KR102265181B1 - Method for controlling of SCR system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 블로워 및 블로워의 동작에 요구되는 밸브를 삭제함과 함께 엔진 배기가스를 효과적으로 사용함으로써 SCR 시스템의 장치 구성을 간략화하고 SCR 시스템의 운전을 효과적으로 제어할 수 있는 SCR 시스템의 운전제어방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법은 외부의 공기 또는 EGR 배기가스를 가열하는 버너; 외부의 공기를 버너에 유입시키는 FD팬; 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버; 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기; 및 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기;를 포함하여 구성되며, 터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, SCR 반응기를 바이패스하는 바이패스 배기관이 배기관의 일 지점에서 분기되어 구비되며, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며, EGB 배관에 EGB-SV가 구비되고, EGB 바이패스 배관에 EGB-BV가 구비되며, 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되는 SCR 시스템의 운전제어방법에 있어서, 예열운전을 위해, EGB 배관의 EGB-SV 및 배기관의 RSV는 차단, SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 개방된 상태를 이루며, FD팬을 통해 외부 공기가 버너에 공급되며, 버너는 유입된 외부 공기를 가열하며, 버너에 의해 가열된 공기는 우레아 가수분해챔버와 혼합기를 거쳐 SCR 반응기로 공급되어 SCR 반응기를 예열하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an operation control method of an SCR system that can simplify the device configuration of the SCR system and effectively control the operation of the SCR system by effectively using the engine exhaust gas while eliminating the blower and the valve required for the operation of the blower. , The operation control method of the SCR system according to the present invention is a burner for heating external air or EGR exhaust gas; FD fan for introducing external air into the burner; a urea hydrolysis chamber for hydrolyzing urea using EGR exhaust gas heated by a burner; a mixer for mixing ammonia produced by hydrolysis of urea with exhaust gas and supplying it to the SCR reactor; and an SCR reactor for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas using ammonia; the exhaust gas passing through the turbocharger is supplied to the mixer through the exhaust pipe, and a bypass exhaust pipe bypassing the SCR reactor is provided. It is branched at one point of the exhaust pipe, and the EGB pipe is provided between the EGR and the burner, the EGB-SV is provided in the EGB pipe, the EGB-BV is provided in the EGB bypass pipe, and the RSV is provided in the exhaust pipe, In the operation control method of the SCR system in which the RBV is provided in the bypass exhaust pipe and the RTV is provided in the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor, for the preheating operation, the EGB-SV of the EGB pipe and the RSV of the exhaust pipe are blocked, the SCR reactor rear end exhaust pipe of RTV is in an open state, and external air is supplied to the burner through the FD fan, and the burner heats the introduced external air, and the air heated by the burner is supplied to the SCR reactor through the urea hydrolysis chamber and mixer. It is characterized in that it preheats the SCR reactor.

Figure R1020190083180
Figure R1020190083180

Description

SCR 시스템의 운전제어방법{Method for controlling of SCR system}Method for controlling of SCR system

본 발명은 SCR 시스템의 운전제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블로워 및 블로워의 동작에 요구되는 밸브를 삭제함과 함께 엔진 배기가스를 효과적으로 사용함으로써 SCR 시스템의 장치 구성을 간략화하고 SCR 시스템의 운전을 효과적으로 제어할 수 있는 SCR 시스템의 운전제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling the operation of an SCR system, and more particularly, by eliminating a blower and a valve required for the operation of the blower, and effectively using engine exhaust gas, the device configuration of the SCR system is simplified and the operation of the SCR system is reduced. It relates to an operation control method of an SCR system that can be effectively controlled.

일반적으로 선박에 사용되는 디젤 엔진에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물과 황산화물은 국제연합(UN)의 산하기관인 IMO(International Maritime Organization, 국제 해사기구)로부터 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기 오염물질들이다. 질소산화물은 NO, NO2, NO3, N2O, N2O3, N2O4, N2O5를 통칭하지만 대부분의 질소산화물은 NO와 NO2이다. 황산화물은 석탄과 석유와 같은 연료에 포함된 황성분이 연소과정에서 산화된 것으로 주로 SO2이다.In general, nitrogen oxides and sulfur oxides among exhaust gases emitted from diesel engines used in ships are representative air pollutants that are subject to emission control by the International Maritime Organization (IMO), an organization affiliated with the United Nations (UN). Nitrogen oxides include NO, NO 2 , NO 3 , N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 4 , and N 2 O 5 , but most nitrogen oxides are NO and NO 2 . Sulfur oxide is mainly SO 2 as sulfur components contained in fuels such as coal and petroleum are oxidized during combustion.

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

SCR 시스템은 엔진 배기가스 배출 경로에 SCR 반응기를 설치하여 SCR 반응기에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거한다. 터보차저(T/C)의 후단에 SCR 반응기를 설치하여 엔진 배기가스를 정화하는 종래의 SCR 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, SCR 반응기(20), 우레아 가수분해챔버(40), 혼합기(30) 및 블로워(blower)(60)를 구비한다. The SCR system removes nitrogen oxides from engine exhaust gas by installing an SCR reactor in the engine exhaust gas exhaust path. A conventional SCR system for purifying engine exhaust gas by installing an SCR reactor at the rear end of the turbocharger (T/C), as shown in FIG. 1, includes an SCR reactor 20, a urea hydrolysis chamber 40, and a mixer. 30 and a blower 60 .

터보차저(12)로부터 배출되는 엔진 배기가스는 배기관을 통해 외부에 배출되는데, 해당 배기관은 배기가스를 SCR 반응기(20)에 인가하기 위한 배기관(1)과, SCR 반응기(20)를 거치지 않고 우회하여 배기가스를 배출하기 위한 바이패스 배기관(2)을 구비한다.The engine exhaust gas discharged from the turbocharger 12 is discharged to the outside through an exhaust pipe, which is bypassed without passing through the exhaust pipe 1 for applying the exhaust gas to the SCR reactor 20 and the SCR reactor 20 . and a bypass exhaust pipe 2 for discharging exhaust gas.

SCR 반응기(20)에 의해 배기가스를 정화하는 경우 SCR 반응기(20)로 유입되는 배기가스에 환원제인 암모니아를 투입하되, 우레아 가수분해챔버(40)(50)에 의해 우레아를 가수분해하여 생성되는 암모니아를 SCR 반응기(20)로 유입되는 배기가스에 투입함으로써, SCR 반응기(20)로 하여금 암모니아를 환원제로 사용하여 배기가스를 정화케 한다.When the exhaust gas is purified by the SCR reactor 20, ammonia, which is a reducing agent, is added to the exhaust gas flowing into the SCR reactor 20, but is produced by hydrolyzing urea by the urea hydrolysis chambers 40 and 50 By introducing ammonia into the exhaust gas flowing into the SCR reactor 20, the SCR reactor 20 uses ammonia as a reducing agent to purify the exhaust gas.

이처럼 우레아 가수분해챔버(40)에서 우레아를 가수분해하기 위해서, 우레아 저장부(41)로부터의 우레아를 우레아 가수분해챔버(40)에 인가함과 아울러 버너(50)로부터의 열을 가수분해챔버(50)에 인가하여서, 우레아에 열을 가하여 가수분해함으로써 암모니아를 발생한다. 이 때, 버너(50)의 연료 소모를 감소시키기 위하여 엔진 배기가스의 열을 이용하는데, 배기가스를 블로워(60)에 의해 버너(50)에 강제 유입시킴으로써 엔진 배기가스의 열을 우레아 가수분해챔버(40)에 인가하여 우레아 가수분해에 사용케 한다.In this way, in order to hydrolyze urea in the urea hydrolysis chamber 40, urea from the urea storage unit 41 is applied to the urea hydrolysis chamber 40 and heat from the burner 50 is transferred to the hydrolysis chamber ( 50), heat is applied to urea to hydrolyze it to generate ammonia. At this time, the heat of the engine exhaust gas is used to reduce fuel consumption of the burner 50, and the exhaust gas is forcibly introduced into the burner 50 by the blower 60 so that the heat of the engine exhaust gas is transferred to the urea hydrolysis chamber. (40) to be used for urea hydrolysis.

이와 같이, 종래의 SCR 시스템은 블로워를 구비하며, 상기 블로워는 상술한 바와 같이 우레아의 가수분해를 위해 배기가스를 버너에 공급하는 역할을 한다. 또한, 블로워는 SCR 반응기의 재생 운전시에도 SCR 반응기로의 배기가스 유입 용도로 사용되며, SCR 반응기의 예열 운전시에는 외부의 공기를 유입시키는 역할을 한다. 이와 함께, Tier Ⅲ 운전 후 벤팅(venting)용 공기 공급의 용도, Tier Ⅱ 운전시 SCR 반응기로 배기가스가 유입되는 것을 차단하기 위한 실링(sealing)용 공기 공급의 용도로도 블로워가 활용된다. As such, the conventional SCR system includes a blower, and the blower serves to supply exhaust gas to the burner for hydrolysis of urea as described above. In addition, the blower is used for introducing exhaust gas into the SCR reactor even during the regeneration operation of the SCR reactor, and serves to introduce external air during the preheating operation of the SCR reactor. In addition, the blower is used for the purpose of supplying air for venting after Tier III operation, and for supplying air for sealing to prevent exhaust gas from flowing into the SCR reactor during Tier II operation.

상술한 각 운전에 맞추어 블로워를 동작시키기 위해 블로워와 함께 ASV(air sealing valve), BSV(blower sealing valve), BTV(blower throttle valve) 등의 밸브가 요구된다. In order to operate the blower according to each operation described above, valves such as an air sealing valve (ASV), a blower sealing valve (BSV), and a blower throttle valve (BTV) are required together with the blower.

SCR 시스템의 재생, 예열, 벤팅, 실링 등을 위해 블로워 및 기타 밸브가 요구됨에 따라, SCR 시스템의 장치 구성이 복잡해짐과 함께 재생 운전시 버너의 연료소모량이 증가되는 문제점이 있다.As a blower and other valves are required for regeneration, preheating, venting, and sealing of the SCR system, the device configuration of the SCR system becomes complicated and fuel consumption of the burner increases during regeneration operation.

한국등록특허 제1784567호Korean Patent No. 1784567

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 블로워 및 블로워의 동작에 요구되는 밸브를 삭제함과 함께 엔진 배기가스를 효과적으로 사용함으로써 SCR 시스템의 장치 구성을 간략화하고 SCR 시스템의 운전을 효과적으로 제어할 수 있는 SCR 시스템의 운전제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and it simplifies the device configuration of the SCR system and effectively controls the operation of the SCR system by effectively using the engine exhaust gas while eliminating the blower and the valve required for the operation of the blower. The purpose of the present invention is to provide an operation control method of an SCR system that can

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법은 외부의 공기 또는 EGR 배기가스를 가열하는 버너; 외부의 공기를 버너에 유입시키는 FD팬; 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버; 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기; 및 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기;를 포함하여 구성되며, 터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, SCR 반응기를 바이패스하는 바이패스 배기관이 배기관의 일 지점에서 분기되어 구비되며, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며, EGB 배관에 EGB-SV가 구비되고, EGB 바이패스 배관에 EGB-BV가 구비되며, 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되는 SCR 시스템의 운전제어방법에 있어서, 예열운전을 위해, EGB 배관의 EGB-SV 및 배기관의 RSV는 차단, SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 개방된 상태를 이루며, FD팬을 통해 외부 공기가 버너에 공급되며, 버너는 유입된 외부 공기를 가열하며, 버너에 의해 가열된 공기는 우레아 가수분해챔버와 혼합기를 거쳐 SCR 반응기로 공급되어 SCR 반응기를 예열하는 것을 특징으로 한다. The operation control method of the SCR system according to the present invention for achieving the above object is a burner for heating external air or EGR exhaust gas; FD fan for introducing external air into the burner; a urea hydrolysis chamber for hydrolyzing urea using EGR exhaust gas heated by a burner; a mixer for mixing ammonia produced by hydrolysis of urea with exhaust gas and supplying it to the SCR reactor; and an SCR reactor for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas using ammonia; the exhaust gas passing through the turbocharger is supplied to the mixer through the exhaust pipe, and a bypass exhaust pipe bypassing the SCR reactor is provided. It is branched at one point of the exhaust pipe, and the EGB pipe is provided between the EGR and the burner, the EGB-SV is provided in the EGB pipe, the EGB-BV is provided in the EGB bypass pipe, and the RSV is provided in the exhaust pipe, In the operation control method of the SCR system in which the RBV is provided in the bypass exhaust pipe and the RTV is provided in the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor, for the preheating operation, the EGB-SV of the EGB pipe and the RSV of the exhaust pipe are blocked, the SCR reactor rear end exhaust pipe of RTV is in an open state, and external air is supplied to the burner through the FD fan, and the burner heats the introduced external air, and the air heated by the burner is supplied to the SCR reactor through the urea hydrolysis chamber and mixer. It is characterized in that it preheats the SCR reactor.

또한, 본 발명에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법은 외부의 공기 또는 EGR 배기가스를 가열하는 버너; 외부의 공기를 버너에 유입시키는 FD팬; 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버; 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기; 및 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기;를 포함하여 구성되며, 터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, SCR 반응기를 바이패스하는 바이패스 배기관이 배기관의 일 지점에서 분기되어 구비되며, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며, EGB 배관에 EGB-SV가 구비되고, EGB 바이패스 배관에 EGB-BV가 구비되며, 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되는 SCR 시스템의 운전제어방법에 있어서, SCR운전을 위해, EGB 배관의 EGB-SV, EGB 바이패스 배관의 EGB-BV, 배기관의 RSV 및 SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 개방되고, 바이패스 배기관의 RBV는 차단된 상태를 이루며, 터보차저를 거친 엔진 배기가스가 배기관을 통해 혼합기로 공급됨과 함께 EGR 배기가스는 EGB 배관을 통해 버너로 공급되며, 버너는 EGR 배기가스를 가열하여 우레아 가수분해챔버로 전달하며, 우레아 가수분해챔버는 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하여 암모니아를 생성시키며, 생성된 암모니아는 혼합기로 공급되어 배기가스와 혼합되어 SCR 반응기로 공급되며, 암모니아와 배기가스의 혼합기체가 SCR 반응기에 공급되면, SCR 반응기 내의 SCR 촉매에 의해 질소산화물의 암모니아에 의한 환원반응이 촉진되어 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물이 질소(N2)로 환원되는 것을 다른 특징으로 한다. In addition, the operation control method of the SCR system according to the present invention includes a burner for heating external air or EGR exhaust gas; FD fan for introducing external air into the burner; a urea hydrolysis chamber for hydrolyzing urea using EGR exhaust gas heated by a burner; a mixer for mixing ammonia produced by hydrolysis of urea with exhaust gas and supplying it to the SCR reactor; and an SCR reactor for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas using ammonia; the exhaust gas passing through the turbocharger is supplied to the mixer through the exhaust pipe, and a bypass exhaust pipe bypassing the SCR reactor is provided. It is branched at one point of the exhaust pipe, and the EGB pipe is provided between the EGR and the burner, the EGB-SV is provided in the EGB pipe, the EGB-BV is provided in the EGB bypass pipe, and the RSV is provided in the exhaust pipe, In the operation control method of an SCR system in which RBV is provided in the bypass exhaust pipe and RTV is provided in the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor, for SCR operation, EGB-SV of EGB pipe, EGB-BV of EGB bypass pipe, exhaust pipe The RTV of the exhaust pipe at the rear end of the RSV and SCR reactor of the reactor is open, the RBV of the bypass exhaust pipe is in a closed state, and the engine exhaust gas that has passed through the turbocharger is supplied to the mixer through the exhaust pipe, and the EGR exhaust gas is transferred to the burner through the EGB pipe The burner heats the EGR exhaust gas and delivers it to the urea hydrolysis chamber. The urea hydrolysis chamber uses the heated EGR exhaust gas to hydrolyze urea to produce ammonia, and the generated ammonia is supplied to the mixer. is mixed with the exhaust gas and supplied to the SCR reactor. When the mixed gas of ammonia and exhaust gas is supplied to the SCR reactor, the reduction reaction of nitrogen oxides by ammonia is promoted by the SCR catalyst in the SCR reactor, and the exhaust gas contains Nitrogen oxide is reduced to nitrogen (N 2 ) It is another feature.

이와 함께, 본 발명에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법은 외부의 공기 또는 EGR 배기가스를 가열하는 버너; 외부의 공기를 버너에 유입시키는 FD팬; 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버; 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기; 및 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기;를 포함하여 구성되며, 터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, SCR 반응기를 바이패스하는 바이패스 배기관이 배기관의 일 지점에서 분기되어 구비되며, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며, EGB 배관에 EGB-SV가 구비되고, EGB 바이패스 배관에 EGB-BV가 구비되며, 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되는 SCR 시스템의 운전제어방법에 있어서, 재생운전을 위해, EGB 배관의 EGB-SV, EGB 바이패스 배관의 EGB-BV, 바이패스 배기관의 RBV 및 SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 개방되고, 배기관의 RSV는 차단된 상태를 이루며, EGR 배기가스는 EGB 배관을 통해 버너로 공급되며, 버너는 EGR 배기가스를 가열하여 SCR 반응기로 공급하며, 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스에 의해 SCR 반응기 내의 SCR 촉매는 재생되며, 터보차저를 거친 엔진 배기가스는 배기관 및 바이패스 배기관을 거쳐 외부로 배출되며, EGR 배기가스의 일부는 EGB 바이패스 배관을 통해 배기관에 공급되어 터보차저를 거친 배기가스와 합류되어 외부로 배출되는 것을 다른 특징으로 한다. In addition, the operation control method of the SCR system according to the present invention includes a burner for heating external air or EGR exhaust gas; FD fan for introducing external air into the burner; a urea hydrolysis chamber for hydrolyzing urea using EGR exhaust gas heated by a burner; a mixer for mixing ammonia produced by hydrolysis of urea with exhaust gas and supplying it to the SCR reactor; and an SCR reactor for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas using ammonia; the exhaust gas passing through the turbocharger is supplied to the mixer through the exhaust pipe, and a bypass exhaust pipe bypassing the SCR reactor is provided. It is branched at one point of the exhaust pipe, and the EGB pipe is provided between the EGR and the burner, the EGB-SV is provided in the EGB pipe, the EGB-BV is provided in the EGB bypass pipe, and the RSV is provided in the exhaust pipe, In the operation control method of an SCR system in which RBV is provided in the bypass exhaust pipe and RTV is provided in the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor, for regeneration operation, EGB-SV of EGB pipe, EGB-BV of EGB bypass pipe, and bypass The RBV of the pass exhaust pipe and the RTV of the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor are open, the RSV of the exhaust pipe is in a closed state, the EGR exhaust gas is supplied to the burner through the EGB pipe, and the burner heats the EGR exhaust gas and supplies it to the SCR reactor The SCR catalyst in the SCR reactor is regenerated by the EGR exhaust gas heated by the burner, the engine exhaust gas that has passed through the turbocharger is discharged to the outside through the exhaust pipe and the bypass exhaust pipe, and a part of the EGR exhaust gas is by-passed by the EGB. Another feature is that the exhaust gas is supplied to the exhaust pipe through a pipe and is combined with the exhaust gas passing through the turbocharger and discharged to the outside.

이 때, 재생 운전을 하기에 충분할 만큼의 배기가스 유량을 EGR로부터 EGB 배관을 통해 공급받지 못할 경우에는 FD 팬을 통해 공기를 추가로 공급받아 EGR 배기가스와 FD 팬 공급 공기의 혼합기체를 버너로 가열하여 SCR 반응기 내의 SCR 촉매를 재생할 수 있다. At this time, if the exhaust gas flow rate sufficient for regeneration operation is not supplied from the EGR through the EGB pipe, air is additionally supplied through the FD fan and the mixed gas of the EGR exhaust gas and the air supplied by the FD fan is used as a burner. The SCR catalyst in the SCR reactor can be regenerated by heating.

또한, 본 발명에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법은 외부의 공기 또는 EGR 배기가스를 가열하는 버너; 외부의 공기를 버너에 유입시키는 FD팬; 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버; 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기; 및 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기;를 포함하여 구성되며, 터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, SCR 반응기를 바이패스하는 바이패스 배기관이 배기관의 일 지점에서 분기되어 구비되며, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며, EGB 배관에 EGB-SV가 구비되고, EGB 바이패스 배관에 EGB-BV가 구비되며, 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되는 SCR 시스템의 운전제어방법에 있어서, 배기운전을 위해, EGB 배관의 EGB-SV, EGB 바이패스 배관의 EGB-BV 및 배기관의 RSV는 차단되고, 바이패스 배기관의 RBV 및 SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 개방된 상태를 이루며, FD팬에 의해 외부의 공기가 버너로 강제 유입되어 우레아 가수분해챔버, 혼합기 및 SCR 반응기를 순차적으로 거쳐 외부로 배출되며, 우레아 가수분해챔버, 혼합기 및 SCR 반응기에 연관된 EGB 배관 및 배기관에 잔류하는 EGR 배기가스가 공기에 의해 외부로 배기되는 것을 다른 특징으로 한다. In addition, the operation control method of the SCR system according to the present invention includes a burner for heating external air or EGR exhaust gas; FD fan for introducing external air into the burner; a urea hydrolysis chamber for hydrolyzing urea using EGR exhaust gas heated by a burner; a mixer for mixing ammonia produced by hydrolysis of urea with exhaust gas and supplying it to the SCR reactor; and an SCR reactor for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas using ammonia; the exhaust gas passing through the turbocharger is supplied to the mixer through the exhaust pipe, and a bypass exhaust pipe bypassing the SCR reactor is provided. It is branched at one point of the exhaust pipe, and the EGB pipe is provided between the EGR and the burner, the EGB-SV is provided in the EGB pipe, the EGB-BV is provided in the EGB bypass pipe, and the RSV is provided in the exhaust pipe, In the operation control method of an SCR system in which RBV is provided in the bypass exhaust pipe and RTV is provided in the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor, for exhaust operation, EGB-SV of EGB pipe, EGB-BV of EGB bypass pipe, and exhaust pipe of RSV is blocked, the RBV of the bypass exhaust pipe and the RTV of the rear exhaust pipe of the SCR reactor are in an open state, and external air is forced into the burner by the FD fan to sequentially operate the urea hydrolysis chamber, mixer and SCR reactor. Another feature is that the EGR exhaust gas remaining in the urea hydrolysis chamber, the EGB pipe and the exhaust pipe associated with the mixer and the SCR reactor is exhausted to the outside by air.

이와 함께, 본 발명에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법은 외부의 공기 또는 EGR 배기가스를 가열하는 버너; 외부의 공기를 버너에 유입시키는 FD팬; 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버; 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기; 및 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기;를 포함하여 구성되며, 터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, SCR 반응기를 바이패스하는 바이패스 배기관이 배기관의 일 지점에서 분기되어 구비되며, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며, EGB 배관에 EGB-SV가 구비되고, EGB 바이패스 배관에 EGB-BV가 구비되며, 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되는 SCR 시스템의 운전제어방법에 있어서, 일반운전을 위해, EGB 바이패스 배관의 EGB-BV 및 바이패스 배기관의 RBV는 개방되고, EGB 배관의 EGB-SV, 배기관의 RSV 및 SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 차단된 상태를 이루며, 버너에 EGR 배기가스 및 외부의 공기가 유입되지 않으며, 터보차저를 거친 엔진 배기가스는 배기관 및 바이패스 배기관을 거쳐 외부로 배출되며, EGR 배기가스는 EGB 바이패스 배관을 통해 배기관에 합류되어 터보차저를 거친 엔진 배기가스와 함께 외부로 배출되는 것을 다른 특징으로 한다.In addition, the operation control method of the SCR system according to the present invention includes a burner for heating external air or EGR exhaust gas; FD fan for introducing external air into the burner; a urea hydrolysis chamber for hydrolyzing urea using EGR exhaust gas heated by a burner; a mixer for mixing ammonia produced by hydrolysis of urea with exhaust gas and supplying it to the SCR reactor; and an SCR reactor for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas using ammonia; the exhaust gas passing through the turbocharger is supplied to the mixer through the exhaust pipe, and a bypass exhaust pipe bypassing the SCR reactor is provided. It is branched at one point of the exhaust pipe, and the EGB pipe is provided between the EGR and the burner, the EGB-SV is provided in the EGB pipe, the EGB-BV is provided in the EGB bypass pipe, and the RSV is provided in the exhaust pipe, In the operation control method of the SCR system in which the RBV is provided in the bypass exhaust pipe and the RTV is provided in the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor, for general operation, the EGB-BV of the EGB bypass pipe and the RBV of the bypass exhaust pipe are opened and , EGB-SV of EGB pipe, RSV of exhaust pipe, and RTV of exhaust pipe at the rear end of SCR reactor are in a blocked state, EGR exhaust gas and external air do not flow into the burner, and engine exhaust gas that has passed through turbocharger is Another feature is that the EGR exhaust gas is discharged to the outside through the pass exhaust pipe, and the EGR exhaust gas joins the exhaust pipe through the EGB bypass pipe and is discharged to the outside together with the engine exhaust gas that has passed through the turbocharger.

본 발명에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법은 다음과 같은 효과가 있다. The operation control method of the SCR system according to the present invention has the following effects.

블로워 및 그에 관련된 밸브 구성을 삭제함에 따라 SCR 시스템의 장치 구성을 간략화할 수 있으며, EGB 배관의 배기가스, 버너 및 FD팬을 이용하여 SCR 시스템의 재생, 예열, 벤팅, 실링동작을 효과적으로 제어할 수 있다.By deleting the blower and related valve configuration, the device configuration of the SCR system can be simplified, and the regeneration, preheating, venting, and sealing operations of the SCR system can be effectively controlled using the exhaust gas, burner and FD fan of the EGB pipe. have.

도 1은 종래 기술에 따른 SCR 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 구성도.
도 3a 내지 도 3e는 각각 본 발명에 따른 SCR 시스템의 예열운전, SCR운전, 재생운전, 배기운전, 일반운전을 설명하기 위한 참고도.1 is a block diagram of an SCR system according to the prior art.
2 is a block diagram of an SCR system according to an embodiment of the present invention.
3A to 3E are reference views for explaining a preheating operation, an SCR operation, a regeneration operation, an exhaust operation, and a general operation of the SCR system according to the present invention, respectively.

본 발명은 블로워(blower)가 요구되지 않는 SCR 시스템을 구성하고, 이에 기반하여 예열운전, SCR운전(Tier Ⅲ 운전), 재생운전, 일반운전(Tier Ⅱ 운전), 배기운전을 효과적으로 제어하는 기술을 제시한다. The present invention constitutes an SCR system that does not require a blower, and based on this, a technology for effectively controlling preheating operation, SCR operation (Tier III operation), regeneration operation, general operation (Tier II operation), and exhaust operation present.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법을 설명하기에 앞서, 본 발명이 구현되는 SCR 시스템을 먼저 설명하기로 한다. Hereinafter, an operation control method of an SCR system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Before describing the operation control method of the SCR system according to an embodiment of the present invention, the SCR system in which the present invention is implemented will be first described.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 SCR 시스템은 배기관(1)을 구비한다. 상기 배기관(1)은 터보차저(T/C)(12)로부터 배출되는 엔진 배기가스를 SCR 반응기(20)로 공급하는 역할을 한다. 상기 배기관(1)의 일측에는 배기관(1)으로부터 분기되어 엔진 배기가스를 SCR 반응기(20)로 유입시키지 않고 외부로 배출시키는 바이패스 배기관(2)가 구비된다. 엔진(10)에서 발생된 엔진 배기가스는 EGR(exhaust gas receiver)(11)을 거쳐 터보차저(12)로 공급된다. Referring to Figure 2, the SCR system according to the present invention is provided with an exhaust pipe (1). The exhaust pipe 1 serves to supply the engine exhaust gas discharged from the turbocharger (T/C) 12 to the SCR reactor 20 . At one side of the exhaust pipe 1 , a bypass exhaust pipe 2 branching from the exhaust pipe 1 and discharging the engine exhaust gas to the outside without introducing it into the SCR reactor 20 is provided. The engine exhaust gas generated from the engine 10 is supplied to the turbocharger 12 through an exhaust gas receiver (EGR) 11 .

상기 배기관(1)의 일 지점에 구비된 SCR 반응기(20)는 환원제인 암모니아를 이용하여 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 환원, 제거하는 역할을 하며, 암모니아는 우레아(urea)의 분해에 의해 생성된다. The SCR reactor 20 provided at one point of the exhaust pipe 1 serves to reduce and remove nitrogen oxides contained in the exhaust gas using ammonia, which is a reducing agent, and ammonia by decomposition of urea. is created

우레아로부터 암모니아를 생성시키기 위해, 우레아 저장부(41) 및 우레아 도징유닛(도시하지 않음)을 포함한 우레아 공급장치, 우레아를 가수분해하여 암모니아를 생성시키는 우레아 가수분해챔버(40)가 구비된다. In order to produce ammonia from urea, a urea supply device including a urea storage unit 41 and a urea dosing unit (not shown), and a urea hydrolysis chamber 40 for hydrolyzing urea to produce ammonia are provided.

EGR(11)에 유입되는 엔진 배기가스는 약 250∼450℃의 온도를 갖는 반면, 터보차저(12)를 거쳐 SCR 반응기(20)에 유입되는 배기가스는 약 150∼250℃를 갖는다. 한편, SCR 반응기(20) 내에서의 원활한 환원반응을 유지시키고, ABS(Ammonium Bisulfate) 등의 부산물 생성을 방지하기 위해서는 SCR 반응기(20) 내부의 온도는 약 250℃ 이상으로 제어되어야 한다. The engine exhaust gas flowing into the EGR 11 has a temperature of about 250 to 450° C., while the exhaust gas flowing into the SCR reactor 20 through the turbocharger 12 has a temperature of about 150 to 250° C. On the other hand, in order to maintain a smooth reduction reaction in the SCR reactor 20 and prevent the generation of by-products such as ABS (Ammonium Bisulfate), the temperature inside the SCR reactor 20 should be controlled to about 250 ° C.

이와 같은 SCR 반응기(20) 내부의 온도 조건을 만족시키기 위해, 우레아 가수분해챔버(40)의 일측에는 버너(50)가 구비된다. 또한, 버너(50)의 일측에는 버너(50)에 외부 공기를 공급하는 FD팬(forced draft fan)(51)이 구비된다. 이와 함께, 버너(50)의 다른 일측은 EGB(exhaust gas bypass) 배관과 연결된다. 상기 EGB 배관(3)은 EGR(11) 내의 엔진 배기가스를 터보차저(12)로 공급하지 않고 바이패스시켜 상기 버너(50)로 공급하는 역할을 한다. 전술한 바와 같이, EGR(11)에 유입되는 엔진 배기가스는 약 250∼450℃로 고온이어서 우레아의 분해, SCR 반응기(20)의 예열시 가열 효율을 높일 수 있다. 참고로, 우레아(CO(NH2)2)는 약 160℃ 이상의 온도에서 가수분해된다. In order to satisfy the temperature conditions inside the SCR reactor 20 as described above, a burner 50 is provided on one side of the urea hydrolysis chamber 40 . In addition, one side of the burner 50 is provided with an FD fan (forced draft fan) 51 for supplying external air to the burner (50). In addition, the other side of the burner 50 is connected to an exhaust gas bypass (EGB) pipe. The EGB pipe 3 serves to bypass the engine exhaust gas in the EGR 11 without supplying it to the turbocharger 12 and supply it to the burner 50 . As described above, since the engine exhaust gas flowing into the EGR 11 is at a high temperature of about 250 to 450° C., it is possible to increase the heating efficiency when decomposing urea and preheating the SCR reactor 20 . For reference, urea (CO(NH 2 ) 2 ) is hydrolyzed at a temperature of about 160° C. or higher.

EGB 배관(3)은 EGR(11)과 버너(50) 사이에 구비되며, EGB 배관(3)의 일 지점에서 EGB 바이패스 배관(4)이 분기되어 상기 배기관(1)과 연결된다. 즉, EGR(11)의 엔진 배기가스는 터보차저(12)로 공급되지 않는 경우, EGB 배관(3)을 통해 버너(50)에 공급되거나, EGB 바이패스 배관(4)을 통해 배기관(1)에 공급되어 배기관(1) 내에서 터보차저(12)를 거친 엔진 배기가스와 합류될 수 있다. The EGB pipe 3 is provided between the EGR 11 and the burner 50 , and the EGB bypass pipe 4 is branched at one point of the EGB pipe 3 and is connected to the exhaust pipe 1 . That is, when the engine exhaust gas of the EGR 11 is not supplied to the turbocharger 12 , it is supplied to the burner 50 through the EGB pipe 3 or the exhaust pipe 1 through the EGB bypass pipe 4 . It may be supplied to the exhaust pipe 1 and may be combined with the engine exhaust gas passing through the turbocharger 12 in the exhaust pipe 1 .

종래의 SCR 시스템의 경우, 블로워가 SCR 시스템의 재생, 예열, 벤팅, 실링에 관여하였으나, 본 발명의 경우 EGB 배관(3)의 배기가스 및 버너(50)가 SCR 시스템의 재생에 관여하고 FD팬(51)이 SCR 시스템의 예열, 벤팅, 실링에 관여한다. 즉, 본 발명의 경우, 블로워 및 블로워 동작에 필요한 밸브를 삭제함과 함께 EGB 배관(3)의 배기가스, 버너(50) 및 FD팬(51)을 이용하여 SCR 시스템의 재생, 예열, 벤팅, 실링동작을 제어하는 방식이다. In the case of the conventional SCR system, the blower was involved in regeneration, preheating, venting, and sealing of the SCR system, but in the present invention, the exhaust gas of the EGB pipe 3 and the burner 50 are involved in the regeneration of the SCR system and the FD fan (51) is involved in preheating, venting and sealing the SCR system. That is, in the case of the present invention, regeneration, preheating, venting, and sealing of the SCR system by using the exhaust gas of the EGB pipe 3, the burner 50 and the FD fan 51, while deleting the blower and the valve required for the blower operation. A way to control the action.

SCR 시스템의 재생, 예열, 벤팅, 실링동작을 제어하기 위해 EGB 배관(3)에는 EGB-SV(supply valve)가 구비되고, EGB 바이패스 배관(4)에는 EGB-BV(bypass valve)가 구비되며, 배기관(1)에는 RSV(reactor sealing valve)가 구비되며, 바이패스 배기관(2)에는 RBV(reactor bypass valve)가 구비되며, SCR 반응기(20) 후단의 배기관(1)에는 RTV(reactor throttle valve)가 구비된다. EGB-SV는 EGR(11) 배기가스의 버너(50)로의 공급을 개폐하고, EGB-BV는 EGR(11) 배기가스의 배기관(1)으로의 공급을 개폐하며, RSV는 SCR 반응기(20)로 공급되는 배기가스를 선택적으로 차단하며, RBV는 바이패스 배기관(2)를 선택적으로 개폐하며, RTV는 SCR 반응기(20)로부터 배출되는 배기가스를 선택적으로 차단한다. In order to control the regeneration, preheating, venting, and sealing operations of the SCR system, an EGB-SV (supply valve) is provided in the EGB pipe (3), and an EGB-BV (bypass valve) is provided in the EGB bypass pipe (4). , a reactor sealing valve (RSV) is provided in the exhaust pipe 1, a reactor bypass valve (RBV) is provided in the bypass exhaust pipe 2, and a reactor throttle valve (RTV) is provided in the exhaust pipe 1 at the rear end of the SCR reactor 20. ) is provided. EGB-SV opens and closes supply of EGR 11 exhaust gas to burner 50, EGB-BV opens and closes supply of EGR 11 exhaust gas to exhaust pipe 1, and RSV opens and closes supply of EGR 11 exhaust gas to exhaust pipe 1, RSV is SCR reactor 20 Selectively blocks the exhaust gas supplied to the RBV, selectively opens and closes the bypass exhaust pipe (2), and the RTV selectively blocks the exhaust gas discharged from the SCR reactor (20).

한편, 우레아 가수분해챔버(40)에서 생성된 암모니아는 혼합기(30)를 거쳐 SCR 반응기(20)로 공급되며, 상기 혼합기(30) 내에서 배기가스와 암모니아가 혼합된다. 상기 혼합기(30)의 일측에는 배기관(1)이 연결되어 터보차저(12)를 거친 엔진 배기가스가 배기관(1)을 통해 혼합기(30)에 공급된다. 또한, 상기 SCR 반응기(20)의 일측에는 SCR 반응기(20) 내의 수트(soot)를 제거하기 위한 수트블로워(soot blower)가 구비된다. On the other hand, ammonia generated in the urea hydrolysis chamber 40 is supplied to the SCR reactor 20 through the mixer 30 , and exhaust gas and ammonia are mixed in the mixer 30 . An exhaust pipe 1 is connected to one side of the mixer 30 so that engine exhaust gas passing through the turbocharger 12 is supplied to the mixer 30 through the exhaust pipe 1 . In addition, a soot blower for removing soot in the SCR reactor 20 is provided on one side of the SCR reactor 20 .

다음으로, 상기의 구성을 갖는 SCR 시스템 하에 진행되는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법을 설명하기로 한다. Next, a method for controlling the operation of the SCR system according to an embodiment of the present invention performed under the SCR system having the above configuration will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법은 세부적으로 SCR 시스템의 예열운전, SCR운전(Tier Ⅲ 운전), 재생운전, 일반운전(Tier Ⅱ 운전), 배기운전을 제어하는 방법을 일컫는다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같은 SCR 시스템의 기반 하에 예열운전, SCR운전, 재생운전, 배기운전, 일반운전을 제어하는 방법을 일컫는다. The operation control method of the SCR system according to an embodiment of the present invention refers to a method of controlling the preheating operation, the SCR operation (Tier III operation), the regeneration operation, the general operation (Tier II operation), and the exhaust operation of the SCR system in detail. . That is, it refers to a method of controlling the preheating operation, the SCR operation, the regeneration operation, the exhaust operation, and the general operation based on the SCR system as shown in FIG. 2 .

먼저, SCR 시스템의 예열운전(standby heat)은 다음과 같이 제어된다(도 3a 참조). First, the preheating operation (standby heat) of the SCR system is controlled as follows (see FIG. 3A ).

예열운전은 SCR운전을 진행하기 전에 SCR 반응기(20)를 일정 온도로 가열시키는 것이다. 예열운전을 위해 EGB 배관(3)의 EGB-SV 및 배기관(1)의 RSV는 차단, SCR 반응기(20) 후단 배기관(1)의 RTV는 개방된 상태를 이룬다. 이와 같은 상태에서, FD팬(51)을 통해 외부 공기가 버너(50)에 공급되며, 버너(50)는 유입된 외부 공기를 가열한다. 버너(50)에 의해 가열된 공기는 우레아 가수분해챔버(40)와 혼합기(30)를 거쳐 SCR 반응기(20)로 공급된다. SCR 반응기(20)로 가열된 공기가 지속적으로 공급되면서 SCR 반응기(20)는 일정 온도로 가열되며, SCR 반응기(20)의 예열에 사용된 공기는 SCR 반응기(20) 후단의 배기관(1)을 통해 외부로 배출된다. 참고로, 예열운전은 엔진의 정지가 전제되며, 이에 따라 엔진 배기가스는 배기관(1) 등으로 공급되지 않는다. The preheating operation is to heat the SCR reactor 20 to a predetermined temperature before proceeding with the SCR operation. For the preheating operation, the EGB-SV of the EGB pipe 3 and the RSV of the exhaust pipe 1 are blocked, and the RTV of the exhaust pipe 1 at the rear end of the SCR reactor 20 is opened. In this state, external air is supplied to the burner 50 through the FD fan 51 , and the burner 50 heats the introduced external air. The air heated by the burner 50 is supplied to the SCR reactor 20 through the urea hydrolysis chamber 40 and the mixer 30 . As the heated air is continuously supplied to the SCR reactor 20, the SCR reactor 20 is heated to a certain temperature, and the air used for preheating the SCR reactor 20 passes through the exhaust pipe 1 at the rear end of the SCR reactor 20. discharged to the outside through For reference, the preheating operation is premised on stopping the engine, and accordingly, engine exhaust gas is not supplied to the exhaust pipe 1 or the like.

SCR 시스템의 SCR운전 즉, Tier Ⅲ 운전은 다음과 같이 제어된다(도 3b 참조). The SCR operation of the SCR system, that is, the Tier III operation, is controlled as follows (refer to FIG. 3B ).

SCR운전은 SCR 반응기(20)를 통해 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 환원, 제거시키는 것이다. SCR운전을 위해 바이패스 배기관(2)의 RBV를 제외한 제반 밸브는 모두 개방된다. 즉, EGB 배관(3)의 EGB-SV, EGB 바이패스 배관(4)의 EGB-BV, 배기관(1)의 RSV 및 SCR 반응기(20) 후단 배기관(1)의 RTV는 개방되고, 바이패스 배기관(2)의 RBV는 차단된 상태를 이룬다. 이와 같은 상태에서, 터보차저(12)를 거친 엔진 배기가스를 배기관(1)을 통해 혼합기(30)로 공급된다. 이와 함께, EGR(11) 배기가스는 EGB 배관(3)을 통해 버너(50)로 공급되며, 버너(50)는 EGR(11) 배기가스를 가열하여 우레아 가수분해챔버(40)로 전달한다. 우레아 가수분해챔버(40)는 가열된 EGR(11) 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하여 암모니아를 생성시킨다. 우레아 가수분해챔버(40)에서 생성된 암모니아는 혼합기(30)로 공급되며, 혼합기(30) 내에서 암모니아와 배기가스가 혼합되어 SCR 반응기(20)로 공급된다. 암모니아와 배기가스의 혼합기체가 SCR 반응기(20)에 공급되면, SCR 반응기(20) 내의 SCR 촉매에 의해 질소산화물의 암모니아에 의한 환원반응이 촉진되어 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물이 질소(N2)로 환원된다. 질소산화물이 환원, 제거된 배기가스는 SCR 반응기(20) 후단의 배기관(1)을 통해 외부로 배출된다. 여기서, EGR(11) 배기가스의 일부는 EGB 바이패스 배관(4)을 통해 배기관(1)에 공급되어 터보차저(12)를 거친 배기가스와 합류된다. The SCR operation reduces and removes nitrogen oxides contained in the exhaust gas through the SCR reactor 20 . For the SCR operation, all valves except for the RBV of the bypass exhaust pipe 2 are opened. That is, the EGB-SV of the EGB pipe 3, the EGB-BV of the EGB bypass pipe 4, the RSV of the exhaust pipe 1, and the RTV of the SCR reactor 20 rear end exhaust pipe 1 are open, and the bypass exhaust pipe The RBV of (2) forms a blocked state. In this state, the engine exhaust gas passing through the turbocharger 12 is supplied to the mixer 30 through the exhaust pipe 1 . At the same time, the EGR 11 exhaust gas is supplied to the burner 50 through the EGB pipe 3 , and the burner 50 heats the EGR 11 exhaust gas and delivers it to the urea hydrolysis chamber 40 . The urea hydrolysis chamber 40 hydrolyzes urea using the heated EGR 11 exhaust gas to generate ammonia. Ammonia generated in the urea hydrolysis chamber 40 is supplied to the mixer 30 , and ammonia and exhaust gas are mixed in the mixer 30 and supplied to the SCR reactor 20 . When the mixed gas of ammonia and exhaust gas is supplied to the SCR reactor 20, the reduction reaction of nitrogen oxides by ammonia is promoted by the SCR catalyst in the SCR reactor 20, so that nitrogen oxides contained in the exhaust gas are converted to nitrogen (N 2 ) is reduced to The exhaust gas from which nitrogen oxides are reduced and removed is discharged to the outside through the exhaust pipe 1 at the rear end of the SCR reactor 20 . Here, a part of the exhaust gas of the EGR 11 is supplied to the exhaust pipe 1 through the EGB bypass pipe 4 and is joined with the exhaust gas that has passed through the turbocharger 12 .

SCR 시스템의 재생운전은 다음과 같이 제어된다(도 3c 참조). The regeneration operation of the SCR system is controlled as follows (refer to FIG. 3C).

재생운전은 SCR운전으로 인해 SCR 반응기(20)의 촉매에 침착된 암모늄이황산염 등의 반응부산물을 제거하기 위한 운전이다. 재생운전을 통해 암모늄이황산염 등의 반응부산물을 기화시켜 제거할 수 있다. 재생운전시 터보차저(12)를 거친 엔진 배기가스는 배기관(1)과 바이패스 배기관(2)를 거쳐 외부로 배출되며, EGR(11) 배기가스는 SCR 반응기(20)의 재생에 이용된다. 재생운전을 위해, 배기관(1)의 RSV를 제외한 제반 밸브는 모두 개방된다. 즉, EGB 배관(3)의 EGB-SV, EGB 바이패스 배관(4)의 EGB-BV, 바이패스 배기관(2)의 RBV 및 SCR 반응기(20) 후단 배기관(1)의 RTV는 개방되고, 배기관(1)의 RSV는 차단된 상태를 이룬다. 이와 같은 상태에서, EGR(11) 배기가스는 EGB 배관(3)을 통해 버너(50)로 공급되며, 버너(50)는 EGR(11) 배기가스를 가열하여 SCR 반응기(20)로 공급한다. 이 때, 가열된 EGR(11) 배기가스는 우레아 가수분해챔버(40) 및 혼합기(30)를 거쳐 SCR 반응기(20)로 공급되는데, SCR 반응기(20)의 재생을 목적으로 하는 바 우레아 가수분해챔버(40)에는 우레아가 공급되지 않는다. 버너(50)에 의해 가열된 EGR(11) 배기가스에 의해 SCR 반응기(20) 내의 SCR 촉매는 재생된다. SCR 촉매 재생에 사용된 EGR(11) 배기가스는 SCR 반응기(20) 후단 배기관(1)의 RTV를 통해 외부로 배출된다. 한편, 터보차저(12)를 거친 엔진 배기가스는 배기관(1) 및 바이패스 배기관(2)를 거쳐 외부로 배출되며, EGR(11) 배기가스의 일부는 EGB 바이패스 배관(4)을 통해 배기관(1)에 공급되어 터보차저(12)를 거친 배기가스와 합류되어 외부로 배출된다. The regeneration operation is an operation for removing reaction by-products such as ammonium disulfate deposited on the catalyst of the SCR reactor 20 due to the SCR operation. Reaction by-products such as ammonium disulfate can be evaporated and removed through the regeneration operation. During the regeneration operation, the engine exhaust gas that has passed through the turbocharger 12 is discharged to the outside through the exhaust pipe 1 and the bypass exhaust pipe 2 , and the exhaust gas of the EGR 11 is used for regeneration of the SCR reactor 20 . For the regeneration operation, all valves except RSV of the exhaust pipe 1 are opened. That is, the EGB-SV of the EGB pipe 3, the EGB-BV of the EGB bypass pipe 4, the RBV of the bypass exhaust pipe 2, and the RTV of the SCR reactor 20 rear end exhaust pipe 1 are open, and the exhaust pipe RSV of (1) forms a blocked state. In this state, the EGR 11 exhaust gas is supplied to the burner 50 through the EGB pipe 3 , and the burner 50 heats the EGR 11 exhaust gas and supplies it to the SCR reactor 20 . At this time, the heated EGR 11 exhaust gas is supplied to the SCR reactor 20 through the urea hydrolysis chamber 40 and the mixer 30, and bar urea hydrolysis for the purpose of regeneration of the SCR reactor 20 The chamber 40 is not supplied with urea. The SCR catalyst in the SCR reactor 20 is regenerated by the EGR 11 exhaust gas heated by the burner 50 . EGR (11) exhaust gas used to regenerate the SCR catalyst is discharged to the outside through the RTV of the exhaust pipe (1) at the rear end of the SCR reactor (20). Meanwhile, the engine exhaust gas passing through the turbocharger 12 is discharged to the outside through the exhaust pipe 1 and the bypass exhaust pipe 2 , and a part of the exhaust gas of the EGR 11 is exhausted through the EGB bypass pipe 4 . The exhaust gas supplied to (1) and passed through the turbocharger 12 is merged and discharged to the outside.

이 때, 재생 운전을 하기에 충분할 만큼의 배기가스 유량을 EGR(11)로부터 EGB 배관(3)을 통해 공급받지 못할 경우에는 FD 팬(51)을 통해 공기를 추가로 공급받아 EGR(11) 배기가스와 FD 팬(51) 공급 공기의 혼합기체를 버너(50)로 가열하여 SCR 반응기(20) 내의 SCR 촉매를 재생할 수 있다. At this time, if the exhaust gas flow rate sufficient for the regeneration operation is not supplied from the EGR 11 through the EGB pipe 3, air is additionally supplied through the FD fan 51 to exhaust the EGR 11 The SCR catalyst in the SCR reactor 20 may be regenerated by heating the mixed gas of the gas and the air supplied to the FD fan 51 by the burner 50 .

재생운전이 완료되면 우레아 가수분해챔버(40), 혼합기(30), SCR 반응기(20) 및 그에 연관된 배관에 잔류하는 EGR(11) 배기가스를 배출하기 위해 SCR 시스템의 배기운전이 실시된다. When the regeneration operation is completed, the exhaust operation of the SCR system is performed to discharge the EGR (11) exhaust gas remaining in the urea hydrolysis chamber 40, the mixer 30, the SCR reactor 20, and the piping associated therewith.

SCR 시스템의 배기운전은 다음과 같이 제어된다(도 3d 참조). The exhaust operation of the SCR system is controlled as follows (refer to FIG. 3D).

배기운전시 터보차저(12)를 거친 엔진 배기가스는 배기관(1)과 바이패스 배기관(2)를 거쳐 외부로 배출되며, 외부의 공기가 배기운전에 이용된다. 배기운전을 위해, EGB 배관(3)의 EGB-SV, EGB 바이패스 배관(4)의 EGB-BV 및 배기관(1)의 RSV는 차단되고, 바이패스 배기관(2)의 RBV 및 SCR 반응기(20) 후단 배기관(1)의 RTV는 개방된다. 이와 같은 상태에서, FD팬(51)에 의해 외부의 공기가 버너(50)로 강제 유입되며, 유입된 공기는 우레아 가수분해챔버(40), 혼합기(30) 및 SCR 반응기(20)를 순차적으로 거쳐 외부로 배출된다. 공기가 SCR 반응기(20)를 거쳐 배출되는 과정에서 우레아 가수분해챔버(40), 혼합기(30) 및 SCR 반응기(20)에 잔류하는 EGR(11) 배기가스가 공기에 의해 외부로 배출된다. 또한, 우레아 가수분해챔버(40), 혼합기(30) 및 SCR 반응기(20)에 연관된 배관 즉, EGB 배관(3) 및 배기관(1)에 잔류하는 EGR(11) 배기가스 역시 공기에 의해 외부로 배기된다. 한편, 터보차저(12)를 거친 엔진 배기가스는 배기관(1) 및 바이패스 배기관(2)를 거쳐 외부로 배출된다. During exhaust operation, the engine exhaust gas that has passed through the turbocharger 12 is discharged to the outside through the exhaust pipe 1 and the bypass exhaust pipe 2 , and external air is used for the exhaust operation. For exhaust operation, EGB-SV of EGB pipe 3, EGB-BV of EGB bypass pipe 4, and RSV of exhaust pipe 1 are cut off, and RBV of bypass exhaust pipe 2 and SCR reactor 20 ) The RTV of the rear end exhaust pipe (1) is open. In this state, external air is forcibly introduced into the burner 50 by the FD fan 51 , and the introduced air is sequentially passed through the urea hydrolysis chamber 40 , the mixer 30 and the SCR reactor 20 . is discharged to the outside. In the process in which air is discharged through the SCR reactor 20 , the EGR 11 exhaust gas remaining in the urea hydrolysis chamber 40 , the mixer 30 and the SCR reactor 20 is discharged to the outside by air. In addition, the EGR (11) exhaust gas remaining in the urea hydrolysis chamber 40, the mixer 30, and the pipe associated with the SCR reactor 20, that is, the EGB pipe 3 and the exhaust pipe 1, is also discharged to the outside by air. is exhausted Meanwhile, the engine exhaust gas passing through the turbocharger 12 is discharged to the outside through the exhaust pipe 1 and the bypass exhaust pipe 2 .

SCR 시스템의 일반운전 즉, Tier Ⅱ 운전은 다음과 같이 제어된다(도 3e 참조). The general operation of the SCR system, that is, the Tier II operation, is controlled as follows (refer to FIG. 3E).

Tier Ⅱ 운전은 SCR 반응기(20)를 이용한 질소산화물 제거가 요구되지 않는 운전이다. 따라서, 터보차저(12)를 거친 엔진 배기가스 뿐만 아니라 EGR(11) 배기가스 모두 SCR 반응기(20)로 공급되지 않고 배기관(1) 및 바이패스 배기관(2)를 통해 외부로 배출된다. SCR 시스템의 일반운전을 위해, EGB 바이패스 배관(4)의 EGB-BV 및 바이패스 배기관(2)의 RBV는 개방되고, EGB 배관(3)의 EGB-SV, 배기관(1)의 RSV 및 SCR 반응기(20) 후단 배기관(1)의 RTV는 차단된다. 이와 같은 상태에서, 버너(50)에는 EGR(11) 배기가스 뿐만 아니라 외부의 공기가 유입되지 않으며, 터보차저(12)를 거친 엔진 배기가스는 배기관(1) 및 바이패스 배기관(2)를 거쳐 외부로 배출된다. 또한, EGR(11) 배기가스는 EGB 바이패스 배관(4)을 통해 배기관(1)에 합류되어 터보차저(12)를 거친 엔진 배기가스와 함께 외부로 배출된다. Tier II operation is an operation in which nitrogen oxide removal using the SCR reactor 20 is not required. Therefore, not only the engine exhaust gas passing through the turbocharger 12 but also the EGR 11 exhaust gas are not supplied to the SCR reactor 20 but are discharged to the outside through the exhaust pipe 1 and the bypass exhaust pipe 2 . For normal operation of the SCR system, EGB-BV of EGB bypass pipe 4 and RBV of bypass exhaust pipe 2 are open, EGB-SV of EGB pipe 3, RSV and SCR of exhaust pipe 1 The RTV of the exhaust pipe 1 at the rear end of the reactor 20 is blocked. In this state, neither the EGR 11 exhaust gas nor external air flows into the burner 50 , and the engine exhaust gas that has passed through the turbocharger 12 passes through the exhaust pipe 1 and the bypass exhaust pipe 2 . discharged to the outside In addition, the exhaust gas of the EGR 11 joins the exhaust pipe 1 through the EGB bypass pipe 4 and is discharged to the outside together with the engine exhaust gas that has passed through the turbocharger 12 .

이상, SCR 시스템의 예열운전, SCR운전, 재생운전, 배기운전, 일반운전의 제어방법에 대해 설명하였다. 상술한 SCR 시스템의 예열운전, SCR운전, 재생운전, 배기운전, 일반운전은 순차적으로 진행되거나 독립적으로 진행될 수 있다. The control methods of the preheating operation, SCR operation, regeneration operation, exhaust operation, and general operation of the SCR system have been described above. The preheating operation, the SCR operation, the regeneration operation, the exhaust operation, and the general operation of the above-described SCR system may be sequentially performed or independently performed.

앞서 언급한 바와 같이, 블로워 및 블로워 동작에 필요한 밸브를 삭제됨에도 불구하고 EGB 배관(3)의 배기가스, 버너(50) 및 FD팬(51)을 이용하여 SCR 시스템의 예열운전, SCR운전, 재생운전, 배기운전, 일반운전이 효과적으로 진행될 수 있음을 알 수 있다.As mentioned above, in spite of the removal of the blower and the valve necessary for the blower operation, the SCR system preheating operation, SCR operation, and regeneration using the exhaust gas of the EGB pipe 3, the burner 50 and the FD fan 51 It can be seen that operation, exhaust operation, and general operation can be carried out effectively.

1 : 배기관 2 : 바이패스 배기관
3 : EGB 배관 4 : EGB 바이패스 배관
10 : 엔진 11 : EGR
12 : 터보차저 20 : SCR 반응기
30 : 혼합기 40 : 우레아 가수분해챔버
41 : 우레아 저장부 50 : 버너
51 : FD팬 1: exhaust pipe 2: bypass exhaust pipe
3: EGB piping 4: EGB bypass piping
10: engine 11: EGR
12: turbocharger 20: SCR reactor
30: mixer 40: urea hydrolysis chamber
41: urea storage unit 50: burner
51: FD fan

Claims (6)

외부의 공기 또는 EGR 배기가스를 가열하는 버너; 외부의 공기를 버너에 유입시키는 FD팬; 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버; 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기; 및 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기;를 포함하여 구성되며,
터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, SCR 반응기를 바이패스하는 바이패스 배기관이 배기관의 일 지점에서 분기되어 구비되며, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며,
EGB 배관에 EGB-SV가 구비되고, EGB 바이패스 배관에 EGB-BV가 구비되며, 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되는 SCR 시스템의 운전제어방법에 있어서,
예열운전을 위해, EGB 배관의 EGB-SV 및 배기관의 RSV는 차단, SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 개방된 상태를 이루며,
FD팬을 통해 외부 공기가 버너에 공급되며, 버너는 유입된 외부 공기를 가열하며, 버너에 의해 가열된 공기는 우레아 가수분해챔버와 혼합기를 거쳐 SCR 반응기로 공급되어 SCR 반응기를 예열하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 운전제어방법.
a burner that heats outside air or EGR exhaust gas; FD fan for introducing external air into the burner; a urea hydrolysis chamber for hydrolyzing urea using EGR exhaust gas heated by a burner; a mixer for mixing ammonia produced by hydrolysis of urea with exhaust gas and supplying it to the SCR reactor; and an SCR reactor for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas using ammonia;
Exhaust gas passing through the turbocharger is supplied to the mixer through an exhaust pipe, a bypass exhaust pipe bypassing the SCR reactor is branched at one point of the exhaust pipe, and an EGB pipe is provided between the EGR and the burner,
An SCR system in which EGB-SV is provided in the EGB pipe, EGB-BV is provided in the EGB bypass pipe, RSV is provided in the exhaust pipe, RBV is provided in the bypass exhaust pipe, and RTV is provided in the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor In the operation control method of
For the preheating operation, the EGB-SV of the EGB pipe and the RSV of the exhaust pipe are blocked, and the RTV of the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor is open.
External air is supplied to the burner through the FD fan, and the burner heats the introduced external air, and the air heated by the burner is supplied to the SCR reactor through the urea hydrolysis chamber and mixer to preheat the SCR reactor. operation control method of SCR system.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 외부의 공기 또는 EGR 배기가스를 가열하는 버너; 외부의 공기를 버너에 유입시키는 FD팬; 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버; 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기; 및 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기;를 포함하여 구성되며,
터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, SCR 반응기를 바이패스하는 바이패스 배기관이 배기관의 일 지점에서 분기되어 구비되며, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며,
EGB 배관에 EGB-SV가 구비되고, EGB 바이패스 배관에 EGB-BV가 구비되며, 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되는 SCR 시스템의 운전제어방법에 있어서,
배기운전을 위해, EGB 배관의 EGB-SV, EGB 바이패스 배관의 EGB-BV 및 배기관의 RSV는 차단되고, 바이패스 배기관의 RBV 및 SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 개방된 상태를 이루며,
FD팬에 의해 외부의 공기가 버너로 강제 유입되고, 버너로 유입된 공기는 우레아 가수분해챔버, 혼합기 및 SCR 반응기를 순차적으로 거쳐 외부로 배출되며, 우레아 가수분해챔버, 혼합기 및 SCR 반응기에 연관된 EGB 배관 및 배기관에 잔류하는 EGR 배기가스가 공기에 의해 외부로 배기되는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 운전제어방법.
a burner that heats outside air or EGR exhaust gas; FD fan for introducing external air into the burner; a urea hydrolysis chamber for hydrolyzing urea using EGR exhaust gas heated by a burner; a mixer for mixing ammonia produced by hydrolysis of urea with exhaust gas and supplying it to the SCR reactor; and an SCR reactor for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas using ammonia;
Exhaust gas passing through the turbocharger is supplied to the mixer through an exhaust pipe, a bypass exhaust pipe bypassing the SCR reactor is branched at one point of the exhaust pipe, and an EGB pipe is provided between the EGR and the burner,
An SCR system in which EGB-SV is provided in the EGB pipe, EGB-BV is provided in the EGB bypass pipe, RSV is provided in the exhaust pipe, RBV is provided in the bypass exhaust pipe, and RTV is provided in the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor In the operation control method of
For exhaust operation, EGB-SV of EGB pipe, EGB-BV of EGB bypass pipe, and RSV of exhaust pipe are cut off, RBV of bypass exhaust pipe and RTV of SCR reactor rear end exhaust pipe are in an open state,
External air is forced into the burner by the FD fan, and the air introduced into the burner passes through the urea hydrolysis chamber, the mixer and the SCR reactor sequentially and is discharged to the outside, and the EGB associated with the urea hydrolysis chamber, the mixer and the SCR reactor. The operation control method of the SCR system, characterized in that the EGR exhaust gas remaining in the piping and the exhaust pipe is exhausted to the outside by air.
 외부의 공기 또는 EGR 배기가스를 가열하는 버너; 외부의 공기를 버너에 유입시키는 FD팬; 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버; 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기; 및 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기;를 포함하여 구성되며,
터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, SCR 반응기를 바이패스하는 바이패스 배기관이 배기관의 일 지점에서 분기되어 구비되며, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며,
EGB 배관에 EGB-SV가 구비되고, EGB 바이패스 배관에 EGB-BV가 구비되며, 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되는 SCR 시스템의 운전제어방법에 있어서,
일반운전을 위해, EGB 바이패스 배관의 EGB-BV 및 바이패스 배기관의 RBV는 개방되고, EGB 배관의 EGB-SV, 배기관의 RSV 및 SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 차단된 상태를 이루며,
버너에 EGR 배기가스 및 외부의 공기가 유입되지 않으며, 터보차저를 거친 엔진 배기가스는 배기관 및 바이패스 배기관을 거쳐 외부로 배출되며, EGR 배기가스는 EGB 바이패스 배관을 통해 배기관에 합류되어 터보차저를 거친 엔진 배기가스와 함께 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 운전제어방법. a burner that heats outside air or EGR exhaust gas; FD fan for introducing external air into the burner; a urea hydrolysis chamber for hydrolyzing urea using EGR exhaust gas heated by a burner; a mixer for mixing ammonia produced by hydrolysis of urea with exhaust gas and supplying it to the SCR reactor; and an SCR reactor for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas using ammonia;
Exhaust gas passing through the turbocharger is supplied to the mixer through an exhaust pipe, a bypass exhaust pipe bypassing the SCR reactor is branched at one point of the exhaust pipe, and an EGB pipe is provided between the EGR and the burner,
An SCR system in which EGB-SV is provided in the EGB pipe, EGB-BV is provided in the EGB bypass pipe, RSV is provided in the exhaust pipe, RBV is provided in the bypass exhaust pipe, and RTV is provided in the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor In the operation control method of
For general operation, EGB-BV of the EGB bypass pipe and RBV of the bypass exhaust pipe are open, and EGB-SV of the EGB pipe, RSV of the exhaust pipe, and RTV of the exhaust pipe at the rear end of the SCR reactor are closed.
EGR exhaust gas and external air do not flow into the burner, and engine exhaust gas that has passed through the turbocharger is discharged to the outside through the exhaust pipe and bypass exhaust pipe, and the EGR exhaust gas joins the exhaust pipe through the EGB bypass pipe to be charged with the turbocharger. The operation control method of the SCR system, characterized in that it is discharged to the outside together with the engine exhaust gas that has undergone
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