KR102357036B1 - Selective catalytic reuction system and operating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디젤 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 마련된 반응기와, 상기 촉매를 사이에 두고 상기 반응기 전후단의 차압을 측정하기 위한 복수의 압력 센서, 그리고 상기 촉매를 거친 배기가스의 질소산화물 저감 효율을 측정하기 위한 복수의 질소산화물 농도 센서를 포함한다.The present invention relates to a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from a diesel engine and a method for operating the same, and the selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention is a nitrogen oxide contained in exhaust gas. A reactor having a catalyst provided therein for reducing , a plurality of pressure sensors for measuring the differential pressure between the front and rear ends of the reactor with the catalyst interposed therebetween, and a plurality of for measuring the nitrogen oxide reduction efficiency of the exhaust gas that has passed through the catalyst of nitrogen oxide concentration sensor.
Description
본 발명의 실시예는 선택적 촉매 환원 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디젤 엔진에서 배출된 배기가스의 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a selective catalytic reduction system and an operating method thereof, and more particularly, to a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides in exhaust gas discharged from a diesel engine and an operating method thereof.
일반적으로 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 디젤 엔진, 보일러, 소각기 등에서 발생된 배기가스를 정화하여 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템이다.In general, a selective catalytic reduction (SCR) system is a system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas by purifying exhaust gas generated from diesel engines, boilers, incinerators, and the like.
이중 디젤 엔진은 압축착화 연소방식으로 인해 배기가스 내 다량의 질소산화물(NOx)이 함유된다. 또한, 디젤 엔진은 희박 연소(lean burn)로 가솔린 엔진과 다르게 삼원 촉매(three way catalyst)를 사용 할 수 없다. 이에 강화되는 배기가스 규제를 만족시키기 위해서는 디젤 엔진에 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 도입이 보편화 되고 있다.Among them, the diesel engine contains a large amount of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas due to the compression ignition combustion method. Also, unlike gasoline engines, diesel engines cannot use a three-way catalyst because of their lean burn. In order to satisfy the stricter exhaust gas regulations, the introduction of a selective catalytic reduction (SCR) system to diesel engines is becoming common.
선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.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.
그런데 선박에 사용되는 디젤 엔진과 같이 주로 낮은 부하에서 주로 운전되는 디젤 엔진의 경우 환원제로 사용되는 요소수에서 우레아(urea)가 퇴적하여 침전물(deposit)이 생성되기 쉽다.However, in the case of a diesel engine mainly operated at a low load, such as a diesel engine used in a ship, urea is deposited in the urea water used as a reducing agent, so that a deposit is easily generated.
예를 들어, 우레아가 섭씨 250도 미만의 온도를 갖는 배기가스에 분사되면, 우레아가 분해되면서 생성되는 뷰렛(biuret), 시아누르산(cyanuric acid), 멜라민(melamine), 및 아멜린(ammeline) 등과 같은 침전물에 생성될 수 있다. 디젤 엔진이 저부하에서 운전하면 배기가스의 온도가 낮아지므로, 침전물의 생성이 증가된다.For example, when urea is injected into an exhaust gas having a temperature of less than 250 degrees Celsius, biuret, cyanuric acid, melamine, and ammeline, which are produced while decomposing urea It may be formed in sediments such as When the diesel engine is operated at low load, the temperature of the exhaust gas is lowered, and thus the formation of deposits is increased.
또한, 선박에 사용되는 디젤 엔진은 황의 함량이 높은 저품질의 연료를 주로 사용하므로, 이 경우 환원제로 사용되는 우레아(urea)와 그을음(soot)가 함께 촉매가 설치된 반응기의 입구를 막는 은폐(masking) 현상이 빈번하게 발생되고 있다. 이러한 현상은 디젤 엔진의 배기가스가 갖는 압력을 높여 성능을 저하시키거나 연 료소비 효율을 악화를 일으킬 수 있으며, 장기적으로는 전체 기관의 정지를 야기할 수 있다.In addition, since diesel engines used in ships mainly use low-quality fuel with a high sulfur content, in this case, urea and soot used as a reducing agent block the inlet of the reactor in which the catalyst is installed. The phenomenon occurs frequently. This phenomenon may increase the pressure of the exhaust gas of the diesel engine and cause deterioration of performance or fuel consumption efficiency, and in the long term, may cause the entire engine to stop.
본 발명의 실시예는 촉매가 설치된 반응기 전후단의 압력 차이와 질소산화물 저감 효율을 측정하여 모니터링함으로써 효과적인 유지 보수가 가능한 선택적 촉매 환원 시스템 및 그 운용 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a selective catalytic reduction system capable of effective maintenance by measuring and monitoring the pressure difference between the front and rear ends of the reactor in which the catalyst is installed and the nitrogen oxide reduction efficiency, and a method for operating the same.
본 발명의 실시예에 따르면, 디젤 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 마련된 반응기와, 상기 촉매를 사이에 두고 상기 반응기 전후단의 차압을 측정하기 위한 복수의 압력 센서, 그리고 상기 촉매를 거친 배기가스의 질소산화물 저감 효율을 측정하기 위한 복수의 질소산화물 농도 센서를 포함한다. 또한, 상기 복수의 압력 센서가 측정한 상기 반응기 전후단의 압력 차이가 기준값 이상이거나 상기 복수의 질소산화물 농도 센서가 측정한 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 상기 디젤 엔진을 기설정된 시간 동안 최대 부하로 운전시킨다.According to an embodiment of the present invention, a selective catalytic reduction (SCR) system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from a diesel engine includes a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas inside. A reactor provided in the, a plurality of pressure sensors for measuring the differential pressure between the front and rear ends of the reactor with the catalyst interposed therebetween, and a plurality of nitrogen oxide concentration sensors for measuring the nitrogen oxide reduction efficiency of the exhaust gas that has passed through the catalyst do. In addition, if the pressure difference between the front and rear ends of the reactor measured by the plurality of pressure sensors is equal to or greater than the reference value or the nitrogen oxide reduction efficiency measured by the plurality of nitrogen oxide concentration sensors is less than the reference value, the diesel engine is set to the maximum load for a preset time. drive
상기한 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 상기 디젤 엔진이 최대 부하로 운전된 이후에도 상기 복수의 압력 센서가 측정한 상기 반응기 전후단의 압력 차이가 기준값 이상이면 점등하는 클리닝 경고등과, 상기 디젤 엔진이 최대 부하로 운전된 이후에도 상기 복수의 질소산화물 농도 센서가 측정한 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 점등하는 촉매 교체 경고등을 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction (SCR) system includes a cleaning warning light that lights up when the pressure difference between the front and rear ends of the reactor measured by the plurality of pressure sensors is equal to or greater than a reference value even after the diesel engine is operated at maximum load; Even after the diesel engine is operated at the maximum load, when the nitrogen oxide reduction efficiency measured by the plurality of nitrogen oxide concentration sensors is less than the reference value, a catalyst replacement warning lamp may be further included.
상기 디젤 엔진에는 과급기가 장착되며, 상기 클리닝 경고등이 소등된 상태에서 상기 촉매 교체 경고등이 점등하는 경우 상기 촉매의 교체와 함께 상기 과급기가 장착된 상기 디젤 엔진의 이상 유무에 대한 점검을 수행할 수 있다.The diesel engine is equipped with a supercharger, and when the catalyst replacement warning light is turned on while the cleaning warning light is turned off, the diesel engine equipped with the supercharger can be checked for abnormality along with the replacement of the catalyst. .
상기한 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 상기 복수의 압력 센서와 상기 복수의 질소산화물 농도 센서로부터 정보를 전달받고 상기 클리닝 경고등과 상기 촉매 교체 경고등에 신호를 전달하는 제어 장치를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction (SCR) system further includes a control device that receives information from the plurality of pressure sensors and the plurality of nitrogen oxide concentration sensors and transmits signals to the cleaning warning lamp and the catalyst replacement warning lamp can do.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 디젤 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 촉매가 내부에 설치된 반응기를 이용해 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템 운용 방법은 상기 촉매를 사이에 두고 상기 반응기 전후단의 배기가스 차압을 측정하는 단계와, 상기 촉매를 거친 배기가스의 질소산화물 저감 효율을 측정하는 단계, 그리고 배기가스의 차압이 기준값 이상이거나 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 상기 디젤 엔진을 기설정된 시간 동안 최대 부하로 운전시키는 단계를 포함한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system operating method for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from a diesel engine using a reactor having a catalyst installed therein is provided before and after the reactor with the catalyst interposed therebetween. Measuring the exhaust gas differential pressure of the stage, measuring the nitrogen oxide reduction efficiency of the exhaust gas that has passed through the catalyst, and when the differential pressure of the exhaust gas is greater than or equal to the reference value or the nitrogen oxide reduction efficiency is less than the reference value, the diesel engine is set operating at full load for a period of time.
또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템 운용 방법은 상기 디젤 엔진의 최대 부하 운전 이후 배기가스 차압과 질소산화물 저감 효율을 다시 측정하는 단계와, 상기 디젤 엔진의 최대 부하 운전 이후 배기가스의 차압이 기준값 이상이면 침전물(deposit) 또는 플러깅(plugging)을 제거하는 단계, 그리고 상기 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 침전물(deposit) 또는 플러깅(plugging)을 제거하고 상기 촉매를 교체하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction system operating method includes the steps of again measuring the exhaust gas differential pressure and nitrogen oxide reduction efficiency after the maximum load operation of the diesel engine, and the differential pressure of the exhaust gas after the maximum load operation of the diesel engine is greater than or equal to the reference value The method may further include removing a deposit or plugging, and if the nitrogen oxide reduction efficiency is less than a reference value, removing the deposit or plugging and replacing the catalyst.
또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템 운용 방법은 상기 디젤 엔진의 최대 부하 운전 이후 배기가스의 차압이 기준값 미만이면서 상기 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 상기 촉매의 교체와 함께 상기 디젤 엔진의 이상 유무를 점검하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, in the selective catalytic reduction system operating method, if the differential pressure of the exhaust gas is less than the reference value after the maximum load operation of the diesel engine and the nitrogen oxide reduction efficiency is less than the reference value, the diesel engine is replaced with the replacement of the catalyst. It may further include the step of
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템 및 그 운용 방법은 촉매가 설치된 반응기 전후단의 압력 차이와 질소산화물 저감 효율을 측정하여 모니터링함으로써 효과적인 유지 보수가 가능하다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system and its operating method can be effectively maintained by measuring and monitoring the pressure difference between the front and rear ends of the reactor in which the catalyst is installed and the nitrogen oxide reduction efficiency.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템이 사용된 구성도이다.
도 2는 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템에 사용된 반응기를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 운용 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a configuration diagram in which a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention is used.
FIG. 2 is a perspective view showing a reactor used in the selective catalytic reduction system of FIG. 1 .
3 is a flowchart illustrating a method of operating a selective catalytic reduction system according to an 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.
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 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction (SCR)
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 디젤 엔진(200)에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위해 사용될 수 있으며, 특히 선박과 같이 고황유를 연료로 사용하는 디젤 엔진(200)에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물의 저감에 사용될 수 있다.1 and 2, the selective
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)이 적용되는 디젤 엔진(200)에는 과급기(250, turbo charger)가 장착될 수 있다. 도 1에서 참조부호 280은 에어 쿨러(air cooler)를 나타낸다.In addition, the
본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 반응기(300), 복수의 압력 센서(410, 420), 및 복수의 질소산화물 농도 센서(460, 470)를 포함한다.Selective
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 클리닝 경고등(453), 촉매 교체 경고등(458), 및 제어 장치(450)를 더 포함할 수 있다.In addition, the selective
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 디젤 엔진(200)에서 배출된 배기가스가 이동하는 배기 유로(610)를 더 포함할 수 있다. 즉, 배기 유로(610)는 디젤 엔진에서 배출된 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스가 배출되도록 이동시킨다.In addition, the selective
반응기(300)는 배기 유로(610) 상에 설치된다. 반응기(300)는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시키기 위한 촉매(350)를 포함한다. 촉매(350)는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)과 환원제의 반응을 촉진시켜 질소산화물(NOx)을 질소와 수증기로 환원 처리한다. 이때, 질소산화물(NOx)과 반응하여 이를 환원시킬 환원제로 우레아(urea) 수용액을 사용한다. 우레아 수용액의 우레아(urea, CO(NH2)2)는 가수분해 또는 열분해되면서 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)이 생성된다. 그리고 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해된다. 즉, 우레아가 분해되면 최종적으로 암모니아가 생성된다. 그리고 암모니아(NH3)는 질소산화물과 직접 반응하는 최종적인 환원제의 역할을 한다.The
일례로, 환원제는 환원제 분사 장치(미도시)를 통해 배기 유로(600) 내부로 분사될 수 있다. 이렇게 분사된 환원제는 배기가스와 혼합되어 반응기(300)의 촉매(350)를 거치면서 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 환원시킨다.For example, the reducing agent may be injected into the exhaust passage 600 through a reducing agent injection device (not shown). The sprayed reducing agent is mixed with the exhaust gas and passes through the
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, 촉매가 피독되면서 효율이 저하된다. 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 촉매(350)의 활성을 저하시킨다. 촉매(350)가 피독되면 교체하거나 재생시켜 사용할 수 있다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도에서 분해되므로, 촉매(350)를 승온시키면 피독된 촉매를 재생할 수도 있다.The
압력 센서(410, 420)는 복수개 마련된다. 복수의 압력 센서(410, 420)가 촉매(350)를 사이에 두고 반응기(300) 전후단의 차압을 측정한다. 즉, 복수의 압력 센서(410, 420)는 반응기(300) 전단에 설치된 제1 압력 센서(410)와 반응기(300) 후단에 설치된 제2 압력 센서(420)를 포함한다.A plurality of
제1 압력 센서(410)와 제2 압력 센서(420)가 측정한 압력의 차이가 기준값 이상이면 정상 가동 상태를 벗어난 것으로 판단하게 된다. 여기서, 기준값은 디젤 엔진(200)의 종류와, 반응기(300)의 크기, 그리고 반응기(300) 내부에 설치된 촉매(350)의 종류와 형상에 따라 설정될 수 있다.When the difference between the pressures measured by the
질소산화물 농도 센서(460, 470)도 복수개 마련되어 촉매(350)를 거친 배기가스의 질소산화물 저감 효율을 측정한다. 즉, 복수의 질소산화물 농도 센서(460, 470)는 반응기(300) 전단에 설치된 제1 질소산화물 농도 센서(460)와 반응기(300) 후단에 설치된 제2 질소산화물 농도 센서(470)를 포함한다. 제1 질소산화물 농도 센서(460)와 제2 질소산화물 농도 센서(470)가 촉매(350)를 사이에 두고 반응기(300) 전후단의 질소산화물 농도를 측정하여 질소산화물 저감 효율을 산출한다.A plurality of nitrogen
구체적으로, 제1 질소산화물 농도 센서(460)가 측정한 질소산화물 농도와 제2 질소산화물 농도 센서(470)가 측정한 질소산화물 농도를 비교하여 질소산화물 저감 효율을 산출한다.Specifically, the nitrogen oxide reduction efficiency is calculated by comparing the nitrogen oxide concentration measured by the first nitrogen
질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 정상 가동 상태를 벗어난 것으로 판단한다. 여기서, 기준값도 디젤 엔진(200)의 종류와, 반응기(300)의 크기, 그리고 반응기(300) 내부에 설치된 촉매(350)의 종류와 형상에 따라 설정될 수 있다.If the NOx reduction efficiency is less than the reference value, it is judged that the normal operation state is out. Here, the reference value may also be set according to the type of the
제어 장치(450)는 복수의 압력 센서(410, 420)와 복수의 질소산화물 농도 센서(460, 470)로부터 정보를 전달받아 디젤 엔진(200)의 운전을 제어할 수 있다.The
또한, 제어 장치(450)는 클리닝 경고등(453)과 촉매 교체 경고등(458)에 신호를 전달할 수 있다.Also, the
또한, 제어 장치(450)는 컨트롤 패널의 형태를 가질 수 있으며, 클리닝 경고등(453)과 촉매 교체 경고등(458)이 제어 장치(450)에 마련될 수도 있다.Also, the
하지만, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 제어 장치(450)는 생략될 수도 있다.However, an embodiment of the present invention is not limited to the above, and the
제어 장치(450)가 생략되면, 클리닝 경고등(453)은 복수의 압력 센서(410, 420)로부터 신호를 받으며, 촉매 교체 경고등(458)은 복수의 질소산화물 농도 센서(460, 470)로부터 신호를 받을 수 있다.When the
또한, 작업자가 클리닝 경고등(453)과 촉매 교체 경고등(458)의 점등 상황을 파악하고 제어 장치(450)를 대신하여 디젤 엔진(200)의 운전을 제어하는 조치를 직접 취할 수도 있다.In addition, the operator may determine the lighting status of the
본 발명의 일 실시예에서, 제어 장치(450)는 복수의 압력 센서(410, 420)가 측정한 반응기(300) 전후단의 압력 차이가 기준값 이상이거나 복수의 질소산화물 농도 센서(460, 470)가 측정한 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 디젤 엔진(200)을 기설정된 시간 동안 최대 부하로 운전시킨다.In one embodiment of the present invention, the
일례로, 기설정된 시간은 한 시간일 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 디젤 엔진(200)의 종류, 배기가스의 온도, 반응기(300)의 크기, 그리고 반응기(300) 내부에 설치된 촉매의 종류에 따라 다양하게 설정될 수 있다.For example, the preset time may be one hour. However, one embodiment of the present invention is not limited thereto, and various settings are made according to the type of the
디젤 엔진(200)이 최대 부하로 운전된 이후에도 복수의 압력 센서(410, 420)가 측정한 반응기(300) 전후단의 압력 차이가 기준값 이상이면 제어 장치(450)는 클리닝 경고등(452)을 점등시킨다.Even after the
클리닝 경고등(453)이 점등되면, 작업자는 반응기(300) 또는 배기 유로(610)에 생성된 침전물(deposit) 또는 플러깅(plugging)을 제거하는 클리닝 작업을 수행한다.When the
또한, 디젤 엔진(200)이 최대 부하로 운전된 이후에도 복수의 질소산화물 농도 센서(460, 470)가 측정한 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 제어 장치(450)는 촉매 교체 경고등(458)을 점등시킨다.In addition, if the nitrogen oxide reduction efficiency measured by the plurality of nitrogen
촉매 교체 경고등(458)이 점등되면, 작업자는 촉매(350)의 교체 작업을 수행한다.When the catalyst replacement warning light 458 is turned on, the operator performs the replacement operation of the
특히, 클리닝 경고등(453)이 소등된 상태에서 촉매 교체 경고등(458)이 점등하는 경우에는, 촉매(350)의 교체와 함께 디젤 엔진(200)의 이상 유무도 점검하도록 지시한다.In particular, when the catalyst
반면, 촉매 교체 경고등(458)이 소등된 상태에서 클리닝 경고등(453)이 점등하는 경우에는 단순히 침전물(deposit) 또는 플러깅(plugging)의 생성에 의한 폐색이 원인인 것으로 판단하여 클리닝 작업을 수행한다.On the other hand, when the
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 촉매(350)가 설치된 반응기(300) 전후단의 압력 차이와 질소산화물 저감 효율을 측정하여 모니터링함으로써 효과적으로 유지 보수할 수 있다.With such a configuration, the selective
특히, 반응기(300)와 배기 유로(610)에 대한 클리닝 작업 필요 여부와 촉매(350)의 교체 여부뿐만 아니라 과급기(250)가 장착된 디젤 엔진(200)의 이상 유무도 모니터링하여 효과적으로 점검을 실시할 수 있다.In particular, effective inspection is performed by monitoring whether or not cleaning work is required for the
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 운용 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, an operating method of the selective
본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 운용 방법은 디젤 엔진(200)에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 촉매(350)가 내부에 설치된 반응기(300)를 이용해 저감시키기는 과정에서 반응기(300) 전후단의 압력 차이와 질소산화물 저감 효율을 측정하여 반응기(300)와 배기 유로(610)에 대한 클리닝 작업 필요 여부와 촉매(350)의 교체 여부 그리고 과급기(250)가 장착된 디젤 엔진(200)의 이상 가능성을 모니터링할 수 있다.The operating method of the selective
먼저, 디젤 엔진(200)이 배출한 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위해 선택적 촉매 환원 시스템(101)을 가동한다.First, the selective
본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)이 가동되면 복수의 압력 센서(410, 420)가 촉매(350)를 사이에 두고 반응기(300) 전후단의 배기가스 차압을 측정하고, 복수의 질소산화물 농도 센서(460, 470)가 촉매(350)를 거친 배기가스의 질소산화물 저감 효율을 측정하여 모니터링한다.When the selective
모니터링 중 배기가스의 차압이 기준값 이상이거나 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 디젤 엔진(200)을 기설정된 시간 동안 최대 부하로 운전시킨다. 일례로, 기설정된 시간은 한 시간일 수 있다. 또한, 기준값은 디젤 엔진(200)의 종류와, 반응기(300)의 크기, 그리고 반응기(300) 내부에 설치된 촉매(350)의 종류와 형상에 따라 설정될 수 있다.During monitoring, if the differential pressure of the exhaust gas is greater than or equal to the reference value or the nitrogen oxide reduction efficiency is less than the reference value, the
디젤 엔진(200)이 최대 부하로 운전하면 배기가스의 온도가 상승하고, 온도가 상승된 배기가스가 갖는 열에너지에 의해 피독된 촉매(350)가 재생되거나 침전물 또는 플러깅 등이 제거될 수 있다.When the
다음, 디젤 엔진(200)의 최대 부하 운전 이후 배기가스 차압과 질소산화물 저감 효율을 다시 측정한다. 그리고 디젤 엔진(200)의 최대 부하 운전 이후 배기가스의 차압이 기준값 이상이면 침전물(deposit) 또는 플러깅(plugging)을 제거한다.Next, after the maximum load operation of the
이 경우에는, 촉매(350)의 활성도에는 문제가 없지만 반응기(300) 전단에 침전물(deposit)이 생성되었거나 그을음(soot) 또는 우레아(urea)에 의한 플러깅(plugging)이 생성된 것으로 판단하여 제거 작업을 수행하게 된다.In this case, although there is no problem in the activity of the
또한, 질소산화물 저감 효율도 기준값 미만이면 침전물(deposit) 또는 플러깅(plugging)을 제거하고 촉매(350)를 교체한다. 이 경우에는, 침전물과 플러깅이 생성된 것 이외에 촉매(350)의 활성도에도 문제가 생긴 것으로 판단하여 촉매 교체도 함께 수행하게 된다.In addition, if the nitrogen oxide reduction efficiency is also less than the reference value, a deposit or plugging is removed and the
한편, 디젤 엔진(200)의 최대 부하 운전 이후 배기가스의 차압이 기준값 미만이면서 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 촉매(350)의 교체와 함께 디젤 엔진(200)의 이상 유무도 점검한다.On the other hand, if the differential pressure of exhaust gas is less than the reference value and the nitrogen oxide reduction efficiency is less than the reference value after the maximum load operation of the
이 경우에는, 촉매(350)의 활성도가 저하되고 회복되지 않는 상태로, 촉매(350)의 활성도가 저하된 원인이 디젤 엔진(200)의 과급기(250)에 이상이 발생하여 촉매(350)가 오일에 피독되거나 저품질의 연료를 사용함에 따른 황피독, 인젝터의 오작동으로 인한 이상 발열 현상 등으로 볼 수 있다. 이에, 촉매(350)를 교체할 뿐만 아니라 디젤 엔진(200)의 전반적인 이상 유무도 점검하게 된다.In this case, in a state in which the activity of the
반면, 디젤 엔진9200)의 최대 부하 운전 이후 배기가스의 차압이 기준값 이상이면서 질소산화물 저감 효율이 기준값 이상인 경우에는 단순히 침전물(deposit) 또는 플러깅(plugging)의 생성에 의한 폐색이 원인인 것으로 판단하여 클리닝 작업을 수행하게 된다.On the other hand, when the differential pressure of exhaust gas is greater than or equal to the reference value and the nitrogen oxide reduction efficiency is greater than or equal to the reference value after maximum load operation of the diesel engine 9200, it is determined that the cause is simply due to blockage by the generation of deposits or plugging. will do the job.
이와 같은 방법에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)을 운용함으로써, 촉매(350)가 설치된 반응기(300) 전후단의 압력 차이와 질소산화물 저감 효율을 측정하여 모니터링함으로써 효과적인 유지 보수가 가능하다.By operating the selective
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: 선택적 촉매 환원 시스템
200: 디젤 엔진
250: 과급기
300: 반응기
350: 촉매
410: 제1 압력 센서
420: 제2 압력 센서
450: 제어 장치
453: 클리닝 경고등
458: 촉매 교체 경고등
460: 제1 질소산화물 농도 센서
470: 제2 질소산화물 농도 센서
610: 배기 유로101: selective catalytic reduction system
200: diesel engine
250: supercharger
300: reactor
350: catalyst
410: first pressure sensor
420: second pressure sensor
450: control device
453: cleaning warning light
458: catalyst replacement warning light
460: first nitrogen oxide concentration sensor
470: second nitrogen oxide concentration sensor
610: exhaust flow path
Claims (7)
배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 마련된 반응기;
상기 촉매를 사이에 두고 상기 반응기 전후단의 차압을 측정하기 위한 복수의 압력 센서;
상기 촉매를 거친 배기가스의 질소산화물 저감 효율을 측정하기 위한 복수의 질소산화물 농도 센서;
상기 디젤 엔진이 최대 부하로 운전된 이후에도 상기 복수의 압력 센서가 측정한 상기 반응기 전후단의 압력 차이가 기준값 이상이면 점등하는 클리닝 경고등; 및
상기 디젤 엔진이 최대 부하로 운전된 이후에도 상기 복수의 질소산화물 농도 센서가 측정한 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 점등하는 촉매 교체 경고등
을 포함하며,
상기 복수의 압력 센서가 측정한 상기 반응기 전후단의 압력 차이가 기준값 이상이거나 상기 복수의 질소산화물 농도 센서가 측정한 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 상기 디젤 엔진을 기설정된 시간 동안 최대 부하로 운전시키는 선택적 촉매 환원 시스템.In a selective catalytic reduction (SCR) system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from a diesel engine,
a reactor provided therein with a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas;
a plurality of pressure sensors for measuring the differential pressure between the front and rear ends of the reactor with the catalyst interposed therebetween;
a plurality of nitrogen oxide concentration sensors for measuring the nitrogen oxide reduction efficiency of the exhaust gas that has passed through the catalyst;
a cleaning warning light that is turned on when the pressure difference between the front and rear ends of the reactor measured by the plurality of pressure sensors is equal to or greater than a reference value even after the diesel engine is operated at the maximum load; and
Catalyst replacement warning light that is turned on when the nitrogen oxide reduction efficiency measured by the plurality of nitrogen oxide concentration sensors is less than the reference value even after the diesel engine is operated at the maximum load
includes,
If the pressure difference between the front and rear ends of the reactor measured by the plurality of pressure sensors is equal to or greater than the reference value or the nitrogen oxide reduction efficiency measured by the plurality of nitrogen oxide concentration sensors is less than the reference value, the diesel engine is operated at maximum load for a preset time Selective Catalytic Reduction System.
상기 디젤 엔진에는 과급기가 장착되며, 상기 클리닝 경고등이 소등된 상태에서 상기 촉매 교체 경고등이 점등하는 경우 상기 촉매의 교체와 함께 상기 과급기가 장착된 상기 디젤 엔진의 이상 유무에 대한 점검을 수행하는 선택적 촉매 환원 시스템.According to claim 1,
The diesel engine is equipped with a supercharger, and when the catalyst replacement warning light is turned on while the cleaning warning light is turned off, the diesel engine equipped with the supercharger is replaced with the catalyst and checked for abnormalities. Selective catalyst reduction system.
상기 복수의 압력 센서와 상기 복수의 질소산화물 농도 센서로부터 정보를 전달받고 상기 클리닝 경고등과 상기 촉매 교체 경고등에 신호를 전달하는 제어 장치를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.According to claim 1,
Selective catalytic reduction system further comprising a control device for receiving information from the plurality of pressure sensors and the plurality of nitrogen oxide concentration sensors and transmitting signals to the cleaning warning light and the catalyst replacement warning light.
상기 촉매를 사이에 두고 상기 반응기 전후단의 배기가스 차압을 측정하는 단계;
상기 촉매를 거친 배기가스의 질소산화물 저감 효율을 측정하는 단계;
배기가스의 차압이 기준값 이상이거나 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 상기 디젤 엔진을 기설정된 시간 동안 최대 부하로 운전시키는 단계;
상기 디젤 엔진의 최대 부하 운전 이후 배기가스 차압과 질소산화물 저감 효율을 다시 측정하는 단계;
상기 디젤 엔진의 최대 부하 운전 이후 배기가스의 차압이 기준값 이상이면 침전물(deposit) 또는 플러깅(plugging)을 제거하는 단계; 및
상기 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 침전물(deposit) 또는 플러깅(plugging)을 제거하고 상기 촉매를 교체하는 단계
를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템 운용 방법.In the method of operating a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from a diesel engine using a reactor having a catalyst installed therein,
measuring the differential pressure of exhaust gas between front and rear ends of the reactor with the catalyst interposed therebetween;
measuring the nitrogen oxide reduction efficiency of the exhaust gas that has passed through the catalyst;
operating the diesel engine at maximum load for a preset time when the differential pressure of the exhaust gas is greater than or equal to the reference value or the nitrogen oxide reduction efficiency is less than the reference value;
Measuring the exhaust gas differential pressure and nitrogen oxide reduction efficiency again after the maximum load operation of the diesel engine;
removing deposits or plugging when the differential pressure of exhaust gas is greater than or equal to a reference value after the maximum load operation of the diesel engine; and
If the nitrogen oxide reduction efficiency is less than the reference value, removing the deposit or plugging and replacing the catalyst
A method of operating a selective catalytic reduction system comprising a.
상기 디젤 엔진의 최대 부하 운전 이후 배기가스의 차압이 기준값 미만이면서 상기 질소산화물 저감 효율이 기준값 미만이면 상기 촉매의 교체와 함께 상기 디젤 엔진의 이상 유무를 점검하는 단계를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템 운용 방법.6. The method of claim 5,
After the maximum load operation of the diesel engine, if the differential pressure of the exhaust gas is less than the reference value and the nitrogen oxide reduction efficiency is less than the reference value, the selective catalytic reduction system operation further comprising the step of checking whether the diesel engine is abnormal with replacement of the catalyst Way.
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JP2005256633A (en) | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Hiroshi Matsuoka | Exhaust emission control system |
JP2008274952A (en) | 2007-05-02 | 2008-11-13 | Ford Global Technologies Llc | Regeneration method for selective contact reduction catalyst, and regeneration system |
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JP2008274952A (en) | 2007-05-02 | 2008-11-13 | Ford Global Technologies Llc | Regeneration method for selective contact reduction catalyst, and regeneration system |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |