KR102292885B1 - Scr 시스템 및 scr 시스템의 운전제어방법 - Google Patents

Scr 시스템 및 scr 시스템의 운전제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 블로워 및 블로워의 동작에 필요한 밸브를 삭제하고, SCR 반응기의 재생 및 예열에 배기가스가 사용되지 않도록 함과 함께 SCR 반응기의 일측에 재생 및 예열을 위한 SCR 반응기 가열장치를 구비시킴으로써 SCR 시스템의 재생 및 예열 동작을 간략화시킬 수 있는 SCR 시스템 및 SCR 시스템의 운전제어방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 SCR 시스템은 외부의 공기 또는 EGR 배기가스를 가열하는 버너; 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버; 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기; 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기; 및 SCR 반응기의 일측에 구비되어 SCR 반응기의 재생 및 예열시 SCR 반응기에 가열된 공기를 공급하는 SCR 반응기 가열장치;를 포함하여 이루어지며, 터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며, SCR 반응기와 혼합기 사이의 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

SCR 시스템 및 SCR 시스템의 운전제어방법{SCR system and method for controlling of SCR system}
본 발명은 SCR 시스템 및 SCR 시스템의 운전제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블로워 및 블로워의 동작에 필요한 밸브를 삭제하고, SCR 반응기의 재생 및 예열에 배기가스가 사용되지 않도록 함과 함께 SCR 반응기의 일측에 재생 및 예열을 위한 SCR 반응기 가열장치를 구비시킴으로써 SCR 시스템의 재생 및 예열 동작을 간략화시킬 수 있는 SCR 시스템 및 SCR 시스템의 운전제어방법에 관한 것이다.
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.
화석연료의 연소반응으로 생성된 질소산화물을 제거하기 위하여 SCR 시스템이 이용되고 있다. SCR 시스템은 환원제와 섞인 배기가스를 SCR 반응기에 설치된 촉매층으로 통과시켜 질소산화물을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시키는데, 암모니아 (NH3)를 환원제로 사용한다.
SCR 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.
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.
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.
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.
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 배기(venting)용 공기 공급의 용도, Tier Ⅱ 운전시 SCR 반응기로 배기가스가 유입되는 것을 차단하기 위한 실링(sealing)용 공기 공급의 용도로도 블로워가 활용된다.
상술한 각 운전에 맞추어 블로워를 동작시키기 위해 블로워와 함께 ASV(air sealing valve), BSV(blower sealing valve), BTV(blower throttle valve) 등의 밸브가 요구된다.
SCR 시스템의 재생, 예열, 배기, 실링 등을 위해 블로워 및 기타 밸브가 요구됨에 따라, SCR 시스템의 장치 구성이 복잡해짐과 함께 재생 운전시 버너의 연료소모량이 증가되는 문제점이 있다. 이와 함께, Tier Ⅱ 운전시 SCR 반응기로 배기가스가 유입되는 것을 차단하기 위해 실링용 공기가 공급되는데, 혼합기 전단에 RSV(reactor sealing valve)가 구비됨으로 인해 실링용 공기가 채워지는 배관 영역이 커 비효율적인 면이 있다.
한국등록특허 제1784567호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 블로워 및 블로워의 동작에 필요한 밸브를 삭제하고, SCR 반응기의 재생 및 예열에 배기가스가 사용되지 않도록 함과 함께 SCR 반응기의 일측에 재생 및 예열을 위한 SCR 반응기 가열장치를 구비시킴으로써 엔진 운전과 연동되지 않도록 SCR 시스템 및 SCR 시스템의 운전제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SCR 시스템은 외부의 공기 또는 배기가스를 가열하는 버너; 버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버; 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기; 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기; 및 SCR 반응기의 일측에 구비되어 SCR 반응기의 재생 및 예열시 SCR 반응기에 가열된 공기를 공급하는 SCR 반응기 가열장치;를 포함하여 이루어지며, 터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며, SCR 반응기와 혼합기 사이의 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되는 것을 특징으로 한다.
SCR 반응기 가열장치는 엔진으로부터 배출되는 배출가스를 석션하여 이용할 수 있다. 또한, SCR 반응기로부터 배출되는 배기가스는 SCR 반응기 가열장치로 재공급될 수 있다.
본 발명에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법의 일 예는 SCR 반응기 예열을 위해, 배기관의 RSV는 차단, SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 개방된 상태를 이루며, SCR 반응기 가열장치에 의해 공기가 가열되어 SCR 반응기로 공급되며, SCR 반응기의 예열에 사용된 공기는 SCR 반응기 후단의 배기관을 통해 외부로 배출된다.
또한, SCR운전을 위해, 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 질소산화물이 암모니아에 의한 환원반응이 촉진되어 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물이 물(H2O)과 질소(N2)로 환원된다.
SCR운전을 멈추기 위해, 바이패스 배기관의 RBV는 개방되고, 배기관의 RSV 및 SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 차단된 상태를 이루며, 터보차저를 거친 엔진 배기가스는 배기관 및 바이패스 배기관을 거쳐 외부로 배출된다.
이와 함께, 재생운전은 바이패스 배기관의 RBV 및 SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 개방되고, 배기관의 RSV는 차단된 상태에서 운전된다. SCR 반응기 가열장치에 의해 가열된 공기는 SCR 반응기로 공급되며, SCR 반응기로 가열된 공기가 지속적으로 공급되면서 SCR 반응기 내의 촉매는 재생되며, SCR 촉매 재생에 사용된 공기는 SCR 반응기 후단 배기관의 RTV를 통해 외부로 배출된다. 이 때, SCR 반응기로부터 배출되는 배기가스는 SCR 반응기 가열장치로 재공급될 수 있다.
본 발명에 따른 SCR 시스템 및 SCR 시스템의 운전제어방법은 다음과 같은 효과가 있다.
종래의 SCR 시스템에 구비되는 블로워 및 그 제어밸브 그리고 EGB 바이패스 배관 및 그 제어밸브를 생략함으로써 장치 구성을 간략화함과 함께 SCR 운전제어방법을 효과적으로 진행할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 SCR 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 구성도.
도 3a 내지 도 3d는 각각 본 발명에 따른 SCR 시스템의 예열운전, SCR운전, 재생운전, 일반운전을 설명하기 위한 참고도.
본 발명은 SCR 시스템의 재생 및 예열 동작을 효과적으로 제어할 수 있는 기술을 제시한다. SCR 반응기의 구비위치에 따라 SCR 시스템은 LP SCR(low pressure SCR) 또는 HP SCR(high pressure SCR)로 구분된다. 엔진의 배기가스는 EGR(exhaust gas receiver)과 터보차저를 순차적으로 거쳐 배기관으로 배출되는데, SCR 반응기가 터보차저 전단에 구비되면 HP SCR, SCR 반응기가 터보차저 후단에 구비되면 LP SCR로 구분되며, 이는 엔진 배기가스가 터보차저를 거친 후에는 온도와 압력이 낮아지는 현상을 반영한 것이다. 이와 같이 LP SCR의 경우 상대적으로 낮은 온도의 배기가스를 대상으로 질소산화물을 제거해야 되는데, SCR 반응기 내에서의 질소산화물 환원반응, SCR 시스템의 재생 및 예열을 효과적으로 진행하기 위해 터보차저 전단에서 분기되는 EGR 배기가스를 바이패스시켜 이용하는 방법을 채택해 왔다. 즉, EGR 배기가스를 EGB(exhaust gas bypass) 배관으로 바이패스시켜 SCR 반응기의 운전제어에 활용하는 방법이 이용되어 왔다. 그런데, EGR 배기가스를 SCR 반응기의 운전제어에 활용함에 따라, 앞서 '발명의 배경이 되는 기술'에서 언급한 바와 같이 블로워 및 그에 연관된 밸브가 요구될 뿐만 아니라 운전제어방법이 복잡해지는 단점이 있다.
본 발명은 블로워 및 그 제어밸브 그리고 EGB 배관의 제어밸브를 삭제함과 함께 SCR 반응기의 일측에 SCR 반응기 가열장치를 구비시키는 구성을 제시하며, 이와 같은 구성 하에 SCR 반응기를 재생 및 예열시키는 방법을 제시한다. 즉, 블로워 및 그 제어밸브 그리고 EGB 배관 제어밸브의 동작을 SCR 반응기 가열장치로 대체하는 기술을 제시한다. 종래의 SCR 시스템에 있어서 블로워는 우레아 가수분해를 위한 배기가스 공급, SCR 반응기의 재생을 위한 배기가스 공급, SCR 반응기의 예열을 위한 외부 공기 공급의 역할을 하고, EGB 배관 제어밸브는 배기가스를 SCR 반응기 또는 버너에 선택적으로 공급하는 역할을 하는데, 본 발명에 있어서 EGR 배기가스는 우레아 가수분해시에만 사용되도록 하고, SCR 반응기의 재생 및 예열은 SCR 반응기 가열장치에 의해 진행되도록 하는 구성을 제시한다.
정리하면, 본 발명에 있어서 SCR 반응기의 일측에 SCR 반응기 가열장치가 구비된다. 또한, 블로워 및 ASV(air sealing valve), BSV(blower sealing valve), BTV(blower throttle valve) 그리고 EGB 바이패스 배관, EGB-SV(supply valve), EGB-BV(bypass valve)가 삭제된다.
이와 함께, 본 발명에 있어서 RSV(reactor sealing valve)가 SCR 반응기와 혼합기 사이의 배기관 즉, 혼합기의 후단에 구비시키며, 이를 통해 Tier Ⅱ 운전시 실링용 공기가 채워지는 배관 영역을 종래에 비해 축소시킬 수 있다. 종래의 경우, RSV가 혼합기의 전단에 구비된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템 및 SCR 시스템의 운전제어방법을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법을 설명하기에 앞서, 본 발명이 구현되는 SCR 시스템을 먼저 설명하기로 한다.
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.
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.
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.
EGR(11)에 유입되는 엔진 배기가스는 약 350℃ 내외의 온도를 갖는 반면, 터보차저(12)를 거쳐 SCR 반응기(20)에 유입되는 배기가스는 약 200℃ 내외의 온도를 갖는다. 한편, 낮은 SCR 운전온도로 LP SCR 특성상 연료에 포함된 황과 우레아에 의해 생성된 암모니아의 반응에 의해 ABS(Ammonium Bisulfate)가 생성될 수 있다. ABS를 제거하기 위해 주기적인 재생운전이 필요하다.
우레아 가수분해챔버(40)의 일측에는 버너(50)가 구비된다. 또한, 버너(50)의 일측에는 버너(50)에 외부 공기를 공급하는 FD팬(forced draft fan)이 구비될 수 있다. 이와 함께, 버너(50)의 다른 일측은 EGB(exhaust gas bypass) 배관(3)과 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 터보차저를 거친 배기가스보다 고온이어서 우레아의 분해, SCR 반응기(20)의 예열시 가열 효율을 높일 수 있다.
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.
한편, 상기 SCR 반응기(20)의 일측에는 SCR 반응기 가열장치(21)가 구비된다. 상기 SCR 반응기 가열장치(21)는 SCR 반응기(20)의 Tier Ⅲ 운전(SCR 운전) 전 SCR 반응기(20)의 예열 또는 재생시 SCR 반응기(20)를 가열하는 역할을 한다. SCR 반응기 가열장치(21)를 통해 SCR 반응기(20)를 가열하는 방식임에 따라, 버너(50)를 통해 EGR 배기가스를 가열하여 SCR 반응기(20)로 공급하는 과정을 생략할 수 있다.
이와 함께, SCR 반응기(20)와 혼합기(30) 사이의 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.
다음으로, 상기의 구성을 갖는 SCR 시스템 하에 진행되는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 운전제어방법은 세부적으로 SCR 시스템의 예열운전, SCR운전(Tier Ⅲ 운전), 재생운전, 일반운전(Tier Ⅱ 운전)을 제어하는 방법을 일컫는다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같은 SCR 시스템의 기반 하에 예열운전, SCR운전, 재생운전, 배기운전, 일반운전을 제어하는 방법을 일컫는다.
먼저, SCR 시스템의 예열운전(standby heat)은 다음과 같이 제어된다(도 3a 참조).
예열운전은 SCR운전을 진행하기 전에 SCR 반응기(20)를 일정 온도로 가열시키는 것이다. 예열운전을 위해 배기관(1)의 RSV는 차단, SCR 반응기(20) 후단 배기관(1)의 RTV는 개방된 상태를 이룬다. 이와 같은 상태에서, SCR 반응기 가열장치(21)를 공기를 가열하여 SCR 반응기(20)로 공급한다. 이 때, SCR 반응기 가열장치(21)에 의해 가열되는 공기는 엔진으로부터 석션(suction)하여 이용하거나, 외기 또는 일부 배기가스를 재순환하여 폐열을 재활용할 수 있다. 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.
SCR 시스템의 SCR운전 즉, Tier Ⅲ 운전은 다음과 같이 제어된다(도 3b 참조).
SCR운전은 SCR 반응기(20)를 통해 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 환원, 제거시키는 것이다. SCR운전을 위해 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 혼합기(30)체가 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.
SCR 시스템의 재생운전은 다음과 같이 제어된다(도 3c 참조).
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 배출된다. 재생운전을 위해, 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, SCR 반응기 가열장치(21)를 공기를 가열하여 SCR 반응기(20)로 공급한다. 이 때, SCR 반응기 가열장치(21)에 의해 가열되는 공기는 엔진으로부터 석션(suction)하여 이용할 수 있다. SCR 반응기(20)로 가열된 공기가 지속적으로 공급되면서 SCR 반응기(20) 내의 촉매는 재생되며, SCR 촉매 재생에 사용된 공기는 SCR 반응기(20) 후단 배기관(1)의 RTV를 통해 외부로 배출된다.
SCR 시스템의 일반운전 즉, Tier Ⅱ 운전은 다음과 같이 제어된다(도 3d 참조).
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, 바이패스 배기관(2)의 RBV는 개방되고, 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.
이상, SCR 시스템의 예열운전, SCR운전, 재생운전, 일반운전의 제어방법에 대해 설명하였다. 상술한 SCR 시스템의 예열운전, SCR운전, 재생운전, 일반운전은 순차적으로 진행되거나 독립적으로 진행될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 블로워 및 그 제어밸브 그리고 EGB 바이패스 배관 및 그 제어밸브가 삭제됨에도 불구하고 SCR 시스템의 SCR운전, 일반운전을 진행할 수 있을 뿐만 아니라 SCR 반응기 가열장치(21)를 통해 SCR 시스템의 재생 및 예열운전을 효과적으로 제어할 수 있음을 알 수 있다.
1 : 배기관 2 : 바이패스 배기관
3 : EGB 배관 10 : 엔진
11 : EGR 12 : 터보차저
20 : SCR 반응기 21 : SCR 반응기 가열장치
30 : 혼합기 40 : 우레아 가수분해챔버
41 : 우레아 저장부 50 : 버너

Claims (7)

  1. 외부의 공기 또는 EGR 배기가스를 가열하는 버너;
    버너에 의해 가열된 EGR 배기가스를 이용하여 우레아를 가수분해하는 우레아 가수분해챔버;
    우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아를 배기가스와 혼합하여 SCR 반응기로 공급하는 혼합기;
    배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 암모니아를 이용하여 환원시키는 SCR 반응기; 및
    SCR 반응기의 일측에 구비되어 SCR 반응기의 재생 및 예열시 SCR 반응기에 가열된 공기를 공급하는 SCR 반응기 가열장치;를 포함하여 이루어지며,
    터보차저를 거친 배기가스는 배기관을 통해 혼합기로 공급되고, EGB 배관이 EGR과 버너 사이에 구비되며,
    SCR 반응기와 혼합기 사이의 배기관에 RSV가 구비되며, 바이패스 배기관에 RBV가 구비되며, SCR 반응기 후단의 배기관에 RTV가 구비되며,
    예열운전을 위해, 배기관의 RSV는 차단, SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 개방된 상태를 이루며, SCR 반응기 가열장치에 의해 공기가 가열되어 SCR 반응기로 공급되며, SCR 반응기의 예열에 사용된 공기는 SCR 반응기 후단의 배기관을 통해 외부로 배출되며,
    재생운전을 위해, 바이패스 배기관의 RBV 및 SCR 반응기 후단 배기관의 RTV는 개방되고, 배기관의 RSV는 차단된 상태를 이루며, SCR 반응기 가열장치에 의해 가열된 공기를 SCR 반응기로 공급되며, SCR 반응기로 가열된 공기가 지속적으로 공급되면서 SCR 반응기 내의 촉매는 재생되며, SCR 촉매 재생에 사용된 공기는 SCR 반응기 후단 배기관의 RTV를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, SCR 반응기로부터 배출되는 배기가스는 SCR 반응기 가열장치로 재공급되는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항의 SCR 시스템을 이용한 SCR 시스템의 운전제어방법에 있어서,
    SCR운전을 위해, 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 특징으로 하는 SCR 시스템의 운전제어방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항의 SCR 시스템을 이용한 SCR 시스템의 운전제어방법에 있어서,
    일반운전을 위해, 바이패스 배기관의 RBV는 개방되고, 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 배출되는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 운전제어방법.
  7. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서, SCR 반응기로부터 배출되는 배기가스는 SCR 반응기 가열장치로 재공급되는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 운전제어방법.
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