KR20140140249A - Selective catalytic reuction system and method of regenerating catalyst for selective catalytic reuction - Google Patents

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Abstract

An embodiment of the present invention relates to a marine power unit including a selective catalyst reduction system. The marine power unit including the selective catalyst reduction system comprises: an engine; a main exhaust flow path discharging exhaust gas of the engine; a selective catalyst reduction reactor installed on the main exhaust flow path and including a catalyst; a soot blower installed to spray fluids toward the catalyst of the selective catalyst reduction reactor; a supercharger installed on the main exhaust flow path between the engine and the selective catalyst reduction reactor; and a supply pipe supplying the exhaust gas of the engine to the soot blower by diverting the supercharger.

Description

선택적 촉매 환원 시스템 및 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법{SELECTIVE CATALYTIC REUCTION SYSTEM AND METHOD OF REGENERATING CATALYST FOR SELECTIVE CATALYTIC REUCTION}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a selective catalyst reduction system and a regeneration method for a selective catalyst reduction catalyst,

본 발명의 실시예는 선택적 촉매 환원 시스템 및 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피독된 촉매를 효과적으로 재생할 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템 및 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a selective catalytic reduction system and a regeneration method of a catalyst for selective catalytic reduction, and more particularly, to a selective catalytic reduction system and a regeneration method of a selective catalytic reduction catalyst capable of effectively regenerating a poisoned catalyst will be.

선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 디젤 엔진 등에서 발생된 배기 가스를 정화하여 대기 중으로 배출되는 배기 가스에 함유된 질소산화물을 저감시킨다.The selective catalytic reduction (SCR) system purifies the exhaust gas generated from a diesel engine or the like and reduces nitrogen oxides contained in the exhaust gas discharged into the atmosphere.

선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기 가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기 가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.The selective catalytic reduction system reacts the nitrogen oxides contained in the exhaust gas with the reducing agent while passing the exhaust gas and the reducing agent together in the reactor equipped with the catalyst, thereby reducing the nitrogen and the water vapor.

또한, 선택적 촉매 환원 시스템은 경제성과 환경 규제 등을 고려하여 섭씨 250도 내지 섭씨 400도의 활성 온도 범위를 갖는 고온 활성 촉매를 주로 이용하고 있다.In addition, the selective catalytic reduction system mainly utilizes a high-temperature active catalyst having an active temperature range of 250 ° C to 400 ° C in consideration of economical efficiency and environmental regulations.

그런데, 선택적 촉매 환원 시스템에 의해 정화되는 배기 가스의 온도가 섭씨 250도 이하로 낮아질 경우 디젤 엔진의 연료에 함유된 황 성분에 의해 촉매가 피독되거나 이물질이 침적되어 촉매의 활성이 지속적으로 저하되는 문제점이 있었다.However, when the temperature of the exhaust gas purified by the selective catalytic reduction system is lowered to 250 DEG C or less, the catalyst is poisoned by the sulfur component contained in the fuel of the diesel engine or the foreign substance is deposited, .

촉매를 피독시키는 물질은 외부 열원에 의해 분해되거나 제거될 수 있다. 이에, 별도의 외부 가열 장치를 사용하여 배기 가스의 전체를 승온시켜 피독된 촉매를 재생하는 방법이 주로 사용되고 있다.The catalyst poisoning material can be decomposed or removed by an external heat source. Thus, a method of regenerating the poisoned catalyst by raising the temperature of the entire exhaust gas by using an external heating device is mainly used.

하지만, 피독된 촉매가 재생될 정도로 배기 가스의 온도를 전체적으로 승온시키기 위해서는 많은 에너지가 요구되는 문제점이 있다.However, there is a problem that a large amount of energy is required to raise the temperature of the exhaust gas as much as the poisoned catalyst is regenerated.

본 발명의 실시예는 촉매에 끼인 이물질을 제거하고 필요에 따라 효과적으로 피독된 촉매를 재생하여 촉매의 활성을 안정적으로 유지시킬 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템 및 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법을 포함한 선박용 동력 장치를 제공한다.An embodiment of the present invention relates to a selective catalytic reduction system capable of removing impurities adhered to a catalyst and regenerating a poisoned catalyst effectively as needed to stably maintain the activity of the catalyst and a method for regenerating a catalyst for selective catalytic reduction, Device.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 질소산화물(NOx)을 저감시키는 촉매와, 상기 촉매를 내부에 수용하며 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(particulate matter)을 함유한 배기 가스가 유입되는 유입구와 상기 촉매를 거친 상기 배기 가스가 배출되는 배출구를 갖는 반응기 본체와, 상기 촉매를 향해 유체를 분사하도록 상기 반응기 본체 내에 설치된 노즐 부재와, 상기 노즐 부재에 저온의 공기를 공급하는 제1 유체 공급부와, 상기 노즐 부재에 고온의 공기 또는 증기를 공급하는 제2 유체 공급부, 그리고 상기 노즐 부재에 물을 공급하는 제3 유체 공급부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a selective catalytic reduction (SCR) system includes a catalyst for reducing nitrogen oxides (NOx), a catalyst for adsorbing nitrogen oxides (NOx) and particulate matter And an exhaust port through which the exhaust gas is exhausted through the catalyst; a nozzle member installed in the reactor body to inject a fluid toward the catalyst; and a low-temperature A second fluid supply unit for supplying high temperature air or steam to the nozzle member, and a third fluid supply unit for supplying water to the nozzle member.

상기 제2 유체 공급부가 공급하는 상기 고온의 공기 또는 증기는 섭씨 100도 내지 섭씨 420도 범위 내의 온도를 가지며, 상기 제1 유체 공급부가 공급하는 상기 저온의 공기는 상기 고온의 공기 또는 증기보다 상대적으로 낮은 온도를 가질 수 있다.Wherein the high temperature air or steam supplied by the second fluid supply portion has a temperature within a range of 100 degrees Celsius to 420 degrees Celsius and the low temperature air supplied by the first fluid supply portion is relatively higher than the high temperature air or steam It can have a low temperature.

상기 노즐 부재는 이유체 노즐(twin fluid nozzle)을 포함할 수 있다.The nozzle member may include a twin fluid nozzle.

상기 제1 유체 공급부, 상기 제2 유체 공급부, 및 상기 제3 유체 공급부는 각각 유체를 저장하는 저장부와, 유체를 공급하기 위한 공급관, 그리고 상기 공급관에 설치된 조절 밸브를 포함할 수 있다.The first fluid supply unit, the second fluid supply unit, and the third fluid supply unit may each include a reservoir for storing fluid, a supply pipe for supplying fluid, and a regulating valve installed in the supply pipe.

상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 노즐 부재가 상기 제1 유체 공급부로부터 공급받은 상기 저온의 공기를 상기 촉매를 향해 분사하는 이물 제거 모드와, 상기 노즐 부재가 상기 제2 유체 공급부로부터 공급받은 상기 고온의 공기 또는 증기와 상기 제3 유체 공급부로부터 공급받은 상기 물을 함께 상기 촉매를 향해 분사하는 촉매 재생 모드, 그리고 상기 노즐 부재가 상기 제2 유체 공급부로부터 공급받은 상기 고온의 공기 또는 증기를 상기 촉매를 향해 분사하여 상기 촉매에 맺힌 상기 물을 제거하는 촉매 건조 모드 중 하나의 모드로 동작할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include a foreign matter removal mode in which the nozzle member injects the low temperature air supplied from the first fluid supply unit toward the catalyst, A catalyst regeneration mode in which the air or the vapor and the water supplied from the third fluid supply unit are injected together toward the catalyst, and the nozzle member moves the high temperature air or vapor supplied from the second fluid supply unit toward the catalyst And a catalyst drying mode in which the catalyst is sprayed to remove the water formed on the catalyst.

상기 재생 모드에서 상기 고온의 공기 또는 증기와 함께 분사되는 상기 물의 양은 전체 체적 유량을 기준으로 0.5% 내지 1% 범위 내에 속할 수 있다.The amount of water sprayed with the hot air or vapor in the regeneration mode may fall within the range of 0.5% to 1% based on the total volumetric flow rate.

상기 제1 유체 공급부, 상기 제2 유체 공급부, 및 상기 제3 유체 공급부의 유체 공급을 각각 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.And a controller for controlling the fluid supply of the first fluid supply unit, the second fluid supply unit, and the third fluid supply unit, respectively.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법은 저온의 공기를 분사하여 촉매에 끼인 입자상 물질을 제거하는 단계와, 고온의 공기 또는 증기와 물을 함께 분사하여 피독된 촉매를 재생하는 단계, 그리고 고온의 공기 또는 증기를 분사하여 촉매에 맺힌 상기 물을 제거하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for regenerating a catalyst for selective catalytic reduction, comprising the steps of: removing low-temperature air to remove particulate matter entrained in a catalyst; spraying hot air or steam and water together to form a poisoned catalyst , And spraying hot air or steam to remove the water formed in the catalyst.

상기 고온의 공기 또는 증기는 섭씨 100도 내지 섭씨 420도 범위 내의 온도를 가지며, 상기 저온의 공기는 상기 고온의 공기 또는 증기보다 상대적으로 낮은 온도를 가질 수 있다.The hot air or steam has a temperature in the range of 100 degrees Celsius to 420 degrees Celsius, and the low temperature air may have a relatively lower temperature than the hot air or vapor.

상기 고온의 공기 또는 증기와 함께 분사되는 상기 물의 양은 전체 체적 유량을 기준으로 0.5% 내지 1% 범위 내일 수 있다.The amount of water sprayed with the hot air or vapor may be in the range of 0.5% to 1% based on the total volumetric flow rate.

본 발명의 실시예들에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템 및 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법은 촉매에 끼인 이물질을 제거하고 필요에 따라 효과적으로 피독된 촉매를 재생하여 촉매의 활성을 안정적으로 유지할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the selective catalytic reduction system and the regeneration method of the catalyst for selective catalytic reduction can remove the impurities adhered to the catalyst and regenerate the poisoned catalyst effectively if necessary, thereby stably maintaining the activity of the catalyst.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3 내지 도 5는 도 2의 순서도에 따라 동작하는 선택적 촉매 환원 시스템을 단계적으로 도시한 구성도들이다. 1 is a block diagram of a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a regeneration method of a catalyst for selective catalytic reduction according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3 to 5 are block diagrams showing a selective catalyst reduction system operating in accordance with the flowchart of FIG. 2 in a step-by-step manner.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.The drawings are schematic and illustrate that they are not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And to the same structure, element or component appearing in more than one drawing, the same reference numerals are used to denote similar features.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically illustrate ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the illustration are expected. Thus, the embodiment is not limited to any particular form of the depicted area, but includes modifications of the form, for example, by manufacture.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR)(101)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction (SCR) 101 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 촉매(200), 반응기 본체(300), 노즐 부재(700), 제1 유체 공급부(810), 제2 유체 공급부(820), 및 제3 유체 공급부(830)를 포함한다.1, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention includes a catalyst 200, a reactor body 300, a nozzle member 700, a first fluid supply unit 810, A second fluid supply unit 820, and a third fluid supply unit 830.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 제1 유체 공급부(810), 제2 유체 공급부(820), 및 제3 유체 공급부(830)를 제어하는 제어부(900)를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention includes a control unit 900 for controlling the first fluid supply unit 810, the second fluid supply unit 820, and the third fluid supply unit 830 .

반응기 본체(300)는, 일례로, 스테인리스 스틸(stainless steel)을 소재로 만들어질 수 있다.The reactor body 300 may, for example, be made of stainless steel.

또한, 반응기 본체(300)는 촉매(200)를 내부에 수용한다. 그리고 반응기 본체(300)는 질소산화물(NOx) 및 입자상 물질(particulate matter) 등을 함유한 배기 가스가 유입되는 유입구(301)와 촉매(200)를 거친 배기 가스를 배출하는 배출구(209)를 갖는다.In addition, the reactor body 300 accommodates the catalyst 200 therein. The reactor body 300 has an inlet 301 through which exhaust gas containing nitrogen oxide (NOx) and particulate matter flows and an outlet 209 through which the exhaust gas is exhausted through the catalyst 200 .

또한, 도 1에 도시하지는 않았으나, 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 반응기 본체(300)의 유입구(301) 부근에 설치되어 반응기 본체(300)의 내부로 유입되는 배기 가스에 환원제를 분사하는 환원제 공급부를 더 포함할 수 있다. 분사된 환원제는 배기 가스와 혼합되어 촉매(200)로 향한다. 본 발명의 일 실시예에서는, 환원제로 암모니아(NH3)를 직접 사용하거나 우레아(urea)를 가수분해시켜 사용할 수 있다.1, the selective catalytic reduction system 101 is installed in the vicinity of the inlet 301 of the reactor main body 300, and supplies a reducing agent for spraying the reducing agent to the exhaust gas flowing into the reactor main body 300 And the like. The injected reducing agent is mixed with the exhaust gas and directed to the catalyst 200. In one embodiment of the present invention, ammonia (NH 3 ) may be directly used as a reducing agent or urea may be used by hydrolysis.

촉매(200)는 반응기 본체(300)의 내부에 설치된다. 촉매(200)는 반응기 본체(300)에 유입된 배기 가스를 정화하여 배기 가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시킨다. 즉, 촉매(200)는 배기 가스에 함유된 질소산화물(NOx)과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다. 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 디젤 엔진이 배출하는 배기 가스의 질소산화물(NOx)을 저감시킬 수 있다.The catalyst 200 is installed inside the reactor body 300. The catalyst 200 purifies the exhaust gas flowing into the reactor main body 300 to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. That is, the catalyst 200 reacts with the nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas and the reducing agent to reduce the nitrogen and water vapor. For example, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention can reduce the nitrogen oxide (NOx) of the exhaust gas discharged from the diesel engine.

촉매(200)는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 본 발명의 일 실시예에서는, 촉매(200)가 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매(200)가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매(200)가 활성 온도 범위 밖에서 반응할 경우, 효율이 저하된다.The catalyst 200 can be made of a variety of materials known to those skilled in the art, such as zeolite, vanadium, and platinum. As an example, in one embodiment of the present invention, the catalyst 200 may have an active temperature in the range of 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst 200 can be stably reduced without being poisoned. When the catalyst 200 reacts outside the activation temperature range, the efficiency decreases.

이와 같이, 배기 가스는 촉매(200)를 거치면서 질소산화물(NOx)의 함유량이 저감된다. 이때, 배기 가스에 함유된 입자상 물질(이하 "이물질"이라 함)이 촉매(200)에 흡착되어 촉매(200)의 성능을 저하시킬 수 있다.As described above, the content of nitrogen oxides (NOx) is reduced in the exhaust gas through the catalyst 200. At this time, the particulate matter contained in the exhaust gas (hereinafter referred to as "foreign matter") is adsorbed on the catalyst 200, and the performance of the catalyst 200 may be deteriorated.

또한, 반응기 본체(300)의 내부로 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도를 갖는 배기 가스가 유입되면, 배기 가스의 황산화물(SOx)과 환원제의 암모니아(NH4)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다. 촉매 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Further, when exhaust gas having a relatively low temperature of not less than 150 ° C. and less than 250 ° C. is introduced into the reactor main body 300, sulfur oxide (SOx) of the exhaust gas reacts with ammonia (NH 4 ) of the reducing agent A catalyst poisonous material is produced. The catalyst poisoning material may include at least one of ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 and ammonium hydrogen sulfite (NH 4 HSO 4 ).

촉매 피독 물질은 촉매(200)에 흡착되어 촉매(200)의 활성을 저하시킨다. 이러한 촉매 피독 물질은 외부 열원에 의해 분해되거나 제거될 수 있다.The catalyst poisoning material is adsorbed on the catalyst 200 to lower the activity of the catalyst 200. Such catalyst poisonous materials can be decomposed or removed by an external heat source.

전술한 바와 같이, 촉매(200)는 배기 가스가 함유한 질소산화물(NOx)을 저감시키는 과정에서 이물질이 끼이고 촉매 피독 물질에 피독되어 활성이 저하될 수 있다.As described above, the catalyst 200 may be impaired by foreign substances in the process of reducing nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas, and may be poisoned by the catalyst poisoning substance, resulting in decreased activity.

노즐 부재(700)는 반응기 본체(300) 내에 설치되어 촉매(200)를 향해 유체를 분사한다.The nozzle member 700 is installed in the reactor body 300 and injects the fluid toward the catalyst 200.

본 발명의 일 실시예에서, 노즐 부재(700)는 이유체 노즐(twin fluid nozzle)을 포함할 수 있다. 또한, 이유체 노즐(700)은 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the nozzle member 700 may include a twin fluid nozzle. In addition, the cannula nozzle 700 may have a variety of structures known to those skilled in the art.

제1 유체 공급부(810)는 노즐 부재(700)에 저온의 공기를 공급한다. 그리고 제2 유체 공급부(820)는 노즐 부재(700)에 고온의 공기 또는 증기를 공급한다. 여기서, 제2 유체 공급부(820)가 공급하는 고온의 공기 또는 증기는 섭씨 100도 내지 섭씨 420도 범위 내의 온도를 가질 수 있다. 그리고 제1 유체 공급부(810)가 공급하는 저온의 공기는 제2 유체 공급부(820)가 공급하는 고온의 공기 또는 증기보다 상대적으로 낮은 온도를 가질 수 있다. 제3 유체 공급부(830)는 노즐 부재(700)에 물을 공급한다.The first fluid supply unit 810 supplies low temperature air to the nozzle member 700. The second fluid supply unit 820 supplies hot air or steam to the nozzle member 700. Here, the high temperature air or steam supplied by the second fluid supply portion 820 may have a temperature within a range of 100 degrees centigrade to 420 degrees centigrade. The low temperature air supplied by the first fluid supply part 810 may have a relatively lower temperature than the high temperature air or steam supplied by the second fluid supply part 820. The third fluid supply unit 830 supplies water to the nozzle member 700.

또한, 제1 유체 공급부(810), 제2 유체 공급부(820), 및 제3 유체 공급부(830)는 각각 유체를 저장하는 저장부(806)와, 유체를 공급하기 위한 공급관(808), 그리고 공급관(808)에 설치된 조절 밸브(807)를 포함할 수 있다.The first fluid supply unit 810, the second fluid supply unit 820 and the third fluid supply unit 830 each include a reservoir 806 for storing fluid, a supply pipe 808 for supplying fluid, And a control valve 807 installed in the supply pipe 808.

제어부(900)는 제1 유체 공급부(810), 제2 유체 공급부(820), 및 제3 유체 공급부(830)의 유체 공급을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 제1 유체 공급부(810), 제2 유체 공급부(820), 및 제3 유체 공급부(830)의 조절 밸브(807)를 각각 제어하여 노즐 부재(700)에 공급되는 유체의 종류 및 유량을 제어할 수 있다.The controller 900 may control the fluid supply of the first fluid supply unit 810, the second fluid supply unit 820, and the third fluid supply unit 830. The control unit 900 controls the control valves 807 of the first fluid supply unit 810, the second fluid supply unit 820 and the third fluid supply unit 830 to supply the fluid to the nozzle member 700 The type of fluid and the flow rate can be controlled.

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 제어부(900)는 생략될 수도 있다.Meanwhile, in an embodiment of the present invention, the control unit 900 may be omitted.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응 시스템(101)은 이물 제거 모드와, 촉매 재생 모드, 그리고 촉매 건조 모드 중 하나의 모드로 동작할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction reaction system 101 according to an embodiment of the present invention may operate in one of a dehumidification mode, a catalyst regeneration mode, and a catalyst drying mode.

이물 제거 모드는 촉매(200)가 피독되지 않은 상태에서 촉매(200)에 끼인 이물질을 압축 공기를 통해 물리적으로 제거하기 위한 모드이다. 이물 제거 모드에서는 노즐 부재(700)가 제1 유체 공급부(810)로부터 공급받은 저온의 공기를 촉매(200)를 향해 분사한다.The foreign matter removing mode is a mode for physically removing foreign substances sandwiched by the catalyst 200 through compressed air in a state where the catalyst 200 is not poisoned. In the foreign matter removal mode, the nozzle member 700 injects low-temperature air supplied from the first fluid supply unit 810 toward the catalyst 200.

촉매 재생 모드는 촉매(200)가 피독된 상태에서 촉매(200)를 재생하기 위한 모드이다. 촉매 재생 모드에서는 노즐 부재(700)가 제2 유체 공급부(820)로부터 공급받은 고온의 공기 또는 증기와 제3 유체 공급부(830)로부터 공급받은 물을 함께 촉매를 향해 분사한다. 재생 모드에서 노즐 부재(700)를 통해 고온의 공기 또는 증기와 함께 분사되는 물의 양은 전체 체적 유량을 기준으로 0.5% 내지 1% 범위 내에 속한다.The catalyst regeneration mode is a mode for regenerating the catalyst 200 in a state where the catalyst 200 is poisoned. In the catalyst regeneration mode, the nozzle member 700 injects hot air or steam supplied from the second fluid supply unit 820 and water supplied from the third fluid supply unit 830 toward the catalyst together. In the regeneration mode, the amount of water sprayed with hot air or steam through the nozzle member 700 falls within the range of 0.5% to 1% based on the total volumetric flow rate.

고온의 공기 또는 증기와 함께 분사되는 물은 촉매(200)를 피독시킨 촉매 피독 물질을 녹인다. 이때, 고온의 공기 또는 증기는 물이 촉매 피독 물질과 고르게 접촉하도록 돕는 역할을 한다. 따라서, 전체 체적 유량 대비 물의 비율이 0.5% 미만이면 효과적으로 촉매 피독 물질을 녹여 분해하기 어렵다. 또한, 전체 체적 유량 대비 물의 비율이 1% 초과이면 촉매(200)가 손상될 수 있다.The hot air or water sprayed with the steam melts the catalyst poisoning material that poisoned the catalyst 200. At this time, hot air or steam serves to help the water evenly contact the catalyst poison. Therefore, if the ratio of the water to the total volumetric flow rate is less than 0.5%, it is difficult to effectively dissolve the catalyst poisonous substance and decompose. In addition, if the ratio of water to total volumetric flow rate is more than 1%, the catalyst 200 may be damaged.

촉매 건조 모드는 촉매 재생 모드에서 분사된 물이 촉매(200)에 맺혀 떨어지거나 촉매 피독 물질을 녹인 물이 재고착되는 것을 방지하기 위한 모드이다. 촉매 건조 모드에서는 노즐 부재(700)가 제2 유체 공급부(820)로부터 공급받은 고온의 공기 또는 증기를 촉매(200)를 향해 분사하여 촉매(200)에 맺힌 물을 제거한다.The catalyst drying mode is a mode for preventing the water sprayed in the catalyst regeneration mode from falling on the catalyst 200 or preventing the water from dissolving the catalyst poisoning substance from adhering. In the catalyst drying mode, the nozzle member 700 blows hot air or steam supplied from the second fluid supply unit 820 toward the catalyst 200 to remove water formed in the catalyst 200.

이때, 고온의 공기 또는 증기는 전술한 바와 같이 섭씨 100도 내지 섭씨 420도 범위 내의 온도를 가질 수 있다. 고온의 공기 또는 증기가 섭씨 100도 미만이면, 분해된 촉매 피독 물질이 다시 고착될 수 있다. 그리고 고온의 공기 또는 증기가 섭씨 420도 초과이면 촉매(200)를 손상시킬 수 있다.At this time, the hot air or steam may have a temperature in the range of 100 degrees centigrade to 420 degrees centigrade as described above. If hot air or steam is below 100 degrees Celsius, the degraded catalyst poisonous material may be reattached. And if the high temperature air or steam is more than 420 degrees Celsius, the catalyst 200 may be damaged.

이와 같이, 노즐 부재(700)는 촉매(200)에 끼인 이물질의 제거와 촉매(200)의 재생에 모두 사용될 수 있다.As described above, the nozzle member 700 can be used both for removal of impurities sandwiched by the catalyst 200 and for regeneration of the catalyst 200.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 촉매(200)에 끼인 이물질을 제거하고 필요에 따라 효과적으로 피독된 촉매(200)를 재생하여 촉매(200)의 활성을 안정적으로 유지할 수 있다.The selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention can remove the impurities adhered to the catalyst 200 and regenerate the poisoned catalyst 200 effectively if necessary, The activity can be stably maintained.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원용 촉매(200)의 재생 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of regenerating the catalyst 200 for selective catalytic reduction according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 촉매(200)가 피독되지 않은 상태에서는 저온의 공기를 분사하여 촉매(200)에 끼인 이물질을 물리적으로 제거한다(S100). 이에, 배기 가스에 함유된 이물질이 촉매(200)에 흡착되어 촉매(200)의 성능을 저하시키는 것을 억제할 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3, when the catalyst 200 is not poisoned, low-temperature air is injected to physically remove the foreign substance sandwiched by the catalyst 200 (S100). Thus, it is possible to suppress the deterioration of the performance of the catalyst 200 due to adsorption of the foreign substances contained in the exhaust gas to the catalyst 200.

이때, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(900)는 제2 유체 공급부(820) 및 제3 유체 공급부(830)의 조절 밸브(807)를 각각 차단하고 제1 유체 공급부(810)의 조절 밸브(807)를 개방하여 노즐 부재(700)에 저온의 공기를 공급한다. 그리고 노즐 부재(700)는 촉매(200)를 향해 저온의 공기를 분사한다.The control unit 900 of the selective catalytic reduction system 101 blocks the control valve 807 of the second fluid supply unit 820 and the third fluid supply unit 830 and controls the control valve 807 of the first fluid supply unit 810, (807) to supply the low temperature air to the nozzle member (700). The nozzle member (700) injects low temperature air toward the catalyst (200).

운전 시간이 경과하면서 촉매(200)가 피독되면, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 고온의 공기 또는 증기와 물을 함께 분사하여 피독된 촉매(200)를 재생한다(S200). 이에, 촉매 피독 물질이 흡착되어 활성이 저하된 촉매(200)를 재생시킬 수 있다.When the catalyst 200 is poisoned with the lapse of the operation time, the poisoned catalyst 200 is regenerated by injecting hot air or steam and water together as shown in FIG. 2 and FIG. 4 (S200). Accordingly, the catalyst 200 having the catalyst poisoning substance adsorbed and degraded in activity can be regenerated.

이때, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(900)는 제1 유체 공급부(810)의 조절 밸브(807)를 차단하고, 제2 유체 공급부(820) 및 제3 유체 공급부(830)의 조절 밸브(807)를 각각 개방하여 노즐 부재(700)에 고온의 공기 또는 증기와 물을 공급한다. 그리고 노즐 부재(700)는 촉매(200)를 향해 고온의 공기 또는 증기와 물을 함께 분사한다. 노즐 부재(700)를 통해 촉매(200)를 향해 고온의 공기 또는 증기와 함께 분사되는 물의 양은 전체 체적 유량을 기준으로 0.5% 내지 1% 범위 내에 속한다.The control unit 900 of the selective catalytic reduction system 101 cuts off the control valve 807 of the first fluid supply unit 810 and controls the control valves of the second fluid supply unit 820 and the third fluid supply unit 830, (807) to supply hot air or steam and water to the nozzle member (700). The nozzle member 700 injects hot air or steam and water together toward the catalyst 200. The amount of hot air or water sprayed with the vapor through the nozzle member 700 toward the catalyst 200 falls within the range of 0.5% to 1% based on the total volumetric flow rate.

고온의 공기 또는 증기와 함께 분사되는 물은 촉매(200)를 피독시킨 촉매 피독 물질을 녹인다. 고온의 공기 또는 증기는 물이 촉매 피독 물질과 고르게 접촉하도록 돕는 역할을 한다. 따라서, 전체 체적 유량 대비 물의 비율이 0.5% 미만이면 촉매 피독 물질을 녹여 분해하기 어렵다. 또한, 전체 체적 유량 대비 물의 비율이 1% 초과이면 촉매를 손상시킬 수 있다.The hot air or water sprayed with the steam melts the catalyst poisoning material that poisoned the catalyst 200. Hot air or steam serves to help the water evenly contact the catalyst poison. Therefore, when the ratio of the water to the total volumetric flow rate is less than 0.5%, it is difficult to dissolve the catalyst poisoning substance to decompose. In addition, if the ratio of water to total volumetric flow rate is more than 1%, the catalyst may be damaged.

촉매 피독 물질이 물에 녹아 분해되면, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 고온의 공기 또는 증기를 분사하여 촉매(200)에 맺힌 물을 제거한다(S300). 이에, 물이 촉매(200)에 맺혀 떨어지거나 촉매 피독 물질을 녹인 물이 재고착되는 것을 방지할 수 있다.When the catalyst poisonous substance is dissolved in water and decomposed, the water formed in the catalyst 200 is removed by spraying high temperature air or steam as shown in FIGS. 2 and 5 (S300). Thus, it is possible to prevent the water from falling down on the catalyst 200 and preventing the water from dissolving the catalyst poisoning substance from adhering.

이때, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(900)는 제1 유체 공급부(810) 및 제3 유체 공급부(830)의 조절 밸브(807)를 각각 차단하고, 제2 유체 공급부(820)의 조절 밸브(807)를 개방하여 노즐 부재(700)에 고온의 공기 또는 증기를 공급한다. 그리고 노즐 부재(700)는 촉매(200)를 향해 고온의 공기 또는 증기를 분사한다. 노즐 부재(700)를 통해 촉매(200)를 향해 분사되는 고온의 공기 또는 증기는 섭씨 100도 내지 섭씨 420도 범위 내의 온도를 가질 수 있다. 고온의 공기 또는 증기가 섭씨 100도 미만이면, 분해된 촉매 피독 물질이 다시 고착될 수 있다. 그리고 고온의 공기 또는 증기가 섭씨 420도 초과이면 촉매를 손상시킬 수 있다.The control unit 900 of the selective catalytic reduction system 101 blocks the control valves 807 of the first fluid supply unit 810 and the third fluid supply unit 830 and controls the control of the second fluid supply unit 820 The valve 807 is opened to supply hot air or steam to the nozzle member 700. The nozzle member 700 injects hot air or steam toward the catalyst 200. The hot air or steam injected through the nozzle member 700 toward the catalyst 200 may have a temperature in the range of 100 degrees centigrade to 420 degrees centigrade. If hot air or steam is below 100 degrees Celsius, the degraded catalyst poisonous material may be reattached. And high temperature air or steam above 420 degrees Celsius may damage the catalyst.

이와 같은 방법에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법은 촉매(200)에 끼인 이물질을 제거하고 필요에 따라 효과적으로 피독된 촉매(200)를 재생하여 촉매(200)의 활성을 안정적으로 유지할 수 있다.According to the method of the present invention, the regeneration method of the catalyst for selective catalytic reduction according to an embodiment of the present invention can remove the impurities adhered to the catalyst 200, regenerate the poisoned catalyst 200 effectively, Can be stably maintained.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. will be.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

101: 선택적 촉매 환원 시스템 200: 촉매
300: 반응기 본체 301: 유입구
309: 배출구 700: 노즐 부재
806: 저장부 807: 조절 밸브
808: 공급관 810: 제1 유체 공급부
820: 제2 유체 공급부 830: 제3 유체 공급부
900: 제어부101: Selective Catalytic Reduction System 200: Catalyst
300: reactor body 301: inlet
309: outlet 700: nozzle member
806: storage unit 807: regulating valve
808: Supply pipe 810: First fluid supply part
820: second fluid supply part 830: third fluid supply part
900:

Claims (10)

질소산화물(NOx)을 저감시키는 촉매;
상기 촉매를 내부에 수용하며, 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(particulate matter)을 함유한 배기 가스가 유입되는 유입구와 상기 촉매를 거친 상기 배기 가스가 배출되는 배출구를 갖는 반응기 본체;
상기 촉매를 향해 유체를 분사하도록 상기 반응기 본체 내에 설치된 노즐 부재;
상기 노즐 부재에 저온의 공기를 공급하는 제1 유체 공급부;
상기 노즐 부재에 고온의 공기 또는 증기를 공급하는 제2 유체 공급부; 및
상기 노즐 부재에 물을 공급하는 제3 유체 공급부
를 포함하는 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템.A catalyst for reducing nitrogen oxides (NOx);
A reactor body having the catalyst therein and having an inlet through which exhaust gas containing nitrogen oxide (NOx) and particulate matter flows and an outlet through which the exhaust gas through the catalyst is discharged;
A nozzle member installed in the reactor body to inject a fluid toward the catalyst;
A first fluid supply unit for supplying low temperature air to the nozzle member;
A second fluid supply unit for supplying high temperature air or steam to the nozzle member; And
A third fluid supply part for supplying water to the nozzle member,
(SCR) system. ≪ / RTI > 제1항에서,
상기 제2 유체 공급부가 공급하는 상기 고온의 공기 또는 증기는 섭씨 100도 내지 섭씨 420도 범위 내의 온도를 가지며,
상기 제1 유체 공급부가 공급하는 상기 저온의 공기는 상기 고온의 공기 또는 증기보다 상대적으로 낮은 온도를 갖는 선택적 촉매 환원 시스템.The method of claim 1,
The hot air or steam supplied by the second fluid supply has a temperature in the range of 100 degrees centigrade to 420 degrees centigrade,
Wherein the low temperature air supplied by the first fluid supply has a relatively lower temperature than the high temperature air or steam. 제1항에서,
상기 노즐 부재는 이유체 노즐(twin fluid nozzle)을 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.The method of claim 1,
Wherein the nozzle member comprises a twin fluid nozzle. 제1항에서,
상기 제1 유체 공급부, 상기 제2 유체 공급부, 및 상기 제3 유체 공급부는 각각 유체를 저장하는 저장부와, 유체를 공급하기 위한 공급관, 그리고 상기 공급관에 설치된 조절 밸브를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.The method of claim 1,
Wherein the first fluid supply portion, the second fluid supply portion, and the third fluid supply portion each include a reservoir for storing a fluid, a supply pipe for supplying fluid, and a regulating valve provided in the supply pipe. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
상기 노즐 부재가 상기 제1 유체 공급부로부터 공급받은 상기 저온의 공기를 상기 촉매를 향해 분사하는 이물 제거 모드와;
상기 노즐 부재가 상기 제2 유체 공급부로부터 공급받은 상기 고온의 공기 또는 증기와 상기 제3 유체 공급부로부터 공급받은 상기 물을 함께 상기 촉매를 향해 분사하는 촉매 재생 모드; 그리고
상기 노즐 부재가 상기 제2 유체 공급부로부터 공급받은 상기 고온의 공기 또는 증기를 상기 촉매를 향해 분사하여 상기 촉매에 맺힌 상기 물을 제거하는 촉매 건조 모드
중 하나의 모드로 동작하는 선택적 촉매 환원 시스템.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A foreign matter removal mode in which the nozzle member injects the low temperature air supplied from the first fluid supply unit toward the catalyst;
A catalyst regeneration mode in which the nozzle member injects the hot air or vapor supplied from the second fluid supply unit and the water supplied from the third fluid supply unit toward the catalyst together; And
A catalyst drying mode in which the nozzle member injects the hot air or steam supplied from the second fluid supply unit toward the catalyst to remove the water formed on the catalyst,
The selective catalytic reduction system operating in one of the two modes. 제5항에서,
상기 재생 모드에서 상기 고온의 공기 또는 증기와 함께 분사되는 상기 물의 양은 전체 체적 유량을 기준으로 0.5% 내지 1% 범위 내인 선택적 촉매 환원 시스템.The method of claim 5,
Wherein the amount of water injected with the hot air or vapor in the regeneration mode is in the range of 0.5% to 1% based on the total volumetric flow rate. 제5항에서,
상기 제1 유체 공급부, 상기 제2 유체 공급부, 및 상기 제3 유체 공급부의 유체 공급을 각각 제어하는 제어부를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.The method of claim 5,
Further comprising a control unit for controlling fluid supply to the first fluid supply unit, the second fluid supply unit, and the third fluid supply unit, respectively. 저온의 공기를 분사하여 촉매에 끼인 입자상 물질을 제거하는 단계;
고온의 공기 또는 증기와 물을 함께 분사하여 피독된 촉매를 재생하는 단계; 및
고온의 공기 또는 증기를 분사하여 촉매에 맺힌 상기 물을 제거하는 단계
를 포함하는 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법.Removing particulate matter trapped in the catalyst by injecting low-temperature air;
Spraying hot air or steam and water together to regenerate the poisoned catalyst; And
A step of spraying hot air or steam to remove the water formed on the catalyst
And a catalyst for selective catalytic reduction. 제8항에서,
상기 고온의 공기 또는 증기는 섭씨 100도 내지 섭씨 420도 범위 내의 온도를 가지며,
상기 저온의 공기는 상기 고온의 공기 또는 증기보다 상대적으로 낮은 온도를 갖는 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법.9. The method of claim 8,
The hot air or steam has a temperature in the range of 100 degrees centigrade to 420 degrees centigrade,
Wherein the low temperature air has a relatively lower temperature than the high temperature air or vapor. 제8항 또는 제9항에서,
상기 고온의 공기 또는 증기와 함께 분사되는 상기 물의 양은 전체 체적 유량을 기준으로 0.5% 내지 1% 범위 내인 선택적 촉매 환원용 촉매의 재생 방법.
10. The method according to claim 8 or 9,
Wherein the amount of water injected with the hot air or vapor is in the range of 0.5% to 1% based on the total volumetric flow rate.
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