KR102260199B1 - High-pressure scr system - Google Patents

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Abstract

고압 SCR 시스템은 SCR 반응기; 엔진의 배기 측으로부터 SCR 반응기의 입구로 연결된 SCR 유입라인; SCR 유입라인 상에 설치된 인렛밸브; SCR 반응기의 출구로부터 엔진의 배기 측으로 연결된 SCR 유출라인; SCR 유출라인 상에 설치된 아웃렛밸브; SCR 유입/유출라인에 접속되며, SCR 반응기로 벤팅에어를 불어넣어 SCR 반응기 내에 잔류하는 배기가스를 배출시키기 위한 에어 공급라인; SCR 유입/유출라인에 비해 직경이 작은 소형배관으로 구성되어 벤팅에어 일부를 바이패스시키는 바이패스라인; 및 바이패스라인 상에 설치된 유량조절수단을 포함한다.
이에 따라, 신선한 벤팅에어를 공급하여 SCR 반응기 내 잔류 배기가스를 배출시켜서 부식을 방지하되, 벤팅에어의 공급시 에어 유량의 미세 조정을 통해 안정적인 에어 흐름을 발생시킬 수 있다.The high pressure SCR system includes an SCR reactor; an SCR inlet line connected from the exhaust side of the engine to the inlet of the SCR reactor; an inlet valve installed on the SCR inlet line; an SCR outlet line connected from the outlet of the SCR reactor to the exhaust side of the engine; an outlet valve installed on the SCR outlet line; an air supply line connected to the SCR inlet/outlet line and blowing venting air into the SCR reactor to discharge the exhaust gas remaining in the SCR reactor; A bypass line that bypasses a part of the venting air by making up a small pipe with a smaller diameter compared to the SCR inlet/outlet line; And it includes a flow control means installed on the bypass line.
Accordingly, fresh venting air is supplied to discharge residual exhaust gas in the SCR reactor to prevent corrosion, but when venting air is supplied, a stable air flow can be generated through fine adjustment of the air flow rate.

Description

고압 SCR 시스템{HIGH-PRESSURE SCR SYSTEM}High-pressure SCR system {HIGH-PRESSURE SCR SYSTEM}

본 발명은 SCR 시스템(Selective Catalytic Reduction System)에 관한 것으로, 특히 SCR 반응기가 엔진 터보차저의 전단에 설치되는 고압 SCR 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a selective catalytic reduction system (SCR), and more particularly to a high-pressure SCR system in which an SCR reactor is installed in front of an engine turbocharger.

일반적으로, 선박 운항 중 발생하는 배기가스 중에는 질소산화물(NOx)이 포함되어 있으며, 선박 엔진에는 이러한 질소산화물을 저감시키기 위한 SCR 시스템이 마련된다.In general, nitrogen oxides (NOx) are included in exhaust gas generated during ship operation, and an SCR system for reducing such nitrogen oxides is provided in a ship engine.

SCR 시스템은 선택적 촉매 환원법을 이용한 질소산화물 저감 시스템으로서, 엔진의 배기가스와 환원제(우레아, 암모니아 등)를 촉매가 내장된 SCR 반응기에 동시에 통과시킴으로써 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 반응제와 화학적으로 반응시켜 인체에 무해한 물과 질소로 분해한 후 배출시키도록 구성된다.The SCR system is a nitrogen oxide reduction system using a selective catalytic reduction method. By simultaneously passing the engine exhaust gas and reducing agent (urea, ammonia, etc.) through the SCR reactor equipped with a catalyst, the nitrogen oxide contained in the exhaust gas is combined with the reactant and chemical It is configured to react with water and decompose into water and nitrogen, which are harmless to the human body, and then discharged.

SCR 시스템에서 원하는 성능을 얻기 위해서는 적정 반응 온도(고온조건)를 필요로 하는데, 통상 대형 엔진의 경우 고온의 배기가스를 그대로 사용하기 위해 터보차저의 전단, 즉 엔진과 터보차저의 사이에 SCR 시스템을 설비한다.In order to obtain the desired performance from the SCR system, an appropriate reaction temperature (high temperature condition) is required. In general, in the case of a large engine, the SCR system is installed at the front end of the turbocharger, that is, between the engine and the turbocharger, in order to use the high-temperature exhaust gas as it is. to equip

이와 같이 SCR 시스템이 터보차저 전단에 설치되는 경우 SCR 시스템으로 유입되는 배기가스의 압력이 높기 때문에 고압 SCR 시스템이라 불린다.As such, when the SCR system is installed in front of the turbocharger, it is called a high-pressure SCR system because the pressure of the exhaust gas flowing into the SCR system is high.

한편, 이러한 SCR 시스템은 선박용 엔진에 설치하는 경우, 선박운항지역 중 특정지역(예를 들어 국제 규정에 따른 청정지역)에서만 가동되고, 그 외의 지역에서는 SCR 시스템 가동 없이 엔진만 운전하는 상황이 빈번하게 발생한다.On the other hand, when this SCR system is installed in a marine engine, it is operated only in a specific area (for example, a clean area according to international regulations) among the ship operation areas, and in other areas, the situation where only the engine is operated without operating the SCR system is frequent. Occurs.

따라서, SCR 시스템 가동 시에는 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 SCR 반응기를 통과하면서 처리되다가, SCR 시스템을 가동하지 않고 엔진만 운전하는 경우에는, 배기가스가 SCR 시스템을 거치지 않고 별도의 배기라인을 통해 바로 배출된다.Therefore, when the SCR system is operating, the exhaust gas discharged from the engine is processed while passing through the SCR reactor. However, when only the engine is operated without operating the SCR system, the exhaust gas is directly passed through a separate exhaust line without going through the SCR system. is emitted

그런데, SCR 시스템을 가동하지 않는 경우 SCR 반응기의 전/후단에 설치되는 인렛/아웃렛밸브가 닫혀 SCR 반응기 내부에 배기가스가 잔류하게 되며, 이 상태로 시간이 경과해 배기가스 온도가 낮아지면 황산이 생성되어 SCR 반응기의 내부 표면이 부식되는 현상이 발생하게 된다.However, when the SCR system is not in operation, the inlet/outlet valves installed at the front/rear end of the SCR reactor are closed, and the exhaust gas remains inside the SCR reactor. This causes the internal surface of the SCR reactor to corrode.

또한, SCR 반응기 전단에 설치되는 인렛밸브가 완벽하게 차단되지 못하면서 미량의 배기가스가 누설되어 인렛밸브를 통과해 SCR 반응기의 내부로 유입되는데, 이 역시 SCR 반응기의 부식 원인이 된다.In addition, as the inlet valve installed at the front of the SCR reactor is not completely shut off, a small amount of exhaust gas leaks and flows through the inlet valve into the SCR reactor, which also causes corrosion of the SCR reactor.

즉 일반적으로 SCR 시스템 미 사용시에는 고농도의 황 연료를 사용하므로 해당 배기가스가 SCR 반응기 내부로 유입 후 응축되어 SCR 반응기 내부 부식을 유발하게 되는 것이다.That is, in general, when the SCR system is not used, a high concentration of sulfur fuel is used, so that the exhaust gas flows into the SCR reactor and then condenses and causes corrosion inside the SCR reactor.

한국공개특허공보 제10-2014-0041098호Korean Patent Publication No. 10-2014-0041098

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 SCR 반응기 내에 신선한 벤팅에어를 공급함으로써 SCR 반응기에 잔류하는 배기가스를 배출시켜서 부식을 방지할 수 있는 SCR 시스템을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, and its object is to provide an SCR system capable of preventing corrosion by supplying fresh venting air to the SCR reactor and thereby discharging the exhaust gas remaining in the SCR reactor. that you want to provide.

본 발명의 다른 목적은 벤팅에어의 공급시 에어 유량의 미세 조정을 가능하게 함으로써 안정적인 에어 흐름을 발생시킬 수 있는 SCR 시스템을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an SCR system capable of generating a stable air flow by enabling fine adjustment of the air flow rate when venting air is supplied.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. will be able

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고압 SCR 시스템은 SCR 반응기; 엔진의 배기 측으로부터 상기 SCR 반응기의 입구로 연결된 SCR 유입라인; 상기 SCR 유입라인 상에 설치된 인렛밸브; 상기 SCR 반응기의 출구로부터 상기 엔진의 배기 측으로 연결된 SCR 유출라인; 상기 SCR 유출라인 상에 설치된 아웃렛밸브; 상기 SCR 유입라인 또는 상기 SCR 유출라인에 접속되며, 상기 SCR 반응기로 벤팅에어를 불어넣어 상기 SCR 반응기 내에 잔류하는 배기가스를 배출시키기 위한 에어 공급라인; 상기 SCR 유입라인 및 상기 SCR 유출라인에 비해 직경이 작은 소형배관으로 구성되어 상기 벤팅에어 일부를 바이패스시키는 바이패스라인; 및 상기 바이패스라인 상에 설치된 유량조절수단을 포함한다.A high-pressure SCR system according to the present invention for achieving the above object is an SCR reactor; an SCR inlet line connected from the exhaust side of the engine to the inlet of the SCR reactor; an inlet valve installed on the SCR inlet line; an SCR outlet line connected from the outlet of the SCR reactor to the exhaust side of the engine; an outlet valve installed on the SCR outlet line; an air supply line connected to the SCR inlet line or the SCR outlet line to blow venting air into the SCR reactor to discharge the exhaust gas remaining in the SCR reactor; a bypass line configured of a small pipe having a smaller diameter than the SCR inlet line and the SCR outlet line to bypass a part of the venting air; and a flow rate control means installed on the bypass line.

본 발명에 따른 SCR 시스템은 상기 SCR 반응기의 내부압력을 측정하는 압력센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 압력센서에서 측정된 내부압력을 기초로 상기 유량조절수단을 개폐할 수 있다.The SCR system according to the present invention may further include a pressure sensor for measuring the internal pressure of the SCR reactor, and may open and close the flow rate control means based on the internal pressure measured by the pressure sensor.

본 발명에 따른 SCR 시스템은 상기 인렛밸브 및 상기 아웃렛밸브를 닫은 상태에서 상기 에어 공급라인을 통해 상기 SCR 반응기의 내부에 벤팅에어를 공급하고, 상기 SCR 반응기의 내부압력을 기초로 상기 유량조절수단을 개폐하여 에어 흐름을 조절할 수 있다.The SCR system according to the present invention supplies venting air to the inside of the SCR reactor through the air supply line in a state in which the inlet valve and the outlet valve are closed, and the flow rate control means based on the internal pressure of the SCR reactor It can be opened and closed to control the air flow.

본 발명에 따른 SCR 시스템에서, 상기 에어 공급라인은 상기 인렛밸브 하류 측의 상기 SCR 유입라인에 접속되고, 상기 바이패스라인은 상기 SCR 유출라인에서 분기되어 상기 아웃렛밸브의 전단 및 후단 사이에 설치될 수 있다.In the SCR system according to the present invention, the air supply line is connected to the SCR inlet line on the downstream side of the inlet valve, and the bypass line is branched from the SCR outlet line to be installed between the front and rear ends of the outlet valve. can

본 발명에 따른 SCR 시스템은 상기 인렛밸브를 닫고 상기 아웃렛밸브를 연 상태에서 상기 에어 공급라인을 통해 상기 SCR 반응기의 내부에 벤팅에어를 공급할 수 있으며, 상기 SCR 반응기의 내부압력이 일정값에 도달하거나 벤팅에 필요한 일정시간이 경과하면 상기 아웃렛밸브를 닫고, 상기 유량조절수단을 개폐하여 에어 흐름을 조절할 수 있다.The SCR system according to the present invention can supply venting air to the inside of the SCR reactor through the air supply line in a state in which the inlet valve is closed and the outlet valve is opened, and the internal pressure of the SCR reactor reaches a certain value or When a predetermined time required for venting has elapsed, the outlet valve may be closed and the flow rate adjusting means may be opened and closed to control the air flow.

본 발명에 따른 SCR 시스템에서, 상기 에어 공급라인은 상기 아웃렛밸브 상류 측의 상기 SCR 유출라인에 접속되고, 상기 바이패스라인은 상기 SCR 유입라인에서 분기되어 상기 인렛밸브의 전단 및 후단 사이에 설치될 수 있다.In the SCR system according to the present invention, the air supply line is connected to the SCR outlet line upstream of the outlet valve, and the bypass line is branched from the SCR inlet line to be installed between the front and rear ends of the inlet valve. can

본 발명에 따른 SCR 시스템은 상기 인렛밸브를 열고 상기 아웃렛밸브를 닫은 상태에서 상기 에어 공급라인을 통해 상기 SCR 반응기의 내부에 벤팅에어를 공급하고, 상기 SCR 반응기의 내부압력이 일정값에 도달하거나 벤팅에 필요한 일정시간이 경과하면 상기 인렛밸브를 닫고, 상기 유량조절수단을 개폐하여 에어 흐름을 조절할 수 있다.The SCR system according to the present invention supplies venting air to the inside of the SCR reactor through the air supply line in a state in which the inlet valve is opened and the outlet valve is closed, and the internal pressure of the SCR reactor reaches a predetermined value or vents When a predetermined time required for evacuation has elapsed, the inlet valve may be closed, and the air flow may be controlled by opening and closing the flow rate control means.

본 발명에 따른 SCR 시스템의 상기 에어 공급라인에는 벤팅에어의 온도를 높이는 가열수단이 구비될 수 있다.The air supply line of the SCR system according to the present invention may be provided with a heating means for increasing the temperature of the venting air.

본 발명에 따르면, SCR 반응기 내에 신선한 벤팅에어를 공급하되 벤팅에어의 공급시 에어 유량의 미세 조정을 가능하게 함으로써 안정적인 에어 흐름을 발생시킬 수 있다.According to the present invention, although fresh venting air is supplied into the SCR reactor, it is possible to generate a stable air flow by enabling fine adjustment of the air flow rate when the venting air is supplied.

또한, 안정적인 미량의 에어 흐름을 이용해 SCR 반응기의 내부압력과 외부압력 간의 차압을 일정하게 유지할 수 있고, 적정 차압에 의해 SCR 반응기에 잔류하는 배기가스를 배출시켜서 부식을 방지할 수 있다.In addition, the differential pressure between the internal pressure and the external pressure of the SCR reactor can be maintained constant by using a stable trace amount of air flow, and corrosion can be prevented by discharging the exhaust gas remaining in the SCR reactor by an appropriate differential pressure.

또한, SCR 반응기 전/후단의 인렛밸브 및 아웃렛밸브가 닫혀진 상태에서 외부압력에 의해 인렛밸브 및 아웃렛밸브의 누설이 발생하여 이로 인해 배기가스가 SCR 시스템 내부로 유입되는 것을 가압된 벤팅에어를 이용해 방지할 수 있다.In addition, when the inlet and outlet valves at the front/rear end of the SCR reactor are closed, the inlet and outlet valves leak due to external pressure, which prevents exhaust gas from flowing into the SCR system using pressurized venting air. can do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of an SCR system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram of an SCR system according to another embodiment of the present invention.
3 is a schematic configuration diagram of an SCR system according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SCR 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, an SCR system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of an SCR system according to an embodiment of the present invention.

도 1에서, 엔진(10)의 각 실린더에서 생성되는 배기가스는 배기가스 리시버(20)로 모여 배기라인(80) 측 또는 SCR 라인(50, 55) 측으로 배출된다.In FIG. 1 , exhaust gas generated in each cylinder of the engine 10 is collected by the exhaust gas receiver 20 and discharged to the exhaust line 80 side or the SCR lines 50 and 55 side.

SCR 라인(50, 55), 에어 공급라인(60), 바이패스라인(70) 및 배기라인(80)에는 각각 하나 또는 복수 개의 밸브(51, 56, 61, 71, 81)가 구비될 수 있으며, 제어부(100)는 각 밸브를 조절하여 각 라인을 통해 공급되는 유체의 흐름을 제어할 수 있다.One or a plurality of valves 51 , 56 , 61 , 71 , 81 may be provided in the SCR lines 50 and 55 , the air supply line 60 , the bypass line 70 and the exhaust line 80 , respectively. , the control unit 100 may control the flow of the fluid supplied through each line by adjusting each valve.

SCR 시스템을 가동하여 배기가스 중의 질소산화물을 제거하고자 하는 경우, 제어부(100)는 SCR 반응기(30)의 전/후단에 설치된 밸브(51, 56)를 열고, 터보차저(40)로 연결되는 배기라인(80) 상의 배기밸브(81)를 닫음으로써, 엔진 배기가스를 SCR 유입라인(50)을 통해 SCR 반응기(30)로 통과시켜 SCR 반응기(30) 내부의 촉매와 반응하도록 한다.When the SCR system is operated to remove nitrogen oxides in the exhaust gas, the control unit 100 opens the valves 51 and 56 installed at the front/rear end of the SCR reactor 30 , and the exhaust connected to the turbocharger 40 . By closing the exhaust valve 81 on the line 80 , the engine exhaust gas is passed through the SCR inlet line 50 to the SCR reactor 30 to react with the catalyst inside the SCR reactor 30 .

한편, SCR 시스템을 가동하지 않는 경우에는, 제어부(100)가 SCR 반응기(30) 전/후단에 설치된 인렛/아웃렛밸브(51, 56)는 닫고 터보차저(40)로 연결된 배기라인(80) 상의 배기밸브(81)는 열어, 엔진 배기가스가 SCR 반응기(30)를 거치지 않고 별도의 배기라인(80)을 통해 곧바로 배출되도록 한다.On the other hand, when the SCR system is not operated, the control unit 100 closes the inlet/outlet valves 51 and 56 installed at the front/rear end of the SCR reactor 30 and closes the exhaust line 80 connected to the turbocharger 40 . The exhaust valve 81 is opened so that the engine exhaust gas is directly discharged through a separate exhaust line 80 without passing through the SCR reactor 30 .

SCR 유입라인(50)은 엔진(10)의 배기 측으로부터 SCR 반응기(30)의 입구로 연결된다.The SCR inlet line 50 is connected from the exhaust side of the engine 10 to the inlet of the SCR reactor 30 .

SCR 시스템의 가동시에, 전술한 SCR 유입라인(50)은 배기가스 리시버(20)를 통해 엔진(10)에서 배출되는 배기가스를 공급받아 이를 SCR 반응기(30) 측으로 유도한다.During operation of the SCR system, the aforementioned SCR inlet line 50 receives the exhaust gas discharged from the engine 10 through the exhaust gas receiver 20 and guides it to the SCR reactor 30 side.

SCR 유입라인(50) 상에는 인렛밸브(51)가 마련되며, 인렛밸브(51)는 제어부(100)의 제어 하에 개폐되어 배기가스를 SCR 반응기(30) 측으로 공급하거나 차단한다.An inlet valve 51 is provided on the SCR inlet line 50 , and the inlet valve 51 is opened and closed under the control of the controller 100 to supply or block exhaust gas to the SCR reactor 30 side.

SCR 유입라인(50)으로 유입된 배기가스는 분사노즐(미도시)을 통해 분사되는 환원제와 섞여 SCR 반응기(30)로 유입된다. 실시예에 따라 배기가스와 환원제를 혼합하기 위한 별도의 혼합 챔버(미도시)가 구비될 수도 있다.The exhaust gas introduced into the SCR inlet line 50 is mixed with the reducing agent injected through the injection nozzle (not shown) and introduced into the SCR reactor 30 . According to the embodiment, a separate mixing chamber (not shown) for mixing the exhaust gas and the reducing agent may be provided.

SCR 반응기(30)는 배기가스 중의 질소산화물을 분해하기 위한 화학 반응이 일어나는 본체로서, 그 내부에는 한 개 또는 다수 개의 촉매가 채워져 있다.The SCR reactor 30 is a body in which a chemical reaction for decomposing nitrogen oxides in exhaust gas occurs, and one or a plurality of catalysts are filled therein.

전술한 SCR 반응기(30)는 SCR 유입라인(50)을 통해 유입되는 배기가스를 내부에 설치되어 있는 촉매층에 통과시켜 배기가스 내의 질소산화물이 촉매층에서 환원제와 반응하여 무해한 물과 질소로 분해되어 제거되도록 한다.The above-described SCR reactor 30 passes the exhaust gas flowing in through the SCR inlet line 50 through the catalyst layer installed therein, so that nitrogen oxides in the exhaust gas react with the reducing agent in the catalyst layer to be decomposed into harmless water and nitrogen and removed. make it possible

압력센서(35)는 SCR 반응기(30)의 내부에 설치되어 SCR 반응기(30)의 내부압력을 측정하고, 측정된 내부압력을 제어부(100)로 인가한다.The pressure sensor 35 is installed inside the SCR reactor 30 to measure the internal pressure of the SCR reactor 30 , and applies the measured internal pressure to the controller 100 .

SCR 유출라인(55)은 SCR 반응기(30)의 출구로부터 엔진(10)의 배기 측, 구체적으로 터보차저(40) 전단의 배기라인(80)으로 연결된다.The SCR outlet line 55 is connected from the outlet of the SCR reactor 30 to the exhaust side of the engine 10 , specifically, the exhaust line 80 in front of the turbocharger 40 .

아웃렛밸브(56)는 SCR 유출라인(55) 상에 마련되어 제어부(100)의 제어 하에 개폐된다.The outlet valve 56 is provided on the SCR outlet line 55 and is opened and closed under the control of the controller 100 .

SCR 반응기(30)를 거쳐 나오는 배기가스는 SCR 유출라인(55)을 통해 터보차저(40) 측으로 배출되어 터보차저(40)를 구동하게 된다.The exhaust gas exiting the SCR reactor 30 is discharged to the turbocharger 40 through the SCR outlet line 55 to drive the turbocharger 40 .

이와 같은 구성에 있어서, SCR 시스템이 가동되지 않는 경우, 제어부(100)는 인렛밸브(51)를 차단하고, 에어 공급라인(60)을 통해 SCR 유입라인(50)에 신선한 외부의 벤팅에어를 공급함으로써 SCR 반응기(30) 내부에 잔류하는 배기가스를 강제로 배출시킬 수 있다.In this configuration, when the SCR system is not operated, the control unit 100 blocks the inlet valve 51 and supplies fresh external venting air to the SCR inlet line 50 through the air supply line 60 . By doing so, the exhaust gas remaining in the SCR reactor 30 can be forcibly discharged.

이에 따라, SCR 반응기(30) 내부에서 잔류 배기가스에 의한 황산의 생성 및 그에 따른 내부 부식을 방지할 수 있다(부식 방지 효과).Accordingly, it is possible to prevent the generation of sulfuric acid by the residual exhaust gas inside the SCR reactor 30 and internal corrosion thereof (corrosion prevention effect).

또한, SCR 시스템의 비 가동시에 인렛밸브(51)를 차단하더라도, 완전한 실링이 이루어지지 못하고 미세한 누설현상이 발생하여 배기가스가 유입될 수 있는데, 에어 공급라인(60)을 통해 벤팅에어를 주입하여 SCR 유입라인(50) 및 SCR 반응기(30)의 내부에 일정압력이 형성되도록 함으로써, 그 내부압력에 의해 인렛밸브(51)의 미세 개방에 따른 배기가스의 유입을 방지할 수 있다.In addition, even if the inlet valve 51 is shut off when the SCR system is not in operation, complete sealing is not achieved and a fine leakage phenomenon may occur and exhaust gas may be introduced. Venting air is injected through the air supply line 60 . Thus, a constant pressure is formed inside the SCR inlet line 50 and the SCR reactor 30, thereby preventing the inflow of exhaust gas due to the minute opening of the inlet valve 51 by the internal pressure.

즉 에어 공급라인(60)을 통해 주입되는 벤팅에어의 압력에 의해 인렛밸브(51)의 누설로 인해 유입되는 배기가스를 전면 차단할 수 있다(실링 효과).That is, the exhaust gas introduced due to the leakage of the inlet valve 51 by the pressure of the venting air injected through the air supply line 60 can be completely blocked (sealing effect).

일 실시예에서, 에어 공급라인(60)은 도시된 바와 같이 인렛밸브(51) 하류 측에서 SCR 유입라인(50)과 접속되며, 에어 블로워나 압축기 등을 포함하는 벤팅장치(미도시)로부터 외부의 신선한 벤팅에어(Venting Air)를 공급받아서 이를 SCR 반응기(30)로 불어넣어 SCR 반응기(30) 내에 잔류하는 배기가스를 배출시킨다.In one embodiment, the air supply line 60 is connected to the SCR inlet line 50 on the downstream side of the inlet valve 51 as shown, and is external from a venting device (not shown) including an air blower or a compressor. of the fresh venting air (Venting Air) is supplied and blown into the SCR reactor 30 to discharge the exhaust gas remaining in the SCR reactor 30 .

에어 공급라인(60) 상에는 제어부(100)의 제어 하에 벤팅에어를 공급 및 차단하도록 개폐밸브(61)가 마련될 수 있다.An on/off valve 61 may be provided on the air supply line 60 to supply and block the venting air under the control of the controller 100 .

그리고, 전술한 SCR 유출라인(55)과 별도로 바이패스라인(70)이 구비되며, 이 바이패스라인(70)은 SCR 유출라인(55)으로부터 분기되는 한편 SCR 유출라인(55)에 비해 직경이 작은 소형배관으로 구성되어 SCR 반응기(30)를 통과하는 벤팅에어 일부를 바이패스시킨다.In addition, a bypass line 70 is provided separately from the SCR outlet line 55 described above, and the bypass line 70 is branched from the SCR outlet line 55 while having a diameter smaller than that of the SCR outlet line 55 . It is composed of a small small pipe and bypasses a portion of the venting air passing through the SCR reactor (30).

유량조절수단(71)은 바이패스라인(70) 상에 마련되어 제어부(100)의 제어 하에 작동되는 것으로, 일례로 바이패스밸브 및 압력/유량 제어 목적의 오리피스(Orifice) 등이 유량조절수단(71)으로 사용될 수 있다.The flow rate control means 71 is provided on the bypass line 70 and operated under the control of the control unit 100, for example, a bypass valve and an orifice for pressure/flow control purposes. ) can be used as

일 실시예에서, 에어 공급라인(60)은 인렛밸브(51) 하류 측의 SCR 유입라인(50)으로 접속된다.In one embodiment, the air supply line 60 is connected to the SCR inlet line 50 on the downstream side of the inlet valve 51 .

바이패스라인(70)은 SCR 유출라인(55)에서 분기되어 아웃렛밸브(56)의 전단 및 후단 사이에 설치된다. 도 1에서는, 전술한 바이패스라인(70)이 아웃렛밸브(56)의 상류 측으로부터 분기되어 상대적으로 저압구간인 터보차저(40) 후단으로 연결되는 경우를 도시하고 있다.The bypass line 70 is branched from the SCR outlet line 55 and is installed between the front and rear ends of the outlet valve 56 . 1 illustrates a case in which the above-described bypass line 70 is branched from the upstream side of the outlet valve 56 and connected to the rear end of the turbocharger 40, which is a relatively low pressure section.

SCR 반응기(30)의 부식 방지 및 실링을 위해 벤팅에어를 주입하는 경우 아웃렛밸브(56)의 개도율 조정을 통해 에어량을 조정해주어야 한다.When venting air is injected for corrosion prevention and sealing of the SCR reactor 30, the amount of air must be adjusted by adjusting the opening rate of the outlet valve 56.

그런데, 고압 SCR 시스템에서는, SCR 반응기(30)가 터보차저(40) 전단의 고압구간에 설비되므로, SCR 라인(50, 55) 상의 밸브(51, 56, 81)로는 고온/고압의 배기가스를 차단 및 공급할 수 있도록 고온/고압용 밸브(예컨대, 버터플라이밸브)가 사용된다.However, in the high-pressure SCR system, since the SCR reactor 30 is installed in the high-pressure section in front of the turbocharger 40, the valves 51, 56, and 81 on the SCR lines 50, 55 provide high-temperature/high-pressure exhaust gas. A high-temperature/high-pressure valve (eg, a butterfly valve) is used to shut off and supply.

즉 고온/고압용 밸브의 형상적인 특성으로 인해 아웃렛밸브(56)의 개도율 조정을 통해 미량의 에어 흐름을 제어하는 것이 불가능하다.That is, it is impossible to control a small amount of air flow by adjusting the opening rate of the outlet valve 56 due to the shape characteristics of the high temperature/high pressure valve.

이러한 측면을 고려하여, 본 발명의 일 실시예에서는 벤팅에어의 공급시 에어 유량의 미세 조절이 가능하도록 SCR 라인(50, 55)에 비해 작은 직경을 갖는 별도의 바이패스라인(70)을 설치하고 여기에 적정한 유량조절수단(71)을 구비한다.In consideration of this aspect, in one embodiment of the present invention, a separate bypass line 70 having a smaller diameter than the SCR lines 50 and 55 is installed to enable fine control of the air flow rate when venting air is supplied, and Here, an appropriate flow rate control means 71 is provided.

예를 들어, SCR 라인(50, 55)이 600A~1600A이고 SCR 반응기(30)의 내부압력이 5bar라고 가정할 때, 아웃렛밸브(56)의 개도량에 의해 에어량을 조절하게 되면, 고온/고압의 배기가스를 차단 및 공급할 수 있도록 구성된 아웃렛밸브(56)의 크기로 인해 에어량의 미세 조절이 불가능하다.For example, assuming that the SCR lines 50 and 55 are 600A to 1600A and the internal pressure of the SCR reactor 30 is 5 bar, when the amount of air is controlled by the opening degree of the outlet valve 56, high temperature/high pressure Due to the size of the outlet valve 56 configured to block and supply exhaust gas, fine control of the amount of air is impossible.

이로 인해 SCR 반응기(30)의 내부압력과 외부압력 간의 차압이 1~4bar 사이에서 불안정하게 변화하게 되어 전체 SCR 라인(50, 55) 상에 안정적인 에어 흐름을 발생시키기 어렵다. 이때 외부압력을 측정하는 압력센서(미도시)는 예컨대 바이패스 라인(70)의 하류 측에 설치될 수 있다.Due to this, the differential pressure between the internal pressure and the external pressure of the SCR reactor 30 is unstable between 1-4 bar, and it is difficult to generate a stable air flow on the entire SCR line (50, 55). At this time, a pressure sensor (not shown) for measuring the external pressure may be installed, for example, on the downstream side of the bypass line 70 .

반면, 본 발명의 일 실시예서와 같이, 바이패스라인(70)에 가는 소형배관(예컨대 100A 내외)과 이에 대응하는 적정 크기의 유량조절수단(71)(바이패스밸브 및 오리피스 등)을 적용하면 에어량의 미세 조정이 가능하며, 이에 따라 안정적인 에어 흐름을 만들어 SCR 반응기(30)의 내부압력과 외부압력 간의 차압을 필요 압력으로 안정화할 수 있다(예컨대 1bar 내외).On the other hand, as in one embodiment of the present invention, when a small pipe (eg, around 100A) going to the bypass line 70 and a flow control means 71 (bypass valve and orifice, etc.) of an appropriate size corresponding thereto are applied, It is possible to fine-tune the amount of air, thereby creating a stable air flow to stabilize the differential pressure between the internal pressure and the external pressure of the SCR reactor 30 to a required pressure (eg, around 1 bar).

제어부(100)는 압력센서(35)에서 측정된 내부압력을 기초로 유량조절수단(71)을 개폐하여 필요 압력을 만들어 줄 수 있다.The control unit 100 may open and close the flow control means 71 based on the internal pressure measured by the pressure sensor 35 to create a required pressure.

일례로, 제어부(100)는 인렛밸브(51) 및 아웃렛밸브(56)를 닫은 상태에서 에어 공급라인(60)을 통해 SCR 반응기(30)의 내부에 벤팅에어를 공급하고, SCR 반응기(30)의 내부압력을 기초로 유량조절수단(71)을 개폐하여 에어 흐름을 조절함으로써 필요 압력을 구현할 수 있다.For example, the control unit 100 supplies venting air to the inside of the SCR reactor 30 through the air supply line 60 in a state in which the inlet valve 51 and the outlet valve 56 are closed, and the SCR reactor 30 . The required pressure can be realized by opening and closing the flow rate control means 71 based on the internal pressure of the to adjust the air flow.

또한, 제어부(100)는 인렛밸브(51)는 닫고 아웃렛밸브(56)는 연 상태에서 에어 공급라인(60)을 통해 SCR 반응기(30)의 내부에 벤팅에어를 공급하다가, SCR 반응기(30)의 내부압력이 일정값(예컨대 5bar)에 도달하거나 벤팅에 필요한 일정시간이 경과하면 아웃렛밸브(56)를 닫고 유량조절수단(71)을 개폐하여 에어 흐름을 조절함으로써 필요 압력(예컨대 1bar 내외의 차압)을 구현할 수도 있다.In addition, the control unit 100 supplies venting air to the inside of the SCR reactor 30 through the air supply line 60 in a state in which the inlet valve 51 is closed and the outlet valve 56 is open, and the SCR reactor 30 . When the internal pressure reaches a certain value (for example, 5 bar) or a certain time required for venting has elapsed, the outlet valve 56 is closed and the flow control means 71 is opened and closed to adjust the air flow to adjust the air flow to the required pressure (for example, a differential pressure of about 1 bar). ) can also be implemented.

또한, 에어 공급라인(60)에는 벤팅에어의 온도를 높이는 가열수단(미도시)이 구비될 수 있다.In addition, the air supply line 60 may be provided with a heating means (not shown) for increasing the temperature of the venting air.

가열수단을 통해 벤팅에어의 온도를 높여 공급하면 SCR 반응기(30)의 내부온도를 황산의 응결온도보다 높게 유지하여 부식 안정성을 더욱 높일 수 있다(가열 효과).When the temperature of the venting air is raised and supplied through a heating means, the internal temperature of the SCR reactor 30 is maintained higher than the condensation temperature of sulfuric acid, thereby further enhancing corrosion stability (heating effect).

이때, 에어 흐름이 전혀 없으면 가열동작이 구현될 수 없으므로, 아웃렛밸브(56)를 닫는 대신 전술한 바와 같이 유량조절수단(71)을 열어 미량의 에어 흐름을 만들어 줌으로써 가열동작을 구현할 수 있게 된다.At this time, since the heating operation cannot be implemented if there is no air flow, the heating operation can be implemented by opening the flow rate control means 71 as described above instead of closing the outlet valve 56 to create a small amount of air flow.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram of an SCR system according to another embodiment of the present invention.

다른 실시예에서, 에어 공급라인(60)은 일 실시예의 경우와 마찬가지로 인렛밸브(51) 하류 측의 SCR 유입라인(50)으로 접속되고, 바이패스라인(90)은 SCR 유출라인(55)에서 분기되어 아웃렛밸브(56)의 전단 및 후단 사이에 설치된다. In another embodiment, the air supply line 60 is connected to the SCR inlet line 50 on the downstream side of the inlet valve 51 , as in the case of one embodiment, and the bypass line 90 is the SCR outlet line 55 . It is branched and installed between the front and rear ends of the outlet valve 56 .

단, 바이패스라인(90)이 터보차저(40)의 후단으로 연결되는 도 1의 일 실시예와 비교하여, 도 2의 다른 실시예에서는, 바이패스라인(90)이 아웃렛밸브(56)의 상류 측으로부터 분기된 후 터보차저(40)의 전단, 구체적으로 배기라인(80)에 설치되는 배기밸브(81)와 터보차저(40)의 전단 사이에 접속되어 SCR 반응기(30)에서 배출되는 잔류 배기가스를 함유한 벤팅에어를 배기라인(80)으로 보내 터보차저(40)로 배출하도록 구성된다.However, in comparison with the embodiment of FIG. 1 in which the bypass line 90 is connected to the rear end of the turbocharger 40 , in another embodiment of FIG. 2 , the bypass line 90 is the outlet valve 56 . After branching from the upstream side, it is connected between the front end of the turbocharger 40 , specifically, the exhaust valve 81 installed in the exhaust line 80 and the front end of the turbocharger 40 , and the residual discharged from the SCR reactor 30 . It is configured to send the venting air containing the exhaust gas to the exhaust line 80 to discharge it to the turbocharger 40 .

유량조절수단(91)은 바이패스라인(90) 상에 설치되어 제어부(100)의 제어 하에 조절된다.The flow rate control means 91 is installed on the bypass line 90 and is adjusted under the control of the control unit 100 .

SCR 시스템의 미 사용시, 제어부(100)는 일 실시예의 경우와 마찬가지로, 인렛밸브(51)를 닫은 상태에서 에어 공급라인(60)을 통해 SCR 반응기(30)의 내부에 벤팅에어를 공급함으로써 SCR 반응기(30) 내의 잔류 배기가스를 배출시킬 수 있다.When the SCR system is not in use, the control unit 100 supplies venting air to the inside of the SCR reactor 30 through the air supply line 60 in a state in which the inlet valve 51 is closed, as in the case of one embodiment. The residual exhaust gas in (30) can be discharged.

또한, 제어부(100)는 아웃렛밸브(56)를 닫고 유량조절수단(91)은 개폐하여 바이패스라인(90)을 통과하는 안정적인 에어 흐름을 만들어 줌으로써, SCR 반응기(30)의 내부/외부압력 간 차압을 일정하게 유지할 수 있다.In addition, the control unit 100 closes the outlet valve 56 and the flow rate control means 91 opens and closes to create a stable air flow passing through the bypass line 90 , so that between the internal/external pressure of the SCR reactor 30 . The differential pressure can be kept constant.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략적인 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of an SCR system according to another embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2의 실시예들에서는, 에어 공급라인(60)이 인렛밸브(51)의 하류 측에 설치되고, 바이패스라인(70, 90)이 아웃렛밸브(56)의 전/후단으로 설치되는 구성을 예시적으로 설명하였다.In the embodiments of FIGS. 1 and 2 , the air supply line 60 is installed on the downstream side of the inlet valve 51 , and the bypass lines 70 and 90 are installed at front/rear ends of the outlet valve 56 . The configuration has been described as an example.

이와 비교하여, 또 다른 실시예로서, 에어 공급라인(62)이 아웃렛밸브(56)의 전단에 설치되고, 바이패스라인(92)이 인렛밸브(51)의 전/후단으로 설치되는 구성도 가능하다.In comparison with this, as another embodiment, the configuration in which the air supply line 62 is installed at the front end of the outlet valve 56 and the bypass line 92 is installed at the front/rear end of the inlet valve 51 is also possible. Do.

도 3을 참조하면, 에어 공급라인(62)은 아웃렛밸브(56) 상류 측의 SCR 유출라인(55)에 접속되고, 바이패스라인(92)은 SCR 유입라인(50)에서 분기되어 인렛밸브(51)의 전단 및 후단 사이에 설치된다.3, the air supply line 62 is connected to the SCR outlet line 55 on the upstream side of the outlet valve 56, and the bypass line 92 is branched from the SCR inlet line 50 to the inlet valve ( 51) is installed between the front and rear ends.

이 경우, 제어부(100)는 인렛밸브(51)를 열고 아웃렛밸브(56)를 닫은 상태에서, 에어 공급라인(62)의 개폐밸브(63)을 조절하여 에어 공급라인(62)을 통해 SCR 반응기(30)의 내부에 벤팅에어를 공급한다. SCR 반응기(30)의 내부압력이 일정값에 도달하거나 벤팅에 필요한 일정시간이 경과하면, 인렛밸브(51)는 닫고, 바이패스라인(92) 상의 유량조절수단(93)은 개폐하여 에어 흐름을 안정적으로 조절할 수 있다.In this case, the control unit 100 opens the inlet valve 51 and closes the outlet valve 56 , adjusts the on/off valve 63 of the air supply line 62 to the SCR reactor through the air supply line 62 . (30) supplies venting air to the inside. When the internal pressure of the SCR reactor 30 reaches a predetermined value or a predetermined time required for venting elapses, the inlet valve 51 is closed, and the flow rate control means 93 on the bypass line 92 is opened and closed to control the air flow. can be adjusted stably.

또한, 제어부(100)는 인렛밸브(51) 및 아웃렛밸브(56)를 모두 닫은 상태에서 에어 공급라인(62)을 통해 SCR 반응기(30)의 내부에 벤팅에어를 공급하고, SCR 반응기(30)의 내부압력을 기초로 유량조절수단(93)을 개폐하여 에어 흐름을 조절할 수도 있다.In addition, the control unit 100 supplies venting air to the inside of the SCR reactor 30 through the air supply line 62 in a state in which both the inlet valve 51 and the outlet valve 56 are closed, and the SCR reactor 30 . The air flow may be controlled by opening and closing the flow control means 93 based on the internal pressure of the.

본 발명에 따른 고압 SCR 시스템의 구성은 전술한 실시예들에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The configuration of the high-pressure SCR system according to the present invention is not limited to the above-described embodiments and may be implemented with various modifications within the scope permitted by the technical spirit of the present invention.

10: 엔진 20: 배기가스 리시버
30: SCR 반응기 35: 압력센서
40: 터보차저 50: SCR 유입라인
51: 인렛밸브 55: SCR 유출라인
56: 아웃렛밸브 60, 62: 에어 공급라인
61, 63: 개폐밸브 70, 90, 92: 바이패스라인
71, 91, 93: 유량조절수단 80: 배기라인
81: 배기밸브 100: 제어부10: engine 20: exhaust gas receiver
30: SCR reactor 35: pressure sensor
40: turbocharger 50: SCR inlet line
51: inlet valve 55: SCR outlet line
56: outlet valve 60, 62: air supply line
61, 63: on/off valve 70, 90, 92: bypass line
71, 91, 93: flow control means 80: exhaust line
81: exhaust valve 100: control unit

Claims (8)

SCR 반응기;
엔진의 배기 측으로부터 상기 SCR 반응기의 입구로 연결된 SCR 유입라인;
상기 SCR 유입라인 상에 설치된 인렛밸브;
상기 SCR 반응기의 출구로부터 상기 엔진의 배기 측으로 연결된 SCR 유출라인;
상기 SCR 유출라인 상에 설치된 아웃렛밸브;
상기 SCR 유입라인 또는 상기 SCR 유출라인에 접속되며, 상기 SCR 반응기로 벤팅에어를 불어넣어 상기 SCR 반응기 내에 잔류하는 배기가스를 배출시키기 위한 에어 공급라인;
상기 SCR 유입라인 및 상기 SCR 유출라인에 비해 직경이 작은 소형배관으로 구성되어 상기 벤팅에어 일부를 바이패스시키는 바이패스라인; 및
상기 바이패스라인 상에 설치된 유량조절수단을 포함하며,
상기 인렛밸브 및 상기 아웃렛밸브를 닫은 상태에서 상기 에어 공급라인을 통해 상기 SCR 반응기의 내부에 벤팅에어를 공급하며,
상기 SCR 반응기의 내부압력을 기초로 상기 유량조절수단을 개폐하여 에어 흐름을 조절하는 고압 SCR 시스템.SCR reactor;
an SCR inlet line connected from the exhaust side of the engine to the inlet of the SCR reactor;
an inlet valve installed on the SCR inlet line;
an SCR outlet line connected from the outlet of the SCR reactor to the exhaust side of the engine;
an outlet valve installed on the SCR outlet line;
an air supply line connected to the SCR inlet line or the SCR outlet line to blow venting air into the SCR reactor to discharge the exhaust gas remaining in the SCR reactor;
a bypass line configured of a small pipe having a smaller diameter than the SCR inlet line and the SCR outlet line to bypass a portion of the venting air; and
It includes a flow control means installed on the bypass line,
supplying venting air to the inside of the SCR reactor through the air supply line in a state in which the inlet valve and the outlet valve are closed;
A high-pressure SCR system for controlling the air flow by opening and closing the flow control means based on the internal pressure of the SCR reactor. 제1항에 있어서,
상기 SCR 반응기의 내부압력을 측정하는 압력센서를 더 포함하며,
상기 압력센서에서 측정된 내부압력을 기초로 상기 유량조절수단을 개폐하는 고압 SCR 시스템.The method of claim 1,
Further comprising a pressure sensor for measuring the internal pressure of the SCR reactor,
A high-pressure SCR system for opening and closing the flow control means based on the internal pressure measured by the pressure sensor. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 에어 공급라인은 상기 인렛밸브 하류 측의 상기 SCR 유입라인에 접속되고,
상기 바이패스라인은 상기 SCR 유출라인에서 분기되어 상기 아웃렛밸브의 전단 및 후단 사이에 설치되는 고압 SCR 시스템.The method of claim 1,
The air supply line is connected to the SCR inlet line downstream of the inlet valve,
The bypass line is branched from the SCR outlet line and is installed between the front end and the rear end of the outlet valve. 제4항에 있어서,
상기 인렛밸브를 닫고 상기 아웃렛밸브를 연 상태에서 상기 에어 공급라인을 통해 상기 SCR 반응기의 내부에 벤팅에어를 공급하며,
상기 SCR 반응기의 내부압력이 일정값에 도달하거나 벤팅에 필요한 일정시간이 경과하면 상기 아웃렛밸브를 닫고, 상기 유량조절수단을 개폐하여 에어 흐름을 조절하는 고압 SCR 시스템.The method of claim 4,
supplying venting air to the inside of the SCR reactor through the air supply line in a state in which the inlet valve is closed and the outlet valve is opened,
When the internal pressure of the SCR reactor reaches a predetermined value or a predetermined time required for venting elapses, the outlet valve is closed and the flow rate control means is opened and closed to control the air flow. 제1항에 있어서,
상기 에어 공급라인은 상기 아웃렛밸브 상류 측의 상기 SCR 유출라인에 접속되고,
상기 바이패스라인은 상기 SCR 유입라인에서 분기되어 상기 인렛밸브의 전단 및 후단 사이에 설치되는 고압 SCR 시스템.The method of claim 1,
The air supply line is connected to the SCR outlet line upstream of the outlet valve,
The bypass line is branched from the SCR inlet line and is installed between the front end and the rear end of the inlet valve. 제6항에 있어서,
상기 인렛밸브를 열고 상기 아웃렛밸브를 닫은 상태에서 상기 에어 공급라인을 통해 상기 SCR 반응기의 내부에 벤팅에어를 공급하며,
상기 SCR 반응기의 내부압력이 일정값에 도달하거나 벤팅에 필요한 일정시간이 경과하면 상기 인렛밸브를 닫고, 상기 유량조절수단을 개폐하여 에어 흐름을 조절하는 고압 SCR 시스템.The method of claim 6,
Supplying venting air to the inside of the SCR reactor through the air supply line in a state in which the inlet valve is opened and the outlet valve is closed,
A high-pressure SCR system for controlling the air flow by closing the inlet valve and opening and closing the flow rate control means when the internal pressure of the SCR reactor reaches a predetermined value or a predetermined time required for venting elapses. 제1항에 있어서,
상기 에어 공급라인에는 벤팅에어의 온도를 높이는 가열수단이 구비되는 고압 SCR 시스템.The method of claim 1,
A high pressure SCR system provided with a heating means for increasing the temperature of the venting air in the air supply line.
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