KR102154368B1 - Selective Catalytic Reduction System for Engine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SCR 반응기에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 엔진용 SCR 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 우레아 수용액을 유입된 배기가스의 열에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜서 SCR 반응기에 유입되는 배기가스에 투입하는 우레아 분해장치와; 상기 우레아 분해장치에 배기가스를 유입시키는 유입배기관과; 상기 우레아 분해장치에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시킴에 사용된 배기가스를 배출하는 유출배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진용 SCR 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 저온의 엔진 배기가스를 SCR 반응기에 의해 정화 처리하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 경우에, 해당 저온 엔진 배기가스의 열에 의해 우레아 수용액을 암모니아 수용액으로 전환시켜 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 분사하여서 엔진 배기가스에 환원제인 암모니아를 투입하여 SCR 반응기에서 암모니아를 환원제로 사용하여서 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거케 함으로써 별도의 열원을 사용하지 않고서도 우레아를 환원제인 암모니아로 전환시켜 엔진 배기가스에 투입하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하도록 하므로, 저온의 배기가스를 정화 처리하는 SCR 시스템에 우레아를 암모니아로 분해하기 위한 별도의 가열기를 사용하지 않아도 되어 경제성을 향상시키게 된다.The present invention relates to an SCR system for an engine for removing nitrogen oxides from engine exhaust gas by an SCR reactor.
The present invention includes a urea decomposition device for decomposing an aqueous solution of urea by heat of the introduced exhaust gas and converting it into an aqueous ammonia solution and introducing it into the exhaust gas flowing into the SCR reactor; An inlet and exhaust pipe for introducing exhaust gas into the urea decomposition device; It provides an SCR system for an engine, characterized in that it comprises an outlet exhaust pipe for discharging exhaust gas used to decompose the urea aqueous solution in the urea decomposition device and convert it into an aqueous ammonia solution.
According to the present invention, when nitrogen oxides of engine exhaust gas are removed by purifying low-temperature engine exhaust gas by an SCR reactor, the urea aqueous solution is converted into an ammonia aqueous solution by heat of the low-temperature engine exhaust gas and introduced into the SCR reactor. Injecting ammonia as a reducing agent into the engine exhaust gas by injecting it into the engine exhaust gas and using ammonia as a reducing agent in the SCR reactor to remove nitrogen oxides from the engine exhaust gas, so that urea is converted into ammonia as a reducing agent without using a separate heat source. Since it is converted into the engine exhaust gas to remove nitrogen oxides in the engine exhaust gas, it is not necessary to use a separate heater to decompose urea into ammonia in the SCR system that purifies low-temperature exhaust gas, thereby improving economic efficiency. .

Description

엔진용 SCR 시스템{Selective Catalytic Reduction System for Engine}SCR system for engine {Selective Catalytic Reduction System for Engine}

본 발명은 SCR 반응기에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 엔진용 SCR 시스템(Selective Catalytic Reduction System)에 관한 것으로, 특히 저온의 엔진 배기가스를 SCR 반응기에 의해 정화 처리하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 경우에, 해당 저온 엔진 배기가스의 열에 의해 우레아 수용액을 암모니아 수용액으로 전환시켜 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 분사하여서 엔진 배기가스에 환원제인 암모니아를 투입하여 SCR 반응기에서 암모니아를 환원제로 사용하여서 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거케 함으로써 별도의 열원을 사용하지 않고서도 우레아를 환원제인 암모니아로 전환시켜 엔진 배기가스에 투입하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하도록 하는 엔진용 SCR 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an engine SCR system (Selective Catalytic Reduction System) for removing nitrogen oxides of engine exhaust gas by an SCR reactor, and in particular, nitrogen oxides of engine exhaust gas by purifying and treating low-temperature engine exhaust gas by an SCR reactor. In the case of removing, the urea aqueous solution is converted into an ammonia aqueous solution by the heat of the low-temperature engine exhaust gas and injected into the engine exhaust gas flowing into the SCR reactor, and ammonia as a reducing agent is added to the engine exhaust gas, thereby reducing ammonia as a reducing agent in the SCR reactor. Regarding the SCR system for engines to remove nitrogen oxides from engine exhaust gas by converting urea into ammonia as a reducing agent without using a separate heat source by using it to remove nitrogen oxides from engine exhaust gas. will be.

일반적으로 선박에 사용되는 디젤 엔진에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물과 황산화물은 국제연합(UN)의 산하기관인 IMO(International Maritime Organization, 국제 해사기구)로부터 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기 오염물질들이다.In general, nitrogen oxides and sulfur oxides among the exhaust gases emitted from diesel engines used in ships are representative air pollutants that are subject to emission regulations from the International Maritime Organization (IMO), an affiliate of the United Nations (UN).

질소산화물은 NO, NO2, NO3, N2O, N2O3, N2O4, N2O5를 통칭하지만 대부분의 질소산화물은 NO와 NO2이다. 황산화물은 석탄과 석유와 같은 연료에 포함된 황성분이 연소과정에서 산화된 것으로 주로 SO2이다.Nitrogen oxides are collectively referred to as NO, NO 2 , NO 3 , N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 4 , and N 2 O 5 , but most nitrogen oxides are NO and NO 2 . Sulfur oxide is mainly SO 2 as sulfur components contained in fuels such as coal and petroleum are oxidized during combustion.

질소산화물은, 고온 영역에서 공기 중 질소와 산소가 반응하여 생성되는 Thermal NOx, 연료에서 발생되는 탄화수소가 공기 중의 질소와 반응하여 생성되는 Prompt NOx, 연료에 포함된 질소성분이 연소과정에서 산화되어 생성된 Fuel NOx로 구분된다.Nitrogen oxides are produced by thermal NOx produced by reacting nitrogen and oxygen in the air in a high temperature range, Prompt NOx produced by reacting hydrocarbons generated from fuel with nitrogen in the air, and nitrogen components contained in the fuel oxidized during combustion. It is divided into fuel NOx.

화석연료의 연소반응으로 생성된 질소산화물을 제거하기 위하여 SCR 시스템이 이용되고 있다. SCR 시스템은 환원제와 섞인 배기가스를 SCR 반응기에 설치된 촉매층으로 통과시켜 질소산화물을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시키는데, 암모니아 (NH3)를 환원제로 사용한다.SCR systems are used to remove nitrogen oxides generated by the combustion reaction of fossil fuels. The SCR system reduces nitrogen oxides to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) by passing the exhaust gas mixed with the reducing agent through the catalyst layer installed in the SCR reactor, and ammonia (NH 3 ) is used as the reducing agent.

종래에는 SCR 반응기에 유입되는 배기가스에 환원제인 암모니아를 투입하는 경우 도 1에 도시된 바와 같이 투입하였다.Conventionally, when ammonia, which is a reducing agent, is added to the exhaust gas flowing into the SCR reactor, it was added as shown in FIG. 1.

엔진(10)으로부터 SCR 반응기(20)에 투입되는 배기가스에 우레아 수용액을 분사하고, 온도가 280℃ 이상인 고온 배기가스의 열에 의해 우레아를 암모니아로 전환하여서 얻어지는 암모니아 기체를 배기가스에 투입하여 SCR 반응기(20)에 유입시킴으로써, SCR 반응기(20)에서 환원제인 암모니아와 섞인 배기가스를 자체 촉매에 통과시켜 해당 배기가스의 질소산화물을 질소와 물로 환원시켜서 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 진행케 한다.An aqueous solution of urea is injected from the engine 10 into the exhaust gas introduced into the SCR reactor 20, and ammonia gas obtained by converting urea to ammonia by the heat of the high-temperature exhaust gas having a temperature of 280°C or higher is introduced into the exhaust gas. By flowing into (20), the exhaust gas mixed with ammonia as a reducing agent in the SCR reactor 20 is passed through its own catalyst to reduce the nitrogen oxides of the exhaust gas to nitrogen and water to remove the nitrogen oxides of the exhaust gas. Make it.

이와 같이, 온도가 280℃ 이상인 고온의 배기가스를 정화 처리하는 경우에는 해당 배기가스에 우레아 수용액을 직접 분사하여 해당 배기가스의 열에 의해 우레아를 암모니아로 전환하는 것이 가능하지만, 온도가 280℃ 이하인 저온의 배기가스를 정화 처리하는 경우에는 배기가스에 우레아 수용액을 직접 분사하더라도 해당 배기가스의 온도가 낮음으로인하여 우레아를 암모니아로 전환할 수 없다.In this way, in the case of purifying exhaust gas of high temperature with a temperature of 280°C or higher, it is possible to convert urea to ammonia by direct injection of an aqueous urea solution to the exhaust gas, but low temperature with a temperature of 280°C or lower. In the case of purifying the exhaust gas of, even if an aqueous urea solution is directly injected into the exhaust gas, the temperature of the exhaust gas is low, so that urea cannot be converted to ammonia.

이에, 저온의 배기가스를 정화 처리하는 SCR 시스템에서는 우레아 수용액을 암모니아 기체로 분해하여 배기가스에 투입하기 위해서 별도의 가열기를 이용하여 배기가스의 온도를 우레아를 암모니아로 전환할 수 있는 온도까지 상승시켜야 하므로, 우레아를 암모니아로 전환하기 위한 가열기를 별도로 설치하여 에너지를 가열기에 공급하여서 가열기를 구동해야 되어 경제성이 저하되는 문제점이 있다.Therefore, in the SCR system that purifies low-temperature exhaust gas, in order to decompose the urea aqueous solution into ammonia gas and put it into the exhaust gas, the temperature of the exhaust gas must be raised to a temperature that can convert urea into ammonia by using a separate heater. Therefore, by separately installing a heater for converting urea into ammonia and supplying energy to the heater to drive the heater, there is a problem that economic efficiency is deteriorated.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 저온의 엔진 배기가스를 SCR 반응기에 의해 정화 처리하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 경우에, 해당 저온 엔진 배기가스의 열에 의해 우레아 수용액을 암모니아 수용액으로 전환시켜 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 분사하여서 엔진 배기가스에 환원제인 암모니아를 투입하여 SCR 반응기에서 암모니아를 환원제로 사용하여서 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거케 함으로써 별도의 열원을 사용하지 않고서도 우레아를 환원제인 암모니아로 전환시켜 엔진 배기가스에 투입하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하도록 하는 엔진용 SCR 시스템을 제공함에 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above. In the case of removing nitrogen oxides of engine exhaust gas by purifying low temperature engine exhaust gas by an SCR reactor, the By converting an aqueous urea solution into an aqueous ammonia solution by heat and injecting it into the engine exhaust gas flowing into the SCR reactor, ammonia as a reducing agent is introduced into the engine exhaust gas, and ammonia is used as a reducing agent in the SCR reactor to remove nitrogen oxides from the engine exhaust gas. An object of the present invention is to provide an SCR system for an engine that converts urea into ammonia, which is a reducing agent, without using a separate heat source, and is injected into engine exhaust gas to remove nitrogen oxides from engine exhaust gas.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은, 우레아 수용액을 유입된 배기가스의 열에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜서 SCR 반응기에 유입되는 배기가스에 투입하는 우레아 분해장치와; 상기 우레아 분해장치에 배기가스를 유입시키는 유입배기관과; 상기 우레아 분해장치에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시킴에 사용된 배기가스를 배출하는 유출배기관을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the SCR system for an engine according to the first embodiment of the present invention decomposes an aqueous urea solution by heat of the introduced exhaust gas and converts it into an aqueous ammonia solution to reduce the exhaust gas flowing into the SCR reactor. A urea decomposition device to be injected; An inlet and exhaust pipe for introducing exhaust gas into the urea decomposition device; It characterized in that it comprises an outlet exhaust pipe for discharging exhaust gas used to decompose the urea aqueous solution in the urea decomposition device and convert it into an aqueous ammonia solution.

본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, 상기 유입배기관은 터보차저의 전단으로부터 분기 되고, 상기 유출배기관은 상기 SCR 반응기의 배기가스 유입배기관에 연결된다.According to the SCR system for an engine according to the first embodiment of the present invention, the inlet exhaust pipe is branched from the front end of the turbocharger, and the outlet exhaust pipe is connected to the exhaust gas inlet and exhaust pipe of the SCR reactor.

그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, 상기 유입배기관은 터보차저의 후단으로부터 분기 되고, 상기 유출배기관은 상기 SCR 반응기의 배기가스 유입배기관에 연결된다.Further, according to the SCR system for an engine according to the first embodiment of the present invention, the inlet exhaust pipe is branched from the rear end of the turbocharger, and the outlet exhaust pipe is connected to the exhaust gas inlet exhaust pipe of the SCR reactor.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, 상기 유입배기관은 SCR 반응기의 배기가스 유출배기관으로부터 분기 되고, 상기 유출배기관은 상기 SCR 반응기의 배기가스 유입배기관에 연결된다.Further, according to the SCR system for an engine according to the first embodiment of the present invention, the inlet and exhaust pipe is branched from the exhaust gas outlet and exhaust pipe of the SCR reactor, and the outlet and exhaust pipe is connected to the exhaust gas inlet and exhaust pipe of the SCR reactor.

아울러, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, 상기 유입배기관은 SCR 반응기의 배기가스 유출배기관으로부터 분기 되고, 상기 유출배기관은 상기 SCR 반응기의 배기가스 유출배기관에 연결된다.In addition, according to the SCR system for an engine according to the first embodiment of the present invention, the inlet exhaust pipe is branched from the exhaust gas outlet exhaust pipe of the SCR reactor, and the outlet exhaust pipe is connected to the exhaust gas outlet exhaust pipe of the SCR reactor.

그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, 상기 우레아 분해장치는, 배기가스의 열에 의해 분해 반응하여서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시키는 촉매와; 상기 우레아 수용액을 촉매에 전달하기 위한 제1 배관과; 상기 촉매로부터 배출되는 암모니아 수용액을 전달하기 위한 제2 배관을 포함한다.In addition, according to the SCR system for an engine according to the first embodiment of the present invention, the urea decomposition apparatus comprises: a catalyst for decomposing an aqueous solution of urea and converting it into an aqueous ammonia solution by decomposing reaction by heat of exhaust gas; A first pipe for delivering the urea aqueous solution to the catalyst; And a second pipe for transferring the aqueous ammonia solution discharged from the catalyst.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, 상기 우레아 분해장치는, 상기 우레아 수용액을 상기 제1 배관으로 유입시키기 위한 제1 입력단과; 상기 제2 배관으로부터의 암모니아 수용액을 배출하기 위한 제1 출력단과; 상기 촉매에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환함에 사용되는 열을 공급하는 배기가스를 유입시키기 위한 제2 입력단과; 상기 촉매에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환함에 사용된 배기가스를 배출하기 위한 제2 출력단을 더 포함한다.In addition, according to the SCR system for an engine according to the first embodiment of the present invention, the urea decomposition device includes: a first input terminal for introducing the urea aqueous solution into the first pipe; A first output terminal for discharging an aqueous ammonia solution from the second pipe; A second input terminal for introducing exhaust gas for supplying heat used to decompose the aqueous solution of urea in the catalyst and convert it into an aqueous ammonia solution; The catalyst further includes a second output terminal for discharging exhaust gas used to decompose the aqueous solution of urea and convert it into an aqueous ammonia solution.

한편, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은, 우레아 수용액을 유입된 스팀의 열에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜서 SCR 반응기에 유입되는 배기가스에 투입하는 우레아 분해장치와; 상기 우레아 분해장치에 스팀을 유입시키는 스팀유입관과; 상기 우레아 분해장치에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시킴에 사용된 스팀 응축수를 배출하는 스팀배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, in order to achieve the object as described above, the SCR system for an engine according to the second embodiment of the present invention decomposes an aqueous urea solution by heat of the introduced steam and converts it into an aqueous ammonia solution, thereby introducing exhaust gas into the SCR reactor. A urea decomposition device to be injected into the; A steam inlet pipe for introducing steam into the urea decomposition device; It characterized in that it comprises a steam discharge pipe for discharging the steam condensed water used to decompose the aqueous solution of urea in the urea decomposition device to convert the aqueous ammonia solution.

본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, 상기 우레아 분해장치는, 스팀의 열에 의해 분해 반응하여서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시키는 촉매와; 상기 우레아 수용액을 촉매에 전달하기 위한 제1 배관과; 상기 촉매로부터 배출되는 암모니아 수용액을 전달하기 위한 제2 배관을 포함한다.According to the SCR system for an engine according to a second embodiment of the present invention, the urea decomposition device comprises: a catalyst for decomposing an aqueous solution of urea and converting it into an aqueous ammonia solution by decomposing reaction by heat of steam; A first pipe for delivering the urea aqueous solution to the catalyst; And a second pipe for transferring the aqueous ammonia solution discharged from the catalyst.

그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, 상기 우레아 분해장치는, 상기 우레아 수용액을 상기 제1 배관으로 유입시키기 위한 제1 입력단과; 상기 제2 배관으로부터의 암모니아 수용액을 배출하기 위한 제1 출력단과; 상기 촉매에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환함에 사용되는 열을 공급하는 스팀을 유입시키기 위한 제2 입력단과; 상기 촉매에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환함에 사용된 스팀 응축수를 배출하기 위한 제2 출력단을 더 포함한다.
본 발명에 따른 엔진용 SCR 시스템은, 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 이용하는 터보차저; 상기 터보차저를 통과한 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 SCR 반응기; 우레아 수용액을 열매체에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시키는 우레아 분해장치; 상기 우레아 분해장치(50)로부터 배출되는 암모니아 수용액을 상기 SCR 반응기로 유입되는 배기가스에 미립자 형태로 분사함으로써 배기가스의 열에 의해 암모니아 수용액의 미립자가 암모니아 기체로 변환되어 배기가스와 섞이도록 하는 분사노즐; 상기 우레아 분해장치에 열매체인 배기가스를 유입하는 유입배기관; 상기 우레아 분해장치에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시킴에 사용된 열매체인 배기가스를 배출하는 유출배기관;을 포함하며,
상기 우레아 분해장치는, 몸체; 상기 몸체 내부로 우레아 수용액을 유입시키기 위한 제1 입력단 및 몸체 내부에서 전환된 암모니아 수용액을 외부로 배출하기 위한 제1 출력단; 상기 제1 입력단이 형성된 쪽의 상기 몸체 내부에서, 상기 제1 입력단을 통해 내부로 들어온 우레아 수용액의 저류 공간을 제공하는 제1 수용부; 상기 제1 출력단이 형성된 쪽의 상기 몸체 내부에서, 상기 제1 출력단으로 나갈 암모니아 수용액의 저류 공간을 제공하는 제2 수용부; 상기 제1 수용부로부터 상기 제2 수용부 방향으로 연장되어 상기 제1 수용부의 우레아 수용액을 전달하는 복수의 배관; 상기 복수의 배관으로부터 상기 제2 수용부 방향으로 더 연장되며, 통과하는 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환하는 촉매; 상기 촉매로부터 상기 제2 수용부 방향으로 더 연장되어 전환된 암모니아 수용액을 상기 제2 수용부에 배출하는 배관; 상기 몸체의 일측에 형성되고, 상기 유입배기관이 접속되는 제2 입력단; 상기 몸체의 타측에 형성되고, 상기 유출배기관이 접속되는 제2 출력단; 상기 촉매 부분을 사이에 둔 몸체의 길이방향 양쪽 지점으로부터 몸체를 가로지르는 방향으로 서로 반대방향으로 일정 길이 연장되어 지그재그 형태로 굽어지는 열매체인 배기가스의 흐름 경로를 제공하는 격벽; 을 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 엔진용 SCR 시스템은, 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 이용하는 터보차저; 상기 터보차저를 통과한 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 SCR 반응기; 우레아 수용액을 스팀의 열에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시키는 우레아 분해장치; 상기 우레아 분해장치로부터 배출되는 암모니아 수용액을 상기 SCR 반응기로 유입되는 배기가스에 미립자 형태로 분사함으로써 배기가스의 열에 의해 암모니아 수용액의 미립자가 암모니아 기체로 변환되어 배기가스와 섞이도록 하는 분사노즐; 상기 우레아 분해장치에 스팀을 유입시키는 스팀유입관; 상기 우레아 분해장치에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환 시키면서 생성된 상기 스팀의 응축수를 배출하는 스팀배출관;을 포함하며,
상기 우레아 분해장치는, 몸체; 상기 몸체 내부로 우레아 수용액을 유입시키기 위한 입력단 및 몸체 내부에서 전환된 암모니아 수용액을 외부로 배출하기 위한 출력단; 상기 입력단이 형성된 쪽의 상기 몸체 내부에서, 상기 입력단을 통해 내부로 들어온 우레아 수용액의 저류 공간을 제공하는 제1 수용부; 상기 출력단이 형성된 쪽의 상기 몸체 내부에서, 상기 출력단으로 나갈 암모니아 수용액의 저류 공간을 제공하는 제2 수용부; 상기 제1 수용부로부터 상기 제2 수용부 방향으로 연장되어 상기 제1 수용부의 우레아 수용액을 전달하는 복수의 배관; 상기 복수의 배관으로부터 상기 제2 수용부 방향으로 더 연장되며, 통과하는 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환하는 촉매; 상기 촉매로부터 상기 제2 수용부 방향으로 더 연장되어 전환된 암모니아 수용액을 상기 제2 수용부에 배출하는 배관; 상기 몸체의 일측에 형성되고, 상기 스팀유입관이 접속되는 제2 입력단; 상기 몸체의 타측에 형성되고, 상기 스팀배출관이 접속되는 제2 출력단; 상기 촉매 부분을 사이에 둔 몸체의 길이방향 양쪽 지점으로부터 몸체를 가로지르는 방향으로 서로 반대방향으로 일정 길이 연장되어 지그재그 형태로 굴곡된 스팀의 흐름 경로를 제공하는 격벽을 구비하여 구성할 수 있다.In addition, according to the SCR system for an engine according to a second embodiment of the present invention, the urea decomposition apparatus includes: a first input terminal for introducing the urea aqueous solution into the first pipe; A first output terminal for discharging an aqueous ammonia solution from the second pipe; A second input terminal for introducing steam for supplying heat used to decompose the aqueous urea solution in the catalyst and convert it into an aqueous ammonia solution; The catalyst further includes a second output terminal for discharging the steam condensed water used to decompose the aqueous solution of urea and convert it into the aqueous ammonia solution.
The SCR system for an engine according to the present invention comprises: a turbocharger using exhaust gas discharged from the engine; SCR reactor for removing nitrogen oxides from the exhaust gas passing through the turbocharger; A urea decomposition device for converting an aqueous urea solution into an aqueous ammonia solution by decomposing it by a heating medium; An injection nozzle that injects the aqueous ammonia solution discharged from the urea decomposition device 50 into the exhaust gas flowing into the SCR reactor in the form of particulates, so that the particles of the aqueous ammonia are converted into ammonia gas by the heat of the exhaust gas and mixed with the exhaust gas. ; An inlet exhaust pipe for introducing exhaust gas, which is a heat medium, into the urea decomposition device; Including; an outflow exhaust pipe for discharging exhaust gas, which is a heat medium used to decompose the urea aqueous solution in the urea decomposition device and convert it into an aqueous ammonia solution,
The urea decomposition device includes a body; A first input terminal for introducing the urea aqueous solution into the body and a first output terminal for discharging the ammonia aqueous solution converted inside the body to the outside; A first accommodating part providing a storage space of the urea aqueous solution introduced into the body through the first input end, in the body on the side where the first input end is formed; A second accommodating portion providing a storage space for an aqueous ammonia solution to be discharged to the first output terminal, inside the body on the side where the first output terminal is formed; A plurality of pipes extending from the first accommodating portion toward the second accommodating portion to transfer the urea aqueous solution of the first accommodating portion; A catalyst further extending from the plurality of pipes in the direction of the second accommodating part and converting the urea aqueous solution passing through to an aqueous ammonia solution; A pipe further extending from the catalyst toward the second receiving unit to discharge the converted ammonia aqueous solution to the second receiving unit; A second input terminal formed on one side of the body and connected to the inlet and exhaust pipe; A second output terminal formed on the other side of the body and to which the outlet pipe is connected; A partition wall extending a predetermined length in a direction opposite to each other in a direction crossing the body from both points in the longitudinal direction of the body having the catalyst portion interposed therebetween to provide a flow path of exhaust gas, which is a heat medium that is bent in a zigzag shape; It can be configured to include.
In addition, the SCR system for an engine according to the present invention includes: a turbocharger using exhaust gas discharged from the engine; SCR reactor for removing nitrogen oxides from the exhaust gas passing through the turbocharger; A urea decomposition device for converting an aqueous urea solution into an aqueous ammonia solution by decomposing it by heat of steam; An injection nozzle for injecting the aqueous ammonia solution discharged from the urea decomposition device into the exhaust gas flowing into the SCR reactor in the form of fine particles, thereby converting the particles of the aqueous ammonia into ammonia gas by the heat of the exhaust gas to be mixed with the exhaust gas; A steam inlet pipe for introducing steam into the urea decomposition device; A steam discharge pipe for discharging the condensed water of the generated steam while converting the urea aqueous solution into an ammonia aqueous solution by decomposing the urea solution in the urea decomposition device; and
The urea decomposition device includes a body; An input terminal for introducing the urea aqueous solution into the body and an output terminal for discharging the ammonia aqueous solution converted inside the body to the outside; A first accommodating part providing a storage space of the urea aqueous solution introduced into the body through the input end, inside the body on the side where the input end is formed; A second accommodating portion providing a storage space for an aqueous ammonia solution to be discharged to the output terminal, inside the body on the side where the output terminal is formed; A plurality of pipes extending from the first accommodating portion toward the second accommodating portion to transfer the urea aqueous solution of the first accommodating portion; A catalyst further extending from the plurality of pipes in the direction of the second accommodating part and converting the urea aqueous solution passing through to an aqueous ammonia solution; A pipe further extending from the catalyst toward the second receiving unit to discharge the converted ammonia aqueous solution to the second receiving unit; A second input terminal formed on one side of the body and connected to the steam inlet pipe; A second output terminal formed on the other side of the body and connected to the steam discharge pipe; It may be configured by having a partition wall extending a predetermined length in a direction opposite to each other in a direction transverse to the body from both points in the longitudinal direction of the body interposed between the catalyst portion and providing a flow path of the steam curved in a zigzag shape.

본 발명에 의하면, 저온의 엔진 배기가스를 SCR 반응기에 의해 정화 처리하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 경우에, 해당 저온 엔진 배기가스의 열에 의해 우레아 수용액을 암모니아 수용액으로 전환시켜 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 분사하여서 엔진 배기가스에 환원제인 암모니아를 투입하여 SCR 반응기에서 암모니아를 환원제로 사용하여서 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거케 함으로써 별도의 열원을 사용하지 않고서도 우레아를 환원제인 암모니아로 전환시켜 엔진 배기가스에 투입하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하도록 하므로, 저온의 배기가스를 정화 처리하는 SCR 시스템에 우레아를 암모니아로 분해하기 위한 별도의 가열기를 사용하지 않아도 되어 경제성을 향상시키게 된다.According to the present invention, when nitrogen oxides of engine exhaust gas are removed by purifying low-temperature engine exhaust gas by an SCR reactor, the urea aqueous solution is converted into an ammonia aqueous solution by heat of the low-temperature engine exhaust gas and introduced into the SCR reactor. Injecting ammonia as a reducing agent into the engine exhaust gas by injecting it into the engine exhaust gas and using ammonia as a reducing agent in the SCR reactor to remove nitrogen oxides from the engine exhaust gas, so that urea is converted into ammonia as a reducing agent without using a separate heat source. Since it is converted into the engine exhaust gas to remove nitrogen oxides in the engine exhaust gas, it is not necessary to use a separate heater to decompose urea into ammonia in the SCR system that purifies low-temperature exhaust gas, thereby improving economic efficiency. .

도 1은 종래 SCR 시스템에서의 환원제 투입을 설명하기 위하여 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 SCR 시스템을 예시한 도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 SCR 시스템을 예시한 도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 SCR 시스템을 예시한 도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 SCR 시스템을 예시한 도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 SCR 시스템을 예시한 도이다.
도 7는 본 발명에 적용된 우레아 분해장치를 예시한 도이다.1 is a diagram illustrating the introduction of a reducing agent in a conventional SCR system.
2 is a diagram illustrating an SCR system according to the first embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an SCR system according to a second embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an SCR system according to a third embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an SCR system according to a fourth embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an SCR system according to a fifth embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a urea decomposition apparatus applied to the present invention.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 하나의 실시예로서 설명하는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is described as an embodiment, by which the technical idea of the present invention and its core configuration and operation are not limited.

본 발명은 저온의 엔진 배기가스를 SCR 반응기에 의해 정화 처리하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 경우에, 해당 저온 엔진 배기가스의 열에 의해 우레아 수용액을 암모니아 수용액으로 전환시켜 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 분사하여서 엔진 배기가스에 환원제인 암모니아를 투입하여 SCR 반응기에서 암모니아를 환원제로 사용하여서 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거케 함으로써 저온의 배기가스 정화 처리시에 별도의 열원을 사용하지 않고서도 우레아를 환원제인 암모니아로 전환시켜 엔진 배기가스에 투입하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하도록 구현된다.The present invention is an engine that is introduced into the SCR reactor by converting an aqueous urea solution into an aqueous ammonia solution by heat of the engine exhaust gas by purifying the engine exhaust gas of low temperature by the SCR reactor to remove nitrogen oxides of the engine exhaust gas. By injecting into the exhaust gas and introducing ammonia as a reducing agent into the exhaust gas of the engine, ammonia is used as a reducing agent in the SCR reactor to remove nitrogen oxides from the exhaust gas of the engine, so that a separate heat source is not used for the purification of low-temperature exhaust gas. It is implemented to convert urea into ammonia, which is a reducing agent, and put it into engine exhaust gas to remove nitrogen oxides from engine exhaust gas.

이와 같이 구현하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은 도 2에 예시된 바와 같이 이루어진다. 제1 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은, 엔진(30)으로부터 터보차저(35)를 경유하여 SCR 반응기(40)에 유입되는 280℃ 이하인 저온 배기가스에 암모니아 수용액을 투입하되, 터보차저(35)의 전단으로부터 분기된 유입배기관(P11)을 통해 우레아 분해장치(50)에 저온 배기가스를 유입하고 우레아 분해장치(50)에서 인가받은 우레아 수용액을 해당 유입배기관(P11)을 통해 유입된 저온 배기가스의 열에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜서 SCR 반응기(40)에 유입되는 저온 배기가스에 투입하도록 이루어진다.The SCR system for the engine according to the first embodiment of the present invention to be implemented in this way is made as illustrated in FIG. 2. In the SCR system for an engine according to the first embodiment, an aqueous ammonia solution is introduced into the low-temperature exhaust gas of 280° C. or lower that is introduced into the SCR reactor 40 from the engine 30 via the turbocharger 35, but the turbocharger 35 ), the low-temperature exhaust gas is introduced into the urea decomposition device 50 through the inlet exhaust pipe P11 branched from the front end of the urea decomposition unit 50, and the low-temperature exhaust that is introduced through the inlet exhaust pipe P11. It is decomposed by the heat of the gas, converted into an aqueous ammonia solution, and introduced into the low-temperature exhaust gas flowing into the SCR reactor 40.

이와 같이 우레아 분해장치(50)에 의해 SCR 반응기(40)에 유입되는 저온 배기가스에 투입된 암모니아 수용액은 해당 저온 배기가스의 열에 의해 기화되어 해당 배기가스와 함께 SCR 반응기(40)에 유입되고, 이에 SCR 반응기(40)에서 환원제인 암모니아와 섞인 배기가스를 자체 촉매에 통과시켜 해당 배기가스의 질소산화물을 질소와 물로 환원시켜서 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 진행한다.In this way, the aqueous ammonia solution injected into the low-temperature exhaust gas flowing into the SCR reactor 40 by the urea decomposition device 50 is vaporized by the heat of the low-temperature exhaust gas and flows into the SCR reactor 40 together with the exhaust gas. In the SCR reactor 40, the exhaust gas mixed with ammonia, which is a reducing agent, is passed through its own catalyst to reduce the nitrogen oxides of the exhaust gas to nitrogen and water, thereby performing a purification process to remove the nitrogen oxides of the exhaust gas.

우레아 분해장치(50)로부터의 암모니아 수용액을 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 투입하는 경우, SCR 반응기(40)에 배기가스를 유입시키는 배기관의 내부에 분사노즐을 설치하고, 해당 분사노즐을 통해 암모니아 수용액을 분사하여 미립자 형태로 투입하며, 이에 배기가스에 미립자 형태로 투입된 암모니아 수용액은 배기가스의 열에 의해 기화되어 암모니아 기체로 변환되어서 배기가스와 섞여져 SCR 반응기(40)에 유입된다.When the aqueous ammonia solution from the urea decomposition device 50 is injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40, an injection nozzle is installed inside the exhaust pipe for introducing the exhaust gas into the SCR reactor 40, and the corresponding injection nozzle The aqueous ammonia solution is injected in the form of particulates through the exhaust gas, and the aqueous ammonia solution injected in the form of particulates into the exhaust gas is vaporized by the heat of the exhaust gas and converted into ammonia gas, mixed with the exhaust gas, and introduced into the SCR reactor 40.

그리고, 유입배기관(P11)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되어 우레아 분해장치(50)에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환함에 사용된 배기가스는 유출배기관(P12)을 통해 배출되어 SCR 반응기(40)의 배기가스 유입배기관으로 유입된다.In addition, the exhaust gas that is introduced into the urea decomposition unit 50 through the inlet exhaust pipe P11 and used to decompose the urea aqueous solution in the urea decomposition unit 50 and convert it into an aqueous ammonia solution is discharged through the outlet exhaust pipe P12 to be used for SCR. It is introduced into the exhaust gas inlet and exhaust pipe of the reactor 40.

우레아 분해장치(50)는 도 7에 예시된 바와 같이 이루어진다. 우레아 분해장치(50)는 우레아 수용액을 몸체(51) 내부로 유입시키기 위한 제1 입력단(I1)과, 몸체(51) 내부로부터의 암모니아 수용액을 외부로 배출하기 위한 제1 출력단(O1)과, 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환함에 사용되는 열을 몸체(51) 내부로 공급하는 열매체인 배기가스를 유입시키기 위한 제2 입력단(I2)과, 몸체(51) 내부에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환함에 사용된 열매체인 배기가스를 몸체(51)의 외부로 배출하기 위한 제2 출력단(O2)를 구비한다. 제2 입력단(I2)에는 유입배기관(P11)이 접속되고, 제2 출력단(O2)에는 유출배기관(P12)이 접속된다.The urea decomposition device 50 is made as illustrated in FIG. 7. The urea decomposition device 50 includes a first input terminal I1 for introducing an aqueous urea solution into the body 51, a first output terminal O1 for discharging an aqueous ammonia solution from the inside of the body 51, and The second input terminal (I2) for introducing exhaust gas, which is a heat medium that supplies heat used to decompose the urea aqueous solution into the ammonia solution, into the body 51, and ammonia by decomposing the urea aqueous solution inside the body 51. It has a second output terminal (O2) for discharging the exhaust gas, which is a heat medium used for conversion into an aqueous solution, to the outside of the body 51. The inlet and exhaust pipe P11 is connected to the second input terminal I2, and the outlet and exhaust pipe P12 is connected to the second output terminal O2.

또한, 우레아 분해장치(50)의 몸체(51) 내부에는 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환하기 위한 촉매(52)를 구비하는데, 촉매(52)는 열매체인 배기가스의 열에 의해 분해 반응하여서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시킨다.In addition, the body 51 of the urea decomposition device 50 is provided with a catalyst 52 for decomposing an aqueous solution of urea and converting it into an aqueous ammonia solution. The catalyst 52 decomposes and reacts by the heat of the exhaust gas, which is a heat medium. The aqueous solution is decomposed and converted into an aqueous ammonia solution.

아울러, 우레아 분해장치(50)의 몸체(51) 내부에는 제1 입력단(I1)을 통해 유입된 우레아 수용액을 촉매(52)에 전달하기 위한 배관(53)과, 촉매(52)로부터 배출되는 암모니아 수용액을 제1 출력단(O1)으로 전달하기 위한 배관(54)을 구비한다.
구체적으로, 제1 입력단(I1)이 형성된 쪽의 몸체(51) 내부에는, 제1 입력단(I1)을 통해 몸체(51) 내부로 들어온 우레아 수용액을 저류하기 위한 공간을 제공하는 제1 수용부(51a)가 마련된다. 또한, 제1 출력단(O1)이 형성된 쪽의 몸체(51) 내부에는, 제1 출력단(O1)으로 나갈 암모니아 수용액을 저류하기 위한 공간을 제공하는 제2 수용부(51b)가 마련된다.
상기 배관(53)은, 제1 수용부(51a)로부터 제2 수용부(51b) 방향으로 복수 개가 연장되며, 제1 수용부(51a)에 있는 우레아 수용액을 제2 수용부(51b) 방향으로 전달한다. 촉매(52)는, 복수의 배관(53)으로부터 제2 수용부(51b) 방향으로 더 연장되며, 내부를 통과하는 우레아 수용액을 외부의 열매체로부터 열전달을 받아 분해하여 암모니아 수용액으로 전환한다. 배관(54)은, 촉매(52)로부터 제2 수용부(51b) 방향으로 더 연장되며, 전환된 암모니아 수용액을 제2 수용부(51b)에 배출한다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체(51)의 내부에는 열매체인 배기가스의 흐름을 안내하는 격벽(55)이 설치된다. 격벽(55)은, 촉매(52) 부분을 사이에 둔 몸체(51)의 길이방향 양쪽 지점으로부터 몸체(51)를 가로지르는 방향으로 서로 반대방향으로 일정 길이 연장되어, 열매체인 배기가스의 흐름 경로를 지그재그 형태로 굽어지는 흐름 경로를 제공하며, 이로써 열매체인 배기가스와 복수의 촉매(52), 배관(53) 및 배관(54) 사이를 지나가도록 하여 열교환이 충분하고 균일하게 이루어지도록 한다.In addition, inside the body 51 of the urea decomposition device 50, a pipe 53 for transferring the urea aqueous solution introduced through the first input terminal I1 to the catalyst 52, and ammonia discharged from the catalyst 52 A pipe 54 for delivering the aqueous solution to the first output terminal O1 is provided.
Specifically, in the inside of the body 51 on the side where the first input terminal I1 is formed, a first accommodating portion providing a space for storing the urea aqueous solution introduced into the body 51 through the first input terminal I1 ( 51a) is provided. In addition, inside the body 51 on the side where the first output terminal O1 is formed, a second receiving portion 51b providing a space for storing an aqueous ammonia solution to be discharged to the first output terminal O1 is provided.
A plurality of pipes 53 extend from the first accommodation part 51a to the second accommodation part 51b, and the urea aqueous solution in the first accommodation part 51a is transferred in the direction of the second accommodation part 51b. Deliver. The catalyst 52 further extends from the plurality of pipes 53 in the direction of the second accommodating portion 51b, and converts the urea aqueous solution passing through the interior to an aqueous ammonia solution by receiving heat transfer from an external heat medium and decomposing. The pipe 54 further extends from the catalyst 52 in the direction of the second receiving portion 51b, and discharges the converted aqueous ammonia solution to the second receiving portion 51b.
In addition, as shown in FIG. 7, a partition wall 55 for guiding the flow of exhaust gas, which is a heat medium, is installed inside the body 51. The partition wall 55 extends for a certain length in a direction crossing the body 51 from both points in the longitudinal direction of the body 51 with the catalyst 52 interposed therebetween, and a flow path of the exhaust gas as a heat medium It provides a flow path that is bent in a zigzag form, and thereby, the exhaust gas, which is a heat medium, and a plurality of catalysts 52, pipes 53, and pipes 54 pass between the exhaust gas, so that heat exchange is sufficiently and uniformly performed.

제1 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, 유입배기관(P11)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되는 저온 배기가스는 입력단(I2)을 통해 우레아 분해장치(50)에 인가되고, 우레아 분해장치(50)로부터 출력단(O2)을 통해 유출되는 배기가스는 유출배기관(P12)을 통해 SCR 반응기(40)의 배기가스 유입배기관으로 배출되고, 우레아 분해장치(50)에 유입되는 우레아 수용액은 입력단(I1)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되며, 우레아 분해장치(50)로부터 배출되는 암모니아 수용액은 출력단(O1)을 통해 배출된다.According to the SCR system for an engine according to the first embodiment, the low-temperature exhaust gas flowing into the urea decomposing device 50 through the inlet and exhaust pipe P11 is applied to the urea decomposing device 50 through the input terminal I2, and Exhaust gas flowing out of the decomposition device 50 through the output terminal O2 is discharged to the exhaust gas inlet and exhaust pipe of the SCR reactor 40 through the outlet exhaust pipe P12, and the urea aqueous solution flowing into the urea decomposition device 50 is The ammonia aqueous solution is introduced into the urea decomposing device 50 through the input terminal I1, and the ammonia aqueous solution discharged from the urea decomposing device 50 is discharged through the output terminal O1.

이상과 같은 제1 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은 우레아 분해장치(50)가 터보차저(35)의 전단으로부터 분기되어진 유입배기관(P11)을 통해 유입되는 저온 배기가스의 열에 의해 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 분사함으로써, 암모니아 수용액을 해당 저온의 배기가스에 의해 기화시켜 배기가스와 함께 SCR 반응기(40)에 유입시켜서 SCR 반응기(40)에서 암모니아를 환원제로 이용하여 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 진행케 하므로, 저온의 배기가스 정화 처리시에 별도의 열원을 사용하지 않고서도 우레아를 환원제인 암모니아로 전환시켜 엔진 배기가스에 투입하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거할 수 있어서 매우 경제적이다.In the SCR system for an engine according to the first embodiment as described above, the urea decomposing device 50 decomposes the urea aqueous solution by the heat of the low-temperature exhaust gas flowing through the inlet exhaust pipe P11 branched from the front end of the turbocharger 35. Then, the ammonia solution is converted into an aqueous ammonia solution and injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40, so that the aqueous ammonia solution is vaporized by the low-temperature exhaust gas and introduced into the SCR reactor 40 together with the exhaust gas. Since ammonia is used as a reducing agent to remove nitrogen oxides from exhaust gas, urea is converted into ammonia as a reducing agent and injected into engine exhaust gas without using a separate heat source during low temperature exhaust gas purification. This is very economical because it can remove nitrogen oxides from engine exhaust gas.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은 도 3에 예시된 바와 같이 이루어진다. 제2 실시예에 따른 SCR 시스템은, 엔진(30)으로부터 터보차저(35)를 경유하여 SCR 반응기(40)에 유입되는 280℃ 이하인 저온 배기가스에 암모니아 수용액을 투입하되, 터보차저(35)의 후단으로부터 분기된 유입배기관(P15)을 통해 우레아 분해장치(50)에 저온 배기가스를 유입하고 우레아 분해장치(50)에서 인가받은 우레아 수용액을 해당 유입배기관(P15)을 통해 유입된 저온 배기가스의 열에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜서 SCR 반응기(40)에 유입되는 저온 배기가스에 투입하도록 이루어진다.On the other hand, the SCR system for an engine according to the second embodiment of the present invention is made as illustrated in FIG. 3. In the SCR system according to the second embodiment, an aqueous ammonia solution is introduced into the low-temperature exhaust gas of 280° C. or lower that is introduced into the SCR reactor 40 from the engine 30 via the turbocharger 35, but the turbocharger 35 The low-temperature exhaust gas is introduced into the urea decomposition device 50 through the inlet exhaust pipe P15 branched from the rear end, and the urea aqueous solution received from the urea decomposition unit 50 is supplied through the inlet exhaust pipe P15. It is decomposed by heat and converted into an aqueous ammonia solution to be introduced into the low-temperature exhaust gas flowing into the SCR reactor 40.

이와 같이 우레아 분해장치(50)에 의해 SCR 반응기(40)에 유입되는 저온 배기가스에 투입된 암모니아 수용액은 해당 저온 배기가스의 열에 의해 기화되어 해당 배기가스와 함께 SCR 반응기(40)에 유입되고, 이에 SCR 반응기(40)에서 환원제인 암모니아와 섞인 배기가스를 자체 촉매에 통과시켜 해당 배기가스의 질소산화물을 질소와 물로 환원시켜서 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 진행한다.In this way, the aqueous ammonia solution injected into the low-temperature exhaust gas flowing into the SCR reactor 40 by the urea decomposition device 50 is vaporized by the heat of the low-temperature exhaust gas and flows into the SCR reactor 40 together with the exhaust gas. In the SCR reactor 40, the exhaust gas mixed with ammonia, which is a reducing agent, is passed through its own catalyst to reduce the nitrogen oxides of the exhaust gas to nitrogen and water, thereby performing a purification process to remove the nitrogen oxides of the exhaust gas.

그리고, 우레아 분해장치(50)로부터의 암모니아 수용액을 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 투입하는 경우, SCR 반응기(40)에 배기가스를 유입시키는 배기관의 내부에 분사노즐을 설치하고, 해당 분사노즐을 통해 암모니아 수용액을 분사하여 미립자 형태로 투입하며, 이에 배기가스에 미립자 형태로 투입된 암모니아 수용액은 배기가스의 열에 의해 기화되어 암모니아 기체로 변환되어서 배기가스와 섞여져 SCR 반응기(40)에 유입된다.And, when the aqueous ammonia solution from the urea decomposition device 50 is injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40, an injection nozzle is installed inside the exhaust pipe for introducing the exhaust gas into the SCR reactor 40, and the corresponding An aqueous ammonia solution is injected through the injection nozzle in the form of fine particles, and the aqueous ammonia solution injected in the form of fine particles into the exhaust gas is vaporized by the heat of the exhaust gas and converted into ammonia gas, mixed with the exhaust gas, and introduced into the SCR reactor 40. do.

그리고, 유입배기관(P15)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되어 우레아 분해장치(50)에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환함에 사용된 배기가스는 유출배기관(P16)을 통해 배출되어 SCR 반응기(40)의 배기가스 유입배기관으로 유입된다.In addition, the exhaust gas that is introduced into the urea decomposition unit 50 through the inlet exhaust pipe P15 and used to decompose the urea aqueous solution in the urea decomposition unit 50 to convert it into an aqueous ammonia solution is discharged through the outlet exhaust pipe P16 to be SCR. It is introduced into the exhaust gas inlet and exhaust pipe of the reactor 40.

이와 같이 이루어진 제2 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 적용된 우레아 분해장치(50)의 구성 및 작용은 상술한 바와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the configuration and operation of the urea decomposing device 50 applied to the SCR system for an engine according to the second embodiment made as described above is the same as described above, a description thereof will be omitted.

제2 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, 유입배기관(P15)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되는 저온 배기가스는 입력단(I2)을 통해 우레아 분해장치(50)에 인가되고, 우레아 분해장치(50)로부터 출력단(O2)을 통해 유출되는 배기가스는 유출배기관(P16)을 통해 SCR 반응기(40)의 배기가스 유입배기관으로 배출되고, 우레아 분해장치(50)에 유입되는 우레아 수용액은 입력단(I1)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되며, 우레아 분해장치(50)로부터 배출되는 암모니아 수용액은 출력단(O1)을 통해 배출된다.According to the SCR system for an engine according to the second embodiment, the low-temperature exhaust gas flowing into the urea decomposing device 50 through the inlet and exhaust pipe P15 is applied to the urea decomposing device 50 through the input terminal I2, and urea Exhaust gas flowing out of the decomposition device 50 through the output terminal O2 is discharged to the exhaust gas inlet and exhaust pipe of the SCR reactor 40 through the outlet exhaust pipe P16, and the urea aqueous solution flowing into the urea decomposition device 50 is The ammonia aqueous solution is introduced into the urea decomposing device 50 through the input terminal I1, and the ammonia aqueous solution discharged from the urea decomposing device 50 is discharged through the output terminal O1.

이상과 같은 제2 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은 우레아 분해장치(50)가 터보차저(35)의 후단으로부터 분기되어진 유입배기관(P15)을 통해 유입되는 저온 배기가스의 열에 의해 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 분사함으로써, 암모니아 수용액을 해당 저온의 배기가스에 의해 기화시켜 배기가스와 함께 SCR 반응기(40)에 유입시켜서 SCR 반응기(40)에서 암모니아를 환원제로 이용하여 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 진행케 하므로, 저온의 배기가스 정화 처리시에 별도의 열원을 사용하지 않고서도 우레아를 환원제인 암모니아로 전환시켜 엔진 배기가스에 투입하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거할 수 있어서 매우 경제적이다.In the SCR system for an engine according to the second embodiment as described above, the urea decomposition device 50 decomposes the urea aqueous solution by the heat of the low-temperature exhaust gas flowing through the inlet exhaust pipe P15 branched from the rear end of the turbocharger 35. Then, the ammonia solution is converted into an aqueous ammonia solution and injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40, so that the aqueous ammonia solution is vaporized by the low-temperature exhaust gas and introduced into the SCR reactor 40 together with the exhaust gas. Since ammonia is used as a reducing agent to remove nitrogen oxides from exhaust gas, urea is converted into ammonia as a reducing agent and injected into engine exhaust gas without using a separate heat source during low temperature exhaust gas purification. This is very economical because it can remove nitrogen oxides from engine exhaust gas.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은 도 4에 예시된 바와 같이 이루어진다. 제3 실시예에 따른 SCR 시스템은, 엔진(30)으로부터 터보차저(35)를 경유하여 SCR 반응기(40)에 유입되는 280℃ 이하인 저온 배기가스에 암모니아 수용액을 투입하되, SCR 반응기(40)의 배기가스 유출배기관으로부터 분기된 유입배기관(P21)을 통해 우레아 분해장치(50)에 저온 배기가스를 유입하고 우레아 분해장치(50)에서 인가받은 우레아 수용액을 해당 유입배기관(P21)을 통해 유입된 저온 배기가스의 열에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜서 SCR 반응기(40)에 유입되는 저온 배기가스에 투입하도록 이루어진다.Meanwhile, the SCR system for an engine according to the third embodiment of the present invention is made as illustrated in FIG. 4. In the SCR system according to the third embodiment, an aqueous ammonia solution is introduced into the low-temperature exhaust gas of 280° C. or lower that is introduced into the SCR reactor 40 from the engine 30 via the turbocharger 35, Low-temperature exhaust gas is introduced into the urea decomposition device 50 through the inlet exhaust pipe (P21) branched from the exhaust gas outlet and exhaust pipe, and the urea aqueous solution approved by the urea decomposition unit 50 is introduced through the inlet exhaust pipe (P21). It is decomposed by the heat of the exhaust gas and converted into an aqueous ammonia solution to be introduced into the low-temperature exhaust gas flowing into the SCR reactor 40.

이와 같이 우레아 분해장치(50)에 의해 SCR 반응기(40)에 유입되는 저온 배기가스에 투입된 암모니아 수용액은 해당 저온 배기가스의 열에 의해 기화되어 해당 배기가스와 함께 SCR 반응기(40)에 유입되고, 이에 SCR 반응기(40)에서 환원제인 암모니아와 섞인 배기가스를 자체 촉매에 통과시켜 해당 배기가스의 질소산화물을 질소와 물로 환원시켜서 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 진행한다.In this way, the aqueous ammonia solution injected into the low-temperature exhaust gas flowing into the SCR reactor 40 by the urea decomposition device 50 is vaporized by the heat of the low-temperature exhaust gas and flows into the SCR reactor 40 together with the exhaust gas. In the SCR reactor 40, the exhaust gas mixed with ammonia, which is a reducing agent, is passed through its own catalyst to reduce the nitrogen oxides of the exhaust gas to nitrogen and water, thereby performing a purification process to remove the nitrogen oxides of the exhaust gas.

그리고, 우레아 분해장치(50)로부터의 암모니아 수용액을 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 투입하는 경우, SCR 반응기(40)에 배기가스를 유입시키는 배기관의 내부에 분사노즐을 설치하고, 해당 분사노즐을 통해 암모니아 수용액을 분사하여 미립자 형태로 투입하며, 이에 배기가스에 미립자 형태로 투입된 암모니아 수용액은 배기가스의 열에 의해 기화되어 암모니아 기체로 변환되어서 배기가스와 섞여져 SCR 반응기(40)에 유입된다.And, when the aqueous ammonia solution from the urea decomposition device 50 is injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40, an injection nozzle is installed inside the exhaust pipe for introducing the exhaust gas into the SCR reactor 40, and the corresponding An aqueous ammonia solution is injected through the injection nozzle in the form of fine particles, and the aqueous ammonia solution injected in the form of fine particles into the exhaust gas is vaporized by the heat of the exhaust gas and converted into ammonia gas, mixed with the exhaust gas, and introduced into the SCR reactor 40. do.

또한, 유입배기관(P21)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되어 우레아 분해장치(50)에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환함에 사용된 배기가스는 유출배기관(P22)을 통해 배출되어 SCR 반응기(40)의 배기가스 유입배기관으로 유입된다.In addition, the exhaust gas that is introduced into the urea decomposition unit 50 through the inlet exhaust pipe P21 and used to decompose the urea aqueous solution in the urea decomposition unit 50 to convert it into an aqueous ammonia solution is discharged through the outlet exhaust pipe P22 to be used for SCR. It is introduced into the exhaust gas inlet and exhaust pipe of the reactor 40.

이와 같이 이루어진 제3 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 적용된 우레아 분해장치(50)의 구성 및 작용은 상술한 바와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the configuration and operation of the urea decomposing device 50 applied to the SCR system for an engine according to the third embodiment made as described above is the same as described above, a description thereof will be omitted.

제3 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, SCR 반응기(40)의 후단으로부터 분기된 유입배기관(P21)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되는 저온 배기가스는 입력단(I2)을 통해 우레아 분해장치(50)에 인가되고, 우레아 분해장치(50)로부터 출력단(O2)을 통해 유출되는 배기가스는 유출배기관(P22)을 통해 SCR 반응기(40)의 배기가스 유입배기관으로 배출되고, 우레아 분해장치(50)에 유입되는 우레아 수용액은 입력단(I1)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되며, 우레아 분해장치(50)로부터 배출되는 암모니아 수용액은 출력단(O1)을 통해 배출된다.According to the SCR system for an engine according to the third embodiment, the low-temperature exhaust gas flowing into the urea decomposition device 50 through the inlet exhaust pipe P21 branched from the rear end of the SCR reactor 40 is urea through the input end I2. Exhaust gas applied to the decomposition device 50 and discharged from the urea decomposition device 50 through the output terminal O2 is discharged to the exhaust gas inlet and exhaust pipe of the SCR reactor 40 through the outlet exhaust pipe P22, and decomposes urea The urea aqueous solution flowing into the device 50 is introduced into the urea decomposing device 50 through the input terminal I1, and the ammonia aqueous solution discharged from the urea decomposing device 50 is discharged through the output terminal O1.

이상과 같은 제3 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은 우레아 분해장치(50)가 SCR 반응기(40)의 후단으로부터 분기되어진 유입배기관(P21)을 통해 유입되는 저온 배기가스의 열에 의해 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 분사함으로써, 암모니아 수용액을 해당 저온의 배기가스에 의해 기화시켜 배기가스와 함께 SCR 반응기(40)에 유입시켜서 SCR 반응기(40)에서 암모니아를 환원제로 이용하여 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 진행케 하므로, 저온의 배기가스 정화 처리시에 별도의 열원을 사용하지 않고서도 우레아를 환원제인 암모니아로 전환시켜 엔진 배기가스에 투입하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거할 수 있어서 매우 경제적이다.In the SCR system for an engine according to the third embodiment as described above, the urea decomposition device 50 decomposes the urea aqueous solution by the heat of the low-temperature exhaust gas flowing through the inlet exhaust pipe P21 branched from the rear end of the SCR reactor 40. Then, the ammonia solution is converted into an aqueous ammonia solution and injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40, so that the aqueous ammonia solution is vaporized by the low-temperature exhaust gas and introduced into the SCR reactor 40 together with the exhaust gas. Since ammonia is used as a reducing agent to remove nitrogen oxides from exhaust gas, urea is converted into ammonia as a reducing agent and injected into engine exhaust gas without using a separate heat source during low temperature exhaust gas purification. This is very economical because it can remove nitrogen oxides from engine exhaust gas.

한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은 도 5에 예시된 바와 같이 이루어진다. 제4 실시예에 따른 SCR 시스템은, 엔진(30)으로부터 터보차저(35)를 경유하여 SCR 반응기(40)에 유입되는 280℃ 이하인 저온 배기가스에 암모니아 수용액을 투입하되, SCR 반응기(40)의 배기가스 유출배기관으로부터 분기된 유입배기관(P25)을 통해 우레아 분해장치(50)에 저온 배기가스를 유입하고 우레아 분해장치(50)에서 인가받은 우레아 수용액을 해당 유입배기관(P25)을 통해 유입된 저온 배기가스의 열에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜서 SCR 반응기(40)에 유입되는 저온 배기가스에 투입하고, 우레아 분해장치(50)에서 우레아 분해에 사용된 배기가스를 유출배기관(P26)을 통해 SCR 반응기(40)의 배기가스 유출배기관에 배출하도록 이루어진다.On the other hand, the SCR system for an engine according to the fourth embodiment of the present invention is made as illustrated in FIG. In the SCR system according to the fourth embodiment, an aqueous ammonia solution is introduced into the low-temperature exhaust gas of 280° C. or lower that is introduced into the SCR reactor 40 from the engine 30 via the turbocharger 35, Low-temperature exhaust gas is introduced into the urea decomposition device 50 through the inlet exhaust pipe (P25) branched from the exhaust gas outlet and exhaust pipe, and the urea aqueous solution approved by the urea decomposition unit 50 is introduced through the inlet exhaust pipe (P25). It is decomposed by the heat of the exhaust gas and converted into an aqueous ammonia solution, which is then introduced into the low-temperature exhaust gas flowing into the SCR reactor 40, and the exhaust gas used for urea decomposition in the urea decomposition device 50 is transferred to the SCR through the outflow exhaust pipe (P26). It is made to discharge to the exhaust gas outlet and exhaust pipe of the reactor 40.

이와 같이 우레아 분해장치(50)에 의해 SCR 반응기(40)에 유입되는 저온 배기가스에 투입된 암모니아 수용액은 해당 저온 배기가스의 열에 의해 기화되어 해당 배기가스와 함께 SCR 반응기(40)에 유입되고, 이에 SCR 반응기(40)에서 환원제인 암모니아와 섞인 배기가스를 자체 촉매에 통과시켜 해당 배기가스의 질소산화물을 질소와 물로 환원시켜서 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 진행한다.In this way, the aqueous ammonia solution injected into the low-temperature exhaust gas flowing into the SCR reactor 40 by the urea decomposition device 50 is vaporized by the heat of the low-temperature exhaust gas and flows into the SCR reactor 40 together with the exhaust gas. In the SCR reactor 40, the exhaust gas mixed with ammonia, which is a reducing agent, is passed through its own catalyst to reduce the nitrogen oxides of the exhaust gas to nitrogen and water, thereby performing a purification process to remove the nitrogen oxides of the exhaust gas.

그리고, 우레아 분해장치(50)로부터의 암모니아 수용액을 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 투입하는 경우, SCR 반응기(40)에 배기가스를 유입시키는 배기관의 내부에 분사노즐을 설치하고, 해당 분사노즐을 통해 암모니아 수용액을 분사하여 미립자 형태로 투입하며, 이에 배기가스에 미립자 형태로 투입된 암모니아 수용액은 배기가스의 열에 의해 기화되어 암모니아 기체로 변환되어서 배기가스와 섞여져 SCR 반응기(40)에 유입된다.And, when the aqueous ammonia solution from the urea decomposition device 50 is injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40, an injection nozzle is installed inside the exhaust pipe for introducing the exhaust gas into the SCR reactor 40, and the corresponding An aqueous ammonia solution is injected through the injection nozzle in the form of fine particles, and the aqueous ammonia solution injected in the form of fine particles into the exhaust gas is vaporized by the heat of the exhaust gas and converted into ammonia gas, mixed with the exhaust gas, and introduced into the SCR reactor 40. do.

이와 같이 이루어진 제4 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 적용된 우레아 분해장치(50)의 구성 및 작용은 상술한 바와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the configuration and operation of the urea decomposing device 50 applied to the SCR system for the engine according to the fourth embodiment made as described above is the same as described above, a description thereof will be omitted.

제4 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, SCR 반응기(40)의 후단으로부터 유입배기관(P25)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되는 저온 배기가스는 입력단(I2)을 통해 우레아 분해장치(50)에 인가되고, 우레아 분해장치(50)로부터 출력단(O2)을 통해 유출되는 배기가스는 유출배기관(P26)을 통해 SCR 반응기(40)의 후단으로 배출되고, 우레아 분해장치(50)에 유입되는 우레아 수용액은 입력단(I1)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되며, 우레아 분해장치(50)로부터 배출되는 암모니아 수용액은 출력단(O1)을 통해 배출된다.According to the SCR system for an engine according to the fourth embodiment, the low-temperature exhaust gas flowing into the urea decomposition unit 50 from the rear end of the SCR reactor 40 through the inlet exhaust pipe P25 is the urea decomposition unit through the input end I2. Exhaust gas applied to 50 and discharged from the urea decomposition device 50 through the output terminal O2 is discharged to the rear end of the SCR reactor 40 through the outlet exhaust pipe P26, and to the urea decomposition unit 50 The inflowing urea aqueous solution is introduced into the urea decomposition device 50 through the input terminal I1, and the ammonia aqueous solution discharged from the urea decomposition device 50 is discharged through the output terminal O1.

이상과 같은 제4 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은 우레아 분해장치(50)가 SCR 반응기(40)의 배기가스 유출배기관으로부터 분기되어진 유입배기관(P25)을 통해 유입되는 저온 배기가스의 열에 의해 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 분사함과 아울러 우레아 분해장치(50)에서 우레아 분해에 사용된 배기가스를 유출배기관(P26)을 통해 SCR 반응기(40)의 배기가스 유출배기관으로 배출한다. 이에, 제4 실시예의 엔진용 SCR 시스템은 우레아 분해장치(50)로부터의 암모니아 수용액을 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 투입하여 해당 저온의 배기가스에 의해 기화시켜 배기가스와 함께 SCR 반응기(40)에 유입시킴으로써 SCR 반응기(40)에서 암모니아를 환원제로 이용하여 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 진행케 하므로, 저온의 배기가스 정화 처리시에 별도의 열원을 사용하지 않고서도 우레아를 환원제인 암모니아로 전환시켜 엔진 배기가스에 투입하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거할 수 있어서 매우 경제적이다.In the SCR system for an engine according to the fourth embodiment as described above, the urea decomposition device 50 is urea by heat of the low-temperature exhaust gas introduced through the inlet exhaust pipe P25 branched from the exhaust gas outlet and exhaust pipe of the SCR reactor 40. The aqueous solution is decomposed and converted into an aqueous ammonia solution, and injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40, and the exhaust gas used for decomposing urea in the urea decomposing device 50 is discharged through the outflow exhaust pipe P26. ) Of the exhaust gas discharge through the exhaust pipe. Accordingly, in the SCR system for an engine of the fourth embodiment, an aqueous ammonia solution from the urea decomposition device 50 is injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40 and vaporized by the low-temperature exhaust gas to be vaporized with the exhaust gas. By flowing into (40), the SCR reactor (40) uses ammonia as a reducing agent to proceed with the purification treatment to remove nitrogen oxides from the exhaust gas, so that urea is not used without a separate heat source during the low-temperature exhaust gas purification treatment. It is very economical because it can convert nitrogen oxides from engine exhaust gas by converting it into ammonia as a reducing agent and putting it into engine exhaust gas.

한편, 본 발명의 제5 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은 도 6에 예시된 바와 같이 이루어진다. 제5 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은, 엔진(30)으로부터 터보차저(35)를 경유하여 SCR 반응기(40)에 유입되는 280℃ 이하인 저온 배기가스에 암모니아 수용액을 투입하되, 스팀유입관(P31)을 통해 우레아 분해장치(50)에 선박의 폐열로부터 얻어지는 280℃ 이하인 저온 스팀을 유입하고 우레아 분해장치(50)에서 인가받은 우레아 수용액을 해당 스팀유입관(P31)을 통해 유입된 저온 스팀의 열에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜서 SCR 반응기(40)에 유입되는 저온 배기가스에 투입하고, 우레아 분해장치(50)에서 우레아 분해에 스팀을 사용함에 의해 생성되는 스팀응축수를 스팀배출관(P32)을 통해 외부에 배출하도록 이루어진다.On the other hand, the SCR system for an engine according to the fifth embodiment of the present invention is made as illustrated in FIG. In the SCR system for an engine according to the fifth embodiment, an aqueous ammonia solution is introduced into the low-temperature exhaust gas of 280° C. or lower that is introduced into the SCR reactor 40 from the engine 30 via the turbocharger 35, and the steam inlet pipe ( Through P31), low-temperature steam of 280°C or less obtained from the ship's waste heat is introduced into the urea decomposition unit 50, and the urea aqueous solution approved by the urea decomposition unit 50 is transferred to the low-temperature steam introduced through the corresponding steam inlet pipe (P31). It is decomposed by heat and converted into an aqueous ammonia solution, which is then introduced into the low-temperature exhaust gas flowing into the SCR reactor 40, and the steam condensed water generated by using steam for urea decomposition in the urea decomposition device 50 is transferred to the steam discharge pipe (P32). It is made to be discharged to the outside through.

이와 같이 우레아 분해장치(50)에 의해 SCR 반응기(40)에 유입되는 저온 배기가스에 투입된 암모니아 수용액은 해당 저온 배기가스의 열에 의해 기화되어 해당 배기가스와 함께 SCR 반응기(40)에 유입되고, 이에 SCR 반응기(40)에서 환원제인 암모니아와 섞인 배기가스를 자체 촉매에 통과시켜 해당 배기가스의 질소산화물을 질소와 물로 환원시켜서 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 진행한다.In this way, the aqueous ammonia solution injected into the low-temperature exhaust gas flowing into the SCR reactor 40 by the urea decomposition device 50 is vaporized by the heat of the low-temperature exhaust gas and flows into the SCR reactor 40 together with the exhaust gas. In the SCR reactor 40, the exhaust gas mixed with ammonia, which is a reducing agent, is passed through its own catalyst to reduce the nitrogen oxides of the exhaust gas to nitrogen and water, thereby performing a purification process to remove the nitrogen oxides of the exhaust gas.

그리고, 우레아 분해장치(50)로부터의 암모니아 수용액을 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 투입하는 경우, SCR 반응기(40)에 배기가스를 유입시키는 배기관의 내부에 분사노즐을 설치하고, 해당 분사노즐을 통해 암모니아 수용액을 분사하여 미립자 형태로 투입하며, 이에 배기가스에 미립자 형태로 투입된 암모니아 수용액은 배기가스의 열에 의해 기화되어 암모니아 기체로 변환되어서 배기가스와 섞여져 SCR 반응기(40)에 유입된다.And, when the aqueous ammonia solution from the urea decomposition device 50 is injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40, an injection nozzle is installed inside the exhaust pipe for introducing the exhaust gas into the SCR reactor 40, and the corresponding An aqueous ammonia solution is injected through the injection nozzle in the form of fine particles, and the aqueous ammonia solution injected in the form of fine particles into the exhaust gas is vaporized by the heat of the exhaust gas and converted into ammonia gas, mixed with the exhaust gas, and introduced into the SCR reactor 40. do.

이와 같이 이루어진 제5 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 적용된 우레아 분해장치(50)의 구성 및 작용은 상술한 바와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the configuration and operation of the urea decomposing device 50 applied to the SCR system for an engine according to the fifth embodiment made as described above is the same as described above, a description thereof will be omitted.

제5 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템에 의하면, SCR 반응기(40)의 스팀유입관(P31)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되는 열매체인 스팀은 입력단(I2)을 통해 우레아 분해장치(50)에 인가되고, 우레아 분해장치(50)로부터 출력단(O2)을 통해 유출되는 스팀 응축수는 스팀배출관(P32)을 통해 배출되고, 우레아 분해장치(50)에 유입되는 우레아 수용액은 입력단(I1)을 통해 우레아 분해장치(50)에 유입되며, 우레아 분해장치(50)로부터 배출되는 암모니아 수용액은 출력단(O1)을 통해 배출된다.According to the SCR system for an engine according to the fifth embodiment, the steam, which is a heat medium flowing into the urea decomposition device 50 through the steam inlet pipe P31 of the SCR reactor 40, is passed through the input terminal I2. The steam condensed water applied to 50) and discharged from the urea decomposing device 50 through the output terminal O2 is discharged through the steam discharge pipe P32, and the urea aqueous solution flowing into the urea decomposing device 50 is input terminal I1. Through the urea decomposition device 50, the ammonia aqueous solution discharged from the urea decomposition device 50 is discharged through the output terminal (O1).

이상과 같은 제5 실시예에 따른 엔진용 SCR 시스템은 우레아 분해장치(50)가 스팀유입관(P31)을 통해 유입되는 스팀의 열에 의해 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시켜 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 분사함과 아울러 우레아 분해장치(50)에서 우레아 분해에 스팀을 사용함에 기인하여 생성되는 스팀응축수를 스팀배출관(P32)을 통해 외부로 한다. 이에, 제5 실시예의 엔진용 SCR 시스템은 우레아 분해장치(50)로부터의 암모니아 수용액을 SCR 반응기(40)에 유입되는 배기가스에 투입하여 해당 저온의 배기가스에 의해 기화시켜 배기가스와 함께 SCR 반응기(40)에 유입시킴으로써 SCR 반응기(40)에서 암모니아를 환원제로 이용하여 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 진행케 하므로, 저온의 배기가스 정화 처리시에 선박에서 생성되는 폐열로부터 얻어지는 스팀을 이용하여 별도의 열원을 사용하지 않고서도 우레아를 환원제인 암모니아로 전환시켜 엔진 배기가스에 투입하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거할 수 있어서 매우 경제적이다.In the SCR system for an engine according to the fifth embodiment as described above, the urea decomposition device 50 decomposes the urea aqueous solution by the heat of the steam introduced through the steam inlet pipe P31 and converts the urea aqueous solution into an aqueous ammonia solution, and the SCR reactor 40 The steam condensed water generated due to the use of steam for urea decomposition in the urea decomposition device 50 is injected into the exhaust gas flowing into the urea decomposition device 50 to the outside through the steam discharge pipe P32. Accordingly, in the SCR system for an engine of the fifth embodiment, an aqueous ammonia solution from the urea decomposition device 50 is injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40 and vaporized by the low-temperature exhaust gas to be vaporized together with the exhaust gas. By flowing into (40), the SCR reactor (40) uses ammonia as a reducing agent to perform a purification treatment to remove nitrogen oxides from exhaust gas, so that steam obtained from waste heat generated from the ship during the low temperature exhaust gas purification treatment is performed. It is very economical because urea can be converted into ammonia as a reducing agent and injected into engine exhaust gas to remove nitrogen oxides in engine exhaust gas without using a separate heat source.

본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당된다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above description, and those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains may implement the present invention by modifying it in various forms within the scope not departing from the spirit of the present invention. It will be possible, and the implementation of such changes will be said to fall within the technical scope of the present invention.

본 발명은 선박에서 저온의 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 SCR 시스템에 매우 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 저온의 엔진 배기가스를 SCR 반응기에 의해 정화 처리하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 경우에, 해당 저온 엔진 배기가스의 열에 의해 우레아 수용액을 암모니아 수용액으로 전환시켜 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 분사하여서 엔진 배기가스에 환원제인 암모니아를 투입하여 SCR 반응기에서 암모니아를 환원제로 사용하여서 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거케 함으로써 별도의 열원을 사용하지 않고서도 우레아를 환원제인 암모니아로 전환시켜 엔진 배기가스에 투입하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하도록 하므로, 저온의 배기가스를 정화 처리하는 SCR 시스템에 우레아를 암모니아로 분해하기 위한 별도의 가열기를 사용하지 않아도 되어 경제성을 향상시키게 된다.The present invention may be very usefully applied to an SCR system for removing nitrogen oxides from engine exhaust gas at low temperatures in a ship. According to the present invention, when nitrogen oxides of engine exhaust gas are removed by purifying low-temperature engine exhaust gas by an SCR reactor, the urea aqueous solution is converted into an ammonia aqueous solution by heat of the low-temperature engine exhaust gas and introduced into the SCR reactor. Injecting ammonia as a reducing agent into the engine exhaust gas by injecting it into the engine exhaust gas and using ammonia as a reducing agent in the SCR reactor to remove nitrogen oxides from the engine exhaust gas, so that urea is converted into ammonia as a reducing agent without using a separate heat source. Since it is converted into the engine exhaust gas to remove nitrogen oxides in the engine exhaust gas, it is not necessary to use a separate heater to decompose urea into ammonia in the SCR system that purifies low-temperature exhaust gas, thereby improving economic efficiency. .

30; 엔진 35; 터보차저
40; SCR 반응기 50; 우레아 분해장치
51; 몸체 52; 촉매
53, 54; 배관 I1, I2; 입력단
O1, O2; 출력단 P11, P15, P21, P25; 유입배기관
P12, P16, P22, P26; 유출배기관 P31; 스팀유입관
P32; 스팀배출관30; Engine 35; Turbocharger
40; SCR reactor 50; Urea digester
51; Body 52; catalyst
53, 54; Piping I1, I2; Input stage
O1, O2; Output stages P11, P15, P21, P25; Inlet and exhaust pipe
P12, P16, P22, P26; Outflow exhaust pipe P31; Steam inlet pipe
P32; Steam discharge pipe

Claims (9)

엔진(30)으로부터 배출되는 배기가스를 이용하는 터보차저(35);
상기 터보차저(35)를 통과한 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 SCR 반응기(40);
우레아 수용액을 열매체에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시키는 우레아 분해장치(50);
상기 우레아 분해장치(50)로부터 배출되는 암모니아 수용액을 상기 SCR 반응기(40)로 유입되는 배기가스에 미립자 형태로 분사함으로써 배기가스의 열에 의해 암모니아 수용액의 미립자가 암모니아 기체로 변환되어 배기가스와 섞이도록 하는 분사노즐;
상기 우레아 분해장치(50)에 열매체인 배기가스를 유입하는 유입배기관; 및
상기 우레아 분해장치(50)에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시킴에 사용된 열매체인 배기가스를 배출하는 유출배기관;을 포함하며,
상기 우레아 분해장치(50)는,
몸체(51);
상기 몸체(51) 내부로 우레아 수용액을 유입시키기 위한 제1 입력단(I1) 및 몸체(51) 내부에서 전환된 암모니아 수용액을 외부로 배출하기 위한 제1 출력단(O1);
상기 제1 입력단(I1)이 형성된 쪽의 상기 몸체(51) 내부에서, 상기 제1 입력단(I1)을 통해 내부로 들어온 우레아 수용액의 저류 공간을 제공하는 제1 수용부(51a);
상기 제1 출력단(O1)이 형성된 쪽의 상기 몸체(51) 내부에서, 상기 제1 출력단(O1)으로 나갈 암모니아 수용액의 저류 공간을 제공하는 제2 수용부(51b);
상기 제1 수용부(51a)로부터 상기 제2 수용부(51b) 방향으로 연장되어 상기 제1 수용부(51a)의 우레아 수용액을 전달하는 복수의 배관(53);
상기 복수의 배관(53)으로부터 상기 제2 수용부(51b) 방향으로 더 연장되며, 통과하는 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환하는 촉매(52);
상기 촉매(52)로부터 상기 제2 수용부(51b) 방향으로 더 연장되어 전환된 암모니아 수용액을 상기 제2 수용부(51b)에 배출하는 배관(54);
상기 몸체(51)의 일측에 형성되고, 상기 유입배기관이 접속되는 제2 입력단(I2);
상기 몸체(51)의 타측에 형성되고, 상기 유출배기관이 접속되는 제2 출력단(O2); 및
상기 촉매(52) 부분을 사이에 둔 몸체(51)의 길이방향 양쪽 지점으로부터 몸체(51)를 가로지르는 방향으로 서로 반대방향으로 일정 길이 연장되어 지그재그 형태로 굽어지는 열매체인 배기가스의 흐름 경로를 제공하는 격벽(55); 을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진용 SCR 시스템.
A turbocharger 35 using exhaust gas discharged from the engine 30;
An SCR reactor 40 for removing nitrogen oxides from the exhaust gas passing through the turbocharger 35;
A urea decomposition device 50 for converting the urea aqueous solution into an aqueous ammonia solution by decomposing it by a heating medium;
By injecting the aqueous ammonia solution discharged from the urea decomposition device 50 into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40 in the form of particulates, the particles of the aqueous ammonia solution are converted into ammonia gas by the heat of the exhaust gas and mixed with the exhaust gas. A spray nozzle;
An inlet exhaust pipe for introducing exhaust gas, which is a heat medium, into the urea decomposition device 50; And
Includes; an outflow exhaust pipe for discharging exhaust gas, which is a heat medium used to decompose the urea aqueous solution in the urea decomposition device 50 and convert it into an aqueous ammonia solution,
The urea decomposition device 50,
Body 51;
A first input terminal (I1) for introducing the urea aqueous solution into the body 51 and a first output terminal (O1) for discharging the ammonia aqueous solution converted from the inside of the body 51 to the outside;
A first accommodating portion 51a providing a storage space for the urea aqueous solution that has entered the inside through the first input end I1, inside the body 51 on the side where the first input end I1 is formed;
A second accommodating part (51b) providing a storage space of an aqueous ammonia solution going to the first output terminal (O1), inside the body (51) on the side where the first output terminal (O1) is formed;
A plurality of pipes 53 extending from the first receiving part 51a in the direction of the second receiving part 51b to deliver the urea aqueous solution of the first receiving part 51a;
A catalyst 52 further extending from the plurality of pipes 53 in the direction of the second receiving part 51b and converting the urea aqueous solution passing through to decompose into an ammonia aqueous solution;
A pipe 54 extending from the catalyst 52 in the direction of the second receiving portion 51b to discharge the converted ammonia aqueous solution to the second receiving portion 51b;
A second input terminal (I2) formed on one side of the body 51 and connected to the inlet and exhaust pipe;
A second output terminal (O2) formed on the other side of the body 51 and to which the outlet pipe is connected; And
The flow path of exhaust gas, which is a heat medium that is bent in a zigzag shape, is extended in a direction opposite to each other from both points in the longitudinal direction of the body 51 with the catalyst 52 interposed therebetween. A partition wall 55 to provide; SCR system for an engine, characterized in that it comprises a.
제1항에 있어서,
상기 유입배기관은 터보차저의 전단으로부터 분기 되고, 상기 유출배기관은 상기 SCR 반응기의 배기가스 유입배기관에 연결된 것을 특징으로 하는 엔진용 SCR 시스템.
The method of claim 1,
The inlet exhaust pipe is branched from the front end of the turbocharger, and the outlet exhaust pipe is connected to the exhaust gas inlet and exhaust pipe of the SCR reactor.
제1항에 있어서,
상기 유입배기관은 터보차저의 후단으로부터 분기 되고, 상기 유출배기관은 상기 SCR 반응기의 배기가스 유입배기관에 연결된 것을 특징으로 하는 엔진용 SCR 시스템.
The method of claim 1,
The inlet exhaust pipe is branched from a rear end of the turbocharger, and the outlet exhaust pipe is connected to an exhaust gas inlet and exhaust pipe of the SCR reactor.
제1항에 있어서,
상기 유입배기관은 SCR 반응기의 배기가스 유출배기관으로부터 분기 되고, 상기 유출배기관은 상기 SCR 반응기의 배기가스 유출배기관에 연결된 것을 특징으로 하는 엔진용 SCR 시스템.
The method of claim 1,
The inlet and exhaust pipe is branched from the exhaust gas outlet and exhaust pipe of the SCR reactor, and the outlet and exhaust pipe is connected to the exhaust gas outlet and exhaust pipe of the SCR reactor.
삭제delete 삭제delete 엔진(30)으로부터 배출되는 배기가스를 이용하는 터보차저(35);
상기 터보차저(35)를 통과한 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 SCR 반응기(40);
우레아 수용액을 스팀의 열에 의해 분해하여 암모니아 수용액으로 전환시키는 우레아 분해장치(50);
상기 우레아 분해장치(50)로부터 배출되는 암모니아 수용액을 상기 SCR 반응기(40)로 유입되는 배기가스에 미립자 형태로 분사함으로써 배기가스의 열에 의해 암모니아 수용액의 미립자가 암모니아 기체로 변환되어 배기가스와 섞이도록 하는 분사노즐;
상기 우레아 분해장치(50)에 스팀을 유입시키는 스팀유입관(P31); 및
상기 우레아 분해장치(50)에서 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환 시키면서 생성된 상기 스팀의 응축수를 배출하는 스팀배출관(P32);을 포함하며,
상기 우레아 분해장치(50)는,
몸체(51);
상기 몸체(51) 내부로 우레아 수용액을 유입시키기 위한 입력단(I1) 및 몸체(51) 내부에서 전환된 암모니아 수용액을 외부로 배출하기 위한 출력단(O1);
상기 입력단(I1)이 형성된 쪽의 상기 몸체(51) 내부에서, 상기 입력단(I1)을 통해 내부로 들어온 우레아 수용액의 저류 공간을 제공하는 제1 수용부(51a);
상기 출력단(O1)이 형성된 쪽의 상기 몸체(51) 내부에서, 상기 출력단(O1)으로 나갈 암모니아 수용액의 저류 공간을 제공하는 제2 수용부(51b);
상기 제1 수용부(51a)로부터 상기 제2 수용부(51b) 방향으로 연장되어 상기 제1 수용부(51a)의 우레아 수용액을 전달하는 복수의 배관(53);
상기 복수의 배관(53)으로부터 상기 제2 수용부(51b) 방향으로 더 연장되며, 통과하는 우레아 수용액을 분해하여 암모니아 수용액으로 전환하는 촉매(52);
상기 촉매(52)로부터 상기 제2 수용부(51b) 방향으로 더 연장되어 전환된 암모니아 수용액을 상기 제2 수용부(51b)에 배출하는 배관(54);
상기 몸체(51)의 일측에 형성되고, 상기 스팀유입관(P31)이 접속되는 제2 입력단(I2);
상기 몸체(51)의 타측에 형성되고, 상기 스팀배출관(P32)이 접속되는 제2 출력단(O2);
상기 촉매(52) 부분을 사이에 둔 몸체(51)의 길이방향 양쪽 지점으로부터 몸체(51)를 가로지르는 방향으로 서로 반대방향으로 일정 길이 연장되어 지그재그 형태로 굴곡된 스팀의 흐름 경로를 제공하는 격벽(55)을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진용 SCR 시스템.A turbocharger 35 using exhaust gas discharged from the engine 30;
An SCR reactor 40 for removing nitrogen oxides from the exhaust gas passing through the turbocharger 35;
A urea decomposition device 50 for converting the urea aqueous solution into an aqueous ammonia solution by decomposing it by heat of steam;
By injecting the aqueous ammonia solution discharged from the urea decomposition device 50 into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 40 in the form of particulates, the particles of the aqueous ammonia solution are converted into ammonia gas by the heat of the exhaust gas and mixed with the exhaust gas. A spray nozzle;
A steam inlet pipe (P31) for introducing steam into the urea decomposition device (50); And
Includes; a steam discharge pipe (P32) for discharging the condensed water of the generated steam while decomposing the urea aqueous solution in the urea decomposing device 50 and converting it into an aqueous ammonia solution,
The urea decomposition device 50,
Body 51;
An input terminal (I1) for introducing the urea aqueous solution into the body 51 and an output terminal (O1) for discharging the ammonia aqueous solution converted from the inside of the body 51 to the outside;
A first accommodating portion 51a providing a storage space for the urea aqueous solution introduced into the body 51 through the input terminal I1, on the side where the input terminal I1 is formed;
A second accommodating part (51b) providing a storage space of an aqueous ammonia solution going to the output terminal (O1), inside the body (51) on the side where the output terminal (O1) is formed;
A plurality of pipes 53 extending from the first receiving part 51a in the direction of the second receiving part 51b to deliver the urea aqueous solution of the first receiving part 51a;
A catalyst 52 further extending from the plurality of pipes 53 in the direction of the second receiving part 51b and converting the urea aqueous solution passing through to decompose into an ammonia aqueous solution;
A pipe 54 extending from the catalyst 52 in the direction of the second receiving portion 51b to discharge the converted ammonia aqueous solution to the second receiving portion 51b;
A second input terminal (I2) formed on one side of the body (51) and to which the steam inlet pipe (P31) is connected;
A second output terminal (O2) formed on the other side of the body (51) and to which the steam discharge pipe (P32) is connected;
A partition wall extending a certain length in a direction opposite to each other in a direction crossing the body 51 from both points in the longitudinal direction of the body 51 interposed between the catalyst 52 part and providing a flow path of the steam curved in a zigzag shape SCR system for engine, characterized in that it comprises (55). 삭제delete 삭제delete
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