KR20140067656A - 탈질시스템의 환원제 공급장치 및 환원제 공급방법 - Google Patents

탈질시스템의 환원제 공급장치 및 환원제 공급방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기가스의 탈질을 위한 탈질시스템 내에 환원제를 공급하는 환원제 공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환원제가 잔류하는 분사부나 라인 상의 세척을 위한 구성에 있어 종래와 같이 도우징부와 분사부 사이에 별도의 제어용 판넬을 추가로 설치하지 않고도, 상기 도우징부와 상기 분사부를 연결하는 라인 상에 설치되는 일방향체크밸브를 통해 제어가 가능하도록 하여 비용절감과 유지보수의 효율성을 높이며, 상기 일방향체크밸브를 상기 도우징부로부터 환원제가 나오는 통로인 환원제분기라인, 상기 도우징부로부터 물이 나오는 통로인 물분기라인, 상기 도우징부로부터 분무용공기가 나오는 통로인 분무용공기분기라인 및 상기 도우징부로부터 세척용공기가 나오는 통로인 세척용공기분기라인 각각에 모두 설치함은 물론, 상기 환원제분기라인, 물분기라인, 분무용공기분기라인 및 세척용공기분기라인이 분사부 후단에서 하나의 라인으로 통합되는 직전 위치에 각 일방향체크밸브를 설치하여, 상기 일방향체크밸브들과 분사부 사이의 간격을 최소화하여 잔류 환원제의 엔진으로의 유입을 최소화할 수 있는 탈질시스템의 환원제 공급장치치 및 환원제 공급방법에 관한 것이다.

Description

탈질시스템의 환원제 공급장치 및 환원제 공급방법{A Reducing Agent Supply Device for SCR System and Method thereof}
본 발명은 배기가스의 탈질을 위한 탈질시스템 내에 환원제를 공급하는 환원제 공급장치 및 환원제 공급방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환원제가 잔류하는 분사부나 라인 상의 세척을 위한 구성에 있어 종래와 같이 도우징부와 분사부 사이에 별도의 제어용 판넬을 추가로 설치하지 않고도, 상기 도우징부와 상기 분사부를 연결하는 라인 상에 설치되는 일방향체크밸브를 통해 제어가 가능하도록 하여 비용절감과 유지보수의 효율성을 높이며, 상기 일방향체크밸브를 상기 도우징부로부터 환원제가 나오는 통로인 환원제분기라인, 상기 도우징부로부터 물이 나오는 통로인 물분기라인, 상기 도우징부로부터 분무용공기가 나오는 통로인 분무용공기분기라인 및 상기 도우징부로부터 세척용공기가 나오는 통로인 세척용공기분기라인 각각에 모두 설치함은 물론, 상기 환원제분기라인, 물분기라인, 분무용공기분기라인 및 세척용공기분기라인이 분사부 후단에서 하나의 라인으로 통합되는 직전 위치에 각 일방향체크밸브를 설치하여, 상기 일방향체크밸브들과 분사부 사이의 간격을 최소화하여 잔류 환원제의 엔진으로의 유입을 최소화할 수 있는 탈질시스템의 환원제 공급장치 및 환원제 공급방법에 관한 것이다.
화석연료를 에너지원으로 사용하는 화력발전소 등이 배출하는 배기가스에는 다량의 질소산화물(NOx)이 포함되어 있는데, 상기 질소산화물은 산성비 및 호흡기 질환의 원인물질로 알려져 있다. 따라서, 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다.
도 1은 질소산화물 제거를 위해서 가장 널리 사용되는 선택적 환원촉매법(SCR, Selective Catalytic Reduction)을 이용한 종래의 배기가스 탈질시스템의 구성도인데, 도 1을 참조하면, 엔진(91)으로부터 배출되는 배기가스 중의 질소산화물(NOx)을 탈질시키기 위해 사용되는 환원제 즉, 요소수(요소수가 기화되면 암모니아가 됨)를 분사노즐(951)을 통해 혼합챔버(93) 내에 분사시켜 배기가스와 환원제를 혼합시킨 혼합가스를 SCR촉매(944)를 포함하고 있는 반응기(94)에 유입시켜 상기 반응기(94) 내에서 배기가스와 환원제가 혼합된 혼합가스가 SCR촉매(944)를 통과하면서 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx) 성분을 탈질(탈질반응)시켜 최적의 탈질효율을 얻고 질소산화물(NOx) 성분이나 암모니아로 인한 환경오염을 효율적으로 방지하는 구조를 채택하고 있다. 이때, 도 2를 참조하면 상기 분사노즐(951)을 통해 상기 혼합챔버(93) 내로 요소수를 분사하는 과정에서, 분사노즐(951) 내 또는 분사노즐(951)까지 요소수가 이동하는 요소수이동로 상에는 혼합챔버(93) 내로 배출되지 않고 잔류하는 요소수가 있게 되고 잔류하는 요소수가 고형화되어 분사노즐(951) 또는 요소수이동로를 막게 되는 문제가 발생하게 되는바, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이, 분사노즐(951) 또는 요소수이동로에 잔류하는 고형화된 요소수를 제거하기 위한 구조로, 요소수와 세척수의 공급을 제어하는 도우징유닛(952)으로부터 분기되는 요소수라인(953), 압축공기라인(954), 세척수라인(955)이 분사노즐(951) 후단에 수렴하게 되는 부분에 별도의 퍼지용판넬(956)을 설치하여, 상기 퍼지용판넬(956)의 제어를 통해 요소수의 공급 또는 세척수에 의한 분사노즐(951) 또는 요소수이동로의 세척을 선택적으로 제어관리하게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 구조하에서는 기존 도우징유닛(952) 이외에 추가로 별도의 퍼지용판넬(956)을 분사노즐(951) 후단에 설치하여야 함에 따라 그로 인한 별도의 판넬 또는 제어선(957)(상기 퍼지용판넬(956)은 퍼지용판넬(956) 내에 포함된 각종 컨트롤밸브 등과 같은 구성에 대한 전기적 제어를 담당하기 때문에 이에 사용되는 제어선(957)과 같은 구성들이 설치되게 됨)과 같은 각종 설비들로 인한 원가상승 및 유지보수가 복잡하게 됨은 물론 고장 발생 빈도도 상승하게 되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 환원제가 잔류하는 분사부나 라인 상의 세척을 위한 구성에 있어 종래와 같이 도우징부와 분사부 사이에 별도의 제어용 판넬을 추가로 설치하지 않고도, 상기 도우징부와 상기 분사부를 연결하는 라인 상에 설치되는 일방향체크밸브를 통해 제어가 가능하도록 하여 비용절감과 유지보수의 효율성을 높이는 탈질시스템의 환원제 공급장치 및 환원제 공급방법를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 일방향체크밸브를 상기 도우징부로부터 환원제가 나오는 통로인 환원제분기라인, 상기 도우징부로부터 물이 나오는 통로인 물분기라인, 상기 도우징부로부터 분무용공기가 나오는 통로인 분무용공기분기라인 및 상기 도우징부로부터 세척용공기가 나오는 통로인 세척용공기분기라인 각각에 모두 설치함은 물론, 상기 환원제분기라인, 물분기라인, 분무용공기분기라인 및 세척용공기분기라인이 분사부 후단에서 하나의 라인으로 통합되는 직전 위치에 각 일방향체크밸브를 설치하여, 상기 일방향체크밸브들과 분사부 사이의 간격을 최소화하여 잔류 환원제의 엔진으로의 유입을 최소화할 수 있는 탈질시스템의 환원제 공급장치 및 환원제 공급방법를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 각 라인 상에 설치되는 상기 일방향체크밸브 및 도우징부 내의 온/오프밸브를 연계하는 제어를 통해 종래와 같이 도우징부와 분사부 사이에 별도의 제어용 판넬을 추가로 설치하지 않아도 됨으로 인해 제어용 판넬 내에 설치되는 별도의 제어용 제어선 등과 같은 구성들로 인해 발생하는 비용증가와 고장 등으로 인한 유지보수 부담 문제를 해결할 수 있도록 하는 탈질시스템의 환원제 공급장치 및 환원제 공급방법를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 탈질시스템에서 탈질과정을 거쳐 각 배기관을 통해 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 하나의 아울렛분석기를 통해 각 탈질시스템의 환원제 분사량을 제어할 수 있는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템의 환원제 공급방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 탈질시스템의 환원제 공급장치 및 환원제 공급방법는 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탈질시스템의 혼합챔버 내에 환원제를 공급하는 환원제 공급장치는 환원제공급라인, 물공급라인 및 압축공기공급라인을 선택적으로 제어하여 혼합챔버 내에 환원제 또는 물을 분사하는 분사부에 환원제 또는 물이 선택적으로 공급될 수 있도록 하는 도우징부와; 상기 도우징부와 상기 분사부를 연결하는 라인 상에 설치되는 일방향체크밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 탈질시스템의 환원제 공급장치에 있어서 상기 일방향체크밸브는 상기 도우징부로부터 환원제가 나오는 통로인 환원제분기라인, 상기 도우징부로부터 물이 나오는 통로인 물분기라인, 상기 도우징부로부터 분무용공기가 나오는 통로인 분무용공기분기라인 및 상기 도우징부로부터 세척용공기가 나오는 통로인 세척용공기분기라인 각각에 모두 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 탈질시스템의 환원제 공급장치에 있어서 상기 환원제분기라인, 물분기라인, 분무용공기분기라인 및 세척용공기분기라인은 상기 분사부 후단에서 하나의 라인으로 통합되고, 상기 환원제분기라인, 물분기라인, 분무용공기분기라인 및 세척용공기분기라인 각각에 설치되는 상기 일방향체크밸브는 각 라인이 다른 라인과 통합되기 직전 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탈질시스템의 혼합챔버 내에 환원제를 공급하는 환원제 공급방법은 도우징부가 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인을 제어하여 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인 상의 일방향체크밸브를 통해 환원제가 분무용공기와 함께 분사부를 통해 분사되는 환원제분사단계; 도우징부가 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인을 제어하여 환원제 분사가 정지되는 경우 분사부에서 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인 상의 일방향체크밸브까지 구간에 환원제가 잔존하게 되는 환원제분사정지단계; 도우징부가 물분기라인 및 세척용공기분기라인을 제어하여 물분기라인 및 세척용공기분기라인 상의 일방향체크밸브를 통해 세척용 물이 세척용공기와 함께 잔존하는 환원제를 제거하는 환원제제거단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 환원제 공급방법에 있어서 상기 환원제분사단계는 상기 도우징부가 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인 상의 온/오프밸브를 개방하는 제1온/오프밸브개방단계와, 상기 제1온/오프밸브개방단계 이후 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인 상의 일방향체크밸브를 통해 환원제가 분무용공기와 함께 분사부를 통해 분사되는 제1일방향체크밸브개방단계로 이루어지고, 상기 환원제분사정지단계는 상기 도우징부가 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인 상의 온/오프밸브를 폐쇄하는 온/오프밸브폐쇄단계와, 상기 온/오프밸브폐쇄단계 이후 분사부 후단에서 환원제분기라인과 분무용공기분기라인이 통합되기 직전에 위치하는 각각의 일방향체크밸브에 의해 분사부에서 일방향체크밸브까지의 구간에만 환원제가 잔존하게 되는 일방향체크밸브폐쇄단계로 이루어지고, 상기 환원제제거단계는 상기 도우징부가 물분기라인 및 세척용공기분기라인 상의 온/오프밸브를 개방하는 제2온/오프밸브개방단계와, 상기 온/오프밸브개방단계 이후 물분기라인 및 세척용공기분기라인 상의 일방향체크밸브를 통해 세척용 물이 세척용공기와 함께 분사되면서 잔존하는 환원제를 제거하는 제2일방향체크밸브개방단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 환원제가 잔류하는 분사부나 라인 상의 세척을 위한 구성에 있어 종래와 같이 도우징부와 분사부 사이에 별도의 제어용 판넬을 추가로 설치하지 않고도, 상기 도우징부와 상기 분사부를 연결하는 라인 상에 설치되는 일방향체크밸브를 통해 제어가 가능하도록 하여 비용절감과 유지보수의 효율성을 높이는 효과를 갖는다.
본 발명은 일방향체크밸브를 상기 도우징부로부터 환원제가 나오는 통로인 환원제분기라인, 상기 도우징부로부터 물이 나오는 통로인 물분기라인, 상기 도우징부로부터 분무용공기가 나오는 통로인 분무용공기분기라인 및 상기 도우징부로부터 세척용공기가 나오는 통로인 세척용공기분기라인 각각에 모두 설치함은 물론, 상기 환원제분기라인, 물분기라인, 분무용공기분기라인 및 세척용공기분기라인이 분사부 후단에서 하나의 라인으로 통합되는 직전 위치에 각 일방향체크밸브를 설치하여, 상기 일방향체크밸브들과 분사부 사이의 간격을 최소화하여 잔류 환원제의 엔진으로의 유입을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 각 라인 상에 설치되는 상기 일방향체크밸브 및 도우징부 내의 온/오프밸브를 연계하는 제어를 통해 종래와 같이 도우징부와 분사부 사이에 별도의 제어용 판넬을 추가로 설치하지 않아도 됨으로 인해 제어용 판넬 내에 설치되는 별도의 제어용 제어선 등과 같은 구성들로 인해 발생하는 비용증가와 고장 등으로 인한 유지보수 부담 문제를 해결할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
본 발명은 다수의 탈질시스템에서 탈질과정을 거쳐 각 배기관을 통해 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 하나의 아울렛분석기를 통해 각 탈질시스템의 환원제 분사량을 제어할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 종래 SCR 탈질시스템의 구조를 도시한 개략도
도 2는 도 1에서 환원제가 공급되는 구조를 도시한 구조도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급장치의 구조를 도시한 구조도
도 4는 도 3에서 환원제가 분사되는 과정을 도시한 참고도
도 5는 도 3에서 환원제 분사가 정지된 경우 환원제가 잔류하는 구간을 도시한 참고도
도 6은 도 3에서 잔류 환원제를 제거하기 위해 물이 분사되는 과정을 도시한 참고도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원제 공급방법의 블럭도
도 8은 종래 SCR 탈질시스템의 구조를 도시한 개략도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 구조를 도시한 구조도
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법의 블럭도
도 11은 제1단계에서 설정된 환원제 분사량 테이블
도 12는 도 11의 일 예를 도시한 환원제 분사량 테이블
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법의 블럭도
이하에서는 본 발명에 따른 탈질시스템의 환원제 공급장치 및 환원제 공급방법의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.
도 3 내지 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탈질시스템의 환원제 공급장치는 환원제공급라인(563), 물공급라인(564) 및 압축공기공급라인(565)을 선택적으로 제어하여 혼합챔버(54) 내에 환원제 또는 (세척용)물을 분사하는 분사부(561)에 환원제 또는 물이 선택적으로 공급될 수 있도록 하는 도우징부(562)와; 상기 도우징부(562)와 상기 분사부(561)를 연결하는 라인 상에 설치되는 일방향체크밸브(560);를 포함할 수 있다.
앞서 종래기술에서 설명한 바와 같이, 배기가스에서의 질소산화물(NOx) 제거를 위해 특히 요소(암모니아)를 환원제로 하는 SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 환원촉매법) 탈질시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(91)에서 배출되는 배기가스 중의 질소산화물(NOx)을 탈질시키기 위해 배기가스가 흐르는 혼합챔버(93) 내로 환원제 즉, 요소수(요소수가 기화되면 암모니아가 됨)를 분사노즐(951)을 통해 분사시켜 배기가스와 환원제가 혼합된 혼합가스를 생성한 후, 해당 혼합가스를 SCR촉매(944)를 포함하고 있는 반응기(94)에 유입시켜 상기 반응기(94) 내에서 배기가스와 환원제가 혼합된 혼합가스가 SCR촉매(944)를 통과하면서 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx) 성분을 탈질(탈질반응)시켜 최적의 탈질효율을 얻고 질소산화물(NOx) 성분이나 암모니아로 인한 환경오염을 효율적으로 방지하는 구조를 채택하고 있는데(참고로, 이와 같은 구조는 본 발명의 탈질시스템에서도 동일하므로 본 발명의 엔진(51), 배기관(52), 혼합챔버(54), 반응기(55) 및 SCR촉매(551)에 대한 구체적 설명은 생략함),
특히, 종래의 SCR 탈질시스템에서는 상기 분사노즐(951)을 통해 상기 혼합챔버(93) 내로 요소수를 분사하는 과정에서, 분사노즐(951) 내 또는 분사노즐(951)까지 요소수가 이동하는 요소수이동로 상에 항상 혼합챔버(93) 내로 배출되지 않고 잔류하는 요소수가 있게 되고 잔류하는 요소수가 고형화되어 분사노즐(951) 또는 요소수이동로를 막게 되는 문제가 발생하게 되는바, 이를 해결하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 분사노즐(951) 또는 요소수이동로에 잔류하는 고형화된 요소수를 제거하기 위한 구조로, 요소수와 세척수의 공급을 제어하는 도우징유닛(952)으로부터 분기되는 요소수라인(953), 압축공기라인(954), 세척수라인(955)이 분사노즐(951) 후단에 수렴하게 되는 부분에 별도의 퍼지용판넬(956)을 설치하여, 상기 퍼지용판넬(956)의 제어를 통해 요소수의 공급 또는 세척수에 의한 분사노즐(951) 또는 요소수이동로의 세척을 선택적으로 제어관리하고 있었으나, 이와 같은 종래의 구조하에서는 기존 도우징유닛(952) 이외에 추가로 별도의 퍼지용판넬(956)을 분사노즐(951) 후단에 설치하여야 함에 따라 그로 인한 별도의 판넬 또는 제어선(957)과 같은 각종 설비들로 인한 원가상승 및 유지보수가 복잡하게 됨은 물론 고장 발생 빈도도 상승하게 되는 문제가 발생하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 탈질시스템의 환원제 공급장치에서는 위와 같은 종래의 문제점을 해결할 수 있도록, 환원제 또는 물이 선택적으로 공급될 수 있도록 각 라인이 분기되고 제어되는 도우징부(562)와, 상기 도우징부(562)와 상기 분사부(561) 사이를 연결하는 각 라인 상에 설치되는 일방향체크밸브(560)를 통해, 종래와 같이 도우징부(도우징유닛(952))와 분사부(분사노즐(951)) 사이에 별도의 제어용 판넬(즉, 상기 퍼지용판넬(956)과 같은 구성)을 추가로 설치하지 않고도, 상기 도우징부(562) 및 일방향체크밸브(560)들을 활용하여 비용절감과 유지보수의 효율성을 높일 수 있게 한다.
상기 도우징부(562)는 도우징부(562)에 연결되는 환원제공급라인(563), 물공급라인(564) 및 압축공기공급라인(565)을 선택적으로 제어(해당 라인들에 대한 개폐를 제어)함은 물론, 후술할 바와 같이 도우징부(562)로부터 분기되는 (환원제가 나오는 통로인)환원제분기라인(566), (세척용 물이 나오는 통로인)물분기라인(567), (환원제를 분무시키기 위한 분무용공기가 나오는 통로인)분무용공기분기라인(568) 및 (물을 고압으로 분사시키기 위한 세척용공기가 나오는 통로인)세척용공기분기라인(569) 각각에 모두 설치되는 일방향체크밸브(560)를 활용하여, 분사부(561)에 환원제 또는 세척용 물이 선택적으로 공급될 수 있도록 하는 구성이다. 환원제 저장탱크로부터 환원제가 공급되는 상기 환원제공급라인(563)은 상기 도우징부(562)에 연결된 후 상기 환원제분기라인(566)으로 분기되고, 세척용 물을 저장하는 물탱크로부터 물이 공급되는 상기 물공급라인(564)은 상기 도우징부(562)에 연결된 후 상기 물분기라인(567)으로 분기되고, 압축공기가 공급되는 상기 압축공기공급라인(565)은 상기 도우징부(562)에 연결된 후 상기 분무용공기분기라인(568) 및 세척용공기분기라인(569)으로 각각 분기되게 되고, 상기 도우징부(562) 내에서는 상기 환원제분기라인(566), 물분기라인(567), 분무용공기분기라인(568) 및 세척용공기분기라인(569) 각각에 각 라인을 온/오프(on/off) 즉, 개폐시키는 컨트롤밸브의 일종인 온/오프밸브(5621)가 설치되어 환원제 또는 세척용 물의 선택적으로 공급을 위해 각 라인들의 개폐를 선택적으로 제어하게 된다.
상기 일방향체크밸브(560)는 각 라인상에서 한쪽 방향으로만 유량이 흐를 수 있도록 컨트롤하는 구성으로, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 도우징부(562)로부터 분기되는 상기 환원제분기라인(566), 물분기라인(567), 분무용공기분기라인(568) 및 세척용공기분기라인(569)의 각각의 라인 상에 모두 설치되게 된다. 특히, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 환원제분기라인(566), 물분기라인(567), 분무용공기분기라인(568) 및 세척용공기분기라인(569)이 모두 상기 분사부(561) 후단 즉, 분사부(561)에 최대한 근접한 위치에서 하나의 라인으로 통합되어 분사부(561)와 연결되고, 상기 환원제분기라인(566), 물분기라인(567), 분무용공기분기라인(568) 및 세척용공기분기라인(569) 각각에 설치되는 상기 일방향체크밸브(560)들은 각 라인이 다른 라인과 통합되기 직전 위치에 설치됨으로써, 각 라인들 상에 각각 설치되는 상기 일방향체크밸브(560)들과 상기 분사부(561) 사이의 간격을 최소화하여 그에 따라 상기 분사부(561) 및 분사부(561)에 연결되는 라인 상에 잔존하는 환원제의 양을 줄여, 상기 분사부(561) 및 분사부(561)에 연결되는 라인 상에 잔존하는 환원제에 대한 반복적인 세척시 환원제가 배기관(52)을 통해 엔진(51)으로 유입되어 엔진(51)에 악영향을 주는 것을 최대한 감소시킬 수 있게 한다.
도 4 내지 6을 참조하여 구체적으로 설명하면, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 상기 분사부(561)를 통해 혼합챔버(54) 내에 환원제를 분사시키는 과정에서는, 상기 도우징부(562)에서 환원제를 공급하기 위해 상기 환원제분기라인(566)에 설치된 온/오프밸브(5621) 및 환원제를 분무하기 위해 필요한 공기를 함께 공급하기 위해 상기 분무용공기분기라인(568)에 설치된 온/오프밸브(5621)를 개방(이때, 상기 물분기라인(567) 및 세척용공기분기라인(569)의 온/오프밸브(5621)는 폐쇄됨)하게 되면, 상기 환원제분기라인(566)을 따라 이동하는 환원제는 환원제분기라인(566)의 상기 분무용공기분기라인(568)과 합쳐지는 부위에 설치된 일방향체크밸브(560)를 지나 상기 분무용공기분기라인(568)을 통해 주입되는 압축공기와 함께 상기 분사부(561)를 통해 혼합챔버(54) 내로 분무되게 된다. 이때, 상기 분사부(561)를 통한 환원제의 공급이 정지되는 경우에는, 상기 도우징부(562)에서는 상기 환원제분기라인(566)의 온/오프밸브(5621) 및 상기 분무용공기분기라인(568)의 온/오프밸브(5621)를 폐쇄하게 되고, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 분사부(561)에서 상기 환원제분기라인(566)의 일방향체크밸브(560) 사이의 최소한의 구간(도 5의 'ⓐ'참조)에서만 완전히 분무되지 않은 환원제가 잔존하게 된다. 이후, 상기 분사부(561)에서 상기 환원제분기라인(566)의 일방향체크밸브(560) 사이의 최소한의 구간(도 5의 'ⓐ'참조)에 잔존하는 환원제를 (고형화를 방지하기 위해)세척하기 위해서는, 상기 도우징부(562)는 도 6에 도시된 바와 같이 세척용 물을 공급하는 상기 물분기라인(567)에 설치된 온/오프밸브(5621) 및 물을 이용한 세척을 위해 필요한 압축공기를 함께 공급하기 위해 상기 세척용공기분기라인(569)에 설치된 온/오프밸브(5621)를 개방하게 되고, 상기 물분기라인(567)을 따라 이동하는 세척용 물은 물분기라인(567)의 상기 환원제분기라인(566)과 합쳐지는 부위에 설치된 일방향체크밸브(560)를 지나 상기 세척용공기분기라인(569)을 통해 주입되는 압축공기와 함께 상기 분사부(561)에서 상기 환원제분기라인(566)의 일방향체크밸브(560) 사이에 잔존하는 환원제를 세척하여 분사부(561)를 통해 배출시키게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 분사부(561)를 통해 배출되는 잔존 환원제의 일부는 배기관(52)을 통해 엔진(51)으로 유입되어 엔진(51)에 악영향을 미칠 수 있으나, 본 발명에서는 특히 상기 환원제분기라인(566)의 일방향체크밸브(560)와 상기 분사부(561) 사이의 간격을 최소화함으로써 그에 따라 상기 분사부(561) 및 분사부(561)에 연결되는 상기 환원제분기라인(566) 상에 잔존하는 환원제의 양을 줄여 위와 같이 잔존하는 환원제에 대한 반복적인 세척시 환원제가 배기관(52)을 통해 엔진(51)으로 유입되어 엔진(51)에 악영향을 주는 것을 최대한 감소시킬 수 있게 한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 탈질시스템의 환원제 공급장치는 환원제가 잔류하는 분사부(561)나 라인 상의 세척을 위한 구성에 있어, 종래와 같이 도우징부와 분사부 사이에 별도의 제어용 판넬을 추가로 설치하지 않고도(따라서, 별도의 제어용 판넬(도 2의 '퍼지용판넬(956)') 또는 제어선과 같은 각종 설비들로 인한 원가상승 및 유지보수가 복잡하게 됨은 물론 고장 발생 빈도도 상승하게 되는 문제가 야기됨), 상기 도우징부(562)와 상기 분사부(561)를 연결하는 각 라인 상에 모두 각각 설치되는 일방향체크밸브(560)를 통해서도 제어가 가능하도록 함으로 종래와 달리 비용절감과 유지보수의 효율성을 높일 수 있는 특징을 갖는다.
이하에서는 상기 본 발명의 환원제 공급장치를 이용한 환원제 공급방법에 대해 설명하도록 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탈질시스템의 환원제 공급방법은 도우징부(562)가 환원제분기라인(566) 및 분무용공기분기라인(568)을 제어하여 환원제분기라인(566) 및 분무용공기분기라인(568) 상의 일방향체크밸브(560)를 통해 환원제가 분무용공기와 함께 분사부(561)를 통해 분사되는 환원제분사단계(S1); 도우징부(562)가 환원제분기라인(566) 및 분무용공기분기라인(568)을 제어하여 환원제 분사가 정지되는 경우 분사부(561)에서 환원제분기라인(566) 및 분무용공기분기라인(568) 상의 일방향체크밸브(560)까지 구간에 환원제가 잔존하게 되는 환원제분사정지단계(S2); 도우징부(562)가 물분기라인(567) 및 세척용공기분기라인(569)을 제어하여 물분기라인(567) 및 세척용공기분기라인(569) 상의 일방향체크밸브(560)를 통해 세척용 물이 세척용공기와 함께 잔존하는 환원제를 제거하는 환원제제거단계(S3);로 이루어질 수 있다.
상기 환원제분사단계(S1)는 보다 구체적으로 상기 도우징부(562)가 환원제분기라인(566) 및 분무용공기분기라인(568) 상의 온/오프밸브(5621)를 개방하는 제1온/오프밸브개방단계(S11)와, 상기 제1온/오프밸브개방단계(S11) 이후 환원제분기라인(566) 및 분무용공기분기라인(568) 상의 일방향체크밸브(560)를 통해 환원제가 분무용공기와 함께 분사부(561)를 통해 분사되는 제1일방향체크밸브개방단계(S12)로 이루어지게 된다.
상기 제1온/오프밸브개방단계(S11)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 분사부(561)를 통해 혼합챔버(54) 내에 환원제를 분사시키는 과정에서는, 상기 도우징부(562)에서 환원제를 공급하기 위해 상기 환원제분기라인(566)에 설치된 온/오프밸브(5621) 및 환원제를 분무하기 위해 필요한 공기를 함께 공급하기 위해 상기 분무용공기분기라인(568)에 설치된 온/오프밸브(5621)를 개방(이때, 상기 물분기라인(567) 및 세척용공기분기라인(569)의 온/오프밸브(5621)는 폐쇄됨)하게 되는 과정이다
상기 제1일방향체크밸브개방단계(S12)는 상기 제1온/오프밸브개방단계(S11) 이후 상기 환원제분기라인(566)을 따라 이동하는 환원제는 환원제분기라인(566)의 상기 분무용공기분기라인(568)과 합쳐지는 부위에 설치된 일방향체크밸브(560)를 지나 상기 분무용공기분기라인(568)을 통해 주입되는 압축공기와 함께 상기 분사부(561)를 통해 혼합챔버(54) 내로 분무되게 된다.
상기 환원제분사정지단계(S2)는 보다 구체적으로 상기 도우징부(562)가 환원제분기라인(566) 및 분무용공기분기라인(568) 상의 온/오프밸브(5621)를 폐쇄하는 온/오프밸브폐쇄단계(S21)와, 상기 온/오프밸브폐쇄단계(S21) 이후 분사부(561) 후단에서 환원제분기라인(566)과 분무용공기분기라인(568)이 통합되기 직전에 위치하는 각각의 일방향체크밸브(560)에 의해 분사부(561)에서 일방향체크밸브(560)까지의 구간에만 환원제가 잔존하게 되는 일방향체크밸브폐쇄단계(S22)로 이루어지게 된다.
상기 온/오프밸브폐쇄단계(S21)는 혼합챔버(54) 내로의 환원제 공급을 중지하여야 하는 경우에 있어서 상기 도우징부(562)에서 상기 환원제분기라인(566)의 온/오프밸브(5621) 및 상기 분무용공기분기라인(568)의 온/오프밸브(5621)를 폐쇄하게 되는 과정이다.
상기 일방향체크밸브폐쇄단계(S22)는 상기 온/오프밸브폐쇄단계(S21) 이후 도 5에 도시된 바와 같이 상기 분사부(561)에서 상기 환원제분기라인(566)의 일방향체크밸브(560) 사이의 최소한의 구간(도 5의 'ⓐ'참조)에서만 완전히 분무되지 않은 환원제가 잔존하게 된다.
상기 환원제제거단계(S3)는 보다 구체적으로 상기 도우징부(562)가 물분기라인(567) 및 세척용공기분기라인(569) 상의 온/오프밸브(5621)를 개방하는 제2온/오프밸브개방단계(S31)와, 상기 제2온/오프밸브개방단계(S31) 이후 물분기라인(567) 및 세척용공기분기라인(569) 상의 일방향체크밸브(560)를 통해 세척용 물이 세척용공기와 함께 분사되면서 잔존하는 환원제를 제거하는 제2일방향체크밸브개방단계(S32)로 이루어지게 된다.
상기 제2온/오프밸브개방단계(S31)는 상기 일방향체크밸브폐쇄단계(S22) 이후, 상기 분사부(561)에서 상기 환원제분기라인(566)의 일방향체크밸브(560) 사이의 최소한의 구간(도 5의 'ⓐ'참조)에 잔존하는 환원제를 (고형화를 방지하기 위해)세척하기 위해, 상기 도우징부(562)가 도 6에 도시된 바와 같이 세척용 물을 공급하는 상기 물분기라인(567)에 설치된 온/오프밸브(5621) 및 물을 이용한 세척을 위해 필요한 압축공기를 함께 공급하기 위해 상기 세척용공기분기라인(569)에 설치된 온/오프밸브(5621)를 개방하게 되는 과정이다.
상기 제2일방향체크밸브개방단계(S32)는 상기 제2온/오프밸브개방단계(S31) 이후, 상기 물분기라인(567)을 따라 이동하는 세척용 물은 물분기라인(567)의 상기 환원제분기라인(566)과 합쳐지는 부위에 설치된 일방향체크밸브(560)를 지나 상기 세척용공기분기라인(569)을 통해 주입되는 압축공기와 함께 상기 분사부(561)에서 상기 환원제분기라인(566)의 일방향체크밸브(560) 사이에 잔존하는 환원제를 세척하여 분사부(561)를 통해 배출시키게 된다.
한편, 도 9 내지 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 환원촉매법) 탈질시스템에서의 환원제 분사(제어)방법은 다수의 탈질시스템의 시운전시 각 배기관(62)들에서 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 양을 하나의 아울렛분석기(69)를 이용하여 순차적으로 측정하여 이를 통해 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정하는 제1단계(S1); 다수의 탈질시스템의 실제 운전시 각 배기관(62)들에서 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 양을 하나의 아울렛분석기(69)를 이용하여 순차적으로 측정하여 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 상기 제1단계(S1)에서 설정된 각 탈질시스템별 환원제 분사량을 보정하는 제2단계(S2);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 위 제어방법에서 상기 제1단계(S1), 제2단계(S2) 및 후술할 제3단계(S3)는 각 탈질시스템 운용의 전반적 제어를 담당하는 상기 제어부(68)를 통해 이루어지게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 종래의 SCR 탈질시스템에서는 다수의 탈질시스템이 병렬적으로 배치되어 사용되는 경우에도 통상 각 탈질시스템 별로 상기 반응기(94)를 거쳐 최종 배출되는 배기가스가 흐르는 배기관(92)의 관로 상에 최종 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 양을 측정하는 아울렛분석기(98)을 각각 설치하여 최종 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 양이 기준치 이내인지를 체크한 후 기준치를 초과하는 경우 이를 토대로 각 탈질시스템에서 분사되는 환원제의 양을 제어하는데 활용하는 구조를 취하고 있는데, 이와 같이 종래에 다수의 탈질시스템 별로 각각 아울렛분석기(98)를 설치하여 사용하는 것은 만약, 하나의 아울렛분석기(98)를 다수의 탈질시스템의 최종 배기관(92)에 모두 연결시켜 사용하는 경우라면, 하나의 아울렛분석기(98)가 여러 탈질시스템의 각 배기관(92)들에 대해 순차적으로 측정하는 과정에서 발생하는 간격(interval) 때문에 각 탈질시스템에서의 질소산화물의 변동값이 실시간으로 피드백할 수 없게 되어(즉, 특정 탈질시스템을 기준으로 보면, 아울렛분석기(98)가 다른 탈질시스템의 배기관(92)에서의 질소산화물의 양을 측정하는 동안에는 해당 탈질시스템에서의 엔진(91)의 로드변화 등에 따른 최종 배출되는 배기가스 내의 질소산화물의 변동값을 실시간으로 피드백할 수 없게 됨), 그로 인해 각 탈질시스템별 엔진의 로드변화 등에 따른 즉각적이고 정확한 실시간 제어가 느려지게 되는 문제가 발생하기 때문이다. 따라서, 설사 종래에 다수의 탈질시스템에 하나의 아울렛분석기(98)를 연결시켜 사용하는 경우라 하더라도, 이는 단순히 각 탈질시스템에서의 배출되는 질소산화물의 값에 대한 모니터링을 위한 것일 뿐, 이를 통해 각 탈질시스템에 대한 환원제 분사량의 실시간 변동제어에 활용되는 것은 아니라 할 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템에서의 환원제 분사(제어)방법에서는 위와 같은 종래의 문제점을 해결할 수 있도록 먼저, 각 탈질시스템들의 시운전시 각 배기관(62)들에서 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 양을 하나의 아울렛분석기(69)를 이용하여 순차적으로 측정(도 9 참조)한 값을 토대로 제어부(68)에서 미리 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정(도 11 및 12 참조)한 다음, 이를 이용해 하나의 아울렛분석기(69)를 통해 다수의 탈질시스템들의 실제 운전시 각 배기관(62)에서 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 과정에서의 간격에도 불구하고 다수의 탈질시스템에서의 환원제 분사량 제어를 실시간으로 제어 및 보정할 수 있도록 한다.
먼저, 각 탈질시스템별 시운전시에 각 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 미리 설정하는 상기 제1단계(S1)는, 도 9에 도시된 바와 같이 다수의 탈질시스템에서 각각 탈질처리된 최종 배출가스가 배출되는 각각의 배기관(62) 모두에 하나의 아울렛분석기(69)가 연결되는 구조하에서, 각 탈질시스템의 시운전(본격적인 실제 운전에 들어가기 전 예비적으로 시험운전하는 경우)시 상기 아울렛분석기(69)에서 측정되는 측정값을 기준으로 상기 분사량설정모듈(681)의 구간별최대최소설정모듈(6811)을 통해 각 탈질시스템 별로 엔진로드(엔진로드란, 각 엔진별 주입되는 연료량을 해당 엔진의 최대연료량으로 나누어 산출되는 값을 의미함) 비율 및 그에 따라 배기가스에 분사되는 환원제의 양을 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 일정 구간별로 나누어 각 구간별 엔진로드 비율 및 환원제의 양에 대한 최소값과 최대값을 설정하는 제1-1단계(S11)와, 상기 분사량설정모듈(681)의 분사량산출모듈(6812)을 통해 상기 제1-1단계(S11)에서 설정된 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차를 분모로 하고 환원제 양의 최대값과 최소값의 차를 분자로 하여 나눈 값에 엔진로드 비율을 곱하여 산출되는 함수산출값을 각 탈질시스템별로 유입되는 배기가스의 양에 대한 환원제 분사량으로 설정하는 제1-2단계(S12)로 이루어질 수 있다.
상기 제1-1단계(S11)에서는 각 탈질시스템의 시운전 과정의 전반에 걸쳐 상기 아울렛분석기(69)를 통해 각 탈질시스템의 배기관(62)으로 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 측정하여, 그 측정값의 변화를 기준으로 상기 분사량설정모듈(681)의 구간별최대최소설정모듈(6811)을 통해 각 탈질시스템 별로 엔진로드의 변화에 따라 배기가스에 분사되는 환원제의 양을 어떤 범위로 조절하였을 때 기준치에 부합하는 질소산화물의 양이 도출되는지를 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 일정 구간별로 나누어 각 구간별 엔진로드 비율 및 환원제의 양에 대한 최소값과 최대값을 설정하게 된다. 일 예로, 도 12를 참조하면, 엔진로드 비율이 0% 에서 15% 이내인 구간에서는 분사되는 환원제의 양을 최소 0㎏/hr 에서 최대 6㎏/hr로 설정하고, 엔진로드 비율이 15% 에서 30% 이내인 구간에서는 분사되는 환원제의 양을 최소 6㎏/hr 에서 최대 12㎏/hr로 설정하고, 엔진로드 비율이 30% 에서 50% 이내인 구간에서는 분사되는 환원제의 양을 최소 12㎏/hr 에서 최대 19㎏/hr로 설정하고, 엔진로드 비율이 50% 에서 75% 이내인 구간에서는 분사되는 환원제의 양을 최소 19㎏/hr 에서 최대 28㎏/hr로 설정하고, 엔진로드 비율이 75% 에서 9% 이내인 구간에서는 분사되는 환원제의 양을 최소 28㎏/hr 에서 최대 38㎏/hr로 설정하는 등 총 5개의 구간별 엔진로드 비율 및 환원제의 양에 대한 최소값과 최대값을 설정하는 예를 볼 수 있다.
상기 제1-2단계(S12)에서는 상기 분사량설정모듈(681)의 분사량산출모듈(6812)을 통해 상기 제1-1단계(S11)에서 설정된 특정 구간의 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차를 분모로 하고 역시 상기 제1-1단계(S11)에서 설정된 해당 구간의 환원제 양의 최대값과 최소값의 차를 분자로 하여 나눈 값에 엔진로드 비율을 곱하여 산출되는 함수산출값을 각 탈질시스템별로 유입되는 배기가스의 양에 대한 환원제 분사량으로 설정하게 된다. 즉, 도 12를 참조하여 일 예를 들어 설명하면, 만약 실시간 측정되는 엔진로드 비율이 10%인 경우라면 해당 엔진로드 비율(10%)이 도 12의 미리 설정된 테이블에서 속하는 구간(엔진로드 비율이 0% 에서 15% 이내인 구간)에서의 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차인 15(즉, 15-0=15)를 분모로 하고 해당 구간의 환원제 양의 최대값과 최소값의 차인 6(즉, 6-0=6)을 분자로 하여 나눈 값에 측정된 실시간 엔진로드 비율인 10을 곱하여 산출되는 함수산출값 4㎏/hr(즉, (6/15)*10=4)가 현 시점에서 배기가스에 분사되는 환원제의 분사량으로 상기 제1-2단계(S12)를 통해 설정되게 되고, 만약 실시간 측정되는 엔진로드 비율이 40%인 경우라면 해당 엔진로드 비율(40%)이 도 12의 미리 설정된 테이블에서 속하는 구간(엔진로드 비율이 30% 에서 50% 이내인 구간)에서의 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차인 20(즉, 50-30=20)를 분모로 하고 해당 구간의 환원제 양의 최대값과 최소값의 차인 7(즉, 19-12=7)을 분자로 하여 나눈 값에 측정된 실시간 엔진로드 비율인 40을 곱하여 산출되는 함수산출값 14㎏/hr(즉, (7/20)*40=14)가 현 시점에서 배기가스에 분사되는 환원제의 분사량으로 상기 제1-2단계(S12)를 통해 설정되게 된다. 따라서, 이와 같은 플로우를 통해 각 탈질시스템 별로 상기 제1-1단계(S11)에서 설정된 테이블과 상기 제1-2단계(S12)에서 설정되는 함수산출값을 이용하게 되면, 다수의 탈질시스템이 운용되는 경우에도 실시간 측정되는 각 탈질시스템 별 엔진로드 비율 변화에 따라 필요한 환원제 분사량을 실시간으로 분사,제어할 수 있게 된다.
또한, 각 탈질시스템별 실제 운전시 상기 분사량보정모듈(682)을 통해 상기 제1단계(S1)에서 설정된 각 탈질시스템별 환원제 분사량에 발생하는 편차를 보정하여 엔진로드 변화에 따른 실시간 피드백이 이루어지도록 하는 제2단계(S2)는, 다수의 탈질시스템들의 실제 운전시 각 배기관(62)들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기(69)를 이용하여 순차적으로 측정한 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 상기 분사량보정모듈(682)의 보정값산출모듈(6821)에서 보정값을 산출하는 제2-1단계(S21)와, 상기 분사량보정모듈(682)의 보정연산모듈(6822)을 통해 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 상기 제2-1단계(S21)에서 산출된 보정값을 곱하여 환원제 분사량을 보정하는 제2-2단계(S22)로 이루어질 수 있다.
상기 제2-1단계(S21)는 상기 아울렛분석기(69)를 이용하여 다수의 탈질시스템들의 실제 운전시 각 배기관(62)들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하여 얻어지는 측정값과 질소산화물의 배출기준치를 상기 분사량보정모듈(682)의 보정값산출모듈(6821)에서 대비하여, 측정값이 배출기준치와 차이 나는 정도를 최소 0.8에서 최대 1.2 사이로 설정하여 산출되는 보정값을 계산해내는 과정이다. 즉 일 예로, 상기 아울렛분석기(69)를 이용하여 순차적으로 측정하여 얻어지는 질소산화물의 양들 중 특정 탈질시스템에서 측정된 질소산화물의 측정값이 15로 해당 질소산화물의 배출기준치인 10을 50% 초과하는 경우에 대해 상기 제2-1단계(S21)에서 배기가스의 탈질을 위해 분사되는 환원제의 분사량에 대한 추가적인 보정값으로 1.1을 설정하여 산출한다면, 만약 측정된 질소산화물의 측정값이 12.5로 해당 질소산화물의 배출기준치인 10을 25% 초과하는 경우에 대해서는 상기 제2-1단계(S21)에서는 배기가스의 탈질을 위해 분사되는 환원제의 분사량에 대한 추가적인 보정값으로 1.05을 설정하여 산출하는 식으로, 아울렛분석기(69)를 통해 측정되는 측정값과 배출기준치 사이의 차이 나는 정도를 최소 0.8에서 최대 1.2 사이에서 비례제어 형태로 산출하게 된다. 상기 제2-1단계(S21)에서 산출하는 보정값의 최소와 최대를 각각 0.8~1.2 사이로 한정하는 것은 보정에 의한 환원제 분사량의 급격한 증감을 방지하여 그로 인한 부수적인 탈질시스템에서의 부작용 발생이나 대기오염 증대 등의 문제를 예방할 수 있게 하기 위함이다.
상기 제2-2단계(S22)는 상기 분사량보정모듈(682)의 보정연산모듈(6822)을 통해 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 상기 제2-1단계(S21)에서 산출된 보정값을 곱하여 환원제 분사량을 보정하는 과정이다. 즉, 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 따라 특정 탈질시스템에서 환원제가 분사되고 있음에도 불구하고 상기 아울렛분석기(69)에서 실제 측정되는 해당 탈질시스템에서의 최종 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 양이 배출기준치와 괴리를 보이고 있다면, 이를 반영하여 상기 제2-1단계(S21)에서 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 대한 보정값을 산출하였기 때문에, 상기 제2-2단계(S22)에서는 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 상기 제2-1단계(S21)에서 산출된 보정값을 곱한 값으로 현재 해당 탈질시스템 내에 분사되고 있는 환원제 분사량을 조절(제어)함으로써, 실시간으로 배출되는 질소산화물의 양이 배출기준치에 부합할 수 있게 제어할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에서는 상기 제1단계(S1) 과정을 통해 다수의 탈질시스템의 시운전 과정에서 상기 아울렛분석기(69)를 통한 측정값을 기준으로 하여 각 탈질시스템별 엔진로드 변화량에 따른 환원제 분사량을 설정한 후 실제 각 탈질시스템의 운용시 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 따라 실시간으로 환원제 분사량이 제어되며, 또한 실제 각 탈질시스템이 운용되는 과정에서 상기 아울렛분석기(69)를 통해 각 탈질시스템에서 최종 배출되는 질소산화물의 양을 순차적으로 측정한 값을 토대로 상기 제2단계(S2) 과정을 통해 분사되는 환원제 분사량에 대한 정밀한 보정으로 환원제 분사량을 조절(제어)함으로써, 하나의 아울렛분석기(69)를 통해 다수의 탈질시스템의 최종 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 과정에서의 간격에도 불구하고 다수의 탈질시스템에서의 환원제 분사량 제어를 실시간으로 할 수 있는 특징을 갖게 된다.
또한, 도 13을 참조하면, 본 발명의 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 SCR 탈질시스템에서의 환원제 분사(제어)방법에 있어서 상기 제어부(68)의 경고모듈(683)을 통해 각 탈질시스템에 연결된 엔진(61)에 주입되는 연료량을 최대연료량으로 나누어 산출되는 엔진로드 비율이 15% 이하인 경우 경고신호를 생성하여 전송하는 제3단계(S3)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제3단계(S3)는 본 발명에 따른 탈질시스템의 제어방법에서 추가로 엔진로드 비율이 특정 기준 이하로 내려갔을 때 이에 대한 경고신호를 전송하는 것으로, 여기서 엔진로드 비율이란 해당 엔진(61)에 주입되는 연료량을 해당 엔진(61)의 최대연료량으로 나누어 산출되는 값으로, 일 예로 최대연료량이 7,110㎏/hr인 엔진에서 현재 주입되고 있는 연료량이 711㎏/hr인 경우라면 엔진로드 비율은 10%가 된다((711/7110)*9=10%). 특정 엔진(61)의 엔진로드 비율이 15% 이하인 경우에는 불완전 연소 등의 이유로 평소보다 많은 양의 배기가스 및 그에 함유된 유해물질의 농도 역시 큰 폭으로 증가되므로 상기 제어부(68)의 경고모듈(683)을 통해 이에 대한 경고를 해서 배기가스의 SCR 탈질시스템에 걸리는 부하가 큰 폭으로 증가하는 것을 사전에 방지하게 된다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
51: 엔진 52: 배기관
54: 혼합챔버 55: 반응기
551: SCR촉매 561: 분사부
562: 도우징부 5621: 온/오프밸브
563: 환원제공급라인 564: 물공급라인
565: 압축공기공급라인 566: 환원제분기라인
567: 물분기라인 568: 분무용공기분기라인
569: 세척용공기분기라인 560: 일방향체크밸브
61: 엔진 62: 배기관
64: 혼합챔버 65: 반응기
651: SCR촉매 661: 분사노즐
69: 아울렛분석기 68: 제어부
681: 분사량설정모듈 6811: 구간별최대최소설정모듈
6812: 분사량산출모듈 682: 분사량보정모듈
6821: 보정값산출모듈 6822: 보정연산모듈
683: 경고모듈
*종래 기술에 관련된 부호
91: 엔진 92: 배기관
93: 혼합챔버 94: 반응기
944: SCR촉매 951: 분사노즐
952: 도우징유닛 953: 요소수라인
954: 압축공기라인 955: 세척수라인
956: 퍼지용판넬 957: 제어선
98: 아울렛분석기

Claims (6)

  1. 탈질시스템의 혼합챔버 내에 환원제를 공급하는 환원제 공급장치에 있어서,
    환원제공급라인, 물공급라인 및 압축공기공급라인을 선택적으로 제어하여 혼합챔버 내에 환원제 또는 물을 분사하는 분사부에 환원제 또는 물이 선택적으로 공급될 수 있도록 하는 도우징부와;
    상기 도우징부와 상기 분사부를 연결하는 라인 상에 설치되는 일방향체크밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질시스템의 환원제 공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일방향체크밸브는 상기 도우징부로부터 환원제가 나오는 통로인 환원제분기라인, 상기 도우징부로부터 물이 나오는 통로인 물분기라인, 상기 도우징부로부터 분무용공기가 나오는 통로인 분무용공기분기라인 및 상기 도우징부로부터 세척용공기가 나오는 통로인 세척용공기분기라인 각각에 모두 설치되는 것을 특징으로 하는 탈질시스템의 환원제 공급장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 환원제분기라인, 물분기라인, 분무용공기분기라인 및 세척용공기분기라인은 상기 분사부 후단에서 하나의 라인으로 통합되고,
    상기 환원제분기라인, 물분기라인, 분무용공기분기라인 및 세척용공기분기라인 각각에 설치되는 상기 일방향체크밸브는 각 라인이 다른 라인과 통합되기 직전 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 탈질시스템의 환원제 공급장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도우징부는 도우징부 내 상기 환원제분기라인, 물분기라인, 분무용공기분기라인 및 세척용공기분기라인 각각에 온/오프밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질시스템의 환원제 공급장치.
  5. 탈질시스템의 혼합챔버 내에 환원제를 공급하는 환원제 공급방법에 있어서,
    도우징부가 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인을 제어하여 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인 상의 일방향체크밸브를 통해 환원제가 분무용공기와 함께 분사부를 통해 분사되는 환원제분사단계;
    도우징부가 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인을 제어하여 환원제 분사가 정지되는 경우 분사부에서 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인 상의 일방향체크밸브까지 구간에 환원제가 잔존하게 되는 환원제분사정지단계;
    도우징부가 물분기라인 및 세척용공기분기라인을 제어하여 물분기라인 및 세척용공기분기라인 상의 일방향체크밸브를 통해 세척용 물이 세척용공기와 함께 잔존하는 환원제를 제거하는 환원제제거단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈질시스템의 환원제 공급방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 환원제분사단계는 상기 도우징부가 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인 상의 온/오프밸브를 개방하는 제1온/오프밸브개방단계와, 상기 제1온/오프밸브개방단계 이후 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인 상의 일방향체크밸브를 통해 환원제가 분무용공기와 함께 분사부를 통해 분사되는 제1일방향체크밸브개방단계로 이루어지고,
    상기 환원제분사정지단계는 상기 도우징부가 환원제분기라인 및 분무용공기분기라인 상의 온/오프밸브를 폐쇄하는 온/오프밸브폐쇄단계와, 상기 온/오프밸브폐쇄단계 이후 분사부 후단에서 환원제분기라인과 분무용공기분기라인이 통합되기 직전에 위치하는 각각의 일방향체크밸브에 의해 분사부에서 일방향체크밸브까지의 구간에만 환원제가 잔존하게 되는 일방향체크밸브폐쇄단계로 이루어지고,
    상기 환원제제거단계는 상기 도우징부가 물분기라인 및 세척용공기분기라인 상의 온/오프밸브를 개방하는 제2온/오프밸브개방단계와, 상기 온/오프밸브개방단계 이후 물분기라인 및 세척용공기분기라인 상의 일방향체크밸브를 통해 세척용 물이 세척용공기와 함께 분사되면서 잔존하는 환원제를 제거하는 제2일방향체크밸브개방단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탈질시스템의 환원제 공급방법.
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