KR102527191B1 - Selective catalytic reduction system - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 엔진에서 배출된 배기가스의 질소산화물(NOx)을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기와, 상기 반응기 전방의 배기 유로와 상기 반응기 후방의 배기 유로에 각각 설치된 복수의 질소산화물 센서, 그리고 상기 복수의 질소산화물 센서가 각각 측정한 질소산화물 농도의 평균값과 표준편차를 산출하고 산출된 평균값 및 표준편차를 측정값과 대비하여 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단하는 제어부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas discharged from an engine is installed on an exhaust passage through which exhaust gas moves, and is installed on the exhaust passage to contain the exhaust gas. A reactor in which a catalyst for reducing nitrogen oxides (NOx) is installed, a plurality of nitrogen oxide sensors installed in the exhaust passage in front of the reactor and an exhaust passage in the rear of the reactor, respectively, and the plurality of nitrogen oxide sensors measured and a control unit for diagnosing abnormality of each of the plurality of nitrogen oxide sensors by calculating an average value and standard deviation of the nitrogen oxide concentration and comparing the calculated average value and standard deviation with the measured value.

Description

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

본 발명은 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 질소산화물 센서를 사용하여 질소산화물 저감율을 측정하는 선택적 촉매환원 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a selective catalytic reduction system, and more particularly, to a selective catalytic reduction system for measuring a nitrogen oxide reduction rate using a nitrogen oxide sensor.

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.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.

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

특히, 질소산화물을 저감시키기 위한 대표적인 설비로 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템이 있다. 선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.In particular, 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 하므로, 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). Therefore, an effective operating method is required along with a low-cost and high-efficiency denitrification facility.

일반적으로 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위해 사용되는 촉매는 섭씨 250도 내지 섭씨 500도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매가 활성 온도 범위 밖에서 반응할 경우, 피독되면서 효율이 저하된다. 구체적으로, 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도를 갖는 배기 가스가 유입되면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 환원제의 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. 이와 같은 촉매 피독 물질은 촉매에 흡착되어 촉매의 활성을 저하시키므로, 촉매의 효율을 높이고 유지 보수에 따른 손실을 최소화하기 위해서는 촉매의 온도를 활성 온도 범위 내로 유지하는 것이 요구된다.In general, a catalyst used to reduce nitrogen oxides contained in exhaust gas may have an activation temperature in the range of 250 degrees Celsius to 500 degrees Celsius. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst can stably reduce nitrogen oxide without being poisoned. When the catalyst reacts outside the activation temperature range, the efficiency is lowered as it is poisoned. Specifically, when exhaust gas having a relatively low temperature of less than 250 degrees Celsius is introduced, catalyst poisoning substances are generated by reacting sulfur oxides (SOx) of the exhaust gas with ammonia (NH 4 ) of the reducing agent. The catalyst poisoning material may include at least one of ammonium sulfate ((NH4) 2 SO 4 ) and ammonium bisulfate (NH 4 HSO 4 ). Since such a catalyst poisoning material is adsorbed on the catalyst and reduces the activity of the catalyst, it is required to maintain the temperature of the catalyst within the active temperature range in order to increase the efficiency of the catalyst and minimize loss due to maintenance.

하지만, 선박용 저속 디젤 엔진의 경우, 디젤 엔진의 부하 변동에 따라 배기가스의 배출량이 달라지고, 선박이 운항 중인 기후 환경도 선택적 촉매 환원 반응에 영향을 미치므로, 촉매의 피독을 완벽하게 피하기 어렵다. 전술한 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 예를 들어 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해된다. 따라서, 촉매가 피독되면 촉매를 가열하여 피독 물질을 제거할 수 있다.However, in the case of a low-speed marine diesel engine, since the amount of exhaust gas varies according to the load variation of the diesel engine and the climatic environment in which the ship is operating also affects the selective catalytic reduction reaction, it is difficult to completely avoid poisoning of the catalyst. The catalyst poisoning material described above is decomposed at a relatively high temperature, for example, a temperature within a range of 350 degrees Celsius to 450 degrees Celsius. Therefore, when the catalyst is poisoned, the poisoning material can be removed by heating the catalyst.

종래에는 반응기에 유입되는 배기가스의 질소산화물 농도와 반응기를 거친 배기가스의 질소산화물 농도를 측정하여 질소산화물 저감율을 분석하여 질소산화물 저감율이 기준 저감율 보다 낮아지면, 촉매 상태에 이상이 생기거나 수명이 다한 것으로 판단하였다. 그리고 촉매 상태에 이상이 생긴 것으로 판단되면, 수트 블로워를 사용하여 촉매에 압축 공기를 분사함으로써, 촉매에 끼인 피독 물질 또는 그 밖에 이물질을 물리적으로 제거하거나 촉매를 직접 또는 간접적으로 가열하여 촉매 피독 물질을 제거하였다. 또한, 촉매 수명이 다한 것으로 판단되면, 촉매를 교체하였다.Conventionally, the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas flowing into the reactor and the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas passing through the reactor are measured to analyze the nitrogen oxide reduction rate. It was judged to be complete. In addition, when it is determined that an abnormality has occurred in the catalyst state, a soot blower is used to spray compressed air on the catalyst to physically remove poisoning substances or other foreign substances caught in the catalyst, or to directly or indirectly heat the catalyst to remove catalyst poisoning substances. Removed. In addition, when it was judged that the life of the catalyst was over, the catalyst was replaced.

또한, 선택적 촉매 환원 반응을 위해 공급되는 환원제는 반응기에 유입되는 배기가스의 질소산화물 농도를 측정한 후 목표 질소산화물 저감율을 산출하고, 해당 목표 질소산화물 저감율을 달성하기 위해 필요한 양만큼 공급하고 있다.In addition, the reducing agent supplied for the selective catalytic reduction reaction measures the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas flowing into the reactor, calculates the target nitrogen oxide reduction rate, and is supplied in an amount necessary to achieve the target nitrogen oxide reduction rate.

이와 같이, 적정한 환원제의 공급량을 산출하고, 촉매의 상태를 정확하게 진단하기 위해서는 배기가스에 함유된 질소산화물의 농도를 측정하는 센서의 정확성이 요구된다.In this way, in order to calculate the supply amount of the reducing agent appropriately and to accurately diagnose the state of the catalyst, the accuracy of the sensor for measuring the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas is required.

그런데, 센서는 엔진의 부하 변동에 의해 배기가스의 온도와 압력이 변화하는 환경에 노출될 뿐만 아니라 고온 및 고압의 환경에 장시간 노출되어 이상이 발생될 수 있다. 하지만, 센서에 이상이 발생한 경우에도 이를 인지하지 못하고 방치되면 적정한 환원제 공급량을 산출하지 못하거나 촉매의 재생 및 교체 시기를 놓치는 문제점이 있다.However, the sensor is not only exposed to an environment in which the temperature and pressure of the exhaust gas change due to load fluctuations of the engine, but also is exposed to a high-temperature and high-pressure environment for a long time, so that abnormalities may occur. However, if the sensor is left unrecognized even when an error occurs, there is a problem in that an appropriate reducing agent supply amount cannot be calculated or the timing for regeneration and replacement of the catalyst is missed.

본 발명의 실시예는 질소산화물 농도 측정에 대한 신뢰성을 향상시키고 적정한 양의 환원제를 공급할 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a selective catalytic reduction system capable of improving the reliability of nitrogen oxide concentration measurement and supplying an appropriate amount of reducing agent.

본 발명의 실시예에 따르면, 엔진에서 배출된 배기가스의 질소산화물(NOx)을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기와, 상기 반응기 전방의 배기 유로와 상기 반응기 후방의 배기 유로에 각각 설치된 복수의 질소산화물 센서, 그리고 상기 복수의 질소산화물 센서가 각각 측정한 질소산화물 농도의 평균값과 표준편차를 산출하고 산출된 평균값 및 표준편차를 측정값과 대비하여 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단하는 제어부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas discharged from an engine is installed on an exhaust passage through which exhaust gas moves, and is installed on the exhaust passage to contain the exhaust gas. A reactor in which a catalyst for reducing nitrogen oxides (NOx) is installed, a plurality of nitrogen oxide sensors installed in the exhaust passage in front of the reactor and an exhaust passage in the rear of the reactor, respectively, and the plurality of nitrogen oxide sensors measured and a control unit for diagnosing abnormality of each of the plurality of nitrogen oxide sensors by calculating an average value and standard deviation of the nitrogen oxide concentration and comparing the calculated average value and standard deviation with the measured value.

상기 제어부는 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대해 순차적으로 기설정된 횟수만큼 기설정된 시간 동안 질소산화물 농도를 측정하여 평균값과 표준편차를 산출할 수 있다.The control unit may calculate an average value and a standard deviation by sequentially measuring the nitrogen oxide concentration for each of the plurality of nitrogen oxide sensors a predetermined number of times for a predetermined time.

또한, 상기 제어부는 측정값이 상기 표준편차를 벗어나는 빈도수가 기준 허용 횟수를 초과한 질소산화물 센서에 대해 이상이 있는 것으로 진단할 수 있다.In addition, the control unit may diagnose that there is an abnormality in the nitrogen oxide sensor in which the frequency of the measured value deviating from the standard deviation exceeds the standard allowable number.

상기 제어부는 상기 복수의 질소산화물 센서 중에서 이상이 있는 것으로 진단된 질소산화물 센서에 대한 경고 신호를 발생시킬 수 있다.The control unit may generate a warning signal for a nitrogen oxide sensor diagnosed as having an abnormality among the plurality of nitrogen oxide sensors.

상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치되는 제1 온도 센서 및 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치되는 제2 온도 센서 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 제1 온도 센서 및 상기 제2 온도 센서 중 하나 이상으로부터 측정된 온도 정보를 사용하여 상기 반응기 내부에 설치된 상기 촉매의 온도를 추정하고, 상기 촉매의 온도가 기설정된 온도 범위 내에 속할 때 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include at least one of a first temperature sensor installed on the exhaust passage in front of the reactor and a second temperature sensor installed on the exhaust passage in the rear of the reactor. And the control unit estimates the temperature of the catalyst installed in the reactor using the temperature information measured from at least one of the first temperature sensor and the second temperature sensor, and determines that the temperature of the catalyst falls within a predetermined temperature range. At this time, it is possible to diagnose whether each of the plurality of nitrogen oxide sensors has an abnormality.

또한, 상기 제어부는 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단하기 전에 먼저 상기 엔진의 부하 또는 회전 속도를 체크하고, 상기 엔진의 부하 또는 회전 속도의 변화가 기설정된 비율 이내일 때 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단할 수 있다.In addition, the control unit first checks the load or rotational speed of the engine before diagnosing whether or not each of the plurality of nitrogen oxide sensors is abnormal, and when the change in the load or rotational speed of the engine is within a predetermined ratio, the plurality of It is possible to diagnose whether or not each of the nitrogen oxide sensors is abnormal.

상기 복수의 질소산화물 센서는 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제1 질소산화물 센서 및 제2 질소산화물 센서와, 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제3 질소산화물 센서 및 제4 질소산화물 센서를 포함할 수 있다.The plurality of nitrogen oxide sensors include a first nitrogen oxide sensor and a second nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in front of the reactor, a third nitrogen oxide sensor and a fourth nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in the rear of the reactor. May contain sensors.

상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 연결되어 환원제를 공급하는 환원제 공급 장치를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 제1 질소산화물 센서 및 상기 제2 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 목표 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 목표 질소산화물 저감율을 달성하기 위해 요구되는 양의 환원제를 상기 환원제 공급 장치를 통해 공급할 수 있다.The selective catalytic reduction system described above may further include a reducing agent supply device connected to the exhaust passage in front of the reactor to supply a reducing agent. And the control unit calculates a target nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor, and requests to achieve the target nitrogen oxide reduction rate. An amount of reducing agent may be supplied through the reducing agent supply device.

상기 환원제 공급 장치가 환원제 공급을 시작한 이후 상기 엔진의 부하 및 상기 엔진의 회전 속도가 기설정된 비율 이상으로 변화되거나 상기 엔진에 공급되는 소기(掃氣)의 압력이 기설정된 압력 이상으로 변화되면, 상기 제어부는 상기 제1 질소산화물 센서 및 상기 제2 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 질소산화물의 농도를 재측정한 후 목표 질소산화물 저감율을 재산출할 수 있다.After the reducing agent supply device starts supplying the reducing agent, when the load of the engine and the rotational speed of the engine are changed by more than a preset ratio or the pressure of the scavenging air supplied to the engine is changed by more than a preset pressure, the The control unit may recalculate a target nitrogen oxide reduction rate after re-measuring the concentration of nitrogen oxide using at least one of the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor.

상기 환원제 공급 장치가 환원제 공급을 시작한 이후 상기 제1 질소산화물 센서 및 상기 제2 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정되는 질소산화물의 농도가 기설정된 허용 범위를 초과하여 변화되면, 상기 제어부는 목표 질소산화물 저감율을 재산출할 수 있다.When the concentration of nitrogen oxides measured using at least one of the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor changes beyond a predetermined allowable range after the reducing agent supply device starts supplying the reducing agent, the control unit sets the target The nitrogen oxide reduction rate can be recalculated.

상기 제어부는 상기 제3 질소산화물 센서 및 상기 제4 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 실제 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 실제 질소산화물 저감율이 상기 목표 질소산화물 저감율에서 제1 기준 비율 미만으로 차이나는 경우 상기 환원제 공급 장치의 환원제 공급을 유지할 수 있다.The control unit calculates an actual nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the third nitrogen oxide sensor and the fourth nitrogen oxide sensor, and the actual nitrogen oxide reduction rate is the target nitrogen oxide reduction rate. When the difference is less than the first reference ratio in the reducing agent supply of the reducing agent supply device may be maintained.

상기 제어부는 상기 제3 질소산화물 센서 및 상기 제4 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 실제 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 실제 질소산화물 저감율이 상기 목표 질소산화물 저감율에서 제1 기준 비율 이상 제2 기준 비율 미만 범위 내로 차이나는 경우 상기 목표 질소산화물 저감율을 재산정하고 상기 환원제 공급 장치가 공급하는 환원제의 양을 조절할 수 있다.The control unit calculates an actual nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the third nitrogen oxide sensor and the fourth nitrogen oxide sensor, and the actual nitrogen oxide reduction rate is the target nitrogen oxide reduction rate. When the difference is within a range of more than the first standard ratio and less than the second reference ratio, the target nitrogen oxide reduction rate may be recalculated and the amount of the reducing agent supplied by the reducing agent supply device may be adjusted.

상기 제어부는 상기 제3 질소산화물 센서 및 상기 제4 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 실제 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 실제 질소산화물 저감율이 상기 목표 질소산화물 저감율에서 상기 제1 기준 비율 보다 큰 상기 제2 기준 비율 이상 차이나는 경우 시스템 점검을 요구하는 경고 신호를 발생시킬 수 있다.The control unit calculates an actual nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the third nitrogen oxide sensor and the fourth nitrogen oxide sensor, and the actual nitrogen oxide reduction rate is the target nitrogen oxide reduction rate. A warning signal requesting a system check may be generated when a difference of greater than the second reference ratio is greater than the first reference ratio.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 질소산화물 농도 측정에 대한 신뢰성을 향상시키고 적정한 양의 환원제를 공급할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system can improve the reliability of nitrogen oxide concentration measurement and supply an appropriate amount of reducing agent.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.
도 3은 질소산화물 센서의 점검 과정을 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram showing a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart showing the operating process of the selective catalytic reduction system of Figure 1.
3 is a flowchart illustrating a process of inspecting a nitrogen oxide sensor.

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 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction (SCR) system 101 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 .

본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)은 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시키는데 사용된다.A selective catalytic reduction (SCR) system 101 according to a first embodiment of the present invention is used to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from an engine.

일례로, 엔진은 선박용 2행정 저속 디젤 엔진일 수 있다. 하지만, 본 발명의 제1 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 엔진은 4행 중속 디젤 엔진일 수도 있다. 또한, 복수의 엔진이 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 may be a marine two-stroke low speed diesel engine. However, the first embodiment of the present invention is not limited to the foregoing, and the engine may be a 4-line medium-speed diesel engine. In addition, a plurality of engines 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, 엔진이 반드시 선박용에 한정되는 것은 아니며 차량용 엔진일 수도 있다. 그 밖에도 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 종류의 엔진이 사용될 수 있다.In addition, the engine is not necessarily limited to a vessel and may be an engine for a vehicle. In addition, various types of engines known to those skilled in the art may be used.

또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 엔진이 배출하는 배기가스는 섭씨 200도 내지 섭씨 500도 범위 내의 온도를 가지며, 경우에 따라서는 섭씨 150도 이상 섭씨 200도 미만으로 낮아질 수도 있다.In addition, in the first embodiment of the present invention, the exhaust gas discharged from the engine has a temperature within the range of 200 degrees Celsius to 500 degrees Celsius, and may be lowered to 150 degrees Celsius or more and less than 200 degrees Celsius in some cases.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 배기 유로(610), 반응기(300), 복수의 질소산화물 센서(730), 및 제어부(700)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the selective catalytic reduction system 101 according to the first embodiment of the present invention includes an exhaust passage 610, a reactor 300, a plurality of nitrogen oxide sensors 730, and a control unit 700. includes

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 제1 온도 센서(711), 제2 온도 센서(712), 환원제 공급 장치(500), 전방 밸브(771), 및 후방 밸브(772)를 더 포함할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction system 101 according to the first embodiment of the present invention includes a first temperature sensor 711, a second temperature sensor 712, a reducing agent supply device 500, a front valve 771, and a rear A valve 772 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 엔진의 배기구와 연결되어 엔진에서 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 to discharge exhaust gas discharged from the engine.

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 제1 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 the first 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 substances 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 within 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, 촉매(350)에서 질소산화물과 직접 반응하는 환원제로는 암모니아(NH3)가 사용되는데, 이는 환원제 전구체인 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액의 형태로 공급될 수 있다. 암모니아 자체가 오염 물질로 보관과 운반이 용이하지 않기 때문에 안정적인 우레아 수용액을 사용하는 것이 보편적이다. 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액은 가수분해 또는 열분해되어 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)을 생성한다. 그리고 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해한다. 즉, 우레아를 분해시켜 질소산화물과 반응하는 환원제인 암모니아를 생성하게 된다. 예를 들어, 환원제는 반응기(300)보다 상류의 배기 유로(610)에 분사되어 배기가스와 혼합될 수 있다.In addition, ammonia (NH 3 ) is used as a reducing agent that directly reacts with nitrogen oxides in the catalyst 350, which may be supplied in the form of an aqueous solution of urea (CO(NH 2 ) 2 ), which is a reducing agent precursor. Since ammonia itself is not easy to store and transport as a pollutant, it is common to use a stable aqueous solution of urea. An aqueous solution of urea (CO(NH 2 ) 2 ) is hydrolyzed or thermally decomposed to produce ammonia (NH 3 ) and isocyanic acid (HNCO). And isocyanic acid (HNCO) is again decomposed into ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ). That is, urea is decomposed to produce ammonia, a reducing agent that reacts with nitrogen oxides. For example, the reducing agent may be injected into the exhaust passage 610 upstream of the reactor 300 and mixed with the exhaust gas.

전방 밸브(771)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610) 상에 설치되어 배기 유로(610)를 개폐한다. 즉, 전방 밸브(771)는 반응기(300)로 배기가스의 유입 여부를 제어할 수 있다. 그리고 후방 밸브(772)는 반응기(300) 후방의 배기 유로(610) 상에 설치되어 배기 유로(610)를 개폐한다. 즉, 후방 밸브(772)는 반응기(300)로부터 배기가스의 배출 여부를 제어할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 전방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 상류측을 의미하고, 후방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 하류측을 의미한다.The front valve 771 is installed on the exhaust passage 610 in front of the reactor 300 to open and close the exhaust passage 610 . That is, the front valve 771 may control whether exhaust gas is introduced into the reactor 300 . The rear valve 772 is installed on the exhaust passage 610 at the rear of the reactor 300 to open and close the exhaust passage 610 . That is, the rear valve 772 may control whether exhaust gas is discharged from the reactor 300 . In addition, in this specification, the front refers to an upstream side based on the moving direction of the exhaust gas, and the rear refers to a downstream side based on the moving direction of the exhaust gas.

환원제 공급 장치(500)는 반응기(300)로 유입되는 배기가스에 환원제를 공급한다. 구체적으로, 환원제 공급 장치(500)는 반응기(300) 보다 상류의 배기 유로(610) 상에 연결되어 반응기(300)로 유입되는 배기가스를 향해 환원제를 분사할 수 있다. 예를 들어, 환원제 공급 장치(500)는 환원제를 분사하는 분사 노즐과, 환원제를 저장하는 환원제 저장 탱크와, 환원제 저장 탱크에 저장된 환원제를 공급하기 위한 환원제 공급 펌프 모듈을 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.The reducing agent supply device 500 supplies a reducing agent to exhaust gas flowing into the reactor 300 . Specifically, the reducing agent supply device 500 may be connected to the exhaust passage 610 upstream of the reactor 300 to inject the reducing agent toward the exhaust gas flowing into the reactor 300 . For example, the reducing agent supply device 500 may include a spray nozzle for spraying the reducing agent, a reducing agent storage tank for storing the reducing agent, and a reducing agent supply pump module for supplying the reducing agent stored in the reducing agent storage tank. 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.

복수의 질소산화물 센서(730)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610)와 반응기(300) 후방의 배기 유로(610)에 각각 설치된다. 복수의 질소산화물 센서(730)는 각각 설치 위치에서 배기가스에 함유된 질소산화물의 농도(ppm)를 측정한다. 구체적으로, 복수의 질소산화물 센서(730)는 제1 질소산화물 센서(731), 제2 질소산화물 센서(732), 제3 질소산화물 센서(733), 및 제3 질소산화물 센서(734)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 질소산화물 센서(731)와 제2 질소산화물 센서(732)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610) 상에 설치된다. 그리고 제3 질소산화물 센서(733) 및 제4 질소산화물 센서(734)는 반응기(300) 후방의 배기 유로(610) 상에 설치된다.A plurality of nitrogen oxide sensors 730 are respectively installed in the exhaust passage 610 in front of the reactor 300 and the exhaust passage 610 in the rear of the reactor 300 . The plurality of nitrogen oxide sensors 730 measure the concentration (ppm) of nitrogen oxides contained in the exhaust gas at each installation location. Specifically, the plurality of nitrogen oxide sensors 730 include a first nitrogen oxide sensor 731, a second nitrogen oxide sensor 732, a third nitrogen oxide sensor 733, and a third nitrogen oxide sensor 734. can do. Here, the first nitrogen oxide sensor 731 and the second nitrogen oxide sensor 732 are installed on the exhaust passage 610 in front of the reactor 300 . The third nitrogen oxide sensor 733 and the fourth nitrogen oxide sensor 734 are installed on the exhaust passage 610 at the rear of the reactor 300 .

하지만, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 반응기(300) 전방의 배기 유로(610)에 3개 이상의 질소산화물 센서(730)가 설치될 수 있으며, 반응기(300) 후방의 배기 유로(610)에도 3개 이상의 질소산화물 센서(730)가 설치될 수도 있다.However, one embodiment of the present invention is not limited to the above, and three or more nitrogen oxide sensors 730 may be installed in the exhaust passage 610 in front of the reactor 300, and the exhaust in the rear of the reactor 300 Three or more nitrogen oxide sensors 730 may also be installed in the flow path 610 .

제1 온도 센서(711)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610) 상에 설치되고, 제2 온도 센서(712)는 반응기(300) 후방의 배기 유로(610) 상에 설치된다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 온도 센서(711) 및 제2 온도 센서(712) 중 어느 하나는 생략될 수도 있다.The first temperature sensor 711 is installed on the exhaust passage 610 in front of the reactor 300, and the second temperature sensor 712 is installed on the exhaust passage 610 in the rear of the reactor 300. However, in one embodiment of the present invention, either one of the first temperature sensor 711 and the second temperature sensor 712 may be omitted.

제어부(700)는 복수의 질소산화물 센서(730), 제1 온도 센서(711), 및 제2 온도 센서(712)로부터 정보를 전달받고, 해당 정보에 기초하여 환원제 공급 장치(500)를 제어한다. 또한, 제어부(700)는 전방 밸브(771)와 후방 밸브(772)도 제어할 수 있다.The controller 700 receives information from the plurality of nitrogen oxide sensors 730, the first temperature sensor 711, and the second temperature sensor 712, and controls the reducing agent supply device 500 based on the information. . In addition, the controller 700 may also control the front valve 771 and the rear valve 772 .

본 발명의 일 실시예에서, 제어부(700)는 복수의 질소산화물 센서(730)가 각각 측정한 질소산화물 농도의 평균값과 표준편차를 산출하고, 산출된 평균값 및 표준편차를 측정값과 대비하여 복수의 질소산화물 센서(730) 각각에 대한 이상 여부를 진단할 수 있다. 이때, 제어부(700)는 복수의 질소산화물 센서(730) 각각에 대해 순차적으로 기설정된 횟수만큼 기설정된 시간 동안 질소산화물 농도를 측정하여 평균값과 표준편차를 산출할 수 있다. 그리고 제어부(700)는 측정값이 표준편차를 벗어나는 빈도수가 기준 허용 횟수를 초과한 질소산화물 센서(730)에 대해 이상이 있는 것으로 진단할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control unit 700 calculates the average value and standard deviation of the nitrogen oxide concentrations measured by the plurality of nitrogen oxide sensors 730, respectively, and compares the calculated average value and standard deviation with the measured values to determine the plurality of values. It is possible to diagnose whether or not each of the nitrogen oxide sensors 730 is abnormal. In this case, the control unit 700 may sequentially measure the nitrogen oxide concentration of each of the plurality of nitrogen oxide sensors 730 a predetermined number of times for a predetermined time period to calculate an average value and a standard deviation. In addition, the control unit 700 may diagnose that there is an abnormality in the nitrogen oxide sensor 730 in which the frequency of the measured value deviating from the standard deviation exceeds the standard allowable number.

또한, 제어부(700)는 복수의 질소산화물 센서(730) 중에서 이상이 있는 것으로 진단된 질소산화물 센서(730)에 대한 경고 신호를 발생시킬 수 있다. 이때, 제어부(700)는 해당 기술분야에서 공지된 다양한 형태로 경고 신호를 발생시킬 수 있다. 일례로, 디스플레이 장치를 통해 경고 신호를 표시할 수 있다. 또한, 경고등을 작동시키거나 경고음을 울릴 수도 있다. 그리고 제어부(700)는 무선 통신을 통해 사용자의 휴대용 단말기로 경고 신호를 전송될 수도 있다. 이에, 사용자는 복수의 질소산화물 센서(730) 중 이상이 발생한 센서를 인지하고, 이를 보수하거나 교체할 수 있게 된다.In addition, the controller 700 may generate a warning signal for a nitrogen oxide sensor 730 diagnosed as having an abnormality among the plurality of nitrogen oxide sensors 730 . At this time, the control unit 700 may generate a warning signal in various forms known in the art. For example, a warning signal may be displayed through a display device. It can also activate a warning light or sound an alarm. Also, the controller 700 may transmit a warning signal to the user's portable terminal through wireless communication. Accordingly, the user can recognize a sensor having an abnormality among the plurality of nitrogen oxide sensors 730, and can repair or replace the sensor.

또한, 제어부(700)는 제1 온도 센서(711) 및 제2 온도 센서(712) 중 하나 이상으로부터 측정된 온도 정보를 사용하여 반응기(300) 내부에 설치된 촉매(350)의 온도를 추정할 수 있다. 그리고 제어부(700)는 촉매(350)의 온도가 기설정된 온도 범위 내에 속할 때 복수의 질소산화물 센서(730) 각각에 대한 이상 여부를 진단할 수 있다.In addition, the controller 700 may estimate the temperature of the catalyst 350 installed inside the reactor 300 using temperature information measured from at least one of the first temperature sensor 711 and the second temperature sensor 712. there is. In addition, the control unit 700 may diagnose whether or not each of the plurality of nitrogen oxide sensors 730 has an abnormality when the temperature of the catalyst 350 falls within a preset temperature range.

또한, 제어부(700)는 복수의 질소산화물 센서(730) 각각에 대한 이상 여부를 진단하기 전에 먼저 엔진의 부하 또는 회전 속도를 체크할 수 있다. 그리고 제어부(700)는 엔진의 부하 또는 회전 속도의 변화가 기설정된 비율 이내일 때 복수의 질소산화물 센서(730) 각각에 대한 이상 여부를 진단할 수 있다.In addition, the controller 700 may first check the load or rotational speed of the engine before diagnosing whether or not each of the plurality of nitrogen oxide sensors 730 is abnormal. In addition, the control unit 700 may diagnose whether or not each of the plurality of nitrogen oxide sensors 730 has an abnormality when a change in load or rotational speed of the engine is within a predetermined ratio.

또한, 제어부(700)는 제1 질소산화물 센서(731) 및 제2 질소 산화물 센서(732) 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 목표 질소산화물 저감율을 산출하고, 목표 질소산화물 저감율을 달성하기 위해 요구되는 양의 환원제가 공급되도록 환원제 공급 장치(500)를 제어할 수 있다.In addition, the controller 700 calculates a target nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using one or more of the first nitrogen oxide sensor 731 and the second nitrogen oxide sensor 732, and the target nitrogen oxide The reducing agent supply device 500 may be controlled so that the reducing agent is supplied in an amount required to achieve a reduction rate.

또한, 환원제 공급 장치(500)가 환원제 공급을 시작한 이후 엔진의 부하 및 엔진의 회전 속도가 기설정된 비율 이상으로 변화되거나 엔진에 공급되는 소기(掃氣)의 압력이 기설정된 압력 이상으로 변화되면, 제어부(700)는 제1 질소산화물 센서(731) 및 제2 질소 산화물 센서(732) 중 하나 이상을 사용하여 질소산화물의 농도를 재측정한 후 목표 질소산화물 저감율을 재산출할 수 있다.In addition, after the reducing agent supply device 500 starts supplying the reducing agent, if the engine load and engine rotation speed are changed by more than a preset ratio or the pressure of the scavenged air supplied to the engine is changed by more than a preset pressure, The controller 700 may recalculate the target nitrogen oxide reduction rate after re-measuring the concentration of nitrogen oxide using at least one of the first nitrogen oxide sensor 731 and the second nitrogen oxide sensor 732 .

또한, 환원제 공급 장치(500)가 환원제 공급을 시작한 이후 제1 질소산화물 센서(731) 및 제2 질소 산화물 센서(732) 중 하나 이상을 사용하여 측정되는 질소산화물의 농도가 기설정된 허용 범위를 초과하여 변화되면, 제어부(700)는 목표 질소산화물 저감율을 재산출할 수 있다.In addition, after the reducing agent supplying device 500 starts supplying the reducing agent, the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the first nitrogen oxide sensor 731 and the second nitrogen oxide sensor 732 exceeds a predetermined allowable range. When changed, the control unit 700 may recalculate the target nitrogen oxide reduction rate.

또한, 제어부(700)는 제3 질소산화물 센서(733) 및 제4 질소 산화물 센서(734) 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 실제 질소산화물 저감율을 산출하고, 실제 질소산화물 저감율이 목표 질소산화물 저감율에서 제1 기준 비율 미만으로 차이나는 경우 환원제 공급 장치(500)의 환원제 공급을 유지할 수 있다.In addition, the controller 700 calculates an actual nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the third nitrogen oxide sensor 733 and the fourth nitrogen oxide sensor 734, and When the reduction rate differs from the target nitrogen oxide reduction rate by less than the first reference rate, the supply of the reducing agent from the reducing agent supply device 500 may be maintained.

또한, 제어부(700)는 실제 질소산화물 저감율이 목표 질소산화물 저감율에서 제1 기준 비율 이상 제2 기준 비율 미만 범위 내로 차이나는 경우 목표 질소산화물 저감율을 재산정하고 환원제 공급 장치(500)가 공급하는 환원제의 양을 보정할 수 있다.In addition, the control unit 700 recalculates the target nitrogen oxide reduction rate when the actual nitrogen oxide reduction rate differs from the target nitrogen oxide reduction rate within a range of more than the first standard rate and less than the second standard rate, and the reducing agent supply device 500 supplies quantity can be corrected.

또한, 제어부(700)는 실제 질소산화물 저감율이 목표 질소산화물 저감율에서 제1 기준 비율 보다 큰 제2 기준 비율 이상 차이나는 경우 시스템 점검을 요구하는 경고 신호를 발생시킬 수 있다.In addition, the controller 700 may generate a warning signal requesting system inspection when the actual nitrogen oxide reduction rate differs from the target nitrogen oxide reduction rate by more than a second standard rate greater than the first standard rate.

또한, 예시적으로, 제1 기준 비율은 3%이고, 제2 기준 비율은 10%일 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 성능과 사양에 따라 제1 기준 비율 및 제2 기준 비율은 변경될 수 있다.Also, illustratively, the first reference ratio may be 3% and the second reference ratio may be 10%. However, one embodiment of the present invention is not limited thereto, and the first reference ratio and the second reference ratio may be changed according to the performance and specifications of the selective catalytic reduction system 101 .

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 질소산화물 농도 측정에 대한 신뢰성을 향상시키고 적정한 양의 환원제를 공급할 수 있다.With this configuration, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention can improve the reliability of nitrogen oxide concentration measurement and supply an appropriate amount of reducing agent.

즉, 복수의 질소산화물 센서(730)의 이상 여부를 자가 진단할 수 있을 뿐만 아니라 질소산화물 센서(730)가 질소산화물 농도를 측정하는 환경과 조건을 제어하여 측정값에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.That is, it is possible to self-diagnose whether or not the plurality of nitrogen oxide sensors 730 are abnormal, and the reliability of the measured value can be improved by controlling the environment and conditions in which the nitrogen oxide sensor 730 measures the nitrogen oxide concentration. .

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 동작 과정과 작용 효과를 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation process and effect of the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 전반적인 동작 과정을 나타내고, 도 3은 복수의 질소산화물 센서(730)에 대한 점검 방법을 나타낸다.Figure 2 shows the overall operation process of the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention, Figure 3 shows a check method for a plurality of nitrogen oxide sensors (730).

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 가동이 시작되면, 촉매(350)를 예열한다. 일례로, 촉매(350)의 예열은 반응기(300) 내부로 고온의 배기가스를 유입시키는 방법으로 수행될 수 있다. 촉매(350)가 충분이 예열되지 않은 상태에서 환원제를 공급하면, 촉매(350)의 활성 온도 범위 밖에서 선택적 촉매 환원 반응이 일어나므로, 촉매(350)가 피독되어 효율이 저하된다.First, as shown in FIG. 2, when the operation of the selective catalytic reduction system 101 starts, the catalyst 350 is preheated. For example, the preheating of the catalyst 350 may be performed by introducing high-temperature exhaust gas into the reactor 300 . If the reducing agent is supplied while the catalyst 350 is not sufficiently preheated, a selective catalytic reduction reaction occurs outside the active temperature range of the catalyst 350, and thus the catalyst 350 is poisoned and efficiency is lowered.

다음, 촉매(350)의 예열이 완료되면, 질소산화물 센서(730)를 점검한다.Next, when the preheating of the catalyst 350 is completed, the nitrogen oxide sensor 730 is inspected.

이하, 도 3을 참조하여, 질소산화물 센서(730)의 점검 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, referring to FIG. 3 , a method for inspecting the nitrogen oxide sensor 730 will be described in detail.

먼저, 엔진의 부하 또는 엔진의 회전 속도의 변화가 기설정된 비율 이내인지 체크한다. 예시적으로, 기설정된 비율은 2%일 수 있다. 엔진의 부하 또는 엔진의 회전 속도의 변화가 기설정된 비율을 초과하면, 엔진의 운전 조건이 안정화될 때까지 대기한다. 그리고, 엔진의 부하 또는 엔진의 회전 속도의 변화가 기설정된 비율 이내이면, 제1 질소산화물 센서(731)를 사용하여 기설정된 횟수만큼 기설정된 시간 동안 측정 질소산화물 농도를 측정한다. 예시적으로, 기설정된 횟수는 3회이고, 기설정된 시간은 1분일 수 있다. 즉, 제1 질소산화물 센서(731)로 3회에 걸쳐 1분간 질소산화물 농도를 측정할 수 있다.First, it is checked whether the load of the engine or the change in rotational speed of the engine is within a predetermined ratio. Illustratively, the preset ratio may be 2%. When the load of the engine or the change in rotational speed of the engine exceeds a predetermined rate, it waits until the operating conditions of the engine are stabilized. And, if the load of the engine or the change in rotational speed of the engine is within a predetermined ratio, the nitrogen oxide concentration is measured by the first nitrogen oxide sensor 731 a predetermined number of times for a predetermined period of time. Illustratively, the preset number of times may be 3 times, and the preset time may be 1 minute. That is, the nitrogen oxide concentration can be measured three times for one minute by the first nitrogen oxide sensor 731 .

이후, 제2 질소산화물 센서(732), 제3 질소산화물 센서(733), 및 제4 질소산화물 센서(734)도 각각 차례로 제1 질소산화물 센서(731)와 동일한 조건으로 질소산화물 농도를 측정한다.Thereafter, the second nitrogen oxide sensor 732, the third nitrogen oxide sensor 733, and the fourth nitrogen oxide sensor 734 each sequentially measure nitrogen oxide concentrations under the same conditions as the first nitrogen oxide sensor 731. .

모든 질소산화물 센서(730)의 측정이 완료되면, 제어부(700)는 질소산화물 센서(730)가 각각 측정한 질소산화물 농도의 평균값과 표준편차를 산출한다. 그리고 제어부(700)는 각각의 질소산화물 센서(730)가 측정한 측정값이 표준편차를 기설정된 빈도 이상 벗어나는지 체크한다. 예시적으로, 기설정된 빈도는 3회일 수 있다. 즉, 제어부(700)는 제3 질소산화물 센서(733)가 질소산화물 농도를 측정한 측정값이 3회이상 표준편차를 벗어났다면, 제3 질소사화물 센서(733)에 이상이 있는 것으로 진단할 수 있다.When the measurement of all nitrogen oxide sensors 730 is completed, the controller 700 calculates an average value and a standard deviation of the nitrogen oxide concentrations measured by each nitrogen oxide sensor 730 . In addition, the control unit 700 checks whether the measured value measured by each nitrogen oxide sensor 730 deviate from the standard deviation at a predetermined frequency or more. Illustratively, the preset frequency may be three times. That is, the control unit 700 may diagnose that the third nitrogen oxide sensor 733 has an abnormality if the measured value of the nitrogen oxide concentration measured by the third nitrogen oxide sensor 733 is out of the standard deviation three or more times. can

또한, 제어부(700)는 질소산화물 센서(730)에 이상이 있는 것으로 진단되면, 경고 신호를 발생시킬 수 있다. 제어부(700)는 해당 기술분야에서 공지된 다양한 형태로 경고 신호를 발생시킬 수 있다. 일례로, 디스플레이 장치를 통해 경고 신호를 표시할 수 있다. 또한, 경고등을 작동시키거나 경고음을 울릴 수도 있다. 그리고 제어부(700)는 무선 통신을 통해 사용자의 휴대용 단말기로 경고 신호를 전송될 수도 있다. 이에, 사용자는 복수의 질소산화물 센서(730) 중 이상이 발생한 센서를 인지하고, 이를 보수하거나 교체할 수 있게 된다.In addition, the controller 700 may generate a warning signal when it is diagnosed that there is an abnormality in the nitrogen oxide sensor 730 . The control unit 700 may generate a warning signal in various forms known in the art. For example, a warning signal may be displayed through a display device. It can also activate a warning light or sound an alarm. Also, the controller 700 may transmit a warning signal to the user's portable terminal through wireless communication. Accordingly, the user can recognize a sensor having an abnormality among the plurality of nitrogen oxide sensors 730, and can repair or replace the sensor.

반대로 제어부(700)는 질소산화물 센서(730)에 이상이 없는 것으로 진단되면, 제1 질소산화물 센서(731) 및 제2 질소산화물 센서(732) 중 하나 이상을 사용하여 반응기(300)에 유입되는 배기가스의 질소산화물 농도를 측정한다.Conversely, when the controller 700 diagnoses that there is no abnormality in the nitrogen oxide sensor 730, the first nitrogen oxide sensor 731 and the second nitrogen oxide sensor 732 use one or more of the nitrogen oxides introduced into the reactor 300. The concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas is measured.

다시, 도 2를 참조하여 설명하면, 제어부(700)는 반응기(300)에 유입되는 배기가스의 농도를 측정한 후 이에 근거하여 목표 질소산화물 저감율을 산출한다. 예를 들어, 배기가스에 의한 질소산화물 배출량을 환경 규제치 이하로 낮추기 위해 현재 질소산화물 농도에서 저감시켜야 할 목표 질소산화물 저감율을 산출한다. 그리고 제어부(700)는 목표 질소사화물 저감율을 달성하기 위해 필요한 환원제의 양을 산출하고, 환원제 공급 장치(500)를 제어하여 산출된 양의 환원제를 공급한다.Again, referring to FIG. 2 , the control unit 700 measures the concentration of the exhaust gas flowing into the reactor 300 and calculates a target nitrogen oxide reduction rate based thereon. For example, a target nitrogen oxide reduction rate to be reduced from the current nitrogen oxide concentration is calculated in order to reduce the amount of nitrogen oxide emitted by exhaust gas below an environmental regulation value. In addition, the control unit 700 calculates the amount of reducing agent required to achieve the target nitrogen tetraoxide reduction rate, and controls the reducing agent supplying device 500 to supply the calculated amount of reducing agent.

그리고 환원제 공급 장치(500)가 환원제 공급을 시작한 이후, 엔진의 부하 또는 회전 속도의 변화가 기설정된 비율이 이상인지 체크한다. 또는 엔진의 소기(掃氣) 압력의 변화가 기설정 압력 이상인지 체크한다. 예시적으로, 기설정된 비율은 2%일 수 있다. 그리고 기설정된 압력은 엔진에 공급되는 기준 소기 압력과의 편차가 5% 미만인 압력일 수 있다.Then, after the reducing agent supplying device 500 starts supplying the reducing agent, it is checked whether the change in engine load or rotational speed exceeds a preset ratio. Alternatively, it is checked whether the change in the scavenging pressure of the engine is equal to or greater than the preset pressure. Illustratively, the preset ratio may be 2%. Also, the predetermined pressure may be a pressure having a deviation of less than 5% from the standard scavenging pressure supplied to the engine.

엔진의 부하 또는 회전 속도의 변화가 기설정된 비율이 이상이거나 엔진의 소기 압력의 변화가 기설정 압력 이상이라면, 엔진의 운전 조건의 변화에 따라 배기가스의 질소산화물 농도도 변화되었을 개연성이 크므로, 제어부(700)는 반응기(300)에 유입되는 배기가스의 질소산화물 농도를 다시 측정한 후 목표 질소산화물 저감율을 재산출한다.If the change in load or rotational speed of the engine is more than the preset ratio or if the change in the scavenging pressure of the engine is more than the preset pressure, it is highly probable that the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas has also changed according to the change in the operating conditions of the engine, The controller 700 re-measured the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas flowing into the reactor 300 and then recalculated the target nitrogen oxide reduction rate.

엔진의 부하 또는 회전 속도의 변화가 기설정된 비율이 미만이거나 엔진의 소기 압력의 변화가 기설정 압력 미만이라면, 제1 질소산화물 센서(731) 및 제2 질소산화물 센서(732) 중 하나 이상으로부터 측정되는 질소산화물 농도가 기설정된 허용 범위를 초과하는지 체크한다. 여기서, 기설정된 허용 범위란 환원제의 공급량을 변화시키지 않아도 목표 질소산화물 저감율을 달성할 수 있는 허용 범위를 말한다. 오차 범위도 허용 범위에 포함될 수 있다.Measured from one or more of the first nitrogen oxide sensor 731 and the second nitrogen oxide sensor 732 if the change in load or rotational speed of the engine is less than the preset rate or if the change in the scavenging pressure of the engine is less than the preset pressure It is checked whether the nitrogen oxide concentration to be used exceeds the preset allowable range. Here, the predetermined allowable range refers to an allowable range in which a target nitrogen oxide reduction rate can be achieved without changing the supply amount of the reducing agent. An error range may also be included in the tolerance range.

제1 질소산화물 센서(731) 및 제2 질소산화물 센서(732) 중 하나 이상으로부터 측정되는 질소산화물 농도가 기설정된 허용 범위를 초과한다면, 허용 범위를 초과한 질소산화물 농도에 근거하여 목표 질소산화물 저감율을 재산출하고, 환원제 공급 장치(500)는 재산출된 목표 질소산화물 저감율에 따라 환원제의 양을 공급한다.If the nitrogen oxide concentration measured from one or more of the first nitrogen oxide sensor 731 and the second nitrogen oxide sensor 732 exceeds a preset allowable range, the target nitrogen oxide reduction rate based on the nitrogen oxide concentration exceeding the allowable range Re-calculated, and the reducing agent supply device 500 supplies the amount of the reducing agent according to the re-calculated target nitrogen oxide reduction rate.

제1 질소산화물 센서(731) 및 제2 질소산화물 센서(732) 중 하나 이상으로부터 측정되는 질소산화물 농도가 기설정된 허용 범위 이내라면, 환원제의 공급을 일정 시간 유지한다. 예시적으로, 일정 시간은 15분일 수 있으며, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 전체적인 성능과 사양에 따라 다양하게 변경 실시될 수 있다.If the concentration of nitrogen oxides measured by at least one of the first nitrogen oxide sensor 731 and the second nitrogen oxide sensor 732 is within a predetermined allowable range, the supply of the reducing agent is maintained for a predetermined time. Illustratively, the predetermined time may be 15 minutes, and may be variously changed according to the overall performance and specifications of the selective catalytic reduction system 101.

다음, 제3 질소산화물 센서(733) 및 제4 질소산화물 센서(734) 중 하나 이상을 사용하여 반응기(300)에서 배출되는 배기가스의 질소산화물 농도를 측정한다. 그리고 제어부(700)는 반응기(300)에 유입되는 배기가스의 질소산화물 농도와 반응기(300)에서 배출된 배기가스의 질소산화물 농도를 가지고, 실제 질소산화물 저감율을 계산하고, 계산된 실제 질소산화물 저감율과 목표 질소산화물 저감율을 비교한다.Next, the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas discharged from the reactor 300 is measured using at least one of the third nitrogen oxide sensor 733 and the fourth nitrogen oxide sensor 734 . In addition, the controller 700 calculates an actual nitrogen oxide reduction rate using the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas flowing into the reactor 300 and the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas discharged from the reactor 300, and the calculated actual nitrogen oxide reduction rate and target nitrogen oxide reduction rate.

그리고 실제 질소산화물 저감율과 목표 질소산화물 저감율의 차이가 제1 기준 비율 미만이라면 환원제 공급 장치(500)의 환원제 공급을 유지한다. 실제 질소산화물 저감율과 목표 질소산화물 저감율의 차이가 제1 기준 비율 이상 제2 기준 비율 미만 범위 내라면 목표 질소산화물 저감율을 재산정하고 환원제 공급 장치(500)가 공급하는 환원제의 양을 보정한다. 실제 질소산화물 저감율과 목표 질소산화물 저감율의 차이가 제2 기준 비율 이상 차이나는 경우 시스템 점검을 요구하는 경고 신호를 발생시킬 수 있다. 이때, 예시적으로, 제1 기준 비율은 3%이고, 제2 기준 비율은 10%일 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 성능과 사양에 따라 제1 기준 비율 및 제2 기준 비율은 변경될 수 있다.In addition, when the difference between the actual nitrogen oxide reduction rate and the target nitrogen oxide reduction rate is less than the first reference rate, the reducing agent supply unit 500 maintains supply of the reducing agent. If the difference between the actual nitrogen oxide reduction rate and the target nitrogen oxide reduction rate is within a range of greater than or equal to the first standard rate and less than the second standard rate, the target nitrogen oxide reduction rate is recalculated and the amount of reducing agent supplied by the reducing agent supply device 500 is corrected. When the difference between the actual nitrogen oxide reduction rate and the target nitrogen oxide reduction rate is greater than or equal to the second reference rate, a warning signal requesting system inspection may be generated. At this time, illustratively, the first reference ratio may be 3% and the second reference ratio may be 10%. However, one embodiment of the present invention is not limited thereto, and the first reference ratio and the second reference ratio may be changed according to the performance and specifications of the selective catalytic reduction system 101 .

이후, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 가동이 중단되면, 환원제의 공급을 중단하고 환원제 공급 장치(500)를 세정하여 잔존하는 환원제를 제거할 수 있다. 예를 들어, 선박이 운행을 중단하거나 환경 규제 지역을 벗어난 경우, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 가동을 중단하게 된다.Thereafter, when the operation of the selective catalytic reduction system 101 is stopped, the supply of the reducing agent may be stopped and the reducing agent supply device 500 may be cleaned to remove the remaining reducing agent. For example, when a ship stops operating or is out of an environmental regulation area, the operation of the selective catalytic reduction system 101 is stopped.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 질소산화물 농도 측정에 대한 신뢰성을 향상시키고 적정한 양의 환원제를 공급할 수 있다.As described above, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention can improve the reliability of nitrogen oxide concentration measurement and supply an appropriate amount of reducing agent.

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.

101: 선택적 촉매 환원 시스템
300: 반응기
350: 촉매
500: 환원제 공급 장치
610: 배기 유로
700: 제어부
711: 제1 온도 센서
712: 제2 온도 센서
730: 복수의 질소산화물 센서
731: 제1 질소산화물 센서
732: 제2 질소산화물 센서
733: 제3 질소산화물 센서
771: 전방 밸브
772: 후방 밸브101: selective catalytic reduction system
300: reactor
350 Catalyst
500: reducing agent supply device
610: exhaust flow path
700: control unit
711: first temperature sensor
712: second temperature sensor
730: multiple nitrogen oxide sensors
731: first nitrogen oxide sensor
732: second nitrogen oxide sensor
733 Third nitrogen oxide sensor
771 forward valve
772 rear valve

Claims (13)

엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
배기가스가 이동하는 배기 유로;
상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기;
상기 반응기 전방의 배기 유로와 상기 반응기 후방의 배기 유로에 각각 설치된 복수의 질소산화물 센서;
상기 복수의 질소산화물 센서가 각각 측정한 질소산화물 농도의 평균값과 표준편차를 산출하고, 산출된 평균값 및 표준편차를 측정값과 대비하여 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단하는 제어부; 및
상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 연결되어 환원제를 공급하는 환원제 공급 장치
를 포함하며,
상기 복수의 질소산화물 센서는 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제1 질소산화물 센서 및 제2 질소산화물 센서와, 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제3 질소산화물 센서 및 제4 질소산화물 센서를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 질소산화물 센서 및 상기 제2 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 목표 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 목표 질소산화물 저감율을 달성하기 위해 요구되는 양의 환원제를 상기 환원제 공급 장치를 통해 공급하되,
상기 환원제 공급 장치가 환원제 공급을 시작한 이후 상기 엔진의 부하 및 상기 엔진의 회전 속도가 기설정된 비율 이상으로 변화되거나 상기 엔진에 공급되는 소기(掃氣)의 압력이 기설정된 압력 이상으로 변화되면,
상기 제어부는 상기 제1 질소산화물 센서 및 상기 제2 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 질소산화물의 농도를 재측정한 후 목표 질소산화물 저감율을 재산출하는 선택적 촉매 환원 시스템.In the selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from an engine,
an exhaust passage through which exhaust gas moves;
a reactor installed on the exhaust passage and having a catalyst installed therein to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas;
a plurality of nitrogen oxide sensors respectively installed in an exhaust passage in front of the reactor and an exhaust passage in the rear of the reactor;
A control unit that calculates an average value and standard deviation of the nitrogen oxide concentrations measured by the plurality of nitrogen oxide sensors, respectively, and compares the calculated average value and standard deviation with the measured values to diagnose whether or not there is an abnormality in each of the plurality of nitrogen oxide sensors; and
A reducing agent supply device connected to the exhaust passage in front of the reactor to supply a reducing agent
Including,
The plurality of nitrogen oxide sensors include a first nitrogen oxide sensor and a second nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in front of the reactor, a third nitrogen oxide sensor and a fourth nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in the rear of the reactor. contains a sensor;
The control unit calculates a target nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor, and is required to achieve the target nitrogen oxide reduction rate A positive amount of reducing agent is supplied through the reducing agent supply device,
After the reducing agent supply device starts supplying the reducing agent, when the load of the engine and the rotational speed of the engine change by more than a preset ratio or the pressure of the scavenging air supplied to the engine changes by more than a preset pressure,
The control unit re-calculates a target nitrogen oxide reduction rate after re-measuring the concentration of nitrogen oxide using at least one of the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor. 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
배기가스가 이동하는 배기 유로;
상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기;
상기 반응기 전방의 배기 유로와 상기 반응기 후방의 배기 유로에 각각 설치된 복수의 질소산화물 센서;
상기 복수의 질소산화물 센서가 각각 측정한 질소산화물 농도의 평균값과 표준편차를 산출하고, 산출된 평균값 및 표준편차를 측정값과 대비하여 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단하는 제어부; 및
상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 연결되어 환원제를 공급하는 환원제 공급 장치
를 포함하며,
상기 복수의 질소산화물 센서는 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제1 질소산화물 센서 및 제2 질소산화물 센서와, 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제3 질소산화물 센서 및 제4 질소산화물 센서를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 질소산화물 센서 및 상기 제2 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 목표 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 목표 질소산화물 저감율을 달성하기 위해 요구되는 양의 환원제를 상기 환원제 공급 장치를 통해 공급하되,
상기 환원제 공급 장치가 환원제 공급을 시작한 이후 상기 제1 질소산화물 센서 및 상기 제2 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정되는 질소산화물의 농도가 기설정된 허용 범위를 초과하여 변화되면,
상기 제어부는 목표 질소산화물 저감율을 재산출하는 선택적 촉매 환원 시스템.In the selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from an engine,
an exhaust passage through which exhaust gas moves;
a reactor installed on the exhaust passage and having a catalyst installed therein to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas;
a plurality of nitrogen oxide sensors respectively installed in an exhaust passage in front of the reactor and an exhaust passage in the rear of the reactor;
A control unit that calculates an average value and standard deviation of the nitrogen oxide concentrations measured by the plurality of nitrogen oxide sensors, respectively, and compares the calculated average value and standard deviation with the measured values to diagnose whether or not there is an abnormality in each of the plurality of nitrogen oxide sensors; and
A reducing agent supply device connected to the exhaust passage in front of the reactor to supply a reducing agent
Including,
The plurality of nitrogen oxide sensors include a first nitrogen oxide sensor and a second nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in front of the reactor, a third nitrogen oxide sensor and a fourth nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in the rear of the reactor. contains a sensor;
The control unit calculates a target nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor, and is required to achieve the target nitrogen oxide reduction rate A positive amount of reducing agent is supplied through the reducing agent supply device,
If the concentration of nitrogen oxides measured using at least one of the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor after the reducing agent supply device starts supplying the reducing agent changes beyond a predetermined allowable range,
The control unit is a selective catalytic reduction system for recalculating a target nitrogen oxide reduction rate. 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
배기가스가 이동하는 배기 유로;
상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기;
상기 반응기 전방의 배기 유로와 상기 반응기 후방의 배기 유로에 각각 설치된 복수의 질소산화물 센서;
상기 복수의 질소산화물 센서가 각각 측정한 질소산화물 농도의 평균값과 표준편차를 산출하고, 산출된 평균값 및 표준편차를 측정값과 대비하여 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단하는 제어부; 및
상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 연결되어 환원제를 공급하는 환원제 공급 장치
를 포함하며,
상기 복수의 질소산화물 센서는 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제1 질소산화물 센서 및 제2 질소산화물 센서와, 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제3 질소산화물 센서 및 제4 질소산화물 센서를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 질소산화물 센서 및 상기 제2 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 목표 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 목표 질소산화물 저감율을 달성하기 위해 요구되는 양의 환원제를 상기 환원제 공급 장치를 통해 공급하되,
상기 제어부는 상기 제3 질소산화물 센서 및 상기 제4 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 실제 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 실제 질소산화물 저감율이 상기 목표 질소산화물 저감율에서 제1 기준 비율 미만으로 차이나는 경우 상기 환원제 공급 장치의 환원제 공급을 유지하는 선택적 촉매 환원 시스템.In the selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from an engine,
an exhaust passage through which exhaust gas moves;
a reactor installed on the exhaust passage and having a catalyst installed therein to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas;
a plurality of nitrogen oxide sensors respectively installed in an exhaust passage in front of the reactor and an exhaust passage in the rear of the reactor;
A control unit that calculates an average value and standard deviation of the nitrogen oxide concentrations measured by the plurality of nitrogen oxide sensors, respectively, and compares the calculated average value and standard deviation with the measured values to diagnose whether or not there is an abnormality in each of the plurality of nitrogen oxide sensors; and
A reducing agent supply device connected to the exhaust passage in front of the reactor to supply a reducing agent
Including,
The plurality of nitrogen oxide sensors include a first nitrogen oxide sensor and a second nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in front of the reactor, a third nitrogen oxide sensor and a fourth nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in the rear of the reactor. contains a sensor;
The control unit calculates a target nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor, and is required to achieve the target nitrogen oxide reduction rate A positive amount of reducing agent is supplied through the reducing agent supply device,
The control unit calculates an actual nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the third nitrogen oxide sensor and the fourth nitrogen oxide sensor, and the actual nitrogen oxide reduction rate is the target nitrogen oxide reduction rate. Selective catalytic reduction system for maintaining the reducing agent supply of the reducing agent supply device when the difference is less than the first reference ratio in. 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
배기가스가 이동하는 배기 유로;
상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기;
상기 반응기 전방의 배기 유로와 상기 반응기 후방의 배기 유로에 각각 설치된 복수의 질소산화물 센서;
상기 복수의 질소산화물 센서가 각각 측정한 질소산화물 농도의 평균값과 표준편차를 산출하고, 산출된 평균값 및 표준편차를 측정값과 대비하여 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단하는 제어부; 및
상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 연결되어 환원제를 공급하는 환원제 공급 장치
를 포함하며,
상기 복수의 질소산화물 센서는 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제1 질소산화물 센서 및 제2 질소산화물 센서와, 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제3 질소산화물 센서 및 제4 질소산화물 센서를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 질소산화물 센서 및 상기 제2 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 목표 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 목표 질소산화물 저감율을 달성하기 위해 요구되는 양의 환원제를 상기 환원제 공급 장치를 통해 공급하되,
상기 제어부는 상기 제3 질소산화물 센서 및 상기 제4 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 실제 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 실제 질소산화물 저감율이 상기 목표 질소산화물 저감율에서 제1 기준 비율 이상 제2 기준 비율 미만 범위 내로 차이나는 경우 상기 목표 질소산화물 저감율을 재산정하고 상기 환원제 공급 장치가 공급하는 환원제의 양을 조절하는 선택적 촉매 환원 시스템.In the selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from an engine,
an exhaust passage through which exhaust gas moves;
a reactor installed on the exhaust passage and having a catalyst installed therein to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas;
a plurality of nitrogen oxide sensors respectively installed in an exhaust passage in front of the reactor and an exhaust passage in the rear of the reactor;
A control unit that calculates an average value and standard deviation of the nitrogen oxide concentrations measured by the plurality of nitrogen oxide sensors, respectively, and compares the calculated average value and standard deviation with the measured values to diagnose whether or not there is an abnormality in each of the plurality of nitrogen oxide sensors; and
A reducing agent supply device connected to the exhaust passage in front of the reactor to supply a reducing agent
Including,
The plurality of nitrogen oxide sensors include a first nitrogen oxide sensor and a second nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in front of the reactor, a third nitrogen oxide sensor and a fourth nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in the rear of the reactor. contains a sensor;
The control unit calculates a target nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor, and is required to achieve the target nitrogen oxide reduction rate A positive amount of reducing agent is supplied through the reducing agent supply device,
The control unit calculates an actual nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the third nitrogen oxide sensor and the fourth nitrogen oxide sensor, and the actual nitrogen oxide reduction rate is the target nitrogen oxide reduction rate. Selective catalytic reduction system for recalculating the target nitrogen oxide reduction rate and adjusting the amount of the reducing agent supplied by the reducing agent supply device when the difference is within the range of less than the first reference ratio or more and the second reference ratio. 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
배기가스가 이동하는 배기 유로;
상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기;
상기 반응기 전방의 배기 유로와 상기 반응기 후방의 배기 유로에 각각 설치된 복수의 질소산화물 센서;
상기 복수의 질소산화물 센서가 각각 측정한 질소산화물 농도의 평균값과 표준편차를 산출하고, 산출된 평균값 및 표준편차를 측정값과 대비하여 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단하는 제어부; 및
상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 연결되어 환원제를 공급하는 환원제 공급 장치
를 포함하며,
상기 복수의 질소산화물 센서는 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제1 질소산화물 센서 및 제2 질소산화물 센서와, 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제3 질소산화물 센서 및 제4 질소산화물 센서를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 질소산화물 센서 및 상기 제2 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 목표 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 목표 질소산화물 저감율을 달성하기 위해 요구되는 양의 환원제를 상기 환원제 공급 장치를 통해 공급하되,
상기 제어부는 상기 제3 질소산화물 센서 및 상기 제4 질소 산화물 센서 중 하나 이상을 사용하여 측정된 질소산화물의 농도에 기초하여 실제 질소산화물 저감율을 산출하고, 상기 실제 질소산화물 저감율이 상기 목표 질소산화물 저감율에서 제2 기준 비율 이상 차이나는 경우 시스템 점검을 요구하는 경고 신호를 발생시키는 선택적 촉매 환원 시스템.In the selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from an engine,
an exhaust passage through which exhaust gas moves;
a reactor installed on the exhaust passage and having a catalyst installed therein to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas;
a plurality of nitrogen oxide sensors respectively installed in an exhaust passage in front of the reactor and an exhaust passage in the rear of the reactor;
A control unit that calculates an average value and standard deviation of the nitrogen oxide concentrations measured by the plurality of nitrogen oxide sensors, respectively, and compares the calculated average value and standard deviation with the measured values to diagnose whether or not there is an abnormality in each of the plurality of nitrogen oxide sensors; and
A reducing agent supply device connected to the exhaust passage in front of the reactor to supply a reducing agent
Including,
The plurality of nitrogen oxide sensors include a first nitrogen oxide sensor and a second nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in front of the reactor, a third nitrogen oxide sensor and a fourth nitrogen oxide sensor installed on the exhaust passage in the rear of the reactor. contains a sensor;
The control unit calculates a target nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the first nitrogen oxide sensor and the second nitrogen oxide sensor, and is required to achieve the target nitrogen oxide reduction rate A positive amount of reducing agent is supplied through the reducing agent supply device,
The control unit calculates an actual nitrogen oxide reduction rate based on the concentration of nitrogen oxide measured using at least one of the third nitrogen oxide sensor and the fourth nitrogen oxide sensor, and the actual nitrogen oxide reduction rate is the target nitrogen oxide reduction rate. Selective catalytic reduction system for generating a warning signal requiring system inspection when the difference is greater than or equal to the second reference ratio. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대해 순차적으로 기설정된 횟수만큼 기설정된 시간 동안 질소산화물 농도를 측정하여 평균값과 표준편차를 산출하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.According to any one of claims 1 to 5,
The control unit measures the nitrogen oxide concentration for a predetermined time by a predetermined number of sequentially for each of the plurality of nitrogen oxide sensors, and calculates an average value and a standard deviation. 제6항에 있어서,
상기 제어부는 측정값이 상기 표준편차를 벗어나는 빈도수가 기준 허용 횟수를 초과한 질소산화물 센서에 대해 이상이 있는 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.According to claim 6,
The control unit is a selective catalytic reduction system, characterized in that for diagnosing that there is an abnormality for the nitrogen oxide sensor in which the frequency of the measured value outside the standard deviation exceeds the standard allowable number. 제7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 복수의 질소산화물 센서 중에서 이상이 있는 것으로 진단된 질소산화물 센서에 대한 경고 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.According to claim 7,
The control unit generates a warning signal for a nitrogen oxide sensor diagnosed as having an abnormality among the plurality of nitrogen oxide sensors. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치되는 제1 온도 센서 및 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치되는 제2 온도 센서 중 하나 이상을 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 제1 온도 센서 및 상기 제2 온도 센서 중 하나 이상으로부터 측정된 온도 정보를 사용하여 상기 반응기 내부에 설치된 상기 촉매의 온도를 추정하고,
상기 촉매의 온도가 기설정된 온도 범위 내에 속할 때 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.According to any one of claims 1 to 5,
Further comprising at least one of a first temperature sensor installed on the exhaust passage in front of the reactor and a second temperature sensor installed on the exhaust passage in the rear of the reactor,
The control unit estimates the temperature of the catalyst installed inside the reactor using temperature information measured from at least one of the first temperature sensor and the second temperature sensor,
Selective catalytic reduction system, characterized in that for diagnosing whether or not there is an abnormality for each of the plurality of nitrogen oxide sensors when the temperature of the catalyst falls within a predetermined temperature range. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단하기 전에 먼저 상기 엔진의 부하 또는 회전 속도를 체크하고,
상기 엔진의 부하 또는 회전 속도의 변화가 기설정된 비율 이내일 때 상기 복수의 질소산화물 센서 각각에 대한 이상 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.According to any one of claims 1 to 5,
The control unit first checks the load or rotational speed of the engine before diagnosing whether or not each of the plurality of nitrogen oxide sensors is abnormal,
Selective catalytic reduction system, characterized in that for diagnosing whether or not there is an abnormality in each of the plurality of nitrogen oxide sensors when the change in load or rotational speed of the engine is within a predetermined ratio. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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