KR102228304B1 - SCR reactor improved uniformity of temperature distribution - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기를 개시한다.
본 발명에 따른 온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기는, 내부에 SCR 촉매가 구비되며 수평으로 설치되는 반응기 동체(110); 상기 반응기 동체(110)의 입구단부(112)에 형성되는 입구 패널(120); 상기 입구 패널(120)에 연결되는 입구 배기관(22); 상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)에 형성되는 출구 패널(130); 상기 출구 패널(130)에 연결되는 출구 배기관(24); 을 포함하며, 상기 출구 배기관(24)의 중심축(X2)이 상기 반응기 동체(110)의 중심축(X1)보다 아래쪽으로 치우쳐 형성되어 반응기 동체(110)를 통과하는 배기가스의 흐름을 반응기 동체(110)의 아래쪽으로 유도하여 출구 배기관(24)으로 배출시키도록 이루어진다.The present invention discloses an SCR reactor with improved temperature distribution uniformity.
The SCR reactor having improved temperature distribution uniformity according to the present invention includes: a reactor body 110 provided with an SCR catalyst therein and installed horizontally; An inlet panel 120 formed at the inlet end 112 of the reactor body 110; An inlet exhaust pipe 22 connected to the inlet panel 120; An outlet panel 130 formed at the outlet end 114 of the reactor body 110; An outlet exhaust pipe 24 connected to the outlet panel 130; Including, the central axis (X2) of the outlet exhaust pipe (24) is formed to be biased downward than the central axis (X1) of the reactor body 110, the flow of the exhaust gas passing through the reactor body 110 It is made to lead to the bottom of (110) and discharge to the outlet exhaust pipe (24).

Figure R1020160069303
Figure R1020160069303

Description

온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기{SCR reactor improved uniformity of temperature distribution}SCR reactor improved uniformity of temperature distribution

본 발명은 SCR 촉매가 내장된 SCR 반응기 내부의 배기가스 밀도 차이에 따른 영역별 온도 차이를 줄이고, 지나치게 낮은 온도 영역을 줄이며, 전체적으로 촉매 반응에 적합한 높은 온도를 유지함으로써, 질소산화물 제거 효과와 촉매 재생 효과를 향상시킬 수 있도록 하는 온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기에 관한 것이다.The present invention reduces the temperature difference for each region due to the difference in the exhaust gas density inside the SCR reactor with the SCR catalyst built in, reduces the excessively low temperature region, and maintains a high temperature suitable for the catalytic reaction as a whole, thereby removing nitrogen oxides and regenerating the catalyst. It relates to an SCR reactor with improved temperature distribution uniformity to improve the effect.

선택적 촉매 환원 시스템(Selective Catalyst Reduction System)으로 불리는 SCR 시스템은, 선박 추진용 디젤 엔진, 플랜트 발전용 디젤 엔진, 터빈 발전기 등에서 배출되는 질소산화물(NOx)을 선택적으로 제거하기 위한 시스템이다.The SCR system, called a selective catalyst reduction system, is a system for selectively removing nitrogen oxides (NOx) emitted from diesel engines for ship propulsion, diesel engines for plant power generation, turbine generators, and the like.

이러한 SCR 시스템은, 배기관의 도중에 촉매가 내장된 SCR 반응기(SCR Chamber)를 설치하고, 배기가스 내에 암모니아나 요소수용액(Urea)과 같은 환원제를 공급하기 위한 환원제 공급 장치를 구비하여, 배기가스 내의 질소 산화물(NOx)을 촉매(Catalyst) 층에서 암모니아(NH3), 우레아(Urea) 등의 환원제와 화학적으로 반응시켜 인체에 무해한 물과 질소로 분해한 후 배출시킨다(특허문헌 1 내지 3 참조).Such an SCR system is equipped with a reducing agent supply device for supplying a reducing agent such as ammonia or an aqueous urea solution (Urea) into the exhaust gas by installing an SCR reactor (SCR Chamber) with a built-in catalyst in the middle of the exhaust pipe. Oxide (NOx) is chemically reacted with a reducing agent such as ammonia (NH3) and urea in the catalyst layer to decompose into water and nitrogen harmless to the human body, and then discharged (refer to Patent Documents 1 to 3).

일반적으로, SCR 시스템에서는 환원제를 공급하기 위해 SCR 반응기에 유입되는 배기가스에 요소수용액을 분사시키면 배기가스의 온도에 의해 기화되면서 암모니아로 분해되고, 분해된 암모니아가 반응에 참여한다.In general, in the SCR system, when an aqueous urea solution is injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor to supply the reducing agent, it is vaporized by the temperature of the exhaust gas and decomposed into ammonia, and the decomposed ammonia participates in the reaction.

배기가스의 온도가 낮은 저압 SCR 시스템에서는 요소수용액으로부터 암모니아 분해가 충분히 일어나지 못하기 때문에, 별도의 가열원을 통해 요소수용액을 먼저 암모니아로 분해하여 배기가스에 분사하게 된다.In a low-pressure SCR system with a low exhaust gas temperature, since ammonia decomposition from the aqueous urea solution does not sufficiently occur, the aqueous urea solution is first decomposed into ammonia through a separate heating source and injected into the exhaust gas.

이처럼 배기가스에 포함된 질소산화물 제거를 위한 SCR 촉매의 화학반응 효율은 SCR 반응기 내부의 배기가스 온도에 의한 영향을 많이 받는데, SCR 시스템이 저온(예를들어, 약250℃ 이하)에서 운용되는 경우에 배기가스에 포함된 황이 암모니아와 반응하여 AS(황산암모늄)나 ABS(중황산암모늄) 등을 다량으로 생성한다. 특히 ABS의 경우에는 촉매 표면에 침적되어 촉매 기공을 막거나 촉매반응에 참여하는 활성성분을 오염시키기 때문에 주기적으로 촉매 재생을 해주어야 한다.As such, the chemical reaction efficiency of the SCR catalyst for removing nitrogen oxides contained in the exhaust gas is greatly affected by the temperature of the exhaust gas inside the SCR reactor. When the SCR system is operated at a low temperature (for example, less than about 250℃) The sulfur contained in the exhaust gas reacts with ammonia to produce AS (ammonium sulfate) or ABS (ammonium bisulfate) in large quantities. In particular, in the case of ABS, since it is deposited on the surface of the catalyst to block the pores of the catalyst or contaminate the active ingredient participating in the catalytic reaction, the catalyst must be periodically regenerated.

촉매의 재생은 고온(예를 들어, 350℃ 이상)의 가스를 촉매와 접촉시켜 촉매 표면에 부착된 ABS를 기화시켜 촉매의 성능을 회복시키는 것으로 수행된다.The regeneration of the catalyst is performed by contacting a high-temperature gas (eg, 350° C. or higher) with the catalyst to vaporize ABS attached to the catalyst surface to recover the performance of the catalyst.

위와 같이 SCR 반응기 내부의 배기가스 온도는 SCR 운전시와 함께 재생 운전 시에도 중요하다.As above, the temperature of the exhaust gas inside the SCR reactor is important during the regeneration operation as well as during the SCR operation.

그런데 SCR 반응기가 수평으로 설치되는 시스템에서 특히 배기가스의 유속이 느릴 경우에는, 배기가스의 밀도 차이에 의한 흐름이 반응기 내부에서 발생하여 높은 온도의 배기가스는 반응기의 상부로 이동하고 낮은 온도의 배기가스는 반응기의 하부로 이동하여 반응기의 상, 하부 영역 사이에 심한 온도 편차가 발생하게 된다.However, in a system in which the SCR reactor is installed horizontally, especially when the flow rate of exhaust gas is low, the flow due to the difference in the density of the exhaust gas occurs inside the reactor, so that the high temperature exhaust gas moves to the top of the reactor and the low temperature exhaust gas. The gas moves to the lower part of the reactor, and a severe temperature deviation occurs between the upper and lower regions of the reactor.

반응기 내부의 온도 분포가 균일하지 않으면, SCR 반응기의 온도 제어에 어려움이 발생하고 촉매 화학반응이 불완전하게 일어나는 영역이 존재하여 SCR 효율, 즉, 질소산화물 제거 효율을 떨어뜨리게 된다.If the temperature distribution inside the reactor is not uniform, it is difficult to control the temperature of the SCR reactor and there is a region in which a catalytic chemical reaction occurs incompletely, thereby reducing the SCR efficiency, that is, the efficiency of removing nitrogen oxides.

SCR 반응기의 상부와 하부의 온도 분포를 균일하게 하기 위한 한가지 방법으로, 배기가스의 유속을 일정속도 이상으로 빠르게 유지하거나 배기가스 온도를 설정온도 이상으로 더 높게 유지하는 것을 생각할 수 있겠지만, 배기가스의 유속은 엔진 부하에 따라 증감되기 때문에 그 제어가 간단치가 않고 별도의 송풍 장치나 열 공급장치와 함께 복잡한 제어 모듈을 필요로 하게 된다.One way to make the temperature distribution of the upper and lower parts of the SCR reactor uniform is to keep the flow rate of the exhaust gas faster than a certain speed or keep the exhaust gas temperature higher than the set temperature. Since the flow rate increases or decreases according to the engine load, the control is not simple, and a complex control module is required along with a separate blower or heat supply device.

대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2016-0011165호Korean Patent Application Publication No. 10-2016-0011165 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1613796호Korean Registered Patent Publication No. 10-1613796

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, SCR 촉매가 내장된 SCR 반응기 내부의 배기가스 밀도 차이에 따른 영역별 온도 차이를 줄이고, 지나치게 낮은 온도 영역을 줄이며, 전체적으로 촉매 반응에 적합한 높은 온도를 유지함으로써, 질소산화물 제거 효과와 촉매 재생 효과를 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기를 제공하는 것에 있다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the temperature difference for each region according to the difference in exhaust gas density inside the SCR reactor with the SCR catalyst, to reduce the excessively low temperature region, and the overall catalyst It is to provide an SCR reactor with improved temperature distribution uniformity having a structure capable of improving the nitrogen oxide removal effect and catalyst regeneration effect by maintaining a high temperature suitable for the reaction.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기는, 내부에 SCR 촉매가 구비되며 수평으로 설치되는 반응기 동체(110); 상기 반응기 동체(110)의 입구단부(112)에 형성되는 입구 패널(120); 상기 입구 패널(120)에 연결되는 입구 배기관(22); 상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)에 형성되는 출구 패널(130); 상기 출구 패널(130)에 연결되는 출구 배기관(24); 을 포함하며, 상기 출구 배기관(24)의 중심축(X2)이 상기 반응기 동체(110)의 중심축(X1)보다 아래쪽으로 치우쳐 형성되어 반응기 동체(110)를 통과하는 배기가스의 흐름을 반응기 동체(110)의 아래쪽으로 유도하여 출구 배기관(24)으로 배출시키도록 이루어진다.In order to achieve the above object, the SCR reactor having improved temperature distribution uniformity according to the present invention includes: a reactor body 110 provided with an SCR catalyst therein and installed horizontally; An inlet panel 120 formed at the inlet end 112 of the reactor body 110; An inlet exhaust pipe 22 connected to the inlet panel 120; An outlet panel 130 formed at the outlet end 114 of the reactor body 110; An outlet exhaust pipe 24 connected to the outlet panel 130; Including, the central axis (X2) of the outlet exhaust pipe (24) is formed to be biased downward than the central axis (X1) of the reactor body 110, the flow of the exhaust gas passing through the reactor body 110 It is made to lead to the bottom of (110) and discharge to the outlet exhaust pipe (24).

본 발명에 따른 온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기에 있어서, 상기 반응기 동체(110)와 입구 배기관(22)은 공통의 중심축(X1)을 가지도록 구성할 수 있다.In the SCR reactor having improved temperature distribution uniformity according to the present invention, the reactor body 110 and the inlet exhaust pipe 22 may be configured to have a common central axis X1.

본 발명에 따른 온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기에 있어서, 상기 출구 패널(130)은, 상기 출구 배기관(24)이 연결되는 출구판부(132); 상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 상단으로부터 경사져 내려와 상기 출구판부(132)의 상단을 연결하는 상부 연장판부(136); 상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 하단으로부터 상기 출구판부(132)의 하단을 연결하는 하부 연장판부(138); 를 포함할 수 있다.In the SCR reactor having improved temperature distribution uniformity according to the present invention, the outlet panel 130 includes an outlet plate portion 132 to which the outlet exhaust pipe 24 is connected; An upper extension plate part 136 inclined down from the upper end of the outlet end 114 of the reactor body 110 to connect the upper end of the outlet plate part 132; A lower extension plate 138 connecting the lower end of the outlet plate 132 from the lower end of the outlet end 114 of the reactor body 110; It may include.

본 발명의 다른 방향에 따른 SCR 반응기는, 내부에 SCR 촉매가 구비되며 중공의 사각기둥을 수평으로 눕힌 형태로 이루어지는 반응기 동체(110); 상기 반응기 동체(110)의 입구단부(112)를 막아 형성되는 입구 패널(120); 상기 입구 패널(120)에 연결되는 입구 배기관(22); 상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)를 막아 형성되는 출구 패널(130); 중심축(X2)이 상기 반응기 동체(110)의 중심축(X1)보다 아래쪽으로 치우친 위치에서 상기 출구 패널(130)에 연결되는 출구 배기관(24); 을 포함하며, 상기 출구 패널(130)은, 상기 출구 배기관(24)이 연결되며 상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 단면적보다 작은 단면적을 가지고 출구단부(114)로부터 축방향으로 떨어진 지점에 위치하는 4각의 판 모양의 출구판부(132); 상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 4개의 변과 상기 출구판부(132)의 4개의 변을 서로 연결하는 측면 연장판부(134)(134), 상부 연장판부(136) 및 하부 연장판부(138)를 가지도록 구성할 수 있다.The SCR reactor according to another direction of the present invention includes a reactor body 110 provided with an SCR catalyst therein and formed in a form in which a hollow square column is laid horizontally; An inlet panel 120 formed by blocking the inlet end 112 of the reactor body 110; An inlet exhaust pipe 22 connected to the inlet panel 120; An outlet panel 130 formed by blocking the outlet end 114 of the reactor body 110; An outlet exhaust pipe 24 connected to the outlet panel 130 at a position in which the central axis X2 is biased downward from the central axis X1 of the reactor body 110; Including, the outlet panel 130, the outlet exhaust pipe 24 is connected and has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the outlet end 114 of the reactor body 110, axially away from the outlet end 114 A rectangular plate-shaped outlet plate portion 132 positioned at the point; Side extension plates 134, 134, upper extension plates 136 and lower extensions connecting the four sides of the outlet end 114 of the reactor body 110 and the four sides of the outlet plate section 132 to each other It can be configured to have a plate portion 138.

본 발명에 따른 온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기에 의하면, 출구 배기관의 중심축이 반응기 동체의 중심축에 대해 아래로 편심 되어 있으므로, 반응기 동체 내부로 들어온 배기가스는 낮은 위치의 출구 배기관으로 유도되어 나가는 흐름을 형성하게 된다.According to the SCR reactor with improved temperature distribution uniformity according to the present invention, since the central axis of the outlet exhaust pipe is eccentric downward with respect to the central axis of the reactor body, the exhaust gas entering the reactor body is guided to the lower outlet exhaust pipe. It forms an outgoing flow.

따라서 반응기 동체의 바닥부분이라고 하더라도 종래에 비해 온도가 상승하며 온도가 낮은 영역도 매우 좁게 형성되며, 그에 따라 출구에 가까운 촉매라고 하더라도 저온 영역이 거의 없게 되어 촉매의 화학반응이 충분히 일어나 질소산화물 제거 효율을 향상시킬 수가 있다.Therefore, even at the bottom of the reactor body, the temperature rises compared to the prior art, and the low temperature region is formed very narrowly. Accordingly, even if the catalyst close to the outlet has almost no low temperature region, the chemical reaction of the catalyst sufficiently takes place to remove nitrogen oxides. Can be improved.

도 1은 종래의 일반적인 수평형 SCR 반응기를 보인 사시도이다.
도 2는 종래의 수평형 SCR 반응기의 구조 및 그 내부의 온도 분포를 해석한 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 SCR 반응기의 구조를 보인 사시도이다.
도 4는 도 3의 SCR 반응기의 측면도이다.
도 5는 도 4의 SCR 반응기 출구판의 외부 형태를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 4의 SCR 반응기 출구판의 내부 형태를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 4의 SCR 반응기 출구판의 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 수평형 SCR 반응기 내부의 온도 분포를 해석한 결과를 나타낸 도면이다.1 is a perspective view showing a conventional general horizontal type SCR reactor.
2 is a view showing the result of analyzing the structure of a conventional horizontal SCR reactor and the temperature distribution therein.
3 is a perspective view showing the structure of the SCR reactor according to the present invention.
4 is a side view of the SCR reactor of FIG. 3.
5 is a perspective view showing the external shape of the exit plate of the SCR reactor of FIG. 4.
6 is a perspective view showing the internal shape of the exit plate of the SCR reactor of FIG. 4.
7 is a side view of the exit plate of the SCR reactor of FIG. 4.
8 is a view showing the results of analyzing the temperature distribution inside the horizontal SCR reactor according to the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 양호한 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 설명하기에 앞서 종래의 SCR 반응기의 구조 및 내부 온도분포를 설명한다.Prior to describing the present invention, the structure and internal temperature distribution of a conventional SCR reactor will be described.

도 1 및 도 2는 종래의 일반적인 SCR 반응기를 보인 것으로서, 도 1에는 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 SCR 반응기의 구조 및 그 내부의 온도 분포 시험 결과를 나타낸 도면이 도시되어 있다.1 and 2 are views showing a conventional general SCR reactor, and FIG. 1 is a perspective view, and FIG. 2 shows a structure of the SCR reactor and a temperature distribution test result therein.

도 1 및 도 2에서, 종래의 SCR 반응기(10)의 구조를 살펴보면, SCR 반응기(10)의 입구 측에 입구 배기관(22)이 연결되고 출구 측에 출구 배기관(24)이 연결된 구조를 가진다.In FIGS. 1 and 2, looking at the structure of the conventional SCR reactor 10, the inlet exhaust pipe 22 is connected to the inlet side of the SCR reactor 10 and the outlet exhaust pipe 24 is connected to the outlet side.

특히, SCR 반응기(10)의 입구 배기관(22)과 출구 배기관(24)의 중심축이 동일한 높이에 배치되고, 입구 배기관(22)과 출구 배기관(24)의 중심축과 동체의 중심축도 일치하는 구조로 이루어져 있다.In particular, the central axis of the inlet exhaust pipe 22 and the outlet exhaust pipe 24 of the SCR reactor 10 are arranged at the same height, and the central axis of the inlet exhaust pipe 22 and the outlet exhaust pipe 24 and the central axis of the fuselage coincide. It consists of a structure.

SCR 반응기(10)의 동체 내부에는 복수의 촉매(12, 14, 16)가 각각 '가', '나', '다'의 위치에 배치되어 있다.Inside the body of the SCR reactor 10, a plurality of catalysts 12, 14, 16 are disposed at positions of'A','I', and'C', respectively.

배기가스는 입구 배기관(22)을 통해 반응기 동체 안으로 들어간다. SCR 반응기(10)의 동체 안으로 들어온 배기가스는 SCR 촉매(12, 14, 16)를 거치면서 질소산화물이 제거된 후 제2 배기관(24)을 통해 밖으로 배출된다.Exhaust gas enters the reactor body through the inlet exhaust pipe 22. The exhaust gas entering the body of the SCR reactor 10 is discharged to the outside through the second exhaust pipe 24 after nitrogen oxides are removed while passing through the SCR catalysts 12, 14, 16.

<온도 해석 조건><Temperature analysis conditions>

도 2에 도시된 SCR 반응기(10) 내부의 온도 해석 조건은 아래의 [표 1]과 같다.The temperature analysis conditions inside the SCR reactor 10 shown in FIG. 2 are shown in Table 1 below.

반응기 내부 온도 해석 조건Reactor internal temperature analysis conditions 유체Fluid 공기(열용량: 1006.43 j/kg℃)Air (heat capacity: 1006.43 j/kg℃) 유입 온도Inlet temperature 425℃425℃ 유입 유량Inflow flow 3kg/s3kg/s 동체 외부 단열재Insulation outside the fuselage Ceramic wool 150t(0.085 W/m℃)Ceramic wool 150t(0.085 W/m℃) 반응기 설치 방법How to install the reactor 수평level 외기 온도Outside temperature 10℃10℃

도 2를 참조하면, SCR 반응기(10)의 동체 안으로 들어온 배기가스의 흐름 과정에서, 상대적으로 온도가 높은(밀도가 낮은) 배기가스는 동체의 위쪽으로 이동하고, 온도가 낮은 배기가스는 동체의 아래쪽으로 이동하게 된다.Referring to FIG. 2, in the process of the exhaust gas flowing into the body of the SCR reactor 10, the exhaust gas having a relatively high temperature (low density) moves to the top of the body, and the exhaust gas having a low temperature is It moves downwards.

이러한 현상에 따라 동체의 아래쪽에 넓은 영역에 걸쳐 온도가 극히 낮은 영역이 존재하게 된다. 또한, 이러한 현상은 출구 배기관(24) 쪽으로 갈수록 심해져서, 출구 배기관(24)에 인접한 촉매(16)의 아래쪽에는 저온 영역이 매우 넓게 자리하게 된다.According to this phenomenon, an extremely low temperature area exists over a wide area under the fuselage. In addition, this phenomenon becomes more severe toward the outlet exhaust pipe 24, so that a low-temperature region is located very wide under the catalyst 16 adjacent to the outlet exhaust pipe 24.

이러한 현상은 종래의 SCR 반응기(10)가, 입구 배기관(22)과 출구 배기관(24)이 동체의 중심에 일치하여 배치되고, 입구 배기관(22)과 출구 배기관(24)의 중심이 서로 일치하는(동일한 높이에 위치하는) 구조이기 때문에 더욱 심화 된다.This phenomenon is caused by the conventional SCR reactor 10, in which the inlet exhaust pipe 22 and the outlet exhaust pipe 24 are arranged to coincide with the center of the fuselage, and the centers of the inlet exhaust pipe 22 and the outlet exhaust pipe 24 coincide with each other. Because it is a structure (located at the same height), it is further deepened.

따라서, 입구측 촉매(12)로부터 출구측 촉매(16)로 갈수록 아래쪽에 저온 역역이 더 넓게 존재하게 되어 촉매의 화학반응이 불완전하게 일어나게 되어 질소산화물 제거 효율을 떨어뜨리게 된다.Accordingly, the lower the low-temperature zone is wider as it goes from the inlet-side catalyst 12 to the outlet-side catalyst 16, the chemical reaction of the catalyst occurs incompletely, thereby lowering the nitrogen oxide removal efficiency.

<실시예><Example>

이하, 첨부도면 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of an SCR reactor having improved temperature distribution uniformity according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 8.

우선, 도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 SCR 반응기의 구조를 보인 것으로서, 도 3에는 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 측면도가 도시되어 있다.First, FIGS. 3 to 4 show the structure of the SCR reactor according to the present invention, in which a perspective view is shown in FIG. 3 and a side view in FIG. 4 is shown.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 SCR 반응기(100)는, 내부에 SCR 촉매가 구비되며 수평으로 설치되는 반응기 동체(110)와, 반응기 동체(110)의 입구 측에 형성되는 입구 패널(120)과, 입구 패널(120)에 연결되는 입구 배기관(22)과, 반응기 동체(110)의 출구 측에 형성되는 출구 패널(130)과, 출구 패널(130)에 연결되는 출구 배기관(24)을 포함하여 이루어진다.As shown in Figures 3 and 4, the SCR reactor 100 according to the present invention is provided with an SCR catalyst inside the reactor body 110 installed horizontally, and formed on the inlet side of the reactor body 110 An inlet panel 120 to be formed, an inlet exhaust pipe 22 connected to the inlet panel 120, an outlet panel 130 formed on the outlet side of the reactor body 110, and an outlet connected to the outlet panel 130 It comprises an exhaust pipe (24).

반응기 동체(110)는 배기가스 흐름 방향에 나란한 중심축(X1)을 가지고, 출구 배기관(24)은 배기가스 흐름 방향에 나란한 중심축(X2)을 가진다.The reactor body 110 has a central axis X1 parallel to the exhaust gas flow direction, and the outlet exhaust pipe 24 has a central axis X2 parallel to the exhaust gas flow direction.

출구 배기관(24)의 중심축(X2)은, 반응기 동체(110)의 중심축(X1)보다 아래쪽으로 치우쳐 형성된다. 즉, 도 4에서 거리 'D'만큼 편심되어 배치된다.The central axis X2 of the outlet exhaust pipe 24 is formed so as to be biased downward from the central axis X1 of the reactor body 110. That is, it is arranged to be eccentric by the distance'D' in FIG. 4.

따라서, 반응기 동체(110)를 통과하는 배기가스의 흐름이 반응기 동체(110)의 아래쪽으로 유도되어 출구 배기관(24)을 통해 배출된다.Accordingly, the flow of exhaust gas passing through the reactor body 110 is guided downward of the reactor body 110 and is discharged through the outlet exhaust pipe 24.

입구 배기관(22)은 반응기 동체(110)와 공통의 중심축(X1)을 가지도록, 즉, 입구 배기관(22)의 중심축이 반응기 동체(110)의 중심축(X1)에 일치하도록 형성할 수 있다.The inlet exhaust pipe 22 is formed to have a central axis X1 in common with the reactor body 110, that is, the central axis of the inlet exhaust pipe 22 coincides with the central axis X1 of the reactor body 110. I can.

출구 패널(130)은, 출구 배기관(24)이 연결되는 출구판부(132)와, 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 상단으로부터 경사져 내려와 출구판부(132)의 상단을 연결하는 상부 연장판부(136)와, 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 하단으로부터 출구판부(132)의 하단을 연결하는 하부 연장판부(138)를 가질 수 있다.The outlet panel 130 is an upper extension connecting the outlet plate portion 132 to which the outlet exhaust pipe 24 is connected and the upper end of the outlet plate portion 132 by inclined downward from the upper end of the outlet end 114 of the reactor body 110 It may have a plate portion 136 and a lower extension plate portion 138 connecting the lower end of the outlet plate portion 132 from the lower end of the outlet end portion 114 of the reactor body 110 to the lower end portion 138.

출구 배기관(24)이 반응기 동체(110)에 대해 거리 'D'만큼 아래로 편심되기 때문에, 출구판부(132)도 그만큼 아래로 치우쳐 배치된다.Since the outlet exhaust pipe 24 is eccentric downward by a distance'D' with respect to the reactor body 110, the outlet plate portion 132 is also arranged so as to be biased downward.

따라서, 상부 연장판부(136)는 출구판부(132) 방향으로 매우 급하게 경사져 내려가는 형태를 이루고, 하부 연장판부(138)는 거의 직선(도 4에 도시된 형태) 또는 약간 경사져 올라가는 형태를 이룬다.Accordingly, the upper extension plate part 136 has a shape that inclines very rapidly in the direction of the exit plate part 132, and the lower extension plate part 138 has a form that is almost straight (a form shown in FIG. 4) or a slightly inclined rise.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 SCR 반응기(100)의 출구 패널(130)에 대한 하나의 실시 형태를 나타내는 것으로서, 도 5에는 외부에서 바라본 형태를 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 내부에서 바라본 형태를 나타낸 사시도가 도시되어 있으며, 도 7에는 측면도가 도시되어 있다.5 to 7 are diagrams showing an embodiment of the outlet panel 130 of the SCR reactor 100 according to the present invention, and FIG. 5 is a perspective view showing a form viewed from the outside, and FIG. A perspective view showing the form as viewed from is shown, and a side view is shown in FIG. 7.

도 5 내지 도 7은 반응기 동체(110)가 중공의 사각기둥을 수평으로 눕힌 형태로 이루어지는 경우에 알맞은 형태이며, 그와 함께 출구 배기관(24)의 중심축(X2)이 반응기 동체(110)의 중심축(X1)보다 아래쪽으로 치우친 위치에서 연결되도록 하기 위한 형태이다.5 to 7 is a suitable shape when the reactor body 110 is formed in a form in which a hollow square pillar is laid horizontally, and the central axis (X2) of the outlet exhaust pipe 24 is It is a shape to be connected at a position that is skewed downward than the central axis (X1).

즉, 중공의 사각기둥을 수평으로 눕힌 형태로 이루어지는 반응기 동체(110)는, 그 출구단부(114)에 4개의 변을 가진다(도 3 병행 참조).That is, the reactor body 110 in a form in which a hollow square column is laid horizontally has four sides at its outlet end 114 (see FIG. 3 parallel).

출구 패널(130)은, 4각형을 이루는 반응기 동체(110)의 출구단부(114)에 대응하는 4각의 판 모양의 출구판부(132)를 구비한다.The outlet panel 130 is provided with a quadrangular plate-shaped outlet plate portion 132 corresponding to the outlet end portion 114 of the reactor body 110 forming a quadrangular shape.

출구판부(132)는 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 단면적보다 작은 단면적을 가지고, 출구단부(114)로부터 축방향으로 소정 거리 떨어진 지점에 위치하며, 출구 배기관(24)을 끼워 연결하기 위한 연결 플랜지(140)가 형성된다.The outlet plate portion 132 has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the outlet end 114 of the reactor body 110, is located at a point away from the outlet end 114 in the axial direction, and is connected by inserting the outlet exhaust pipe 24 A connection flange 140 is formed for the purpose.

이러한 출구판부(132)의 4개의 변과 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 4개의 변을 각각 연결하는 형태로, 각각 측면 연장판부(134)(134), 상부 연장판부(136) 및 하부 연장판부(138)을 가진다.In the form of connecting the four sides of the outlet plate portion 132 and the four sides of the outlet end portion 114 of the reactor body 110, respectively, the side extension plate portions 134 and 134, the upper extension plate portion 136 And a lower extension plate portion 138.

출구 배기관(24)을 반응기 동체(110)에 대해 아래쪽으로 치우쳐 연결하기 위해, 상기 출구판부(132)는 그만큼 아래로 치우친 위치에 위치하므로, 상부 연장판부(136)는 출구판부(132) 방향으로 매우 급하게 경사져 내려가는 형태를 이루고, 하부 연장판부(138)는 거의 직선(도 7에 도시된 형태) 또는 약간 경사져 올라가는 형태(출구판부(132)의 면적이 도 7에 도시된 것보다 작은 경우)를 이룬다.In order to connect the outlet exhaust pipe 24 biased downward with respect to the reactor body 110, the outlet plate portion 132 is located in a downwardly skewed position, so the upper extension plate portion 136 is in the direction of the outlet plate portion 132 It has a shape that is inclined down very rapidly, and the lower extension plate part 138 has an almost straight line (the shape shown in FIG. 7) or a shape that rises slightly inclined (when the area of the exit plate part 132 is smaller than that shown in FIG. 7). To achieve.

도 8에는 위와 같이 이루어진 본 발명의 SCR 반응기 내부의 온도 분포를 해석한 결과를 나타낸 도면이 도시되어 있다.8 is a diagram showing the result of analyzing the temperature distribution inside the SCR reactor of the present invention made as described above.

반응기 내부의 온도 해석 조건은 위의 [표 1]과 동일하다.The temperature analysis conditions inside the reactor are the same as in [Table 1] above.

도 8을 참조하면, 배기가스는 입구 배기관(22)을 통해 반응기 동체(110) 안으로 들어간다. 반응기 동체(110) 안으로 들어온 배기가스는 SCR 촉매(12, 14, 16)를 거치면서 질소산화물이 제거된 후 제2 배기관(24)을 통해 밖으로 배출된다.8, the exhaust gas enters into the reactor body 110 through the inlet exhaust pipe 22. The exhaust gas entering the reactor body 110 is discharged to the outside through the second exhaust pipe 24 after nitrogen oxides are removed while passing through the SCR catalysts 12, 14 and 16.

입구 배기관(22)을 통해 SCR 반응기(100)의 동체(110) 안으로 들어온 배기가스의 흐름 과정에서, 상대적으로 온도가 높은(밀도가 낮은) 배기가스는 동체의 위쪽으로 이동하려고 하고, 온도가 낮은 배기가스는 동체의 아래쪽으로 이동하려고 한다.In the process of the exhaust gas flowing into the body 110 of the SCR reactor 100 through the inlet exhaust pipe 22, the exhaust gas having a relatively high temperature (low density) tries to move upward of the body, and the temperature is low. The exhaust gas is trying to travel down the fuselage.

본 발명에 따른 SCR 반응기(100)에 의하면, 출구 배기관(24)의 중심축(X2)이 반응기 동체(110)의 중심축(X1)에 대해 거리 'D'만큼 아래로 편심 되어 있으므로, 반응기 동체(110) 내부로 들어온 배기가스는 낮은 위치의 출구 배기관(24)을 향하는 흐름을 형성하게 된다.According to the SCR reactor 100 according to the present invention, since the central axis (X2) of the outlet exhaust pipe 24 is eccentric down by a distance'D' with respect to the central axis (X1) of the reactor body 110, the reactor body (110) The exhaust gas entering the interior forms a flow toward the outlet exhaust pipe 24 at a lower position.

이에 따라 상대적으로 온도가 높은(밀도가 낮은) 배기가스가 반응기 동체(110)의 위쪽으로 이동하려는 경향이 줄어들고 낮은 위치의 출구 배기관(24)으로 유도되려는 경향이 증가하게 된다.Accordingly, the tendency of the exhaust gas having a relatively high temperature (low density) to move upward of the reactor body 110 is reduced, and a tendency to be guided to the outlet exhaust pipe 24 at a lower position increases.

또한, 출구 패널(130)의 상부 연장판부(136)의 경사에 의해 배기가스의 흐름이 출구 배기관(24)으로 더욱 원활하게 유도되고 정체류를 방지하므로 반응기 동체(110) 상부 측에 있는 높은 온도의 배기가스가 낮은 위치의 출구 배기관(24)으로 유도되려는 경향이 더욱 증가하게 된다.In addition, since the flow of exhaust gas is more smoothly guided to the outlet exhaust pipe 24 by the inclination of the upper extension plate 136 of the outlet panel 130 and prevents stagnation, the high temperature on the upper side of the reactor body 110 The tendency of the exhaust gas to be guided to the lower outlet exhaust pipe 24 is further increased.

이러한 현상에 따라, 도 8에 나타난 결과와 같이, 반응기 동체(110)의 바닥부분이라고 하더라도 종래(도 2 참조)에 비해 온도가 높게(종래에 극히 낮은 온도보다 더 높은 온도) 형성되고, 온도가 낮은 영역도 매우 좁게 형성된다.According to this phenomenon, as shown in FIG. 8, even if it is the bottom portion of the reactor body 110, the temperature is higher (higher than the conventionally extremely low temperature) compared to the conventional (see FIG. 2), and the temperature is The lower area is also formed very narrowly.

따라서, 출구측 촉매(16)라고 하더라도 저온 영역이 거의 없게 되어 촉매의 화학반응이 충분히 일어나게 되므로 질소산화물 제거 효율이 향상된다는 것을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that even in the outlet side catalyst 16, there is almost no low-temperature region, so that a chemical reaction of the catalyst occurs sufficiently, so that the nitrogen oxide removal efficiency is improved.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.In the above, specific preferred embodiments of the present invention have been shown and described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any person with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims will be able to implement various modifications. .

12, 14, 16: 촉매
22: 입구 배기관
24: 출구 배기관
100: SCR 반응기
110: 반응기 동체
112: 입구단부
114: 출구단부
120: 입구 패널
130: 출구 패널
132: 출구판부
134: 측면 연장판부
136: 상부 연장판부
138: 하부 연장판부
140: 플랜지12, 14, 16: catalyst
22: inlet exhaust pipe
24: outlet exhaust pipe
100: SCR reactor
110: reactor body
112: inlet end
114: exit end
120: entrance panel
130: exit panel
132: exit plate
134: side extension plate portion
136: upper extension plate portion
138: lower extension plate portion
140: flange

Claims (4)

내부에 SCR 촉매가 구비되며 중공의 사각기둥을 수평으로 눕힌 형태로 설치되며, 길이방향 양쪽 단부에 입구단부(112)와 출구단부(114)를 구비하는 반응기 동체(110);
상기 입구단부(112)를 막아 형성되는 입구 패널(120);
상기 입구 패널(120)에 연결되는 수평의 입구 배기관(22);
상기 출구단부(114)를 막아 형성되는 출구 패널(130); 및
상기 출구 패널(130)에 연결되는 수평의 출구 배기관(24);을 포함하며,
상기 반응기 동체(110)와 입구 배기관(22)은 공통의 중심축(X1)을 가지며,
상기 출구 패널(130)은,
상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 단면적보다 작은 단면적을 가지고 출구단부(114)로부터 축방향으로 떨어진 지점에 위치하는 4각의 판으로 이루어지며, 4각 판의 상하방향 중심부에 상기 출구 배기관(24)을 끼워 연결하기 위한 연결 플랜지(140)가 형성되며, 상기 출구 배기관(24) 및 연결 플랜지(140)의 중심축(X2)이 상기 반응기 동체(110) 및 입구 배기관(22)의 공통의 중심축(X1)보다 아래쪽으로 거리(D)만큼 치우친 위치에 위치하도록 설치되는 출구판부(132)와,
상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 상변과 상기 출구판부(132)의 상변을 연결하는 상부 연장판부(136)와,
상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 양 측변과 상기 출구판부(132)의 양 측변을 연결하는 측면 연장판부(134)(134)와,
상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 하변과 상기 출구판부(132)의 하변을 연결하는 하부 연장판부(138)를 구비하며,
상기 출구단부(114)의 단면적보다 작은 단면적을 가지는 출구판부(132) 및 상기 출구판부(132)의 상하방향 중심부에 연결 플랜지(140)가 형성되는 구성과, 상기 출구판부(132) 및 연결 플랜지(140)의 중심축(X2)이 상기 반응기 동체(110) 및 입구 배기관(22)의 공통의 중심축(X1)보다 아래쪽으로 거리(D)만큼 치우친 위치에 위치하는 구성에 의해, 상기 상부 연장판부(136)의 경사도가 가장 크며, 상기 측면 연장판부(134)(134)의 경사도가 상부 연장판부(136)의 경사도보다 작으며, 상기 하부 연장판부(138)의 경사도가 가장 작게 구성되어, 반응기 동체(110)의 상부를 흐르는 배기가스가 경사도가 가장 큰 상부 연장판부(136)의 안내에 의해 낮은 위치로 유도되어 상기 출구 배기관(24)에 가까운 반응기 동체(110)의 바닥 부분을 흐르도록 한 것을 특징으로 하는 온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기.A reactor body 110 provided with an SCR catalyst inside and installed in a form in which a hollow square column is laid horizontally, and has an inlet end 112 and an outlet end 114 at both ends in the longitudinal direction;
An inlet panel 120 formed by blocking the inlet end 112;
A horizontal inlet exhaust pipe 22 connected to the inlet panel 120;
An outlet panel 130 formed by blocking the outlet end 114; And
Includes; a horizontal outlet exhaust pipe 24 connected to the outlet panel 130,
The reactor body 110 and the inlet exhaust pipe 22 have a common central axis X1,
The exit panel 130,
It has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the outlet end 114 of the reactor body 110 and consists of a quadrangular plate located at a point away from the outlet end 114 in the axial direction. A connection flange 140 for inserting and connecting the outlet exhaust pipe 24 is formed, and the central axis X2 of the outlet exhaust pipe 24 and the connection flange 140 is the reactor body 110 and the inlet exhaust pipe 22 An outlet plate portion 132 installed to be located at a position that is inclined by a distance D downward than the common central axis X1 of,
An upper extension plate part 136 connecting the upper side of the outlet end 114 of the reactor body 110 and the upper side of the outlet plate part 132,
Side extension plates 134 and 134 connecting both sides of the outlet end 114 of the reactor body 110 and both sides of the outlet plate 132,
And a lower extension plate part 138 connecting the lower side of the outlet end 114 of the reactor body 110 and the lower side of the outlet plate part 132,
The outlet plate portion 132 having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the outlet end portion 114 and a connection flange 140 formed in the vertical center of the outlet plate portion 132, and the outlet plate portion 132 and the connecting flange By the configuration in which the central axis (X2) of 140 is located at a position inclined by a distance (D) downward than the common central axis (X1) of the reactor body 110 and the inlet exhaust pipe 22, the upper extension The inclination of the plate portion 136 is the largest, the inclination of the side extension plates 134 and 134 is smaller than that of the upper extension plate 136, and the inclination of the lower extension plate 138 is the smallest, The exhaust gas flowing through the upper part of the reactor body 110 is guided to a lower position by the guidance of the upper extension plate part 136 having the largest inclination so that it flows through the bottom part of the reactor body 110 close to the outlet exhaust pipe 24. SCR reactor with improved temperature distribution uniformity, characterized in that one. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 하부 연장판부(138)는 상기 반응기 동체(110)의 출구단부(114)의 하단으로부터 직선으로 연장되는 것을 특징으로 온도분포 균일성이 향상된 SCR 반응기.The method of claim 1,
The lower extension plate part 138 is an SCR reactor having improved temperature distribution uniformity, characterized in that it extends in a straight line from the lower end of the outlet end 114 of the reactor body 110. 삭제delete
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