KR20140098453A - 촉매 재생 기능이 강화된 비상 발전기의 배기가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비상 발전기가 가동되지 않을 때에 전기 히터에 상용의 전원을 공급함과 동시에 블로어를 이용하여 외기를 배기가스 정화장치에 공급함으로써, 배기가스 정화장치의 내부에 일정 압력과 외기를 이용한 열기(온도)를 공급하여 촉매 재생에 필요한 분위기를 조성하여 비상 발전기의 전력을 이용하지 않으면서도 촉매의 재생 효율을 향상시킬 수 있도록 한 비상 발전기의 배기가스 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 외기를 공급하면서 전기 히터를 이용하여 촉매의 재생이 이루어질 수 있게 함으로써, 구조가 간단하면서도 촉매의 재생 정화 능력을 더욱 더 향상시킬 수 있도록 한 촉매 재생 기능이 강화된 비상 발전기의 배기가스 정화장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

Description

촉매 재생 기능이 강화된 비상 발전기의 배기가스 정화장치{EXHAUST GAS PURIFICATION APPARATUS WITH IMPROVED CATALYSTREGENERATION FOR EMERGENCY GENERATOR}

본 발명은 촉매 재생 기능이 강화된 비상 발전기의 배기가스 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비상 발전기의 엔진이 정지중일 때에 소비전력을 최소화하면서도 촉매 재생이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 비상 발전기의 배기가스 정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 건축물에는 정전 등으로 외부에서 전원이 차단되는 경우 엘리베이터나 긴급 수술 등 긴급한 상황을 해결하기 위하여 비상 발전 설비를 의무적으로 설치해야 한다.

비상 발전 설비는 상용전원이 정전되었을 때에 수요 설비에 필요한 최소한의 전력을 공급하게 되는데, 이때 공급되는 전력은 소방이나 설비 또는 방재 등의 목적에 이용하게 된다.

이러한 비상 발전 설비는 통상적으로 디젤 엔진을 이용하여 발전기를 회전시켜 필요한 전력을 얻게 된다. 이에, 비상 발전 설비에는 디젤 엔진으로부터 발생된 배기가스를 정화시켜 주기 위한 배기가스 정화장치가 구비된다.

도 1은 종래의 비상 발전기용 배기가스 정화장치의 일예를 보여주기 위한 단면도이다. 배기가스 정화장치는, 비상 발전기의 배기관으로부터 배기가스가 통과하도록 구성된 하우징(10)을 포함한다. 그리고, 이 하우징(10)에는 실질적으로 배기가스에 포함된 유해물질을 걸러서 정화시켜주기 위한 통상의 기술로 제작된 산화촉매(11)와 DPF(12;Diesel Particulate)가 순차적으로 설치된다. 또한, 상기 하우징(10)에는 산화촉매(11)의 앞쪽에 전기 히터(13)가 구비되어 산화촉매(11)와 DPF(12)의 재생에 이용된다.

도 1에서, 미설명 부호 "14"는 배기가스 정화장치가 고장 등으로 원래의 기능을 하지 못하는 경우, 배기가스가 배기가스 정화장치를 통과하지 않고 바로 배출되도록 유도하기 위한 바이패스관을 나타낸다.

이와 같이 이루어진 배기가스 정화장치는 비상 발전기가 가동되게 되면, 동시에 전기 히터(13)가 동작하여, 하우징(10)의 내부 온도를 일정 온도(약 550℃)로 승온시켜 산화촉매(11)와 DPF(12)에 포집된 유해물질을 제거하여 재생시켜 주게 된다.

하지만, 이러한 종래의 배기가스 정화장치는 다음과 같은 문제가 발생하였다.

(1) 비상 발전기에서 발생된 배기가스는 그 온도가 낮아 산화촉매나 DPF를 재생시키는데 필요한 온도(약 550℃)에 도달하지 못하기 때문에, 재생을 위해서는 전기 히터를 필요로 하게 되었다.

(2) 특히, 상기 전기 히터는 비상 발전기가 가동되는 동안에 동작하기 때문에 전기 히터에서 필요로 하는 전원, 즉 비상 발전기에서 생성된 전원을 소비해야 하는 문제가 발생하였다.

(3) 이러한 문제 등으로 비상 발전기에 배기가스 정화장치를 장착하지 않는 경우가 발생할 뿐만 아니라, 전기 히터를 장착하더라도 촉매의 재생이 제대로 이루어지지 않는 경우가 발생하였다.

(4) 또한, 이러한 전기 히터의 재생 효율을 높이기 위한 방법으로서, 촉매제에 코팅하는 방법이 있으나, 이러한 코팅으로도 낮은 배기가스의 온도 때문에 촉매 재생이 원활하게 이루어지게 하는 온도까지 승온시키는데 한계가 있었다.

(5) 비상 발전기는 통상적으로 월 2회 정도 시운전을 하게 되는데, 이때에도 매연을 포집하기는 하지만 포집된 매연을 연소시켜 촉매를 재생시키는데에 약 650℃ 정도의 온도를 필요로 하게 되는데, 시운전시에는 이러한 재생온도까지 도달하지 못해 매연 등을 포집만하는데 그치고 있다. 이 때문에 시운전의 반복으로 인하여 촉매의 정화능을 저하시켜 결국 정화장치의 기능을 상실시키게 되는 요인이 되고 있다.

(6) 비상 발전기로부터 배출되는 배기가스의 온도가 약 250℃ 정도이기 때문에 전기히터로 재생온도까지 승온시키기 위해서는 약 200Kw의 전원을 필요로 하게 되었다. 이러한 전원은 비상 발전기가 가동중일 때에 여기에서 생성된 전원을 소비해야 하기 때문에 비상 발전기의 발전 효율을 저하시키는 요인으로 작용하였다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 비상 발전기가 가동되지 않을 때에 전기 히터에 상용의 전원을 공급함과 동시에 블로어를 이용하여 외기를 배기가스 정화장치에 공급함으로써, 배기가스 정화장치의 내부에 일정 압력과 외기를 이용한 열기(온도)를 공급하여 촉매 재생에 필요한 분위기를 조성하여 비상 발전기의 전력을 이용하지 않으면서도 촉매의 재생 효율을 향상시킬 수 있도록 한 비상 발전기의 배기가스 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 외기를 공급하면서 전기 히터를 이용하여 촉매의 재생이 이루어질 수 있게 함으로써, 구조가 간단하면서도 촉매의 재생 정화 능력을 더욱 더 향상시킬 수 있도록 한 촉매 재생 기능이 강화된 비상 발전기의 배기가스 정화장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 촉매 재생 기능이 강화된 비상 발전기의 배기가스 정화장치는, 비상 발전기의 배기관에 연결되어 매연을 저감시켜 주는 배기가스 정화장치에 있어서, 배기가스가 관통하여 통과하도록 유도하는 하우징; 상기 하우징 내부에 배기가스의 흐름 방향을 따라서 순차적으로 설치되는 산화 촉매 및 디젤 필터; 배기가스의 흐름에 대하여 상기 산화 촉매의 앞쪽에 위치하도록 하우징 내부에 설치된 전기 히터; 및 이 전기 히터의 앞쪽에 위치하도록 하우징 내부에 설치된 외기공급관;을 포함하되;, 상기 전기 히터는, 비상 발전기의 엔진이 정지된 상태에서 상용 전원을 이용하여 촉매를 재생시킬 수 있도록, 하우징의 내부 압력과 온도가 각각 800~2,000㎜H₂O와 500~600℃인 재생분위기를 유지하고;, 상기 외기공급관은 상용 전원으로 동작하는 블로어와 연결되어 상기 재생분위기에 빨리 도달할 수 있도록 외기를 공급하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 배기관에는 배기가스가 하우징을 통과하지 않고 외부로 배출될 수 있도록 바이패스관이 구비되고, 상기 바이패스관에는 배기가스 정화장치의 고장으로 그 기능을 상실하였을 때에 배기가스가 우회할 수 있도록 바이패스 밸브가 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 촉매 재생 기능이 강화된 비상 발전기의 배기가스 정화장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 비상 발전기가 가동되지 않는 상태에서 매연 제거 및 촉매의 재생이 이루어지기 때문에, 긴급한 상황에서 비상 발전기로부터 생성된 전원을 이용하지 않고서도 촉매를 재생시켜 정화능을 향상시킬 수 있다.

(2) 특히, 외부로부터 정화장치 내로 외기를 공급하여 촉매 재생에 유리한 분위기를 만들어서 정화능을 향상시켜 주기 때문에 구조가 간단하면서도 촉매의 재생효과를 더욱 더 높일 수 있게 된다.

(3) 촉매를 쉽게 재생시켜서 배기가스 정화장치를 사용할 수 있기 때문에 촉매의 재생 불량으로 인한 배기가스 정화장치의 정화능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

(4) 촉매의 재생효율이 좋기 때문에 그만큼 비상 발전기로부터 배출되는 배기가스에 함유된 유해물질을 보다 많이 제거할 수 있게 되어 친환경적으로 이용할 수 있다.

도 1은 종래의 비상 발전기용 배기가스 정화장치의 일예를 보여주기 위한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 비상 발전기용 배기가스 정화장치의 구성을 보여주기 위한 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명에 따른 비상 발전기의 배기가스 정화장치는, 특히 비상 발전기가 작동하지 않을 때, 즉 정전 등이 일어나지 않고 정상적인 때에 상용 전원을 이용하여 정화장치에 구비된 촉매를 재생시켜 정화능을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

또한, 본 발명은, 촉매의 재생시, 배기가스 정화장치 내부에 외부로부터 외기를 불어넣어 재생에 필요한 분위기, 예를 들어서 압력과 온도를 재생 분위기에 도달시켜 그 상태를 유지할 수 있게 함으로써, 촉매의 재생 효과를 더욱 더 높일 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 대하여 도 2를 참고하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도면부호 "D"는 비상 발전기에서 발생된 배기가스를 배출하기 위한 배기관을 나타낸다.

본 발명에 따른 배기가스 정화장치는, 비상 발전기로부터 발생된 배기가스가 통과할 수 있도록 배기관(D)에 연결되는 하우징(100)을 포함한다. 그리고, 이 하우징(100)의 내부에는 통상적으로 엔진에서 발생되는 배기가스를 정화시켜 주기 위한 산화 촉매(110)와 디젤 필터(120; Diesel Particulate)가 구비된다. 이들의 구성 및 장착은 통상의 기술로 이루어지는 것으로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 상기 하우징(100)에는, 배기가스의 흐름을 기준으로, 산화 촉매(110)의 앞쪽에 위치하도록 전기 히터(130)가 구비된다. 여기서, 전기 히터(130)는 하우징(100)의 입구측에 장착되어 하우징(100)으로 유입되는 배기가스의 온도를 승온시켜 줄 수 있도록 설치하는 것이 바람작하다.

그리고, 상기 전기 히터(130)는, 하우징(100)에 장착되는 온도 센서(미도시됨)를 통해 하우징(100) 내부의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 이때의 하우징(100) 내부 온도는 500~600℃ 가장 바람직하기로는 550℃를 유지하게 하여 산화 촉매(110)와 디젤 필터(120)가 가장 잘 재생될 수 있는 온도를 유지하게 하는 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전기 히터(130)는 상용 전원, 즉 정전시가 아니라 정상적으로 전원이 공급되는 상태에서 공급되는 전원을 공급받아서 동작하게 하는 것이 바람직하다. 이는 정전시에 비상 발전기로부터 발생된 전원을 전기 히터(130)에 소모하게 되면 그만큼 비상 발전기의 발전 효율을 저하시키기 때문이다.

그리고, 상기 하우징(100)에는 외부로부터 그 내부로 불어넣어 줄 수 있도록 외기공급관(140)이 구비된다. 외기공급관(140)에는 블로어(141)가 장착되며, 촉매 재생을 위하여 전기 히터(130)가 가동시 함께 동작하게 된다.

특히, 상기 외기공급관(140)는 전기 히터(130)를 향하여 배기가스의 유동방향으로 외기를 불어줄 수 있게 함으로써, 유동 저항을 줄일 수 있도록 하우징(100)에 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 블로어(141)는 그 풍속이 전기 히터(130)에서 발생된 열기가 하우징(100) 내부로 골고루 퍼지면서 열전달 효과를 높일 수 있게 구동시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 블로어(141)는 하우징(100)에 내부 압력을 검출하는 압력센서(150)에 의해 동작여부가 결정될 수 있게 하는 것이 바람직하다. 이는 배기가스가 하우징(100)을 통과하게 되면 내부에서 유동 저항을 받게 되는데, 이때의 유동 저항에 의한 하우징(100) 내부의 압력을 800~2,000㎜H₂O으로 유지시켜 주게 된다. 이는 상술한 온도와 함께 압력을 통해 촉매의 재생에 가장 적절한 재생 분위기를 조성하기 위한 것이다. 즉, 배기가스의 유동흐름이 산화 촉매(110)와 디젤 필터(120)를 통과하는 통과압력에 방해를 주지 않으면서 촉매의 재생이 더욱 더 잘 이루어질 수 있게 하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 블로어(141)도 전기 히터(130)와 마찬가지 이유로 상용 전기를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 비상 발전기의 배기가스 정화장치에는 바이패스관(200)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 바이패스관(200)은 비상 발전기로부터 배출되는 배기가스가 배기가스 정화장치를 거치지 않고 외부로 배출될 수 있도록 비상 발전기의 배기관(D)에 설치된다.

그리고, 이 바이패스관(200)에는 바이패스 밸브(210)가 구비되는데, 바이패스 밸브(210)는 본 발명에 따른 배기가스 정화장치가 정상적으로 동작할 때에는 닫혀있게 되고, 반대로 배기가스 정화장치가 재생 등이 제대로 이루어지지 않아 막히거나 파손 등으로 정화기능을 하지 못할 때에는 열리도록 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 바이패스 밸브(210)는 수동식으로서 작업자가 배기가스 정화장치의 파손 여부를 인위적으로 판단하여 개폐시킬 수도 있고, 또한 상기 압력센서(150)의 검출값을 통해 촉매의 재생 불량 등으로 막히는 경우 자동으로 개폐되도록 구성할 수도 있다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 비상 발전기의 배기가스 정화장치는, 정전과 같은 긴급상황시가 아닌 상용 전원이 정상적으로 가동될 때의 전원을 이용하여 촉매를 재생할 수 있으며, 특히 촉매의 재생시 외기를 공급하여 압력과 온도를 올릴 수 있게 함으로써 재생 효과를 보다 더 높일 수 있게 된다.

100 : 하우징
110 : 산화 촉매
120 : 디젤 필터
130 : 전기 히터
140 : 외부공급관
141 : 블로어
150 : 압력센서
200 : 바이패스관
210 : 바이패스 밸브

Claims (2)

1. 비상 발전기의 배기관에 연결되어 매연을 저감시켜 주는 배기가스 정화장치에 있어서,
   배기가스가 관통하여 통과하도록 유도하는 하우징(100); 상기 하우징(100) 내부에 배기가스의 흐름 방향을 따라서 순차적으로 설치되는 산화 촉매(110) 및 디젤 필터(120); 배기가스의 흐름에 대하여 상기 산화 촉매(110)의 앞쪽에 위치하도록 하우징(100) 내부에 설치된 전기 히터(130); 및 이 전기 히터(130)의 앞쪽에 위치하도록 하우징(100) 내부에 설치된 외기공급관(140);을 포함하되,
   상기 전기 히터(130)는, 비상 발전기의 엔진이 정지된 상태에서 상용 전원을 이용하여 촉매를 재생시킬 수 있도록, 하우징(100)의 내부 압력과 온도가 각각 800~2,000㎜H₂O와 500~600℃인 재생분위기를 유지하고,
   상기 외기공급관(140)은 상용전원으로 동작되는 블로어(141)와 연결되어 상기 재생분위기에 빨리 도달할 수 있도록 외기를 불어넣어 주는 것을 특징으로 하는 촉매 재생 기능이 강화된 비상 발전기의 배기가스 정화장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배기관에는 배기가스가 하우징(100)을 통과하지 않고 외부로 배출될 수 있도록 바이패스관(200)이 구비되고,
   상기 바이패스관(200)에는 배기가스 정화장치의 고장으로 그 기능을 상실하였을 때에 배기가스가 우회할 수 있도록 개폐되는 바이패스 밸브(210)가 구비된 것을 특징으로 하는 촉매 재생 기능이 강화된 비상 발전기의 배기가스 정화장치.

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