KR102333304B1 - Selective catalytic reduction system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따르면 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 상기 배기 유로에서 분기된 반응기 유입관과, 상기 배기 유로에 합류하는 반응기 배출관, 그리고 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내장되며 일측 측벽의 일부 또는 전부가 외부로 볼록한 형태의 곡판으로 형성되고 상기 반응기 유입관과 상기 반응기 배출관이 상기 일측 측벽에 반대되는 타측 측벽에 연결되며 상기 반응기 유입관을 통해 유입된 상기 배기가스가 상기 곡판에 의해 이동 방향이 반대로 전환되어 상기 반응기 배출관을 통해 배출되는 반응기를 포함한다.The present invention relates to a selective catalytic reduction system, and according to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system includes an exhaust passage through which exhaust gas moves, a reactor inlet pipe branched from the exhaust passage, and a reactor that joins the exhaust passage. An exhaust pipe, and a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas are built-in, and a part or all of one side wall is formed as a curved plate of a convex shape to the outside, and the reactor inlet pipe and the reactor outlet pipe are opposite to the one side wall and a reactor connected to the other side wall and discharged through the reactor outlet pipe after the exhaust gas introduced through the reactor inlet pipe is reversed in a movement direction by the curved plate.

Description

선택적 촉매 환원 시스템{SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM}Selective Catalytic Reduction System {SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM}

본 발명은 선택적 촉매 환원 반응 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위해 사용되는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a selective catalytic reduction reaction system, and more particularly, to a selective catalytic reduction system used to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas.

산업화가 급속하게 진전됨에 따라 석유나 석탄과 같은 각종 화석 연료의 사용량이 증가하게 되었다. 이로 인하여 화석 연료의 연소 과정에서 배출되는 각종 유해 가스가 심각한 대기 오염을 야기하고 있다. 대표적인 예로서 스모그(Smog) 현상이나 산성비 등을 들 수 있다.As industrialization progresses rapidly, the use of various fossil fuels such as petroleum and coal has increased. As a result, various harmful gases emitted during the combustion of fossil fuels cause serious air pollution. Typical examples include smog and acid rain.

대기 오염의 주범으로는 차량 및 선박의 엔진 또는 화력 발전소나 공장 등으로부터 배출되는 배기가스의 황산화물(SOx)이나 질소산화물(NOx)이 있다.The main culprits of air pollution include sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) in exhaust gases emitted from engines of vehicles and ships, or from thermal power plants or factories.

근래에는 환경 보존에 대한 인식이 높아짐에 따라 이러한 황산화물과 질소산화물에 대한 배출규제가 도입되고 있다.In recent years, with the increasing awareness of environmental conservation, emission regulations for these sulfur oxides and nitrogen oxides have been introduced.

특히, 질소산화물을 저감시키기 위한 대표적인 설비로 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템이 있다. 선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.In particular, there is a selective catalytic reduction (SCR) system as a representative facility for reducing nitrogen oxides. In the selective catalytic reduction system, the exhaust gas and the reducing agent pass together through a reactor in which the catalyst is installed, and the nitrogen oxides and the reducing agent contained in the exhaust gas are reacted to reduce the nitrogen and water vapor.

이러한 선택적 촉매 환원 시스템이 선박에 사용될 경우, 선박용 디젤 엔진에서 배출되는 질소산화물(NOx)의 배출량이 국제 해사 기구(International Maritime Organization)에서 규정한 엔진 국제 대기 오염 방지 3차 규제(IMO Tier-III)를 만족시킬 수 있어야 하므로, 저비용 고효율의 탈질 설비와 함께 효과적인 운용 방법이 요구되고 있다.When such a selective catalytic reduction system is used in ships, the emission of nitrogen oxides (NOx) emitted from marine diesel engines is regulated by the International Maritime Organization (IMO Tier-III) for engine international air pollution prevention 3rd regulation. Therefore, an effective operation method along with a low-cost and high-efficiency denitrification facility is required.

즉, 엔진의 운전 조건에 따라 배기가스에 함유된 질소산화물의 농도가 환경 규제를 만족시키거나 환경 규제 지역 외에서 선박이 운항할 경우에는 선택적 촉매 환원 시스템의 가동을 중단하여 에너지 이용 효율을 향상시킬 필요가 있다.In other words, depending on the operating conditions of the engine, if the concentration of nitrogen oxides contained in exhaust gas satisfies environmental regulations or when a ship operates outside the environmental regulation area, it is necessary to stop the operation of the selective catalytic reduction system to improve energy use efficiency. there is

이와 같이, 선택적 촉매 환원 시스템을 가동할 필요가 없는 경우에는 배기가스를 바이패스 유로로 이동시켜 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기를 우회시켜 배출하고 있다.As such, when it is not necessary to operate the selective catalytic reduction system, the exhaust gas is moved to the bypass flow path to bypass the reactor in which the catalyst for reducing nitrogen oxides is installed and discharged.

또한, 선택적 촉매 환원 시스템은 경제성과 방사능 규제 등을 고려하여 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 갖는 고온 활성 촉매를 주로 이용하고 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다.In addition, the selective catalytic reduction system mainly uses a high-temperature active catalyst having an activation temperature within the range of 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius in consideration of economic efficiency and radiation regulation. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst can stably reduce nitrogen oxides without being poisoned.

그런데, 촉매가 활성 온도 범위 밖에서 반응할 경우, 촉매가 피독되면서 지속적으로 촉매의 활성도가 저하된다. 특히, 고온 활성 촉매가 설치된 반응기에 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도를 갖는 배기 가스가 유입되면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 환원제인 암모니아(NH4)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다. 촉매 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.However, when the catalyst reacts outside the active temperature range, the catalyst is poisoned and the activity of the catalyst is continuously reduced. In particular, when exhaust gas having a relatively low temperature of less than 250 degrees Celsius is introduced into a reactor in which a high-temperature active catalyst is installed, sulfur oxides (SOx) in the exhaust gas and ammonia (NH 4 ) as a reducing agent react to generate catalyst poisoning substances do. The catalyst poisoning material may include at least one of ammonium sulfate ((NH4) 2 SO 4 ) and ammonium bisulfate (NH 4 HSO 4 ).

이러한 촉매 피독 물질은 촉매에 흡착되어 촉매의 활성을 저하시킨다. 따라서, 촉매의 효율을 높이고 유지 보수에 따른 손실을 최소화하기 위해서는 촉매의 온도를 활성 온도 범위 내로 유지하는 것이 요구된다.These catalyst poisoning substances are adsorbed to the catalyst, thereby reducing the activity of the catalyst. Therefore, in order to increase the efficiency of the catalyst and to minimize the loss due to maintenance, it is required to maintain the temperature of the catalyst within the active temperature range.

하지만, 선박용 저속 디젤 엔진의 경우, 디젤 엔진의 부하 변동에 따라 배기가스의 배출량이 달라지고, 선박이 운항 중인 기후 환경도 선택적 촉매 환원 반응에 영향을 미치므로, 촉매의 피독을 완벽하게 피하기 어렵다.However, in the case of a low-speed diesel engine for a ship, the exhaust gas emission varies according to a change in the load of the diesel engine, and the climatic environment in which the ship is operating also affects the selective catalytic reduction reaction, so it is difficult to completely avoid catalyst poisoning.

따라서, 선박의 운항 중에 촉매가 피독되어 요구되는 성능을 내지 못하게 되면, 촉매를 재생시키게 된다. 그리고 촉매를 재생시키는 경우에도, 배기가스를 바이패스 유로로 이동시켜 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기를 우회시켜 배출하고 있다.Accordingly, if the catalyst is poisoned during the operation of the ship and does not perform the required performance, the catalyst is regenerated. And even in the case of regenerating the catalyst, the exhaust gas is moved to the bypass flow path to bypass the reactor in which the catalyst for reducing nitrogen oxides is installed and discharged.

그런데, 선박 또는 차량의 경우 공간의 제약이 따르며, 이로 인하여 선박 또는 차량에 설치되는 선택적 촉매 환원 시스템에 반응기를 거치는 배기 유로와 별개로 바이패스 유로를 마련하기가 쉽지 않다.However, in the case of a ship or vehicle, space is limited, and for this reason, it is not easy to provide a bypass passage separately from an exhaust passage passing through a reactor in a selective catalytic reduction system installed in a ship or vehicle.

또한, 대형 선박에 사용되는 반응기는 크기가 상당하여 일반적인 사각 박스 형태 또는 원통 형태의 반응기를 사용할 경우 설치 공간을 확보하기 어려운 문제점이 있다.In addition, since the size of the reactor used in large ships is considerable, there is a problem in that it is difficult to secure an installation space when using a general square box or cylindrical reactor.

또한, 배기가스의 이동 방향을 반응기를 거쳐가는 방향과 바이패스 유로를 거쳐가는 방향으로 중에서 선택적으로 제어하기 위해서는 상대적으로 고가의 부품인 제어 밸브를 복수 개 사용해야 하므로, 선택적 촉매 환원 시스템의 전반적인 운용 비용을 증가시키는 원인이 된다.In addition, in order to selectively control the movement direction of the exhaust gas in the direction going through the reactor and going through the bypass flow path, a plurality of control valves, which are relatively expensive parts, must be used, so the overall operating cost of the selective catalytic reduction system cause to increase

본 발명의 실시예는 설치 용이성을 향상시키고 전체적인 구성을 간소화시킨 선택적 촉매 환원 시스템을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a selective catalytic reduction system that improves the ease of installation and simplifies the overall configuration.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 상기 배기 유로에서 분기된 반응기 유입관과, 상기 배기 유로에 합류하는 반응기 배출관, 그리고 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내장되며 일측 측벽의 일부 또는 전부가 외부로 볼록한 형태의 곡판으로 형성되고 상기 반응기 유입관과 상기 반응기 배출관이 상기 일측 측벽에 반대되는 타측 측벽에 연결되며 상기 반응기 유입관을 통해 유입된 상기 배기가스가 상기 곡판에 의해 이동 방향이 반대로 전환되어 상기 반응기 배출관을 통해 배출되는 반응기를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a selective catalytic reduction (SCR) system includes an exhaust flow path through which exhaust gas moves, a reactor inlet pipe branched from the exhaust flow path, and a reactor discharge pipe joining the exhaust flow path, and A catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas is built-in, a part or all of one sidewall is formed as a curved plate of a convex shape to the outside, and the reactor inlet pipe and the reactor outlet pipe are on the other sidewall opposite to the one sidewall and a reactor in which the exhaust gas introduced through the reactor inlet pipe is reversed by the curved plate and discharged through the reactor outlet pipe.

상기 반응기 유입관의 일단부는 상기 반응기 내부에 내장된 상기 촉매를 통과하여 상기 반응기의 곡판과 마주할 수 있다. 그리고 상기 반응기 유입관을 통해 상기 반응기 내부로 유입된 상기 배기가스는 상기 곡판에서 이동 방향이 전환된 후 상기 촉매를 거쳐 상기 반응기 배출관을 통해 배출될 수 있다.One end of the reactor inlet pipe may pass through the catalyst built into the reactor to face the curved plate of the reactor. In addition, the exhaust gas introduced into the reactor through the reactor inlet pipe may be discharged through the reactor outlet pipe through the catalyst after the movement direction is changed on the curved plate.

상기 반응기는 상기 타측 측벽에서 상기 일측 측벽을 향해 연장되지만 상기 일측 측벽과는 이격된 격벽부를 포함할 수 있다. 그리고 상기 촉매는 격벽부을 사이에 두고 양측에 각각 배치된 제1 촉매와 제2 촉매를 포함할 수 있다. 이때, 상기 반응기 유입관은 상기 제1 촉매에 대향하도록 상기 반응기에 연결되고, 상기 반응기 배출관은 상기 제2 촉매에 대향하도록 상기 반응기에 연결될 수 있다.The reactor may include a partition wall that extends from the other side wall toward the one side wall but is spaced apart from the one side wall. In addition, the catalyst may include a first catalyst and a second catalyst respectively disposed on both sides with the partition wall portion interposed therebetween. In this case, the reactor inlet pipe may be connected to the reactor to face the first catalyst, and the reactor outlet pipe may be connected to the reactor to face the second catalyst.

상기한 선택적 촉매 환원 시스템에서, 상기 반응기 배출관은 상기 배기 유로와 상기 반응기 유입관이 분기된 지점에 합류할 수 있다. 그리고 상기한 상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 반응기 유입관과 상기 반응기 배출관이 각각 상기 배기 유로에서 분기 및 합류된 지점에 설치되어 상기 배기가스의 이동 방향을 제어하는 4방향 제어 밸브를 더 포함할 수 있다.In the selective catalytic reduction system, the reactor discharge pipe may join at a point where the exhaust flow path and the reactor inlet pipe branch off. And the selective catalytic reduction system may further include a four-way control valve for controlling the movement direction of the exhaust gas by being installed at the point where the reactor inlet pipe and the reactor outlet pipe branch and merge in the exhaust passage, respectively. have.

상기 4방향 제어 밸브는 상기 배기가스를 상기 반응기 유입관을 통해 상기 반응기를 거쳐 이동시키거나 상기 반응기를 우회하여 상기 배기 유로로만 이동시킬 수 있다.The four-way control valve may move the exhaust gas through the reactor through the reactor inlet pipe or may bypass the reactor and move only through the exhaust flow path.

상기 4방향 제어 밸브는 원통형 또는 구형 중공부를 갖는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체의 원통형 또는 구형 중공부와 연결된 제1 유입구와, 상기 밸브 본체의 원통형 또는 구형 중공부와 연결되고 상기 제1 유입구와 이웃한 제1 배출구와, 상기 밸브 본체의 원통형 또는 구형 중공부와 연결되고 상기 제1 배출구와 대향하는 제2 배출구와, 상기 밸브 본체의 원통형 또는 구형 중공부와 연결되고 상기 제1 유입구와 대향하는 제2 유입구, 그리고 상기 밸브 본체의 원통형 또는 구형 중공부에 회전 가능하게 삽입되어 상기 밸브 본체를 통과하는 유체의 이동 방향을 제어하는 밸브 디스크를 포함할 수 있다.The four-way control valve has a valve body having a cylindrical or spherical hollow portion, a first inlet connected to the cylindrical or spherical hollow of the valve body, and a cylindrical or spherical hollow portion of the valve body connected to and adjacent to the first inlet. a first outlet, a second outlet connected with the cylindrical or spherical hollow of the valve body and facing the first outlet, and a second outlet connected with the cylindrical or spherical hollow of the valve body and facing the first inlet 2 inlet, and a valve disk rotatably inserted into the cylindrical or spherical hollow portion of the valve body to control the movement direction of the fluid passing through the valve body.

상기 배기 유로는 상기 4방향 제어 밸브를 기준으로 상류 측인 전방 배기 유로와 하류 측인 후방 배기 유로로 구분될 수 있다. 그리고 상기 4방향 제어 밸브의 상기 제1 유입구는 상기 전방 배기 유로와 연결될 수 있다. 상기 4방향 제어 밸브의 상기 제1 배출구는 상기 후방 배기 유로와 연결될 수 있다. 상기 4방향 제어 밸브의 상기 제2 배출구는 상기 반응기 유입관과 연결될 수 있다. 상기 4방향 제어 밸브의 상기 제2 유입구는 상기 반응기 배출관과 연결될 수 있다.The exhaust flow path may be divided into a front exhaust flow path upstream from the 4-way control valve and a downstream exhaust flow path downstream. In addition, the first inlet of the four-way control valve may be connected to the front exhaust passage. The first outlet of the four-way control valve may be connected to the rear exhaust passage. The second outlet of the four-way control valve may be connected to the reactor inlet pipe. The second inlet of the four-way control valve may be connected to the reactor outlet pipe.

상기 밸브 디스크는 상기 제1 유입구와 상기 제2 배출구를 연결시키고 상기 제1 배출구와 상기 제2 유입구를 연결시키는 제1 위치 모드와, 상기 제1 유입구와 상기 제1 배출구를 연결시키고 상기 제2 배출구와 상기 제2 유입구를 연결시키는 제2 위치 모드 중 어느 하나의 위치 모드로 선택 동작할 수 있다.The valve disc has a first position mode connecting the first inlet and the second outlet and connecting the first outlet and the second inlet, and connecting the first inlet and the first outlet and connecting the second outlet and the second inlet may be selectively operated in any one of the second location modes for connecting the second inlet.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 설치 용이성을 향상시키고 전체적인 구성을 간소화시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system can improve the ease of installation and simplify the overall configuration.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템의 구성도이다.
도 3은 도 2의 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 상태를 나타낸 구성도이다.
도 4은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응 시스템의 구성도이다.
도 5는 도 4의 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 상태를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 사시도이다.1 is a perspective view of a selective catalytic reduction system according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of the selective catalytic reduction system of Figure 1.
3 is a configuration diagram showing the operating state of the selective catalytic reduction system of FIG. 1 of FIG.
4 is a block diagram of a selective catalytic reduction reaction system according to a second embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing the operating state of the selective catalytic reduction system of FIG.
6 is a perspective view of a selective catalytic reduction system according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

또한, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in various embodiments, components having the same configuration are typically described in the first embodiment using the same reference numerals, and in other embodiments, only configurations different from those of the first embodiment will be described. .

도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.It is noted that the drawings are schematic and not drawn to scale. Relative dimensions and proportions of parts in the drawings are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are illustrative only and not limiting. And the same reference numerals are used to denote like features to the same structure, element, or part appearing in two or more drawings.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiment of the present invention specifically represents an ideal embodiment of the present invention. As a result, various modifications of the diagram are expected. Accordingly, the embodiment is not limited to a specific shape of the illustrated area, and includes, for example, a shape modification by manufacturing.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction (SCR) system 101 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .

본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)은 동력 장치에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시키는데 사용된다. 일례로, 동력 장치는 선박에 사용되는 사용되는 2행정 저속 또는 4행정 중속 디젤 엔진일 수 있다.A selective catalytic reduction (SCR) system 101 according to a first embodiment of the present invention is used to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from a power plant. As an example, the power plant may be a two-stroke low-speed or four-stroke medium speed diesel engine used in ships.

하지만, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 동력 장치는 플랜트용 내연기관이거나 차량용 엔진일 수도 있다. 즉, 동력 장치로는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 종류의 엔진이 사용될 수 있다.However, the first embodiment of the present invention is not limited thereto. The power unit may be an internal combustion engine for a plant or an engine for a vehicle. That is, various types of engines known to those of ordinary skill in the art may be used as the power device.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)는 배기 유로(610), 반응기(301), 반응기 유입관(660), 및 반응기 배출관(680)을 포함한다.1 and 2, the selective catalytic reduction system 101 according to the first embodiment of the present invention has an exhaust flow path 610, a reactor 301, a reactor inlet pipe 660, and a reactor outlet pipe ( 680).

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)는 4방향 제어 밸브(500)를 더 포함할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction system 101 according to the first embodiment of the present invention may further include a four-way control valve (500).

배기 유로(610)는 동력 장치에서 배출된 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 이동시킨다. 일례로, 배기 유로(610)는 동력 장치인 디젤 엔진의 배기구와 연결되어 디젤 엔진의 배기가스를 배출시킬 수 있다.The exhaust flow path 610 moves the exhaust gas containing nitrogen oxide (NOx) discharged from the power unit. For example, the exhaust passage 610 may be connected to an exhaust port of a diesel engine, which is a power device, to discharge exhaust gas of the diesel engine.

반응기 유입관(660)은 배기 유로(610)에서 분기되고 후술할 반응기(301)에 연결된다. 반응기 배출관(680)은 배기 유로(610)에 합류되고 후술할 반응기(301)에 연결된다.The reactor inlet pipe 660 is branched from the exhaust flow path 610 and is connected to a reactor 301 to be described later. The reactor discharge pipe 680 joins the exhaust flow path 610 and is connected to a reactor 301 to be described later.

또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 반응기 배출관(680)은 배기 유로(610)와 반응기 유입관(660)이 분기된 지점에 합류할 수 있다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 반응기 유입관(660)이 배기 유로(610)로부터 분기되는 지점과 반응기 배출관(680)이 배기 유로(610)에 합류하는 지점이 동일할 수 있다.In addition, in the first embodiment of the present invention, the reactor discharge pipe 680 may join at a point where the exhaust flow path 610 and the reactor inlet pipe 660 are branched. That is, according to the first embodiment of the present invention, the point at which the reactor inlet pipe 660 diverges from the exhaust channel 610 and the point at which the reactor outlet pipe 680 joins the exhaust channel 610 may be the same.

반응기(301)는 반응기 유입관(660) 및 반응기 배출관(680)과 연결되며, 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매(350)를 내장한다. 이때, 촉매(350)는 모듈의 형태로 반응기(301)의 내부에 배치될 수 있으며, 복수개 설치될 수 있다.The reactor 301 is connected to the reactor inlet pipe 660 and the reactor outlet pipe 680, and contains a catalyst 350 for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas. In this case, the catalyst 350 may be disposed inside the reactor 301 in the form of a module, and a plurality of catalysts may be installed.

또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 반응기(301)는 일측 측벽의 일부 또는 전부가 외부로 볼록한 형태의 곡판(330)으로 형성된다. 그리고, 반응기 유입관(660)과 반응기 배출관(680)은 반응기(301)의 일측 측벽에 반대되는 타측 측벽에 연결된다. 즉, 반응기(301)는 반응기 유입관(660)을 통해 유입된 배기가스가 곡판(330)에 의해 이동 방향이 반대로 전환되어 반응기 배출관(680)을 통해 배출되는 구조로 형성된다.In addition, in the first embodiment of the present invention, the reactor 301 is formed as a curved plate 330 in the form of a part or all of one side wall is convex to the outside. In addition, the reactor inlet pipe 660 and the reactor outlet pipe 680 are connected to the other side wall opposite to one side wall of the reactor 301 . That is, the reactor 301 is formed in a structure in which the exhaust gas introduced through the reactor inlet pipe 660 is reversed by the curved plate 330 to be discharged through the reactor outlet pipe 680 .

구체적으로, 반응기 유입관(660)의 일단부는 반응기(301) 내부에 내장된 촉매(350)를 통과하여 반응기(301)의 곡판(330)과 집적적으로 마주할 수 있다. 그리고 반응기 유입관(660)을 통해 반응기(301) 내부로 유입된 배기가스는 곡판(330)에서 이동 방향이 전환된 후 촉매(350)를 거쳐 반응기 배출관(680)을 통해 배출될 수 있다.Specifically, one end of the reactor inlet pipe 660 may pass through the catalyst 350 built in the reactor 301 to integrally face the curved plate 330 of the reactor 301 . In addition, the exhaust gas introduced into the reactor 301 through the reactor inlet pipe 660 may be discharged through the reactor outlet pipe 680 through the catalyst 350 after the movement direction is changed in the curved plate 330 .

촉매(350)는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 촉매(350)는 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매(350)가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매(350)가 활성 온도 범위 밖에서 반응하면, 촉매(350)가 피독되면서 효율이 저하된다.The catalyst 350 may be made of various materials known to those skilled in the art, such as zeolite, vanadium, and platinum. For example, the catalyst 350 may have an activation temperature within the range of 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst 350 can stably reduce nitrogen oxides without being poisoned. When the catalyst 350 reacts outside the active temperature range, the catalyst 350 is poisoned and the efficiency is lowered.

예를 들어, 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도에서 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 환원 반응이 일어나면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 환원제인 암모니아(NH3)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다.For example, when a reduction reaction to reduce nitrogen oxides contained in exhaust gas occurs at a relatively low temperature of 150 degrees Celsius or more and less than 250 degrees Celsius, sulfur oxides (SOx) of exhaust gas and ammonia (NH 3 ) as a reducing agent reacts to form a catalyst poisoning substance.

구체적으로, 촉매(350)를 피독시키는 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 피독 물질은 촉매(350)에 흡착되어 촉매의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해되므로, 반응기(301) 내의 촉매(350)를 승온시켜 피독된 촉매(350)를 재생할 수 있다.Specifically, the poisoning material that poisons the catalyst 350 may include at least one of ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) and ammonium bisulfate (NH 4 HSO 4 ). This catalyst poisoning material is adsorbed to the catalyst 350 to reduce the activity of the catalyst. Since the catalyst poisoning material is decomposed at a relatively high temperature, that is, at a temperature within the range of 350 degrees Celsius to 450 degrees Celsius, the catalyst 350 in the reactor 301 may be heated to regenerate the poisoned catalyst 350 .

촉매(350)에서 질소산화물과 반응하는 환원제로는 암모니아(NH3)가 사용되는데, 이는 환원제 전구체인 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액의 형태로 공급될 수 있다. 암모니아 자체가 오염 물질로 보관과 운반이 용이하지 않기 때문에 안정적인 우레아 수용액을 사용하는 것이 보편적이다. 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액은 가수분해 또는 열분해되어 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)을 생성한다. 그리고 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해한다. 즉, 우레아를 분해시켜 질소산화물과 반응하는 환원제인 암모니아를 생성하게 된다.As a reducing agent reacting with nitrogen oxides in the catalyst 350, ammonia (NH 3 ) is used, which is a reducing agent precursor urea (urea, CO(NH 2 ) 2 ) It may be supplied in the form of an aqueous solution. Since ammonia itself is a contaminant, it is not easy to store and transport, so it is common to use a stable aqueous urea solution. Urea (urea, CO(NH 2 ) 2 ) aqueous solution is hydrolyzed or pyrolyzed to produce ammonia (NH 3 ) and isocyanic acid (HNCO). And isocyanic acid (HNCO) is again decomposed into ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ). That is, urea is decomposed to produce ammonia, a reducing agent that reacts with nitrogen oxides.

4방향 제어 밸브(500)는 반응기 유입관(660)과 반응기 배출관(680)이 각각 배기 유로(660)에서 분기 및 합류된 지점에 설치되어 배기가스의 이동 방향을 제어한다. 즉, 4방향 제어 밸브(500)는 배기가스를 반응기 유입관(660)을 통해 반응기(301)를 거쳐 이동시키거나 반응기(301)를 우회하여 배기 유로(610)로만 이동시킬 수 있다.The four-way control valve 500 is installed at a point where the reactor inlet pipe 660 and the reactor outlet pipe 680 branch and merge in the exhaust flow path 660, respectively, to control the movement direction of the exhaust gas. That is, the four-way control valve 500 may move the exhaust gas through the reactor 301 through the reactor inlet pipe 660 or bypass the reactor 301 to move only the exhaust flow path 610 .

구체적으로, 4방향 제어 밸브(500)는 밸브 본체(530), 제1 유입구(511), 제1 배출구(519), 제2 배출구(521), 제2 유입구(529), 및 밸브 디스크(550)를 포함할 수 있다.Specifically, the four-way control valve 500 includes a valve body 530 , a first inlet 511 , a first outlet 519 , a second outlet 521 , a second inlet 529 , and a valve disk 550 . ) may be included.

밸브 본체(530)는 원통형 중공부를 갖는다. 그리고 제1 유입구(511)는 밸브 본체(530)의 원통형 중공부와 연결되고, 제1 배출구(519)는 제1 유입구(511)와 이웃한 위치에서 밸브 본체(530)의 원통형 중공부와 연결된다. 제2 배출구(521)는 제1 배출구(519)와 대향하는 위치에서 밸브 본체(530)의 원통형 중공부와 연결되고, 제2 유입구(529)는 제1 유입구(511)와 대향하는 위치에서 밸브 본체(530)의 원통형 중공부와 연결된다.The valve body 530 has a cylindrical hollow portion. And the first inlet 511 is connected to the cylindrical hollow of the valve body 530, and the first outlet 519 is connected to the cylindrical hollow of the valve body 530 at a position adjacent to the first inlet 511 do. The second outlet 521 is connected to the cylindrical hollow of the valve body 530 at a position opposite to the first outlet 519 , and the second inlet 529 is connected to the valve at a position opposite to the first inlet 511 . It is connected to the cylindrical hollow part of the body (530).

밸브 디스크(550)는 밸브 본체(530)의 원통형 중공부에 회전 가능하게 삽입된다. 그리고 밸브 디스크(550)는 회전하면서 밸브 본체(530)를 통과하는 유체의 이동 방향을 제어한다. 한편, 밸브 디스크(550)는 중앙의 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 밸브 디스크(550)는 원통형 중공부에서 회전 가능하도록 사각 판형으로 형성될 수 있다.The valve disk 550 is rotatably inserted into the cylindrical hollow portion of the valve body 530 . And the valve disk 550 controls the movement direction of the fluid passing through the valve body 530 while rotating. Meanwhile, the valve disk 550 may rotate about a central rotational axis. In addition, in the first embodiment of the present invention, the valve disk 550 may be formed in a square plate shape to be rotatable in the cylindrical hollow.

이하, 본 명세서에서, 배기 유로(610)는 4방향 제어 밸브(500)가 설치된 지점을 기준으로 상류 측인 전방 배기 유로(611)와 하류 측인 후방 배기 유로(612)로 구분될 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 상류와 하류는 배기가스의 이동 방향을 기준으로 결정되며, 전방은 상류 측 방향을 의미하고, 후방은 하류 측 방향을 의미한다.Hereinafter, in the present specification, the exhaust passage 610 may be divided into a front exhaust passage 611 that is an upstream side and a rear exhaust passage 612 that is a downstream side based on a point where the four-way control valve 500 is installed. In addition, in this specification, upstream and downstream are determined based on the movement direction of the exhaust gas, the front means the upstream direction, and the rear means the downstream direction.

또한, 4방향 제어 밸브(500)가 배기 유로(610), 반응기 유입관(660), 및 반응기 배출관(680)과 연결된 상태를 구체적으로 설명하면, 4방향 제어 밸브(500)의 제1 유입구(511)는 전방 배기 유로(611)와 연결되며, 4방향 제어 밸브(500)의 제1 배출구(519)는 후방 배기 유로(612)와 연결될 수 있다. 또한, 4방향 제어 밸브(500)의 제2 배출구(521)는 반응기 유입관(660)과 연결되며, 4방향 제어 밸브(500)의 제2 유입구(529)는 반응기 배출관(680)과 연결될 수 있다.In addition, if the state in which the four-way control valve 500 is connected to the exhaust flow path 610, the reactor inlet pipe 660, and the reactor outlet pipe 680 is specifically described, the first inlet ( 511 may be connected to the front exhaust passage 611 , and the first outlet 519 of the four-way control valve 500 may be connected to the rear exhaust passage 612 . In addition, the second outlet 521 of the four-way control valve 500 may be connected to the reactor inlet pipe 660, and the second inlet 529 of the four-way control valve 500 may be connected to the reactor outlet pipe 680. have.

그리고 밸브 디스크(550)는 회전하면서 제1 유입구(511)와 제2 배출구(521)를 연결시키고 제1 배출구(519)와 제2 유입구(529)를 연결시키는 제1 위치 모드와, 제1 유입구(511)와 제1 배출구(519)를 연결시키고 제2 배출구(521)와 제2 유입구(529)를 연결시키는 제2 위치 모드 중 어느 하나의 위치 모드로 선택 동작할 수 있다.In addition, the valve disk 550 rotates and connects the first inlet 511 and the second outlet 521 and connects the first outlet 519 and the second inlet 529 in a first position mode, and the first inlet A selective operation may be performed in any one position mode among the second position modes in which the 511 and the first outlet 519 are connected and the second outlet 521 and the second inlet 529 are connected.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 동작 원리를 상세히 설명한다.Hereinafter, the operating principle of the selective catalytic reduction system 101 according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 .

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 4방향 제어 밸브(500)는 제1 위치 모드와 제2 위치 모드 중 어느 하나의 모드로 선택 동작할 수 있다.According to the first embodiment of the present invention, the four-way control valve 500 may selectively operate in any one of the first position mode and the second position mode.

도 2에 도시한 바와 같이, 4방향 제어 밸브(500)는, 제1 위치 모드에서, 제1 유입구(511)와 제2 배출구(521)를 연결시키고 제1 배출구(519)와 제2 유입구(529)를 연결시키게 된다.As shown in Figure 2, the four-way control valve 500, in the first position mode, connects the first inlet 511 and the second outlet 521, and the first outlet 519 and the second inlet ( 529) is connected.

따라서, 배기 유로(610)를 따라 이동하던 배기가스는 4방향 제어 밸브(500)에 의해 반응기 유입관(660)로 이동하게 된다. 반응기 유입관(660)으로 이동한 배기가스는 반응기(301)를 거치게 된다. 반응기(301)에 유입된 배기가스는 곡판(330)에 의해 이동 방향이 전환된 후 촉매(350)를 거쳐 반응기 배출관(680)을 통해 배출된다. 그리고 반응기 배출관(680)을 통해 배출된 배기가스는 다시 4방향 제어 밸브(500)를 거쳐 배기 유로(610)로 이동하게 된다.Accordingly, the exhaust gas moving along the exhaust flow path 610 moves to the reactor inlet pipe 660 by the four-way control valve 500 . The exhaust gas moved to the reactor inlet pipe 660 passes through the reactor 301 . The exhaust gas introduced into the reactor 301 is discharged through the reactor discharge pipe 680 through the catalyst 350 after the movement direction is converted by the curved plate (330). And the exhaust gas discharged through the reactor discharge pipe 680 moves to the exhaust flow path 610 through the four-way control valve 500 again.

4방향 제어 밸브(500)의 제1 위치 모드는 선택적 촉매 시스템(101)을 가동하여 배기가스에 함유된 질소산화물의 농도를 저감시키고자 할 때 선택될 수 있다.The first position mode of the four-way control valve 500 may be selected when the selective catalyst system 101 is operated to reduce the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas.

도 3에 도시한 바와 같이, 4방향 제어 밸브(500)가 회전하여 제2 위치 모드가 되면, 제1 유입구(511)와 제1 배출구(519)를 연결시키고 제2 배출구(521)와 제2 유입구(529)를 연결시키게 된다. 이때, 배기가스는 4방향 제어 밸브(500)에 의해 반응기 유입관(660)으로 이동하지 못하고 배기 유로(610)로만 이동하게 된다. 즉, 배기가스는 반응기(301)를 우회하여 이동하게 된다.As shown in FIG. 3 , when the four-way control valve 500 rotates to enter the second position mode, the first inlet 511 and the first outlet 519 are connected, and the second outlet 521 and the second The inlet 529 is connected. At this time, the exhaust gas does not move to the reactor inlet pipe 660 by the four-way control valve 500 but moves only to the exhaust flow path 610 . That is, the exhaust gas bypasses the reactor 301 and moves.

4방향 제어 밸브(500)의 제2 위치 모드는 엔진의 운전 조건에 따라 배기가스에 함유된 질소산화물의 농도가 환경 규제를 만족시키거나 환경 규제 지역 외에서 선박이 운항할 경우에는 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 가동을 중단하거나, 선박의 운항 중에 촉매가 피독되어 요구되는 성능을 내지 못하여 촉매(350)를 재생시키고자 할 때 선택될 수 있다.The second position mode of the four-way control valve 500 is a selective catalytic reduction system ( It may be selected when the operation of 101) is stopped, or the catalyst 350 is regenerated because the catalyst is poisoned and does not produce the required performance during the operation of the ship.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 설치 용이성을 향상시키고 전체적인 구성을 간소화시킬 수 있다.By such a configuration, the selective catalytic reduction system 101 according to the first embodiment of the present invention can improve the ease of installation and simplify the overall configuration.

즉, 상대적으로 고가의 부품인 제어 밸브의 사용을 최소화할 수 있으며, 하나의 4방향 제어 밸브(500)만 제어하면 되므로, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 운용도 간편하게 단순화시킬 수 있다.That is, it is possible to minimize the use of the control valve, which is a relatively expensive component, and only one four-way control valve 500 needs to be controlled, so the operation of the selective catalytic reduction system 101 can be simplified.

또한, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 전반적인 공간 활용도도 향상시킬 수 있다.In addition, the overall space utilization of the selective catalytic reduction system 101 can be improved.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction system 102 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5 .

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)에서, 반응기(302)는 곡판(330)의 중심을 가로지는 방향으로 형성되어 내부 공간의 일부를 구획하는 격벽부(340)를 포함한다. 즉, 격벽부(340)가 반응기(300)의 내부 전체를 분할하는 것은 아니다. 구체적으로, 격벽부(340)는 곡판(330)인 반응기(300)의 일측 측벽에 반대되는 타측 측벽에서 일측 측벽을 향해 연장되지만 일측 측벽과는 이격된다.4 and 5, in the selective catalytic reduction system 102 according to the second embodiment of the present invention, the reactor 302 is formed in a direction crossing the center of the curved plate 330, It includes a partition wall part 340 partitioning a part. That is, the partition wall 340 does not divide the entire interior of the reactor 300 . Specifically, the partition wall portion 340 extends from the other side wall opposite to the one side wall of the reactor 300 that is the curved plate 330 toward the one side wall, but is spaced apart from the one side wall.

또한, 촉매(350)는 격벽부(340)을 사이에 두고 양측에 각각 배치된 제1 촉매(351)와 제2 촉매(352)를 포함한다. 그리고 반응기 유입관(660)은 제1 촉매(351)에 대향하도록 반응기(300)에 연결되고, 반응기 배출관(680)은 제2 촉매(352)에 대향하도록 반응기(300)에 연결된다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에서는, 반응기 유입관(660)이 반응기(300) 내부로 삽입되어 촉매(350)를 통과함으로써 곡판(330)과 직접적으로 마주하지 않는다.In addition, the catalyst 350 includes a first catalyst 351 and a second catalyst 352 respectively disposed on both sides with the partition wall portion 340 interposed therebetween. And the reactor inlet pipe 660 is connected to the reactor 300 to face the first catalyst 351 , and the reactor outlet pipe 680 is connected to the reactor 300 to face the second catalyst 352 . That is, in the second embodiment of the present invention, the reactor inlet pipe 660 is inserted into the reactor 300 and passes through the catalyst 350 so that it does not directly face the curved plate 330 .

이와 같은 구조에 의하여, 반응기 유입관(660)을 통해 반응기(300) 내부로 유입된 배기가스는 제1 촉매(351)를 거친 후 곡판(330)에서 이동 방향이 전환되어 제2 촉매(352)를 거쳐 반응기 배출관(680)을 통해 배출된다.With this structure, the exhaust gas introduced into the reactor 300 through the reactor inlet pipe 660 passes through the first catalyst 351 and then the movement direction is changed on the curved plate 330 to change the movement direction of the second catalyst 352 . It is discharged through the reactor discharge pipe (680).

한편, 본 발명의 제2 실시예에서, 4방향 제어 밸브(500)의 동작 원리는 제1 실시예와 동일하다.Meanwhile, in the second embodiment of the present invention, the operating principle of the four-way control valve 500 is the same as that of the first embodiment.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)도 설치 용이성을 향상시키고 전체적인 구성을 간소화시킬 수 있다.By this configuration, the selective catalytic reduction system 102 according to the second embodiment of the present invention can also improve the ease of installation and simplify the overall configuration.

즉, 상대적으로 고가의 부품인 제어 밸브의 사용을 최소화할 수 있으며, 하나의 4방향 제어 밸브(500)만 제어하면 되므로, 선택적 촉매 환원 시스템(102)의 운용도 간편하게 단순화시킬 수 있다.That is, it is possible to minimize the use of the control valve, which is a relatively expensive component, and only one four-way control valve 500 needs to be controlled, so the operation of the selective catalytic reduction system 102 can be simplified.

또한, 선택적 촉매 환원 시스템(102)의 전반적인 공간 활용도도 향상시킬 수 있다.In addition, the overall space utilization of the selective catalytic reduction system 102 may be improved.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction system 103 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 .

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)에서는 4방향 제어 밸브(501)의 밸브 본체(531)가 구형 중공부를 갖는다. 또한, 밸브 디스크(551)는 구형 중공부에서 회전 가능하도록 원판형으로 형성될 수 있다.7, in the selective catalytic reduction system 103 according to the third embodiment of the present invention, the valve body 531 of the four-way control valve 501 has a spherical hollow portion. In addition, the valve disk 551 may be formed in a disk shape to be rotatable in the spherical hollow.

이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)에서는 4방향 제어 밸브(501)의 유입구와 배출구를 필요에 따라 다양한 방향으로 설정할 수 있다.As such, in the selective catalytic reduction system 103 according to the third embodiment of the present invention, the inlet and outlet of the four-way control valve 501 can be set in various directions as needed.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. will be.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims, the meaning and scope of the claims, and All changes or modifications derived from the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

101, 102, 103: 선택적 촉매 환원 시스템
301, 302: 반응기
330: 곡판
350: 촉매
351: 제1 촉매
352: 제2 촉매
500, 501: 4방향 제어 밸브
511: 제1 유입구
519: 제1 배출구
521: 제2 배출구
529: 제2 유입구
530, 531: 밸브 본체
550, 551: 밸브 디스크
610: 배기 유로
611: 전방 배기 유로
612: 후방 배기 유로
660: 반응기 유입관
680: 반응기 배출관101, 102, 103: selective catalytic reduction system
301, 302: reactor
330: curved plate
350: catalyst
351: first catalyst
352: second catalyst
500, 501: 4-way control valve
511: first inlet
519: first outlet
521: second outlet
529: second inlet
530, 531: valve body
550, 551: valve disc
610: exhaust flow path
611: front exhaust flow path
612: rear exhaust flow path
660: reactor inlet pipe
680: reactor discharge pipe

Claims (8)

배기가스가 이동하는 배기 유로;
상기 배기 유로에서 분기된 반응기 유입관;
상기 배기 유로에 합류하는 반응기 배출관; 및
상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내장되며, 일측 측벽의 일부 또는 전부가 외부로 볼록한 형태의 곡판으로 형성되고, 상기 반응기 유입관과 상기 반응기 배출관이 상기 일측 측벽에 반대되는 타측 측벽에 연결되며, 상기 반응기 유입관을 통해 유입된 상기 배기가스가 상기 곡판에 의해 이동 방향이 반대로 전환되어 상기 반응기 배출관을 통해 배출되는 반응기
를 포함하고,
상기 반응기 배출관은 상기 배기 유로와 상기 반응기 유입관이 분기된 지점에 합류하며,
상기 반응기 유입관과 상기 반응기 배출관이 각각 상기 배기 유로에서 분기 및 합류된 지점에 설치되어 상기 배기가스의 이동 방향을 제어하는 4방향 제어 밸브를 더 포함하고,
상기 4방향 제어 밸브는,
원통형 또는 구형 중공부를 갖는 밸브 본체;
상기 밸브 본체의 원통형 또는 구형 중공부와 연결된 제1 유입구;
상기 밸브 본체의 원통형 또는 구형 중공부와 연결되고 상기 제1 유입구와 이웃한 제1 배출구;
상기 밸브 본체의 원통형 또는 구형 중공부와 연결되고 상기 제1 배출구와 대향하는 제2 배출구;
상기 밸브 본체의 원통형 또는 구형 중공부와 연결되고 상기 제1 유입구와 대향하는 제2 유입구; 및
상기 밸브 본체의 원통형 또는 구형 중공부에 회전 가능하게 삽입되어 상기 밸브 본체를 통과하는 유체의 이동 방향을 제어하는 밸브 디스크
를 포함하며,
상기 밸브 디스크는 상기 제1 유입구와 상기 제2 배출구를 연결시키고 상기 제1 배출구와 상기 제2 유입구를 연결시키는 제1 위치 모드와, 상기 제1 유입구와 상기 제1 배출구를 연결시키고 상기 제2 배출구와 상기 제2 유입구를 연결시키는 제2 위치 모드 중 어느 하나의 위치 모드로 선택 동작하는 선택적 촉매 환원 시스템.an exhaust passage through which exhaust gas moves;
a reactor inlet pipe branched from the exhaust passage;
a reactor discharge pipe joining the exhaust passage; and
A catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas is built-in, and a part or all of one sidewall is formed as a curved plate of a convex shape to the outside, and the reactor inlet pipe and the reactor outlet pipe are opposite to the one sidewall. The reactor is connected to the side wall, and the exhaust gas introduced through the reactor inlet pipe is reversed in a movement direction by the curved plate and discharged through the reactor outlet pipe
including,
The reactor outlet pipe joins the point where the exhaust flow path and the reactor inlet pipe branch off,
The reactor inlet pipe and the reactor outlet pipe further include a four-way control valve installed at a branching and merging point in the exhaust flow path, respectively, to control the movement direction of the exhaust gas,
The four-way control valve,
a valve body having a cylindrical or spherical hollow portion;
a first inlet connected to the cylindrical or spherical hollow of the valve body;
a first outlet connected to the cylindrical or spherical hollow of the valve body and adjacent to the first inlet;
a second outlet connected to the cylindrical or spherical hollow of the valve body and facing the first outlet;
a second inlet connected to the cylindrical or spherical hollow of the valve body and opposite to the first inlet; and
A valve disk rotatably inserted into the cylindrical or spherical hollow of the valve body to control the direction of movement of the fluid passing through the valve body
includes,
The valve disc has a first position mode connecting the first inlet and the second outlet and connecting the first outlet and the second inlet, and connecting the first inlet and the first outlet and connecting the second outlet and a selective catalytic reduction system selectively operating in any one of the second position modes connecting the second inlet. 제1항에 있어서,
상기 반응기 유입관의 일단부는 상기 반응기 내부에 내장된 상기 촉매를 통과하여 상기 반응기의 곡판과 마주하며,
상기 반응기 유입관을 통해 상기 반응기 내부로 유입된 상기 배기가스는 상기 곡판에서 이동 방향이 전환된 후 상기 촉매를 거쳐 상기 반응기 배출관을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.According to claim 1,
One end of the reactor inlet pipe passes through the catalyst built into the reactor and faces the curved plate of the reactor,
Selective catalytic reduction system, characterized in that the exhaust gas introduced into the reactor through the reactor inlet pipe is discharged through the reactor outlet pipe through the catalyst after the movement direction is changed on the curved plate. 제1항에 있어서,
상기 반응기는 상기 타측 측벽에서 상기 일측 측벽을 향해 연장되지만 상기 일측 측벽과는 이격된 격벽부를 포함하고,
상기 촉매는 격벽부을 사이에 두고 양측에 각각 배치된 제1 촉매와 제2 촉매를 포함하며,
상기 반응기 유입관은 상기 제1 촉매에 대향하도록 상기 반응기에 연결되고, 상기 반응기 배출관은 상기 제2 촉매에 대향하도록 상기 반응기에 연결된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.According to claim 1,
The reactor includes a partition wall that extends from the other side wall toward the one side wall but is spaced apart from the one side wall,
The catalyst includes a first catalyst and a second catalyst respectively disposed on both sides with a partition wall therebetween,
The reactor inlet pipe is connected to the reactor to face the first catalyst, and the reactor outlet pipe is connected to the reactor to face the second catalyst. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 4방향 제어 밸브는 상기 배기가스를 상기 반응기 유입관을 통해 상기 반응기를 거쳐 이동시키거나 상기 반응기를 우회하여 상기 배기 유로로만 이동시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.According to claim 1,
The four-way control valve moves the exhaust gas through the reactor through the reactor inlet pipe or bypasses the reactor to move only the exhaust flow path. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 배기 유로는 상기 4방향 제어 밸브를 기준으로 상류 측인 전방 배기 유로와 하류 측인 후방 배기 유로로 구분되고,
상기 4방향 제어 밸브의 상기 제1 유입구는 상기 전방 배기 유로와 연결되며,
상기 4방향 제어 밸브의 상기 제1 배출구는 상기 후방 배기 유로와 연결되고,
상기 4방향 제어 밸브의 상기 제2 배출구는 상기 반응기 유입관과 연결되며,
상기 4방향 제어 밸브의 상기 제2 유입구는 상기 반응기 배출관과 연결되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.According to claim 1,
The exhaust passage is divided into a front exhaust passage on the upstream side and a rear exhaust passage on the downstream side with respect to the four-way control valve,
The first inlet of the four-way control valve is connected to the front exhaust passage,
The first outlet of the four-way control valve is connected to the rear exhaust passage,
The second outlet of the four-way control valve is connected to the reactor inlet pipe,
The second inlet of the four-way control valve is a selective catalytic reduction system, characterized in that connected to the reactor outlet pipe. 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003206730A (en) * 2002-01-16 2003-07-25 Osaka Gas Co Ltd Exhaust emission control method and exhaust emission control device
JP3518398B2 (en) 1999-03-11 2004-04-12 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2008068176A (en) * 2006-09-13 2008-03-27 Showa Aircraft Ind Co Ltd Catalytic carrier for cleaning exhaust gas
JP2010150978A (en) 2008-12-24 2010-07-08 Ud Trucks Corp Exhaust emission control device
JP4595926B2 (en) 2006-11-13 2010-12-08 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
KR101445038B1 (en) 2013-06-28 2014-09-26 두산엔진주식회사 System for selective catalytic reuction and catalytic regeneration

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3518398B2 (en) 1999-03-11 2004-04-12 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2003206730A (en) * 2002-01-16 2003-07-25 Osaka Gas Co Ltd Exhaust emission control method and exhaust emission control device
JP2008068176A (en) * 2006-09-13 2008-03-27 Showa Aircraft Ind Co Ltd Catalytic carrier for cleaning exhaust gas
JP4595926B2 (en) 2006-11-13 2010-12-08 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2010150978A (en) 2008-12-24 2010-07-08 Ud Trucks Corp Exhaust emission control device
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