KR20170113023A - 배기가스 후처리 시스템 및 내연기관 - Google Patents

배기가스 후처리 시스템 및 내연기관 Download PDF

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Abstract

본 발명은, SCR 촉매 컨버터(9)와; SCR 촉매 컨버터(9)로 이어지는 배기가스 공급 라인(8)과; SCR 촉매 컨버터(9)로부터 멀어지는 배기가스 배출 라인(11)과; 배기가스 공급 라인(8)에 장착되어 배기가스 내로 환원제, 특히 암모니아 또는 암모니아 전구체 물질을 유입하기 위한 유입 장치(16)와; 유입 장치(16)의 하류에서 배기가스 공급 라인(8)에 의해 마련되어 SCR 촉매 컨버터(9)의 상류에서 환원제와 배기가스를 혼합하기 위한 혼합 섹션(18)을; 포함하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템, 요컨대 SCR 배기가스 후처리 시스템에 관한 것이며, 배기가스 공급 라인(8)은, 하류 단부(15)로, SCR 촉매 컨버터(9)를 수용하는 반응기 챔버(10) 내로 통해 있으며, 그리고 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에 대해 상대적으로 변위될 수 있는 배플 부재(19)는 배기가스 공급 라인(8)의 상기 단부(15)와 상호작용한다.

Description

배기가스 후처리 시스템 및 내연기관{EXHAUST GAS AFTER-TREATMENT SYSTEM AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관의 배기가스 후처리 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 배기가스 후처리 시스템을 장착한 내연기관에도 관한 것이다.
예컨대 발전 설비들에서 이용되는 고정형 내연기관들에서의 연소 과정들에서, 그리고 예컨대 선박들에서 이용되는 비고정형 내연기관들에서의 연소 과정들에서 산화질소가 발생하며, 이런 산화질소는 전형적으로 목탄, 석탄, 갈탄, 석유, 중유 또는 디젤 연료처럼 유황을 함유하는 화석 연료들의 연소 시에 발생한다. 그러므로 상기 내연기관들에는 내연기관에서 배출되는 배기가스의 정화, 특히 탈질 처리에 이용되는 배기가스 후처리 시스템들이 장착된다.
배기가스 내의 산화질소의 환원을 위해, 실무에서 공지된 배기가스 후처리 시스템들 내에는 특히 이른바 SCR 촉매 컨버터들이 이용된다. SCR 촉매 컨버터 내에서는 산화질소의 선택적 촉매 환원이 수행되고, 산화질소의 환원을 위해 암모니아(NH3)가 환원제로서 요구된다. 이를 위해, 암모니아 또는 예컨대 요소와 같은 암모니아 전구체 물질이 SCR 촉매 컨버터의 상류에서 액상 형태로 배기가스 내로 유입되며, 암모니아 또는 암모니아 전구체 물질은 SCR 촉매 컨버터의 상류에서 배기가스와 혼합된다. 이를 위해, 실무에 따르면, 암모니아 또는 암모니아 전구체 물질의 유입부와 SCR 촉매 컨버터 사이에 혼합 섹션들이 제공된다.
비록 실무에서 공지되고 SCR 촉매 컨버터를 포함하는 배기가스 후처리 시스템들에 의해 이미 성공적으로 배기가스 후처리, 특히 산화질소 환원이 수행될 수 있기는 하지만, 배기가스 후처리 시스템을 계속하여 향상시키는 것에 대한 필요성이 존재한다. 특히 상기 배기가스 후처리 시스템들의 콤팩트한 구조 형상에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 과제는, 상기 종래기술을 기반으로, 내연기관의 신규 유형의 배기가스 후처리 시스템을 제공하는 것에 있다.
상기 과제는 청구항 제1항에 따르는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템을 통해 해결된다. 본 발명에 따라서, 배기가스 공급 라인은 그 하류 단부가 SCR 촉매 컨버터를 수용하는 반응기 챔버(reactor chamber) 내로 통해 있으며, 배기가스 공급 라인의 하류 단부에 대해 상대적으로 변위될 수 있는 배플 부재(baffle element)가 배기가스 공급 라인의 상기 하류 단부와 상호작용한다. 반응기 챔버 내로 통해 있는 배기가스 공급 라인의 하류 단부에 배치되는 배플 부재는, 혼합 섹션이 짧아진 조건에서도, 한편으로 환원제와 배기가스의 적합한 혼합을 보장할 수 있고, 다른 한편으로는 SCR 촉매 컨버터에서의 정해진 유동을 보장할 수 있다. 콤팩트한 구조 형상에서도 효과적인 배기가스 후처리가 보장될 수 있다.
바람직한 개선예에 따라서, 배플 부재는, 배기가스 공급 라인을 그 하류 단부에서 차단하거나, 또는 배기가스 공급 라인을 그 하류 단부에서 개방하기 위해, 배기가스 공급 라인의 하류 단부에 대해 상대적으로 변위될 수 있으며, 배기가스 공급 라인이 개방된 경우 배기가스 공급 라인의 하류 단부에 대한 배플 부재의 상대 위치는, 바람직하게는 배기가스 질량 흐름에 따라서, 및/또는 배기가스 온도에 따라서, 및/또는 배기가스 질량 흐름 내로 유입되는 환원제의 양에 따라서 결정된다. 이로써, 배기가스 후처 시스템의 콤팩트한 구조 형상에서도 특히 효과적인 배기가스 후처리가 가능하다.
바람직한 개선예에 따라서, 배기가스 공급 라인의 하류 단부는 깔때기 형태로 확대되어 확산부(diffuser)를 형성한다. 배플 부재는, 배기가스 공급 라인의 하류 단부를 향해 있고 배기가스 흐름 및 환원제가 부딪치는 측(side)에서 만곡되어 유동 가이드 표면을 형성하는 방식으로, 특히 종(bell) 모양으로 만곡되는 방식으로 윤곽 형성된다. 이런 세부 구성들 역시도, 배플 부재의 영역 및 배플 부재를 향한 배기가스 공급 라인의 하류 단부에서, 정해진 유동 가이드의 결과로서, 짧은 혼합 섹션에서도 효과적인 배기가스 후처리를 허용한다.
추가의 바람직한 개선예에 따라서, 배기가스 공급 라인과 배기가스 배출 라인 사이에 SCR 촉매 컨버터에 대한 바이패스 라인이 연결되고, 이 바이패스 라인 내에는 차단 부재가 연결되며, 이 차단 부재의 위치는 배기가스 공급 라인의 하류 단부에 대한 배플 부재의 상대 위치에 따라 결정된다. 바이패스를 통해, 특히 내연기관의 시동 후에 내연기관의 터보차저의 영역 내에서 여전히 저온인 어셈블리들이 가열되어야 한다면, 과량의 배기가스가 SCR 촉매 컨버터를 우회하도록 안내될 수 있다.
추가의 바람직한 개선예에 따라서, 배플 부재는, 적어도 배기가스 공급 라인의 하류 단부를 향한 측에 촉매 코팅층을 구비한다. 이로써 배기가스 후처리는 더욱 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 내연기관은 청구항 제12항에 정의되어 있다.
본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들과 하기의 기재내용에서 제시된다. 본 발명의 실시예들은, 이 실시예들로 국한되지 않으면서, 도면에 따라서 더 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 후처리 시스템을 장착한 내연기관을 도시한 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1의 배기가스 후처리 시스템을 도시한 상세도이다.
도 3은 도 2의 상세도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배기가스 후처리 시스템을 도시한 추가 상세도이다.
본 발명은, 내연기관, 예컨대 발전 설비에 비치되는 고정형 내연기관, 또는 선박에서 이용되는 비고정형 내연기관의 배기가스 후처리 시스템에 관한 것이다. 특히 배기가스 후처리 시스템은 중유로 작동되는 선박 디젤 내연기관에서 이용된다. 하기에서 본원의 방법은 SCR 기술과 결부되어 더 정확하게 설명되지만, 그러나 이는 상기 SCR 기술로 국한되는 것이 아니라, 예컨대 가스 엔진들에서 이용되는 것과 같은 CH4 및 HCHO 산화 촉매 컨버터들에서도 이용될 수 있다.
도 1에는, 배기가스 터보차징 시스템(2) 및 배기가스 후처리 시스템(3)을 장착한 내연기관(1)으로 이루어진 장치가 도시되어 있다.
내연기관(1)은 비고정형 또는 고정형 내연기관일 수 있으며, 특히 비고정형으로 작동되는 선박 내연기관일 수 있다. 내연기관(1)의 실린더들에서 배출되는 배기가스는, 배기가스 과급 시스템(2) 내에서, 배기가스의 열 에너지로부터, 연소 엔진(1)으로 공급될 과급 공기를 압축하기 위한 기계적 에너지를 획득하기 위해 이용된다.
이렇게, 도 1에는, 복수의 배기가스 터보차저, 요컨대 고압 측의 제1 배기가스 터보차저(4)와 저압 측의 제2 배기가스 터보차저(5)를 포함하는 배기가스 터보차징 시스템(2)을 장착한 내연기관(1)이 도시되어 있다.
내연기관(1)의 실린더들에서 배출되는 배기가스는 맨 먼저 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 터빈(6)을 경유하여 유동하면서 이 고압 터빈 내에서 감압되며, 이때 획득되는 에너지는 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 압축기 내에서 과급 공기를 압축하기 위해 이용된다.
배기가스의 유동 방향으로 볼 때, 제1 배기가스 터보차저(4)의 하류에 제2 배기가스 터보차저(5)가 배치되며, 이 제2 배기가스 터보차저를 경유하여 이미 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 터빈(6)을 관류한 배기가스가 안내되며, 요컨대 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 터빈(7)을 경유하여 안내된다. 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 터빈(7) 내에서, 배기가스는 계속하여 감압되며, 이때 획득되는 에너지는, 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 압축기 내에서, 마찬가지로 내연기관(1)의 실린더들로 공급될 과급 공기를 압축하기 위해 이용된다.
본원의 방법은 2단 과급식 엔진들로만 제한되는 것이 아니라, 단단 과급식 엔진들에서도 적용될 수 있으며, 이런 경우 AGN 시스템이 바람직하게는 터빈의 상류에 장착된다.
두 배기가스 터보차저(4 및 5)를 포함하는 배기가스 과급 시스템(2)에 추가로, 내연기관(1)은, SCR 배기가스 후처리 시스템인 배기가스 후처리 시스템(3)을 포함한다. SCR 배기가스 후처리 시스템(3)은 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 터빈(6)과 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 터빈(7) 사이에 연결되며, 그럼으로써 그에 따라 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 터빈(6)에서 배출되는 배기가스는 맨 먼저 SCR 배기가스 후처리 시스템(3)을 경유하여 안내될 수 있으며, 그런 후에 상기 배기가스는 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 터빈(7)의 영역 내에 도달한다. 도 1에는, 배기가스 공급 라인(8)도 도시되어 있으며, 이 배기가스 공급 라인을 통해 배기가스는 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 터빈(6)에서 출발하여 반응기 챔버(10) 내에 배치되는 SCR 촉매 컨버터(9)의 방향으로 안내될 수 있다. 또한, 도 1에는, 배기가스 배출 라인(11)도 도시되어 있으며, 이 배기가스 배출 라인은 SCR 촉매 컨버터(9)로부터 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 터빈(7)의 방향으로 배기가스를 배출하는 역할을 한다. 그 다음, 배기가스는 저압 터빈(7)에서 출발하여 라인(26)을 경유하여 특히 외부로 유출된다.
반응기 챔버(10)로, 그리고 그에 따라 반응기 챔버(10) 내에 포지셔닝된 SCR 촉매 컨버터(9)로 이어지는 배기가스 공급 라인(8)과, 반응기 챔버(10)로부터, 그리고 그에 따라 SCR 촉매 컨버터(9)로부터 멀어지는 배기가스 배출 라인(11)은 바이패스 라인(12)을 통해 연결되며, 이 바이패스 라인 내에는 차단 부재(13)가 통합되어 있다. 차단 부재(13)가 폐쇄된 경우 바이패스 라인(12)도 폐쇄되며, 그럼으로써 바이패스 라인을 경유하여 배기가스가 유동할 수 없다. 이와 반대로, 차단 부재(13)가 개방된다면, 배기가스가 바이패스 라인(12)을 경유하여 유동할 수 있으며, 더욱 정확하게 말하면 반응기 챔버(10)를 우회하여 그에 따라 반응기 챔버(10) 내에 포지셔닝된 SCR 촉매 컨버터(9)를 우회하여 유동한다.
도 2에는, 바이패스 라인(12)이 차단 부재(13)를 통해 폐쇄된 상태에서 배기가스 후처리 시스템(3)을 관류하는 배기가스의 유동이 화살표들(14)로 도시되어 있으며, 도 2에서는, 배기가스 공급 라인(8)이 하류 단부(15)에 의해 반응기 챔버(10) 내로 통해 있고, 배기가스는 배기가스 공급 라인(8)의 상기 단부(15)의 영역에서 대략 180° 또는 거의 180°만큼 유동 편향되며, 배기가스는 유동 편향 후에 SCR 촉매 컨버터(9)를 경유하여 안내되는 점을 알 수 있다.
배기가스 후처리 시스템(3)의 배기가스 공급 라인(8)에는 유입 장치(16)가 장착되며, 이 유입 장치를 통해서는, SCR 촉매 컨버터(9)의 영역에서 배기가스의 산화질소를 정해진 방식으로 변환하기 위해 필요한 환원제, 특히 암모니아 또는 암모니아 전구체 물질이 배기가스 흐름 내로 유입될 수 있다.
배기가스 후처리 시스템(3)의 상기 유입 장치(16)는 바람직하게는 분사 노즐이며, 이 분사 노즐을 통해 암모니아 또는 암모니아 전구체 물질이 배기가스 공급 라인(8) 내부의 배기가스 흐름 내로 분사된다. 도 2에는, 배기가스 공급 라인(8)의 영역에서 배기가스 흐름 내로 환원제의 분사가 원추형 분사액(17)으로 도시되어 있다.
배기가스의 유동 방향으로 볼 때 유입 장치(16)의 하류와 SCR 촉매 컨버터(9)의 상류에 위치하는 배기가스 후처리 시스템(3)의 섹션은 혼합 섹션으로서 지칭된다. 특히 배기가스 공급 라인(8)은 유입 장치(16)의 하류에서 혼합 섹션(18)을 제공하며, 이 혼합 섹션 내에서는 배기가스가 SCR 촉매 컨버터(9)의 상류에서 환원제와 혼합될 수 있다.
배기가스 공급 라인(8)은 하류 단부(15)에서 반응기 챔버(10) 내로 통해 있다. 배기가스 공급 라인(8)의 상기 하류 단부(15)에는 배플 부재(19)가 장착되며, 이 배플 부재는 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에 대해 상대적으로 변위될 수 있다.
도시된 바람직한 실시예에서, 배플 부재(19)는, 반응기 챔버(10) 내로 통해 있는 배기가스 공급 라인(8)의 단부(15)에 대해 상대적으로, 특히 공압식 작동 실린더(20)에 의해, 양방향 화살표(25)의 방향으로 선형으로 변위될 수 있으며, 상기 공압식 작동 실린더는 피스톤 로드(21)를 통해 배플 부재(19)에 작용하며, 그리고 반응기 챔버(10)의 벽부(22)를 통과하여 연장되어 있다. 실링(23)은 공압 실린더(20)의 피스톤 로드(21)를 밀봉하며, 여기서 상기 피스톤 로드는 반응기 챔버(10)의 벽부(22)를 관통한다.
배플 부재(19)는, 배기가스 공급 라인(8)을 그 하류 단부(15)에서 차단하거나, 또는 배기가스 공급 라인을 그 하류 단부(15)에서 개방하기 위해, 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에 대해 상대적으로 변위될 수 있다. 배플 부재(19)가 하류 단부(15)에서 배기가스 공급 라인(8)을 차단한다면, 바람직하게는, SCR 촉매 컨버터(9) 또는 이 SCR 촉매 컨버터를 수용하는 반응기 챔버(10)를 완전히 우회하도록 배기가스를 안내하기 위해, 바이패스 라인(12)의 차단 부재(13)가 개방된다. 배플 부재(19)가 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)를 개방한다면, 바이패스 라인(12)의 차단 부재(13)는 완전하게 폐쇄되거나, 또는 적어도 부분적으로 개방될 수도 있다.
배플 부재(19)가 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)를 개방한다면, 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에 대한 배플 부재(19)의 상대 위치는 특히 배기가스 공급 라인(8)을 관류하는 배기가스 질량 흐름에 따라서, 및/또는 배기가스 공급 라인(8) 내의 배기가스의 배기가스 온도에 따라서, 및/또는 유입 장치(16)를 통해 배기가스 흐름 내로 유입되는 환원제의 양에 따라서 결정된다.
하류 단부(15)가 개방된 상태에서 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에 대한 배플 부재(19)의 상대 위치를 통해, 특히 배플 부재(19)의 영역 내 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)의 영역에서 편향되는 배기가스가 반경 방향에서 안쪽에 포지셔닝되는 SCR 촉매 컨버터(9)의 섹션들의 방향으로 더 강하게 안내되거나 편향되는지, 또는 반경 방향에서 바깥쪽에 포지셔닝되는 SCR 촉매 컨버터(9)의 섹션들의 방향으로 더 강하게 안내되거나 편향되는지 그 여부를 결정할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라서, 배기가스 공급 라인(8)은 자체의 하류 단부(15)의 영역에서 깔때기 형태로 확대되어 확산부를 형성한다. 그 결과, 배기가스 공급 라인(8)의 유동 횡단면은 하류 단부(15)의 영역에서 증가되며, 특히 도 2에서 확인할 수 있는 것처럼, 배기가스의 유동 방향으로 볼 때 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)의 상류에서 배기가스 공급 라인의 유동 횡단면은 우선 감소될 수 있다. 이렇게, 도 2에는, 배기가스 공급 라인(8)의 유동 횡단면이 배기가스의 유동 방향으로 볼 때 환원제를 위한 유입 장치(16)의 하류에서 맨 먼저 대략 일정하고, 그 다음 우선 점차로 가늘어지며, 그리고 최종적으로 하류 단부(15)의 영역에서 확대되는 점이 도시되어 있다. 이 경우, 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에서 유동 횡단면의 확대는 바람직하게는 배기가스 공급 라인(8)이 하류 단부(15)의 상류에서 우선 가늘어지는 섹션보다 배기가스 공급 라인(8)의 더 짧은 섹션에 걸쳐서 수행된다.
이미 상술한 것처럼, 본 발명의 특히 바람직한 구현예에서 적어도 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)를 향한 측에서 만곡되어 배기가스를 위한 유동 가이드를 형성하는, 바람직하게는 종 모양으로 만곡되는 배플 부재(19)는 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)와 상호작용한다. 특히 도 3 및 도 4에서는, 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)를 향한 배플 부재(19)의 측(24)이 배플 부재(19)의 반경 방향의 바깥쪽 섹션에서보다 배플 부재(19)의 반경 방향의 안쪽 섹션에서 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)까지 더 작은 이격 간격을 갖는 점을 알 수 있다. 그에 따라, 배플 부재(19)는 측(24)의 중심에서 배기가스의 유동 방향에 반대하여 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)의 방향으로 축소되거나 만곡된다.
배플 부재(19)가 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)를 개방한다면, 배플 부재(19)와 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15) 사이의 이격 간격은, 배플 부재(19)의 영역에서 배기가스 유동의 최대한 압력 손실이 적은 편향을 보장하기 위해, 더 정확하게 말하면 압력 손실이 10mbar 미만인 조건으로 상기 편향을 보장하기 위해, 특히 적어도 100㎜이다.
이미 상술한 것처럼, 배플 부재(19)는 다수의 임무를 담당 수행하는데, 더 정확하게 말하면 배기가스 유동 및/또는 배기가스 온도 및/또는 배기가스 유동 내로 유입된 환원제량에 따라서, 더 정확하게 말하면 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)가 차단된 경우 차단 기능을 수행하고, 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)가 개방된 경우에는 유동 가이드 기능을 수행한다. 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)가 개방된 경우 배플 부재(19)의 추가 기능은, 경우에 따라 배기가스 흐름 내에 존재하는 액상 환원제의 액적이 SCR 촉매 컨버터(9)의 영역 내에 도달하는 것을 방지하기 위해, 상기 액상 환원제의 액적이 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)를 향한 배플 부재(19)의 측(24)에 도달하여 이 측에서 포집되어 무화되게 하는 것에 있다. 또한, 예컨대 배기가스 라인의 부식 시 발생하는 녹 입자(rust particle)와 같은 큰 입자들도 부딪치면서 분쇄되며, 그럼으로써 상기 입자들은 더 이상 AGN 시스템을 막히게 하지 않을 수 있게 된다.
배플 부재(19)는, 배기가스 후처리를 향상시키기 위해, 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)를 향한 측(24)의 영역에 촉매 코팅층을 포함할 수 있다.
도 4에서 가장 잘 확인할 수 있는 것처럼, 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)의 확대부 및 배플 부재(19)의 측(24)의 종 모양의 윤곽 형성부는 바람직하게는 지속적으로, 또는 끊임없이, 다시 말하면 비연속 지점들 없이 형성된다.
도 1의 내연기관(1)의 경우, 배기가스 후처리 시스템(3)은 배기가스 과급 시스템(2)의 상부에서 수직으로 포지셔닝된다. 내연기관(1)의 실린더들에 대한 접근은 자유롭지만, 그러나 배기가스 터보차저들(4 및 5)의 접근성은 제한된다. 그러나 반응기 챔버(10)는 배기가스 터보차저들(4, 5)에서 유지보수 작업이 필요할 때 간단하게 분해될 수 있다.
배기가스 과급 시스템(2)의 상부에서 배기가스 후처리 시스템(3)이 도 1에 도시된 것처럼 수직으로 배치되는 점과 달리, 배기가스 과급 시스템(2)의 옆에 배기가스 후처리 시스템(3)이 90°만큼 기울어져 수평으로 배치되는 점 역시도 가능하지만, 그러나 이처럼 수평으로 배치되는 경우 배치구조의 길이는 증대된다. 그러나 이 경우 반응기 챔버(10)를 분해할 필요 없이 내연기관(1) 및 배기가스 과급 시스템(2)에서 제한없이 유지보수 작업을 수행할 수 있다.
1: 내연기관
2: 배기가스 과급 시스템
3: 배기가스 후처리 시스템
4: 배기가스 터보차저
5: 배기가스 터보차저
6: 고압 터빈
7: 저압 터빈
8: 배기가스 공급 라인
9: SCR 촉매 컨버터
10: 반응기 챔버
11: 배기가스 배출 라인
12: 바이패스 라인
13: 차단 부재
14: 배기가스 가이드
15: 단부
16: 유입 장치
17: 원추형 분사액
18: 혼합 섹션
19: 배플 부재
20: 공압 실린더
21: 피스톤 로드
22: 벽부
23: 실링
24: 측
25: 변위 방향
26: 라인

Claims (15)

  1. 촉매 컨버터(9)와, 이 촉매 컨버터(9)로 이어지는 배기가스 공급 라인(8)과, 촉매 컨버터(9)로부터 멀어지는 배기가스 배출 라인(11)을 포함하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템(3)에 있어서,
    상기 배기가스 공급 라인(8)은 그 하류 단부(15)가 SCR 촉매 컨버터(9)를 수용하는 반응기 챔버(10) 내로 통해 있으며, 상기 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에 대해 상대적으로 변위될 수 있는 배플 부재(19)가 상기 배기가스 공급 라인(8)의 상기 하류 단부(15)와 상호작용하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, SCR 촉매 컨버터(9)와; 상기 SCR 촉매 컨버터(9)로 이어지는 배기가스 공급 라인(8)과; 상기 SCR 촉매 컨버터(9)로부터 멀어지는 배기가스 배출 라인(11)과; 상기 배기가스 공급 라인(8)에 장착되어 배기가스 내로 환원제, 특히 암모니아 또는 암모니아 전구체 물질을 유입하기 위한 유입 장치(16)와; 상기 유입 장치(16)의 하류에서 상기 배기가스 공급 라인(8)에 의해 마련되어 상기 SCR 촉매 컨버터(9)의 상류에서 환원제와 배기가스를 혼합하기 위한 혼합 섹션(18)을; 포함하는 SCR 배기가스 후처리 시스템을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배플 부재(19)는, 상기 배기가스 공급 라인(8)을 그 하류 단부(15)에서 차단하거나, 또는 상기 배기가스 공급 라인(8)을 그 하류 단부(15)에서 개방하기 위해, 상기 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에 대해 상대적으로 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 배기가스 공급 라인(8)이 개방된 경우, 상기 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에 대한 상기 배플 부재(19)의 상대 위치는, 배기가스 질량 흐름에 따라서, 및/또는 배기가스 온도에 따라서, 및/또는 배기가스 질량 흐름 내로 유입되는 환원제의 양에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플 부재(19)는 상기 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에 대해 상대적으로 선형으로 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플 부재(19)는 공압식 작동 실린더(20, 21)를 통해 상기 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에 대해 상대적으로 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)는 깔때기 형태로 확대되어 확산부를 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플 부재(19)는, 상기 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)를 향해 있고 배기가스 흐름 및 환원제가 부딪치는 측(24)에서 만곡되어 유동 가이드 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 배플 부재(19)는, 상기 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)를 향한 측(24)에서, 상기 배플 부재(19)의 반경 방향의 바깥쪽 섹션에서보다 상기 배플 부재(19)의 반경 방향의 안쪽 섹션에서 상기 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)까지의 이격 간격이 더 작은 방식으로 만곡되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 배플 부재(19)는 상기 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)를 향한 측(24)에서 종 모양으로 만곡되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기가스 공급 라인(8)과 상기 배기가스 배출 라인(11) 사이에 촉매 컨버터(9) 또는 반응기 챔버(10)에 대한 바이패스 라인(12)이 연결되고, 상기 바이패스 라인(12) 내에는 차단 부재(13)가 연결되며, 상기 차단 부재의 위치는 상기 배기가스 공급 라인(8)의 하류 단부(15)에 대한 상기 배플 부재(19)의 상대 위치에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플 부재(19)는 촉매 코팅층을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따르는 배기가스 후처리 시스템(3)을 장착한 내연기관(1), 특히 디젤 연료 또는 중유 연료 또는 가스로 작동되는 내연기관.
  14. 제13항에 있어서, 상기 내연기관은, 고압 터빈(6)을 구비한 제1 배기가스 터보차저(4), 및 저압 터빈(7)을 구비한 제2 배기가스 터보차저(5)를 포함하는 다단형 배기가스 과급 시스템(2)을 장착하며, 상기 배기가스 후처리 시스템(3)은 상기 고압 터빈(6)과 상기 저압 터빈(7) 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  15. 제13항에 있어서, 상기 내연기관은 단단형 배기가스 과급 시스템(2)을 장착하며, 상기 배기가스 후처리 시스템(3)은 터빈의 상류에 연결되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
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