KR20070060535A - Apparatus for providing high quality urea - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 본 발명의 구성을 개략적으로 도시한 개략도1 is a schematic diagram schematically showing a configuration of the present invention
도 2 는 본 발명의 암모니아변환수단을 도시한 단면도Figure 2 is a cross-sectional view showing ammonia conversion means of the present invention
*도면 중 주요 부호에 대한 설명** Description of the major symbols in the drawings *
1 : 배기관 10 : 유레아탱크1: exhaust pipe 10: urea tank
20 : 유레아공급관 21 : 펌프20: urea supply pipe 21: pump
22 : 오리피스부 23 : 제어밸브22: orifice portion 23: control valve
30 : 암모니아변환수단 31 : 유레아히터30: ammonia conversion means 31: urea heater
32 : 다공체부재 40 : 스태틱믹서부32: porous member 40: static mixer
50 : 전자제어장치50: electronic control device
본 발명은 고효율 유레아 공급장치에 관한 것으로 더 상세하게는 유레아를 분사할 경우 배기가스와 용이하게 혼합할 수 있도록 발명된 것이다.The present invention relates to a high efficiency urea supply device, and more particularly, to inject the urea and easily mix with the exhaust gas.
일반적으로, 자동차는 형태에 따라 승용차나, 버스, 트럭 등으로 분류되나 같은 차종이라 할지라도 사용되는 연료의 종류에 따라 가솔린차량, 디젤 차량, LPG 차량으로 구분될 수 있다.In general, a car is classified into a passenger car, a bus, a truck, etc., depending on the type, but the same car may be classified into a gasoline vehicle, a diesel vehicle, or an LPG vehicle according to the type of fuel used.
이 중 디젤 차량은 고연비를 가지고 고출력 및 고부하 운전이 가능함은 물론 그 유류비가 싸 수요가 계속 증가하고 있는 실정이다.Among them, diesel vehicles have high fuel efficiency and high power and high load operation, and their fuel costs are low, and demand is continuously increasing.
이 디젤 차량은 배기가스가 그대로 배출될 경우 그 오염도가 매우 높으므로 이에 대응하기 위하여 디젤 엔진의 배기가스 규제가 강화되고 있는 추세이다.This diesel vehicle has a very high pollution if the exhaust gas is discharged as it is, the exhaust gas regulation of the diesel engine is being tightened to cope with this.
그리고 이 디젤차량의 대기오염은 주로 질소산화물(NOx)과 입자상물질(PM)에 의해 발생한다.And the air pollution of this diesel vehicle is mainly caused by nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM).
따라서 디젤 차량의 배기 규제의 주요한 대상물질은 질소산화물과 입자상물질이며 배기가스 재순환 장치(Exhaust Gas Recirculation)에 의한 질소산화물 농도 저감과, 입자상물질을 저감하기 위한 엔진의 성능 개선 및 개량을 하고 있다.Therefore, the main target materials for the exhaust regulation of diesel vehicles are nitrogen oxides and particulate matter, and the reduction of nitrogen oxide concentration by exhaust gas recirculation, and the improvement and improvement of the performance of the engine for reducing particulate matter.
이러한 디젤 차량의 배기가스를 처리하는 기술로는 통상 입자상의 물질을 걸러주는 입자상물질 제거용 필터 시스템 또는 배기가스 라인에 촉매수용액을 분사하는 촉매분사시스템이 있다.As a technique for treating the exhaust gas of such a diesel vehicle, a particulate matter removal filter system for filtering particulate matter or a catalyst injection system for injecting a catalyst aqueous solution into an exhaust gas line.
이 촉매분사시스템은 근래에 촉매수용액으로 질소산화물 제거율이 우수한 유리아 첨가제(Urea Agent)를 이용하는 DeNox후처리장치(Urea-Based Selective Catalytic Reduction of NOx; Urea-SCR)가 주로 사용되고 있는 추세이다.In recent years, the catalyst spraying system has been mainly used with a DeNox post-treatment unit (Urea-SCR) using a Urea Agent, which has a high removal rate of nitrogen oxide as a catalyst aqueous solution.
이 유리아SCR(Selective Catalytic Reduction)시스템은 유리아(Urea;NH2-Co-NH2;요소)는 배기가스 라인에 분사되어 배기가스와 혼합되면서 120℃ 이상에서 열분해(Thermal Decomposition)하여 암모니아(NH3)와 HNCO가 되고, 160℃ 이상에서 HNCO는 물분해(hydrolsis)되어 NH3와 CO2로 된다.Selective Catalytic Reduction (SCR) system uses Urea (NH 2 -Co-NH 2 ; urea) sprayed on the exhaust gas line and mixed with the exhaust gas to thermally decompose at 120 ℃ or higher to ammonia (NH3). And HNCO, HNCO is hydrolized above 160 ° C to NH3 and CO2.
따라서 유리아를 배기가스 라인에 분사하면 고온에 의해 암모니아화되어 배기가스의 NOx를 N2 + O2로 변환시켜 배출하는 것이다.Therefore, when the glass is injected into the exhaust gas line, it is ammoniad by the high temperature, and the NOx of the exhaust gas is N 2. + O 2 to convert to the discharge.
그러나 상기한 종래의 유리아SCR(Selective Catalytic Reduction)시스템은 배기가스라인에 유레아를 공급하는 공급장치의 인텍터가 인젝션 노즐 개방시간에 의해 분사량을 제어하고, 그 인젝터의 위치가 배기관이므로 유레아 탱크에서 배기가스 라인으로 직접 분사되고, 유레아 탱크 내의 온도가 일정치 않을 경우 암모니아화되기 어려워 분사된 유레아가 배기가스와 완전히 혼합되어 배기가스의 NOx를 처리하기 힘든 폐단이 있었던 것이다.However, the conventional selective catalytic reduction (SCR) system of the present invention controls the injection amount by the injector opening time of the injector supplying the urea to the exhaust gas line, and the injector is exhausted from the urea tank because the position of the injector is the exhaust pipe. When injected directly into the gas line, and the temperature in the urea tank is not constant, it is difficult to ammonia, so the injected urea is completely mixed with the exhaust gas, and thus there is a difficult end to process the NOx of the exhaust gas.
또한 인젝터에서 유레아가 분사되는 인적터 홀이 유량의 연결, 단락 운전과 온도의 영향으로 막히는 문제점이 있었으며, 유레아 분사 시 배기가스와 혼합되지 않고 통과되는 배기가스가 발생되어 이를 방지하기 위한 최적의 분사가 어려운 폐단이 있었던 것이다.In addition, there was a problem that the injector hole in which the urea is injected from the injector is blocked by the flow connection, the short-circuit operation and the temperature, and the optimum injection to prevent the urea injection is caused by the exhaust gas passing through without being mixed with the exhaust gas. There was a difficult closure.
그리고 낮은 배기온도의 운전영역에서는 유레아 수용액의 물분해와 열분해를 통해 암모니아화되가 어려워 유래아가 활성화하기 위한 조건이 만족되지 않아 별도의 촉매시스템을 필요로 하는 폐단이 있었던 것이다.In addition, ammonia is difficult to ammonia through the water decomposition and pyrolysis of the urea solution in the low exhaust temperature operating range, so the conditions for activating the derived infants are not satisfied.
본 발명의 목적은 유레아 수용액을 유레아 공급장치에서 직접 암모니화하여 배기관으로 공급함으로써 배기가스의 높은 NOx 변환율을 얻을 수 있으며 배기관을 통해 배출되는 오염물질의 양을 줄일 수 있도록 하는 고효율 유레아 공급장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a high-efficiency urea feeder to obtain a high NOx conversion rate of the exhaust gas by reducing the amount of pollutants discharged through the exhaust pipe by supplying the urea aqueous solution directly from the urea supply unit to the exhaust pipe There is.
이러한 본 발명의 목적은 디젤 엔진의 배기관에 유레아를 분사하는 유레아 공급장치에 있어서, 상기 유레아 공급장치는 유레아를 저장하는 유레아탱크와, 상기 유레아탱크와 배기관을 연결하여 저장된 유레아를 배기관으로 공급하는 유레아공급관과, 배기관 내부에 구비되어 유레아공급관의 배출구와 연계되어 유레아를 암모니아화하여 배기관 내로 배출하는 암모니아변환수단과 상기 암모니아변환수단을 제어하는 전자제어장치를 포함함으로써 달성된다.The object of the present invention is a urea supply device for injecting urea to the exhaust pipe of the diesel engine, the urea supply device is a urea tank for storing the urea, urea for connecting the urea tank and the exhaust pipe to supply the stored urea to the exhaust pipe It is achieved by including a supply pipe, an ammonia conversion means provided inside the exhaust pipe and connected to the outlet of the urea supply pipe to ammonia the urea and discharge it into the exhaust pipe, and an electronic controller for controlling the ammonia conversion means.
즉, 배기관 내에 유레아가 공급되기 전에 암모니아변환수단으로 암모니아화되어 배기관으로 공급됨으로 배기가스에 포함된 NOx의 변환율을 높여 NOx 처리 효율을 높일 수 있으며 유레아가 암모니아화 되지 못하고 소모되는 것을 방지하여 배기가스를 정화하는 유레아의 효율을 증대시킬 수 있는 것이다.In other words, before urea is supplied into the exhaust pipe, it is ammonia converted into ammonia conversion means and supplied to the exhaust pipe, thereby increasing the conversion rate of NOx contained in the exhaust gas, thereby improving the NOx treatment efficiency, and preventing urea from being consumed without ammonia. It is possible to increase the efficiency of urea to purify.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention.
도 1 은 본 발명의 구성을 개략적으로 도시한 개략도로서, 유레아탱크의 유레아가 유레아공급관을 통해 배기관으로 공급되고, 유레아공급관의 출구 측에는 암모니아변환수단이 장착되고, 이 암모니아변환수단을 거친 혼합가스는 배기관의 출구 측에 장착된 스태틱믹서부에 의해 더욱 용이하게 혼합시키는 것을 나타내고 있다.Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of the present invention, the urea of the urea tank is supplied to the exhaust pipe through the urea supply pipe, the outlet side of the urea supply pipe is equipped with ammonia conversion means, the mixed gas passed through this ammonia conversion means It shows that mixing is more easily performed by the static mixer part attached to the outlet side of the exhaust pipe.
도 2 는 본 발명의 암모니아변환수단을 도시한 단면도로서, 유레아공급관의 배출구를 통해 배출된 유레아는 히터에 의해 암모니아로 변환되는 온도로 가열된 후 이 히터의 외측에 구비된 다공체로 공급되는 것을 나타내고 있다.Figure 2 is a cross-sectional view showing the ammonia conversion means of the present invention, it is shown that the urea discharged through the outlet of the urea supply pipe is supplied to the porous body provided on the outside of the heater after being heated to a temperature converted to ammonia by the heater have.
이하, 도 1에서 도시한 바와 같이 유레아탱크(10)는 유레아공급관(20)을 통해 배기가스를 배출하는 배기관(1)에 연결된다.Hereinafter, as shown in FIG. 1, the
이 유레아탱크(10)는 내부에 유레아를 저장할 수 있는 저장실이 구비되며 히팅장치(미도시)가 설치되어 유레아를 항온 보관하며 이는 종래의 공지된 기술이며 종래의 구성과 동일함을 밝혀둔다.The urea
상기 유레아공급관(20)에는 유레아탱크(10)에 저장된 유레아를 배기가스로 이송시키는 펌프(21)가 장착되며, 오리피스부(22)가 구비된다.The urea
이 오리피스부(22)는 유레아탱크(10)에서 배기관(1)으로 공급되는 유레아의 양을 제어하고 유동 흐름의 단속없이 흐르게 함으로써 기존의 인젝터 시스템의 노즐 홀 막힘현상을 방지할 수 있는 것이다.The
또 이 오리피스부(22)와 유레아공급관(20)의 배출구 사이에는 제어밸브(23)가 장착되며, 이 제어밸브(23)는 오리피스부(22)를 통과한 유레아를 유레아탱크(10)로 리턴시키거나 유레아공급관(20)의 배출구를 통해 배출되도록 통과시켜 배기배출되는 유레아의 양을 최종적으로 제어하는 것이다.A
이 유레아공급관(20)의 배출구에는 배출되는 유레아를 암모니아화시키는 암모니아변환수단(30)이 장착되며, 이 암모니아변환수단(30)은 도 2에서 도시한 바와 같이 유레아공급관(20)으로 배출되는 유레아를 일정온도 이상으로 가열하는 유레아 히터(31)와;The outlet of the
상기 유레아히터(31)에서 가열된 유레아가 분사되어 배기가스와 혼합되도록 하는 다공체(32)로 구성된다.The urea heated in the
다공체(32)는 세라믹 또는 메탈 파우더를 소결시켜 제조된 다공성 재질로써 전체 체적에 대한 공극의 비율인 공극률의 조정에 따라 유량을 조정할 수 있고, 이 공극을 통과하는 배기가스가 이 다공체(32)에 분사되는 유레아에 면접촉되어 혼합되게 되는 것이다.The
이 유레아히터(31)는 전기히터와 온도센서가 설치되어 유레아의 온도를 일정온도, 160℃에서 180℃ 사이에서 제어시켜 유레아 수용액의 열분해와 물분해를 통해 암모니아(NH3)와 수증기를 생성시켜 다공체(32) 내로 분사시킨다.The
다공체(32)는 분사된 유레아를 배기가스에 면접촉시켜 배기가스가 유레아와 잘 혼합된 혼합가스를 생성한다.The
또 상기 배기관(1)의 내부에는 상기 암모니아변환수단(30)을 거친 유레아와 배기가스를 혼합한 혼합가스를 믹싱시켜 배기가스의 NOx를 고효율로 환원시키는 스태틱믹서부(40)가 구비되며, 이 스태틱믹서부(40)는 종래에 공지되어 널리 적용되고 있는 구성으로 혼합가스를 더욱 잘 혼합시키도록 하는 것이다.In addition, the
그리고 상기 암모니아변환수단(30)은 차량의 전자제어장치(50)에 연계되어 배기가스의 온도를 온도센서로 감지하여 감지된 온도가 전자제어장치(50)로 전달된다.In addition, the ammonia conversion means 30 is connected to the
이 전자제어장치(50)는 온도센서에 의해 감지된 전기신호로 유레아히터(31) 로 가열되는 유레아의 온도를 제어하며, 유레아가 유레아공급관(20)을 통과하도록 이송시키는 펌프(21) 및 제어밸브(23)를 제어하여 엔진의 출력에 따른 배기가스의 양을 측정하여 적당한 양의 유레아를 배기관(1) 내부로 공급하도록 하고, 유레아탱크(10) 내에 설치된 히터에 연계되어 저장되는 유레아의 온도를 제어할 수 있도록 한다.The
상기한 본 발명의 구성에 의하면, 유레아탱크에 저장된 유레아가 배기관으로 공급되기 전 암모니아화되어 배기관 내부로 공급되어 배기가스에 포함된 NOx의 제거율을 높이고, 저온 배기 중 유레아가 암모니아화되지 못하고 슬립되는 현상을 방지하여 배기가스 정화 중 유레아의 손실을 방지할 수 있는 것이다.According to the above-described configuration of the present invention, the urea stored in the urea tank is ammonia before being supplied to the exhaust pipe and supplied into the exhaust pipe to increase the removal rate of NOx contained in the exhaust gas, and the urea does not ammonia slip at low temperature exhaust. This prevents the loss of urea during exhaust gas purification.
따라서 유리아SCR(Selective Catalytic Reduction)시스템에서 유리아를 배기관으로 배기가스를 처리할 수 있는 최적의 상태로 보다 안정적으로 공급하여 높은 NOx 환원율과 낮은 암모니아 슬립율을 제공하여 전체적인 배기가스의 오염물질 제거율을 증대시키고, 배기가스 처리 시 사용되는 유레아의 소모를 줄여 경제성을 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, in the SCR (Selective Catalytic Reduction) system, the glass is supplied more stably to the exhaust gas in an optimal state to process the exhaust gas, providing high NOx reduction rate and low ammonia slip rate, thereby increasing the overall removal rate of pollutants in the exhaust gas. In addition, it is possible to improve the economics by reducing the consumption of urea used in the exhaust gas treatment.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20150930 Year of fee payment: 4 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |