KR102402304B1 - Power plant with selective catalytic reuction system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 배출하는 엔진과, 상기 엔진이 배출한 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 상기 배기 유로 상에 설치되며 촉매가 내부에 설치된 반응기와, 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로에서 분기하여 상기 반응기에 연결된 분기 유로와, 상기 배기 유로와 상기 분기 유로의 분기 지점 전방의 상기 배기 유로에서 분기되어 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로와 합류하는 바이패스 유로와, 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 분기 지점과 상기 반응기의 전단 사이의 상기 배기 유로와 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 합류 지점과 상기 반응기의 후단 사이의 상기 배기 유로를 연결하는 순환 유로와, 상기 분기 유로 상에 설치된 제1 가열 장치, 그리고 상기 순환 유로 상에 설치된 제2 가열 장치를 포함한다.The present invention relates to a power unit including a selective catalytic reduction system, and the power unit including a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention comprises an engine for discharging exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx), and the engine An exhaust passage through which the exhaust gas is moved, a reactor installed on the exhaust passage and having a catalyst installed therein, a branch passage branched from the exhaust passage in front of the reactor and connected to the reactor, and the exhaust passage and the branch a bypass passage branching from the exhaust passage in front of the branch point of the passage and joining the exhaust passage in the rear of the reactor, the exhaust passage between the branching point of the exhaust passage and the bypass passage and the front end of the reactor; a circulation passage connecting the exhaust passage between the junction of the exhaust passage and the bypass passage and the rear end of the reactor, a first heating device installed on the branch passage, and a second heating device installed on the circulation passage include
Description
본 발명은 선택적 촉매 환원 반응을 이용하여 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power unit including a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas using a selective catalytic reduction reaction.
일반적으로 선박 등에 사용되는 동력 장치는 동력을 발생시키는 디젤 엔진과, 디젤 엔진에 소기용 공기를 공급하는 과급기(turbocharger), 그리고 디젤 엔진에서 배출된 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템 등을 포함한다.In general, power devices used in ships, etc. include a diesel engine that generates power, a turbocharger that supplies scavenging air to the diesel engine, and a selective catalytic reduction that reduces nitrogen oxides contained in exhaust gas emitted from the diesel engine. (selective catalytic reduction, SCR) systems, and the like.
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.
이러한 선택적 촉매 환원 시스템이 선박에 사용될 경우, 선박용 디젤 엔진에서 배출되는 질소산화물(NOx)의 배출량이 엔진 국제 대기 오염 방지 3차 규제(IMO Tier-III)를 만족시킬 수 있도록 이의 성능과 운용이 요구되고 있다.When this selective catalytic reduction system is used in ships, its performance and operation are required so that the emission of nitrogen oxides (NOx) emitted from marine diesel engines can satisfy the International Air Pollution Prevention Third Regulation (IMO Tier-III). is becoming
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 activation 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 어려운 문제점이 있다.However, in the case of a low-speed diesel engine for a ship, the exhaust gas emission varies according to the 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. There is this.
본 발명의 실시예는 피독된 촉매를 효과적으로 재생시킬 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템을 구비한 동력 장치를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a power unit having a selective catalytic reduction system capable of effectively regenerating a poisoned catalyst.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 배출하는 엔진과, 상기 엔진이 배출한 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 상기 배기 유로 상에 설치되며 촉매가 내부에 설치된 반응기와, 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로에서 분기하여 상기 반응기에 연결된 분기 유로와, 상기 배기 유로와 상기 분기 유로의 분기 지점 전방의 상기 배기 유로에서 분기되어 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로와 합류하는 바이패스 유로와, 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 분기 지점과 상기 반응기의 전단 사이의 상기 배기 유로와 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 합류 지점과 상기 반응기의 후단 사이의 상기 배기 유로를 연결하는 순환 유로와, 상기 분기 유로 상에 설치된 제1 가열 장치, 그리고 상기 순환 유로 상에 설치된 제2 가열 장치를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a power unit including a selective catalytic reduction system includes an engine for discharging an exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx), an exhaust flow path through which the exhaust gas discharged from the engine moves, and the exhaust flow path a reactor installed on the top and a catalyst installed therein; a branch flow path branched from the exhaust flow path in front of the reactor and connected to the reactor; a bypass flow path confluent with the exhaust flow path at the rear, the exhaust flow path between a branch point between the exhaust flow path and the bypass flow path, and a front end of the reactor, and a junction point between the exhaust flow path and the bypass flow path and the reactor and a circulation passage connecting the exhaust passage between rear ends, a first heating device installed on the branch passage, and a second heating device installed on the circulation passage.
상기한 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 상기 엔진의 배기가스가 상기 배기 유로를 따라 상기 반응기를 거쳐 이동하는 후처리 모드와, 상기 제2 가열 장치와 상기 반응기를 포함하는 폐루프(closed loop)를 형성하고 상기 제2 가열 장치에 의해 가열된 유체를 상기 반응기의 전단에서 후단 방향으로 순환시켜 상기 반응기의 촉매를 재생시키는 제1 촉매 재생 모드, 그리고 상기 제2 가열 장치와 상기 반응기를 포함하는 폐루프(closed loop)를 형성하고 상기 제2 가열 장치에 의해 가열된 유체를 상기 반응기의 후단에서 전단 방향으로 순환시켜 상기 반응기의 촉매를 재생시키는 제2 촉매 재생 모드 중 어느 하나의 모드로 동작할 수 있다.The power unit including the selective catalytic reduction system is a closed loop (closed loop) including a post-treatment mode in which the exhaust gas of the engine moves through the reactor along the exhaust flow path, and the second heating device and the reactor A first catalyst regeneration mode to regenerate the catalyst of the reactor by circulating the fluid heated by the second heating device from the front end to the rear end of the reactor, and a lung including the second heating device and the reactor Form a loop (closed loop) and circulate the fluid heated by the second heating device from the rear end to the front end of the reactor to regenerate the catalyst of the reactor to operate in any one mode of the second catalyst regeneration mode have.
상기 제1 촉매 재생 모드 및 상기 제2 촉매 재생 모드에서 상기 엔진의 배기가스는 상기 바이패스 유로를 따라 상기 반응기를 우회하여 이동할 수 있다.In the first catalyst regeneration mode and the second catalyst regeneration mode, the exhaust gas of the engine may bypass the reactor and move along the bypass flow path.
상기 제1 촉매 재생 모드 및 상기 제2 촉매 재생 모드에서 형성되는 상기 폐루프(closed loop)는 상기 배기 유로의 일부와 상기 순환 유로를 포함하며 상기 반응기와 상기 제2 가열 장치 사이를 순환하도록 형성될 수 있다.The closed loop formed in the first catalyst regeneration mode and the second catalyst regeneration mode includes a part of the exhaust passage and the circulation passage, and is formed to circulate between the reactor and the second heating device. can
상기한 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 상기 배기 유로와 상기 분기 유로의 합류 지점과 상기 배기 유로와 상기 순환 유로의 연결 지점 사이의 상기 배기 유로에 설치된 메인 밸브와, 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 합류 지점과 상기 반응기의 후단 사이의 상기 배기 유로에 설치된 보조 밸브와, 상기 순환 유로에 상에 설치된 하나 이상의 순환 밸브, 그리고 상기 바이패스 유로 상에 설치된 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다.The power unit including the selective catalytic reduction system includes a main valve installed in the exhaust passage between a junction of the exhaust passage and the branch passage and a connection point between the exhaust passage and the circulation passage, the exhaust passage and the bypass It may further include an auxiliary valve installed in the exhaust passage between the confluence of the passage and the rear end of the reactor, one or more circulation valves installed on the circulation passage, and a bypass valve installed on the bypass passage.
상기 후처리 모드에서, 상기 메인 밸브 및 상기 보조 밸브는 개방되고 상기 바이패스 밸브 및 상기 순환 밸브는 폐쇄될 수 있다. 상기 제1 촉매 재생 모드 및 제2 촉매 재생 모드에서, 상기 바이패스 밸브 및 상기 순환 밸브는 개방되고 상기 메인 밸브는 폐쇄되며 상기 보조 밸브는 폐쇄되거나 일부만 개방될 수 있다.In the post-processing mode, the main valve and the auxiliary valve may be opened and the bypass valve and the circulation valve may be closed. In the first catalyst regeneration mode and the second catalyst regeneration mode, the bypass valve and the circulation valve may be opened, the main valve may be closed, and the auxiliary valve may be closed or only partially open.
상기한 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 상기 분기 유로 상에 설치되어 상기 후처리 모드에서 가동되는 제1 블로워와, 상기 순환 유로 상에 설치되어 상기 제1 촉매 재생 모드에서는 상기 가열된 유체를 상기 반응기의 전단에서 후단 방향으로 순환시키고 상기 제2 촉매 재생 모드에서는 상기 가열된 유체를 상기 반응기의 후단에서 전단 방향으로 순환시키는 제2 블로워를 더 포함할 수 있다.The power unit including the selective catalytic reduction system includes a first blower installed on the branch passage and operated in the post-treatment mode, and installed on the circulation passage to heat the heated fluid in the first catalyst regeneration mode. A second blower may be further included to circulate from the front end to the rear end of the reactor and circulate the heated fluid from the rear end to the front end of the reactor in the second catalyst regeneration mode.
상기한 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 상기 순환 유로에 연결되어 상기 제2 가열 장치에 외기를 공급하는 외기 공급부를 더 포함할 수 있다.The power unit including the selective catalytic reduction system may further include an outdoor air supply unit connected to the circulation passage to supply outdoor air to the second heating device.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 상기 분기 유로 상에 설치된 분해 챔버와, 상기 분해 챔버에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 더 포함할 수 있다.In addition, the power unit including the selective catalytic reduction system may further include a decomposition chamber installed on the branch passage, and a reducing agent supply unit for supplying a reducing agent to the decomposition chamber.
상기 제1 가열 장치는 상기 후처리 모드에서 상기 분해 챔버의 온도가 환원제 생성 온도 이하이면 가동될 수 있다.The first heating device may be operated when the temperature of the decomposition chamber is less than or equal to the reducing agent generation temperature in the post-processing mode.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치는 피독된 촉매를 효과적으로 재생시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the power unit including the selective catalytic reduction system can effectively regenerate the poisoned catalyst.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치의 구성도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치의 동작 상태를 나타낸 구성도들이다.1 is a block diagram of a power unit including a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention.
2 to 5 are diagrams showing the operating state of the power unit including the selective catalytic reduction system of FIG. 1 .
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 축적에 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. In addition, the same reference numerals are used to indicate 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 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응(selective catalytic reduction, SCR) 시스템을 포함한 동력 장치(101)를 설명한다.Hereinafter, a
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 엔진(200), 배기 유로(610), 반응기(300), 분기 유로(640), 바이패스 유로(620), 순환 유로(680), 제1 가열 장치(410), 및 제2 가열 장치(420)를 포함한다.As shown in FIG. 1 , the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 제1 블로워(450), 제2 블로워(460), 외기 공급부(800), 분해 챔버(500), 환원제 공급부(550), 환원제 분사부(570), 및 과급기(250)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 메인 밸브(710), 바이패스 밸브(720), 순환 밸브(780), 및 보조 밸브(730)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
엔진(200)은 선박 또는 차량 등에 추진력을 공급하는 주동력원으로 사용될 수 있다. 일례로, 엔진(210)은 선박용 2행정 저속 디젤 엔진일 수 있다. 엔진(200)으로는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 종류의 엔진이 사용될 수 있다.The
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 엔진(200)은 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 배출한다.Also, in one embodiment of the present invention, the
과급기(250)는 엔진(200)의 배기구와 연결되어 엔진(200)의 배기가스가 갖는 압력으로 터빈을 돌려 엔진(200)에 새로운 외부 공기를 압축하여 공급한다. 이에, 과급기(250)가 장착된 엔진(200)은 효율이 향상된다. 하지만, 과급기(250)는 필요에 따라 생략될 수도 있으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 바에 따라 다양한 위치에 설치될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에서, 엔진(200)이 배출하는 배기가스는 섭씨 250도 내지 섭씨 500도 범위 내의 온도를 가지며, 배기가스의 온도는 과급기(250)를 거치면 낮아질 수 있다. 일례로, 과급기(250)를 거친 배기가스는 온도가 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만으로 낮아질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the exhaust gas discharged by the
배기 유로(610)는 엔진(200)의 배기구와 연결되어 엔진(200)의 배기가스를 배출시킨다. 과급기(250)가 장착된 경우, 배기 유로(610)는 엔진(200)과 과급기(250) 그리고 후술할 반응기(300)를 순차적으로 연결할 수 있다. 즉, 엔진(200)의 배기가스는 배기 유로(610)를 따라 이동한다. 이와 같이, 배기 유로(610)는 엔진(200)의 배기가스를 반응기(300)에 공급한다.The
반응기(300)는 배기 유로(610) 상에 설치된다. 반응기(300)는 엔진(200)에서 배출된 배기가스가 함유한 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매(350)를 포함한다. 촉매(350)는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)과 환원제의 반응을 촉진시켜 질소산화물(NOx)을 질소와 수증기로 환원 처리한다.The
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 반응기(300)의 내부에 설치되는 촉매(350)는 배기가스의 이동 방향을 기준으로 다층 구조로 배치될 수 있다. 즉, 촉매(350)가 복수의 촉매 모듈 형태로 마련될 수 있으며, 복수의 촉매 모듈은 배기가스의 이동 방향을 따라 배치될 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, 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, 촉매(350)가 피독되면서 효율이 저하된다.The
예를 들어, 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도에서 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 환원 반응이 일어나면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 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) and ammonia (NH 3 ) in the exhaust gas react Thus, a catalyst poisoning substance is produced.
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 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해되므로, 반응기(300) 내의 촉매(350)를 승온시켜 피독된 촉매(350)를 재생할 수 있다.Specifically, the poisoning material that poisons the
환원제로는 암모니아(NH3) 또는 우레아(urea, CO(NH2)2)가 사용될 수 있다. 환원제로 우레아(urea)가 사용될 경우, 우레아(urea, CO(NH2)2)를 가수분해 또는 열분해시켜 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)을 생성한다. 그리고 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해한다. 즉, 우레아를 분해시켜 최종적으로 암모니아를 생성한다. 그리고 암모니아(NH3)는 질소산화물과 직접 반응하는 최종적인 환원제의 역할을 한다.As the reducing agent, ammonia (NH 3 ) or urea (urea, CO(NH 2 ) 2 ) may be used. When urea is used as a reducing agent, urea (urea, CO(NH 2 ) 2 ) 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 finally produce ammonia. And ammonia (NH 3 ) serves as a final reducing agent that directly reacts with nitrogen oxides.
또한, 반응기(300)의 하우징은, 일례로, 내열성이 우수한 스테인레스 스틸(stainless steel)을 소재로 만들어질 수 있다.Also, the housing of the
분기 유로(640)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610)에서 분기하여 반응기(300)에 연결된다. 배기 유로(610)에서 분기되어 분기 유로(640)를 따라 이동하는 배기가스의 일부는 후술할 분해 챔버(500)에서 환원제의 분해 생성에 사용될 수 있다.The
이때, 반응기(300)와 분기 유로(640)의 연결은 분기 유로(640)가 반응기(300) 전방에서 배기 유로(610)에 다시 합류함으로써 간접적으로 연결되거나 분기 유로(640)가 반응기(300)와 직접 연결될 수 있다.At this time, the connection of the
또한, 본 명세서에서 전방은 배기가스의 흐름을 기준으로 상류 측을 의미하며 후방은 하류 측을 의미한다.In addition, in this specification, the front means the upstream side based on the flow of exhaust gas, and the rear means the downstream side.
제1 가열 장치(410)는 분기 유로(640) 상에 설치된다. 제1 가열 장치(410)가 가동되면 분기 유로(640)를 흐르는 유체, 즉 엔진(200)에서 배출된 배기가스의 분기된 일부를 가열하여 승온시킨다. 일례로, 제1 가열 장치(410) 오일 버너(oil burner) 또는 플라스마 버너(plasma burner)일 수 있다.The
그리고 본 발명의 일 실시예에서, 제1 가열 장치(410)가 공급하는 열에너지는 환원제의 분해 생성에 사용될 수 있다.And in one embodiment of the present invention, the heat energy supplied by the
제1 블로워(450)는, 제1 가열 장치(410)와 마찬가지로, 분기 유로(640) 상에 설치될 수 있다. 제1 블로워(450)는 분기 유로(640)를 따라 이동하는 유체의 유량과 유속을 제어할 수 있다.The
분해 챔버(500)는 분기 유로(640) 상에 설치된다. 분해 챔버(500)는 환원제 전구체인 우레아(urea, CO(NH2)2)를 공급받아 이를 분해하여 질소산화물(NOx)을 환원시킬 환원제로 사용되는 암모니아(NH3)를 생성한다.The
구체적으로, 분해 챔버(500) 내의 온도가 섭씨 300도 내지 섭씨 500도 범위 내로 유지되면, 우레아(urea, CO(NH2)2)가 용이하게 가수분해되면서 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 생성될 수 있다.Specifically, when the temperature in the
환원제 분사부(570)는 분해 챔버(500)에서 생성된 암모니아(NH3)를 공급받아 반응기(300)에 유입될 배기가스에 분사한다. 환원제 분사부(570)를 통해 분사된 암모니아는 배기가스와 혼합되어 반응기(300)의 촉매(350)를 거치면서 배기가스에 함유된 질소산화물을 환원시킨다. 일례로, 환원제 분사부(570)는 분기 유로(640)와 배기 유로의 합류 지점, 즉 반응기(300) 전방의 배기 유로(610)에 설치될 수 있다. 또한, 환원제 분사부(570)는 반응기(300)의 전단에 설치될 수도 있다.The reducing
환원제 공급부(550)는 환원제 전구체인 우레아를 분해 챔버(500)에 공급한다. 환원제 공급부(550)는 엔진(200)의 부하에 따라 변동하는 환원제 요구량을 고려하여 적절한 양의 우레아를 분해 챔버(500)에 공급할 수 있다.The reducing
환원제 공급부(550)는 저장 탱크, 분무용 압축 공기 공급 장치 등 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 구성을 포함할 수 있다.The reducing
바이패스 유로(620)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610)에서 분기되어 반응기(300) 후방의 배기 유로(610)와 합류한다. 바이패스 밸브(720)는 바이패스 유로(620) 상에 설치되어 바이패스 유로(620)를 개폐한다.The
순환 유로(680)는 배기 유로(610)와 바이패스 유로(620)의 분기 지점과 반응기(300)의 전단 사이의 배기 유로(610)와, 배기 유로(610)와 바이패스 유로(620)의 합류 지점과 반응기(300)의 후단 사이의 배기 유로(610)를 연결한다.The
순환 밸브(780)는 순환 유로(680) 상에 하나 이상 설치된다. 본 발명의 일 실시예에서, 순환 밸브(780)는 반응기(300) 전단에 상대적으로 인접하게 설치된 제1 순환 밸브(781)와 반응기(300) 후단에 상대적으로 인접하게 설치된 제2 순환 밸브(782)를 포함할 수 있다.One or
제2 가열 장치(420)는 순환 유로(680) 상에 설치된다. 제2 가열 장치(420)가 가동되면 순환 유로(680)를 흐르는 유체의 일부를 가열하여 승온시킨다. 본 발명의 일 실시예에서, 제2 가열 장치(420)가 공급하는 열에너지는 반응기(300)에 설치된 촉매(350)의 재생에 사용될 수 있다. 이와 같이, 촉매(350)를 재생시키고자 할 때에는 배기 유로(610)의 일부와 순환 유로(680)를 포함하며 반응기(300)와 제2 가열 장치(420) 사이를 순환하도록 폐루프(closed loop)가 형성된다.The
일례로, 제2 가열 장치(420)는, 제1 가열 장치(410)와 마찬가지로, 오일 버너(oil burner) 또는 플라스마 버너(plasma burner)일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 가열 장치(410) 및 제2 가열 장치(420)의 가동에는 산소가 요구될 수 있다.For example, the
특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 가열 장치(420)는 폐루프가 형성된 곳에서 가동되므로, 제2 가열 장치(420)가 지속적으로 가동되면 연소 공기가 부족해질 수 있다.In particular, according to an embodiment of the present invention, since the
외기 공급부(800)는 순환 유로(680)에 연결되어 제2 가열 장치(420)에 외기를 공급할 수 있다. 즉, 외기 공급부(800)는 순환 유로(680)에 외기를 공급하여, 폐루프 환경에서 가동되는 제2 가열 장치(420)의 가동에 필요한 산소를 공급할 수 있다.The outdoor
일례로, 외기 공급부(800)는 외부의 공기를 주입하기 위한 외기 공급 유로(810)와 외기 공급 유로(810)를 개폐하는 외기 공급 밸브(870)를 포함할 수 있다.For example, the outdoor
이와 같이, 본 발명의 일 실시예서는, 연소 공기를 필요로 하는 버너가 제2 가열 장치(420)로 사용될 경우, 폐루프 환경에서 사용되는 제2 가열 장치(420)가 외기 공급부(800)로부터 산소를 공급받을 수 있으므로, 제2 가열 장치(420)의 효과적인 운용이 가능하다.As such, in one embodiment of the present invention, when a burner requiring combustion air is used as the
제2 블로워(460)는, 제2 가열 장치(420)와 마찬가지로, 순환 유로(680) 상에 설치된다. 제2 블로워(460)는 순환 유로(680)를 따라 이동하는 유체의 이동 방향과 유속을 제어할 수 있다. 즉, 제2 블로워(460)는 제2 가열 장치(420)에 의해 가열된 유체를 반응기(300)의 전단에서 후단 방향으로 순환시키거나 반응기(300)의 후단에서 전단 방향으로 순환시킬 수 있다.The
메인 밸브(710)는 배기 유로(610)와 분기 유로(640)의 합류 지점과 배기 유로(610)와 순환 유로(680)의 연결 지점 사이의 배기 유로(610)에 설치된다. 보조 밸브(730)는 배기 유로(610)와 바이패스 유로(620)의 합류 지점과 반응기(300)의 후단 사이의 배기 유로(610)에 설치된다. 즉, 메인 밸브(710)와 보조 밸브(730)는 반응기(300)의 전방 및 후방에 각각 설치되어 배기 유로(610)를 개폐한다.The
메인 밸브(710)와 보조 밸브(730)가 폐쇄되고, 순환 밸브(780)가 개방되면, 배기 유로(610)의 일부와 순환 유로(680)를 포함하며 반응기(300)와 제2 가열 장치(420) 사이를 순환하도록 형성되는 폐루프(closed loop)가 형성될 수 있다.When the
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 피독된 촉매(350)를 효과적으로 재생시킬 수 있다.With this configuration, the
즉, 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 촉매(350)를 재생하기 위하여 별도의 독립적인 촉매 재생용 순환 유로(680)를 구비한다. 그리고 순환 유로(680)를 활용하여 반응기(300)와 제2 가열 장치(420) 사이를 순환할 수 있는 폐루프를 형성함으로써, 촉매(350)를 재생시키기 위해 소모되는 열에너지를 최소화할 수 있다. 또한, 촉매(350)를 승온시키는데 소요되는 시간도 단축할 수 있다.That is, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐루프를 형성하여 촉매(350)를 재생시키는 동작 중에도, 엔진(200)의 배기가스는 바이패스 유로(620)를 통해 이동하여 배출될 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, the exhaust gas of the
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)을 구비한 선박은 정박하거나 운항을 중단하지 않고도 운항 중에 촉매(350)를 재생시킬 수 있다.That is, the ship equipped with the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐루프를 순환하는 유체의 흐름, 즉 유체의 이동 방향을 선택적으로 조절할 수 있다. 따라서 반응기(300)에 설치된 촉매(350)의 재생을 효과적으로 수행할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the flow of the fluid circulating in the closed loop, that is, the moving direction of the fluid can be selectively adjusted. Therefore, regeneration of the
구체적으로, 반응기(300) 전단에 배치된 촉매(350)를 우선적으로 재생시키고자 할 때에는 제2 블로워(460)가 제2 가열 장치(420)에 의해 가열된 유체를 반응기(300) 전단에서 후단 방향으로 이동시킨다. 그리고 반응기(300) 후단에 배치된 촉매(350)를 우선적으로 재생시키고자 할 때에는 제2 블로워(460)가 제2 가열 장치(420)에 의해 가열된 유체를 반응기(300) 후단에서 전단 방향으로 이동시킨다.Specifically, when it is desired to preferentially regenerate the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반응기(300) 전단과 후단에 배치된 촉매(350) 중 피독 정도가 심한 촉매(350)를 우선적으로 재생시킬 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, it is possible to preferentially regenerate the highly poisoned
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)의 동작 원리를 설명한다.Hereinafter, the operating principle of the
본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 후처리 모드와, 제1 촉매 재생 모드, 그리고 제2 촉매 재생 모드 중 어느 하나의 모드로 구분 동작할 수 있다.The
도 1에 도시한 바와 같이, 후처리 모드에서는 엔진(200)의 배기가스가 배기 유로(610)를 따라 반응기(300)를 거쳐 이동할 수 있다. 즉, 후처리 모드에서는 엔진(200)의 배기가스를 후처리하여 정화시킬 수 있다. 여기서, 정화는 배기가스 중에 함유된 질소산화물을 저감시키는 것을 의미한다.As shown in FIG. 1 , in the post-treatment mode, the exhaust gas of the
구체적으로, 후처리 모드에서, 메인 밸브(710) 및 보조 밸브(730)는 개방되고 바이패스 밸브(720) 및 순환 밸브(780)는 폐쇄될 수 있다.Specifically, in the post-processing mode, the
또한, 제1 가열 장치(410)는 후처리 모드에서 환원제를 생성하는 분해 챔버(500)의 온도가 환원제 생성이 가능한 온도 이하가 되면 가동될 수 있다. 그리고 제2 가열 장치(420)는 가동되지 않는다. 이때, 분해 챔버(500)에서 분해 생성된 환원제는 유체와 함께 이동하여 환원제 분사부(570)를 통해 반응기(300) 전방의 배기 유로(610) 또는 반응기(300) 전단에 분사될 수 있다.In addition, the
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 촉매 재생 모드에서는 제2 가열 장치(420)가 가동될 수 있다. 그리고 제1 가열 장치(410)는 가동되지 않는다. 바이패스 밸브(720) 및 순환 밸브(780)는 개방되고 메인 밸브(710) 및 보조 밸브(730)는 폐쇄되어 제2 가열 장치(420)와 반응기(300)를 포함하는 폐루프(closed loop)를 형성할 수 있다. 이때, 보조 밸브(730)는 필요에 따라 일부만 개방될 수도 있다. 그리고 제2 블로워(460)가 제2 가열 장치(420)에 의해 가열된 유체를 반응기(300)의 전단에서 후단 방향으로 폐루프(closed loop) 순환시켜 반응기(300)의 촉매(350)를 재생시킬 수 있다.As shown in FIG. 2 , the
또한, 엔진(200)의 배기가스는 바이패스 유로(620)를 통해 이동하여 배출될 수 있다.In addition, the exhaust gas of the
전술한 바와 같이, 촉매(350)는 배기가스의 황산화물(SOx)과 암모니아(NH3)가 반응하여 생성된 촉매 피독 물질에 피독되어 활성이 저하될 수 있다. 일례로, 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4) 및 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4)과 같은 촉매 피독 물질은 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해된다. 따라서, 반응기(300) 내의 촉매(350)를 가열하면 촉매 피독 물질을 제거하여 촉매(350)의 활성을 회복시킬 수 있다.As described above, the
이와 같이, 제1 촉매 재생 모드에서 형성되는 폐루프(closed loop)는 배기 유로(610)의 일부와 순환 유로(680)를 포함하며, 반응기(300)와 제2 가열 장치(420) 사이를 순환하도록 형성되므로, 제2 가열 장치(420)가 폐루프를 순환하는 유체를 가열함으로써, 촉매(350)를 재생시키기 위해 소모되는 열에너지를 최소화시켜 연료의 낭비를 막을 수 있다.As such, the closed loop formed in the first catalyst regeneration mode includes a part of the
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 촉매 재생 모드는 반응기(300) 전단에 배치된 촉매(350)를 우선적으로 재생시키고자 할 때 가동될 수 있다.In particular, the first catalyst regeneration mode according to an embodiment of the present invention may be operated when preferentially regenerating the
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 가열 장치(420)의 가동에 따라 폐루프 내 산소가 부족해지면, 외기 공급부(800)를 가동하여 제2 가열 장치(420)에 필요한 연소 공기를 공급할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3 , when oxygen in the closed loop is insufficient due to the operation of the
이와 같이, 외기 공급부(800)가 제2 가열 장치(420)에 연소 공기를 공급하기 위하여 폐루프에 외기를 지속적으로 공급하면 폐루프의 압력이 상승될 수 있다.As such, when the outdoor
이때, 보조 밸브(730)를 일부 개방하여 폐루프의 압력을 안전한 범위 이내로 유지할 수 있다. 여기서, 안전한 범위란 배기 시스템과 선택적 촉매 환원 시스템이 안정적으로 유지될 수 있는 허용 압력 이내를 의미한다.In this case, the
도 4에 도시한 바와 같이, 제2 촉매 재생 모드에서도 제2 가열 장치(420)가 가동될 수 있다. 그리고 바이패스 밸브(720) 및 순환 밸브(780)는 개방되고 메인 밸브(710) 및 보조 밸브(730)는 폐쇄되어 제2 가열 장치(420)와 반응기(300)를 포함하는 폐루프(closed loop)를 형성할 수 있다. 이때, 보조 밸브(730)는 필요에 따라 일부만 개방될 수도 있다. 그런데 제2 촉매 재생 모드에서는 제2 블로워(460)가 제2 가열 장치(420)에 의해 가열된 유체를 반응기(300)의 후단에서 전단 방향으로 폐루프 순환시켜 반응기(300)의 촉매(350)를 재생시킬 수 있다.As shown in FIG. 4 , the
엔진(200)의 배기가스는 바이패스 유로(620)를 통해 이동하여 배출될 수 있다.The exhaust gas of the
이와 같이, 제2 촉매 재생 모드에서 형성되는 폐루프(closed loop)는 배기 유로(610)의 일부와 순환 유로(680)를 포함하며, 반응기(300)와 제2 가열 장치(420) 사이를 순환하도록 형성되므로, 제2 가열 장치(420)가 폐루프를 순환하는 유체를 가열함으로써, 촉매(350)를 재생시키기 위해 소모되는 열에너지를 최소화시켜 연료의 낭비를 막을 수 있다.As described above, the closed loop formed in the second catalyst regeneration mode includes a part of the
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 촉매 재생 모드는 반응기(300) 후단에 배치된 촉매(350)를 우선적으로 재생시키고자 할 때 가동될 수 있다.In particular, the second catalyst regeneration mode according to an embodiment of the present invention may be operated when preferentially regenerating the
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 가열 장치(420)의 가동에 따라 폐루프 내 산소가 부족해지면, 외기 공급부(800)를 가동하여 제2 가열 장치(420)에 필요한 연소 공기를 공급할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5 , when oxygen in the closed loop is insufficient due to the operation of the
이와 같이, 외기 공급부(800)가 제2 가열 장치(420)에 연소 공기를 공급하기 위하여 폐루프에 외기를 지속적으로 공급하면 폐루프의 압력이 상승될 수 있다.As such, when the outdoor
이때, 보조 밸브(730)를 일부 개방하여 폐루프의 압력을 안전한 범위 이내로 유지할 수 있다. 여기서, 안전한 범위란 배기 시스템과 선택적 촉매 환원 시스템이 안정적으로 유지될 수 있는 허용 압력 이내를 의미한다.In this case, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 촉매 재생 모드 및 제2 촉매 재생 모드에서 엔진(200)에서 배출된 배기가스는 바이패스 유로(620)를 따라 반응기(300)를 우회하여 이동할 수 있다. 즉, 제1 촉매 재생 모드에서는 엔진(200)의 배기가스를 후처리하지 않고 배출할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the exhaust gas discharged from the
한편, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 제1 촉매 재생 모드 및 제2 촉매 재생 모드가 아닌 경우에도, 선박이 공해 영역이나 환경 규제 영역이 아닌 곳에서 운항하거나 선택적 촉매 환원 시스템에 이상이 발생하였으나 재생이 불가능한 응급 상황에서는 바이패스 유로(620)를 통해 엔진(200)의 배기가스를 배출할 수 있다. 이 경우, 제1 가열 장치(410)는 가동되지 않는다.On the other hand, an embodiment of the present invention is not limited to the above, and even if it is not in the first catalyst regeneration mode and the second catalyst regeneration mode, the ship operates in a non-polluting area or a non-environmental control area, or a selective catalytic reduction system In an emergency situation in which an abnormality has occurred but regeneration is impossible, the exhaust gas of the
이와 같은 동작에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 피독된 촉매(350)를 효과적으로 재생시킬 수 있다.By this operation, the
즉, 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)는 촉매(350)를 재생하기 위하여 별도의 독립적인 촉매 재생용 순환 유로(680)를 구비한다. 그리고 순환 유로(680)를 활용하여 반응기(300)와 제2 가열 장치(420) 사이를 순환할 수 있는 폐루프를 형성함으로써, 촉매(350)를 재생시키기 위해 소모되는 열에너지를 최소화할 수 있다. 또한, 촉매(350)를 승온시키는데 소요되는 시간도 단축할 수 있다.That is, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치(101)을 구비한 선박은 정박하거나 운항을 중단하지 않고도 운항 중에 촉매(350)를 재생시킬 수 있다.In addition, the vessel equipped with the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐루프를 순환하는 유체의 흐름, 즉 유체의 이동 방향을 선택적으로 조절할 수 있다. 즉, 반응기(300) 전단과 후단에 배치된 촉매(350) 중 피독 정도가 심한 촉매(350)를 우선적으로 재생시킬 수 있다. 따라서 반응기(300)에 설치된 촉매(350)의 재생을 효과적으로 수행할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to selectively control the flow of the fluid circulating in the closed loop, that is, the moving direction of the fluid. That is, it is possible to preferentially regenerate the
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 can 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 시스템을 포함한 동력 장치
200: 엔진
250: 과급기
300: 반응기
350: 촉매
410: 제1 가열 장치
420: 제2 가열 장치
450: 제1 블로워
460: 제2 블로워
500: 분해 챔버
550: 환원제 공급부
570: 환원제 분사부
610: 배기 유로
620: 바이패스 유로
640: 분기 유로
680: 순환 유로
710: 메인 밸브
720: 바이패스 밸브
730: 보조 밸브
780: 순환 밸브
781: 제1 순환 밸브
782: 제2 순환 밸브
800: 외기 공급부
810: 외기 공급 라인
870: 외기 공급 밸브101: Power unit with selective catalytic reduction system
200: engine
250: supercharger
300: reactor
350: catalyst
410: first heating device
420: second heating device
450: first blower
460: second blower
500: decomposition chamber
550: reducing agent supply unit
570: reducing agent injection unit
610: exhaust flow path
620: bypass euro
640: quarter euro
680: circulation flow path
710: main valve
720: bypass valve
730: auxiliary valve
780: circulation valve
781: first circulation valve
782: second circulation valve
800: outside air supply unit
810: outdoor air supply line
870: fresh air supply valve
Claims (10)
상기 엔진이 배출한 배기가스가 이동하는 배기 유로;
상기 배기 유로 상에 설치되며 촉매가 내부에 설치된 반응기;
상기 반응기 전방의 상기 배기 유로에서 분기하여 상기 반응기에 연결된 분기 유로;
상기 배기 유로와 상기 분기 유로의 분기 지점 전방의 상기 배기 유로에서 분기되어 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로와 합류하는 바이패스 유로;
상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 분기 지점과 상기 반응기의 전단 사이의 상기 배기 유로와, 상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 합류 지점과 상기 반응기의 후단 사이의 상기 배기 유로를 연결하는 순환 유로;
상기 분기 유로 상에 설치된 제1 가열 장치; 및
상기 순환 유로 상에 설치된 제2 가열 장치
를 포함하며,
상기 엔진의 배기가스가 상기 배기 유로를 따라 상기 반응기를 거쳐 이동하는 후처리 모드와;
상기 제2 가열 장치와 상기 반응기를 포함하는 폐루프(closed loop)를 형성하고 상기 제2 가열 장치에 의해 가열된 유체를 상기 반응기의 전단에서 후단 방향으로 순환시켜 상기 반응기의 촉매를 재생시키는 제1 촉매 재생 모드; 그리고
상기 제2 가열 장치와 상기 반응기를 포함하는 폐루프(closed loop)를 형성하고 상기 제2 가열 장치에 의해 가열된 유체를 상기 반응기의 후단에서 전단 방향으로 순환시켜 상기 반응기의 촉매를 재생시키는 제2 촉매 재생 모드
중 어느 하나의 모드로 동작하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.an engine that discharges exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx);
an exhaust passage through which the exhaust gas discharged from the engine moves;
a reactor installed on the exhaust passage and having a catalyst installed therein;
a branch passage branched from the exhaust passage in front of the reactor and connected to the reactor;
a bypass passage branching from the exhaust passage in front of the branching point of the exhaust passage and the branch passage and joining the exhaust passage in the rear of the reactor;
a circulation passage connecting the exhaust passage between the branch point of the exhaust passage and the bypass passage and the front end of the reactor, and the exhaust passage between the merging point of the exhaust passage and the bypass passage and the rear end of the reactor;
a first heating device installed on the branch passage; and
A second heating device installed on the circulation passage
includes,
a post-treatment mode in which the exhaust gas of the engine moves through the reactor along the exhaust passage;
A first to form a closed loop including the second heating device and the reactor and circulate the fluid heated by the second heating device from the front end to the rear end of the reactor to regenerate the catalyst of the reactor catalyst regeneration mode; and
A second to form a closed loop including the second heating device and the reactor and circulate the fluid heated by the second heating device from the rear end to the front end of the reactor to regenerate the catalyst of the reactor Catalyst regeneration mode
A power plant comprising a selective catalytic reduction system operating in either mode.
상기 제1 촉매 재생 모드 및 상기 제2 촉매 재생 모드에서 상기 엔진의 배기가스는 상기 바이패스 유로를 따라 상기 반응기를 우회하여 이동하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.According to claim 1,
In the first catalyst regeneration mode and the second catalyst regeneration mode, the exhaust gas of the engine bypasses the reactor along the bypass flow path and moves to a power unit including a selective catalytic reduction system.
상기 제1 촉매 재생 모드 및 상기 제2 촉매 재생 모드에서 형성되는 상기 폐루프(closed loop)는 상기 배기 유로의 일부와 상기 순환 유로를 포함하며 상기 반응기와 상기 제2 가열 장치 사이를 순환하도록 형성되는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.According to claim 1,
The closed loop formed in the first catalyst regeneration mode and the second catalyst regeneration mode includes a part of the exhaust passage and the circulation passage, and is formed to circulate between the reactor and the second heating device Power unit with selective catalytic reduction system.
상기 배기 유로와 상기 분기 유로의 합류 지점과 상기 배기 유로와 상기 순환 유로의 연결 지점 사이의 상기 배기 유로에 설치된 메인 밸브;
상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로의 합류 지점과 상기 반응기의 후단 사이의 상기 배기 유로에 설치된 보조 밸브;
상기 순환 유로에 상에 설치된 하나 이상의 순환 밸브; 및
상기 바이패스 유로 상에 설치된 바이패스 밸브
를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.According to claim 1,
a main valve installed in the exhaust passage between a junction of the exhaust passage and the branch passage and a connection point between the exhaust passage and the circulation passage;
an auxiliary valve installed in the exhaust passage between the junction of the exhaust passage and the bypass passage and the rear end of the reactor;
one or more circulation valves installed on the circulation passage; and
a bypass valve installed on the bypass flow path
Power unit including a selective catalytic reduction system further comprising a.
상기 후처리 모드에서, 상기 메인 밸브 및 상기 보조 밸브는 개방되고 상기 바이패스 밸브 및 상기 순환 밸브는 폐쇄되며,
상기 제1 촉매 재생 모드 및 제2 촉매 재생 모드에서, 상기 바이패스 밸브 및 상기 순환 밸브는 개방되고 상기 메인 밸브는 폐쇄되며 상기 보조 밸브는 폐쇄되거나 일부만 개방되는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.5. The method of claim 4,
In the after-treatment mode, the main valve and the auxiliary valve are open and the bypass valve and the circulation valve are closed,
In the first catalyst regeneration mode and the second catalyst regeneration mode, the bypass valve and the circulation valve are open, the main valve is closed, and the auxiliary valve is closed or partially open.
상기 분기 유로 상에 설치되어 상기 후처리 모드에서 가동되는 제1 블로워와;
상기 순환 유로 상에 설치되어 상기 제1 촉매 재생 모드에서는 상기 가열된 유체를 상기 반응기의 전단에서 후단 방향으로 순환시키고 상기 제2 촉매 재생 모드에서는 상기 가열된 유체를 상기 반응기의 후단에서 전단 방향으로 순환시키는 제2 블로워
를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.According to claim 1,
a first blower installed on the branch flow path and operated in the post-processing mode;
installed on the circulation passage to circulate the heated fluid from the front end to the rear end of the reactor in the first catalyst regeneration mode, and circulate the heated fluid from the rear end to the front end of the reactor in the second catalyst regeneration mode Shiki's 2nd blower
Power unit including a selective catalytic reduction system further comprising a.
상기 순환 유로에 연결되어 상기 제2 가열 장치에 외기를 공급하는 외기 공급부를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.According to claim 1,
Power unit including a selective catalytic reduction system further comprising an outdoor air supply unit connected to the circulation passage for supplying outdoor air to the second heating device.
상기 분기 유로 상에 설치된 분해 챔버와;
상기 분해 챔버에 환원제를 공급하는 환원제 공급부
를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
a decomposition chamber installed on the branch passage;
A reducing agent supply unit for supplying a reducing agent to the decomposition chamber
Power unit including a selective catalytic reduction system further comprising a.
상기 제1 가열 장치는 상기 후처리 모드에서 상기 분해 챔버의 온도가 환원제 생성 온도 이하이면 가동되는 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치.
9. The method of claim 8,
The first heating device is a power unit including a selective catalytic reduction system that is operated when the temperature of the decomposition chamber is less than or equal to the reducing agent generation temperature in the post-treatment mode.
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