KR102219049B1 - Low Pressure Selective Catalytic Reduction Reactor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박용 대형 디젤 엔진의 배기가스 대기오염물질인 NOx제거용 저압 SCR 반응기에 관한 것으로서, 특히 소형화 및 경량화를 통해 선체 내부의 공간활용도를 증대시킬 수 있게 구성한 것이다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저압 SCR 반응기는 일측에 연결된 배기가스 유입관(101)을 통해 내부로 배기가스가 유입되고 타측으로 연결된 배기가스 배출관(102)을 통해 배기가스가 배출되는 하우징(110)과, 배기가스의 유동방향으로 하우징(110) 내부에 고정된 보강 격벽(120)과, 하우징(110) 내부에 복수의 층으로 간격을 두고 하우징(110)의 내측면과 보강 격벽(120)에 고정되는 프레임(131)들과, 각 프레임(131)에 안착되며 촉매모듈(130C)들이 장착된 촉매모듈층(130)들과, 최상단의 촉매모듈층보다 높은 위치의 하우징(110)의 상부 또는 배기가스 배출관(102)에 형성된 도어(105)와, 복수의 층으로 위치한 촉매모듈층(130) 중에서 최하위층의 촉매모듈층과 배기가스 유입관(101)의 사이에 위치하며 배기가스 유입관(101)을 통해 유입된 배기가스를 균일하게 분산시키는 분산판(140)을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.The present invention relates to a low-pressure SCR reactor for removing NOx, which is an exhaust gas air pollutant of a large diesel engine for ships, and is particularly configured to increase space utilization inside a ship through miniaturization and weight reduction.
In addition, in the low-pressure SCR reactor of the present invention for achieving the above object, exhaust gas is introduced into the interior through the exhaust gas inlet pipe 101 connected to one side, and the exhaust gas is discharged through the exhaust gas discharge pipe 102 connected to the other side. The discharged housing 110, the reinforcing partition wall 120 fixed inside the housing 110 in the flow direction of the exhaust gas, and the inner surface of the housing 110 with a plurality of layers spaced inside the housing 110 The frames 131 fixed to the reinforcing partition wall 120, the catalyst module layers 130 mounted on each frame 131 and on which the catalyst modules 130C are mounted, and a housing at a position higher than the uppermost catalyst module layer It is located between the door 105 formed in the upper part of 110 or in the exhaust gas discharge pipe 102, and the catalyst module layer of the lowest layer among the catalyst module layers 130 located in a plurality of layers and the exhaust gas inlet pipe 101 It is characterized in that it comprises a dispersion plate 140 for uniformly dispersing the exhaust gas introduced through the exhaust gas inlet pipe 101.
Description
본 발명은 선박용 대형 디젤 엔진의 배기가스 대기오염물질인 NOx제거용 저압 SCR 반응기에 관한 것으로서, 특히 소형화 및 경량화를 통해 선체 내부의 공간활용도를 증대시킬 수 있게 구성한 것이다.The present invention relates to a low-pressure SCR reactor for removing NOx, which is an exhaust gas air pollutant of a large diesel engine for ships, and is particularly configured to increase space utilization inside a ship through miniaturization and weight reduction.
국내외적으로 대기오염물질 배출을 저감하기 위한 노력의 일환으로 관련법령의 개정과 대기환경보전법의 시행규칙이 개정 보완되어 오염규제가 강화되고 있다.As part of efforts to reduce the emission of air pollutants at home and abroad, the revised regulations of related laws and the enforcement regulations of the Air Environment Conservation Act have been revised and supplemented, thereby strengthening the pollution control.
이러한 법률개정조치들은 대기오염물질 배출규제에 매우 효과적이어서 주요 대기오염물질의 배출을 획기적으로 저감시키는 역할을 했다. 하지만 이런 오랜 시간 동안의 법적규제조치의 시행에도 불구하고 질소산화물에 대한 배출량 저감은 만족할만한 수준의 성과가 얻어지지 못한 부분으로 남아있다. These legal amendments were very effective in regulating the emission of air pollutants and played a role in drastically reducing the emission of major air pollutants. However, despite the implementation of legal and regulatory measures for such a long time, the reduction of nitrogen oxide emissions remains a part where satisfactory results have not been obtained.
이러한 상황이 초래된 가장 큰 요인은 연소과정에서 발생되는 여러 가지 대기오염물 중 질소산화물의 제어가 기술적인 면에서 다른 오염물질에 비해 용이하지 않기 때문이다. The biggest factor that caused this situation is that the control of nitrogen oxides among the various air pollutants generated in the combustion process is technically not easy compared to other pollutants.
그러나 이러한 상황임에도 불구하고 질소산화물의 배출허용기준은 단계적으로 강화될 전망이며 대형 오염시설위주로 적용되었던 오염물질 배출규제가 선박, 중.소형 보일러, 자동차 등의 소형 배출시설에 대해서 확대 적용되고 있다.However, despite this situation, the emission limit standards for nitrogen oxides are expected to be strengthened step by step, and the pollutant emission regulation, which was applied mainly to large pollutant facilities, is being applied to small emission facilities such as ships, small and medium boilers, and automobiles.
배기가스에 포함된 질소산화물을 처리하는 후처리 시설로는 SCR (selected catalytic reduction) 시스템, SNCR(selective non-catalytic reduction) 시스템이 대표적으로 채택되어 사용되고 있다.As a post-treatment facility that treats nitrogen oxides contained in exhaust gas, the SCR (selected catalytic reduction) system and the SNCR (selective non-catalytic reduction) system are typically adopted and used.
SNCR 시스템은 촉매층이 필요 없는 등 구성상의 단순성이 장점이다. 그러나 고온반응영역에서 환원제가 반응해야 하는 특징이 있기 때문에 반응에 필요한 고온상태를 조성하기 어려운 연소로 밖에서는 현실적으로 적용이 불가능하다.The SNCR system is advantageous in its constructional simplicity, such as no need for a catalyst layer. However, since the reducing agent has to react in the high-temperature reaction zone, it is practically impossible to apply it outside the furnace where it is difficult to create a high-temperature state required for the reaction.
SCR 시스템 또한 초기 설비비용과 환원제 투입에 의한 운전비용이 많이 든다는 단점이 있으나 배기가스에 대해 안정적이면서 높은 저감효율로 시스템을 운영할 수 있다는 장점이 있어 널리 적용되고 있다.The SCR system also has a disadvantage in that the initial equipment cost and operation cost by introducing a reducing agent are high, but it is widely applied because it has the advantage of being able to operate the system with stable exhaust gas and high reduction efficiency.
SCR 시스템은 시설운영비용이 고가인 문제점 때문에 주로 대형배출시설에 적용이 되고 있는 실정이나 질소산화물 규제의 적용범위가 점차 소형배출시설로 확대되어가고 있기 때문에 소형배출시설에 적용 가능한 경제적이고 효율적인 SCR 시스템의 개발요구가 증대되고 있다.The SCR system is mainly applied to large-sized discharge facilities due to the high facility operation cost, but the scope of application of the nitrogen oxide regulation is gradually expanding to small-sized discharge facilities, making it an economical and efficient SCR system applicable to small-sized discharge facilities. The development needs of the company are increasing.
한편, 터보 차져(TC : Turbo Charger) 전단에 설치된 HP-SCR(High Pressure Selective Catalytic Reduction)의 배기가스 온도는 약 330~450도이며 압력은 1.0~5.0bar로 고온 고압의 조건에서 사용됨에 따라 반응기를 원통형으로 설계하는 반면에, 대형 엔진용 LP-SCR(Low Pressure Selective Catalytic Reduction)는 터보 차져 후단에 설치된다. On the other hand, the exhaust gas temperature of HP-SCR (High Pressure Selective Catalytic Reduction) installed in front of the turbo charger (TC) is about 330 to 450 degrees and the pressure is 1.0 to 5.0 bar, so the reactor is used under high temperature and high pressure conditions. While the design is cylindrical, the LP-SCR (Low Pressure Selective Catalytic Reduction) for large engines is installed at the rear end of the turbocharger.
터보 차져 후단의 배기가스 온도는 약 190~300도이며 압력은 1.5bar 이하의 저압 상태로서 LP-SCR 반응기의 형태가 사각통 구조를 갖는다.The exhaust gas temperature at the rear end of the turbocharger is about 190 to 300 degrees and the pressure is at a low pressure of 1.5 bar or less, and the LP-SCR reactor has a rectangular cylindrical structure.
이와 같이 LP-SCR 반응기가 사각통 구조를 갖는 이유는 작용 압력이 낮기 때문이며, 사각통 구조의 LP-SCR 반응기의 특성 상 공간을 많이 차지하여 선체 내부의 공간활용도가 저하되는 단점이 있다.As such, the reason why the LP-SCR reactor has a square cylinder structure is that the working pressure is low, and due to the characteristics of the LP-SCR reactor having a square cylinder structure, it takes up a lot of space, and thus there is a disadvantage in that the space utilization inside the hull is deteriorated.
도면에서 도 1은 종래 기술에 따른 사각통 구조의 LP-SCR 반응기를 나타낸 개념도이다.In the drawings, FIG. 1 is a conceptual diagram showing an LP-SCR reactor having a rectangular cylindrical structure according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, LP-SCR 반응기(10)는 사각 구조의 반응기 하우징(20)과, 작업자가 하우징(20)의 내부로 진입할 수 있도록 하우징(20)에 설치된 도어(21H, 21L)와, 하우징(20)의 하부로 유입된 배기가스의 진행방향을 안내하는 베인(40)과, 하우징(20) 내부에 복수 층으로 위치하는 촉매모듈층(30)들을 포함한다.As shown in FIG. 1, the LP-
여기에서 촉매모듈층(30)은 촉매를 지지 및 고정하는 프레임(31)이 수평하게 상하 간격을 두고 복수 층으로 고정되고, 프레임(31)의 상부에 촉매모듈(30C)들을 정렬하여 배치되며, 하우징(20)의 하부에 위치한 베인(40)을 통해 상부로 유도된 배기가스는 각 촉매모듈층(30)의 촉매모듈(30C)을 통과하면서 촉매반응 후 하우징(20)의 상부로 배기된다.Here, in the
이와 같이 구성된 LP-SCR 반응기에 있어서, 도어(21H, 21L)는 작업자가 LP-SCR 반응기(10) 내부의 촉매모듈(30C)들을 교체하거나 이 외의 설비를 정비하기 위해서 하우징(20) 내부로 출입할 수 있게 형성된 것으로서, 작업자가 도어(21H, 21L)를 통해 하우징(20)의 내부로 진입하여 작업하기 위해서는 최소한 도어가 성인의 평균 신장 이상의 높이를 갖고 있어야 한다.In the LP-SCR reactor configured as described above, the door (21H, 21L) enters the interior of the
또한 촉매모듈층(30)들 또한 작업자가 프레임(31)을 따라 이동하며 작업할 수 있도록 층간 간격이 성인의 평균 신장 이상의 높이를 갖추어야 한다.In addition, the
이와 같은 이유에서, 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(20)에 형성된 도어(21H, 21L)는 각 촉매모듈층(30)에 대응하게 상부 도어(21H)와 하부 도어(21L)로 구분되며, 설치 및 정비하고 하는 촉매모듈층(30)에 대응하는 도어(21H, 21L)를 통해 작업자가 하우징(20) 내부로 진입하여 작업을 수행하게 된다.For this reason, the
이와 같이 도어의 높이 및 촉매모듈층의 간격이 제한됨으로써 하우징 즉 LP-SCR 반응기의 높이가 높아질 수밖에 없는 단점이 발생한다.As such, the height of the door and the spacing between the catalyst module layers are limited, thereby causing the disadvantage that the height of the housing, that is, the LP-SCR reactor, is inevitably increased.
LP-SCR 반응기의 높이가 높아지는 문제점을 해결하기 위해서는 상대적으로 하우징의 단면적을 넓히는 방법이 있으나 이 또한 선박 내부의 공간활용도를 저하시키는 문제점이 발생한다.In order to solve the problem of increasing the height of the LP-SCR reactor, there is a method of relatively increasing the cross-sectional area of the housing, but this also causes a problem of lowering the space utilization inside the ship.
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 촉매모듈층의 간격을 감소시켜 반응기의 높이를 감축시킴으로써 공간활용도를 증대시킬 수 있으며 또한 내부 강성을 증가시켜 반응기를 소형화 및 경량화할 수 있게 구성한 LP-SCR 반응기를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was invented to solve the problems of the prior art as described above, and the space utilization can be increased by reducing the height of the reactor by reducing the spacing of the catalyst module layers, and also miniaturizing the reactor by increasing the internal rigidity. An object thereof is to provide an LP-SCR reactor configured to be lightweight.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저압 SCR 반응기는 일측에 연결된 배기가스 유입관을 통해 내부로 배기가스가 유입되고 타측으로 연결된 배기가스 배출관을 통해 배기가스가 배출되는 하우징과, 배기가스의 유동방향으로 하우징 내부에 고정된 보강 격벽과, 하우징 내부에 복수의 층으로 간격을 두고 하우징의 내측면과 보강 격벽에 고정되는 프레임들과, 각 프레임에 안착되며 촉매모듈들이 장착된 촉매모듈층들을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.The low-pressure SCR reactor according to the present invention for achieving the above object includes a housing through which exhaust gas is introduced into the interior through an exhaust gas inlet pipe connected to one side and exhaust gas is discharged through an exhaust gas discharge pipe connected to the other side, and exhaust gas. The reinforcing bulkhead fixed inside the housing in the flow direction of the housing, the frames fixed to the inner side of the housing and the reinforcing bulkhead with a plurality of layers spaced inside the housing, and a catalyst module layer mounted on each frame and on which catalyst modules are mounted It is characterized by a technical feature that includes them.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 보강 격벽은 복수 개로서, 하우징 내부를 복수의 구역으로 구획하며, 보강 격벽을 기준으로 양측 구역으로 이동 가능하게 보강 격벽에는 통로 홀이 형성된다.Further, according to a preferred embodiment of the present invention, there are a plurality of reinforcing partition walls, and the inside of the housing is divided into a plurality of regions, and passage holes are formed in the reinforcing partition walls so as to be movable to both regions based on the reinforcing partition walls.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 프레임은 하우징의 내측면과 보강 격벽에 고정되는 고정 프레임과, 고정 프레임을 보강하는 보강 빔을 포함한다.Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the frame includes a fixing frame fixed to the inner side of the housing and the reinforcing partition wall, and a reinforcing beam for reinforcing the fixing frame.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 촉매모듈층은 촉매모듈들이 장착되는 촉매 지지 프레임과, 촉매 지지 프레임의 외곽을 감싸 하우징의 내측면 또는 보강 격벽의 측면에 접하여 촉매 지지 프레임의 팽창을 보상하는 실링매트를 포함하며, 촉매모듈층은 고정 프레임에 안착되는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the catalyst module layer covers the catalyst support frame on which the catalyst modules are mounted and the outer edge of the catalyst support frame to compensate for the expansion of the catalyst support frame by contacting the inner side of the housing or the side of the reinforcing partition wall. It includes a sealing mat, and the catalyst module layer is technically characterized in that it is seated on the fixed frame.
또한 본 발명에 따른 저압 SCR 반응기는 복수의 층으로 위치한 촉매모듈층 중에서 최하위층의 촉매모듈층과 배기가스 유입관의 사이에 위치하며 배기가스 유입관을 통해 유입된 배기가스를 균일하게 분산시키는 분산판을 더 포함한다.In addition, the low-pressure SCR reactor according to the present invention is located between the catalyst module layer of the lowest layer and the exhaust gas inlet pipe among the catalyst module layers located in a plurality of layers, and a dispersion plate that uniformly distributes the exhaust gas introduced through the exhaust gas inlet pipe. It includes more.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 분산판은 다공판 구조이다.Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the dispersion plate has a porous plate structure.
또한, 본 발명의 저압 SCR 반응기는 일측에 연결된 배기가스 유입관을 통해 내부로 배기가스가 유입되고 타측으로 연결된 배기가스 배출관을 통해 배기가스가 배출되는 하우징과, 하우징 내부에 복수의 층으로 간격을 두고 고정되는 프레임들과, 각 프레임에 안착되며 촉매모듈들이 장착된 촉매모듈층들과, 최상단의 촉매모듈층보다 높은 위치의 하우징의 상부 또는 배기가스 배출관에 형성된 도어를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, the low-pressure SCR reactor of the present invention includes a housing through which exhaust gas is introduced through an exhaust gas inlet pipe connected to one side and exhaust gas is discharged through an exhaust gas discharge pipe connected to the other side, and a plurality of layers inside the housing are spaced apart. It is characterized in that it comprises a frame to be placed and fixed, catalyst module layers mounted on each frame and on which catalyst modules are mounted, and a door formed on an upper portion of the housing or in an exhaust gas discharge pipe at a position higher than that of the uppermost catalyst module layer. .
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 도어가 형성된 하우징의 상부 또는 배기가스 배출관에는 호이스트를 장착하기 위한 호이스트 빔이 고정된다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, a hoist beam for mounting a hoist is fixed to an upper portion of the housing in which the door is formed or the exhaust gas discharge pipe.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저압 SCR 반응기는 일측에 연결된 배기가스 유입관을 통해 내부로 배기가스가 유입되고 타측으로 연결된 배기가스 배출관을 통해 배기가스가 배출되는 하우징과, 배기가스의 유동방향으로 하우징 내부에 고정된 보강 격벽과, 하우징 내부에 복수의 층으로 간격을 두고 하우징의 내측면과 보강 격벽에 고정되는 프레임들과, 각 프레임에 안착되며 촉매모듈들이 장착된 촉매모듈층들과, 최상단의 촉매모듈층보다 높은 위치의 하우징의 상부 또는 배기가스 배출관에 형성된 도어와, 복수의 층으로 위치한 촉매모듈층 중에서 최하위층의 촉매모듈층과 배기가스 유입관의 사이에 위치하며 배기가스 유입관을 통해 유입된 배기가스를 균일하게 분산시키는 분산판을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, the low-pressure SCR reactor of the present invention for achieving the above object includes a housing through which exhaust gas is introduced into the interior through an exhaust gas inlet pipe connected to one side and exhaust gas is discharged through an exhaust gas discharge pipe connected to the other side, and exhaust gas. Reinforcing bulkheads fixed inside the housing in the direction of gas flow, frames fixed to the inner side of the housing and the reinforcing bulkheads with a plurality of layers spaced inside the housing, and a catalyst module mounted on each frame and equipped with catalyst modules It is located between the layers, the uppermost of the housing or the exhaust gas discharge pipe at a position higher than the uppermost catalyst module layer, and the lowermost catalyst module layer among the plurality of layers of the catalyst module layer and the exhaust gas inlet pipe. It is characterized in that it comprises a dispersion plate uniformly dispersing the exhaust gas introduced through the gas inlet pipe.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 LP-SCR 반응기는 하우징의 상부 또는 배기가스 배출관에 도어를 형성하여 작업자가 상부에 형성된 도어를 통해 출입하고, 더불어 작업하고자 하는 촉매모듈층까지 진입할 수 있도록 촉매모듈층의 지지 프레임을 조립식으로 구성하여 촉매모듈층의 간격을 축소한 것이다. 따라서 LP-SCR 반응기의 높이를 감소할 수 있다는 장점이 있다.As described above, the LP-SCR reactor according to the present invention forms a door in the upper part of the housing or in the exhaust gas discharge pipe so that the operator can enter through the door formed on the upper part and enter the catalyst module layer to be worked together. By constructing the support frame of the module layer in a prefabricated manner, the spacing between the catalyst module layers is reduced. Therefore, there is an advantage that the height of the LP-SCR reactor can be reduced.
또한, 본 발명에 따른 LP-SCR 반응기는 촉매모듈층을 연결하는 보강 격벽을 구성하여 반응기의 내부 구성요소들을 보강하여 경량화할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the LP-SCR reactor according to the present invention has the advantage of being able to reduce weight by reinforcing internal components of the reactor by configuring a reinforcing partition wall connecting the catalyst module layers.
또한, 본 발명에 따른 LP-SCR 반응기의 소형화 및 경량화 구조 특성에 따라 배기가스의 유입을 안내하는 기존의 베인을 다공이 형성된 분산판 구조로 변경할 수 있어 반응기를 소형화 및 경량화할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the characteristics of the structure of the LP-SCR reactor according to the present invention to reduce size and weight, the existing vane that guides the inflow of exhaust gas can be changed into a porous distribution plate structure, thereby reducing the size and weight of the reactor. .
도 1은 종래 기술에 따른 사각통 구조의 LP-SCR 반응기를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 LP-SCR 반응기를 나타낸 개념도이고,
도 3은 도 2에 도시된 LP-SCR 반응기의 부분단면도이며,
도 4는 도 3에 도시된 촉매모듈층의 지지 프레임을 나타낸 분해도이다.
도 5는 본 발명에 따른 LP-SCR 반응기의 유동균일도를 해석한 결과를 나타낸 이미지이다.1 is a conceptual diagram showing an LP-SCR reactor having a rectangular cylindrical structure according to the prior art.
2 is a conceptual diagram showing an LP-SCR reactor according to the present invention,
Figure 3 is a partial cross-sectional view of the LP-SCR reactor shown in Figure 2,
4 is an exploded view showing the support frame of the catalyst module layer shown in FIG. 3.
5 is an image showing the result of analyzing the flow uniformity of the LP-SCR reactor according to the present invention.
아래에서는 본 발명에 따른 LP-SCR 반응기의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the LP-SCR reactor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 LP-SCR 반응기를 나타낸 개념도이고, 도 3은 도 2에 도시된 LP-SCR 반응기의 부분단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 촉매모듈층의 지지 프레임을 나타낸 분해도이다. 그리고 도 5는 본 발명에 따른 LP-SCR 반응기의 유동균일도를 해석한 결과를 나타낸 이미지이다.In the drawings, FIG. 2 is a conceptual diagram showing an LP-SCR reactor according to the present invention, FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the LP-SCR reactor shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a support frame of the catalyst module layer shown in FIG. It is an exploded view showing. And Figure 5 is an image showing the result of analyzing the flow uniformity of the LP-SCR reactor according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, LP-SCR 반응기(100)는 하부에 배기가스 유입관(101)이 연결되며 상부에 배기가스 배출관(102)이 연결된 하우징(110)과, 하우징(110)의 수직방향으로 종방향과 횡방향으로 교차하여 위치하는 보강 격벽(120)과, 보강 격벽(120)과 하우징(110)의 사이 공간에 위치하며 하우징(110)의 수직방향으로 간격을 두고 배치된 촉매모듈층(130)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the LP-
그리고 최상층의 촉매모듈층(130)의 상부에 위치하는 하우징(110)의 상부 또는 배기가스 배출관(102)에는 도어(105)가 형성되고, 촉매모듈층(130)은 보강 격벽(120)과 하우징(110) 내측면의 사이 공간에 고정되는 고정 프레임(131)과, 고정 프레임(131)에 안착되는 촉매 지지 프레임(133)과, 촉매 지지 프레임(133)의 외곽에 위치하여 촉매 지지 프레임(133)의 팽창에 따른 변위를 보상하는 실링매트(135)를 구비한다.In addition, a
아래에서는 이와 같이 구성된 LP-SCR 반응기에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the LP-SCR reactor configured as described above will be described in detail.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(110)은 사각통 구조이며, 사각통 구조의 상하부는 호퍼구조로 형성되어 상부에는 배기가스 배출관(102)이 연결되고, 하부에는 배기가스 유입관(101)이 연결된다.2 and 3, the
한편, 작업자가 출입할 수 있는 도어(105)는 배기가스 배출관(102) 또는 상부 호퍼부(111)에 설치된다. 즉 최상층 촉매모듈층(130)의 상부에 형성된 도어(105)를 통해 작업자는 하우징(110) 내부로 진입한다. 도 2 및 도 3에서는 도어(105)가 배기가스 배출관(102)에 형성된 것으로 도시하였으나, 그 아래인 하우징(110)의 상부 호퍼부(111)에 형성될 수도 있다.On the other hand, the
또한 배기가스 배출관(102)의 내부에는 호이스트 빔이 장착되어 도어(105)를 통해 출입되는 자재 및 부품 등을 호이스트 빔에 장착된 호이스트(109)로 옮길 수 있다. 여기에서 호이스트(109)는 LP-SCR 반응기 정비 및 보수 시에만 호이스트 빔에 장착하며, 평상 시에는 호이스트 빔에서 제거된다.In addition, a hoist beam is mounted inside the exhaust
(109)가 장착되어 도어(105)를 통해 출입되는 자재 및 부품 등을 호이스트(109)를 통해 옮길 수 있다.The material and parts, etc., which are mounted through the
그리고 하우징(110)의 내부에는 수직방향 즉 배기가스의 유동방향과 대응하여 보강 격벽(120)이 형성되되, 보강 격벽(120)은 종방향의 보강 격벽과 횡방향의 보강 격벽이 상호 직각으로 교차하는 구조이며, 교차지점은 하우징(110)의 수직 중심에 위치하는 것이 바람직하다.In addition, a reinforcing
이와 같이 종방향의 보강 격벽과 횡방향의 보강 격벽이 하우징(110) 내부에 고정됨으로써, 하우징(110)의 내부 공간은 크게 4개의 구역으로 구획되며, 배기가스 유입관(101)을 통해 유입된 배기가스는 4개의 구역을 통해 상향으로 유동하게 된다.In this way, the reinforcing bulkheads in the longitudinal direction and the reinforcing bulkheads in the transverse direction are fixed inside the
각 구역에는 촉매모듈층(130)이 복수의 층으로 위치하며 각 구역에 형성된 복수의 촉매모듈층(130)의 레벨은 각 층별로 일치하게 고정된다.In each zone, the
또한 4개의 구역으로 구획하는 보강 격벽(120)에 있어서, 같은 레벨에 위치한 촉매모듈층(130)으로 작업자가 이동할 수 있도록 보강 격벽(120)에는 통로 홀(121)이 형성된다. 즉 보강 격벽(120)에는 통로 홀(121)들이 같은 레벨의 촉매모듈층(130)에 대응하여 각각 형성되어 작업자는 같은 레벨의 촉매모듈층(130)을 이동하며 정비 및 교체가 가능하다.In addition, in the reinforcing
한편, 각 구역에 위치한 촉매모듈층(130)들은 도 4에 도시된 바와 같이 교차하는 보강 격벽(120)의 측면과 하우징(110) 내측면에 고정되는 고정 프레임(131)과, 고정 프레임(131)에 안착되며 상면에 촉매모듈(130C)이 안착되는 촉매 지지 프레임(133)으로 구분된다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, the catalyst module layers 130 located in each zone have a fixed
여기에서 고정 프레임(131)은 보강 격벽(120)의 측면과 하우징(110) 내측면에 용접 등에 의해 고정되며, 고정 프레임(131)의 상면에 촉매 지지 프레임(133)이 안착된다. 고정 프레임(131)은 고온에서도 상부에 안착되는 촉매 지지 프레임(133)의 하중을 지지할 수 있도록 고정 프레임(131)의 내측에 보강 빔(131S)이 고정된다.Here, the fixing
한편, 촉매 지지 프레임(133)은 보강 격벽(120) 및 하우징(110)의 내측면에 용접 고정하지 않고 단순히 고정 프레임(131)의 상면에 안착된 구조를 갖는다.On the other hand, the
이는 촉매모듈층(130)의 상부에 위치한 작업자가 촉매 지지 프레임(133)을 들어내고 아래의 촉매모듈층(130)으로 이동함과 더불어 팽창과 수축을 제한하지 않아 열응력이 축척되지 않도록 함으로써, 촉매모듈을 안정적으로 지지할 수 있게 구성한 것이다.This is because the operator located on the upper part of the
이와 같이 촉매 지지 프레임(133)의 팽창과 수축이 원활하도록 촉매 지지 프레임(133)의 외측면에는 실링매트(135)가 고정되며, 실링매트(135)가 촉매 지지 프레임(133)의 측면에 고정된 상태로 고정 프레임(131)의 상면에 안착된다. 이 상태에서 촉매 지지 프레임(133)이 온도에 의해 팽창할 경우 실링매트(135)가 가압되어 압축되면서 팽창을 보상한다.In this way, the sealing
촉매 지지 프레임(133)은 바둑판 모양으로 각 사각으로 구획된 공간에 촉매모듈(130C)이 삽입되어 위치한다.The
이와 같이 하우징(110) 내부에는 보강 격벽(120)들이 구획하는 4개의 구역에 복수 층으로 촉매모듈층(130)이 위치하며, 보강 격벽(120)을 기준으로 양측에 위치한 각 촉매모듈층(130)의 레벨은 일치하게 구성되며, 레벨이 일치한 촉매모듈층(130)을 이동할 수 있도록 보강 격벽(120)에는 통로 홀(121)이 형성된다.In this way, the
또한 보강 격벽(120)의 하단에는 다공판 구조의 분산판(140)이 배기가스의 유입방향에 대해 수직하게 위치한다. 기존에는 하우징(110)의 하부에 배기가스의 유입방향을 안내하는 베인(도 1의 40)이 배기가스의 진행방향으로 위치함에 따라 하우징의 하부 길이가 상대적으로 길어졌으나, 하우징(110)의 하부에 분산판(140)을 위치하여 배기가스 유입관(101)으로부터 하우징(110) 내부로 유입된 배기가스를 촉매모듈층(130)의 평단면적 전체로 균일하게 분산시키는 기능과 더불어 하우징(110)의 하부 길이를 감축할 수 있다.Further, at the lower end of the reinforcing
도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 베인이 장착된 종래의 LP-SCR 반응기는 베인을 통과하는 배기가스가 층류(도 5의 (a))를 형성하지만, 본 발명에 따른 분산판(140)이 장착된 LP-SCR 반응기(100)는 분산판(140) 전방에서 난류가 형성됨을 확인할 수 있다(도 5의 (b)). 이와 같이 분산판(140)의 전방에 배기가스의 난류가 형성됨에도 배기가스가 분산판(140)과 촉매모듈(130C)을 통과하면서 층류 형태로 유도되어 배기가스 배출관(102)을 통해 배출된다.As shown in Figures 5 (a) and (b), in a conventional LP-SCR reactor equipped with a vane, the exhaust gas passing through the vanes forms a laminar flow (Figure 5 (a)), but according to the present invention In the LP-
SCR의 설계 구조에 있어, 중요하게 고려되어야 요소들 중 하나가 배기가스 유입부와 배출부의 압력차이다. 압력차의 측면에서 종래 기술에 따른 베인이 장착된 LP-SCR 반응기는 91mmWC이며 본 발명에 따른 분산판이 장착된 LP-SCR 반응기는 109mmWC로서 압력차가 베인에 비해 상대적으로 16.5% 증가하였지만, 하우징(110)의 길이는 상대적으로 감축된다는 장점이 있다.In the design structure of SCR, one of the important factors to be considered is the pressure difference between the exhaust gas inlet and the outlet. In terms of the pressure difference, the LP-SCR reactor equipped with a vane according to the prior art is 91mmWC, and the LP-SCR reactor equipped with a dispersion plate according to the present invention is 109mmWC, and the pressure difference has increased by 16.5% relative to the vane, but the housing (110 The length of) has the advantage of being relatively reduced.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 LP-SCR 반응기는 작업자가 하우징(110) 내부로 출입하기 위한 도어(105)를 촉매모듈층(130)의 상부에 위치하고 또한 보강 격벽(120)으로 하우징(110) 내부의 촉매모듈층(130)을 보강하며, 분산판(140)으로 배기가스를 균일하게 분산시킴으로써, 하우징(110)을 소형화 및 경량화할 수 있다는 장점이 있다.As described above, in the LP-SCR reactor according to the present invention, the
100 : LP-SCR 반응기
101 : 배기가스 유입관
102 : 배기가스 배출관
105 : 도어
109 : 호이스트
110 : 하우징
111 : 호퍼부
120 : 보강 격벽
121 : 통로 홀
130 : 촉매모듈층
131 : 고정 프레임
131S : 보강 빔
133 : 촉매 지지 프레임
135 : 실링매트
140 : 분산판100: LP-SCR reactor
101: exhaust gas inlet pipe
102: exhaust gas discharge pipe
105: door
109: hoist
110: housing
111: hopper part
120: reinforcing bulkhead
121: passage hall
130: catalyst module layer
131: fixed frame
131S: reinforcing beam
133: catalyst support frame
135: sealing mat
140: dispersion plate
Claims (11)
배기가스의 유동방향으로 하우징(110) 내부에 고정된 보강 격벽(120)과,
하우징(110) 내부에 복수의 층으로 간격을 두고 하우징(110)의 내측면과 보강 격벽(120)에 고정되는 프레임들과,
각 프레임에 안착되며 촉매모듈(130C)들이 장착된 촉매모듈층(130)들을 포함하며,
보강 격벽(120)은 복수 개로서, 하우징(110) 내부를 복수의 구역으로 구획하며, 보강 격벽(120)을 기준으로 양측 구역으로 이동 가능하게 보강 격벽(120)에는 통로 홀(121)이 형성된 것을 특징으로 하는 저압 SCR 반응기.
A housing 110 through which exhaust gas is introduced into the interior through an exhaust gas inlet pipe 101 connected to one side and exhaust gas is discharged through an exhaust gas discharge pipe 102 connected to the other side,
A reinforcing partition wall 120 fixed inside the housing 110 in the flow direction of the exhaust gas,
Frames fixed to the inner side of the housing 110 and the reinforcing partition wall 120 with a plurality of layers spaced inside the housing 110,
It is seated on each frame and includes catalyst module layers 130 on which catalyst modules 130C are mounted,
As a plurality of reinforcing partition walls 120, the inside of the housing 110 is divided into a plurality of zones, and passage holes 121 are formed in the reinforcing partition walls 120 so as to be movable to both regions based on the reinforcing partition walls 120. Low pressure SCR reactor, characterized in that.
프레임은 하우징(110)의 내측면과 보강 격벽(120)에 고정되는 고정 프레임(131)과, 고정 프레임(131)을 보강하는 보강 빔(131S)을 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 SCR 반응기.
The method of claim 1,
The frame is a low-pressure SCR reactor, characterized in that it comprises a fixed frame 131 fixed to the inner side of the housing 110 and the reinforcing partition wall 120, and a reinforcing beam 131S for reinforcing the fixed frame 131.
촉매모듈층(130)은 촉매모듈(130C)들이 장착되는 촉매 지지 프레임(133)과,
촉매 지지 프레임(133)의 외곽을 감싸 하우징(110)의 내측면 또는 보강 격벽(120)의 측면에 접하여 촉매 지지 프레임(133)의 팽창을 보상하는 실링매트(135)를 포함하며,
촉매모듈층(130)은 고정 프레임(131)에 안착되는 것을 특징으로 하는 저압 SCR 반응기.
The method of claim 3,
The catalyst module layer 130 includes a catalyst support frame 133 on which the catalyst modules 130C are mounted,
It includes a sealing mat 135 that surrounds the outer periphery of the catalyst support frame 133 and contacts the inner side of the housing 110 or the side of the reinforcing partition wall 120 to compensate for the expansion of the catalyst support frame 133,
The catalyst module layer 130 is a low pressure SCR reactor, characterized in that seated on the fixed frame (131).
복수의 층으로 위치한 촉매모듈층(130) 중에서 최하위층의 촉매모듈층과 배기가스 유입관(101)의 사이에 위치하며 배기가스 유입관(101)을 통해 유입된 배기가스를 균일하게 분산시키는 분산판(140)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 SCR 반응기.
The method of claim 4,
A dispersion plate that is located between the catalyst module layer at the lowest layer and the exhaust gas inlet pipe 101 among the catalyst module layers 130 positioned in a plurality of layers, and uniformly distributes the exhaust gas introduced through the exhaust gas inlet pipe 101 Low pressure SCR reactor, characterized in that it further comprises (140).
분산판(140)은 다공판 구조인 것을 특징으로 하는 저압 SCR 반응기.
The method of claim 5,
The dispersion plate 140 is a low-pressure SCR reactor, characterized in that the porous plate structure.
최상단의 촉매모듈층보다 높은 위치의 하우징(110)의 상부 또는 배기가스 배출관(102)에 형성된 도어(105)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 SCR 반응기.
The method of claim 1,
A low-pressure SCR reactor comprising a door 105 formed on the top of the housing 110 or in the exhaust gas discharge pipe 102 at a position higher than the uppermost catalyst module layer.
도어(105)가 형성된 하우징(110)의 상부 또는 배기가스 배출관(102)에는 호이스트(109)를 장착하기 위한 호이스트 빔이 고정된 것을 특징으로 하는 저압 SCR 반응기.
The method of claim 7,
A low-pressure SCR reactor, characterized in that a hoist beam for mounting the hoist 109 is fixed to the top of the housing 110 or the exhaust gas discharge pipe 102 in which the door 105 is formed.
복수의 층으로 위치한 촉매모듈층(130) 중에서 최하위층의 촉매모듈층(130)과 배기가스 유입관(101)의 사이에 위치하며 배기가스 유입관(101)을 통해 유입된 배기가스를 균일하게 분산시키는 분산판(140)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 SCR 반응기.
The method according to claim 7 or 8,
It is located between the catalyst module layer 130 at the lowest layer and the exhaust gas inlet pipe 101 among the catalyst module layers 130 located in a plurality of layers, and uniformly distributes the exhaust gas introduced through the exhaust gas inlet pipe 101 Low-pressure SCR reactor, characterized in that it further comprises a distribution plate (140).
분산판(140)은 다공판 구조인 것을 특징으로 하는 저압 SCR 반응기.
The method of claim 9,
The dispersion plate 140 is a low-pressure SCR reactor, characterized in that the porous plate structure.
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