(60)는 제1배기가스 라인(20)을 통해 유입되는 배기가스와 환원제 분사 장치(50)의 솔리드 환원제 분말 분사 노즐(57)에 의해 솔리드 환원제 분말이 분사 주입되어 분해된 암모니아 가스를 혼합하여 SCR 반응기(10)로 공급한다.
수트 블로어(70)는 SCR 촉매(15)를 향해 고압의 압축 공기를 분사하는 것으로, SCR 촉매(15)의 전방에 SCR 촉매(15)와 일정 간격을 두고 설치되며, 제어부(120)의 제어 하에 동작하여 배기가스의 흐름과 동일한 방향으로 압축 공기를 분사하여 SCR 촉매(15)에 침적된 수트를 제거한다.
전술한 수트 블로어(70)는 압축 공기를 저장하는 압축 공기 저장 탱크(73), 압축 공기 저장 탱크(73)로부터 압축 공기를 제공받아 SCR 촉매(15)를 향해 압축 공기를 분사하는 수트 블로잉 노즐(75)을 포함하여 이루어진다.
여기서 압축 공기 저장 탱크(73)는 몸체 외부에 단열재(77)가 적층되어 보온 처리되는 것이 바람직하다.
압축 공기 공급기(80)는 압축 공기를 공급한다.
가열 장치(85)는 압축 공기 공급기(80)로부터 공급받은 압축 공기를 가열하여 압축 공기 저장 탱크(73)로 공급하거나, SCR 반응기(10) 내로 공급한다.
제1압축 공기 공급 라인(90)은 가열 장치(85)에서 가열된 압축 공기를 압축 공기 저장 탱크(73)로 유도한다.
제1압축 공기 공급 밸브(95)는 제1압축 공기 공급 라인(90) 상에 설치되며, 제어부(120)의 제어 하에 개폐된다.
제2압축 공기 공급 라인(100)은 가열 장치(85)에서 가열된 압축 공기를 혼합기(60)로 유도한다.
제2압축 공기 공급 밸브(105)는 제2압축 공기 공급 라인(100) 상에 설치되며, 제어부(120)의 제어 하에 개폐된다.
온도 측정 수단(110)은 SCR 반응기(10) 내에 설치되어 온도를 측정하고, 측정된 온도를 제어부(120)로 인가한다.
압력 측정 수단(115)은 SCR 반응기(10) 내에 구비된 SCR 촉매(15)의 전단과 후단의 차압을 측정하고, 측정된 차압을 제어부(120)로 인가한다.
제어부(120)는 SCR 시스템의 운전 여부에 따라 SCR 시스템 운전시에는 가열 장치(85)에 의해 가열된 압축 공기를 수트 블로어(70)의 압축 공기 저장 탱크(73)로 공급하고, SCR 시스템 비운전시에는 가열 장치(85)에 의해 가열된 압축 공기를 SCR 반응기(10) 내로 공급하도록 가열 장치(85), 제1압축 공기 공급 밸브(95), 제2압축 공기 공급 밸브(105), 제1배기 밸브(25), 제2배기 밸브(35), 바이패스 밸브(45)를 제어한다.
이를 좀 더 상세히 설명하면, 제어부(120)는 SCR 시스템 운전시에는 제1배기 밸브(25)와 제2배기 밸브(35)는 개방하고, 바이패스 밸브(45)는 폐쇄하여 T/C(5)에서 배출되는 배기가스가 SCR 반응기(10)를 거치면서 배기가스 내 질소 산화물(NOx)이 제거된 후 배출되도록 한다.
이와 같이 배기가스가 SCR 반응기(10)를 거치면서 배기가스 내의 질소 산화물(NOx)이 제거될 때 수트(Soot), ABS와 같은 부산물이 생성되는데, ABS는 특정 온도(예를 들어, 300도) 이상에서는 기체 상태가 되지만, 특정 온도 이하에서는 액체 상태로 SCR 촉매(15)에 달라붙어 SCR 촉매(15)의 성능을 떨어뜨린다.
따라서 제어부(120)는 SCR 시스템 운전시에는 주기적으로 또는 압력 측정 수단(115)을 통해 측정된 차압이 기설정된 값 이상이 되면, 압축 공기가 압축 공기 저장 탱크(73)로 공급되도록 제1압축 공기 공급 밸브(95)는 개방하고, 제2압축 공기 공급 밸브(105)는 폐쇄하며, SCR 촉매(15)에 달라붙은 수트, ABS를 제거하기 위해 수트 블로어(70)와 압축 공기 공급기(80)를 구동시키는 한편, 가열 장치(85)를 구동시켜 수트 블로어(70)의 압축 공기 저장 탱크(73)로 공급되는 압축 공기를 ABS의 기화 온도(예를 들어, 300℃) 이상으로 가열시킨다.
이와 같이 ABS의 기화 온도 이상으로 가열된 압축 공기는 압축 공기 저장 탱크(73)를 거쳐 수트 블로잉 노즐(75)을 통해 SCR 촉매(15)로 분사되어 SCR 촉매(15)에 침적된 수트를 제거함과 동시에 ABS를 기화시켜 SCR 촉매(15)를 재생시킨다.
한편 SCR 시스템 비운전시에는 제1배기 밸브(25)와 제2배기 밸브(35)는 폐쇄하고, 바이패스 밸브(45)는 개방하여 T/C(5)에서 배출되는 배기가스가 SCR 반응기(10)를 거치지 않고 배출되도록 한다.
이와 같이 배기가스가 SCR 반응기(10)를 거치지 않게 되면, SCR 시스템 내부 온도가 점점 내려가게 된다.
따라서 제어부(120)는 SCR 시스템 비운전시에는 주기적으로 또는 온도 측정 수단(110)을 통해 측정된 온도가 기설정된 온도 이하가 되면, 압축 공기가 SCR 반응기(10)로 공급되도록 제1압축 공기 공급 밸브(95)는 폐쇄하고, 제2압축 공기 공급 밸브(105)는 개방하며, 압축 공기 공급기(80)와 가열 장치(85)를 구동시켜 SCR 반응기(10)로 공급되는 압축 공기를 수분이 황 성분과 반응, 응축하지 않는 온도(예를 들어, 200℃) 이상으로 가열시킨다.
이와 같이 수분이 황 성분과 반응, 응축하지 않는 온도 이상으로 가열된 압축 공기를 제2압축 공기 공급 라인(100)을 통해 SCR 반응기(10) 내로 유입함으로써, 밀폐된 SCR 반응기(10) 내부에서 황 성분과 반응, 응축하는 응축수의 생성을 방지할 수 있게 된다.
또한 SCR 시스템 비운전시 시스템 내부에 고착된 ABS를 재생하기 위하여 ABS 기화 온도(예를 들어, 300℃) 이상으로 가열된 압축 공기를 제2압축 공기 공급 라인(100)을 통해 SCR 반응기(10) 내로 유입함으로써, 밀폐된 SCR 반응기(10) 내부에 고착된 ABS를 제거할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 처리도이다.
우선, 제어부(120)는 SCR 시스템의 운전 여부에 따라 SCR 시스템 운전시에는 제1배기 밸브(25)와 제2배기 밸브(35)는 개방하고, 바이패스 밸브(45)는 폐쇄하여 T/C(5)에서 배출되는 배기가스가 SCR 반응기(10)를 거친 후 배출되도록 한다(S10, S12).
이후, 제어부(120)는 SCR 반응기(10) 내에 설치된 압력 측정 수단(115)을 이용하여 SCR 촉매(15)의 전단과 후단의 차압을 측정한다(S14).
상기한 과정 S14를 통해 압력 측정 수단(115)을 이용하여 차압을 측정한 제어부(120)는 상기한 과정 S14에서 측정된 차압이 기설정된 값 이상인지를 판단한다(S16).
상기한 과정 S16의 판단결과 상기한 과정 S14에서 측정된 차압이 기설정된 값 이상이면, 제어부(120)는 압축 공기가 압축 공기 저장 탱크(73)로 공급되도록 제1압축 공기 공급 밸브(95)는 개방하고, 제2압축 공기 공급 밸브(105)는 폐쇄한다(S18).
그리고 SCR 촉매(15)에 달라붙은 수트, ABS를 제거하기 위해 수트 블로어(70)와 압축 공기 공급기(80)를 구동시키는 한편, 가열 장치(85)를 구동시켜 수트 블로어(70)의 압축 공기 저장 탱크(73)로 공급되는 압축 공기를 ABS의 기화 온도(예를 들어, 300℃) 이상으로 가열시켜 공급한다(S20).
한편 제어부(120)는 압력 측정 수단(115)을 통해 측정된 차압에 상관없이 주기적으로 제1압축 공기 공급 밸브(95)는 개방하고, 제2압축 공기 공급 밸브(105)는 폐쇄시킨 후, 수트 블로어(70), 가열 장치(85), 압축 공기 공급기(80)를 구동시켜 SCR 촉매(15)에 달라붙은 수트, ABS를 제거하여 SCR 촉매(15)를 재생할 수도 있다.
한편 제어부(120)는 SCR 시스템 비운전시에는 제1배기 밸브(25)와 제2배기 밸브(35)는 폐쇄하고, 바이패스 밸브(45)는 개방하여 T/C(5)에서 배출되는 배기가스가 SCR 반응기(10)를 거치지 않고 바로 배출되도록 한다(S22).
이후, 제어부(120)는 SCR 반응기(10) 내에 설치된 온도 측정 수단(110)을 이용하여 SCR 반응기(10) 내의 온도를 측정한다(S24).
상기한 과정 S24를 통해 온도 측정 수단(110)을 이용하여 온도를 측정한 제어부(120)는 상기한 과정 S24에서 측정된 온도가 기설정된 온도 이하인지를 판단한다(S26).
상기한 과정 S26의 판단결과 상기한 과정 S24에서 측정된 온도가 기설정된 온도 이하이면, 제어부(120)는 압축 공기가 SCR 반응기(10) 내로 공급되도록 제1압축 공기 공급 밸브(95)는 폐쇄하고, 제2압축 공기 공급 밸브(105)는 개방한다(S28).
그리고 압축 공기 공급기(80)와 가열 장치(85)를 구동시켜 SCR 반응기(10)로 공급되는 압축 공기를 수분이 황 성분과 반응, 응축하지 않는 온도(예를 들어, 200℃) 이상으로 가열시켜 공급한다(S30).
한편 제어부(120)는 온도 측정 수단(110)을 통해 측정된 온도에 상관없이 주기적으로 제1압축 공기 공급 밸브(95)는 폐쇄하고, 제2압축 공기 공급 밸브(105)는 개방시킨 후, 압축 공기 공급기(80)와 가열 장치(85)를 구동시켜 SCR 반응기(10) 내의 온도를 수분이 황 성분과 반응, 응축하지 않는 온도(예를 들어, 200℃) 이상으로 유지시킬 수도 있으며, ABS 기화 온도(예를 들어, 300℃) 이상으로 유지시킬 수도 있다.
본 발명의 SCR 시스템 및 그 제어 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10. SCR 반응기, 15. SCR 촉매,
20. 제1배기가스 라인, 25. 제1배기 밸브,
30. 제2배기가스 라인, 35. 제2배기 밸브,
40. 바이패스 라인, 45. 바이패스 밸브,
50. 환원제 분사 장치, 51. 솔리드 환원제 분말 저장 탱크,
52. 단열재, 53. 진공 이송기,
55. 환원제 공급기, 57. 솔리드 환원제 분말 분사 노즐,
60. 혼합기, 70. 수트 블로어,
73. 압축 공기 저장 탱크, 75. 수트 블로잉 노즐,
77. 단열재, 80. 압축 공기 공급기,
85. 가열 장치, 90. 제1압축 공기 공급 라인,
95. 제1압축 공기 공급 밸브, 100. 제2압축 공기 공급 라인,
105. 제2압축 공기 공급 밸브, 110. 온도 측정 수단,
115. 압력 측정 수단, 120. 제어부

Claims (15)

  1. T/C(Turbo Charger) 후단에 설치되며, 배기가스 내의 유해 성분을 제거하는 SCR 촉매가 설치된 SCR 반응기;
    상기 SCR 반응기로 유입되는 배기가스에 솔리드 환원제 분말을 분사하는 솔리드 환원제 분사 장치;
    상기 SCR 촉매를 향해 고압의 압축 공기를 분사하여 SCR 촉매에 침적된 수트를 제거하는 수트 블로어;
    압축 공기 공급기로부터 공급받은 압축 공기를 가열시키는 가열 장치; 및
    SCR 시스템 운전시에는 상기 가열 장치에 의해 가열된 압축 공기를 상기 수트 블로어의 압축 공기 저장 탱크로 공급하고, SCR 시스템 비운전시에는 상기 가열 장치에 의해 가열된 압축 공기를 상기 SCR 반응기 내로 공급하는 제어부; 를 포함하며,
    상기 제어부는,
    SCR 시스템 운전시에는 상기 압축 공기 저장 탱크로 공급되는 압축 공기가 ABS의 기화 온도 이상으로 가열되도록 상기 가열 장치를 제어하고,
    SCR 시스템 비운전시에는 상기 SCR 반응기 내로 공급되는 압축 공기가 수분이 황 성분과 반응, 응축하지 않는 온도 이상 또는 ABS 기화 온도 이상으로 가열되도록 상기 가열 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 솔리드 환원제 분사 장치는,
    솔리드 환원제 분말을 저장하는 솔리드 환원제 분말 저장 탱크;
    솔리드 환원제 분말을 진공 이송하는 진공 이송기;
    진공 이송된 솔리드 환원제 분말을 상기 SCR 반응기로 유입되는 배기가스에 분사하기 위한 솔리드 환원제 분말 분사 노즐로 공급하는 환원제 공급기; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 솔리드 환원제 분말 저장 탱크는,
    몸체 외부에 단열재가 적층되어 보온 처리되는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 솔리드 환원제 분말은,
    상기 T/C에서 공급되는 배기가스의 열에 의해 분해될 수 있는 탄산 암모늄(Ammonium Carbonate)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 SCR 반응기 내에 설치되어 온도를 측정하는 온도 측정 수단을 더 포함하며,
    상기 제어부는, SCR 시스템 비운전시에 상기 온도 측정 수단을 통해 측정된 온도가 기설정된 온도 이하이면, 상기 가열 장치를 구동시켜 상기 SCR 반응기 내의 온도를 수분이 황 성분과 반응, 응축하지 않는 온도 이상 또는 ABS 기화 온도 이상으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 SCR 반응기 내에 구비된 SCR 촉매의 전단과 후단의 차압을 측정하는 압력 측정 수단을 더 포함하며,
    상기 제어부는, SCR 시스템 운전시에 상기 압력 측정 수단을 통해 측정된 차압이 기설정된 값 이상이면, 상기 가열 장치를 구동시켜 상기 압축 공기 저장 탱크로 공급되는 압축 공기를 ABS의 기화 온도 이상으로 가열시키는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 가열 장치와 상기 압축 공기 저장 탱크 사이의 공급 라인 상에 설치되는 제1압축 공기 공급 밸브; 및
    상기 가열 장치와 배기가스를 상기 SCR 반응기로 유도하는 배기가스 라인 사이의 공급 라인 상에 설치되는 제2압축 공기 공급 밸브를 더 포함하며,
    상기 제어부는, SCR 시스템 운전시 상기 압축 공기 저장 탱크로 가열된 압축 공기를 공급하기 위해 상기 제1압축 공기 공급 밸브는 개방하고, 상기 제2압축 공기 공급 밸브는 폐쇄하며,
    SCR 시스템 비운전시 상기 SCR 반응기 내로 가열된 압축 공기를 공급하기 위해 상기 제1압축 공기 공급 밸브는 폐쇄하고, 상기 제2압축 공기 공급 밸브는 개방하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 SCR 반응기 전단에 설치된 배기가스 라인 상에 설치되는 제1배기 밸브;
    상기 SCR 반응기 후단에 설치된 배기가스 라인 상에 설치되는 제2배기 밸브; 및
    T/C에서 배출되는 배기가스를 바이패스하는 바이패스 라인 상에 설치되는 바이패스 밸브를 더 포함하며,
    상기 제어부는, SCR 시스템 운전시 상기 제1배기 밸브와 제2배기 밸브는 개방하고, 상기 바이패스 밸브는 폐쇄하며,
    SCR 시스템 비운전시 상기 제1배기 밸브와 제2배기 밸브는 폐쇄하고, 상기 바이패스 밸브는 개방하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 압축 공기 저장 탱크는,
    몸체 외부에 단열재가 적층되어 보온 처리되는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템.
  11. 제어부가 SCR 시스템의 운전 여부를 파악하는 과정;
    상기 파악결과 SCR 시스템이 운전중이면, 가열 장치를 구동시켜 압축 공기를 가열시키고, 가열된 압축 공기를 수트 블로어의 압축 공기 저장 탱크로 공급하여 수트 블로어를 통해 SCR 촉매에 분사함으로써 SCR 촉매에 침적된 수트를 제거함과 동시에 ABS를 기화시켜 SCR 촉매를 재생시키는 SCR 촉매 재생 과정; 및
    상기 파악결과 SCR 시스템이 비운전중이면, 상기 가열 장치를 구동시켜 압축 공기를 가열시키고, 가열된 압축 공기를 SCR 반응기 내로 공급하여 SCR 반응기를 가열하는 SCR 반응기 가열 과정; 을 포함하며,
    상기 SCR 촉매 재생 과정은,
    상기 제어부가 제1배기 밸브와 제2배기 밸브는 개방시키고, 바이패스 밸브는 폐쇄시키는 과정;
    상기 제어부가 압력 측정 수단을 통해 SCR 촉매의 전단과 후단의 차압을 측정하는 과정;
    상기 제어부가 상기 압력 측정 수단을 통해 측정된 차압이 기설정된 값 이상인지를 판단하는 과정;
    상기 판단결과 상기 차압이 기설정된 값 이상이면, 상기 제어부가 제1압축 공기 공급 밸브는 개방시키고, 제2압축 공기 공급 밸브는 폐쇄시키는 과정; 및
    상기 제어부가 수트 블로어와 가열 장치를 구동시켜 수트 블로어의 압축 공기 저장 탱크로 공급되는 압축 공기를 ABS의 기화 온도 이상으로 가열시켜 공급하는 과정을 포함하여 이루어지는 SCR 시스템의 제어 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11항에 있어서, 상기 SCR 촉매 재생 과정은,
    상기 제어부가 주기적으로 제1압축 공기 공급 밸브는 개방시키고, 제2압축 공기 공급 밸브는 폐쇄시킨 후, 수트 블로어와 가열 장치를 구동시켜 수트 블로어의 압축 공기 저장 탱크로 공급되는 압축 공기를 ABS의 기화 온도 이상으로 가열시켜 공급하는 과정인 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 제어 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 SCR 반응기 가열 과정은,
    상기 제어부가 제1배기 밸브와 제2배기 밸브는 폐쇄시키고, 바이패스 밸브는 개방시키는 과정;
    상기 제어부가 온도 측정 수단을 통해 SCR 반응기 내의 온도를 측정하는 과정;
    상기 제어부가 상기 온도 측정 수단을 통해 측정된 온도가 기설정된 온도 이하인지를 판단하는 과정;
    상기 판단결과 측정된 온도가 기설정된 온도 이하이면, 상기 제어부가 제1압축 공기 공급 밸브는 폐쇄시키고, 제2압축 공기 공급 밸브는 개방시키는 과정;
    상기 제어부가 가열 장치를 구동시켜 SCR 반응기로 공급되는 압축 공기를 수분이 황 성분과 반응, 응축하지 않는 온도 이상 또는 ABS 기화 온도 이상으로 가열시켜 공급하는 과정을 포함하여 이루어지는 SCR 시스템의 제어 방법.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 SCR 반응기 가열 과정은,
    상기 제어부가 주기적으로 제1압축 공기 공급 밸브는 폐쇄시키고, 제2압축 공기 공급 밸브는 개방시킨 후, 가열 장치를 구동시켜 SCR 반응기로 공급되는 압축 공기를 수분이 황 성분과 반응, 응축하지 않는 온도 이상 또는 ABS 기화 온도 이상으로 가열시켜 공급하는 과정인 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 제어 방법.
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