KR200473540Y1 - 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈 및 이를 구비한 선택적 촉매 환원 장치 - Google Patents

선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈 및 이를 구비한 선택적 촉매 환원 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안의 실시예는 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈 및 이를 구비한 선택적 촉매 환원 장치에 관한 것으로, 각각 복수의 단위 촉매들을 포함하는 복수의 촉매 블록들과, 상기 복수의 촉매 블록들을 각각 지지하며, 가스의 유입구 및 가스의 배출구를 갖는 복수의 케이스들과, 상기 복수의 케이스들의 일면에 형성되는 복수의 제1 베플들, 그리고 상기 복수의 케이스들의 타면에 형성되고, 이웃한 상기 복수의 케이스들의 일면에 형성된 상기 복수의 제1 베플들과 결합되는 복수의 제2 베플들을 포함한다.

Description

선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈 및 이를 구비한 선택적 촉매 환원 장치{Catalyst Module for Selective Catalytic Reduction Reaction and Selective Catalytic Reduction Device with the Same}
본 고안의 실시예는 선택적 촉매 환원 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈 및 이를 구비한 선택적 촉매 환원 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박용 동력 장치는 저속 디젤 엔진과 과급기(Turbocharger) 등을 포함한다. 그리고 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 시스템은 엔진에서 발생된 배기 가스를 정화하여 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템이다.
선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기 가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기 가스에 함유된 질소 산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.
선박용 선택적 촉매 환원 시스템의 반응기(Reactor)의 내부에 설치되는 질소 산화물 저감 촉매는 촉매 제작 시에 단위 크기로의 촉매로 나누어 제작되며, 이 단위 크기의 촉매를 필요한 촉매의 양만큼 조합하여 적용하고 있다.
이때, 외부 충격 및 진동으로부터 촉매를 보호하고 반응기 내부에 촉매 장착을 용이하게 하기 위해 단위 촉매를 일정 개수 조합하여 촉매 블록을 만들어 사용하고, 조합된 촉매 블록에 외부 케이스(Case)를 씌움으로써 하나의 모듈(Module)형태로 제작하고, 이 모듈을 적층하여 장착하고 있다.
그러나, 촉매 모듈을 반응기 내부로 삽입하여 적층하게 되면, 촉매 모듈과 서로 이웃하게 위치된 촉매 모듈 사이에 틈이 발생하게 되는데, 이 틈을 통하여 배기 가스가 촉매 모듈을 거치지 않고 통과할 수 있다. 이로 인해 선택적 촉매 환원 시스템의 질소 산화물 저감 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 촉매 모듈간 틈새를 막기 위해 추가적인 부재와 용접 등의 체결 작업이 해야 하는 문제점이 있다.
일본 공개특허공보 특개2009-106795호(2009.05.21.) 일본 공개특허공보 특개평06-269679호(1994.09.27.)
본 고안의 실시예는 서로 이웃하게 위치된 촉매 모듈 간의 틈을 메워 선택적 촉매 환원 장치의 질소 산화물 저감 효율을 증가시킬 수 있는 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈 및 이를 구비한 선택적 촉매 환원 장치를 제공한다.
본 고안의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈 및 이를 구비한 선택적 촉매 환원 장치는 각각 복수의 단위 촉매들을 포함하는 복수의 촉매 블록들과, 상기 복수의 촉매 블록들을 각각 지지하며, 가스의 유입구 및 가스의 배출구를 갖는 복수의 케이스들과, 상기 복수의 케이스들의 일면에 형성되는 복수의 제1 베플들, 그리고 상기 복수의 케이스들의 타면에 형성되고, 이웃한 상기 복수의 케이스들의 일면에 형성된 상기 복수의 제1 베플들과 결합되는 복수의 제2 베플들을 포함한다.
상기 복수의 제1 베플들 및 상기 복수의 제2 베플들은 상기 촉매 블록들 간에 틈을 메울 수 있다.
상기 제1 베플의 내측면과 상기 제2 베플의 외측면이 서로 맞물려 결합될 수 있다.
상기 제1 베플과 상기 제2 베플은 슬라이딩 방식으로 체결될 수 있다.
상기 제1 베플은 프레임 형상의 형태로 형성되고, 상기 제2 베플은 상기 제1 베플을 메워지는 쐐기 형상의 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 베플은 일측 단부가 연장되어 이웃하게 위치된 제1 베플과의 틈을 메우는 베플 연장부가 형성될 수 있다.
상기 촉매 블록을 외부 충격 및 진동으로부터 보호하기 위하여 상기 촉매 블록과 상기 케이스 사이에 배치된 완충재를 더 포함할 수 있다.
선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈과, 상기 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈이 내부에 설치된 선택적 촉매 환원 반응기와, 상기 반응기에 배기 가스를 공급하는 배기 유로, 그리고 상기 배기 유로에 의해 상기 반응기에 유입되는 배기 가스의 환원제를 분사하는 환원제 공급부를 포함한다.
본 고안의 실시예들에 따르면, 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈 및 이를 구비한 선택적 촉매 환원 장치는 효과적으로 촉매 모듈 간의 틈을 메워 선택적 촉매 환원 장치의 질소 산화물 저감 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 고안의 선택적 촉매 환원 장치를 간략히 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 고안의 제1 실시예에 따른 선택적 환원 반응용 촉매 모듈을 나타낸 결합 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 제 1실시예에 따른 선택적 환원 반응용 촉매 모듈의 분해사시도이다.
도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따른 선택적 환원 반응용 촉매 모듈을 나타낸 결합사시도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 다른 실시예에 따른 선택적 환원 반응용 촉매 모듈의 분해사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 고안의 실시예들에 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 실시예들에 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.
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 내지 도 5를 참조하여 본 고안에 따른 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 반응용 촉매 모듈(100) 및 이를 구비한 선택적 촉매 환원 장치(10)를 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 촉매 모듈을 구비한 선택적 촉매 환원 장치(10)는 촉매 모듈(100), 선택적 촉매 환원 반응기(Reactor, 20), 배기 유로(30) 및 환원제 공급부(40)를 포함한다.
선택적 촉매 환원 반응기(20)는 통상적으로 선박에 사용되는 저속 디젤 엔진과 같은 내연기관의 배기 가스를 정화하여 배기 가스에 함유된 질소 산화물을 저감시킨다. 선택적 촉매 환원 반응기(20)는 배기 가스에 함유된 질소 산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.
또한, 선택적 촉매 환원 반응기(20)는 촉매를 포함한다. 구체적으로, 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium) 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 소재를 사용하여 만들어진 촉매가 촉매 담체를 통해 선택적 촉매 환원 반응기(20)의 내부에 설치된다.
메인 배기 유로(30)는 엔진의 배기구와 연결되어 엔진의 배기 가스를 배출한다. 또한, 메인 배기 유로(30)는 선택적 촉매 환원 반응기(20)와 연결된다.
환원제 공급부(40)는 선택적 촉매 환원 반응기(20) 전단의 메인 배기 유로(30)에 설치되어 선택적 촉매 환원 반응기(20)에 유입되기 전에 배기 가스의 환원제를 분사한다. 분사된 환원제는 배기 가스와 섞여 선택적 촉매 환원 반응기(20)로 유입된다. 환원제는 암모니아(NH3) 및 우레아(urea) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 환원제를 포함한다.
도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈(100)은 단위 촉매(112), 촉매 블록(110), 케이스(120), 제1 베플(130) 및 제2 베플(132)을 포함한다.
촉매 블록(110)은 각각 복수의 단위 촉매(112)들을 포함한다. 여기서, 단위 촉매(112)는 상술된 촉매와 촉매 담체를 포함한다.
배기 가스를 여과시키기 위해 배치되는 촉매 블록(110)들은 선택적 촉매 환원 반응기(20) 내에 복수로 형성되고, 적층 구조를 갖는다. 또한, 복수의 촉매 블록(110)들을 지지하기 위하여 복수의 촉매 블록(110)들의 주변에 복수의 케이스(120)들이 배치된다.
복수의 케이스(120)들은 복수의 촉매 블록(110)들을 지지하는 역할 뿐 아니라, 배기 가스가 통과되도록 전면에 배기 가스 유입구가 형성되고, 후면에는 유입된 배기 가스가 복수의 촉매 블록(110)들을 통과하여 배출되는 배기 가스의 배출구가 형성된다.
또한, 케이스(120)는 금속 재질 등과 외부 충격으로부터 촉매 모듈(100)을 보호할 수 있는 재질로써, 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 재질을 포함한다.
한편, 복수의 케이스(120)들의 일면에 형성되는 복수의 제1 베플(130)과 복수의 케이스(120)들의 타면에 형성되는 복수의 제2 베플(132)을 포함한다. 복수의 제1 베플(130)과 제2 베플(132)은 복수의 촉매 블록(110)들 간에 발생할 수 있는 틈을 메워 배기 가스가 복수의 촉매 블록(110)들을 통과할 수 있게 한다.
즉, 복수의 촉매 블록(110)들 간에 틈을 메워줌으로써, 배기 가스가 복수의 촉매 블록(110)들을 거치지 않고 통과하는 것을 막고 선택적 촉매 환원 장치(10)의 질소 산화물 저감 효율을 증가시키는 것이다.
본 고안의 실시예에서, 제1 베플(130)은 제2 베플(132)의 폭보다 넓게 형성되고, 제2 베플(132)은 제1 베플(130)보다 폭이 좁게 형성됨으로써 제1 베플(130)의 내측면과 제2 베플(132)의 외측면에 맞물려 결합된다.
즉, 제1 베플(130)은 폭이 넓은 슬라이드 형태로 형성되고, 제2 베플(132)은 제1 베플(130)과는 반대로 폭이 좁은 슬라이드 형태로 형성되어, 제1 베플(130)과 제2 베플(132)이 슬라이딩 방식으로 체결로써 제1 베플(130)과 제2 베플(132)간의 틈을 메운다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 제1 베플(130)은 편평한 판의 형상을 가지는 프레임(134)의 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제2 베플(132)은 제1 베플(130)의 공간을 메울 수 있도록 프레임(134)에 대응하는 쐐기(136)의 형태로 형성된다. 이에, 프레임(134)의 내측면과 쐐기(136)의 외측면이 맞물려 결합된다.
즉, 상술한 제1 베플(130)과 제2 베플(132)이 슬라이딩 체결 방식과 마찬가지로 프레임(134)과 쐐기(136) 즉, 암, 수의 형태로 결합되는 것이다.
여기서, 제1 베플(130)과 제2 베플(132)의 결합 방법은 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 결합 방법을 포함하며, 본 고안의 실시예들에 국한되지 않는다.
한편, 복수의 제1 베플(130)들과 복수의 제2 베플(132)들이 결합되면, 서로 이웃하게 위치되어 결합되는 복수의 제1 베플(130)들 간에 작은 틈이 발생하게 되고, 이 틈으로 복수의 촉매 블록(110)들을 거치지 않은 배기 가스가 배출된다.
이에, 서로 이웃하게 위치된 복수의 제1 베플(130)들 간에 발생된 틈을 메워주기 위하여, 제1 베플(130)의 일측 단부를 연장하여 베플 연장부(133)가 형성된다.
여기서, 베플 연장부(133)는 이웃하게 위치된 복수의 제1 베플(130)들 중, 어느 하나의 제1 베플(130)만 베플 연장부(133)를 형성하면, 서로 이웃하게 위치된 제1 베플(130) 간에 틈이 발생하지 않게 된다.
선택적 촉매 환원 반응기(20)의 내부에 설치되는 복수의 촉매 블록(110)들을 외부 충격 및 진동으로부터 보호하기 위하여, 촉매 블록(110)과 케이스(120) 사이에 완충재를 더 포함할 수 있다.
완충재는 세라믹(Ceramic) 및 울(Wool) 등과 같이 상대적으로 섭씨 300도 이상의 고온의 배기 가스가 선택적 촉매 환원 반응기(20)에 유입되어도 안정적으로 완충 및 밀폐가 가능하도록 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 재질의 완충재를 포함한다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 고안의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈(100)은 엔진으로부터 유입된 배기 가스가 복수의 촉매 모듈(100)로만 통과하게 하여 배기 가스에 포함된 질소 산화물의 저감 효율을 증가시키게 된다.
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 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 선택적 촉매 환원 장치 20: 선택적 촉매 환원 반응기
30: 배기 유로 40: 환원제 공급부
100: 선택적 촉매 환원용 촉매 모듈
110: 촉매 블록 112: 단위 촉매
120: 케이스 130: 제1 베플
132: 제2 베플 133: 베플 연장부
134: 프레임 136: 쐐기

Claims (8)

  1. 각각 복수의 단위 촉매들을 포함하는 복수의 촉매 블록들;
    상기 복수의 촉매 블록들을 각각 지지하며, 가스의 유입구 및 가스의 배출구를 갖는 복수의 케이스들;
    상기 복수의 케이스들의 일면에 형성되는 복수의 제1 베플들; 및
    상기 복수의 케이스들의 타면에 형성되고, 이웃한 상기 복수의 케이스들의 일면에 형성된 상기 복수의 제1 베플들과 결합되는 복수의 제2 베플들을 포함하되,
    각각의 상기 제1 베플은 프레임 형상으로 형성되고, 각각의 상기 제2 베플은 상기 제1 베플을 메우는 쐐기 형상으로 형성되고,
    각각의 상기 제1 베플은 일측 단부가 연장되어 이웃하게 위치된 제1 베플과의 틈을 메우는 베플 연장부가 형성되며,
    상기 복수의 제1 베플들 및 상기 복수의 제2 베플들은 상기 촉매 블록들 간에 틈을 메울 수 있도록 프레임 형상으로 형성된 상기 제1 베플의 내측면과 쐐기 형상으로 형성된 상기 제2 베플의 외측면이 슬라이딩 방식으로 서로 맞물려 결합되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매 블록을 외부 충격 및 진동으로부터 보호하기 위하여 상기 촉매 블록과 상기 케이스 사이에 배치된 완충재를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈.
  8. 제 1항 또는 제 7항에 따른 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈;
    상기 선택적 촉매 환원 반응용 촉매 모듈이 내부에 설치된 선택적 촉매 환원 반응기;
    상기 반응기에 배기 가스를 공급하는 배기 유로; 및
    상기 배기 유로에 의해 상기 반응기에 유입되는 배기 가스의 환원제를 분사하는 환원제 공급부;
    를 포함하는 선택적 촉매 환원 장치.
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JPH06269679A (ja) * 1993-03-19 1994-09-27 Hitachi Zosen Corp モジュール化触媒

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