KR20080101451A - 프라즈마개질기를 이용한 배기가스정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 기관에서 질소산화물("NOx")과 입자상 물질을 효율적으로 정화하는 디젤엔진 배기정화장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 질소산화물환원촉매부(SCR)를 가지는 배기가스정화장치에 있어서, 상기 질소산화물의 선택적 환원촉매부의 전단부에 경유(필요할 경우 휘발유와 같은 탄화수소도 가능)를 분사할 수 있는 디젤분사장치(또는 환원제분사장치라고 함)가 설치된 배기가스 정화장치로서, 상기 환원제분사장치에서 배기가스정화장치내로 인젝션에 의해 유입되는 환원제인 경유는 인젝션 후에 프라즈마개질기에서 처리하여 부분 산화시켜 배기가스정화장치 내의 SCR 전단부에 개질된 환원제를 주입하는 것을 특징으로 하는 배기가스정화장치를 제공한다.

내연기관, 배기정화장치, 플라즈마개질기

Description

프라즈마개질기를 이용한 배기가스정화장치 {Purifying Device for Exhaust Gas of Internal Combusition Engine}

도 1은 본 발명의 배기가스정화장치의 개략도

도 2는 디젤과 에탄올 환원제의 NOx 저감성능 비교

도 3은 디젤 환원제에서 수소첨가 여부에 따른 NOx 저감성능 비교

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1: 연료탱크 2: 디젤엔진

3: 디젤분사장치(환원제분사장치) 4: 플라즈마개질기

5: 질소산화물의 선택적환원촉매부 6: 입자제거필터부

7: 배기가스유입관 8: 배기관

10: 배기가스정화장치

본 발명은 디젤 엔진의 배기가스 중에 포함되는 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(particulate matter, PM)를 효율적으로 정화하는 디젤 엔진의 배기 정화 장치에 관한 것이다.

디젤엔진은 저연비이면서 우수한 신뢰성을 바탕으로 자동차, 선박, 일반산업용 등 산업 전반에서 사용 용도가 다양하고, 고출력 및 고부하 운전이 가능하여 수요가 계속 증가하고 있다. 또한, 저연비 차량을 목표로 추진되고 있는 3L 자동차 프로그램(Car Program) 또는 슈퍼카 프로젝트(Super Car Project)에서 디젤엔진 채용이 기정 사실화되고 있어 디젤엔진 차량의 증가가 예상되고 있다. 그러나, 선진 각국에서 이러한 디젤자동차가 총 대기오염의 40%를 차지할 정도로, 대기오염의 주범으로 인식되고 있기도 하다.

이에 대응하기 위하여 각국에서는 디젤엔진의 배기가스 규제를 강화시키고 있다. 이러한 디젤자동차의 대기오염은 주로 질소산화물(NOx)에 의해 발생한다. 따라서, 디젤자동차 배기 규제의 주요한 대상물질은 질소산화물의 농도 저감을 하기 위한 엔진의 연소 성능 개선 및 개량에 중점을 두고 개발되었다.

현재 도시지역에 심각한 환경문제를 야기하고 있는 내연기관에서 발생하는 질소산화물(NOx)에 의한 공기오염을 해결하기 위한 방법으로, 다양한 종류의 탄화수소(Hydrocarbon)를 이용한 NOx의 선택촉매환원(SCR:Selective Catalytic Reduction) 에 의해 엔진기관, 특히 내연기관에서 발생하는 NOx를 제거하는 기술이 알려져 있다.

상기 선택촉매환원을 실질적으로 사용할 수 있기 위해서는 적절한 온도범위 에서 안정적으로 운전 가능한 NOx의 환원촉매의 개발을 위한 연구가 이루어져야 하는데, 예를 들면, 메탈을 담지한 제올라이트나 금속산화물과 같은 촉매나 본 발명과 동일 출원인이 출원한 우리나라 특허출원번호 제10-2006-63597호 발명에 기 개발한 기술이 공지되어 있으므로 이를 참조할 수 있다.

종래의 선택적 촉매 환원 반응에 사용되는 환원제로는 암모니아, 우레아, 탄화수소를 사용할 수 있으나, 암모니아, 우레아 등은 별도로 공급이 가능한 인프라가 필요한 단점이 있어 탄화수소가 선호되고 있는데, 즉, 환원제로서 알데히드, 에탄올 등의 산소함유 탄화수소(oxygenated hydrocarbon) 물질을 사용하는 경우 NOx의 제거능력은 우수하지만, 상기 환원제를 공급하기 위하여 차량에 추가 장치와 저장용기를 필요로 하고, 이는 장치가 커지고 설계가 복잡하고 비용을 증가시켜 실질적으로 상업적으로 활용할 수 없는 단점이 있다. 또한 소량의 수소를 환원제로 추가 공급하는 경우에는 공급되지 않는 경우보다 월등한 NOx 저감성능을 확보할 수 있으나, 수소의 경우에도 별도의 수소저장용기가 필요하게 되어 현실적으로 적용이 어렵다.

반면 탄화수소성분인 디젤연료인 경유를 배기가스정화장치의 환원제로 사용하는 경우, 상기 산소함유 탄화수소인 알데히드, 알콜 또는 암모니아에 비하여 질소화합물의 저감효과가 충분치 못하므로, 상기와 같이 별도의 장치나 환원제 저장조의 설치를 필요하지 않으면서도 반응성이 우수한 산소함유 탄화수소의 환원제를 사용하는 정도의 질소산화물을 환원시킬 수 있는 장치의 개발의 필요성이 대두되었다. 즉, 실질적으로 저온 온도를 포함한 넓은 범위의 온도영역에서 질소산화물의 제거능력이 우수하며, 별도의 이질적인 환원제의 사용 없이 간단하고도 효율적인 배기가스 정화장치의 개발이 시급히 요청되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 배기가스의 온도에 따른 NOx 저감 성능의 차이를 유발하는 엔진의 운전상태에 상관없이 우수한 NOx 저감 성능을 가지는 새로운 배기가스정화장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 질소산화물환원촉매부(SCR)를 가지는 배기가스정화장치에 있어서, 상기 질소산화물의 선택적 환원촉매부의 전단부에 경유(필요할 경우 휘발유와 같은 탄화수소도 가능)를 분사할 수 있는 디젤분사장치(또는 환원제분사장치라고 함)가 설치된 배기가스 정화장치로서, 상기 환원제분사장치에서 배기가스정화장치내로 인젝션에 의해 유입되는 환원제인 경유는 인젝션 후에 프라즈마개질기에서 처리하여 부분 산화시켜 배기가스정화장치 내의 SCR 전단부에 개질된 환원제를 주입하는 것을 특징으로 하는 배기가스정화장치를 제공한다.

본 발명은 상기의 단점을 해소하기 위하여 장기간 연구한 결과, 질소산화물의 저감을 위하여 환원제로 경유를 내연기관 배기가스정화장치에 사용하고, 이를 배기가스정화장치의 질소산화물환원촉매(SCR)의 전단부에 인젝션을 하여 환원제를 SCR과 접촉하게 하되, 환원제를 인젝션한 다음 프라즈마 리포머에서 처리하여 부분 산화하여 사용하는 경우에 질소산화물의 환원을 촉진할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

구체적으로, 본 발명은 질소산화물환원촉매부(SCR)를 가지는 배기가스정화장치에 있어서, 상기 질소산화물의 선택적 환원촉매부의 전단부에 경유(필요할 경우 휘발유와 같은 탄화수소도 가능)를 분사할 수 있는 디젤분사장치(또는 환원제분사장치라고 함)가 설치된 배기가스 정화장치로서, 상기 환원제분사장치에서 배기가스정화장치내로 인젝션에 의해 유입되는 환원제인 경유는 인젝션 후에 프라즈마개질기에서 처리하여 부분 산화시켜 배기가스정화장치 내의 SCR 전단부에 개질된 환원제를 주입하는 것을 특징으로 하는 배기가스정화장치를 제공한다.

본 발명의 배기가스정화장치는 프라즈마개질기에서 경유를 부분 산화한 다음 배기가스정화장치의 SCR전단부에 주입하여 접촉하도록 하는 이상에는 배기가스정화장치의 배치구조나 형태 또는 SCR 촉매에 한정되지 않는다.

본 발명의 구체적인 일 예를 살피면, 질소산화물의 선택환원촉매부(SCR)와 입자제거필터부가 배기가스의 흐름에 대해 상류로부터 순차적으로 구비되며, 질소산화물의 선택적촉매환원부의 전단부에 환원제분사장치와 프라즈마개질기가 순차적으로 설치되어 배기가스유입부 또는 배기가스정화장치의 SCR전단부(도 1참조)로 유입되도록 한 배기가스 정화 장치를 제공할 수 있다.

즉 본 발명은 디젤이나 가솔린 등의 환원제를 프라즈마개질기를 통과시켜, 개질 시킨 후 질소환원촉매부와 접촉하게 하는 경우 놀랍게도, NOx를 포함한 매연의 저감효율이 현저히 상승하는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었으며, 이 러한 현상은 경유와 같은 탄화수소가 프라즈마 개질기에서 부분 산화됨으로써 산소함유 탄화수소인 알데히드나 알콜 등으로 개질되어 이것이 외부로부터 별도의 공급 없이도 프라즈마 개질기를 통하여 생성시켜 질소산화물을 저온에서 환원시키는 역할을 하기 때문이다. 또한 프라즈마개질기에서 디젤 등이 부분 산화됨에 따라 일부 수소가 발생하게 되고, 발생한 수소는 질소산화물 반응을 보다 활성화하여 저감성능을 개선하기 때문이다. 도 2는 환원제로 저분자량의 산소함유탄화수소인 에탄올을 사용하는 경우와 디젤연료를 환원제로 사용하는 경우 알루미나 담지 은(Ag) 촉매를 접촉하였을 때 NOx의 환원율이 증가됨을 예시한 도이다. 도에서 보듯이 디젤연료의 부분산화물인 에탄올을 환원제로 사용한 경우 NOx의 저감율이 약 300도씨 정도에서 활발하게 나타나지만, 디젤연료만을 사용하는 경우에는 500도씨이상에서 NOx의 환원활동도가 증가되는 것으로 나타나고 있음을 알 수 있다. 도 3에는 환원제인 디젤에 소량의 수소가 첨가한 일예를 이용하여 NOx 저감 성능이 개선됨을 나타낸 도이다. 즉 본 발명자에 의해 확인된 바와 같이 환원제로서 저분자량의 수소를 첨가하는 경우도 NOx의 처리온도가 300도씨의 낮은 온도에서도 크게 증가함을 보여주고 있다.. 즉, 산소함유 탄화수소와 수소를 사용하는 것으로 저온에서 NOx의 저감효과를 얻을 수 있지만, 별도의 환원제 및 수소 저장조를 필요로 하며 또한 안정성을 확보하는데 어려움이 있으므로 실질적으로 디젤기관에 사용하는 것이 제한될 수 밖에 없었다.

따라서, 본 발명에서는 기존의 디젤연료를 환원제로 사용하여 산화시켜 알콜 또는 알데히드로 일정부분을 부분 산화시켜 산소함유탄화수소와 수소를 사용하는 효과를 낼 수 있는 방안을 안출하기 위하여 노력한 결과, 기존의 디젤연료 환원제를 프라즈마개질기를 통과시켜 부분 산화시킨 후 이를 질소산화물의 선택적환원촉매부와 접촉시킴으로써 저온의 범위를 포함한 넓은 온도 범위에서 NOx의 환원율을 증가시켜 제거할 수 있는 장치를 제공하게 된 것이다.

또한 본 발명에서와 같이 프라즈마개질기를 이용하여 환원제를 부분 산화하는 경우, 별도의 저온에서 활성을 갖는 환원제인 수소나 알콜 또는 알데히드 등의 환원제를 외부로부터 공급할 필요 없고 또한 이들을 저장하기 위한 추가적인 장치가 필요하지 않아 배기가스정화장치의 대형화를 방지하여 실질적으로 적용가능한 시스템을 개발할 수 있었다.

본 발명은 상기에서 살핀 바와 같이 질소산화물의 선택적촉매환원부의 전단부에 프라즈마개질기를 통하여 디젤을 부분산화한 다음 주입하는 구조를 가진 이상 배기가스정화장치의 배열이나 구성에 대하여 제한하지 않는다. 예를 들어 상기 플라즈마개질기는 배기가스저와장치의 내부에 선택적촉매환원부의 전단부에 위치시켜 함께 캔닝(canning)할 수도 있고, 외부에서 설치될 수도 있다.

이하는 상기의 목적을 달성하기 위하여 구체적인 예로서 질소산화물 선택촉매환원부와 입자제거필터부가 배기가스의 흐름에 대해 상류로부터 순차적으로 구비되며, 질소산화물의 선택적촉매환원부의 전단부에 환원제분사장치와 프라즈마개질기가 순차적으로 설치된 디젤 엔진의 배기가스 정화 장치를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마개질기를 구비한 배기정화장치의 일예를 보 여준다. 먼저 엔진으로부터 배출되는 배기개스는 배기가스유입관(7)을 통하여 배기가스정화장치(10)의 전단부로 유입되고, 유입된 배기가스는 연료탱크(1)로부터 유입되어 환원제분사장치(3)을 통해 플라즈마개질기(4)에 공급되어 부분산화된 환원제는 배기가스정화장치(10)의 질소산화물의 선택환원촉매부(5)의 전단계에서 배기가스와 혼합되어 배가가스정화장치(10)의 전단부에 있는 선택환원촉매부(5)와 접촉하여 질소산화물을 환원하여 저감되게 한다. 선택환원촉매부(5)에서 처리된 배기가스는 입자제거필터부(6)를 장치한 경우에는 이를 통하여 외부로 배출되게 된다. 상기 장치에서 환원제분사장치는 배기가스정화장치의 전단분에 인접하여 인젝션되며, 프라즈마개질기는 배기가스정화장치의 내부에 설치되는 것이다. 상기 입자제거필터부는 기 출원된 우리나라 특허출원번호 제10-2006-0063597호 등의 공지기술에 잘 기술되어 있으므로 본 발명에서는 구체적인 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 SCR촉매부를 좀더 구체적을 살피면, 상기의 우리나라특허출원번호 및 공지의 문헌의 SCR 촉매부를 선택하는 한 제한되지 않으며 예를 들면, 은(Ag) 성분, 구리(Cu) 성분 또는 이들의 혼합물이 담지된 촉매를 사용하며, 은(Ag) 성분을 담지하기 위해 사용가능한 물질은 환원상태의 은(Ag), 산화은(Ag2O), 염화은(AgCl), 질산은(AgNO3), 황산은(Ag2SO4) 또는 이들의 혼합물에서 선택하여 사용하고, 구리(Cu) 성분을 담지하기 위해 사용가능한 물질은 환원상태의 구리(Cu), 산화구리, 초산구리, 질산구리, 황산구리 또는 이들의 혼합물에서 선택하여 사용한다. 촉매를 담지하는 담체는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2) 또는 제올라이트를 사용할 수 있으며, 2종 이상을 혼합하여 사용하여도 된다. 그 중에서 알루미나를 담체로 사용하는 것이 질소산화물 저감 성능 측면에서 더욱 우수하다.

상기 담체는 지지체 상에 코팅하여 사용하게 되고, 그 사용량은 전체 촉매 함량 기준으로 0.5 내지 4g/in3 인 것이 바람직하다. 이때 상기 담체의 함량이 0.5 g/in3 미만일 경우 담지된 촉매의 절대량이 작게 되어 촉매의 성능이 현저히 감소하며 4g/in3을 초과하면 촉매 성능이 더 이상 증가하지 않게 됨과 동시에 제조가 용이하지 않게 된다.

상기 SCR부의 지지체는 내열성 세라믹 또는 금속 재질로 이루어진 플로우쓰루(flow-through)형의 지지체로서, 보다 구체적으로는 코디어라이트(Cordierite) 허니컴 성형체가 예시될 수 있다.

본 발명에 따른 은 성분, 구리 성분 또는 이들의 혼합 성분은 담체의 중량 기준으로 0.1 내지 10 중량%가 되도록 사용하는 것이 바람직하다. 이는 상기 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 촉매작용을 담당하는 성분의 절대량이 작게 되어 촉매의 성능이 현저히 감소되고, 10중량%를 초과하면 반응에 불리한 금속 상태로 존재하게 되어 촉매의 성능이 현저히 감소하게 된다.

또한 본 발명에 따른 DeNOx 촉매인 SCR부는 실제 배기 가스 온도인 250 ~ 600 ℃에서 질소산화물 저감 성능이 보다 우수하도록 백금족 성분을 추가로 담지한다. 본 발명에 따른 질소산화물 저감 촉매는 실제 배기 가스 온도인 250 ~ 600 ℃에서 질소산화물 저감 성능이 우수하며, 백금족 촉매를 추가로 담지하는 경우 350 ~ 450 ℃의 범위에서 질소산화물 저감성능이 보다 우수한 특징을 가진다.　　 　　　

상기 DeNOx 촉매부에 담지되는 백금족 귀금속으로 사용 가능한 금속은 Pt, Pd, Ru, Ir, 및 Rh 중 1종 또는 2종 이상의 혼합으로 이루어질 수 있고, 팔라듐(Pd)의 출발 물질로는 팔라듐나이트레이트, 팔라듐클로라이드, 테트라민팔라듐디클로라이드 등이 사용될 수 있다. 또한 백금(Pt)의 출발 물질로는 염화백금산, 디아민나이트리토플라티늄, 디아민테트라클로로플라티늄 등이 사용될 수 있고, 로듐(Rh)의 출발 물질로는 로듐클로라이드, 로듐나이트레이트, 트리아민로듐헥사클로라이드 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 백금족 금속의 함량은 0.0001 내지 0.5중량%인 것이 좋으며, 바람직하게는 0.0005 내지 0.2 중량%이며 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.1중량%이다. 상기 함량이 0.0001중량% 미만이면 성능개선에 도움이 되지 않으며, 0.5중량%를 초과하면 성능이 급속히 감소하기 때문이다.

본 발명에 따른 입자(PM)제거필퍼부(DPF)는 백금족 촉매가 담지된 필터로서, 상기 백금족 촉매로 담지되는 원소는 Pt, Pd, Ir, 및 Rh로 이루어진 군에서 1종이상이 선택되나 Pt 또는 Pd가 보다 바람직하다. DPF에 담지되는 백금족 촉매의 함량은 담체가 코팅된 지지체에 대하여 0.01중량% 내지 5중량%이며, 0.01중량% 미만일 경우에는 입자상물질 제거효과가 나타나지 않으며, 5중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 성능이 개선되지 않아 경제적인 면에서 불리할 수 있다.

또한 DPF는 백금족 촉매 이외에 산화조촉매 성분을 추가로 담지할 수 있다. 산화조촉매 성분은 아황산가스의 산화를 억제하거나 백금족 촉매의 표면활동성을 증가시켜주는 역할을 할 수 있다. 일반적으로 백금족 촉매는 가용성유기물질(SOF) 의 산화반응에서 높은 활성을 나타내지만 경유 속에 함유된 유황의 연소생성물인 아황산가스(SO2)가 산화하여 황산염이 되어 입자상 물질을 역으로 증가시켜 버리는 좋지 않은 결과를 가져온다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서 상기 백금족 촉매에 V, W 또는 Mo로부터 선택되는 1종 이상의 촉매 성분을 부가적으로 사용할 수 있다. 상기 V, W 또는 Mo로부터 선택되는 1종 이상의 촉매 성분은 담체가 코팅된 지지체에 대하여 0.01중량% 내지 2중량%의 함량인 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 아황산가스의 산화를 억제하는 효과가 나타나지 않으며, 2중량%를 초과할 경우에는 추가 첨가에 따른 의의가 없어 경제적이지 못하다. 또한, K, Mg 등의 알칼리금속 성분은 저온 유동성을 가지고 있어 백금족 촉매의 표면 활동성을 증가시켜 촉매와 입자상 물질의 접촉을 용이하게 함으로써 촉매 반응속도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 알칼리 금속은 담체가 코팅된 지지체에 대하여 0.01중량% 내지 1중량%의 함량으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 백금족 촉매의 반응속도를 증가하는 효과가 나타나지 않으며, 1중량%를 초과할 경우에는 추가 첨가에 따른 의의가 없어 경제적이지 못하다.

또한 상기 촉매 성분을 담지하는 담체는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2) 또는 제올라이트를 사용할 수 있으며, 2종 이상을 혼합하여 사용하여도 된다.

본 발명에 따른 DPF는 배가스 중의 일산화질소가 산화되어 생성된 이산화질소를 이용하여 필터에 포집된 입자상물질을 제거할 수 있을 뿐 만 아니라 질소산화물 저감 촉매 전단부에서 분사되는 디젤이 산화되면서 배기가스가 승온되는 것을 이용하여 축적된 입자상 물질을 제거할 수 있다. 이때 DPF의 온도가 과다하게 승온되는 경우에도 안전하게 사용할 수 있도록 지지체는 내열성이 우수한 코디어라이트, SiC를 포함하는 세라믹, Ni합금 또는 FeCr합금을 포함하는 합금 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 고내열성 재료를 지지체로 사용할 경우에는 DPF 재생시 발생되는 고열에 대해 안전하게 운전할 수 있으며, 또한 입자상 물질이 산화될 경우에 발생하는 열량을 이용할 수 있어서 분사되는 디젤 연료의 양을 절약할 수 있는 장점이 있다.

상기의 프라즈마 개질기는 통상적으로 프라즈마를 발생시킬 수 있는 장치라면 제한이 없으며, 프라즈마의 에너지와 온도에 따라 환원제 중 일부는 액상으로 일부는 기상으로 존재할 수도 있고, 전체가 기상으로 존재할 수도 있으며 또한 인젝션 부위의 온도 조절을 통하여 액상으로 매연저감장치에 인젝션 할 수 있으므로, 개질되어 부분 산화된 환원제의 성상은 문제되지 않는다.

즉, 본 발명은 디젤엔진의 배기가스정화장치에서 사용하기 적합한 온도에서, 환원제인 디젤연료를 알콜, 알데히드 등으로 부분 산화시켜 변환할 수 있는 장치를 제공함으로써 매연을 저감할 수 있는 장치를 제공하는 것이며, 기존의 환원제인 디젤연료를 프라즈마개질기로 부분산화하여 개질함으로써 보다 효율적인 NOx 환원제를 제공하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 실시형태에 있어서, 본 발명은, 엔진 배기가스 스트림을 제공하는 단계, 프라즈마개질기에 환원제인 디젤을 분사하는 단계; 환원제인 디젤연료를 프라즈마개질기에서 개질하는 단계; 배기가스스트림을 상기 개질된 환원제 연료와 선택적으로 혼합하는 단계; 질소산화물의 선택환원촉매부 내로 환원 가스 혼합물을 도입함으로써 질소산화물을 환원하는 단계; 를 포함하는, 디젤엔진의 NOx 저감장치를 제공함으로써 달성된다.

본 발명의 환원제 분사장치는 통상적으로 배기가스유입구, 배기가스배기구, 적어도 하나 이상의 질소산화물저감촉매부를 가지는 배기가스정화장치에 설치되는 것으로, 환원제분사장치는 질소산화물저감촉매부의 상단부에 위치하고, 촉매 내로의 환원제에 의해 NOx의 환원을 촉진한다. 개질된 환원제의 적어도 일부분은 촉매부와 반응하므로, 배기가스의 온도를 상승시킨다.

본 발명에 따른 디젤엔진의 배기 가스 정화 장치는 실제 자동차 배기 가스 온도인 250 ~ 600℃(본 발명사용한 디젤차량의 배기가스의 온도 범위임) 에서 질소산화물 저감 성능이 뛰어나며 입자상 물질의 제거 효율이 우수한 배기 가스 정화장치로서, 플라즈마 개질기에 의해 개질된 디젤연료를 환원제로 사용하므로써 질소산화물의 선택적 환원을 통하여 제거하는 것이고, 동시에 입자 제거 필터를 재생할 수 있는 장점이 있다. 또한 배기가스의 온도에 따른 NOx 저감 성능의 차이를 유발하는 엔진의 운전상태에 상관없이 우수한 NOx 저감 성능을 가지는 새로운 배기가스정화장치를 제공한다.

Claims (5)

1. 질소산화물의 선택촉매환원부를 구비하고, 상기 선택촉매환원부의 전단부에 환원제분사장치가 설치되고, 환원제분사장치의 후단부에 환원제를 프라즈마 처리하여 환원제를 부분산화 하는 프라즈마개질기가 설치되어 있는 내연기관용 배기가스 정화 장치.
2. 제 1항에서 있어서,

   상기 환원제는 경유인 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 배기가스 정화 장치.
3. 제 2항에서 있어서,

   상기 배기가스정화장치는 질소산화물의 선택적촉매환원부와 입자제거 필터부가 배기가스 흐름에 대하여 상류로부터 순차적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 배기가스 정화 장치.
4. 엔진 배기가스스트림을 제공하는 단계;

   환원제를 프라즈마개질기에 공급하는 단계

   환원제를 프라즈마개질기에 의해 부분산화하는 단계;

   배기가스와 프라즈마 개질 처리된 환원제를 혼합하는 단계;

   프라즈마 개질된 환원제 및 배기가스의 혼합물을 반응시키는 단계;

   를 포함하는, NOx를 환원시키는 질소산화물을 저감방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 환원제는 디젤연료인 것을 특징으로 하는 NOx를 환원시키는 질소산화물을 저감 방법.

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