KR20020081361A - 연소 장치의 배기 가스내에 있는 질소 산화물을 촉매환원하기 위한 방법 및 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연소 장치(1), 특히 디이젤 엔진의 배기 가스(2)내에 있는 질소 산화물을 촉매 환원하기 위한 방법 및 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 배기 가스 채널(5) 내부에서 환원 타입 촉매 컨버터(8)의 흐름 방향 위쪽에 산화 타입 촉매 컨버터(7)가 배치된다. 선택 촉매 환원 방법에 따라 질소 산화물을 분해하기 위한 반응제는 온도에 따라, 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 위쪽에서 또는 상기 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 아래쪽에서 및 환원 타입 촉매 컨버터(8)의 흐름 방향 위쪽에서 첨가된다. 이 경우 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 선택성은 질소 산화물을 분자 상태의 질소로 분해하기 위해서 이용된다.

Description

연소 장치의 배기 가스내에 있는 질소 산화물을 촉매 환원하기 위한 방법 및 배기 가스 정화 장치 {METHOD AND EMISSION CONTROL SYSTEM FOR CATALYTICALLY REDUCING NITROGEN OXIDES IN THE EXHAUST GAS OF A COMBUSTION SYSTEM}
상기 방식의 배기 가스 정화 장치 및 방법은 아우스트, 토스트, 비쓸러, 피셔 및 취르비히의 논문 "승용차-디이젤 엔진에서의 유로 IV 한계값을 충족시키기 위한 배기 가스 재처리 시스템(Abgasnachbehandlungssystem zur Erfuellung von Euro IV Grenzwerten bei PKW-Dieselmotoren)"에 그리고 1998년, VDI-진보 보고서(Fortschrittsberichte)의 시리즈 12권, 348호에 게재된 야콥, 에멀링, 되링, 그라프, 해리스, 반 덴 틸아르트 및 후프펠트의 논문 "요소-SCR-콤팩트 시스템을 구비한 실용차 엔진용 NOx-감소(NOx-Verminderung fuer Nutzfahrzeugmotoren mit Harnstoff-SCR-Kompaktsystemen)[제어된 디이젤-촉매 컨버터(Gesteuerter Diesel-Katalysator, GD-KAT)]"에 공지되어 있다. 상기 논문들에서는 반응제가 - 배기 가스의 유동 방향으로 볼 때 - 산화 타입 촉매 컨버터 뒤에서 및 환원 타입 촉매 컨버터 앞에서 배기 가스에 혼합된다. 이 경우 산화 타입 촉매 컨버터는 배기 가스내에 함유된 그을음 입자 및 연소되지 않은 탄화수소 및 일산화탄소를 산화 방식으로 제거하는 기능 이외에, 배기 가스내에 함유된 질소 산화물(NO 및 NO2)의 비율을 NO2를 위해서 변동시키는 기능을 갖는다. 말하자면 산화 타입 촉매 컨버터에서는 일산화질소(NO)가 부분적으로 이산화질소(NO2)로 산화된다.
산화 타입 촉매 컨버터를 관류한 후에 배기 가스내에서 증가된 이산화질소-함량은 환원 타입 촉매 컨버터에서의 촉매 반응을 가속시키고, 그럼으로써 보다 높은 질소 제거율을 야기한다. 환원 타입 촉매 컨버터에서의 촉매 반응은 소위 선택 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction; SCR)으로서, 상기 선택 촉매 환원 방법에 따라서는 배기 가스내에 함유된 질소 산화물, 즉 일산화질소 뿐만 아니라 이산화질소가 환원제의 소비에 의해 산소의 존재하에서도 질소 및 물로 변환된다. 상대적인 NO2-함량의 증가에 의한 SCR-촉매 변환기에서의 촉매 반응의 가속은 독일 특허 출원 공고 명세서 28 32 002호에 공지되어 있다. 선택 촉매 환원을 위한 환원제로서는 암모니아 또는 탄화수소가 공지되어 있다. 배기 가스내에 암모니아를 제공하기 위해서는 반응제로서 암모니아 자체, 암모니아수 또는 요소와 같이 암모니아를 발생시키는 물질 또는 고체 혹은 액체 형태의 암모늄카르밤산염이 공지되어 있다.
배기 가스의 온도가 시간에 따라 250℃ 미만의 범위에서 변동되면, 산화 타입 촉매 컨버터를 앞에 배치하는 것이 바람직하다. 말하자면, 이와 같이 낮은 온도에서는 산화 타입 촉매 컨버터에 의한 이산화질소-함량의 증가가 환원 타입 촉매 컨버터에서의 촉매 반응에 매우 바람직한 영향을 미친다.
그러나 200℃ 미만의 온도에서는 산화 타입 촉매 컨버터에서 이루어지는 일산화질소(NO)로부터 이산화질소(NO2)의 형성율이 심하게 감소되어, 200℃ 미만의 온도에서는 산화 타입 촉매 컨버터와 환원 타입 촉매 컨버터가 조합된 경우에도 질소 제거율이 불충분하다는 단점이 있다.
본 발명은 연소 장치, 특히 디이젤 엔진의 배기 가스내에 있는 질소 산화물을 촉매 환원하기 위한 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방법에서 배기 가스는 먼저 산화 타입 촉매 컨버터를 통해 흐른 다음에 환원 타입 촉매 컨버터를 통해 흐르고, 이 때 배기 가스에는 반응제가 첨가되며, 상기 산화 타입 촉매 컨버터는 배기 가스에 접근할 수 있는 표면에 백금(Pt) 그리고 경우에 따라서는 팔라듐(Pd) 및/또는 로듐(Rh)을 포함하고, 상기 환원 타입 촉매 컨버터는 배기 가스에 접근할 수 있는 표면에 이산화티탄(TiO2), 삼산화텅스텐(Wo3), 오산화바나듐(V2O5) 그리고 경우에 따라서는 삼산화몰리브덴(MoO3)을 포함한다. 본 발명은 또한 배기 가스 채널, 전술한 환원 타입 촉매 컨버터, 상기 컨버터 앞에 접속되고 전술한 조성을 갖는 산화 타입 촉매 컨버터 및 반응제를 배기 가스내에 제공하기 위한 공급 장치를 구비한, 상기 방법을 실시하기 위한 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
도 1은 반응제 용기에 직접 연결된 제 1 및 제 2 첨가용 라인을 구비한 배기 가스 정화 장치의 개략도이며,
도 2는 환원제 용기에 연결된 공급 라인내에 배치된, 제 1 및 제 2 첨가용 라인으로의 분기를 구비한 배기 가스 정화 장치의 개략도이다.
본 발명의 과제는, 선택 촉매 환원 방법에 따라 배기 가스내에 함유된 질소 산화물을 선행 기술의 비교 가능한 방법에 비해 낮은 온도에서 더 효과적으로 분해하는, 연소 장치의 배기 가스내에 있는 질소 산화물을 촉매 환원하기 위한 방법을제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 선행 기술의 비교 가능한 장치보다 더 낮은 온도에서도 계속해서 선택 촉매 환원 방법의 적용을 가능하게 하는, 연소 장치의 배기 가스내에 있는 질소 산화물을 촉매 환원하기 위한 배기 가스 정화 장치를 제공하는 것이다.
연소 장치의 배기 가스내에 있는 질소 산화물을 촉매 환원하기 위한 서문에 언급한 방법과 관련된 상기 과제는 본 발명에 따라, 배기 가스 온도를 측정하여 기준 온도와 비교하며, 배기 가스의 온도가 기준 온도에 비해 낮은 경우에는 배기 가스가 산화 타입 촉매 컨버터를 관류하기 전에 상기 배기 가스에 반응제를 첨가하고, 배기 가스의 온도가 기준 온도에 비해 높은 경우에는 배기 가스가 산화 타입 촉매 컨버터를 관류한 후에, 그러나 환원 타입 촉매 컨버터를 관류하기 전에 상기 배기 가스에 반응제를 첨가함으로써 해결된다.
본 발명은, 환원 타입 촉매 컨버터 앞에 접속된 산화 타입 촉매 컨버터에서 이루어지는 일산화질소(NO)로부터 이산화질소(NO2)의 형성율이 대략 250℃부터 감소되어, 결과적으로 산화 타입 촉매 컨버터와 환원 타입 촉매 컨버터가 조합된 경우에도 상기와 같은 낮은 온도 범위에서는 온도가 낮아지면 낮아질수록 더 낮은 질소 제거율에 도달된다는 고찰로부터 출발한다.
더 나아가 본 발명은, 백금을 기재로 하는 그리고 경우에 따라서는 팔라듐 및/또는 로듐의 혼합물을 포함하는 산화 타입 촉매 컨버터가 대략 250℃ 미만의 온도 범위에서 선택 촉매 환원의 방법에 따라 질소 산화물을 분해하기 위한 촉매 활성도를 갖는다는 인식으로부터 출발한다. 이와 같은 내용은 Applied Catalysis B의 A.T. 크리쉬난 및 A.L. 뵈만의 출판물: 1998년, Environmental 18호, 189쪽 내지 198쪽, 특히 도 2에 공개되어 있다. 대략 250℃ 미만에서는, 선택 촉매 환원 방법에 따라 질소 산화물을 분자 상태의 질소로 촉매 변환하기 위한 산화 타입 촉매 컨버터의 선택성이 온도가 낮아짐에 따라 증가한다. 그러나 또한, - 서문에 언급한 바와 같이 - 언급한 온도 범위에서는 일반적으로 산화 타입 촉매 컨버터에서 이루어지는 NO의 변환율이 온도가 낮아짐에 따라 감소된다는 것도 알 수 있다.
본 발명은 또한, 이미 산화 타입 촉매 컨버터에서 적합한 환원제가 사용되는 경우에는 산화 타입 촉매 컨버터의 활성도가 산화 타입 촉매 컨버터에서 이루어지는 선택 촉매 환원 방법에 따라 질소 산화물을 분해하기 위해서 이용될 수 있다는 사실로부터 출발한다. 이를 위해서는 반응제가 이미 산화 타입 촉매 컨버터의 흐름 방향 위쪽에 첨가된다. 이 경우 반응제는 환원제 자체 뿐만 아니라 상기 환원제를 발생시키는 다른 모든 물질들을 의미한다.
질소 산화물을 분자 상태의 질소로 변환시키기 위한 산화 타입 촉매 컨버터의 선택성이 250℃ 이상의 온도에서는 재차 적어질 뿐만 아니라, 상기 온도 범위에서는 뒤에 접속된 환원 타입 촉매 컨버터가 재차 효력을 발휘하기 때문에, 배기 가스의 온도가 측정되어 기준값과 비교된다. 상기 기준값이 배기 가스 온도 아래에 있으면, 반응제의 첨가 장소는 산화 타입 촉매 컨버터의 흐름 방향 위쪽으로부터 상기 산화 타입 촉매 컨버터의 흐름 방향 아래쪽으로 및 환원 타입 촉매 컨버터의 흐름 방향 위쪽으로 옮겨진다.
기준 온도를 사전 설정함으로써, 반응제 제공 장소를 산화 타입 촉매 컨버터특유의 조성에 맞추어 온도에 따라서 산화 타입 촉매 컨버터의 흐름 방향 위쪽으로부터 흐름 방향 아래쪽으로 옮기는 것이 가능해진다. 즉, 배기 가스내에 함유된 반응제를 이용하여 질소 산화물을 분자 상태의 질소로 변환하기 위한 산화 타입 촉매 컨버터의 온도에 따른 선택성은 산화 타입 촉매 컨버터의 조성에 의존한다.
산화 타입 촉매 컨버터 앞에서 또는 흐름 방향 위쪽에서 반응제를 제공함으로써, 산화 타입 촉매 컨버터와 환원 타입 촉매 컨버터가 조합된 배기 가스 정화 장치의 경우에 대략 250℃ 미만의 온도 범위에서는 산화 타입 촉매 컨버터의 잔류 활성도가 질소 산화물을 분자 상태의 질소로 선택적으로 분해하기 위해서 이용될 수 있으며, 따라서 선행 기술의 비교 가능한 배기 가스 정화 장치에 비해 상기 온도 범위에서도 질소 산화물의 보다 효과적인 분해가 이루어질 수 있게 된다.
기준 온도는 바람직하게 150℃ 내지 250℃의 온도 범위에서 선택된다. 상기 온도 범위로부터 선택된 기준 온도 아래에서는, 질소 산화물을 질소로 변환시키는 것과 관련하여 적당한 활성도의 백금을 기재로 하는 구매 가능한 대부분의 귀금속 산화 타입 촉매 컨버터의 선택성이 증가한다. 이에 대한 예로서는 USA의 Engelhard로부터 NOxCat920LT라는 명칭으로 구입할 수 있는 산화 타입 촉매 컨버터가 있다. 산화 타입 촉매 컨버터는 배기 가스에 접근할 수 있는 표면에 50 - 90 g/cf(cubic feet; 세제곱 피트), 통상적으로는 70 g/cf의 백금을 함유한다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서는 기준 온도가 190℃ 내지 210℃의 온도 범위로부터 선택된다. 이와 같은 선택은 특히 본 발명에 따른 방법을 디이젤 엔진에 사용할 때 장점이 된다. 말하자면, 배기 가스의 온도가 상기 범위로부터선택된 기준 온도 아래에 있을 때에 통상적으로 디이젤 엔진 뒤에서 공간 속도가 우세한 경우에는 질소 산화물을 분자 상태의 질소로 변환시키기 위한 통상의 귀금속 산화 타입 촉매 컨버터의 선택성이 증가한다.
배기 가스의 온도는 바람직하게 배기 가스가 산화 타입 촉매 컨버터를 관류하기 전에 배기 가스내에서 측정된다.
바람직하게는, 요소 수용액 또는 암모니아수가 반응제로서 분사 노즐을 통해 배기 가스 내부로 분사된다. 액체 반응제는 고체 반응제에 비해서 더 간단한 도우징 기술을 가능하게 한다. 또한 액체 반응제는 가스 형태의 반응제에 비해서 취급이 보다 용이하다.
그러나 상기 방법은 당연히 요소와 같은 고체 반응제 또는 암모니아를 발생시키는 다른 물질들에 의해서도 실시될 수 있다. 가스 형태의 암모니아 또는 암모늄카르밤산염으로부터 발생된 암모니아를 제공하는 것도 생각할 수 있다. 암모니아는 예를 들어 탄화수소와 같은 다른 환원제에 비해서 선택 촉매 환원 방법을 적용하기에 가장 효과적인 것으로 나타났다.
서문에 언급한 유형의 배기 가스 정화 장치와 관련된 상기 과제는 본 발명에 따라, 반응제를 배기 가스 내부에 제공하기 위한 공급 장치가 제 1 첨가용 라인 및 제 2 첨가용 라인을 포함하며, 상기 제 1 첨가용 라인이 산화 타입 촉매 컨버터의 흐름 방향 위쪽에서 배기 가스 채널 내부와 통하고, 상기 제 2 첨가용 라인이 산화 타입 촉매 컨버터의 흐름 방향 아래쪽에서 및 환원 타입 촉매 컨버터의 흐름 방향 위쪽에서 배기 가스 채널 내부와 통하며, 상기 배기 가스 채널 내부에 온도 센서가배치됨으로써 해결된다.
온도 센서는 바람직하게 산화 타입 촉매 컨버터의 흐름 방향 위쪽에 배치된다. 이 경우에 배기 가스의 온도는 촉매 컨버터에서의 촉매 반응에 의해 영향을 받지 않는다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예에서는 공급 장치가 반응제 용기를 포함하고, 상기 용기에 제 1 첨가용 라인 및 제 2 첨가용 라인이 직접 연결되어 있다. 이 경우에는 제 1 첨가용 라인 및 제 2 첨가용 라인 내부로의 반응제의 유입이 별도로, 즉 서로 독립적으로 제어되거나 조절될 수 있다. 반응제의 유입을 제어하거나 조절하기 위해서 예를 들어 제어 가능한 밸브가 제 1 첨가용 라인 및 제 2 첨가용 라인 내부에 각각 하나씩 배치될 수 있다. 또한 고체 반응제를 사용하는 경우에는, 상응하게 형성된 제어 가능하거나 또는 조절 가능한 도우징 장치가 단부에 또는 상기 첨가용 라인 내부에 배치될 수도 있다.
배기 가스 정화 장치의 다른 바람직한 실시예에서는 공급 장치가 반응제 용기를 포함하고, 상기 용기에는 제 1 첨가용 라인 및 제 2 첨가용 라인으로 분기되는 공급 라인이 연결되어 있다. 이 경우에 반응제는 상기 분기의 간단한 3-경로-장치를 통해서 제 1 첨가용 라인 내부에 혹은 제 2 첨가용 라인 내부에 첨가될 수 있다. 반응제의 우회는 재차 온도 센서에 의해서 시작된다. 반응제가 액체 또는 가스 형태인 경우에는 상기 분기가 바람직한 형태 및 방식으로 3방향 밸브로서 형성될 수 있다.
반응제가 액체 또는 가스 형태인 경우에는, 제 1 및 제 2 첨가용 라인이 각각 하나의 분사 노즐을 통해 배기 가스 채널 내부와 통하는 것이 장점이 된다. 분사 노즐로서는 2성분 노즐 또는 1성분 노즐이 취급될 수 있다. 분사 노즐의 도움으로 반응제의 첨가량은 정밀하게 분배된 형태로 의도한 바대로 한 방향으로 유입될 수 있다.
본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 자세히 설명된다.
도 1은 도시된 경우에 디이젤 엔진으로서 형성된 연소 장치(1)를 위한 배기 가스 정화 장치를 개략적으로 보여준다. 연소 장치(1)의 배기 가스(2)는 배기용 엘보우(3)를 거쳐 디이젤 엔진을 벗어나서 배기 가스 채널(5)을 통해 주변 환경에 도달한다. 디이젤 엔진은 엔진 제어 장치(6)를 사용하며, 상기 제어 장치는 인터페이스(30)를 통해 예를 들어 조절 로드의 경로, 회전수, 토크 또는 분사 시점과 같은 작동과 관련된 파라미터들을 처리한다.
배기 가스 채널(5)내에는 산화 타입 촉매 컨버터(7) 및 상기 컨버터의 흐름 방향 아래쪽에 환원 타입 촉매 컨버터(8)가 배치된다. 상기 2개의 촉매 컨버터(7 및 8)는 각각 소수의 평행한 유동 채널을 구비한 관류 가능한 벌집형 몸체로 형성되어 있다. 산화 타입 촉매 컨버터(7)는 배기 가스(2)에 접근할 수 있는 표면에 50 - 90 g/cf의 백금을 포함한다. 촉매 컨버터 캐리어 자체는 예를 들어 코어디어라이트(cordierite)와 같이 열적으로 및 기계적으로 안정적인 세라믹 또는 금속으로 이루어진다. 환원 타입 촉매 컨버터(8)는 70 내지 95 중량%의 이산화티탄, 5 내지 20 중량%의 삼산화텅스텐 및/또는 삼산화몰리브덴 및 5 중량% 미만의 오산화바나듐을 포함하는 세라믹 화합물로부터 완전 압출재로서 제조된다. 물론 상기 2개의 촉매 컨버터(7 및 8)는 상응하게 촉매 작용 방식으로 코팅된 플레이트 촉매 컨버터로서도 제조될 수 있다.
연소 장치(1)를 벗어난 후에 배기 가스(2)는 먼저 산화 타입 촉매 컨버터(7)를 관류하고, 그 다음에 환원 타입 촉매 컨버터(8)를 관류하며, 마지막으로 배기 장치(9)를 통해 주변 환경으로 배출된다. 이 때 산화 타입 촉매 컨버터(7)에서는 1차적으로 일산화질소(NO)가 이산화질소(NO2)로 변환된다. 환원 타입 촉매 컨버터(8)에서는 이산화질소(NO2)의 함량이 증가된 질소 산화물이 반응제의 존재하에 분자 상태의 질소(N2) 및 물(H2O)로 변환된다.
반응제를 배기 가스(2) 내부에 제공하기 위해서 공급 장치(10)가 존재한다. 공급 장치(10)는 반응제 용기(12) 그리고 제 1 첨가용 라인(14) 및 제 2 첨가용 라인(15)을 포함하며, 상기 2개의 첨가용 라인들은 반응제 용기(12)에 직접 연결되어 있다. 2개의 첨가용 라인(14 및 15)은 각각 하나의 분사 노즐(17) 내부와 통한다. 이 경우 제 1 첨가용 라인(14)은 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 위쪽에서배기 가스 채널 내부와 통하고, 제 2 첨가용 라인(15)은 환원 타입 촉매 컨버터(8)의 흐름 방향 위쪽에서 및 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 아래쪽에서 배기가스 채널 내부와 통한다. 반응제 자체로서는 반응제 용기(12) 내부에 공지된 농도의 요소 수용액(18)이 존재한다.
반응제 용기(12)가 압축기(19)를 통해 압력을 받음으로써, 제 1 조종 밸브(20)의 개방시에는 요소 수용액(18)이 제 1 첨가용 라인(14)을 통해 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 위쪽에서 배기 가스(2) 내부로 공급되고, 제 2 조종 밸브(22)의 개방시에는 제 2 첨가용 라인(15)을 통해 환원 타입 촉매 컨버터(8)의 흐름 방향 위쪽에서 및 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 아래쪽에서 배기 가스(2) 내부로 공급된다.
부가적으로, 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 위쪽의 배기 가스 채널(5) 내부에는 온도 센서(24)가 배치된다.
요소 수용액(18)의 도우징은 도우징 제어 장치(26)에 의해서 이루어지며, 상기 도우징 제어 장치는 인터페이스(30, 31, 32 및 33)를 통해 엔진 제어 장치(6)의 출력, 온도 센서(24)의 출력, 제 1 조종 밸브(20)의 출력 및 제 2 조종 밸브(22)의 출력과 연결되어 있다. 인터페이스(30)를 통해서는 도우징 제어 장치(26)가 연소 장치(1)의 이미 언급된 작동과 관련된 파라미터들을 수신한다. 상기 작동과 관련된 파라미터들로부터 도우징 제어 장치(26)내에 설정된 특성 필드를 이용하여, 예상되는 질소 산화물-수득율에 상응하게 입력될 반응제의 량이 산출되고, 상기 량에 상응하게 제 1 조종 밸브(20) 또는 제 2 조종 밸브(22)의 개방 시간이 조절된다.
또한 도우징 제어 장치(26)내에서는 배기 가스 센서(24)에 의해 실제 배기 가스 온도가 검출되어 설정된 기준 온도와 비교된다. 본 경우에는 설정된 기준 온도가 200℃로 조절된다. 배기 가스의 온도가 상기 기준 온도 아래에 있으면, 조종 밸브(22)는 폐쇄된 상태로 유지된다. 단위 시간당 공급되는 요소 수용액(18)의 량은 단지 제 1 조종 밸브(20)의 제어에 의해서만 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 위쪽에서 배기 가스(2) 내부에 제공된다. 배기 가스의 온도가 기준 온도 위에 있으면, 제 1 조종 밸브(20)는 폐쇄된 상태로 유지되고, 단위 시간당 공급되는 요소 수용액(18)의 량은 제 2 조졸 밸브(22)를 통해 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 아래쪽에서 및 환원 타입 촉매 컨버터(8)의 흐름 방향 위쪽에서 배기 가스(2) 내부에 제공된다. 배기 가스의 온도가 기준 온도 위에서부터 기준 온도 아래로 교체되거나 또는 그 반대인 경우에는, 제 2 첨가용 라인(15)내에서는 반응제의 유입량이 점차적으로 약하게 감소될 수 있고, 제 1 첨가용 라인(14)내에서는 반응제의 유입량이 점차적으로 약하게 상승될 수 있으며, 그 반대 작용이 이루어질 수도 있다. 달리 말해서, 반응제가 제 1 첨가용 라인(14)을 통해서 뿐만 아니라 제 2 첨가용 라인(15)을 통해서도 흐르게 되는 온도 범위가 있다. 반응제의 유입 장소는 점차적으로 위치 변동된다.
도 2에는 배기 가스 정화 장치가 도 1의 배기 가스 정화 장치와 유사하게 도시되어 있다. 그러나 도 1의 정화 장치와 달리 도 2에 도시된 배기 가스 정화 장치에서는 반응제 용기(12)에 단 하나의 공급 라인이 연결되어 있으며, 상기 공급 라인은 제 1 첨가용 라인(14) 및 제 2 첨가용 라인(15)으로의 분기(35)를 포함한다. 분기(35) 자체는 3방향 밸브(36)로 형성되며, 상기 밸브는 요소 수용액(18)이 제 1 첨가용 라인(14) 내부로 유입되거나 또는 제 2 첨가용 라인(15) 내부로 유입되도록 한다. 3방향 밸브(35)의 제어는 인터페이스(37)를 통한 도우징 제어 장치(26)에 의해서 이루어진다. 배기 가스의 온도가 기준 온도 아래에 있는 경우에는 요소 수용액(18)이 제 1 첨가용 라인(14)을 통해 흐르는 한편, 배기 가스의 온도가 기준 온도 위에 있는 경우에는 요소 수용액(18)이 제 2 첨가용 라인(18)을 통해 흐른다.

Claims (11)

  1. 연소 장치(1)의 배기 가스내에 있는 질소 산화물을 촉매 환원하기 위한 방법으로서, 배기 가스(2)가 먼저 산화 타입 촉매 컨버터(7)를 통과하고, 그 다음에 환원 타입 촉매 컨버터를 통과하며, 상기 산화 타입 촉매 컨버터는 상기 배기 가스(2)에 접근할 수 있는 표면에 백금(Pt) 그리고 경우에 따라서는 팔라듐(Pd) 및/또는 로듐(Rh)을 포함하고, 상기 환원 타입 촉매 컨버터는 상기 배기 가스(2)에 접근할 수 있는 표면에 이산화티탄(TiO2), 삼산화텅스텐(WO3), 오산화바나듐(V2O5) 그리고 경우에 따라서는 삼산화몰리브덴(MoO3)을 포함하며, 상기 배기 가스(2)에 반응제가 첨가되는, 질소 산화물을 촉매 환원하기 위한 방법에 있어서,
    배기 가스의 온도가 측정되어 기준 온도와 비교되며, 배기 가스의 온도가 상기 기준 온도에 비해서 낮은 경우에는 배기 가스가 실제로 상기 산화 타입 촉매 컨버터(7)를 관류하기 전에 상기 배기 가스(2)에 반응제가 첨가되고, 배기 가스의 온도가 상기 기준 온도에 비해서 높은 경우에는 배기 가스가 실제로 상기 산화 타입 촉매 컨버터(7)를 관류한 후에, 그러나 상기 환원 타입 촉매 컨버터를 관류하기 전에 상기 배기 가스(2)에 반응제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 온도는 150℃ 내지 250℃의 온도 범위로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 온도는 190℃ 내지 210℃의 온도 범위로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 가스의 온도는 배기 가스가 상기 산화 타입 촉매 컨버터(7)를 관류하기 전에 배기 가스(2)내에서 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    요소 수용액(18) 또는 암모니아수가 반응제로서 분사 노즐(17)을 통해 배기 가스(2) 내부로 분사되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 배기 가스 정화 장치로서, 배기 가스 채널(5), 환원 타입 촉매 컨버터(8), 상기 환원 타입 촉매 컨버터(8)의 흐름 방향 위쪽에 배치된 산화 타입 촉매 컨버터(7), 및 반응제를 배기 가스(2) 내부에 제공하기 위한 공급 장치(10)를 포함하며, 상기 산화 타입 촉매 컨버터(7)는 상기 배기 가스(2)에 접근할 수 있는 표면에 백금(Pt) 그리고 경우에 따라서는 팔라듐(Pd) 및/또는 로듐(Rh)을 포함하고, 상기 환원 타입 촉매 컨버터(8)는 상기 배기 가스(2)에 접근할 수 있는 표면에 이산화티탄(TiO2), 삼산화텅스텐(WO3), 오산화바나듐(V2O5) 그리고 경우에 따라서는 삼산화몰리브덴(MoO3)을 포함하는 배기 가스 정화 장치에 있어서,
    반응제를 배기 가스(2) 내부에 제공하기 위한 상기 공급 장치(10)가 제 1 첨가용 라인(14) 및 제 2 첨가용 라인(15)을 포함하며, 상기 제 1 첨가용 라인(14)은 상기 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 위쪽에서 상기 배기 가스 채널(5) 내부와 통하고, 상기 제 2 첨가용 라인(15)은 상기 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 아래쪽에서 및 상기 환원 타입 촉매 컨버터(8)의 흐름 방향 위쪽에서 상기 배기 가스 채널(5) 내부와 통하며, 상기 배기 가스 채널(5) 내부에는 온도 센서(14)가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 온도 센서(14)가 상기 산화 타입 촉매 컨버터(7)의 흐름 방향 위쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 공급 장치(10)가 반응제 용기(12)를 포함하며, 상기 용기에는 상기 제 1 첨가용 라인 및 제 2 첨가용 라인(14, 15)이 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 공급 장치(10)가 반응제 용기(12)를 포함하고, 상기 용기에 공급 라인(34)이 연결되며, 상기 공급 라인(34)이 제 1 첨가용 라인(14) 및 제 2 첨가용 라인(15)으로의 분기(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 분기(35)가 3방향 밸브(36)로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 첨가용 라인 및 제 2 첨가용 라인(14, 15)이 각각 하나의 분사 노즐(17)을 통해 배기 가스 채널(15) 내부와 통하는 것을 특징으로 하는 장치.
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