KR102473276B1 - Selective catalytic reduction system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내장된 반응기와, 상기 촉매에 끼인 이물질을 제거하거나 상기 촉매를 재생시키기 위해 상기 촉매를 향해 유체를 분사하는 수트 블로워와, 상기 수트 블로워에 압축된 공기를 공급하는 공기 공급부, 그리고 상기 엔진의 부하 변동에 따라 상기 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력을 조절하는 제어부를 포함한다.The present invention relates to a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from an engine, and a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention is for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas A reactor with a built-in catalyst, a soot blower for injecting a fluid toward the catalyst to remove foreign substances caught in the catalyst or regenerating the catalyst, an air supply unit for supplying compressed air to the soot blower, and the engine and a control unit for adjusting the pressure of the air injected by the soot blower according to load fluctuations.

Description

선택적 촉매 환원 시스템{SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM}Selective catalytic reduction system {SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM}

본 발명은 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위해 사용되는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것이다.The present invention relates 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 discharged during the combustion of fossil fuels cause serious air pollution. Representative 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. 근래에는 환경 보존에 대한 인식이 높아짐에 따라 이러한 황산화물과 질소산화물에 대한 배출규제가 도입되고 있다. 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.The main cause of air pollution is sulfur oxides (SOx) or nitrogen oxides (NOx) of exhaust gas discharged from engines of vehicles and ships or thermal power plants or factories. In recent years, as awareness of environmental preservation has increased, emission regulations for these sulfur oxides and nitrogen oxides have been introduced. In particular, as a representative facility for reducing nitrogen oxides, there is a selective catalytic reduction (SCR) system. The selective catalytic reduction system reacts nitrogen oxides contained in the exhaust gas with a reducing agent while passing the exhaust gas and the reducing agent together through a reactor in which a catalyst is installed to reduce 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 할 뿐만 아니라 선택적 촉매 환원 시스템의 운용에는 별도의 에너지가 소모되므로, 저비용 고효율의 탈질 설비와 함께 효과적인 운용 방법이 요구되고 있다.When such a selective catalytic reduction system is used in a ship, the emission of nitrogen oxides (NOx) emitted from a marine diesel engine complies with the International Maritime Organization's International Air Pollution Control Third Regulation (IMO Tier-III). not only must be satisfied, but also separate energy is consumed for the operation of the selective catalytic reduction system, so an effective operation method with a low-cost and high-efficiency denitrification facility is required.

또한, 선박용 또는 차량용 동력 장치에는 엔진의 효율을 향상시키기 위하여 엔진에서 배출된 배기가스가 갖는 압력으로 터빈을 돌려 엔진에 새로운 외기를 공급하는 과급기가 널리 사용되고 있다. 그리고 과급기를 거친 배기가스는 온도와 압력이 낮아지게 된다.In addition, a supercharger is widely used in a marine or vehicle power unit to supply new outside air to the engine by turning a turbine with pressure of exhaust gas discharged from the engine to improve engine efficiency. The temperature and pressure of the exhaust gas passing through the supercharger are lowered.

이와 같이, 과급기가 사용되는 경우에, 선택적 촉매 환원 시스템은 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기를 과급기의 후방에 배치하는 방법과 반응기를 과급기의 전방, 즉 엔진과 과급기 사이에 배치하는 방법으로 나뉜다.In this way, when a supercharger is used, the selective catalytic reduction system includes a method of arranging a reactor having a catalyst for reducing nitrogen oxides installed therein at the rear of the supercharger and a method of disposing the reactor in front of the supercharger, that is, between the engine and the supercharger. divided by way

촉매가 내장된 반응기를 과급기의 전방, 즉 엔진과 과급기의 사이에 배치하면, 반응기를 과급기의 후방에 배치한 경우와 비교하여, 엔진에서 배출된 배기가스의 온도가 상대적으로 높은 상태일 때 환원 반응이 일어나게 된다. 이에, 촉매의 활성이 증가하여 질소산화물 저감에 요구되는 촉매량을 줄일 수 있으나, 반대로 과급기로 유입되는 배기 가스의 온도와 압력이 감소하여 엔진의 성능 및 효율이 저하된다.When the reactor with a built-in catalyst is placed in front of the supercharger, that is, between the engine and the supercharger, the reduction reaction occurs when the temperature of the exhaust gas discharged from the engine is relatively high compared to the case where the reactor is placed behind the supercharger. this will happen As a result, the activity of the catalyst is increased to reduce the amount of catalyst required to reduce nitrogen oxides, but on the contrary, the temperature and pressure of the exhaust gas flowing into the supercharger are reduced, resulting in a decrease in engine performance and efficiency.

또한, 엔진에서는 연료가 불완전 연소하여 발생하는 그을음(soot)과 같은 연소 생성물이 배기가스와 함께 배출된다. 이러한 그을음은 배기가스와 함께 이동하다가 촉매에 부착되어 촉매의 성능을 저하시키게 되며, 장시간 누적되면 촉매를 막아 배기가스의 이동 통로가 좁아지거나 폐색되어 촉매가 설치된 반응기의 내부 압력을 상승시키게 된다. 이에, 수트 블로워(soot blower)를 사용하여 촉매에 압축된 공기를 정기적으로 분사함으로써, 촉매에 끼인 그을음을 포함하는 이물질을 물리적으로 제거 하고 있다.In addition, in the engine, combustion products such as soot generated by incomplete combustion of fuel are discharged together with exhaust gas. The soot moves along with the exhaust gas, attaches to the catalyst, and deteriorates the performance of the catalyst. When accumulated for a long time, the soot blocks the catalyst, narrowing or blocking the passage of the exhaust gas, thereby increasing the internal pressure of the reactor in which the catalyst is installed. Accordingly, by regularly spraying compressed air to the catalyst using a soot blower, foreign substances including soot caught in the catalyst are physically removed.

그런데 반응기가 과급기의 전방에 배치된 경우, 반응기가 상대적으로 고압의 환경에 노출될 뿐만 아니라 압력 변동도 상대적으로 심하다. 예를 들어, 과급기의 전방에 배치된 반응기는 엔진의 부하에 따라 대략 1 ~ 5 Bar로 압력이 변화된다. 이와 같이, 엔진의 부하가 변동하면 엔진의 연소 상태도 변화되고, 이에 그을음의 발생 정도도 달라지게 된다. 예를 들어, 엔진의 고부하 운전시 그을음의 발생량이 더욱 증가될 수 있다.However, when the reactor is disposed in front of the supercharger, the reactor is not only exposed to a relatively high-pressure environment, but also has relatively severe pressure fluctuations. For example, the pressure of a reactor disposed in front of a supercharger varies from about 1 to 5 Bar depending on the load of the engine. As described above, when the load of the engine changes, the combustion state of the engine also changes, and thus the degree of generation of soot also changes. For example, the amount of soot generated may further increase when the engine is operated under high load.

이와 같이 엔진의 부하가 변동하는 상황에서, 엔진의 고부하 운전시 발생되는 그을음의 양을 기준으로 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력이 일정하게 설정될 경우 저부하 운전시에는 불필요하게 공기가 소모된다. 또한, 수트 블로워를 통해 장기간으로 고압의 공기가 분사되면 촉매를 손상시키거나 촉매의 내구 수명을 단축시킬 수 있다.In such a situation where the load of the engine fluctuates, if the pressure of the air injected by the soot blower is set to be constant based on the amount of soot generated during the high-load operation of the engine, air is unnecessarily consumed during low-load operation. In addition, if high-pressure air is blown through the soot blower for a long period of time, the catalyst may be damaged or the durability of the catalyst may be shortened.

반대로, 엔진의 저부하 운전시 발생되는 그을음의 양을 기준으로 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력이 일정하게 설정될 경우 고부하 운전시 발생되는 그을음을 전부 처리하지 못하여 반응기의 내부 압력이 허용 압력 이상으로 상승하는 상황이 발생될 수 있다. 이와 같이, 반응기의 내부 압력이 과도하게 상승하면, 선택적 촉매 환원 시스템의 성능이 저하될 뿐만 아니라 배기가스를 배출하는 엔진의 성능도 저하될 수 있다.Conversely, if the pressure of the air injected by the soot blower is set constant based on the amount of soot generated during low-load operation of the engine, all soot generated during high-load operation cannot be processed and the internal pressure of the reactor exceeds the allowable pressure. An escalating situation may occur. As such, when the internal pressure of the reactor is excessively increased, performance of the selective catalytic reduction system may be deteriorated as well as performance of the engine for discharging exhaust gas may be deteriorated.

본 발명의 실시예는 엔진의 부하 변동에 따라 수트 블로워(soot blower)가 분사하는 공기의 압력을 조절하여 공기의 소모량을 최소화할 뿐만 아니라 수트 블로워에서 분사된 고압의 공기가 촉매를 손상시키거나 촉매의 내구 수명을 단축시키는 것을 억제할 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템을 제공한다.The embodiment of the present invention not only minimizes the consumption of air by adjusting the pressure of the air injected by the soot blower according to the load variation of the engine, but also the high-pressure air injected from the soot blower damages the catalyst or Provided is a selective catalytic reduction system capable of suppressing the shortening of the durability life.

본 발명의 실시예에 따르면, 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내장된 반응기와, 상기 촉매에 끼인 이물질을 제거하거나 상기 촉매를 재생시키기 위해 상기 촉매를 향해 유체를 분사하는 수트 블로워(soot blower)와, 상기 수트 블로워에 압축된 공기를 공급하는 공기 공급부, 그리고 상기 엔진의 부하 변동에 따라 상기 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력을 조절하는 제어부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from an engine includes a reactor in which a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas is built-in, and the catalyst A soot blower for injecting fluid toward the catalyst to remove trapped foreign matter or regenerate the catalyst, an air supply unit for supplying compressed air to the soot blower, and the soot according to load fluctuations of the engine. It includes a control unit that adjusts the pressure of the air blown by the blower.

상기 제어부는 기설정된 최대 압력과 최소 압력 범위 내에서 상기 엔진의 부하가 감소할수록 상기 수트 블로워에 공급되는 공기의 압력을 낮추고, 상기 엔진의 부하가 증가할수록 상시 수트 블로워에 공급되는 공기의 압력을 높일 수 있다.The control unit lowers the pressure of the air supplied to the soot blower as the load of the engine decreases within a preset maximum pressure and minimum pressure range, and increases the pressure of the air supplied to the soot blower as the load of the engine increases. can

상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 공기 공급부와 상기 수트 블로워 사이의 공기 이동 경로 상에 설치된 레귤레이터(regulator)를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include a regulator installed on an air movement path between the air supply unit and the soot blower.

상기 제어부는 상기 엔진으로부터 부하 정보를 직접 전달받을 수 있다.The controller may directly receive load information from the engine.

또한, 상기 제어부는 상기 엔진에서 배출된 배기가스의 배기 압력, 상기 엔진에 공급되는 공기의 소기 압력, 상기 엔진의 회전 속도, 및 상기 엔진에서 배출된 배기가스의 유량 중 하나 이상을 통해 상기 엔진의 부하를 간접적으로 산출할 수 있다.In addition, the control unit controls the performance of the engine through at least one of an exhaust pressure of exhaust gas discharged from the engine, a scavenging pressure of air supplied to the engine, a rotational speed of the engine, and a flow rate of exhaust gas discharged from the engine. Load can be calculated indirectly.

그리고 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진에서 배출된 배기가스의 배기 압력을 측정하는 제1 압력 센서와, 상기 엔진에 공급되는 공기의 소기 압력을 측정하는 제2 압력 센서와, 상기 엔진의 회전 속도를 측정하는 엔진 회전 속도 센서, 그리고 상기 엔진에서 배출된 배기가스의 유량을 측정하는 유량계 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.And the selective catalytic reduction system includes a first pressure sensor for measuring the exhaust pressure of the exhaust gas discharged from the engine, a second pressure sensor for measuring the scavenging pressure of the air supplied to the engine, and measuring the rotational speed of the engine. It may further include at least one of an engine rotation speed sensor that measures a flow rate of exhaust gas discharged from the engine, and a flow rate sensor.

상기 반응기를 통과한 배기가스는 과급기를 거쳐 배출되며, 상기 제어부는 상기 과급기 전단의 압력 및 상기 과급기의 회전 속도 중 하나 이상을 통해 상기 엔진의 부하를 간접적으로 산출할 수도 있다.Exhaust gas passing through the reactor is discharged through a supercharger, and the control unit may indirectly calculate the load of the engine through at least one of a pressure at the front end of the supercharger and a rotational speed of the supercharger.

그리고 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 과급기 전단의 압력을 측정하는 과급기 전단 압력 센서 및 상기 과급기의 회전 속도를 측정하는 과급기 회전 속도 센서 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.And the selective catalytic reduction system may further include at least one of a supercharger front pressure sensor for measuring the pressure at the front end of the supercharger and a turbocharger rotation speed sensor for measuring the rotation speed of the supercharger.

상기 제어부는 대기의 온도 및 습도 정보를 반영하여 간접적으로 산출된 상기 엔진의 부하를 보정할 수 있다.The control unit may correct the indirectly calculated load of the engine by reflecting the temperature and humidity information of the atmosphere.

상기 제어부는 상기 엔진으로부터 부하 정보를 직접 전달받으며, 상기 제어부는 상기 엔진으로부터 직접 전달받은 부하 정보와 간접적으로 산출된 상기 엔진의 부하 정보를 대조 검토할 수도 있다.The control unit receives load information directly from the engine, and the control unit may compare and review the load information directly received from the engine with the indirectly calculated load information of the engine.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 엔진의 부하 변동에 따라 수트 블로워(soot blower)가 분사하는 공기의 압력을 조절하여 공기의 소모량을 최소화할 뿐만 아니라 수트 블로워에서 분사된 고압의 공기가 촉매를 손상시키거나 촉매의 내구 수명을 단축시키는 것을 억제할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system not only minimizes the consumption of air by adjusting the pressure of the air injected from the soot blower according to the load variation of the engine, but also the high-pressure air injected from the soot blower. can prevent damaging the catalyst or shortening the service life of the catalyst.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예에서 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 비교예에서 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력 변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a block diagram showing a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing a change in pressure of air injected by a soot blower in an experimental example according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a change in pressure of air injected by a soot blower in a comparative example.

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, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth 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 advised 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 like structures, elements or parts appearing in two or more drawings, like reference numerals are used to indicate like features.

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 embodiments of the present invention specifically represent ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the diagram are expected. Therefore, the embodiment is not limited to the specific shape of the illustrated area, and includes, for example, modification of the shape by manufacturing.

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

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 엔진(100)으로부터 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시킨다. The selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention reduces nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from the engine 100 .

일례로, 엔진(100)은 선박용 2행정 저속 디젤 엔진일 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 엔진(100)은 4행 중속 디젤 엔진일 수도 있다. 또한, 복수의 엔진(100)이 사용될 수도 있으며, 이 경우 2행정 저속 디젤 엔진과 4행 중속 디젤 엔진이 혼용될 수 있다. 이때, 2행정 저속 디젤 엔진은 선박에 추친력을 제공하는 주동력원으로 사용될 수 있으며, 4행 중속 디젤 엔진은 발전용 또는 보조 동력원 사용될 수 있다.As an example, the engine 100 may be a two-stroke low-speed diesel engine for a ship. However, an embodiment of the present invention is not limited to the above, and the engine 100 may be a 4-line medium-speed diesel engine. In addition, a plurality of engines 100 may be used, and in this case, a 2-stroke low-speed diesel engine and a 4-stroke medium-speed diesel engine may be mixed. At this time, the 2-stroke low-speed diesel engine may be used as a main power source for providing thrust to the ship, and the 4-stroke medium-speed diesel engine may be used for power generation or as an auxiliary power source.

또한, 엔진(100)이 반드시 선박용에 한정되는 것은 아니며 차량용 엔진일 수도 있다. 그 밖에도 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 종류의 엔진(100)이 사용될 수 있다.In addition, the engine 100 is not necessarily limited to a vessel and may be a vehicle engine. In addition, various types of engines 100 known to those skilled in the art may be used.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 엔진(100)에서 배출된 배기가스의 일부 또는 전부는 과급기(150)를 거칠 수 있다. 과급기(150)는 엔진(100)의 배기구와 연결되어 엔진(100)의 배기가스가 갖는 압력으로 터빈(151)을 돌리면 그 힘으로 압축기(152)가 엔진(100)에 새로운 외부 공기를 압축하여 공급한다. 이에, 과급기(150)가 장착된 엔진(100)은 효율이 향상될 수 있다. 그리고 과급기(150)와 엔진(100)은 소기 라인(620)으로 연결되며, 과급기(150)가 압축시킨 공기는 소기 라인(620)을 통해 엔진(100)에 공급된다.In addition, in one embodiment of the present invention, some or all of the exhaust gas discharged from the engine 100 may pass through the supercharger 150. When the supercharger 150 is connected to the exhaust port of the engine 100 and turns the turbine 151 with the pressure of the exhaust gas of the engine 100, the compressor 152 compresses new external air to the engine 100 with that force. supply Thus, the efficiency of the engine 100 equipped with the supercharger 150 can be improved. The supercharger 150 and the engine 100 are connected through a scavenging line 620, and the air compressed by the supercharger 150 is supplied to the engine 100 through the scavenging line 620.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 엔진(100)이 배출하는 배기가스는 섭씨 200도 내지 섭씨 500도 범위 내의 온도를 가지며, 배기가스의 온도는 과급기(150)를 거치면 낮아질 수 있다. 일례로, 과급기(150)를 거친 배기가스는 온도가 섭씨 150도 이상 섭씨 200도 미만으로 낮아질 수 있으며, 엔진(100)의 가동 초기에는 더 낮아질 수도 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the exhaust gas discharged from the engine 100 has a temperature within the range of 200 degrees Celsius to 500 degrees Celsius, and the temperature of the exhaust gas can be lowered by passing through the supercharger 150. For example, the temperature of the exhaust gas passing through the supercharger 150 may be lowered to 150 degrees Celsius or more and less than 200 degrees Celsius, and may be even lower at the initial stage of operation of the engine 100 .

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)은 반응기(300), 수트 블로워(410), 공기 공급부(450), 및 제어부(700)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the selective catalytic reduction (SCR) system 101 according to an embodiment of the present invention includes a reactor 300, a soot blower 410, an air supply unit 450, and a control unit. (700).

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 레귤레이터(regulator, 430), 배기 유로(610), 소기 라인(620), 분해 챔버(500), 환원제 분사부(510), 및 환원제 공급부(550)를 포함할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention includes a regulator 430, an exhaust flow path 610, a scavenging line 620, a decomposition chamber 500, a reducing agent injection unit 510, And it may include a reducing agent supply unit 550.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 제1 압력 센서(710), 제2 압력 센서(720), 엔진 회전 속도 센서(730), 유량계(750), 과급기 전단 압력 센서(760), 및 과급기 회전 속도 센서(770) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention includes a first pressure sensor 710, a second pressure sensor 720, an engine rotation speed sensor 730, a flow meter 750, and a supercharger front pressure One or more of a sensor 760 and a supercharger rotational speed sensor 770 may be further included.

배기 유로(610)는 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 이동시킨다. 그리고 배기 유로(610)를 따라 이동하는 배기가스는 후술할 반응기(300)를 거쳐 외부로 배출된다. 일례로, 배기 유로(610)는 엔진(100)의 배기구와 연결되어 엔진(100)에서 배출된 배기가스를 배출시킬 수 있다.The exhaust passage 610 moves exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx). And the exhaust gas moving along the exhaust passage 610 is discharged to the outside via the reactor 300 to be described later. For example, the exhaust passage 610 may be connected to an exhaust port of the engine 100 to discharge exhaust gas discharged from the engine 100 .

반응기(300)는 배기 유로(610) 상에 설치된다. 즉, 반응기(300)는 배기 유로(610)를 통해 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 전달받는다. 그리고 반응기(300)는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매(350)를 내장한다. 촉매(350)는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)과 환원제의 반응을 촉진시켜 질소산화물(NOx)을 질소와 수증기로 환원 처리한다.The reactor 300 is installed on the exhaust passage 610 . That is, the reactor 300 receives exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx) through the exhaust passage 610 . And the reactor 300 has a built-in catalyst 350 for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. The catalyst 350 promotes the reaction of nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas with a reducing agent to reduce nitrogen oxides (NOx) to nitrogen and water vapor.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 반응기(300)의 내부에 설치되는 촉매(350)는 배기가스의 이동 방향을 기준으로 다층 구조로 배치될 수도 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 catalyst 350 installed inside the reactor 300 may be arranged in a multi-layered structure based on the moving direction of the exhaust gas. That is, the catalyst 350 may be provided in the form of a plurality of catalytic modules, and the plurality of catalytic modules may be disposed along the moving direction of the exhaust gas.

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 200도 내지 섭씨 500도 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. 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. 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 촉매에 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.The catalyst 350 may be made of various materials known to those skilled in the art, such as zeolite, vanadium, and platinum. As an example, the catalyst 350 may have an activation temperature in the range of 200 degrees Celsius to 500 degrees Celsius. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst 350 is not poisoned and can stably reduce nitrogen oxides. If the catalyst 350 reacts outside the activation temperature range, the catalyst 350 is poisoned and efficiency is reduced. 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 As a result, catalyst poisoning substances are generated. Specifically, the poisoning substance 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 ). These catalyst poisoning materials are adsorbed on the catalyst to lower the activity of the catalyst 350 . Since the catalyst poisoning material is decomposed at a relatively high temperature, that is, a temperature in the range of 350 degrees Celsius to 450 degrees Celsius, the poisoned catalyst 350 may be regenerated by raising the temperature of the catalyst 350 in the reactor 300 .

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 반응기(300)는 과급기(150)보다 전방의 배기 유로(610) 상에 설치될 수 있다. 즉, 반응기(300)는 엔진(100)과 과급기(150) 사이에 배치될 수 있다.Also, in one embodiment of the present invention, the reactor 300 may be installed on the exhaust passage 610 ahead of the supercharger 150 . That is, the reactor 300 may be disposed between the engine 100 and the supercharger 150.

이하, 본 명세서에서 전방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 상류 방향을 의미하며, 후방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 하류 방향을 의미한다.Hereinafter, in the present specification, "front" refers to an upstream direction based on the moving direction of exhaust gas, and "rear" refers to a downstream direction based on the moving direction of exhaust gas.

분해 챔버(500)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610) 상에 설치된다. 분해 챔버(500)는 환원제가 분해 및 기화되기 위한 공간을 형성하며, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 종류에 따라 생략될 수도 있다.The decomposition chamber 500 is installed on the exhaust passage 610 in front of the reactor 300. The decomposition chamber 500 forms a space for decomposition and vaporization of the reducing agent, and may be omitted depending on the type of the selective catalytic reduction system 101.

환원제 분사부(510)는 분해 챔버(500), 반응기(300) 전방의 배기 유로(610), 또는 반응기(300) 전단에 설치되어 환원제를 분사할 수 있다. 일례로, 환원제 분사부(510)는 배기 유로(610)를 따라 이동하는 배기가스에 우레아(urea, CO(NH2)2)를 수용액 형태로 분사할 수 있다.The reducing agent injection unit 510 may be installed in the decomposition chamber 500, the exhaust passage 610 in front of the reactor 300, or the front end of the reactor 300 to inject the reducing agent. For example, the reducing agent injection unit 510 may inject urea (CO(NH 2 ) 2 ) in the form of an aqueous solution to the exhaust gas moving along the exhaust passage 610 .

본 발명의 일 실시예에서, 환원제 분사부(510)가 분사하는 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액은 환원제 전구체에 해당하며, 우레아가 열분해 또는 가수분해되면서 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)이 생성되고, 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해될 수 있다. 그리고 최종적으로 생성된 암모니아(NH3)가 배기가스에 함유한 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위해 환원제로 사용된다.In one embodiment of the present invention, the urea (urea, CO (NH 2 ) 2 ) aqueous solution injected by the reducing agent spraying unit 510 corresponds to the reducing agent precursor, and urea is thermally decomposed or hydrolyzed to ammonia (NH 3 ) and iso Isocyanic acid (HNCO) is produced, and isocyanic acid (HNCO) can be decomposed into ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ). Finally, ammonia (NH 3 ) is used as a reducing agent to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas.

환원제 공급부(500)는 환원제 분사부(510)가 분사할 환원제를 공급한다. 엔진(100)의 부하 변동에 따라 엔진(100)에서 배출되는 배기가스의 배출량이 달라지므로, 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위해 요구되는 환원제의 양도 달라지게 된다. 이에, 환원제 공급부(500)는 엔진(100)의 운전 조건 또는 배기가스의 배출 상황에 따라 적정량의 환원제가 공급될 수 있도록 환원제의 공급량을 조절할 수 있다. 그리고 환원제 공급부(500)는 후술할 제어부(700)에 환원제 공급 유량에 대한 정보를 제공할 수 있다.The reducing agent supply unit 500 supplies the reducing agent to be injected by the reducing agent injection unit 510 . Since the amount of exhaust gas discharged from the engine 100 varies according to the load variation of the engine 100, the amount of a reducing agent required to reduce nitrogen oxides contained in the exhaust gas also varies. Accordingly, the reducing agent supply unit 500 may adjust the supply amount of the reducing agent so that an appropriate amount of the reducing agent may be supplied according to the operating conditions of the engine 100 or exhaust gas discharge conditions. In addition, the reducing agent supply unit 500 may provide information on the supply flow rate of the reducing agent to the control unit 700 to be described later.

구체적으로, 환원제 공급부(500)는 환원제 분사부(510)에 공급할 환원제를 저장하는 환원제 저장 탱크와, 환원제 저장 탱크에 저장된 환원제를 공급하기 위한 환원제 공급 펌프 모듈, 공급 유량을 측정하기 위한 유량계, 그리고 환원제를 이동시키기 위한 환원제 공급 라인 등을 포함할 수 있다. 여기서, 환원제 공급 펌프 모듈은 환원제 공급을 위한 펌프와, 펌프 설치를 위해 필요한 필터, 펌프용 압력 게이지, 펌프용 수동 밸브 등을 포함할 수 있다.Specifically, the reducing agent supply unit 500 includes a reducing agent storage tank for storing the reducing agent to be supplied to the reducing agent injection unit 510, a reducing agent supply pump module for supplying the reducing agent stored in the reducing agent storage tank, a flowmeter for measuring the supply flow rate, and A reducing agent supply line for moving the reducing agent may be included. Here, the reducing agent supply pump module may include a pump for supplying the reducing agent, a filter necessary for installing the pump, a pressure gauge for the pump, and a manual valve for the pump.

수트 블로워(soot blower, 410)는 반응기(300) 내부로 삽입되어 촉매(350)를 향해 압축된 공기를 분사할 수 있도록 설치된다. 또한, 수트 블로워(410)는 랜스(1ance) 타입일 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 이에 한정되는 것은 아니며, 수트 블로워(410)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 수트 블로워(410)는 후술할 공기 공급부(450)로부터 압축된 공기를 공급받아 반응기(300)의 촉매(350)를 향해 압축된 공기를 분사한다. 수트 블로워(410)에서 분사되는 공기는 촉매(350)에 끼인 이물질을 물리적으로 제거할 수 있다. 여기서, 이물질은 엔진(100)에서 연료가 불완전 연소하여 발생하는 그을음(soot)과 같은 연소 생성물을 포함한다. 이러한 이물질은 배기가스와 함께 이동하다가 촉매(350)에 부착되면서 촉매(350)의 성능을 저하시키게 되고, 장시간 누적되면 촉매(350)를 막아 배기가스의 이동 통로가 좁아지거나 폐색되어 촉매(350)가 설치된 반응기(300)의 내부 압력을 상승시키게 된다. 이와 같이, 반응기(300)의 내부 압력이 과도하게 상승하면, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 성능과 수명이 저하될 뿐만 아니라 배기가스를 배출하는 엔진(100)의 성능도 저하될 수 있다.A soot blower 410 is inserted into the reactor 300 and is installed to inject compressed air toward the catalyst 350. In addition, the soot blower 410 may be a lance (1ance) type, but is not limited thereto in one embodiment of the present invention, and the soot blower 410 may be formed in various shapes. The soot blower 410 receives compressed air from an air supply unit 450 to be described later and injects the compressed air toward the catalyst 350 of the reactor 300. Air injected from the soot blower 410 may physically remove foreign substances caught in the catalyst 350 . Here, foreign substances include combustion products such as soot generated by incomplete combustion of fuel in the engine 100 . These foreign substances move along with the exhaust gas, attach to the catalyst 350, degrade the performance of the catalyst 350, and when accumulated for a long time, block the catalyst 350, narrowing or blocking the passage of exhaust gas, is to increase the internal pressure of the reactor 300 is installed. As such, if the internal pressure of the reactor 300 is excessively increased, performance and lifespan of the selective catalytic reduction system 101 may be deteriorated, as well as performance of the engine 100 for discharging exhaust gas may be deteriorated.

또한, 수트 블로워(410)에서 분사된 공기는 촉매(350)를 피독시킨 피독 물질을 제거하여 촉매(350)를 재생시키는데 활용될 수도 있다. 촉매(350)를 재생시키 위해 수트 블로워(410)에서 분사되는 공기는 촉매 피독 물질이 분해 가능한 온도일 수 있다.In addition, the air injected from the soot blower 410 may be used to regenerate the catalyst 350 by removing poisonous substances poisoning the catalyst 350 . Air blown from the soot blower 410 to regenerate the catalyst 350 may have a temperature at which catalyst poisoning substances can be decomposed.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 수트 블로워(410)는 후술할 제어 장치(700)의 제어에 따라 분사하는 공기의 압력이 조절된다.In addition, in one embodiment of the present invention, the pressure of the air injected by the soot blower 410 is adjusted according to the control of the control device 700 to be described later.

공기 공급부(450)는 수트 블로워(410)에 압축된 공기를 공급할 수 있다. 공기 공급부(450)는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 공기 공급부(450)로 과급기(150)가 사용되거나, 공기 공급부(450)는 선박에 비치된 압축 공기 탱크 또는 압축 공기 공급 펌프 중 하나일 수 있다.The air supplier 450 may supply compressed air to the soot blower 410 . The air supply unit 450 may be configured in various ways known to those skilled in the art. For example, the supercharger 150 may be used as the air supply unit 450, or the air supply unit 450 may be one of a compressed air tank or a compressed air supply pump installed on a ship.

레귤레이터(regulator, 430)는 공기 공급부(450)와 수트 블로워(410) 사이의 공기 이동 경로 상에 설치될 수 있다. 레귤레이터(430)는 공기 공급부(450)가 수트 블로워(410)에 공급하는 공기의 압력을 조절한다. 후술할 제어 장치(700)는 공기 공급부(450) 또는 레귤레이터(430)를 제어하여 수트 블로워(410)가 분사하는 공기의 압력을 조절할 수 있다.A regulator 430 may be installed on an air movement path between the air supply unit 450 and the soot blower 410 . The regulator 430 controls the pressure of the air supplied to the soot blower 410 by the air supply unit 450 . The control device 700, which will be described later, may control the air supply unit 450 or the regulator 430 to adjust the pressure of the air injected by the soot blower 410.

제1 압력 센서(710)는 엔진(100)에서 배출된 배기가스의 배기 압력을 측정할 수 있다. 그리고 제2 압력 센서(720)는 엔진(100)에 공급되는 공기의 소기 압력을 측정할 수 있다.The first pressure sensor 710 may measure the exhaust pressure of the exhaust gas discharged from the engine 100 . Also, the second pressure sensor 720 may measure the scavenging pressure of the air supplied to the engine 100 .

엔진 회전 속도 센서(730)는 엔진(100)의 회전 속도를 측정할 수 있다. 이때, 엔진 회전 속도 센서(730)는 엔진(100)에 내장되거나 엔진(100)의 회전축에 설치될 수 있다.The engine rotation speed sensor 730 may measure the rotation speed of the engine 100 . At this time, the engine rotation speed sensor 730 may be built into the engine 100 or installed on a rotation shaft of the engine 100 .

유량계(750)는 엔진(100)에서 배출된 배기가스의 유량을 측정할 수 있다.The flow meter 750 may measure the flow rate of the exhaust gas discharged from the engine 100 .

과급기 전단 압력 센서(760)는 과급기(150) 전단의 압력, 즉 과급기(150)에 유입되는 배기가스의 압력을 측정할 수 있다. 그리고 과급기 회전 속도 센서(770)는 과급기(150)의 회전 속도를 측정할 수 있다. 이때, 과급기 회전 속도 센서(770)는 과급기(150)에 내장되거나 터빈의 회전축에 설치될 수 있다.The pressure sensor 760 in front of the supercharger may measure the pressure in front of the supercharger 150, that is, the pressure of the exhaust gas flowing into the supercharger 150. Also, the supercharger rotational speed sensor 770 may measure the rotational speed of the supercharger 150 . At this time, the supercharger rotational speed sensor 770 may be built into the supercharger 150 or installed on the rotational shaft of the turbine.

본 발명의 일 실시예에서는, 제1 압력 센서(710), 제2 압력 센서(720), 엔진 회전 속도 센서(730), 유량계(750), 과급기 전단 압력 센서(760), 및 과급기 회전 속도 센서(770) 중 하나 이상이 사용될 수 있으며, 사용되지 않는 나머지는 생략될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first pressure sensor 710, the second pressure sensor 720, the engine rotation speed sensor 730, the flow meter 750, the supercharger front pressure sensor 760, and the supercharger rotation speed sensor One or more of 770 may be used, and the rest not used may be omitted.

제어부(700)는 엔진(100)의 부하 변동에 따라 수트 블로워(410)가 분사하는 공기의 압력을 조절한다. 구체적으로, 제어부(700)는 기설정된 최대 압력과 최소 압력 범위 내에서 엔진(100)의 부하가 감소할수록 수트 블로워(410)에 공급되는 공기의 압력을 낮추고, 엔진(100)의 부하가 증가할수록 수트 블로워(410)에 공급되는 공기의 압력을 높일 수 있다. 여기서, 기설정된 최대 압력과 기설정된 최소 압력은 수트 블로워(410)의 성능 및 사양과 엔진(100)에서 발생된 그을음의 양을 고려할 뿐만 아니라 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 전체적인 성능과 엔진(100)의 성능에 미치는 영향을 고려하여 설정될 수 있다,The control unit 700 adjusts the pressure of the air injected by the soot blower 410 according to the load variation of the engine 100 . Specifically, the control unit 700 lowers the pressure of the air supplied to the soot blower 410 as the load of the engine 100 decreases within a predetermined maximum pressure and minimum pressure range, and as the load of the engine 100 increases, The pressure of air supplied to the soot blower 410 may be increased. Here, the preset maximum pressure and preset minimum pressure take into consideration the performance and specifications of the soot blower 410 and the amount of soot generated from the engine 100, as well as the overall performance of the selective catalytic reduction system 101 and the engine 100. ) can be set considering the effect on the performance of

엔진(100)의 부하가 올라가면 엔진(100)에서 배출된 배기가스에 불완전 연소로 인한 그을음이 증가한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 엔진(100)의 부하가 증가할수록 수트 블로워(410)가 분사하는 공기의 압력을 높여 촉매(350)에 끼인 이물질을 효과적으로 제거하고, 엔진(100)의 부하가 감소할수록 수트 블로워(410)가 분사하는 공기의 압력을 낮춰 공기의 불필요한 소모를 최소화할 수 있다.When the load of the engine 100 increases, soot due to incomplete combustion increases in the exhaust gas discharged from the engine 100 . Therefore, in one embodiment of the present invention, as the load of the engine 100 increases, the pressure of the air injected by the soot blower 410 is increased to effectively remove foreign substances caught in the catalyst 350, and the load of the engine 100 increases. As the pressure decreases, the pressure of the air injected by the soot blower 410 may be lowered to minimize unnecessary consumption of air.

또한, 제어부(700)는 엔진(100)으로부터 부하 정보를 직접 전달받을 수 있다. 그리고 제어부(700)는 엔진(100)에서 배출된 배기가스의 배기 압력, 엔진(100)에 공급되는 공기의 소기(掃氣) 압력, 엔진(100)의 회전 속도, 및 엔진(100)에서 배출된 배기가스의 유량 중 하나 이상을 통해 엔진(100)의 부하를 간접적으로 산출할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 과급기(150) 전단의 압력 및 과급기(150)의 회전 속도 중 하나 이상을 통해서도 엔진(100)의 부하를 간접적으로 산출할 수 있다.Also, the controller 700 may directly receive load information from the engine 100 . In addition, the control unit 700 controls the exhaust pressure of the exhaust gas discharged from the engine 100, the scavenging pressure of the air supplied to the engine 100, the rotational speed of the engine 100, and the exhaust gas discharged from the engine 100. The load of the engine 100 may be indirectly calculated through one or more of the flow rates of the exhaust gas. In addition, the controller 700 may indirectly calculate the load of the engine 100 through at least one of the pressure at the front end of the supercharger 150 and the rotational speed of the supercharger 150 .

엔진(100)의 운전 상태, 즉 엔진(100)의 부하 정보는 배기가스의 다양한 조건에서 산출이 가능하다. 엔진(100)의 부하별로 소기가스 및 배기가스는 서로 다른 일정한 온도, 압력, 유량 등의 특성을 가지고 있으며, 엔진(100)의 부하별로 일정한 회전 속도를 나타낸다. 이와 같이, 엔진(100)의 부하는 배기 압력, 소기 압력, 엔진(100)의 회전 속도, 배기가스의 유량, 과급기(150) 전단의 압력, 및 과급기(150)의 회전 속도 등과 상관 관계에 있으므로, 이들 정보를 통해 엔진(100)의 부하를 간접적으로 산출할 수 있다. 예를 들어, 엔진(100)의 연소실에서 배출되는 배기가스에 의해 과급기(150) 전단의 압력이 상승되고, 과급기(150) 전단의 압력이 상승되면 과급기(150)가 엔진(100)에 공급하는 공기의 압력, 즉 소기 압력이 상승하게 된다. 과급기(150) 전단의 압력 및 소기 압력의 상승은 엔진(100)의 부하가 상대적으로 높아짐을 의미하고, 과급기(150) 전단의 압력 및 소기 압력의 하강은 엔진(100)의 부하가 상대적으로 낮아짐을 의미한다. 또한, 엔진(100)의 부하 변동에 따라 엔진(100)에서 배출되는 배기가스의 배출량이 달라지므로, 배기가스의 유량을 측정하면, 엔진(100)의 부하를 간접적으로 추정할 수도 있다.The operating state of the engine 100, that is, the load information of the engine 100 can be calculated under various exhaust gas conditions. For each load of the engine 100, the scavenging gas and exhaust gas have different characteristics such as constant temperature, pressure, and flow rate, and exhibit a constant rotational speed for each load of the engine 100. In this way, the load of the engine 100 is correlated with the exhaust pressure, the scavenging pressure, the rotational speed of the engine 100, the flow rate of the exhaust gas, the pressure at the front end of the supercharger 150, and the rotational speed of the supercharger 150. , the load of the engine 100 can be calculated indirectly through these information. For example, when the pressure at the front end of the supercharger 150 is increased by the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine 100, and the pressure at the front end of the supercharger 150 is increased, the supercharger 150 supplies to the engine 100 The air pressure, that is, the scavenging pressure, rises. An increase in pressure and scavenging pressure at the front end of the supercharger 150 means that the load of the engine 100 is relatively high, and a decrease in pressure and scavenging pressure at the front end of the supercharger 150 means that the load on the engine 100 is relatively low. means In addition, since the amount of exhaust gas discharged from the engine 100 varies according to the change in the load of the engine 100, the load of the engine 100 can be indirectly estimated by measuring the flow rate of the exhaust gas.

또한, 대기의 온도 및 습도에 의해 엔진(100)의 배기가스의 배출량과 소기의 유량 및 압력이 변화하기 때문에 더욱 정밀한 제어를 위해서, 제어부(700)는 대기의 온도 및 습도 정보를 반영하여 간접적으로 산출된 엔진(100)의 부하를 보정할 수 있다.In addition, since the amount of exhaust gas from the engine 100 and the flow rate and pressure of the scavenged air are changed by the temperature and humidity of the atmosphere, the control unit 700 indirectly reflects information on the temperature and humidity of the air for more precise control. The calculated load of the engine 100 may be corrected.

또한, 제어부(700)가 엔진(100)으로부터 부하 정보를 직접 전달 받는 것이 가장 바람직하나, 엔진(100)에 이상이 생기거나 엔진(100)의 운전 조건에 대한 신호에 오류가 발생하면, 엔진(100)에서 전달받은 부하 정보에 대한 신호와 실제 엔진(100)의 부하에 오차가 발생될 수 있다.In addition, it is most preferable that the control unit 700 directly receives load information from the engine 100, but if an error occurs in the engine 100 or an error occurs in the signal for the operating conditions of the engine 100, the engine ( An error may occur between the signal for the load information received from 100 and the load of the actual engine 100 .

따라서, 제어부(700)는 엔진(100)이 실제로 동작함으로써 생겨나는 여러 인자들로부터 엔진(100)의 부하를 간접적으로 산출하고, 이렇게 산출된 부하 정보를 엔진(100)으로부터 직접 전달받은 부하 정보와 대조 검토하여 현재 엔진(100)의 운전 상태를 보다 정확하게 판단할 수 있다.Therefore, the control unit 700 indirectly calculates the load of the engine 100 from various factors generated by the actual operation of the engine 100, and compares the calculated load information with the load information directly transmitted from the engine 100. The current operating state of the engine 100 can be more accurately determined by cross-examination.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(700)는 엔진(100)의 운전 상태를 파악할 수 있는 여러 방법들 중 어느 하나의 방법만 사용할 수도 있지만, 여러 방법들을 통해 각각 엔진(100)의 운전 상태를 파악하고 이들을 대조 검토하여 엔진(100)의 부하를 보다 정확하게 파악할 수 있다.That is, according to an embodiment of the present invention, the control unit 700 may use only one method among several methods for determining the operating state of the engine 100, but each of the engine 100 It is possible to more accurately determine the load of the engine 100 by grasping the operating state and comparing and reviewing them.

제어부(700)는 전술한 바와 같이 엔진(100)의 부하 정보를 파악하여, 엔진(100)이 저부하 상태일 때에는 수트 블로워(410)가 분사하는 공기의 압력을 상대적으로 낮추고, 엔진(100)이 고부하 상태일 때에는 수트 블로워(410)가 분사하는 공기의 압력을 상대적으로 높임으로써, 수트 블로워(410)가 분사하는 공기의 소모를 최소화하고, 장기간으로 고압의 공기가 분사되면 촉매(350)를 손상시키거나 촉매(350)의 내구 수명을 단축시키는 것을 억제하며, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 성능 저하 및 엔진(100)의 성능 저하도 방지할 수 있다.As described above, the control unit 700 grasps the load information of the engine 100, and when the engine 100 is in a low load state, relatively lowers the pressure of the air injected by the soot blower 410, and the engine 100 In this high load state, by relatively increasing the pressure of the air blown by the soot blower 410, consumption of the air blown by the soot blower 410 is minimized, and when high-pressure air is blown for a long period of time, the catalyst 350 It is possible to suppress damage or shortening of the durability life of the catalyst 350, and to prevent performance degradation of the selective catalytic reduction system 101 and performance degradation of the engine 100.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 엔진(100)의 부하 변동에 따라 수트 블로워(410)가 분사하는 공기의 압력을 조절하여 공기의 소모량을 최소화할 뿐만 아니라 수트 블로워(410)에서 분사된 고압의 공기가 촉매(350)를 손상시키거나 촉매(350)의 내구 수명을 단축시키는 것을 억제할 수 있다. 또한, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 성능 저하 및 엔진(100)의 성능 저하도 방지할 수 있다.With this configuration, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention minimizes air consumption by adjusting the pressure of the air injected by the soot blower 410 according to the load variation of the engine 100. In addition, it is possible to suppress the high-pressure air injected from the soot blower 410 from damaging the catalyst 350 or shortening the durability life of the catalyst 350 . In addition, performance degradation of the selective catalytic reduction system 101 and performance degradation of the engine 100 can be prevented.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실험예와 비교예를 대비하여 살펴본다.Hereinafter, with reference to FIG. 2, an experimental example and a comparative example according to an embodiment of the present invention will be compared and examined.

도 2는 실험예에서 엔진의 부하 변동에 따른 배기가스의 압력 변화와 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력 변화를 나타낸다. 도 2에 나타난 바와 같이, 엔진이 고부하로 운전할 때 배기가스의 압력 및 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력 간의 차이(P1)는 엔진의 저부하로 운전할 때 배기가스의 압력 및 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력 간의 차이(P2)와 매우 유사하거나 동일하다.2 shows the pressure change of the exhaust gas and the pressure change of the air injected by the soot blower according to the load change of the engine in the experimental example. As shown in FIG. 2, the difference P1 between the pressure of the exhaust gas and the pressure of the air injected by the soot blower when the engine operates at a high load is the pressure of the exhaust gas and the air injected by the soot blower when the engine operates at a low load. is very similar to or equal to the difference (P2) between the pressures of

도 3은 비교예에서 엔진의 부하 변동에 따른 배기가스의 압력 변화와 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력 변화를 나타낸다. 다만, 비교예에서는 수트 블로워가 일정한 압력으로 공기를 분사한다. 즉, 도 3에 나타난 바와 같이, 엔진의 부하가 변동하여 배기가스의 압력이 변화하더라도 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력은 변화하지 않는다. 그리고 엔진의 고부하 운전시 상대적으로 많이 발생되는 그을음의 양을 기준으로 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력이 설정된다.3 shows the pressure change of the exhaust gas and the pressure change of the air injected by the soot blower according to the load change of the engine in the comparative example. However, in the comparative example, the soot blower sprays air at a constant pressure. That is, as shown in FIG. 3, even if the pressure of the exhaust gas changes due to the change in the load of the engine, the pressure of the air injected by the soot blower does not change. In addition, the pressure of the air injected by the soot blower is set based on the relatively large amount of soot generated during high-load operation of the engine.

따라서 엔진이 고부하로 운전할 때 배기가스의 압력 및 수트 블로워가 분사하는 압력 간의 차이(P3) 보다 엔진의 저부하로 운전할 때 배기가스의 압력 및 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력 간의 차이(P4)가 훨씬 큼을 확인할 수 있다. 즉, 실험예에서는 비교예보다 도 3에서 점으로 표시된 영역만큼의 공기 소모를 줄일 수 있다.Therefore, the difference between the pressure of the exhaust gas and the pressure of the air injected by the soot blower (P4) is greater than the difference (P3) between the pressure of the exhaust gas and the pressure injected by the soot blower when the engine is operating at a high load. It can be seen that it is much larger. That is, in the experimental example, air consumption can be reduced by the area indicated by dots in FIG. 3 compared to the comparative example.

또한, 실험예에서는 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력이 항상 높게 유지되지 않으므로, 촉매가 고압의 공기에 손상되는 것을 억제할 수 있다.In addition, in the experimental example, since the pressure of the air injected by the soot blower is not always maintained high, the catalyst can be prevented from being damaged by the high-pressure air.

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 with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. 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 should be understood as illustrative in all respects and not limiting, and the scope of the present invention is indicated by the following detailed description of the claims, the meaning and scope of the claims, and All changes or modified forms derived from the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 엔진
101: 선택적 촉매 환원 시스템
150: 과급기
151: 터빈
152: 압축기
300: 반응기
350: 촉매
410: 수트 블로워
430: 레큘레이터
450: 압축 공기 공급부
500: 분해 챔버
510: 환원제 분사부
550; 환원제 공급부
610: 배기 유로
620: 소기 라인
700: 제어부
710: 제1 압력 센서
720: 제2 압력 센서
730: 엔진 회전 속도 센서
750: 유량계
760: 과급기 전단 압력 센서
770: 과급기 회전 속도 센서
100: engine
101: selective catalytic reduction system
150: supercharger
151: turbine
152: compressor
300: reactor
350 Catalyst
410: soot blower
430: regulator
450: compressed air supply
500: decomposition chamber
510: reducing agent injection unit
550; reducing agent supply
610: exhaust flow path
620: scavenging line
700: control unit
710: first pressure sensor
720: second pressure sensor
730: engine rotation speed sensor
750: flow meter
760: supercharger shear pressure sensor
770: Supercharger rotational speed sensor

Claims (10)

엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내장된 반응기;
상기 촉매에 끼인 이물질을 제거하거나 상기 촉매를 재생시키기 위해 상기 촉매를 향해 유체를 분사하는 수트 블로워(soot blower);
상기 수트 블로워에 압축된 공기를 공급하는 공기 공급부; 및
상기 엔진의 부하 변동에 따라 상기 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력을 조절하는 제어부
를 포함하며,
상기 제어부는 상기 엔진에서 배출된 배기가스의 배기 압력, 상기 엔진에 공급되는 공기의 소기 압력, 상기 엔진의 회전 속도, 및 상기 엔진에서 배출된 배기가스의 유량 중 하나 이상을 통해 상기 엔진의 부하를 간접적으로 산출하고,
상기 제어부는 대기의 온도 및 습도 정보를 반영하여 간접적으로 산출된 상기 엔진의 부하를 보정하는 선택적 촉매 환원 시스템.
In the selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from an engine,
a reactor having a built-in catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas;
a soot blower injecting a fluid toward the catalyst to remove foreign substances caught in the catalyst or to regenerate the catalyst;
an air supply unit supplying compressed air to the soot blower; and
A control unit for adjusting the pressure of the air injected by the soot blower according to the load variation of the engine.
Including,
The controller determines the load of the engine through at least one of an exhaust pressure of exhaust gas discharged from the engine, a scavenging pressure of air supplied to the engine, a rotational speed of the engine, and a flow rate of exhaust gas discharged from the engine. calculated indirectly,
The control unit corrects the load of the engine indirectly calculated by reflecting the temperature and humidity information of the atmosphere.
엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내장된 반응기;
상기 촉매에 끼인 이물질을 제거하거나 상기 촉매를 재생시키기 위해 상기 촉매를 향해 유체를 분사하는 수트 블로워(soot blower);
상기 수트 블로워에 압축된 공기를 공급하는 공기 공급부; 및
상기 엔진의 부하 변동에 따라 상기 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력을 조절하는 제어부
를 포함하며,
상기 제어부는 상기 엔진에서 배출된 배기가스의 배기 압력, 상기 엔진에 공급되는 공기의 소기 압력, 상기 엔진의 회전 속도, 및 상기 엔진에서 배출된 배기가스의 유량 중 하나 이상을 통해 상기 엔진의 부하를 간접적으로 산출하고,
상기 제어부는 상기 엔진으로부터 부하 정보를 직접 전달받으며,
상기 제어부는 상기 엔진으로부터 직접 전달받은 부하 정보와 간접적으로 산출된 상기 엔진의 부하 정보를 대조 검토하는 선택적 촉매 환원 시스템.
In the selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from an engine,
a reactor having a built-in catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas;
a soot blower injecting a fluid toward the catalyst to remove foreign substances caught in the catalyst or to regenerate the catalyst;
an air supply unit supplying compressed air to the soot blower; and
A control unit for adjusting the pressure of the air injected by the soot blower according to the load variation of the engine.
Including,
The controller determines the load of the engine through at least one of an exhaust pressure of exhaust gas discharged from the engine, a scavenging pressure of air supplied to the engine, a rotational speed of the engine, and a flow rate of exhaust gas discharged from the engine. calculated indirectly,
The controller receives load information directly from the engine,
The selective catalytic reduction system wherein the control unit compares and reviews the load information directly transmitted from the engine and the load information of the engine indirectly calculated.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 엔진에서 배출된 배기가스의 배기 압력을 측정하는 제1 압력 센서;
상기 엔진에 공급되는 공기의 소기 압력을 측정하는 제2 압력 센서:
상기 엔진의 회전 속도를 측정하는 엔진 회전 속도 센서; 및
상기 엔진에서 배출된 배기가스의 유량을 측정하는 유량계
중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
According to claim 1 or 2,
a first pressure sensor for measuring exhaust pressure of the exhaust gas discharged from the engine;
A second pressure sensor for measuring the scavenging pressure of the air supplied to the engine:
an engine rotation speed sensor for measuring the rotation speed of the engine; and
A flow meter for measuring the flow rate of the exhaust gas discharged from the engine
Selective catalytic reduction system, characterized in that it further comprises one or more of.
엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내장된 반응기;
상기 촉매에 끼인 이물질을 제거하거나 상기 촉매를 재생시키기 위해 상기 촉매를 향해 유체를 분사하는 수트 블로워(soot blower);
상기 수트 블로워에 압축된 공기를 공급하는 공기 공급부; 및
상기 엔진의 부하 변동에 따라 상기 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력을 조절하는 제어부
를 포함하며,
상기 반응기를 통과한 배기가스는 과급기를 거쳐 배출되고,
상기 제어부는 상기 과급기 전단의 압력 및 상기 과급기의 회전 속도 중 하나 이상을 통해 상기 엔진의 부하를 간접적으로 산출하며,
상기 제어부는 대기의 온도 및 습도 정보를 반영하여 간접적으로 산출된 상기 엔진의 부하를 보정하는 선택적 촉매 환원 시스템.
In the selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from an engine,
a reactor with a built-in catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas;
a soot blower injecting a fluid toward the catalyst to remove foreign substances caught in the catalyst or to regenerate the catalyst;
an air supply unit supplying compressed air to the soot blower; and
A control unit for adjusting the pressure of the air injected by the soot blower according to the load variation of the engine.
Including,
Exhaust gas passing through the reactor is discharged through a supercharger,
The control unit indirectly calculates the load of the engine through at least one of the pressure at the front end of the supercharger and the rotational speed of the supercharger,
The control unit corrects the load of the engine indirectly calculated by reflecting the temperature and humidity information of the atmosphere.
엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내장된 반응기;
상기 촉매에 끼인 이물질을 제거하거나 상기 촉매를 재생시키기 위해 상기 촉매를 향해 유체를 분사하는 수트 블로워(soot blower);
상기 수트 블로워에 압축된 공기를 공급하는 공기 공급부; 및
상기 엔진의 부하 변동에 따라 상기 수트 블로워가 분사하는 공기의 압력을 조절하는 제어부
를 포함하며,
상기 반응기를 통과한 배기가스는 과급기를 거쳐 배출되고,
상기 제어부는 상기 과급기 전단의 압력 및 상기 과급기의 회전 속도 중 하나 이상을 통해 상기 엔진의 부하를 간접적으로 산출하며,
상기 제어부는 상기 엔진으로부터 부하 정보를 직접 전달받고,
상기 제어부는 상기 엔진으로부터 직접 전달받은 부하 정보와 간접적으로 산출된 상기 엔진의 부하 정보를 대조 검토하는 선택적 촉매 환원 시스템.
In the selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from an engine,
a reactor having a built-in catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas;
a soot blower injecting a fluid toward the catalyst to remove foreign substances caught in the catalyst or to regenerate the catalyst;
an air supply unit supplying compressed air to the soot blower; and
A control unit for adjusting the pressure of the air injected by the soot blower according to the load variation of the engine.
Including,
The exhaust gas passing through the reactor is discharged through a supercharger,
The control unit indirectly calculates the load of the engine through at least one of the pressure at the front end of the supercharger and the rotational speed of the supercharger,
The controller directly receives load information from the engine,
The selective catalytic reduction system wherein the control unit compares and reviews the load information directly transmitted from the engine and the load information of the engine indirectly calculated.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 과급기 전단의 압력을 측정하는 과급기 전단 압력 센서; 및
상기 과급기의 회전 속도를 측정하는 과급기 회전 속도 센서
중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
According to claim 4 or 5,
a pressure sensor at the front of the supercharger that measures the pressure at the front of the supercharger; and
Supercharger rotational speed sensor for measuring the rotational speed of the supercharger
Selective catalytic reduction system, characterized in that it further comprises one or more of.
제1항, 제2항, 제4항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는 기설정된 최대 압력과 최소 압력 범위 내에서 상기 엔진의 부하가 감소할수록 상기 수트 블로워에 공급되는 공기의 압력을 낮추고, 상기 엔진의 부하가 증가할수록 상시 수트 블로워에 공급되는 공기의 압력을 높이는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
The method of any one of claims 1, 2, 4, and 5,
The controller lowers the pressure of the air supplied to the soot blower as the load of the engine decreases within a preset maximum pressure and minimum pressure range, and increases the pressure of the air supplied to the soot blower as the load of the engine increases. Selective catalytic reduction system, characterized in that.
제1항, 제2항, 제4항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기 공급부와 상기 수트 블로워 사이의 공기 이동 경로 상에 설치된 레귤레이터(regulator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
The method of any one of claims 1, 2, 4, and 5,
The selective catalytic reduction system further comprising a regulator installed on an air movement path between the air supply unit and the soot blower.
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