KR20150013045A - Method for the exhaust gas retreatment on an internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an internal combustion engine (10) including exhaust gas purification through an SCR catalytic converter (14) and at least one end exhaust gas turbo charge through at least one exhaust gas turbocharger (13), and a method to retreat exhaust gas in an internal combustion engine operated by heavy oil. According to the present invention, an SCR catalytic converter (14) is arranged on the upstream of the or each exhaust gas turbocharger (13) in the flowing direction of exhaust gas; sulfur dioxide is oxidized, thereby sulfur trioxide is formed on the upstream of the or each exhaust gas turbocharger (13), and on the downstream of the SCR catalytic converter (14) in the flowing direction of the exhaust gas; and sulfur trioxide is condensed, thereby sulfuric acid is formed and the sulfuric acid is removed from the exhaust gas on the downstream of the or each exhaust gas turbocharger (13) in the flowing direction of the exhaust gas.

Description

내연기관에서의 배기 가스 재처리 방법 및 내연기관{METHOD FOR THE EXHAUST GAS RETREATMENT ON AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas recirculation method for an internal combustion engine,

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 내연기관에서 배기 가스 재처리 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 제 8 항의 전제부에 따른 내연기관에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reprocessing an exhaust gas in an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. The present invention also relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 8.

DE 10 2004 027 593 A1에는 일단 또는 2단의 배기 가스 과급 및 SCR 촉매 변환기에 의한 배기 가스 정화가 이루어지는 내연기관이 개시되어 있다. 일단의 배기 가스 과급의 경우, 상기 선행 기술에 따른 SCR 촉매 변환기는 배기 가스 터보 과급기의 터빈 하류에 또는 배기 가스 터보 과급기의 터빈의 상류에 배치된다. 2개의 배기 가스 터보 과급기를 구비한 2단 배기 가스 과급의 경우, 상기 선행 기술에 따른 SCR 촉매 변환기는 2개의 배기 가스 터보 과급기의 2개의 터빈 사이에 접속된다. 또한, 상기 선행 기술에는 배기 가스를 SCR 촉매 변환기를 지나 SCR 촉매 변환기 하류에 배치된 배기 가스 터보 과급기의 터빈의 방향으로 안내하기 위해 바이패스 라인을 통해 SCR 촉매 변환기를 우회하는 것이 이미 개시되어 있다. 상기 바이패스 라인을 통한 배기 가스 흐름은 조절 장치에 의해 조절될 수 있다.DE 10 2004 027 593 A1 discloses an internal combustion engine in which exhaust gas purification is carried out by one or two stages of exhaust gas supercharging and SCR catalytic converters. In the case of a set of exhaust gas supercharges, the prior art SCR catalytic converter is disposed downstream of the turbine of the exhaust gas turbocharger or upstream of the turbine of the exhaust gas turbocharger. In the case of a two-stage exhaust gas supercharger with two exhaust gas turbochargers, the prior art SCR catalytic converter is connected between two turbines of two exhaust gas turbochargers. The prior art also discloses bypassing the SCR catalytic converter through the bypass line to guide the exhaust gas through the SCR catalytic converter in the direction of the turbine of the exhaust gas turbocharger disposed downstream of the SCR catalytic converter. The exhaust gas flow through the bypass line can be controlled by a regulating device.

SCR 촉매 변환기에 의해 배기 가스 중의 산화질소, 특히 일산화질소 및 이산화질소를 규정된 방식으로 줄이는 것이 이미 가능하기는 하지만, 특히 중유로 작동되는 내연기관에서 SO2 방출을 줄이고자 하는 추가적인 요구가 있다.Although it is already possible to reduce the nitrogen oxides in the exhaust gas, in particular nitrogen monoxide and nitrogen dioxide, in a prescribed manner by the SCR catalytic converter, there is a further need to reduce SO 2 emissions, particularly in internal combustion engines operating with heavy oil.

이로부터 출발하여, 본 발명의 목적은 내연기관에서의 배기 가스 재처리를 위한 새로은 타입의 방법 및 새로운 타입의 내연기관을 안출하는 데 주안점을 두고 있다.Starting from this, it is an object of the present invention to focus on finding a new type of method for the reprocessing of exhaust gases in an internal combustion engine and a new type of internal combustion engine.

상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 방법에 의해 해결된다. 본 발명에 따라, 이산화황을 산화시키기 위한 촉매 변환기가 배기 가스 터보 과급기의 상류에서 배기 가스 터보 과급식 내연기관의 배기 가스 내에 설치되고, 배기 가스의 유동 방향으로 볼 때 상기 또는 각각의 배기 가스 터보 과급기의 하류에서 삼산화황이 축합되어 황산을 형성하고, 황산 및/또는 황산염으로서 배기 가스로부터 제거된다.This problem is solved by the method according to claim 1. According to the present invention, a catalytic converter for oxidizing sulfur dioxide is installed in the exhaust gas of the exhaust gas turbo and the feed internal combustion engine upstream of the exhaust gas turbo supercharger, and when viewed in the flow direction of the exhaust gas, The sulfur trioxide is condensed to form sulfuric acid and is removed from the exhaust gas as sulfuric acid and / or sulfate.

본 발명에 따라 특히 중유로 작동되는 내연기관에서 SO2 배출을 줄이기 위해 2가지 조치, 즉 한편으로는 배기 가스 과급의 상류에서 산화황을 산화시켜 삼산화황을 형성하는 조치와, 다른 한편으로는 배기 가스 과급의 하류에서 삼산화황을 축합하여 황산을 형성하는 조치가 조합되어 사용된다. 이산화황을 삼산화황으로 산화시키는 것은 SO2 산화 촉매 변환기에 의해 이루어지고, 이 경우 상기 산화가 배기 가스 과급의 상류에서 상기 산화 촉매 변환기에서 이루어지기 때문에 삼산화황으로 이산화황의 산화시 배기 가스가 높은 온도 및 높은 압력을 갖고, 그에 따라 SO2 산화가 최적의 작동 조건 하에서 가속되어 진행되며, 특히 적합한 예열 장치에 의해 배기 가스를 예열할 필요 없이 진행된다. 또한, 배기 가스 과급의 하류에서 삼산화황이 축합되어 황산을 형성한다. 이 경우, 배기 가스 과급의 상기 또는 각각의 터빈을 통한 엔탈피 기울기로 인해 산화질소로부터 이산화질소로의 산화보다 훨씬 더 낮은 온도에서 삼산화황으로부터 황산으로의 축합이 이루어지므로, 배기 가스 과급의 하류에서 삼산화황으로부터 황산으로의 축합도 최적으로 작동 조건으로 그리고 그에 따라 효율적으로 이루어질 수 있다.In accordance with the present invention, in order to reduce SO 2 emissions, in particular in heavy oil-operated internal combustion engines, two measures are taken: the oxidation of sulfur oxides upstream of the exhaust gas charge to form sulfur trioxide and, on the other hand, And measures to form sulfuric acid by condensing sulfur trioxide downstream of the supercharging are used in combination. Oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide is carried out by means of an SO 2 oxidation catalytic converter in which the oxidation takes place in the oxidation catalytic converter upstream of the exhaust gas charge, So that the SO 2 oxidation is accelerated under optimal operating conditions and proceeds without the need to preheat the exhaust gas, particularly by means of a suitable preheater. Further, sulfur trioxide is condensed at the downstream of the exhaust gas supercharger to form sulfuric acid. In this case, condensation from sulfur trioxide to sulfuric acid occurs at a much lower temperature than the oxidation from nitrogen oxide to nitrogen dioxide due to the enthalpy slope through the or each turbine of the exhaust gas supercharging, so that sulfuric acid Can also be optimally effected under operating conditions and accordingly.

본 발명에 따라, SCR 촉매 변환기가 SO2 산화 촉매 변환기의 상류에 설치되는 방식으로 상기 방법이 SCR 촉매 변환기와 조합될 수 있다.According to the invention, in such a way that the SCR catalytic converter which is installed upstream of SO 2 oxidation catalytic converter, the method may be combined with the SCR catalytic converter.

바람직하게는 암모니아, 및/또는 배기 가스 중에서 암모니아로 변환되는 암모니아 전구체 물질이 SCR 촉매 변환기의 상류에서 배기 가스 내로 도입된다. SCR 촉매 변환기의 상류에서 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질을 배기 가스 내로 도입하는 것은 SCR 촉매 변환기 내에서 산화질소의 효과적인 변환을 허용한다. Preferably, ammonia and / or ammonia precursor material which is converted to ammonia in the exhaust gas is introduced into the exhaust gas upstream of the SCR catalytic converter. Introducing ammonia and / or ammonia precursor materials upstream of the SCR catalytic converter into the exhaust gas allows effective conversion of nitrogen oxides in the SCR catalytic converter.

본 발명의 제 1 바람직한 개선예에 따라, 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질은, 공급 비가 NH3/NOx > 1 이며 그에 따라 SCR 촉매변환기의 하류에서 암모니아가 배기 가스 내에 주어져서 황산의 중성화에 사용되도록, 배기 가스 내로 도입된다. 본 발명의 제 2 바람직한 개선예에 따라, SCR 촉매 변환기의 상류에서 그리고 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질이 배기 가스 내로 도입되는 위치의 하류에서, 배기 가스 부분 흐름이 분기되고, 상기 배기 가스 부분 흐름을 통해 황산 축합의 하류에서 황산에 또는 황산 축합의 상류에서 배기 가스에 암모니아가 공급될 수 있고, 상기 암모니아는 황산의 중화에 사용된다. 2개의 바람직한 개선예에 의해, 축합시 생기는 황산을 특히, SCR 촉매 변환기에서 필요한 암모니아에 의해 중화시키는 것이 가능하다. 축합시 생기는 황산의 중화를 위해, 별도의 염기성 성분은 필요 없다.According to a first preferred refinement of the invention, the ammonia and / or ammonia precursor material has a feed ratio NH 3 / NO x ≫ 1, whereby ammonia is introduced into the exhaust gas downstream of the SCR catalytic converter to be used for neutralization of sulfuric acid. According to a second preferred refinement of the invention, an exhaust gas partial stream is branched upstream of the SCR catalytic converter and downstream of the position where the ammonia and / or ammonia precursor material is introduced into the exhaust gas, Ammonia can be supplied to the exhaust gas downstream of the sulfuric acid condensation to sulfuric acid or upstream of the sulfuric acid condensation, and the ammonia is used for neutralization of sulfuric acid. With two preferred refinements, it is possible to neutralize the sulfuric acid produced during the condensation, in particular by the ammonia required in the SCR catalytic converter. In order to neutralize the sulfuric acid generated during the condensation, no additional basic component is required.

바람직하게는 배기 가스 부분 흐름의 배기 가스가 추가의 SCR 촉매 변환기를통해 및/또는 가수분해 촉매 변환기를 통해 안내된다. 한편으로 이는 가수분해 촉매 변환기에서 NH3 전구체 물질의 양적 분해를 보장하고, 다른 한편으로는 황산의 중화를 위해 필요한 NH3를 포함하는 배기 가스 통로를 통해 산화질소가 방출된다.Preferably, the exhaust gas of the exhaust gas fraction flow is conducted through the additional SCR catalytic converter and / or through the hydrolysis catalytic converter. On the one hand this ensures the quantitative decomposition of the NH 3 precursor material in the hydrolysis catalytic converter and on the other hand it releases nitrogen oxides through the exhaust gas passages containing NH 3 which are necessary for the neutralization of the sulfuric acid.

본 발명에 따른 내연기관은 청구항 제 12 항에 규정된다.The internal combustion engine according to the present invention is defined in claim 12.

본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들 및 하기 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예들이 도면을 참고로 설명되지만, 이것에 제한되는 것은 아니다.Preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims and the following description. Embodiments of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 과급식 내연기관의 개략도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 과급식 내연기관의 개략도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 과급식 내연기관의 개략도.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 과급식 내연기관의 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view of a power-assisted internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention; Fig.
2 is a schematic diagram of a power-assisted internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention;
3 is a schematic diagram of a power-assisted internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a power-assisted internal combustion engine according to a fourth embodiment of the present invention;

본 발명은 내연기관, 특히 중유로 작동되는 선박 디젤 엔진에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 내연기관에서 배기 가스 재처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an internal combustion engine, particularly a marine diesel engine operated with heavy oil. Further, the present invention relates to a method for reprocessing an exhaust gas in the internal combustion engine.

중유로 작동되는 내연기관의 특수성은 내연기관에 의해 사용되는 연료, 즉 중유가 높은 황 함량을 갖는다는 것이다. 배기 가스 규정이 점점 더 엄격해짐에 따라, 산화황 배출을 더 줄일 필요가 있다. 본 발명은 중유로 작동되는 내연기관에서 SO2 배출을 효과적으로 줄일 수 있는 조치들 또는 특징들을 제시한다.The specificity of an internal combustion engine operated by heavy oil is that the fuel used by the internal combustion engine, that is, the heavy oil, has a high sulfur content. As emissions regulations become increasingly stringent, there is a need to further reduce sulfur oxide emissions. The present invention provides measures or features that can effectively reduce SO 2 emissions in heavy oil powered internal combustion engines.

도 1은 다수의 실린더(12)를 구비한 엔진(11), 배기 가스 터보 과급기(13)를 통한 배기 가스 과급 및 SCR 촉매 변환기(14)를 통한 배기 가스 정화를 포함하는 본 발명에 따른 제 1 내연기관(10)을 도시한다.1 shows a first embodiment according to the invention comprising an engine 11 with a plurality of cylinders 12, an exhaust gas supercharger via an exhaust gas turbocharger 13 and an exhaust purification via an SCR catalytic converter 14 1 shows an internal combustion engine 10.

연료, 특히 중유의 연소시, 엔진(11)의 실린더(12)에서 발생하는 배기 가스는 배기 가스 정화를 위해 먼저 SCR 촉매 변환기(14)를 통해 그리고 후속해서 에너지 회수를 위해 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)을 통해 안내되고, 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15) 내에서 배기 가스의 팽창 시에 얻어지는 에너지는 실린더(2)에서 연료의 연소를 위해 필요한 급기를 배기 가스 터보 과급기(13)의 압축기(16)의 영역에서 압축하기 위해 사용된다.The exhaust gas generated in the cylinder 12 of the engine 11 during the combustion of fuel, particularly heavy oil, is first supplied to the exhaust gas turbocharger 13 for energy recovery via the SCR catalytic converter 14, And the energy obtained when the exhaust gas expands in the turbine 15 of the exhaust gas turbocharger 13 is supplied to the exhaust gas turbocharger 13 through the exhaust gas turbocharger 13, Is used for compressing in the region of the compressor (16) of the supercharger (13).

SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 배기 가스 내로 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질이 도입되고, 상기 암모니아 전구체 물질은 예를 들면 우레아 수용액일 수 있다. 이러한 암모니아 전구체 물질은 배기 가스 내에서 변환되어 암모니아를 형성하고, SCR 촉매 변환기(14)는 산화질소의 변환시 환원제로서 암모니아를 필요로 한다.An ammonia and / or ammonia precursor material is introduced into the exhaust gas upstream of the SCR catalytic converter 14, and the ammonia precursor material may be, for example, an urea aqueous solution. This ammonia precursor material is converted in the exhaust gas to form ammonia, and the SCR catalytic converter 14 requires ammonia as a reducing agent in the conversion of nitrogen oxides.

도 1에는 암모니아 제너레이터(17)가 도시되고, 상기 암모니아 제너레이터에서는 암모니아가 형성된다. 도 1에서 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 암모니아가 엔진(11)의 실린더(12)를 벗어난 배기 가스 내로 도입된다.In Fig. 1, an ammonia generator 17 is shown, and ammonia is formed in the ammonia generator. 1, ammonia is introduced into the exhaust gas outside the cylinder 12 of the engine 11, upstream of the SCR catalytic converter 14. [

본 발명에 따라 배기 가스의 유동 방향으로 SCR 촉매 변환기(14)의 하류에서 그리고 터빈(15)의 상류에서 배기 가스 터보 과급기(13)는 배기 가스의 이산화황을 이산화질소로 산화시킨다. 즉, 도 1에 따라 배기 가스의 유동 방향으로 SCR 촉매 변환기(14)의 하류에 그리고 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)의 상류에 배치된 SO2 산화 촉매 변환기(18)에 의해 산화시킨다. SO2 산화 촉매 변환기의 이러한 위치 설정으로 인해, SO2 산화가 높은 온도 및 높은 압력에서, 그에 따라 효과적으로 실시될 수 있고, SO2 산화 촉매 변환기(18)의 상류에서 배기 가스의 예열은 필요 없다.The exhaust gas turbocharger 13 downstream of the SCR catalytic converter 14 and upstream of the turbine 15 in the flow direction of the exhaust gas according to the present invention oxidizes the sulfur dioxide of the exhaust gas to nitrogen dioxide. 1 by the SO 2 oxidation catalytic converter 18 disposed downstream of the SCR catalytic converter 14 in the flow direction of the exhaust gas and upstream of the turbine 15 of the exhaust gas turbocharger 13, . Due to this positioning of the SO 2 oxidation catalytic converter, SO 2 oxidation can be effected accordingly at high temperatures and high pressures, and no preheating of the exhaust gas upstream of the SO 2 oxidation catalytic converter 18 is required.

또한, 본 발명에 따라 배기 가스의 유동 방향으로 배기 가스 터보 과급기(13)의 하류에서, 즉 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)의 하류에서 삼산화황이 황산으로 축합된다. 이를 위해, 도 1에 따라 배기 가스 터보 과급기(13)의 하류에, 즉 상기 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)의 하류에 H2SO4 축합기(19; condenser))가 배치된다. 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)을 벗어난 배기 가스가 H2SO4 축합기(19)에 공급되고, 이 경우 H2SO4 축합기를 한편으로는 배기 가스가 그리고 다른 한편으로는 황산이 벗어나며, H2SO4 축합기(19)에서 삼산화황의 축합으로 인해 생기는 황산은 용기(20) 내에 모인다.Further, in accordance with the present invention, sulfur trioxide is condensed with sulfuric acid at the downstream of the exhaust gas turbocharger 13 in the flow direction of the exhaust gas, that is, downstream of the turbine 15 of the exhaust gas turbocharger 13. To this end, a H 2 SO 4 condenser 19 is disposed downstream of the exhaust gas turbocharger 13, that is, downstream of the turbine 15 of the exhaust gas turbocharger 13, according to FIG. 1 . Exhaust gas leaving the turbine 15 of the exhaust gas turbocharger 13 is supplied to the H 2 SO 4 condenser 19 where the H 2 SO 4 condenser is combined with the exhaust gas on the one hand and sulfuric acid And the sulfuric acid resulting from the condensation of sulfur trioxide in the H 2 SO 4 condenser 19 collects in the vessel 20.

터빈(15)을 통한 엔탈피 기울기로 인해, SO2 산화 촉매 변환기에서의 산화보다 훨씬 더 낮은 온도에서 H2SO4 축합기(19)에서의 축합이 이루어진다. SO2 산화 촉매 변환기(18)에서의 산화 및 H2SO4 축합기(19)에서의 축합이 최적의 프로세스 조건에서 이루어진다.Due to the enthalpy slope through the turbine 15, condensation in the H 2 SO 4 condenser 19 occurs at a much lower temperature than oxidation in the SO 2 oxidation catalytic converter. The oxidation in the SO 2 oxidation catalytic converter 18 and the condensation in the H 2 SO 4 condenser 19 are performed under optimum process conditions.

여기서, SO2 산화 촉매 변환기(18)의 영역에서 활성 성분으로서 바나듐 V 및/또는 칼륨 K 및/또는 나트륨 Na 및/또는 세슘 Cs 및/또는 철 Fe 및/또는 세륨 Ce 및 경우에 따라 이 원소들의 산화물이 사용될 수 있다는 것이 지적된다.Here, in the region of the SO 2 oxidation catalytic converter 18, vanadium V and / or potassium K and / or sodium Na and / or cesium Cs and / or iron Fe and / or cerium Ce and, optionally, It is pointed out that oxides can be used.

바나듐의 양은 5%보다 많고, 바람직하게는 7%보다 많고, 더욱 바람직하게는 9%보다 많다, The amount of vanadium is greater than 5%, preferably greater than 7%, more preferably greater than 9%

본 발명의 바람직한 개선예에 따라, 축합시 생긴 황산은 중화되며, 이 경우 황산의 염이 형성된다.According to a preferred refinement of the invention, the sulfuric acid formed upon condensation is neutralized, in which case a salt of sulfuric acid is formed.

이를 위해, 도 1의 실시예에서 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질은, 공급 비가 NH3/NOx > 1 이어서, SCR 촉매 변환기(14)의 하류에서 암모니아가 배기 가스 내에 주어지고, 상기 암모니아가 H2SO4 축합기(19)의 영역에서 생긴 황산의 중화를 위해 사용될 수 있도록, 배기 가스 내로 도입될 수 있다.1, the ammonia and / or ammonia precursor material is supplied in the exhaust gas downstream of the SCR catalytic converter 14, with the feed ratio being NH 3 / NO x > 1, 2 < / RTI & gt; SO4 < RTI ID = 0.0 > condenser 19, < / RTI >

이와는 달리, 도 2에 따라 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 그리고 암모니아 제너레이터(17) 내에서 생긴 암모니아가 배기 가스 내로 도입되는 위치의 하류에서, 바이패스(21)를 통해 배기 가스 부분 흐름이 분기되고 SCR 촉매 변환기(14), SO2 산화 촉매 변환기(18) 및 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)을 지나 안내됨으로써, 배기 가스 부분 흐름이 H2SO4 축합기(19)의 상류에서 배기 가스와 혼합되는 방식으로 황산이 중화될 수도 있다. 이 경우, 배기 가스 부분 흐름 내에 다시 황산의 중화를 위해 사용될 수 있는 암모니아가 주어진다. 이와 관련해서, 바이패스(21)를 통해 안내된 배기 가스 부분 흐름의 배기 가스가 추가의 SCR 촉매 변환기(22)를 통해 안내될 수 있다.Alternatively, upstream of the SCR catalytic converter 14 and downstream of the position where ammonia generated in the ammonia generator 17 is introduced into the exhaust gas, according to FIG. 2, the exhaust gas partial stream flows through the bypass 21, And is guided through the SCR catalytic converter 14, the SO 2 oxidation catalytic converter 18 and the turbine 15 of the exhaust gas turbocharger 13 so that the exhaust gas partial stream flows upstream of the H 2 SO 4 condenser 19 The sulfuric acid may be neutralized by mixing with the exhaust gas. In this case, there is ammonia which can be used again for the neutralization of sulfuric acid in the exhaust gas partial stream. In this regard, the exhaust of the exhaust gas fraction flow guided through the bypass 21 may be guided through the additional SCR catalytic converter 22.

도 3은, 바이패스(21)를 통해 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 그리고 암모니아 제너레이터(17) 내에서 발생한 암모니아가 배기 가스 내로 도입되는 위치의 하류에서 배기 가스 흐름으로부터 분기된 배기 가스 부분 흐름의 배기 가스도 H2SO4 축합기(19)의 영역에서 생긴 황산의 중화를 위해 사용되는, 본 발명의 변형예를 도시한다. 그러나, 도 3에서는 도 2와는 달리 배기 가스 부분 흐름이 황산 또는 황산 회로에 공급되며, H2SO4 축합기(19)의 상류에서 터빈(15)을 벗어난 배기 가스 흐름과 혼합되지 않는다. 도 3의 변형예에서도 배기 가스 부분 흐름의 배기 가스를 SCR 촉매 변환기를 통해 안내하기 위해, 선택적으로 바이패스(21)에 별도의 SCR 촉매 변환기(22)가 할당될 수 있다.3 is a schematic diagram of the exhaust gas fraction flow from the exhaust gas flow downstream of the exhaust gas flow downstream of the location where ammonia generated via the bypass 21 upstream of the SCR catalytic converter 14 and within the ammonia generator 17 is introduced into the exhaust gas. Of the present invention is used for the neutralization of sulfuric acid generated in the region of the H 2 SO 4 condenser 19. 3, however, the exhaust gas fraction stream is fed to the sulfuric acid or sulfuric acid circuit and is not mixed with the exhaust gas stream leaving the turbine 15 upstream of the H 2 SO 4 condenser 19. 3, a separate SCR catalytic converter 22 may be assigned to the bypass 21, optionally in order to direct the exhaust of the exhaust gas partial flow through the SCR catalytic converter.

도 4는, 엔진(11)의 하류에서 배기 가스 내로 암모니아가 아니라 암모니아 전구체 물질이 도입되고, 상기 암모니아 전구체 물질이 배기 가스 내에서 변환되어 암모니아를 형성하는, 본 발명의 변형예를 도시한다. 상기 암모니아 전구체 물질은 예를 들면 우레아 수용액일 수 있고, 상기 수용액은 배기 가스 내에서 변환되어 암모니아, 이산화탄소 및 수증기를 형성한다. 4 shows a variant of the invention in which an ammonia precursor material is introduced into the exhaust gas, not ammonia, downstream of the engine 11, and the ammonia precursor material is converted in the exhaust gas to form ammonia. The ammonia precursor material may be, for example, an aqueous urea solution, which is converted in the exhaust gas to form ammonia, carbon dioxide and water vapor.

도 4의 변형예에서, 도 3의 변형예에서와 같이, SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 그리고 암모니아 전구체 물질이 배기 가스 내로 도입되는 위치의 하류에서, 바이패스(21)를 통해 배기 가스 부분 흐름이 분기되고, 상기 배기 가스 부분 흐름은 도 4에서, 암모니아 전구체 물질이 암모니아로 변환되는 것을 가속하거나 개선하기 위해, 가수분해 촉매 변환기(23)를 통해 안내된다.In the variant of Figure 4, upstream of the SCR catalytic converter 14 and downstream of the position where the ammonia precursor material is introduced into the exhaust gas, as in the variant of Figure 3, via the bypass 21, Flow is diverted and the exhaust gas partial flow is guided through the hydrolysis catalytic converter 23 in order to accelerate or improve the conversion of the ammonia precursor material into ammonia in Fig.

제어 가능한 또는 조절 가능한 초크(24)에 의해, 바이패스(21)를 통해 안내된 배기 가스 부분 흐름이 조절될 수 있다. 제어 가능한 또는 조절 가능한 초크들(25 및 26)에 의해, 가수분해 촉매 변환기(23)를 통해 안내된 부분 흐름의 어느 정도의 양이 바이패스(21)를 통해 SCR 촉매 변환기(14), SO2 산화 촉매 변환기(18) 및 배기 가스 터보 과급기(13)를 지나 안내되어 황산 회로에 공급되는지 또는 배기 가스 부분 흐름의 어느 정도의 양이 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 메인 흐름 내로 되돌아가는지가 조절될 수 있다.By means of the controllable or adjustable choke 24, the flow of exhaust gas guided through the bypass 21 can be regulated. Controllable or adjustable choke (25 and 26), SCR catalytic converter 14 a certain amount of the guided part flow through the hydrolysis catalytic converter 23 through the bypass 21 by a, SO 2 It is determined whether or not some amount of the exhaust gas partial flow is supplied to the sulfuric acid circuit through the oxidation catalytic converter 18 and the exhaust gas turbocharger 13 and returns to the main flow upstream of the SCR catalytic converter 14 .

모든 도시된 실시예의 공통점은 중유로 작동되는 과급식 내연기관(10)에서 SCR 촉매 변환기(14)의 하류에 그리고 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)의 상류에, SO2 산화 촉매 변환기(18)가 제공된다는 것이고, 상기 SO2 산화 촉매 변환기에 의해 높은 온도 및 높은 압력에서 SO2 산화가 가속되어 실시될 수 있다.All the illustrated embodiments have in common is at the upstream of downstream of the SCR catalytic converter 14 in the feed the internal combustion engine 10 is operated by heavy fuel oil, and turbine 15 of the exhaust gas turbocharger (13), SO 2 oxidation catalytic converter, (18) is provided, and the SO 2 oxidation catalytic converter accelerates the oxidation of SO 2 at high temperature and high pressure.

또한, 모든 실시예에서, 배기 가스 터보 과급기(13)의 터빈(15)의 하류에 H2SO4 축합기가 설치됨으로써, 삼산화황이 축합되어 황산을 형성하고, 황산의 형태로 배출된다. Further, in all of the embodiments, an H 2 SO 4 condenser is installed downstream of the turbine 15 of the exhaust gas turbocharger 13, whereby sulfur trioxide is condensed to form sulfuric acid and discharged in the form of sulfuric acid.

바람직하게는, 발생한 황산이 SCR 촉매 변환기(14)의 영역에서 환원제로서 필요한 암모니아에 의해 중화된다.Preferably, the generated sulfuric acid is neutralized by the ammonia needed as a reducing agent in the region of the SCR catalytic converter 14.

전술한 바와 같이, 황산의 중화를 위해 사용된 암모니아는 H2SO4 축합기(19)의 상류에서 그리고 터빈(15)의 하류에서 배기 가스와 혼합될 수 있거나 또는 H2SO4 축합기(19)의 하류에서 황산과 혼합될 수 있다.The ammonia used for the neutralization of the sulfuric acid can be mixed with the exhaust gas upstream of the H 2 SO 4 condenser 19 and downstream of the turbine 15 or can be mixed with the H 2 SO 4 condenser 19 Lt; RTI ID = 0.0 > sulfuric < / RTI >

암모니아는 공급 비 > 1 로 제공될 수 있으므로, 바이패스 라인의 필요 없이 SCR 촉매 변환기(14)의 하류에서 그리고 H2SO4 축합기(19)의 상류에서 배기 가스 내에 황산을 중화하기에 충분한 양의 암모니아가 제공된다.Ammonia can be provided at a feed ratio > 1, so an amount sufficient to neutralize sulfuric acid in the exhaust gas downstream of the SCR catalytic converter 14 and upstream of the H 2 SO 4 condenser 19 without the need for a bypass line Of ammonia is provided.

다른 한편으로는 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서 바이패스 라인(21)에 의해 배기 가스 메인 흐름으로부터 배기 가스 부분 흐름이 분기될 수 있고, 배기 가스 부분 흐름 내에 암모니아 및/또는 암모니아 전구체 물질이 포함됨으로써, 황산의 중화를 위해 사용되는 암모니아가 제공된다.On the other hand, the exhaust gas partial stream from the exhaust gas main stream can be diverted by the bypass line 21 upstream of the SCR catalytic converter 14, and ammonia and / or ammonia precursor material is contained in the exhaust gas partial stream Thereby providing ammonia used for neutralization of sulfuric acid.

특히 바람직한 실시예(도 2 내지 도 4 참고)에서, 바이패스 라인(21)를 통해 SCR 촉매 변환기(14), SO2 산화 촉매 변환기(18) 및 터빈(15)을 지나 안내된 배기 가스 부분 흐름이 바이패스 라인(21)의 영역에서 SCR 촉매 변환기(22) 및/또는 가수분해 촉매 변환기(23)를 통해 안내된다. 가수분해 촉매 변환기(23)를 통해, 배기 가스 내에 암모니아의 생성이 지원될 수 있다. 바이패스(21)의 별도의 SCR 촉매 변환기(22)를 통해 배기 가스 부분 흐름 내의 산화질소가 환원될 수 있다.In a particularly preferred embodiment (see FIGS. 2 to 4), the exhaust gas fraction flow passed through the bypass line 21, through the SCR catalytic converter 14, the SO 2 oxidation catalytic converter 18 and the turbine 15, Is guided through the SCR catalytic converter (22) and / or the hydrolysis catalytic converter (23) in the region of the bypass line (21). Through the hydrolysis catalytic converter 23, the generation of ammonia in the exhaust gas can be supported. Nitrogen oxides in the exhaust gas partial stream can be reduced through the separate SCR catalytic converter 22 of the bypass 21.

바이패스 라인(21) 내에 SCR 촉매 변환기(22)가 설치되면, 배기 가스 부분 흐름에 대해서도, SCR 촉매 변환기(22)의 하류에서 황산암모늄(NH4)2SO4 내의 황산 H2SO4의 중화를 위한 충분한 암모니아 NH3를 제공하기 위해 배기 가스 부분 흐름 내에 공급 비가 > 1인 것이 적용된다.If the SCR catalyst converter 22 is provided in the bypass line (21), neutralization of even the exhaust gas partial flow, SCR ammonium sulfate downstream of the catalytic converter 22 (NH 4) 2 SO 4 sulfuric acid H 2 SO 4 in the that sufficient ammonia is supplied into an exhaust gas partial flow in order to provide a ratio of NH 3 for> 1 applies.

10 내연기관
11 엔진
12 실린더
13 배기 가스 터보 과급기
14 SCR 촉매 변환기
15 터빈
16 압축기
17 암모니아 제너레이터
18 SO2 산화 촉매 변환기
19 H2SO4 축합기
20 용기
21 바이패스
22 SCR 촉매 변환기
23 가수분해 촉매 변환기
24, 25, 26 초크10 Internal combustion engine
11 engine
12 cylinders
13 Exhaust gas turbocharger
14 SCR catalytic converter
15 Turbines
16 compressors
17 Ammonia generator
18 SO 2 oxidation catalytic converter
19 H 2 SO 4 condenser
20 containers
21 Bypass
22 SCR catalytic converter
23 hydrolysis catalytic converter
24, 25, 26 chokes

Claims (17)

적어도 하나의 배기 가스 터보 과급기를 통한 적어도 일단의 배기 가스 터보 과급 및 배기 가스의 황 제거 장치를 포함하는, 내연기관, 특히 중유로 작동되는 내연기관에서 배기 가스 재처리 방법에 있어서,
상기 배기 가스 터보 과급기의 상류에 이산화황의 산화를 위한 촉매 변환기가 설치되고, 상기 배기 가스의 유동 방향으로 상기 또는 각각의 배기 가스 터보 과급기의 하류에서 삼산화황이 축합되어 황산을 형성하고, 황산으로서 및/또는 황산염으로서 상기 배기 가스로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재처리 방법.A method for the reprocessing of exhaust gases in an internal combustion engine, particularly an internal combustion engine operated with heavy oil, comprising at least one exhaust gas turbocharger and at least one exhaust gas removal device through at least one exhaust gas turbocharger,
A catalytic converter for oxidation of sulfur dioxide is provided upstream of the exhaust turbo supercharger and sulfur trioxide is condensed downstream of the or each exhaust gas turbocharger in the flow direction of the exhaust gas to form sulfuric acid, Or sulfuric acid salt, and is removed from the exhaust gas. 제 1 항에 있어서, 이산화황의 산화를 위한 상기 촉매 변환기의 상류에 선택적 촉매 환원을 위한 촉매 변환기가 설치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재처리 방법.2. The method of claim 1, wherein a catalytic converter for selective catalytic reduction is provided upstream of the catalytic converter for oxidation of sulfur dioxide. 제 1 항에 있어서, 상기 SCR 촉매 변환기의 상류에서, 암모니아 및/또는 상기 배기 가스 내에서 암모니아로 변환되는 암모니아 전구체 물질이 상기 배기 가스 내로 도입되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재처리 방법.2. The method of claim 1, wherein ammonia and / or ammonia precursor material converted into ammonia in the exhaust gas is introduced into the exhaust gas upstream of the SCR catalytic converter. 제 3 항에 있어서, 상기 암모니아 및/또는 상기 암모니아 전구체 물질은, 공급 비가 NH3/NOx > 1 이며, 그에 따라 상기 SCR 촉매 변환기의 하류에서 암모니아가 상기 배기 가스 내에 주어져서 상기 황산의 중화에 사용되도록, 상기 배기 가스 내로 도입되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재처리 방법.4. The method of claim 3 wherein the ammonia and / or the ammonia precursor material, supply ratio NH 3 / NO x ≫ 1, whereby ammonia is introduced into the exhaust gas downstream of the SCR catalytic converter to be used for neutralization of the sulfuric acid. 제 3 항에 있어서, 상기 SCR 촉매 변환기의 상류에서 배기 가스 부분 흐름이 분기되고, 상기 배기 가스 부분 흐름을 통해 황산 축합의 하류에서 암모니아가 상기 황산에 공급될 수 있으며, 상기 암모니아는 상기 황산의 중화를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재처리 방법.4. The method of claim 3 wherein the exhaust gas partial stream is diverted upstream of the SCR catalytic converter and ammonia is supplied to the sulfuric acid downstream of the sulfuric acid condensation through the exhaust gas partial stream, Is used for the exhaust gas recycling process. 제 3 항에 있어서, 상기 SCR 촉매 변환기의 상류에서 배기 가스 부분 흐름이 분기되고, 상기 배기 가스 부분 흐름을 통해 황산 축합의 상류에서 암모니아가 상기 배기 가스에 공급될 수 있으며, 상기 암모니아는 상기 황산의 중화를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재처리 방법.4. The method of claim 3 wherein an exhaust gas partial stream is branched upstream of the SCR catalytic converter and ammonia is supplied upstream of the sulfuric acid condensation through the exhaust gas partial stream to the exhaust gas, And is used for neutralization. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 배기 가스 부분 흐름의 상기 배기 가스가 추가의 SCR 촉매 변환기를 통해 안내되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재처리 방법.7. The method according to claim 5 or 6, wherein the exhaust gas of the exhaust gas partial stream is guided through an additional SCR catalytic converter. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 가스 부분 흐름의 상기 배기 가스가 암모니아 전구체 물질의 가수분해를 위한 가수분해 촉매 변환기를 통해 안내되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재처리 방법.8. A method according to any one of claims 5 to 7, wherein the exhaust gas of the exhaust gas partial stream is conducted through a hydrolysis catalytic converter for hydrolysis of the ammonia precursor material. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, SO2 산화 촉매 변환기용 활성 성분으로서, 바나듐, 나트륨, 칼륨, 세륨, 철, 세슘의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소 또는 그 산화물이 사용되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재처리 방법.9. The catalyst according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one element selected from the group consisting of vanadium, sodium, potassium, cerium, iron and cesium or an oxide thereof is used as the active component for the SO 2 oxidation catalyst converter Wherein the exhaust gas recycling method comprises the steps of: 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바나듐의 양은 5%보다 많은, 바람직하게는 7%보다 많은, 더욱 바람직하게는 9%보다 많은 것을 특징으로 하는 배기 가스 재처리 방법.10. A process according to any one of claims 1 to 9, wherein the amount of vanadium is greater than 5%, preferably greater than 7%, more preferably greater than 9%. 적어도 하나의 배기 가스 터보 과급기(13)를 통한 적어도 일단의 배기 가스 터보 과급 및 배기 가스의 황 제거 장치를 포함하는, 특히 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 내연기관으로서,
상기 배기 가스 터보 과급기(13)의 상류에 이산화황의 산화를 위한 촉매 변환기(18)가 설치되고, 상기 배기 가스의 유동 방향으로 상기 또는 각각의 배기 가스 터보 과급기의 하류에 H2SO4 축합기(19)가 배치됨으로써, 삼산화황이 황산의 형태로 축합되어 상기 배기 가스로부터 제거되는 것인 내연기관. An internal combustion engine (10) for carrying out the method according to any one of claims 1 to 10, comprising at least one exhaust gas turbocharger and at least one exhaust gas removal device through exhaust gas turbocharger (13) As an institution,
The exhaust, and the catalytic converter 18 for the oxidation of sulfur dioxide on the upstream of the gas turbo supercharger 13 is installed, the flow direction in the downstream H 2 SO 4 condensed on the or each exhaust gas turbocharger in the exhaust gas exchanger ( 19) are arranged so that sulfur trioxide is condensed in the form of sulfuric acid and removed from the exhaust gas. 제 11 항에 있어서, 이산화황의 산화를 위한 상기 촉매 변환기의 상류에 선택적 촉매 환원을 위한 촉매 변환기가 설치되는 것을 특징으로 하는 내연기관.12. An internal combustion engine according to claim 11, wherein a catalytic converter for selective catalytic reduction is installed upstream of said catalytic converter for oxidation of sulfur dioxide. 제 12 항에 있어서, 상기 SCR 촉매 변환기(14)의 상류에서, 암모니아 또는 배기 가스 내에서 암모니아로 변환될 수 있는 암모니아 전구체 물질이 상기 배기 가스 내로 도입될 수 있는 것을 특징으로 하는 내연기관.13. An internal combustion engine according to claim 12, wherein, upstream of the SCR catalytic converter (14), ammonia or ammonia precursor material which can be converted to ammonia in the exhaust gas can be introduced into the exhaust gas. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 SCR 촉매 변환기(14)의 전방에서 분기되는 바이패스 라인(21)이 제공되고, 상기 바이패스 라인(21)은 상기 또는 각각의 배기 가스 터보 과급기(13)의 하류에서 그리고 상기 H2SO4 축합기(19)의 상류에서 상기 배기 가스 흐름 내로 통하는 것을 특징으로 하는 내연기관.14. The exhaust gas recirculation system according to claim 12 or 13, characterized in that a bypass line (21) diverging in front of the SCR catalytic converter (14) is provided and said bypass line (21) Downstream of said H 2 SO 4 condenser (19) and into said exhaust gas flow. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 SCR 촉매 변환기(14)의 전방에서 분기되는 바이패스 라인(21)이 제공되고, 상기 바이패스 라인(21)은 상기 H2SO4 축합기(19)의 하류에서 황산 내로 통하는 것을 특징으로 하는 내연기관.13. The method of claim 12 or 13, the bypass line 21 is branched at the front of the SCR catalytic converter 14 is provided, the bypass line 21 is the H 2 SO 4 condensed device 19 To the inside of the sulfuric acid. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 바이패스 라인(21) 내에 추가의 SCR 촉매 변환기(22)가 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관.16. An internal combustion engine according to claim 14 or 15, characterized in that an additional SCR catalytic converter (22) is arranged in the bypass line (21). 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 바이패스 라인(21) 내에 가수분해 촉매 변환기(23)가 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관.16. An internal combustion engine according to claim 14 or 15, characterized in that a hydrolysis catalytic converter (23) is arranged in the bypass line (21).
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