KR20170053954A - Apparatus for Reactor Catalytic Regeneration in Selective Catalytic Reduction System - Google Patents

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KR20170053954A
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성삼경
김현수
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for reactor catalytic regeneration in a selective catalytic reduction (SCR) system. The present invention provides an apparatus for reactor catalytic regeneration in an SCR system, which enables hot water or steam to flow into an SCR reactor along with exhaust gas to regenerate a catalyst of the SCR reactor by the hot water or the steam, and comprises a pump, a valve, and a controller. According to the present invention, energy costs can be reduced, and as an additional heater to generate hot water or steam is not installed, an installation area and an installation cost can be reduced.

Description

SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치{Apparatus for Reactor Catalytic Regeneration in Selective Catalytic Reduction System}Technical Field [0001] The present invention relates to an apparatus for regenerating a catalyst in an SCR system,

본 발명은 선박에 설치된 대형엔진의 구동시에 생성되는 엔진 배기가스의 질소산화물(NOx)을 제거하는 SCR 시스템에 관한 것으로, 특히 엔진 배기가스와 환원제를 혼합하여 SCR 반응기에 유입시켜서 SCR 반응기에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 배기가스 정화 처리를 진행함에 따라 SCR 반응기에 생성되는 암모늄 이황산염(Ammonium Bisulfate)에 기인한 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여 SCR 반응기의 촉매를 재생하는 경우에, 선박에서 엔진 배기가스의 폐열에 의해 얻어지는 핫 워터(hot water) 또는 스팀(steam)을 이용하여 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여서 SCR 반응기의 촉매를 재생함으로써 경제성 있게 반응기 촉매를 재생하도록 하는 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an SCR system for removing nitrogen oxides (NOx) of engine exhaust gas generated at the time of driving a large engine installed on a ship, In the case of regenerating the catalyst of the SCR reactor by removing the contamination of the SCR reactor catalyst due to ammonium bisulfate produced in the SCR reactor as the exhaust gas purifying treatment for removing the nitrogen oxide of the exhaust gas is progressed, In an SCR system that regenerates the catalyst in the SCR reactor by regenerating the catalyst in the SCR reactor by removing the contamination of the SCR reactor catalyst by using hot water or steam obtained by the waste heat of the engine exhaust gas To a reactor catalyst regeneration apparatus.

일반적으로 선박에 사용되는 디젤 엔진에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물과 황산화물은 국제연합(UN)의 산하기관인 IMO(International Maritime Organization, 국제 해사기구)로부터 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기 오염물질들이다.Nitrogen oxides and sulfur oxides among exhaust gases emitted from diesel engines commonly used in ships are representative air pollutants subject to emission regulation from the International Maritime Organization (IMO), which is a member of the United Nations (UN).

질소산화물은 NO, NO2, NO3, N2O, N2O3, N2O4, N2O5를 통칭하지만 대부분의 질소산화물은 NO와 NO2이다. 황산화물은 석탄과 석유와 같은 연료에 포함된 황성분이 연소과정에서 산화된 것으로 주로 SO2이다.Nitrogen oxides are NO, NO 2 , NO 3 , N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 4 and N 2 O 5 , but most of the nitrogen oxides are NO and NO 2 . Sulfur oxides are mainly SO 2 in which sulfur components contained in fuels such as coal and petroleum are oxidized in the combustion process.

질소산화물은, 고온 영역에서 공기 중 질소와 산소가 반응하여 생성되는 Thermal NOx, 연료에서 발생되는 탄화수소가 공기 중의 질소와 반응하여 생성되는 Prompt NOx, 연료에 포함된 질소성분이 연소과정에서 산화되어 생성된 Fuel NOx로 구분된다.Nitrogen oxides are generated by the reaction of Nitrogen in the combustion process with thermal NOx generated by the reaction of nitrogen and oxygen in the air in the high temperature region, Prompt NOx generated by the reaction of hydrocarbons generated from the fuel with nitrogen in the air, Fueled NOx.

화석연료의 연소반응으로 생성된 질소산화물을 제거하기 위하여 SCR 시스템이 이용되고 있다. SCR 시스템은 환원제와 섞인 배기가스를 SCR 반응기에 설치된 촉매층으로 통과시켜 질소산화물을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시키는데, 암모니아 (NH3)를 환원제로 사용한다.SCR systems have been used to remove nitrogen oxides generated by the combustion reaction of fossil fuels. The SCR system uses ammonia (NH 3 ) as a reducing agent to reduce nitrogen oxides to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) by passing exhaust gas mixed with a reducing agent through the catalyst layer installed in the SCR reactor.

특히, SCR 반응기에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 SCR 시스템에서는 엔진 배기가스를 SCR 반응기에 인가함과 아울러 환원제 투입모듈에 의하여 우레아를 암모니아로 분해하여 해당 암모니아를 환원제로서 SCR 반응기에 인가함으로써, SCR 반응기에서 암모니아를 환원제로 사용하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시켜서 정화하여 배출한다.In particular, in an SCR system for removing nitrogen oxides of an engine exhaust gas by an SCR reactor, an engine exhaust gas is applied to an SCR reactor, decomposing urea into ammonia by a reducing agent injecting module, and applying ammonia to the SCR reactor as a reducing agent , The nitrogen oxide of the engine exhaust gas is reduced to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) using ammonia as a reducing agent in the SCR reactor, and is purified and discharged.

상술한 SCR 시스템에서는 SCR 반응기에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 반복적으로 진행하는 경우 연료에 존재하는 황산화물과 환원제인 암모니아가 반응함에 기인하여 SCR 반응기 내에 암모늄 이황산염(Ammonium Bisulfate)이 생성되어 SCR 반응기의 촉매가 오염되므로 SCR 반응기의 촉매에 의해 엔진 배기가스의 정화 처리를 안정적으로 진행할 수 없게 되며, 엔진 배기가스의 안정적인 정화 처리를 위해서는 주기적으로 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여서 SCR 반응기의 촉매를 재생할 필요가 있다.In the SCR system described above, when the purifying treatment for removing the nitrogen oxide of the engine exhaust gas is repeatedly performed by the SCR reactor, the sulfur oxide present in the fuel reacts with the reducing agent ammonia, and thus, the ammonia bisulfate ) Is generated to contaminate the catalyst in the SCR reactor. Therefore, the purification process of the engine exhaust gas can not be stably performed by the catalyst in the SCR reactor. In order to stably purify the engine exhaust gas, the catalyst is periodically removed from the SCR reactor catalyst It is necessary to regenerate the catalyst of the SCR reactor.

종래의 SCR 시스템에서 SCR 반응기 촉매의 암모늄 이황산염을 제거하기 위한 반응기 재생 작업을 진행하는 경우 도 1에 도시된 바와 같이 진행하였다.In the conventional SCR system, the reactor regeneration operation for removing the ammonium di-sulphate of the SCR reactor catalyst proceeded as shown in FIG.

종래의 SCR 시스템에 의하면, IMO의 Tier Ⅱ 규제가 적용되는 공해상에서 선박을 운항하는 경우에는 선박의 엔진(10) 구동에 의해 생성되는 배기가스를 배기관(P11)을 통해 바이패스 배기관(P13)에 인가함으로써 배기가스를 SCR 반응기(30)를 거치지 않고 바이패스 배기관(P13)을 통해 우회시켜 배기관(P12)을 통해 배출하고, IMO의 Tier Ⅲ 규제가 적용되는 ECA(Emission Control Area)에서 선박을 운항하는 경우에는 엔진(10)의 배기가스를 배기관(P11)을 통해 SCR 반응기(30)에 인가하여 SCR 반응기(30)에 의해 정화 처리한 후에 배기관(P12)을 통해 외부에 배출한다.According to the conventional SCR system, when a ship is operated on the high seas where the Tier II regulation of IMO is applied, the exhaust gas generated by driving the engine 10 of the ship is passed through the exhaust pipe P11 to the bypass exhaust pipe P13 The exhaust gas is bypassed through the bypass exhaust pipe P13 without passing through the SCR reactor 30 and discharged through the exhaust pipe P12 and the ship is operated in an Emission Control Area (ECA) to which the IMO Tier III regulation is applied The exhaust gas of the engine 10 is applied to the SCR reactor 30 through the exhaust pipe P11 and purified by the SCR reactor 30 and then discharged to the outside through the exhaust pipe P12.

이때, 바이패스 배기관(P13)에 대한 배기가스의 유입 및 유출은 밸브(V11, V12)에 의해 단속되고, SCR 반응기(30)에 대한 배기가스의 유입 및 유출은 밸브(V13, V14)에 의해 단속되는데, 배기가스를 SCR 반응기(30)를 거치지 않고 바이패스 배기관(P13)을 통해 우회시켜 배출하는 경우에는 밸브(V11, V12)를 개방함과 아울러 밸브(V13, V14)를 패쇄하며, 배기가스를 SCR 반응기(30)에 의해 정화 처리하여 배출하는 경우에는 밸브(V11, V12)를 폐쇄함과 아울러 밸브(V13, V14)를 개방한다.At this time, the inflow and outflow of the exhaust gas to the bypass exhaust pipe P13 are interrupted by the valves V11 and V12, and the inflow and outflow of the exhaust gas to the SCR reactor 30 are controlled by the valves V13 and V14 When the exhaust gas is bypassed through the bypass exhaust pipe P13 without passing through the SCR reactor 30 to discharge the exhaust gas, the valves V11 and V12 are opened and the valves V13 and V14 are closed, When the gas is purified and discharged by the SCR reactor 30, the valves V11 and V12 are closed and the valves V13 and V14 are opened.

SCR 반응기(30)에 의해 배기가스를 정화 처리하는 경우에, 엔진(10)의 구동시에 생성되는 엔진 배기가스를 배기관(P11)에 유입시킴과 아울러 환원제 투입모듈(20)에 의해 우레아를 가수분해하여 얻어지는 암모니아를 환원제로서 배기관(P11)에 유입시켜서 해당 엔진 배기가스와 환원제를 함께 SCR 반응기(30)에 유입시킴으로써, SCR 반응기(30)의 촉매가 암모니아를 환원제로 사용하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시켜서 정화한 후 해당 배기가스를 배기관(P12)을 통해 대기에 배출한다.When the exhaust gas is purified by the SCR reactor 30, the engine exhaust gas generated at the time of driving the engine 10 is introduced into the exhaust pipe P11, and the urea is hydrolyzed by the reducing agent input module 20 The ammonia as a reducing agent is introduced into the exhaust pipe P11 and the engine exhaust gas and the reducing agent are introduced together into the SCR reactor 30 so that the catalyst of the SCR reactor 30 can remove nitrogen oxides Is reduced to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O), and then the exhaust gas is exhausted to the atmosphere through an exhaust pipe (P 12).

그리고, SCR 반응기(30)에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 반복적으로 진행함에 기인하여 SCR 반응기(30)의 촉매에 생성되는 암모늄 이황산염을 제거하여서 SCR 반응기(30)의 촉매를 재생하는 경우, 가열기(40)에 의해 물을 가열하여서 얻어지는 핫 워터(hot water) 또는 스팀(steam)을 배관(P15)을 통해 배기관(P11)에 분사하여 해당 핫 워터 또는 스팀을 250℃정도의 배기가스와 함께 SCR 반응기(30)에 유입시켜 핫 워터 또는 스팀에 의해 SCR 반응기(30)의 촉매에 부착되어 있는 암모늄 이황산염을 녹여 승화시켜 제거함으로써 SCR 반응기(30)의 촉매를 재생한다.The ammonia diphosphate produced in the catalyst of the SCR reactor 30 is removed by the SCR reactor 30 due to the repeated progress of the purification treatment for removing the nitrogen oxide of the engine exhaust gas, Hot water or steam obtained by heating the water by the heater 40 is sprayed to the exhaust pipe P11 through the pipe P15 and the hot water or steam is heated to about 250 DEG C And the catalyst of the SCR reactor 30 is regenerated by dissolving and removing ammonium diphosphate adhering to the catalyst of the SCR reactor 30 by hot water or steam.

상술한 바와 같이, 종래의 SCR 시스템에서는 SCR 반응기의 암모늄 이황산염을 제거하기 위한 반응기 재생 작업을 진행하는 경우 가열기(40)에 의해 가열된 핫 워터 또는 스팀을 배기관(P11)에 분사하여 배기가스와 함께 SCR 반응기(30)에 인가함으로써 핫 워터 또는 스팀에 의해 SCR 반응기(30)의 촉매에 부착되어 있는 암모늄 이황산염을 녹여 승화시켜 제거하므로, 가열기(40)에 의해 물을 가열하여 핫 워터 또는 스팀을 생성해야되어 가열기(40)에 의한 에너지 소비가 증가 되고, 별도로 가열기(40)를 설치해야되어 설치 비용 및 설치 공간이 증가하여서, 경제성이 저하되는 문제점이 있다. As described above, in the conventional SCR system, hot water or steam heated by the heater 40 is sprayed onto the exhaust pipe P11 when the reactor regeneration work for removing the ammonium persulfate in the SCR reactor is performed, The sulfuric acid is dissolved in hot water or steam by the application of the hot water or the steam to the SCR reactor 30 so that the water is heated by the heater 40 so that hot water or steam The energy consumption by the heater 40 is increased, and the heater 40 is installed separately. This increases the installation cost and the installation space, thereby reducing the economical efficiency.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엔진 배기가스와 환원제를 혼합하여 SCR 반응기에 유입시켜서 SCR 반응기에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 배기가스 정화 처리를 진행함에 따라 SCR 반응기에 생성되는 암모늄 이황산염에 기인한 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여 SCR 반응기의 촉매를 재생하는 경우에, 선박에서 엔진 배기가스의 폐열에 의해 얻어지는 핫 워터 또는 스팀을 이용하여 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여서 SCR 반응기의 촉매를 재생함으로써 경제성 있게 반응기 촉매를 재생하도록 하는 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying treatment for mixing NOx and reducing agent into an SCR reactor and removing NOx of engine exhaust gas by an SCR reactor In the case of regenerating the catalyst of the SCR reactor by removing the contamination of the SCR reactor catalyst due to the ammonium diphosphate produced in the SCR reactor as the process progresses, it is possible to regenerate the SCR reactor catalyst by using hot water or steam obtained by the waste heat of the engine exhaust gas in the ship. It is an object of the present invention to provide a reactor catalyst regeneration apparatus in an SCR system that regenerates a catalyst in an SCR reactor by regenerating the catalyst catalyst in an economical manner by removing contamination of the reactor catalyst.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 핫 워터(hot water) 또는 스팀(steam)을 배기가스와 함께 SCR 반응기에 유입시켜 핫 워터 또는 스팀에 의해 SCR 반응기의 촉매를 재생하는 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치로서, 폐열을 물에 열 교환시켜 핫 워터 또는 스팀을 생성하는 열교환기로부터의 핫 워터 또는 스팀을 펌핑하여 배기관 측으로 이송하는 펌프와; 상기 SCR 반응기에 배기가스를 유입시키기 위한 상기 배기관 내에 분사되는 상기 핫 워터 또는 스팀의 양을 조절하는 밸브와; 상기 펌프의 구동을 제어함과 아울러 상기 밸브의 개도를 제어하여서 SCR 반응기 촉매의 재생 처리를 위한 제반 제어 처리를 수행하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an SCR system in which hot water or steam is introduced into an SCR reactor together with exhaust gas to regenerate a catalyst in an SCR reactor by hot water or steam A pump for pumping hot water or steam from a heat exchanger for generating hot water or steam by heat exchange of waste heat to water and transferring the hot water or steam to the exhaust pipe side; A valve for regulating the amount of the hot water or steam injected into the exhaust pipe for introducing the exhaust gas into the SCR reactor; And a controller for controlling the driving of the pump and controlling the opening of the valve to perform all control processes for regeneration of the SCR reactor catalyst.

본 발명에 따른 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치에 의하면, 상기 제어기는 설정 시간 주기로 상기 SCR 반응기 촉매의 재생 처리를 진행한다.According to the reactor catalyst regeneration apparatus in the SCR system according to the present invention, the controller proceeds with the regeneration process of the SCR reactor catalyst at set time intervals.

그리고, 본 발명에 따른 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치에 의하면, 상기 배기관 내에 핫 워터 또는 스팀을 분사하기 위한 노즐이 설치된다.According to the reactor catalyst regeneration apparatus in the SCR system according to the present invention, a nozzle for spraying hot water or steam is installed in the exhaust pipe.

또한, 본 발명에 따른 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치에 의하면, 상기 제어기는 핫 워터 또는 스팀을 설정량으로 분사하거나 운전자에 의해 지시된 양으로 분사하도록 상기 밸브의 개도를 제어한다.Further, according to the reactor catalyst regeneration apparatus in the SCR system according to the present invention, the controller controls the opening degree of the valve so as to inject hot water or steam at a predetermined amount or inject it in an amount instructed by the driver.

본 발명은 엔진 배기가스와 환원제를 혼합하여 SCR 반응기에 유입시켜서 SCR 반응기에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 배기가스 정화 처리를 진행함에 따라 SCR 반응기에 생성되는 암모늄 이황산염에 기인한 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여 SCR 반응기의 촉매를 재생하는 경우에, 선박에서 엔진 배기가스의 폐열에 의해 얻어지는 핫 워터 또는 스팀을 이용하여 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여서 SCR 반응기의 촉매를 재생함으로써, 별도의 가열기에 의해 핫 워터 또는 스팀을 생성하지 않아도 되어 에너지 비용을 감소시키고, 핫 워터 또는 스팀을 생성하기 위한 별도의 가열기를 설치하지 않아도 되어 설치 면적 및 설치 비용을 감소시킬 수 있어서, 경제성 있게 반응기 촉매를 재생하게 된다.The present invention relates to an SCR reactor in which an engine exhaust gas and a reducing agent are mixed and introduced into an SCR reactor and the exhaust gas purifying treatment for removing nitrogen oxides of engine exhaust gas is performed by an SCR reactor, In the case of regenerating the catalyst of the SCR reactor by removing the contamination of the catalyst, the catalyst of the SCR reactor is regenerated by removing the contamination of the SCR reactor catalyst by using hot water or steam obtained by the waste heat of the engine exhaust gas in the vessel It is possible to reduce the installation cost and the installation cost by eliminating the necessity of generating hot water or steam by the heater of the present invention to reduce the energy cost and providing a separate heater for generating hot water or steam, .

도 1은 종래의 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생을 설명하기 위하여 예시한 도이다.
도 3은 본 발명에서 배기관 내에 핫 워터 또는 스팀을 분사하기 위해 설치되는 노즐을 예시한 도이다.1 is a view for explaining reactor catalyst regeneration in a conventional SCR system.
FIG. 2 is a diagram illustrating the reactor catalyst regeneration in the SCR system according to the present invention.
3 is a view illustrating a nozzle installed to spray hot water or steam into an exhaust pipe according to the present invention.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 하나의 실시예로서 설명하는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the present invention is not limited to the technical spirit and essential structure and operation of the present invention.

본 발명은 엔진 배기가스와 환원제를 혼합하여 SCR 반응기에 유입시켜서 SCR 반응기에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 배기가스 정화 처리를 진행함에 따라 SCR 반응기에 생성되는 암모늄 이황산염에 기인한 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여 SCR 반응기의 촉매를 재생하는 경우에, 선박에서 엔진 배기가스의 폐열에 의해 얻어지는 핫 워터 또는 스팀을 이용하여 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여서 SCR 반응기의 촉매를 재생함으로써 경제성 있게 반응기 촉매를 재생하도록 구현된다.The present invention relates to an SCR reactor in which an engine exhaust gas and a reducing agent are mixed and introduced into an SCR reactor and the exhaust gas purifying treatment for removing nitrogen oxides of engine exhaust gas is performed by an SCR reactor, In the case of regenerating the catalyst of the SCR reactor by removing the contamination of the catalyst, it is economical to regenerate the catalyst of the SCR reactor by removing contamination of the SCR reactor catalyst by using hot water or steam obtained by the waste heat of the engine exhaust gas in the vessel To regenerate the reactor catalyst.

이와 같이 구현하기 위한 본 발명에 따른 SCR 시스템(100)은 도 2에 예시된 바와 같이 이루어진다. The SCR system 100 according to the present invention is implemented as illustrated in FIG.

SCR 시스템(100)은 IMO의 Tier Ⅱ 규제가 적용되는 공해상에서 선박을 운항하는 경우에 선박의 엔진(110) 구동에 의해 생성되는 배기가스를 배기관(P111)을 통해 바이패스 배기관(P113)에 인가함으로써 배기가스를 SCR 반응기(130)를 거치지 않고 바이패스 배기관(P113)을 통해 우회시켜 배기관(P112)을 통해 배출한다.The SCR system 100 applies the exhaust gas generated by driving the engine 110 of the ship to the bypass exhaust pipe P113 through the exhaust pipe P111 when the ship is operated on the high seas where the Tier II regulation of IMO is applied The exhaust gas is bypassed through the bypass exhaust pipe P113 without passing through the SCR reactor 130 and discharged through the exhaust pipe P112.

그리고, SCR 시스템(100)은 IMO의 Tier Ⅲ 규제가 적용되는 ECA(Emission Control Area)에서 선박을 운항하는 경우에 엔진(110)의 배기가스를 배기관(P111)을 통해 SCR 반응기(130)에 인가하여 SCR 반응기(130)에 의해 정화 처리한 후에 배기관(P112)을 통해 외부에 배출한다.The SCR system 100 applies the exhaust gas of the engine 110 to the SCR reactor 130 through the exhaust pipe P111 when the ship is operated in an emission control area (ECA) to which the Tier III regulation of IMO is applied. And purified by the SCR reactor 130, and then discharged to the outside through the exhaust pipe P112.

SCR 시스템(100)에서, 바이패스 배기관(P113)에 대한 배기가스의 유입 및 유출은 밸브(V111, V112)에 의해 단속하고, SCR 반응기(130)에 대한 배기가스의 유입 및 유출은 밸브(V113, V114)에 의해 단속한다.In the SCR system 100, the inflow and outflow of the exhaust gas to and from the bypass exhaust pipe P113 are interrupted by the valves V111 and V112 and the inflow and outflow of the exhaust gas to the SCR reactor 130 are controlled by the valves V113 , V114).

배기가스를 SCR 반응기(130)를 거치지 않고 바이패스 배기관(P113)을 통해 우회시켜 배출하는 경우에는 밸브(V111, V112)를 개방함과 아울러 밸브(V113, V114)를 패쇄하며, 배기가스를 SCR 반응기(130)에 의해 정화 처리하여 배출하는 경우에는 밸브(V111, V112)를 폐쇄함과 아울러 밸브(V113, V114)를 개방한다.When the exhaust gas is bypassed through the bypass exhaust pipe P113 without passing through the SCR reactor 130, the valves V111 and V112 are opened and the valves V113 and V114 are closed. When purifying by the reactor 130 and discharging, the valves V111 and V112 are closed and the valves V113 and V114 are opened.

SCR 반응기(130)에 의해 배기가스를 정화 처리하는 경우에, 엔진(110)의 구동시에 생성되는 엔진 배기가스를 배기관(P111)에 유입시킴과 아울러 환원제 투입모듈(120)에 의해 우레아를 가수분해하여 얻어지는 암모니아를 환원제로서 배기관(P111)에 유입시켜서 해당 엔진 배기가스와 환원제를 함께 SCR 반응기(130)에 유입시킴으로써, SCR 반응기(130)의 촉매가 암모니아를 환원제로 사용하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시켜서 정화한 후에 해당 배기가스를 배기관(P112)을 통해 대기에 배출한다.When the exhaust gas is purified by the SCR reactor 130, the engine exhaust gas generated at the time of driving the engine 110 is introduced into the exhaust pipe P111, and the urea is hydrolyzed by the reducing agent input module 120 The ammonia as a reducing agent is introduced into the exhaust pipe P111 and the engine exhaust gas and the reducing agent are introduced together into the SCR reactor 130 so that the catalyst of the SCR reactor 130 can remove nitrogen oxides Is reduced to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O), and then the exhaust gas is exhausted to the atmosphere through the exhaust pipe (P112).

이처럼 SCR 반응기(130)에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 반복적으로 진행하는 경우 SCR 반응기(130)의 촉매에 암모늄 이황산염이 생성 부착되어서 해당 촉매를 오염시키게 된다.When the SCR reactor 130 repeatedly performs the purification treatment for removing the nitrogen oxide of the engine exhaust gas, ammonium diphosphate is attached to the catalyst of the SCR reactor 130 to contaminate the catalyst.

SCR 시스템(100)에서는 SCR 반응기(130)의 촉매에 생성 부착된 암모늄 이황산염을 제거하여서 SCR 반응기(130)의 촉매를 재생하는 경우, 선박에서 엔진 배기가스의 폐열에 의해 얻어지는 핫 워터 또는 스팀을 이용하여 SCR 반응기(130) 촉매에 부착된 암모늄 이황산염을 제거하되, 선박에서 엔진 배기가스의 폐열을 물에 열 교환하는 열교환기(150)에 의해 얻어지는 핫 워터 또는 스팀을 배관(P115)을 통해 배기관(P111)에 분사하여 해당 핫 워터 또는 스팀을 250℃정도의 배기가스와 함께 SCR 반응기(130)에 유입시켜 핫 워터 또는 스팀에 의해 SCR 반응기(130)의 촉매에 부착되어 있는 암모늄 이황산염을 녹여 승화시켜 제거함으로써 SCR 반응기(130)의 촉매를 재생한다.In the SCR system 100, when the catalyst of the SCR reactor 130 is regenerated by removing the ammonium diphosphate formed on the catalyst of the SCR reactor 130, the hot water or steam obtained by the waste heat of the engine exhaust gas The hot water or steam obtained by the heat exchanger 150 for removing the ammonium di-sulphate adhered to the catalyst of the SCR reactor 130 and heat-exchanging the waste heat of the engine exhaust gas with water through the pipe P115 The hot water or steam is injected into the SCR reactor 130 together with the exhaust gas of about 250 ° C. so that the ammonium persulfate adhered to the catalyst of the SCR reactor 130 by hot water or steam is introduced into the exhaust pipe P111 And the catalyst in the SCR reactor 130 is regenerated.

이와 같이 SCR 시스템(100)은 열교환기(150)에 의해 얻어지는 핫 워터 또는 스팀을 배기관(P111)에 인가함으로써 SCR 반응기(130)의 촉매를 재생하는데, 열교환기(150)는 엔진 배기가스의 열을 물에 열 교환시켜 물을 가열하여서 핫 워터 또는 스팀을 생성하여 배관(P115)을 통해 배기관(P111)에 분사한다.Thus, the SCR system 100 regenerates the catalyst of the SCR reactor 130 by applying hot water or steam obtained by the heat exchanger 150 to the exhaust pipe P111. The heat exchanger 150 is a heat exchanger Is heated by exchanging heat with water to generate hot water or steam, and is sprayed to the exhaust pipe (P111) through the pipe (P115).

열교환기(150)로부터 배기관(P111)으로의 핫 워터 또는 스팀의 분사는 제어기(170)에 의해 제어한다. 제어기(170)는 주기적으로 SCR 반응기(130)의 촉매를 재생하도록 제어하는데, 촉매의 재생시에 펌프(160)에 제어신호를 인가하여 펌프(160)를 구동시켜서 열교환기(150)로부터의 핫 워터 또는 스팀을 배기관(P111) 측으로 이송하고, 그와 함께 밸브(180)에 제어신호를 인가하여 밸브(180)의 개도를 조절하여 배기관(P111) 측으로 인가되는 핫 워터 또는 스팀의 양을 조절한다. 제어기(170)는 밸브(180)의 개도를 제어하여 밸브(180)에 의해 배기관(P111) 측으로 인가되는 핫 워터 또는 스팀의 양을 조절하는 경우 핫 워터 또는 스팀을 설정량으로 인가하도록 조절하거나 운전자에 의해 지시되는 양으로 인가하도록 조절한다.The controller 170 controls the injection of hot water or steam from the heat exchanger 150 to the exhaust pipe P111. The controller 170 periodically controls the regeneration of the catalyst in the SCR reactor 130. In regenerating the catalyst, a control signal is applied to the pump 160 to drive the pump 160 to regenerate the hot water from the heat exchanger 150 Or steam is transferred to the exhaust pipe P111 and a control signal is applied to the valve 180 together with the steam to regulate the opening degree of the valve 180 to regulate the amount of hot water or steam applied to the exhaust pipe P111 side. The controller 170 controls opening of the valve 180 to adjust the amount of hot water or steam to be applied to the exhaust pipe P111 side by the valve 180 so as to apply hot water or steam in a predetermined amount, Lt; / RTI >

열교환기(150)로부터 인가되는 핫 워터 또는 스팀을 배기관(P111)에 인가하는 경우, 노즐을 통해 배기관(P111)의 내부에 분사하여 인가하는데, 도 3에 예시된 바와 같이, 핫 워터 또는 스팀을 인가하기 위한 배관(P115)의 일단을 배기관(P111)의 내부에 삽입 설치함과 아울러 배기관(P111)에 삽입 설치된 배관(P115)의 일단에 노즐(NZ)을 설치하여서, 배관(P115)을 통해 인가되는 핫 워터 또는 스팀을 배기관(P111) 내에 설치된 노즐(NZ)을 통해 분사함으로써, 핫 워터 또는 스팀을 엔진 배기가스와 함께 배기관(P111)을 통해 SCR 반응기(130)에 인가한다.When hot water or steam applied from the heat exchanger 150 is applied to the exhaust pipe P111, the hot water or steam is injected into the exhaust pipe P111 through the nozzle and applied thereto. As illustrated in FIG. 3, One end of a pipe P115 for applying an electric current is inserted into the exhaust pipe P111 and a nozzle NZ is installed at one end of a pipe P115 inserted in the exhaust pipe P111, The hot water or steam is applied to the SCR reactor 130 through the exhaust pipe P111 together with the engine exhaust gas by injecting the hot water or steam to be supplied through the nozzle NZ provided in the exhaust pipe P111.

이와 같이 SCR 반응기(130)에 인가된 핫 워터 또는 스팀은 SCR 반응기(130)의 내부에 구비된 촉매를 재생하되, SCR 반응기(130)의 촉매에 부착되어 있는 암모늄 이황산염을 핫 워터 또는 스팀에 의해 녹여서 승화시켜 제거함으로써 SCR 반응기(130)의 촉매를 재생한다.The hot water or steam applied to the SCR reactor 130 regenerates the catalyst provided in the SCR reactor 130 so that ammonium persulfate adhered to the catalyst of the SCR reactor 130 can be supplied to the hot water or steam Thereby regenerating the catalyst of the SCR reactor 130. [0050]

이상과 같은 기능을 구비하는 본 발명에 따른 SCR 시스템(100)에서 SCR 반응기(130)의 촉매를 재생하는 경우 다음과 같이 작용한다.In the case of regenerating the catalyst of the SCR reactor 130 in the SCR system 100 having the above-described functions according to the present invention,

SCR 시스템(100)은 IMO의 Tier Ⅱ 규제가 적용되는 공해상에서 선박을 운항하는 경우에 선박의 엔진(110) 구동에 의해 생성되는 배기가스를 배기관(P111)을 통해 바이패스 배기관(P113)에 인가함으로써 배기가스를 SCR 반응기(130)를 거치지 않고 바이패스 배기관(P113)을 통해 우회시켜 배기관(P112)을 통해 배출하며, IMO의 Tier Ⅲ 규제가 적용되는 ECA에서 선박을 운항하는 경우에 엔진(110)의 배기가스를 배기관(P111)을 통해 SCR 반응기(130)에 인가하여 SCR 반응기(130)에 의해 정화 처리한 후에 배기관(P112)을 통해 외부에 배출한다.The SCR system 100 applies the exhaust gas generated by driving the engine 110 of the ship to the bypass exhaust pipe P113 through the exhaust pipe P111 when the ship is operated on the high seas where the Tier II regulation of IMO is applied The exhaust gas is bypassed through the bypass exhaust pipe P113 without passing through the SCR reactor 130 and discharged through the exhaust pipe P112. In the case of operating the vessel in the ECA to which the Tier III regulation of IMO is applied, Is supplied to the SCR reactor 130 through the exhaust pipe P111 and is purified by the SCR reactor 130 and then exhausted to the outside through the exhaust pipe P112.

이때, 바이패스 배기관(P113)에 대한 배기가스의 유입 및 유출은 밸브(V111, V112)에 의해 단속하고, SCR 반응기(130)에 대한 배기가스의 유입 및 유출은 밸브(V113, V114)에 의해 단속하는데, 배기가스를 SCR 반응기(130)를 거치지 않고 바이패스 배기관(P113)을 통해 우회시켜 배출하는 경우에는 밸브(V111, V112)를 개방함과 아울러 밸브(V113, V114)를 패쇄하며, 배기가스를 SCR 반응기(130)에 의해 정화 처리하여 배출하는 경우에는 밸브(V111, V112)를 폐쇄함과 아울러 밸브(V113, V114)를 개방한다.At this time, the inflow and outflow of the exhaust gas to and from the bypass exhaust pipe P113 are interrupted by the valves V111 and V112, and the inflow and outflow of the exhaust gas to the SCR reactor 130 are controlled by the valves V113 and V114 When the exhaust gas is bypassed through the bypass exhaust pipe P113 without passing through the SCR reactor 130 and discharged, the valves V111 and V112 are opened and the valves V113 and V114 are closed, When the gas is purified and discharged by the SCR reactor 130, the valves V111 and V112 are closed and the valves V113 and V114 are opened.

SCR 반응기(130)에 의해 배기가스를 정화 처리하는 경우에, 엔진(110)의 구동시에 생성되는 엔진 배기가스를 배기관(P111)에 유입시킴과 아울러 환원제 투입모듈(120)에 의해 우레아를 가수분해하여 얻어지는 암모니아를 환원제로서 배기관(P111)에 유입시켜서 해당 엔진 배기가스와 환원제를 함께 SCR 반응기(130)에 유입시킴으로써, SCR 반응기(130)의 촉매가 암모니아를 환원제로 사용하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시켜서 정화한 후에 해당 배기가스를 배기관(P112)을 통해 대기에 배출한다.When the exhaust gas is purified by the SCR reactor 130, the engine exhaust gas generated at the time of driving the engine 110 is introduced into the exhaust pipe P111, and the urea is hydrolyzed by the reducing agent input module 120 The ammonia as a reducing agent is introduced into the exhaust pipe P111 and the engine exhaust gas and the reducing agent are introduced together into the SCR reactor 130 so that the catalyst of the SCR reactor 130 can remove nitrogen oxides Is reduced to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O), and then the exhaust gas is exhausted to the atmosphere through the exhaust pipe (P112).

이와 같이 SCR 반응기(130)에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 정화 처리를 반복적으로 진행하는 경우 SCR 반응기(130)의 촉매에 암모늄 이황산염이 생성 부착되어서 해당 촉매를 오염시키게 된다.In this way, when the SCR reactor 130 repeatedly performs the purification treatment for removing the nitrogen oxide of the engine exhaust gas, ammonium diphosphate is attached to the catalyst of the SCR reactor 130 to pollute the catalyst.

SCR 반응기(130)의 촉매에 생성 부착된 암모늄 이황산염을 제거하여서 SCR 반응기(130)의 촉매를 재생하는 경우, 선박에서 엔진 배기가스의 폐열을 물에 열 교환하는 열교환기(150)에 의해 얻어지는 핫 워터 또는 스팀을 배관(P115)을 통해 배기관(P111)에 분사하여 해당 핫 워터 또는 스팀을 250℃정도의 배기가스와 함께 SCR 반응기(130)에 유입시켜 핫 워터 또는 스팀에 의해 SCR 반응기(130)의 촉매에 부착되어 있는 암모늄 이황산염을 녹여 승화시켜 제거함으로써 SCR 반응기(130)의 촉매를 재생한다.In the case of regenerating the catalyst of the SCR reactor 130 by removing the ammonium diphosphate formed on the catalyst of the SCR reactor 130, the ammonia diphosphate obtained by the heat exchanger 150, which exchanges the waste heat of the engine exhaust gas with water, Hot water or steam is injected into the exhaust pipe P111 through the pipe P115 and the hot water or steam is introduced into the SCR reactor 130 together with the exhaust gas of about 250 DEG C to be supplied to the SCR reactor 130 ) Is dissolved and sublimed to remove the catalyst, thereby regenerating the catalyst of the SCR reactor (130).

이상과 같이, 본 발명은 엔진 배기가스와 환원제를 혼합하여 SCR 반응기(130)에 유입시켜서 SCR 반응기(130)에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 배기가스 정화 처리를 진행함에 따라 SCR 반응기(130)에 생성되는 암모늄 이황산염에 기인한 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여 SCR 반응기(130)의 촉매를 재생하는 경우에, 선박에서 엔진 배기가스의 폐열을 물에 열 교환시키는 열교환기(150)에 의해 얻어지는 핫 워터 또는 스팀을 이용하여 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여서 SCR 반응기(130)의 촉매를 재생함으로써, 별도의 가열기에 의해 핫 워터 또는 스팀을 생성하지 않고서도 SCR 반응기(130)의 촉매를 재생할 수 있어 에너지 비용을 감소시키고, 핫 워터 또는 스팀을 생성하기 위한 별도의 가열기를 설치하지 않아도 되어 설치 면적 및 설치 비용을 감소시킬 수 있어서, 경제성 있게 반응기 촉매를 재생할 수 있다.As described above, according to the present invention, the engine exhaust gas and the reducing agent are mixed and introduced into the SCR reactor 130, and the exhaust gas purifying treatment for removing the nitrogen oxide of the engine exhaust gas is performed by the SCR reactor 130, A heat exchanger 150 for heat exchanging the waste heat of the engine exhaust gas with water in the case of regenerating the catalyst of the SCR reactor 130 by removing the contamination of the SCR reactor catalyst due to the ammonium dihydrogenphosphate produced in the SCR reactor 130, The catalyst of the SCR reactor 130 can be regenerated by removing the contamination of the SCR reactor catalyst by using hot water or steam obtained by the SCR reactor 130 so as to regenerate the catalyst of the SCR reactor 130 without generating hot water or steam by a separate heater. To reduce energy costs and eliminate the need to install a separate heater to generate hot water or steam, reducing installation area and installation costs So that the reactor catalyst can be economically regenerated.

본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러가지 형태로 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당된다고 할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. And such changes are considered to be within the technical scope of the present invention.

본 발명은 선박에서 엔진 배기가스를 정화 처리하는 SCR 시스템에 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 엔진 배기가스와 환원제를 혼합하여 SCR 반응기에 유입시켜서 SCR 반응기에 의해 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하는 배기가스 정화 처리를 진행함에 따라 SCR 반응기에 생성되는 암모늄 이황산염에 기인한 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여 SCR 반응기의 촉매를 재생하는 경우에, 선박에서 엔진 배기가스의 폐열에 의해 얻어지는 핫 워터 또는 스팀을 이용하여 SCR 반응기 촉매의 오염을 제거하여서 SCR 반응기의 촉매를 재생함으로써, 별도의 가열기에 의해 핫 워터 또는 스팀을 생성하지 않아도 되어 에너지 비용을 감소시키고, 핫 워터 또는 스팀을 생성하기 위한 별도의 가열기를 설치하지 않아도 되어 설치 면적 및 설치 비용을 감소시킬 수 있어서, 경제성 있게 반응기 촉매를 재생하게 된다.The present invention may be usefully applied to an SCR system for purifying engine exhaust gas from a ship. According to the present invention, as the exhaust gas purifying treatment for mixing the engine exhaust gas and the reducing agent into the SCR reactor and removing the nitrogen oxide of the engine exhaust gas by the SCR reactor is carried out, In the case of regenerating the catalyst of the SCR reactor by removing the contamination of the SCR reactor catalyst, the catalyst of the SCR reactor is regenerated by removing the contamination of the SCR reactor catalyst by using hot water or steam obtained by the waste heat of the engine exhaust gas in the vessel , It is not necessary to generate hot water or steam by a separate heater to reduce the energy cost, and it is unnecessary to install a separate heater for generating hot water or steam, so that the installation area and the installation cost can be reduced, Thereby regenerating the reactor catalyst.

100; SCR 시스템 110; 엔진
120; 환원제 투입모듈 130; SCR 반응기
150; 열교환기 160; 펌프
170; 제어기 180; 밸브
P111, P112; 배기관 P113; 바이패스 배기관
V111~V114; 밸브100; SCR system 110; engine
120; A reducing agent injection module 130; SCR reactor
150; Heat exchanger 160; Pump
170; A controller 180; valve
P111, P112; Exhaust pipe P113; Bypass exhaust pipe
V111 to V114; valve

Claims (4)

핫 워터(hot water) 또는 스팀(steam)을 배기가스와 함께 SCR 반응기에 유입시켜 핫 워터 또는 스팀에 의해 SCR 반응기의 촉매를 재생하는 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치로서,
폐열을 물에 열 교환시켜 핫 워터 또는 스팀을 생성하는 열교환기로부터의 핫 워터 또는 스팀을 펌핑하여 배기관 측으로 이송하는 펌프와;
상기 SCR 반응기에 배기가스를 유입시키기 위한 상기 배기관 내에 분사되는 상기 핫 워터 또는 스팀의 양을 조절하는 밸브와;
상기 펌프의 구동을 제어함과 아울러 상기 밸브의 개도를 제어하여서 SCR 반응기 촉매의 재생 처리를 위한 제반 제어 처리를 수행하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치.
A reactor catalyst regenerator in an SCR system for regenerating a catalyst in an SCR reactor by hot water or steam by introducing hot water or steam into the SCR reactor together with exhaust gas,
A pump for pumping hot water or steam from a heat exchanger for generating hot water or steam by heat exchange with waste water to transfer the waste water to the exhaust pipe side;
A valve for regulating the amount of the hot water or steam injected into the exhaust pipe for introducing the exhaust gas into the SCR reactor;
And a controller for controlling the driving of the pump and controlling the opening of the valve to perform all control processes for regeneration of the SCR reactor catalyst.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 설정 시간 주기로 상기 SCR 반응기 촉매의 재생 처리를 진행하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the controller proceeds with the regeneration process of the SCR reactor catalyst at a set time period.
제1항에 있어서,
상기 배기관 내에 핫 워터 또는 스팀을 분사하기 위한 노즐이 설치된 것을 특징으로 하는 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치.
The method according to claim 1,
Wherein a nozzle for spraying hot water or steam is installed in the exhaust pipe.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어기는 핫 워터 또는 스팀을 설정량으로 분사하거나 운전자에 의해 지시된 양으로 분사하도록 상기 밸브의 개도를 제어하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템에서의 반응기 촉매 재생 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the controller controls the opening of the valve to inject hot water or steam at a set amount or in an amount indicated by the driver.
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