KR200470528Y1 - 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템 - Google Patents

반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템 Download PDF

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Abstract

본 고안은 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 반응기에 관한 것으로, 본 고안의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응 시스템은 배기 가스가 유출입되기 위한 제1 개구부 및 제2 개구부를 갖는 반응기 본체와, 상기 반응기 본체의 내부에 설치되며 상기 제1 개구부에서 상기 제2 개구부로 향하는 방향을 따라 이격 배열된 복수의 촉매들과, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 중 어느 하나와 분리 가능하게 연결되어 상기 반응기 본체 내부로 배기 가스를 공급하는 배기 가스 공급관과, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 중 다른 하나와 분리 가능하게 연결되어 상기 반응기 본체 내부에서 상기 복수의 촉매들을 거친 배기 가스를 배출하는 배기 가스 배출관, 그리고 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부가 각각 향하는 방향이 서로 바뀌도록 상기 반응기 본체를 회전시키는 반응기 시프트 장치를 포함한다.

Description

반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템{SELECTIVE CATALYTIC REUCTION SYSTEM WITH SHIFT MECHANISM FOR REACTOR}
본 고안의 실시예는 선택적 촉매 환원 반응 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 반응 시스템에 관한 것이다.
선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 디젤 엔진 등에서 발생된 배기 가스를 정화하여 대기 중으로 배출되는 배기 가스에 함유된 질소산화물을 저감시킨다.
구체적으로, 선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기 가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기 가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템은 경제성과 방사능 규제 등을 고려하여 섭씨 250도 내지 섭씨 400도의 활성 온도 범위를 갖는 고온 활성 촉매를 주로 이용하고 있다.
그런데 반응기 내부에서 촉매의 위치에 따라 촉매가 반응에 기여하는 정도는 상이하다. 즉, 반응기의 전단에 설치된 촉매에서 60~70%의 질소산화물 저감 반응이 일어나고 반응기의 후단에 설치된 촉매에서 나머지 30~40% 질소산화물 저감 반응이 발생하고 있다.
이에, 반응기의 전단에 설치된 촉매가 후단에 설치된 촉매에 비해 활성 저하가 빠르게 일어나며, 내구성도 상대적으로 빠르게 감소하고 있다. 따라서, 반응기 내부에 설치된 촉매를 고르게 사용하지 못하는 문제점 있다.
본 고안의 실시예는 촉매를 고르게 사용할 수 있는 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 반응 시스템을 제공한다.
본 고안의 실시예에 따르면, 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 반응 시스템은 배기 가스가 유출입되기 위한 제1 개구부 및 제2 개구부를 갖는 반응기 본체와, 상기 반응기 본체의 내부에 설치되며 상기 제1 개구부에서 상기 제2 개구부로 향하는 방향을 따라 이격 배열된 복수의 촉매들과, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 중 어느 하나와 분리 가능하게 연결되어 상기 반응기 본체 내부로 배기 가스를 공급하는 배기 가스 공급관과, 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 중 다른 하나와 분리 가능하게 연결되어 상기 반응기 본체 내부에서 상기 복수의 촉매들을 거친 배기 가스를 배출하는 배기 가스 배출관, 그리고 상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부가 각각 향하는 방향이 서로 바뀌도록 상기 반응기 본체를 회전시키는 반응기 시프트 장치를 포함한다.
상기 반응기 시프트 장치는 베이스부와, 상기 반응기 본체를 지지하며 상기 베이스부 상에 회전 가능하게 설치된 회전부를 포함할 수 있다.
상기 반응기 시프트 장치는 상기 반응기 본체를 지지하는 한 쌍 이상의 유압 실린더를 더 포함할 수 있다.
상기 반응기 시프트 장치는 상기 반응기 본체의 상기 1 개구부 및 상기 제2 개구부가 상기 배기 가스 공급관 및 상기 배기 가스 배출관 중 하나와 각각 연결된 상태에서 상기 반응기 본체의 움직임을 제한하는 고정부를 더 포함할 수 있다.
본 고안의 실시예들에 따르면, 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 반응 시스템은 촉매를 고르게 사용할 수 있다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 반응 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 반응기 시프트 장치의 작동 상태를 나타낸 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 고안의 실시예에 대하여 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 고안은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 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. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 고안의 실시예는 본 고안의 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.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 반응기 시프트 장치(50)를 구비한 선택적 촉매 환원 반응(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)을 설명한다.
일례로, 본 고안의 일 실시예에 따른 반응기 시프트 장치(50)를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 선박용 디젤 엔진(10)에서 발생된 배기 가스의 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위해 사용될 수 있다. 그리고 본 고안의 일 실시예에 따른 반응기 시프트 장치(50)를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 디젤 엔진(10)에서 배출된 후 과급기(turbo charger)를 거치면서 섭씨 250도 이하의 온도로 낮아진 배기 가스를 처리할 수 있다. 과급기(15)는 디젤 엔진(10)의 배기 가스가 갖는 압력으로 터빈을 돌려 디젤 엔진(10)에 새로운 외기를 공급할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에서 참조부호 11은 배기 리시버(exhaust gas receiver)를 나타내며, 참조부호 19는 소기 리시버(scavenge air receiver)를 나타낸다. 배기 리시버(11)는 디젤 엔진(10)의 실린더 왕복 운동으로 불균형한 압력을 가지고 배출된 디젤 엔진(10)의 배기 가스를 고르게 완화시킨다. 소기 리시버(19)는 과급기(15)가 엔진(10)에 공급하는 새로운 외기의 불균일한 압력을 고르게 완화시킨다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응 시스템(101)은 반응기 본체(30), 복수의 촉매들(35), 배기 가스 공급관(21), 배기 가스 배출관(22), 및 반응기 시프트(shift) 장치(50)를 포함한다.
반응기 본체(30)는, 일례로, 스테인리스 스틸(stainless steel)을 소재로 만들어질 수 있다.
반응기 본체(30)는 배기 가스가 유출입되기 위한 제1 개구부(31) 및 제2 개구부(32)를 갖는다. 본 고안의 일 실시예에서, 제1 개구부(31) 및 제2 개구부(32)는 서로 반대 방향을 향하도록 형성되며, 서로 대응되는 크기와 형상을 가질 수 있다.
반응기 본체(30)의 제1 개구부(31) 또는 제2 개구부(32)로는 질소산화물(NOx) 및 입자상 물질 등을 함유한 배기 가스가 유입된다.
촉매(35)는 반응기 본체(30) 내부에 수용된다. 본 고안의 일 실시예에서는, 복수의 촉매들(35)이 반응기 본체의 제1 개구부에서 제2 개구부로 향하는 방향을 따라 이격 배열된다.
일례로, 복수의 촉매들(35)은 제1 개구부(31)에 인접한 제1 촉매(351)와, 제2 촉매(352), 그리고 제2 개구부(32)에 인접한 제3 촉매(353)를 포함할 수 있다.
촉매(35)는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 본 고안의 일 실시예에서는, 촉매(35)가 섭씨 300도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매(35)가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매(35)가 활성 온도 범위 밖에서 반응할 경우, 효율이 저하된다.
배기 가스 공급관(21)은 반응기 본체(30)의 제1 개구부(31) 및 제2 개구부(32) 중 어느 하나와 분리 가능하게 연결되어 반응기 본체(30) 내부로 배기 가스를 공급한다.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 배기 가스 공급관(21)에 설치되어 반응기 본체(30) 내부로 유입되는 배기 가스에 환원제를 분사하는 환원제 공급부(25)를 더 포함할 수 있다. 분사된 환원제는 배기 가스와 혼합되어 촉매(35)로 향한다. 본 고안의 일 실시예에서는, 환원제로 암모니아(NH3)를 직접 사용하거나 우레아(urea)를 가수분해시켜 사용할 수 있다.
배기 가스 배출관(22)은 반응기 본체(30)의 제1 개구부(31) 및 제2 개구부(32) 중 다른 하나와 분리 가능하게 연결되어 반응기 본체(30) 내부에서 복수의 촉매들(35)을 거친 배기 가스를 배출한다.
배기 가스 공급관(21)을 통해 반응기 본체(30)에 유입된 배기 가스는 촉매(35)를 거치면서 질소산화물(NOx)의 함유량이 저감된다. 즉, 촉매(35)는 배기 가스를 정화하여 배기 가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시킨다. 배기 가스에 함유된 질소산화물(NOx)은 촉매(35)에서 환원제와 반응하여 질소와 수증기로 환원된다.
그리고 배기 가스에 함유된 질소산화물을 저감시키는 환원 반응 시간이 경과할수록 촉매(35)의 활성과 내구성은 점차 감소한다. 이때, 촉매(35)의 위치가 배기 가스 공급관(21)에 가까울수록 상대적으로 빠르게 활성과 내구성이 감소한다. 즉, 도 1에서 제1 촉매(351)가 제3 촉매(353)보다 상대적으로 빠르게 활성과 내구성이 감소한다.
반응기 시프트(shift) 장치(50)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 반응기 본체(30)의 제1 개구부(31) 및 제2 개구부(32)가 각각 향하는 방향이 서로 바뀌도록 반응기 본체(30)를 회전시킨다.
즉, 제1 개구부(31)가 배기 가스 공급관(21)과 연결된 상태에서 제1 개구부(31)에 인접한 제1 촉매(351)의 활성 및 내구성이 상대적으로 크게 감소하면, 반응기 시프트 장치(50)를 통해 반응기 본체(30)의 제2 개구부(32)가 배기 가스 공급관(21)과 연결되도록 반응기 본체(30)를 회전시킨다. 이때에는, 제3 촉매(353)가 배기 가스 공급관(21)과 상대적으로 가까워지고, 제1 촉매(351)는 상대적으로 멀어지게 된다.
이와 같은 동작에 의해, 본 고안의 일 실시예에서는 반응기 본체(30) 내부에 설치된 복수의 촉매들(35)을 고르게 사용할 수 있다.
본 고안의 일 실시예에서, 반응기 시프트 장치(50)는 베이스부(51)와 회전부(52)를 포함한다. 또한, 반응기 시프트 장치(50)는 한 쌍 이상의 유압 실린더(53)와 고정부(44)를 더 포함할 수 있다.
베이스부(51)는 지면 또는 선박의 바닥면 등 반응기 본체(30)가 설치될 위치에 배치된다. 그리고 회전부(52)는 반응기 본체(30)를 지지하면서 베이부(51) 상에 회전 가능하게 설치된다. 즉, 회전부(52)는 베이스부(51)와 회전 가능하게 결합된다. 베이스부(51)와 회전부(52)의 구조는 해당 기술 분야의 종사자가 용이하게 변경 실시할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다.
유압 실린더(53)는 반응기 본체(30)를 지지하면서 반응기 본체(30)를 안정적으로 회전시킬 수 있도록 돕는다. 유압 실린더(53)에 의해 반응기 본체(30)를 빠르고 안정적으로 시프트 시킬 수 있다.
고정부(55)는 반응기 본체(30)의 제1 개구부(31) 및 제2 개구부(32)가 배기 가스 공급관(21) 및 배기 가스 배출관(22) 중 하나와 각각 연결된 상태에서 반응기 본체(30)의 움직임을 제한한다. 즉, 회전부(52)가 반응기 본체(30)를 회전시킬 때에는 고정부(55)는 해제되며, 회전부(52)가 반응기 본체(30)를 회전시킨 후에는 반응기 본체(30)가 유동하지 않도록 반응기 본체(30)를 고정시킨다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 고안의 일 실시예에 따른 반응기 시프트 장치(50)를 구비한 선택적 촉매 환원 반응 시스템(101)은 촉매(35)를 고르게 사용할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 설명하였지만, 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자는 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 고안의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 실용신안등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 실용신안등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 디젤 엔진 11: 배기 리시버
15: 과급기 19: 소기 리시버
21: 배기 가스 공급관 22: 배기 가스 배출관
25: 환원제 공급부 30: 반응기 본체
31: 제1 개구부 32: 제2 개구부
35: 촉매 50: 반응기 시프트 장치
51: 베이스부 52: 회전부
53: 유압 실린더 55: 고정부
101: 선택적 촉매 환원 시스템
351: 제1 촉매 352: 제2 촉매
353: 제3 촉매

Claims (4)

  1. 배기 가스가 유출입되기 위한 제1 개구부 및 제2 개구부를 갖는 반응기 본체;
    상기 반응기 본체의 내부에 설치되며 상기 제1 개구부에서 상기 제2 개구부로 향하는 방향을 따라 이격 배열된 복수의 촉매들;
    상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 중 어느 하나와 분리 가능하게 연결되어 상기 반응기 본체 내부로 배기 가스를 공급하는 배기 가스 공급관;
    상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부 중 다른 하나와 분리 가능하게 연결되어 상기 반응기 본체 내부에서 상기 복수의 촉매들을 거친 배기 가스를 배출하는 배기 가스 배출관; 및
    상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부가 각각 향하는 방향이 서로 바뀌도록 상기 반응기 본체를 회전시키는 반응기 시프트 장치
    를 포함하는 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 반응기 시프트 장치는 베이스부와, 상기 반응기 본체를 지지하며 상기 베이스부 상에 회전 가능하게 설치된 회전부를 포함하는 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 반응기 시프트 장치는 상기 반응기 본체를 지지하는 한 쌍 이상의 유압 실린더를 더 포함하는 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에서,
    상기 반응기 시프트 장치는 상기 반응기 본체의 상기 1 개구부 및 상기 제2 개구부가 상기 배기 가스 공급관 및 상기 배기 가스 배출관 중 하나와 각각 연결된 상태에서 상기 반응기 본체의 움직임을 제한하는 고정부를 더 포함하는 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템.
KR2020120010880U 2012-11-26 2012-11-26 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템 KR200470528Y1 (ko)

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KR2020120010880U KR200470528Y1 (ko) 2012-11-26 2012-11-26 반응기 시프트 장치를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113187591A (zh) * 2021-06-16 2021-07-30 一汽解放汽车有限公司 发动机scr后处理器的可变混合器及其控制方法

Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0148434B1 (ko) * 1995-12-29 1998-11-02 김태구 자동차 배기가스의 유동저항 감소장치

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