KR20170057061A - 요소수의 예열이 가능한 선박용 scr 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박용 SCR 환원제, 이의 제조방법 및 선박용 SCR 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 SCR의 크기를 줄이면서도 질소산화물(NOx) 제거 효율을 극대화 할 수 있는 선박용 SCR 환원제, 이의 제조방법 및 선박용 SCR 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 선박용 SCR 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 요소수 탱크로부터 SCR 반응기 측으로 공급되는 요소수를 폐열을 이용하여 승온시킨 후 상기 SCR 반응기로 유입되도록 함으로써 요소수의 활성화 효율을 높일 수 있는 요소수의 예열이 가능한 선박용 SCR 시스템에 관한 것이다.
선택적 촉매 환원 시스템(Selective Catalyst Reduction System)으로 불리는 SCR 시스템은 선박 추진용 디젤 엔진이나 플랜트 발전용 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 중의 질소산화물(NOx)을 선택적으로 제거하기 위한 시스템이다.
이러한 SCR 시스템은, 배기관의 도중에 촉매가 내장된 SCR 반응기를 설치해 두고, SCR 반응기의 상류 측에 분무용 노즐을 설치하며, 분무용 노즐에 요소수를 공급하기 위한 요소수 공급 장치를 구비한다.
통상적으로 2-행정 선박 엔진의 배기가스 온도는 180~220℃이다. 따라서, 낮은 배기가스 온도로 말미암아 요소수가 활성화되지 못하기 때문에 엔진으로부터 SCR 반응기로 향하는 배기가스에 분무용 노즐로부터 요소수를 분무하면, 분무된 요소수 입자가 배기가스와 섞여 SCR 반응기로 들어가 촉매를 통과하게 되며, 촉매를 통과하는 과정에서 요소수로부터 가수분해된 암모니아와 배기가스가 반응을 일으켜 배기가스 중의 유해물질인 질소산화물이 질소와 수증기로 환원된 후 대기로 배출된다.
그러나, 이와 같은 경우에도 요소수가 원활하게 활성화되기 위해서는 SCR 반응기 측으로 공급되는 요소수의 온도가 중요하다.
따라서, 이에 대한 SCR 반응기 측으로 공급되는 요소수의 온도를 높여 요소수의 활성화 효율을 높일 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 요소수 탱크로부터 SCR 반응기 측으로 공급되는 요소수를 폐열을 이용하여 승온시킨 후 상기 SCR 반응기로 유입되도록 함으로써 요소수의 활성화 효율을 높일 수 있는 요소수의 예열이 가능한 선박용 SCR 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔진의 연소 중 발생된 배기가스 중의 NOx를 저감하기 위한 시스템에 있어서, 선박의 메인엔진; 상기 메인엔진의 연소 중 발생한 배기가스가 포집되는 배기가스 리시버; 상기 배기가스 리시버의 후단에 배치되어 SCR 촉매 반응에 의해 상기 배기가스 중의 NOx를 저감하는 SCR 반응기; 및 상기 SCR 반응기 측으로 SCR 촉매 반응을 위한 요소수를 공급하는 요소수 탱크;를 포함하고, 상기 요소수 탱크로부터 SCR 반응기 측으로 공급되는 요소수는 열원과의 열교환을 통해 소정의 온도로 승온된 후 상기 SCR 반응기 측으로 공급되는 선박용 SCR 시스템을 제공한다.
또한, 상기 열원은 상기 메인엔진의 냉각수를 냉각하는 과정에서 발생되는 응축기의 열일 수 있다.
또한, 상기 요소수 탱크는 상기 SCR 반응기와 연결된 공급라인을 통하여 상기 SCR 반응기 측으로 공급되고, 상기 공급라인은 상기 응축기의 외측에 복수 회 권선되도록 배치되어 상기 공급라인을 따라 유동되는 요소수가 상기 응축기에서 발생되는 열에 의해 승온될 수 있다.
또한, 상기 요소수는 수소버블(Hydrogen bubble)을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 요소수 탱크로부터 SCR 반응기 측으로 공급되는 요소수를 폐열을 이용하여 승온시킨 후 상기 SCR 반응기로 유입시켜 요소수의 활성화 효율을 높임으로써 NOx의 저감효과를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 요소수의 예열이 가능한 선박용 SCR 시스템을 나타낸 전체개략도,
도 2는 도 1에서 열교환부의 일 실시형태를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1에서 열교환부의 일 실시형태를 나타낸 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명에 따른 요소수의 예열이 가능한 선박용 SCR 시스템(100)은 메인엔진(110)의 일측에 마련되어 상기 메인엔진(110)의 연소 중 발생되는 배기가스를 받는 배기가스 리시버(180)와, 배기라인(170)을 통해 상기 배기가스 리시버(180) 및 과급기(120)를 거친 배기가스를 촉매 환원처리하여 NOx를 저감할 수 있도록 상기 배기라인(170) 상에 배치되는 SCR 반응기(130)를 포함하며, 상기 SCR 반응기(130) 측으로 배기가스의 촉매 환원처리를 위한 요소수를 공급하는 요소수 저장탱크(140)를 포함한다.
여기서, 상기 SCR 반응기(130) 내에는 저온 또는 일반 촉매가 내장되며, 상기 SCR 반응기(130)의 촉매 반응을 위해 환원제로서 우레아 또는 암모니아 등과 같은 일반적인 환원제가 사용될 수도 있고, 일반적인 요소수에 수소버블이 포함된 활성화 요소수가 사용될 수도 있다.
한편, 상기 배기가스 리시버(180), 메인엔진(110), 과급기(turbo charger)(120), SCR 반응기(130) 및 요소수 저장탱크(140)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
더불어, 도 1에서 상기 과급기(120)가 SCR 반응기(130)의 전단에 배치되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, SCR 반응기(130)의 후단에 배치될 수도 있음을 밝혀둔다. 또한, 도 1에서 도면부호 "22" 및 "21"은 각각 소기 에어 라인과 소기 에어 리시버를 나타내며, 이들은 공지의 일반적인 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 요소수 저장탱크(140)는 상기 SCR 반응기(130)와 공급라인(142)을 통하여 연결됨으로써 상기 요소수 저장탱크(140)에 저장된 요소수를 SCR 반응기(130)의 내부로 공급하게 된다.
전술한 구성에 따르면, 상기 메인엔진(110)의 연소 과정에서 생성된 배기가스는 메인엔진(110) 내의 실린더에서 배기가스를 통해 상기 배기가스 리시버(180)로 이송된다. 이때의 배기가스 온도는 메인엔진(110)의 타입, 부하, 외기 조건 등 운전 조건에 따라 차이가 있으나, 대략 180 ~ 220℃의 온도를 갖는다.
이에 따라, 요소수의 활성화 온도인 270℃를 만족할 수 없게 되므로 상기 SCR 반응기(130)에서 요소수의 활성화가 원활하게 이루어지지 못해 NOx의 저감효과가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명에서는 이를 해결하기 위하여, 상기 요소수 저장탱크(140)로부터 SCR 반응기(130) 측으로 공급되는 요소수를 SCR 반응기(130) 측으로 공급하기 전에 소정의 온도로 예열하여 높은 온도의 요소수를 공급함으로써 요소수의 활성화율을 높일 수 있도록 한다.
이를 위해, 상기 요소수 저장탱크(140) 및 SCR 반응기(130)를 상호 연결하는 공급라인(142)이 열교환부(150)를 거치도록 함으로써 상기 열교환부(150)에서 공급라인(142)을 따라 유동되는 요소수가 소정의 온도로 승온될 수 있도록 한다.
여기서, 상기 열교환부(150)는 메인엔진(110)의 냉각수가 유동되는 응축기(150)(ATM. condensor)일 수 있다. 즉, 본 발명에서는 요소수가 유동되는 공급라인(142)이 상기 응축기(150)를 복수 회 권선되도록 배치함으로써 상기 응축기(150) 측에서 발생되는 열에 의해 공급라인(142)을 따라 유동되는 요소수가 승온되도록 한다. 이를 통해, 상기 SCR 반응기(130)로 공급되는 요소수가 소정의 온도로 예열된 후 SCR 반응기(130)의 내부로 유입될 수 있게 된다.
일례로, 상기 요소수 저장탱크(140)에 저장된 대략 20℃의 요소수는 상기 열교환부(150)를 통해 60℃로 승온된 후 SCR 반응기(130) 측으로 공급될 수 있다.
이를 통해, 상기 SCR 반응기(130)의 내부로 종래에 비하여 보다 높은 온도의 요소수가 공급됨으로써 요소수의 활성화율을 높일 수 있게 된다.
더불어, 본 발명에서는 상기 SCR 반응기(130)로 공급되는 요소수를 엔진의 작동과정에서 버려지는 폐열을 이용하여 승온시킴으로써 상기 요소수를 승온시키기 위한 별도의 시설을 구축할 필요가 없게 된다.
즉, 상기 요소수가 공급되는 공급라인(142)이 메인엔진(110)의 냉각수가 유동되는 응축기(150)를 지나도록 하여 상기 응축기(150)에서 발생되는 열을 통해 승온이 이루어지도록 함으로써 폐열을 이용하여 SCR 반응기(130)로 공급되는 요소수의 온도를 승온시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 SCR 시스템(100)은 상기 SCR 반응기(130)로 공급되는 요소수의 온도가 종래에 비하여 상대적으로 높은 온도로 공급됨으로써 상기 SCR 반응기(130)를 통과한 배기가스의 온도 역시 종래에 비하여 상대적으로 높은 온도로 배출된다. 이에 따라, 상기 SCR 반응기(130)의 후단에 배치되어 배기가스의 폐열을 이용하여 온수를 생산하는 Economizer와 같은 보일러 시스템(170)이 배치되는 경우 상기 보일러 시스템(170)의 효율 역시 높일 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 요소수의 예열이 가능한 선박용 SCR 시스템
110 : 메인엔진 120 : 과급기(turbo charger)
130 : SCR 반응기 140 : 요소수 저장탱크
142 : 공급라인 150 : 열교환부
160 : 보일러 시스템 170 : 배기라인
180 : 배기가스 리시버
110 : 메인엔진 120 : 과급기(turbo charger)
130 : SCR 반응기 140 : 요소수 저장탱크
142 : 공급라인 150 : 열교환부
160 : 보일러 시스템 170 : 배기라인
180 : 배기가스 리시버
Claims (4)
- 엔진의 연소 중 발생된 배기가스 중의 NOx를 저감하기 위한 시스템에 있어서,
선박의 메인엔진;
상기 메인엔진의 연소 중 발생한 배기가스가 포집되는 배기가스 리시버;
상기 배기가스 리시버의 후단에 배치되어 SCR 촉매 반응에 의해 상기 배기가스 중의 NOx를 저감하는 SCR 반응기; 및
상기 SCR 반응기 측으로 SCR 촉매 반응을 위한 요소수를 공급하는 요소수 탱크;를 포함하고,
상기 요소수 탱크로부터 SCR 반응기 측으로 공급되는 요소수는 열원과의 열교환을 통해 소정의 온도로 승온된 후 상기 SCR 반응기 측으로 공급되는 선박용 SCR 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 열원은 상기 메인엔진의 냉각수를 냉각하는 과정에서 발생되는 응축기의 열인 선박용 SCR 시스템. - 제 2항에 있어서,
상기 요소수 탱크는 상기 SCR 반응기와 연결된 공급라인을 통하여 상기 SCR 반응기 측으로 공급되고, 상기 공급라인은 상기 응축기의 외측에 복수 회 권선되도록 배치되어 상기 공급라인을 따라 유동되는 요소수가 상기 응축기에서 발생되는 열에 의해 승온되는 선박용 SCR 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 요소수는 수소버블(Hydrogen bubble)을 포함하는 선박용 SCR 시스템.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150160677A KR20170057061A (ko) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 요소수의 예열이 가능한 선박용 scr 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020150160677A KR20170057061A (ko) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 요소수의 예열이 가능한 선박용 scr 시스템 |
Publications (1)
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ID=59051452
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KR1020150160677A KR20170057061A (ko) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 요소수의 예열이 가능한 선박용 scr 시스템 |
Country Status (1)
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KR (1) | KR20170057061A (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11174772B2 (en) | 2020-02-25 | 2021-11-16 | Caterpillar Inc. | Mitigation of diesel emission fluid (DEF) deposition in exhaust system for engine |
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2015
- 2015-11-16 KR KR1020150160677A patent/KR20170057061A/ko unknown
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11174772B2 (en) | 2020-02-25 | 2021-11-16 | Caterpillar Inc. | Mitigation of diesel emission fluid (DEF) deposition in exhaust system for engine |
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