KR20130043908A - 디젤 발전기용 매연저감장치 - Google Patents

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Abstract

금속폼 및 저항 발열체를 적용한 디젤 발전기용 매연저감장치가 개시된다. 본 발명에 의한 디젤 발전기용 매연저감장치는 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 유도하는 배기가스 도관, 상기 배기가스 도관과 대향하여 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형태의 산화 촉매부, 상기 산화 촉매부의 내경에 형성된 저항 발열체, 상기 산화 촉매부를 반경방향으로 이격을 두고 둘러싸며 금속폼으로 이루어진 중공형태의 디젤미립자 필터부, 및 상기 저항 발열체가 통과하며 상기 산화 촉매부 및 디젤미립자 필터부의 일단을 실링시키기 위해 결합되는 플랜지를 포함한다.

Description

디젤 발전기용 매연저감장치{EMISSION CONTROL APPARATUS FOR DEISEL ELECTRIC GENERATOR}
본 발명은 디젤 발전기의 매연저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저항 발열체를 이용한 디젤 발전기의 매연저감장치에 관한 것이다.
식료품 운송 차량에 장착된 경유 연료를 이용하는 소형 발전기 혹은 빌딩 등의 건물 비상용 발전기에서 배출되는 매연을 효율적으로 감소시키기 위한 방안으로 매연저감장치 부착이 늘어나고 있다.
필터에 포집된 매연을 제거하여 필터를 초기 상태로 만드는 재생방법으로는 촉매산화방식, 버너가열 재생방식, 전기히터가열 재생방식 등이 있다. 여기서, 촉매산화 방식의 경우, 배기가스 온도가 280℃ 이상되는 구간이 10% 이상이 되어야 재생이 원활하게 이루어지나 소형 발전기 또는 비상용 발전기의 경우 고온구간이 10% 미만인 경우가 많아 포집된 매연을 강제적으로 산화시켜주는 장치가 필요하게 된다.
종래 기술(KR 2005-0070611)의 경우, 정화용 디젤산화촉매와 입자상 물질의 재생기능만을 담당하는 디젤 입자상물질 필터를 병행 적용한 디젤엔진용 DOC/DPF 시스템을 개시하고 있으나, 필터의 재생을 위해서 엔진의 연료후분사 작동에 관한 내용만을 개시하고 있다.
본 발명에서는 상기 문제를 해결하기 위하여 금속폼으로 이루어진 매연저감장치에 전기 열선을 도입하여 특정시간 또는 특정 배압에 도달한 경우 열선에 전기를 인입함으로써 발전기의 부하를 증대시키고 그 결과 발전기에서 배출되는 배기가스의 온도를 상승시킴으로써 재생을 실시하는 디젤 발전기용 매연저감장치 및 매연저감방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 매연저감장치는 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 유도하는 배기가스 도관, 상기 배기가스 도관과 대향하여 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형태의 산화 촉매부, 상기 산화 촉매부의 내경에 형성된 저항 발열체, 상기 산화 촉매부를 반경방향으로 이격을 두고 둘러싸며 금속폼으로 이루어진 중공형태의 디젤미립자 필터부, 및 상기 저항 발열체가 통과하며 상기 산화 촉매부 및 디젤미립자 필터부의 일단을 실링시키기 위해 결합되는 플랜지를 포함한다.
상기 산화 촉매부 및 디젤미립자 필터부는 중공의 원통형상이 되도록 개방 다공성 금속폼 시트를 말아서 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 산화 촉매부는 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 텅스텐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 아연을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 물질이 포함된 것을 특징으로 한다.
상기 산화 촉매부 및 디젤미립자 필터부를 구성하는 금속폼은 Ni계 금속폼, Fe계 금속폼, FeNiCrAl계 금속폼 및 금속 매쉬(metal mash) 중 선택된 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 저항 발열체는 Fe-Cr계, Fe-Cr-Al계, Ni-Cr계, 몰리브덴, 텅스텐, 탄화규소, 몰리브덴 실리사이드, 란탄 크로마이트, 탄소, 지르코니아 중 적어도 하나 선택된 재질의 도선을 코일형태로 감아서 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 산화 촉매부의 타단 및 디젤미립자 필터부의 일단은 상기 배기가스가 상기 배기가스 도관(10)으로부터 상기 산화 촉매부의 내경으로 흐르도록 홀이 형성된 플레이트로 결합되며, 상기 플레이트의 반경은 상기 디젤미립자 필터부의 반경보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 디젤 발전기용 매연저감장치는 상기 디젤미립자 필터부를 둘러싸며 상기 플레이트 및 배기가스 도관(10)과 접합되는 하우징을 더 포함한다.
또한, 상기 하우징은 상기 디젤미립자 필터부를 통과한 배기가스를 배출하기 위한 배기가스 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 매연저감장치.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 디젤 발전기용 매연저감장치는 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 유도하는 배기가스 도관(10), 상기 배기가스가 통과하도록 상기 배기가스 도관(10)에 대향하여 형성되며 금속폼으로 이루어진 산화 촉매부, 상기 산화 촉매부와 이격을 두고 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형태의 디젤미립자 필터부, 상기 디젤미립자 필터부의 내경에 형성된 저항 발열체, 상기 저항 발열체가 통과하며 상기 디젤미립자 필터부의 일단을 실링시키기 위해 결합되는 플랜지, 및 상기 산화 촉매부와 디젤미립자 필터부를 결합시키며 상기 디젤미립자 필터부의 반경보다 큰 반경을 가지며 홀이 형성된 플레이트를 포함한다.
상기 디젤 발전기용 매연저감장치는 상기 디젤미립자 필터부를 둘러싸며 상기 플레이트 및 배기가스 도관(10)과 접합되는 하우징을 더 포함한다.
상기 하우징은 상기 디젤미립자 필터부를 통과한 배기가스를 배출하기 위한 배기가스 배출구가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 디젤 발전기의 매연저감방법은 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 제공하는 단계, 상기 배기가스를 내부에 저항 발열체가 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형상의 산화 촉매부에 통과시키는 단계, 상기 배기가스를 상기 산화 촉매부와 반경방향으로 이격을 두고 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형상의 디젤미립자 필터부에 통과시키는 단계, 상기 디젤미립자 필터부의 전단과 후단의 압력차를 검출하는 단계, 및 상기 검출된 압력차가 기준치 이상인 경우 상기 저항 발열체에 전원을 인가시키는 단계를 포함한다.
상기 산소 촉매부 및 디젤미립자 필터부는 금속폼 시트를 말아 중공의 원통형상으로 형성한 후 일단을 막은 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 저항 발열체에 인가되는 전원은 검출된 상기 압력차를 입력신호로 하여 제어부를 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 디젤 발전기의 매연저감방법은 상기 저항 발열체에 전원을 인가함에 의해 상기 디젤 발전기의 부하가 증가하며 이에 의해 상기 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스의 온도가 상승하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의한 디젤 발전기의 매연저감방법은 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 제공하는 단계, 상기 배기가스를 금속폼으로 이루어진 산화 촉매부에 통과시키는 단계, 상기 배기가스를 상기 산화 촉매부와 이격을 두고 형성되며, 내경에 저항 발열체가 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형상의 디젤미립자 필터부에 통과시키는 단계, 상기 디젤미립자 필터부의 전단과 후단의 압력차를 검출하는 단계, 및 검출된 상기 압력차가 기준치 이상인 경우 상기 저항 발열체에 전원을 인가시키는 단계를 포함한다.
상기 디젤미립자 필터부는 금속폼 시트를 말아 중공의 원통형상으로 형성한 후 일단을 막은 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 저항 발열체에 인가되는 전원은 상기 검출된 압력차를 입력신호로 하여 제어부를 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 디젤 발전기의 매연저감방법은 상기 저항 발열체에 전원을 인가함에 의해 상기 디젤 발전기의 부하가 증가하며 이에 의해 상기 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스의 온도가 상승하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 매연저감장치의 재생은 전기 열선에 전력을 투입할 경우, 엔진 또는 발전기의 부하가 증가하게 되고, 이에 의해 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도가 증가할 뿐만 아니라 전기 열선에 인가된 전력에 의해 배기가스가 가열됨으로써 매연저감장치의 재생을 효과적으로 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 의한 디젤 발전기용 매연저감장치의 분해 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디젤 발전기용 매연저감장치의 분해 단면도이다.
도 3은 발전기의 부하(load)에 따른 디젤 발전기의 배기가스 온도 및 필터 전단의 압력 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 의한 디젤 발전기용 매연저감장치의 재생시 필터 내부 온도 및 필터 전단의 압력 변화를 도시한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 디젤 발전기용 매연저감장치에 대하여 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 의한 금속폼을 적용한 산화 촉매부 및 디젤미립자 필터부와 산화 촉매부 내부에 저항 발열체를 구비한 디젤 발전기용 매연저감장치의 분해 단면도이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 디젤 발전기용 매연저감장치(100)는 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 유도하는 배기가스 도관(10), 상기 배기가스 도관(10)과 대향하여 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형태의 산화 촉매부(20), 상기 산화 촉매부(20)의 내경에 형성된 저항 발열체(30), 상기 산화 촉매부(20)를 반경방향으로 이격을 두고 둘러싸며 금속폼으로 이루어진 중공형태의 디젤미립자 필터부(40), 및 상기 산화 촉매부(20) 및 디젤미립자 필터부(40)의 일단을 실링시키기 위해 결합되는 플랜지(50)를 포함한다.
상기 디젤 발전기는 차량에 장착된 소형 발전기, 건물내의 비상용 발전기 등에 사용되는 동력발생 장치를 의미한다.
상기 산화 촉매부(20) 및 디젤미립자 필터부(40)는 중공의 원통형이 되도록 개방 다공성(open porous) 금속폼 시트를 말아서(wound) 형성된다.
상기 금속폼(metal foam)은 니켈 기반의 기본 폼 시트(sheet)에 바인더(binder) 및 합금분말(alloying powder)을 도포한 후 열처리를 통해 바인더를 제거하고 소결을 행함으로써 금속분말로부터 액상의 원자들이 기본 폼 시트의 스트럿(strut)으로 확산하여 균일한 합금의 금속폼을 형성한 것일 수 있다.
또한, 상기 산화 촉매부(20) 및 디젤미립자 필터부(40)를 구성하는 금속폼의 재질은 니켈(Ni) 기반의 금속폼, 철(Fe) 기반의 금속폼, 철-니켈-크롬-알루미늄(FeNiCrAl)계 기반의 금속폼 및 금속 매쉬(metal mash) 중 선택된 재질로 형성될 수 있다.
상기 산화 촉매부(20) 및 디젤미립자 필터부(40)를 금속폼을 적용함으로써 섬유상 구조의 금속폼을 배기가스가 경유하면서 배기가스내에 포함된 입자상 물질이 셀구조의 표면에 흡착될 수 있게 되어 입자상 물질을 여과시킬 수 있게 된다.
상기 산화 촉매부(20)(Diesel Oxidation Catalyst: DOC)는 배기가스에 포함된 유해한 물질인 일산화탄소(C0), 탄화수소(HC)와 입자상 물질 중에서 용해성 유기물질(Soluble Organic Fraction)을 촉매와 반응시켜 이산화탄소(CO2), 물(H2O)로 정화시키는 작용을 한다.
보다 상세하게, 상기 산화 촉매부(20)는 탄화수소(HC)를 물(H20)과 이산화탄소(CO2)로, 일산화탄소(CO)를 이산화탄소(CO2)로, 일산화질소(NO)를 질소(N2)와 이산화질소(NO2)로 변환시켜 하기에 기술할 디젤미립자 필터부(40)(Diesel Particulate Filer: DPF)에 쌓인 입자상 물질(PM)의 연소 온도를 낮추어주는 역할을 한다.
상기 산화 촉매부(20)는 금속폼 시트에 촉매물질을 도포 또는 증착한 후 금속폼 시트를 중공의 원통형으로 말은 상태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 산화 촉매부(20)는 중공의 원통형으로 말린 금속폼의 표면에 촉매물질을 도포 또는 증착하여 형성할 수 있다.
상기 산화 촉매부(20)에 사용되는 촉매물질은 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 텅스텐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 아연을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상이 될 수 있다.
상기 저항 발열체(30)는 Fe-Cr계, Fe-Cr-Al계, Ni-Cr계, 몰리브덴, 텅스텐, 탄화규소, 몰리브덴 실리사이드, 란탄 크로마이트, 탄소, 지르코니아 중 적어도 하나 선택된 재질의 도선이 사용될 수 있다.
상기 저항 발열체(30)는 상기 산화 촉매부(20)의 내경에 코일형태로 감아서 형성될 수 있다.
상기 산화 촉매부(20)의 타단 및 상기 디젤미립자 필터부(40)의 타단은 상기 배기가스가 상기 배기가스 도관(10)으로부터 상기 산화 촉매부(20)의 내경으로 흐를 수 있도록 홀이 형성된 플레이트(60)로 결합되며, 상기 플레이트(60)의 반경은 상기 디젤미립자 필터부(40)의 반경보다 큰 것을 특징으로 한다.
디젤미립자 필터부(Diesel Particulate Filter: DPF)는 디젤엔진 또는 디젤 발전기로부터 배출되는 입자상 물질을 필터에 축적시킴으로써 최종 배출되는 배기가스의 입자상 물질을 저감시키는 역할을 한다.
상기 디젤미립자 필터부는 미립자 포획 효율을 유지하기 위해 축적된 수트(soot) 등의 미립자 물질을 산소와 반응시켜 제거하는데 디젤미립자 필터에 축적된 미립자를 연소시키는 것을 재생(regeneration)이라 한다.
상기 플레이트(60)의 반경이 상기 디젤미립자 필터부(40)의 반경보다 크게 함으로써 다음에 기술한 바와 같이, 상기 플레이트(60)와 하우징(70)이 결합될 경우 상기 디젤미립자 필터부(40)와 상기 하우징(70) 사이에 배기가스가 통과할 수 있는 공간이 형성될 수 있다.
상기 디젤 발전기용 매연저감장치(100)는 상기 디젤미립자 필터부(40)를 둘러싸며 상기 플레이트(60) 및 배기가스 도관(10)과 접합되는 하우징(70)을 더 포함할 수 있다. 상기 하우징(70)을 도입함으로써 상기 배기가스 도관(10)의 일부, 산화 촉매부(20), 디젤미립자 필터부(40) 및 저항 발열체(30)가 하우징(70) 내에 일체형으로 매립될 수 있다.
또한, 상기 하우징(70)은 상기 디젤미립자 필터부(40)를 통과한 배기가스를 배출하기 위한 배기가스 배출구(80)가 형성된 것을 특징으로 한다.
디젤 발전기에서 배출된 배가스는 배기가스 도관(10)을 통해 산화 촉매부(20)의 내경으로 이동한 후 산화 촉매부(20)의 반경방향을 경유하여 디젤미립자 필터부(40)의 반경방향을 경유한 후 배기가스 배출구(80)를 통해 외부로 배출이 된다.
본 발명의 경우, 산화 촉매부(20) 내경에 저항 발열체(30)를 도입하고, 발전기의 가동 후 특정 시간이 지나거나 발전기에 연결된 매연저감장치(100)에 특정 배압이 걸리는 경우, 상기 디젤 발전기로부터 상기 저항 발열체(30)에 전력을 인입시킴으로써 상기 디젤 발전기의 부하를 증가시키고, 그 결과 상기 디젤 발전기에서 배출되는 가스의 온도를 증가시킴으로써 배출가스가 상기 산화 촉매부를 통과하면서 2NO2 + C → 2NO + CO2의 반응을 촉진시킴으로써 필터를 재생시킬 수 있다.
또한, 상기 배출가스가 산화 촉매부를 반경방향으로 통과할 때, 전력이 인입된 열선의 열에 의해 추가적으로 배출가스의 온도가 상승될 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 디젤 발전기용 매연저감장치(100)를 도시한 도면이다.
도 2에 의한 디젤 발전기용 매연저감장치(100)는 배기가스 도관(10)을 통과한 배기가스가 다공성의 금속폼으로 이루어진 산화 촉매부(20)를 통과한 후 저항 발열체(30)가 내경에 형성된 중공형의 디젤미립자 필터부(40)를 통과하게 된다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 디젤 발전기용 매연저감장치(100)는 디젤 발전기로부터 배출되는 배기가스를 유도하는 배기가스 도관(10), 상기 배기가스가 통과하도록 상기 배기가스 도관(10)에 대향하여 형성되며 금속폼으로 이루어진 산화 촉매부(20), 상기 산화 촉매부(20)와 이격을 두고 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형태의 디젤미립자 필터부(40), 상기 디젤미립자 필터부(40)의 내경에 형성된 저항 발열체(30), 상기 저항 발열체(30)가 통과하며 상기 디젤미립자 필터부(40)의 일단을 실링시키기 위해 결합되는 플랜지(50), 및 상기 산화 촉매부(20)와 디젤미립자 필터부(40)를 결합시키며 상기 디젤미립자 필터부(40)의 반경보다 큰 반경을 가지며 홀이 형성된 플레이트(65)를 포함한다.
상기 디젤 발전기용 매연저감장치(100)는 상기 디젤미립자 필터부(40)를 둘러싸며 상기 플레이트(60) 및 배기가스 도관(10)과 접합되는 하우징(70)을 더 포함한다.
또한, 상기 하우징(70)은 상기 디젤미립자 필터부(40)를 통과한 배기가스를 배출하기 위한 배기가스 배출구(80)가 형성될 수 있다.
한편, 상기 디젤 발전기용 매연저감장치(100)는 상기 디젤미립자 필터부(40)의 전단과 후단 사이의 압력차를 검출하기 위한 차압계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
배기가스가 디젤미립자 필터부(40)를 통과하면서 배기가스내의 수트(soot)등의 입자상물질이 필터에 축적되며 입자상 물질의 축적에 의해 배기가스의 흐름이 원활하지 않게 되어 디젤미립자 필터부의 전단과 후단에는 압력차가 발생할 수 있다. 이 경우, 디젤미립자 필터부의 전/후단에 차압계(미도시)를 설치하여 양단의 압력차를 검출함으로써 디젤미립자 필터부에 축적된 입자상 물질을 제거하기 위한 재생(regeneration) 시점을 알 수 있다.
또한, 상기 디젤 발전기용 매연저감장치(100)는 상기 차압계(미도시)에 의해 검출된 압력차를 입력신호로 받아 상기 저항 발열체(30)에 전원을 인가하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(미도시)는 상기 차압계(미도시)를 통해 검출된 디젤미립자 필터부 전/후단의 압력차를 입력신호로 받아 기설정된 기준값을 초과하는 경우에 상기 디젤 발전기로부터 상기 저항 발열체(30)에 전원을 인가시키며 압력차가 기설정된 기준값에 미달하는 경우에 상기 전원의 인가를 중단시킬 수 있다.
또한, 상기 기설정된 기준값은 220mbar 내지 280mbar 일 수 있다.
한편, 상기 저항 발열체(30)에 전원의 인가는 상기 디젤미립자 필터부를 재생한 시점부터 4시간 이상 엔진을 구동한 경우에도 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 경우, 산화 촉매부(20) 내경에 저항 발열체(30)를 도입하여, 발전기의 가동 후 특정 시간이 지나거나 발전기에 연결된 매연저감장치(100)에 특정 배압이 걸리는 경우, 상기 디젤 발전기로부터 상기 저항 발열체(30)에 전력을 인입시킴으로써 상기 디젤 발전기의 부하를 증가시키고, 그 결과 상기 디젤 발전기에서 배출되는 가스의 온도를 증가시킴으로써 배출가스를 재생시킬 수 있다.
또한, 상기 배출가스가 산화 촉매부를 반경방향으로 통과할 때, 전력이 인입된 열선의 열에 의해 추가적으로 배출가스의 온도가 상승될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 디젤 발전기의 매연저감방법은 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 제공하는 단계, 상기 배기가스를 내부에 저항 발열체(30)가 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형상의 산화 촉매부(20)에 통과시키는 단계, 상기 배기가스를 상기 산화 촉매부(20)와 반경방향으로 이격을 두고 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형상의 디젤미립자 필터부(40)에 통과시키는 단계, 상기 디젤미립자 필터부(40)의 전단과 후단의 압력차를 검출하는 단계, 및 상기 검출된 압력차가 기준치 이상인 경우 상기 저항 발열체(30)에 전원을 인가시키는 단계를 포함한다.
상기 산소 촉매부 및 디젤미립자 필터부(40)는 금속폼 시트를 말아 중공의 원통형상으로 형성한 후 일단을 막은 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 저항 발열체(30)에 인가되는 전원은 검출된 상기 압력차를 입력신호로 하여 제어부를 통해 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 디젤 발전기의 매연저감방법은 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 제공하는 단계, 상기 배기가스를 금속폼으로 이루어진 산화 촉매부(20)에 통과시키는 단계, 상기 배기가스를 상기 산화 촉매부(20)와 이격을 두고 형성되며, 내경에 저항 발열체(30)가 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형상의 디젤미립자 필터부(40)에 통과시키는 단계, 상기 디젤미립자 필터부(40)의 전단과 후단의 압력차를 검출하는 단계, 및 검출된 상기 압력차가 기준치 이상인 경우 상기 저항 발열체(30)에 전원을 인가시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 저항 발열체(30)에 인가되는 전원은 상기 검출된 압력차를 입력신호로 하여 제어부를 통해 이루어질 수 있다.
제어부에 의해 저항 발열체(30)에 전원이 인가되면, 상기 디젤 발전기의 부하가 증대되고 그 결과 상기 디젤 발전기에서 배출되는 가스의 온도가 증가함으로써 배출가스가 상기 산화 촉매부를 경유하면서 재생이 이루어지게 된다.
또한, 상기 산화 촉매부 내에 형성된 저항 발열체의 열에 의해 부가적으로 배출가스의 재생이 촉진되게 된다.
도 3은 소형 발전기의 부하(load)에 따른 배기가스 온도 변화에 대한 값으로 약 60% 부하에서 배기 온도는 300℃로 재생 온도에 도달함을 알 수 있다. 즉, 강제 재생시 5kW급 발전기의 경우 3kW의 전력을 저항 발열체(30)에 인입하면 엔진 배출가스 온도가 300℃에 도달하여 재생이 가능해지며, 필터 내부에 장착된 저항 발열체(30)가 가열됨으로써, 재생 효율을 증가시킬 수 있다.
도 4는 본원발명을 적용하여 강제 재생시 필터 전단의 압력이 초기 상태로 회복하여 재생이 되었음을 나타내는 그래프이다.
본 발명을 적용함으로써, 디젤 발전기의 매연저감장치의 필터를 재생(regeneration)시 저항 발열체에 전원을 인가함으로써 엔진의 부하가 증대되고 이에 의해 엔진에서 배출되는 배출가스의 온도가 증가할 뿐만 아니라 저항 발열체가 가열됨으로써 저항 발열체를 경유하는 배출가스가 가열됨으로써 배출가스의 고온 구간을 증대시켜 필터의 재생 효율을 증가시킬 수 있다.
요약하면, 본 발명은 매연저감장치의 필터 내부에 히터를 삽입함으로써 필터 표면에 축적된 매연을 저항 발열체 열과 발전기의 부하가 증가함에 따라 발전기에서 배출되는 배기가스의 온도가 증가함으로써 배기가스를 산화시키는 방식으로 필터에 포집된 수트(soot) 등을 10분 내로 산화시켜 필터를 원 상태로 재생시킬 수 있다.
본 발명에 의한 디젤 발전기는 빌딩에 공급되는 전력이 차단되는 등의 비상시에 가동되는 비상용 디젤 발전기의 매연을 저감하기 위한 장치 및 그 방법에 적용되는 것을 특징으로 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 디젤 발전기용 매연저감장치 10 : 배기가스 도관(10)
20 : 산화 촉매부 30 : 저항 발열체
40 : 디젤미립자 필터부 50 : 플랜지
60, 65 : 플레이트 70 : 하우징
80 : 배기가스 배출구

Claims (19)

  1. 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 유도하는 배기가스 도관;
    상기 배기가스 도관과 대향하여 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형태의 산화 촉매부;
    상기 산화 촉매부의 내경에 형성된 저항 발열체;
    상기 산화 촉매부를 반경방향으로 이격을 두고 둘러싸며 금속폼으로 이루어진 중공형태의 디젤미립자 필터부; 및
    상기 저항 발열체가 통과하며 상기 산화 촉매부 및 디젤미립자 필터부의 일단을 실링시키기 위해 결합되는 플랜지를 포함하는 디젤 발전기용 매연저감장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화 촉매부 및 디젤미립자 필터부는 중공의 원통형상이 되도록 개방 다공성 금속폼 시트를 말아서 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 발전기용 매연저감장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화 촉매부는 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 텅스텐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리, 아연을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 물질이 포함된 것을 특징으로 디젤 발전기용 매연저감장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화 촉매부 및 디젤미립자 필터부를 구성하는 금속폼은 Ni계 금속폼, Fe계 금속폼, FeNiCrAl계 금속폼 및 금속 매쉬(metal mash) 중 선택된 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤 발전기용 매연저감장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항 발열체는 Fe-Cr계, Fe-Cr-Al계, Ni-Cr계, 몰리브덴, 텅스텐, 탄화규소, 몰리브덴 실리사이드, 란탄 크로마이트, 탄소 및 지르코니아 중 적어도 하나 선택된 재질의 도선을 코일형태로 감아서 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 발전기용 매연저감장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화 촉매부의 타단 및 디젤미립자 필터부의 타단은 상기 배기가스가 상기 배기가스 도관으로부터 상기 산화 촉매부의 내경으로 흐르도록 홀이 형성된 플레이트로 결합되며,
    상기 플레이트의 반경은 상기 디젤미립자 필터부의 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 디젤 발전기용 매연저감장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 디젤미립자 필터부를 둘러싸며 상기 플레이트 및 배기가스 도관과 접합되는 하우징을 더 포함하는 디젤 발전기용 매연저감장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 디젤미립자 필터부를 통과한 배기가스를 배출하기 위한 배기가스 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 발전기용 매연저감장치.
  9. 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 유도하는 배기가스 도관;
    상기 배기가스가 통과하도록 상기 배기가스 도관에 대향하여 형성되며 금속폼으로 이루어진 산화 촉매부;
    상기 산화 촉매부와 이격을 두고 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형태의 디젤미립자 필터부;
    상기 디젤미립자 필터부의 내경에 형성된 저항 발열체;
    상기 저항 발열체가 통과하며 상기 디젤미립자 필터부의 일단을 실링시키기 위해 결합되는 플랜지; 및
    상기 산화 촉매부와 디젤미립자 필터부를 결합시키며 상기 디젤미립자 필터부의 반경보다 큰 반경을 가지며 홀이 형성된 플레이트를 포함하는 디젤 발전기용 매연저감장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 디젤미립자 필터부를 둘러싸며 상기 플레이트 및 배기가스 도관과 접합되는 하우징을 더 포함하는 디젤 발전기용 매연저감장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 디젤미립자 필터부를 통과한 배기가스를 배출하기 위한 배기가스 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 발전기용 매연저감장치.
  12. 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 제공하는 단계;
    상기 배기가스를 내부에 저항 발열체가 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형상의 산화 촉매부에 통과시키는 단계;
    상기 배기가스를 상기 산화 촉매부와 반경방향으로 이격을 두고 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형상의 디젤미립자 필터부에 통과시키는 단계;
    상기 디젤미립자 필터부의 전단과 후단의 압력차를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 압력차가 기준치 이상인 경우 상기 저항 발열체에 전원을 인가시키는 단계를 포함하는 디젤 발전기의 매연저감방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 산소 촉매부 및 디젤미립자 필터부는 금속폼 시트를 말아 중공의 원통형상으로 형성한 후 일단을 막은 형태인 것을 특징으로 하는 디젤 발전기의 매연저감방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 저항 발열체에 인가되는 전원은 검출된 상기 압력차를 입력신호로 하여 제어부를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 발전기의 매연저감방법.
  15. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 저항 발열체에 전원을 인가함에 의해 상기 디젤 발전기의 부하가 증가하며 이에 의해 상기 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스의 온도가 상승하는 것을 특징으로 하는 디젤 발전기의 매연저감방법.
  16. 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스를 제공하는 단계;
    상기 배기가스를 금속폼으로 이루어진 산화 촉매부에 통과시키는 단계;
    상기 배기가스를 상기 산화 촉매부와 이격을 두고 형성되며, 내경에 저항 발열체가 형성되며 금속폼으로 이루어진 중공형상의 디젤미립자 필터부에 통과시키는 단계;
    상기 디젤미립자 필터부의 전단과 후단의 압력차를 검출하는 단계; 및
    검출된 상기 압력차가 기준치 이상인 경우 상기 저항 발열체에 전원을 인가시키는 단계를 포함하는 디젤 발전기의 매연저감방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 디젤미립자 필터부는 금속폼 시트를 말아 중공의 원통형상으로 형성한 후 일단을 막은 형태인 것을 특징으로 하는 디젤 발전기의 매연저감방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 저항 발열체에 인가되는 전원은 상기 검출된 압력차를 입력신호로 하여 제어부를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 발전기의 매연저감방법.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저항 발열체에 전원을 인가함에 의해 상기 디젤 발전기의 부하가 증가하며 이에 의해 상기 디젤 발전기에서 배출되는 배기가스의 온도가 상승하는 것을 특징으로 하는 디젤 발전기의 매연저감방법.
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