KR20170129857A - 엔진 배기가스 또는 공정 장치로부터 미립자 물질의 제거를 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

엔진 배기가스 또는 공정 장치로부터 미립자 물질의 제거를 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

엔진 또는 공정 장치로부터의 배기가스에 존재하는 그을음, 재 및 중금속과 같은 입자, 및 선택적으로 추가로 NOx 및 SOx를 제거하기 위한 방법 및 시스템.

Description

엔진 배기가스 또는 공정 장치로부터 미립자 물질의 제거를 위한 방법 및 시스템
본 발명은 엔진 또는 시멘트 제조와 같은 공정 장치로부터의 배기가스에 존재하는 그을음, 재 및 중금속의 형태인 미립자 물질 및 탄화수소의 제거를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 황 함량이 0.1% 내지 4.0%이고 중금속 함량이 5 mg/kg 내지 1000 mg/kg인 중질 연료유로 운전되는 엔진의 배기로부터 이들 성분을 제거하는데 유용하다.
그을음 및 재는 전형적으로 배기 시스템에 배열된 하나 이상의 필터를 통해서 배기를 통과시킴으로써 포획되고 제거된다. 스트림 상에서 특정 시간 후 그을음 및 재의 포획된 양은 필터에서 압력 강하를 증가시키고, 필터는 그을음을 연소시키고 압축 공기로 또는 손수 재를 불어날림으로써 재생되어야 한다.
공지된 미립자 필터 시스템은 비교적 낮은 황 및 재 함량을 가진 디젤 엔진 배기에 대해 개발된다. 이들 시스템은, 예를 들어 소위 말하는 벙커유인 중질 연료유로 작동되는 해양용 엔진에는 이용될 수 없다.
벙커유는 매우 무거운 탄화수소 및 고분자방향족 화합물을 함유한다. 이 오일은 연소되지 않고 배기 중에 재를 남기는 화합물들로 크게 오염된다. 벙커유에 함유된 추가의 오염물질은 수용성 금속염 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 철(Fe), 황산염(MeSO4), 및 몇 가지 다른 것들뿐만 아니라 지용성 금속 바나듐(V), 납(Pb), 니켈(Ni) 및 다른 것들을 포함한다.
따라서, 본 발명의 일반적인 목적은 중질 연료유로 작동되는 공정 장치 또는 엔진으로부터 나온 배기가스를 정화하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이며, 이 방법 및 시스템은, 방법 및 시스템에 이용된 미립자 필터가 재생될 필요가 있을 때에도 효과적인 정화 및 엔진의 연속 작동을 보장한다. 그러나, 본 발명은 또한 가스 스트림에 높은 입자 로드를 가진 다른 시스템, 예를 들어 시멘트 생산 공정에서도 이용될 수 있다.
본 발명의 본질적인 특징은 그을음 연소 및 탄화수소 산화 촉매로 필터를 촉매화함에 의한 미립자 필터의 연속 수동적 재생이며, 이로써 미립자 필터에서 압력 강하를 낮게 유지하고 필터의 출구에서 공기의 펄스 분사에 의해 재를 주기적으로 효과적으로 불어날림으로써 연료 연소를 개선한다. 촉매는 그을음을 함유하는 끈적한 탄화수소를 제거하여 재의 제거를 촉진한다.
상기 논의된 대로, 엔진의 배기가스에서 그을음은 연소될 수 없는 추가의 무기 재를 함유하며, 따라서 시간에 따라 필터에 축적되어 압력 강하를 증가시킬 것이다. 결국, 재는 필터를 통한 배기가스 유동 방향의 주기적 반전 또는 공기의 펄스 분사에 의한 재의 불어날림에 의해 제거되어야 한다.
요약하면, 본 발명은
적어도 하나의 미립자 필터를 각각 포함하는 적어도 하나의 여과 유닛을 통해서 배기가스 온도에서 배기가스를 통과시키고, 배기가스에 함유된 입자, 그을음, 재 및 중금속을 포획하는 단계;
필터 상에 배열된 촉매와의 접촉에 의해서 적어도 하나의 미립자 필터로부터 포획된 그을음 및 부착된 탄화수소를 계속 연소시키는 단계;
여과 유닛의 입구의 각각에 장착된 입자 수집기를 포함하는 입자 배출 밸브 배열에서 적어도 하나의 입자 배출 밸브를 주기적으로 개방하는 단계;
이어서 배기가스의 선행 유동에 역방향으로 여과 유닛의 적어도 하나의 출구에 공기를 펄스 분사하고, 적어도 하나의 미립자 필터로부터 입자를 불어날리는 단계;
적어도 하나의 입자 배출 밸브를 닫는 단계; 및
이어서 배기가스로부터 여과 유닛의 차단 없이 하나 이상의 여과 유닛 모두에 대해 역방향 펄스 과정을 반복하는 단계
를 포함하는, 엔진 또는 공정 장치로부터의 배기가스에 존재하는 그을음, 탄화수소, 재 및 중금속의 제거를 위한 방법을 제공한다.
본 발명에서 사용하기 위한 미립자 필터는 바람직하게 탄화규소, 코디어라이트, 뮬라이트, 알루미늄 티타네이트 또는 소결 금속으로 제조된다.
전형적으로, 필터는 벽유동형 필터로 성형되며, 이것은 최고의 정화 효능을 보장하지만, 다른 필터 타입도 이용될 수 있다.
그을음 연소 촉매가 필터 벽 상에 또는 내부에 코팅된다.
그을음의 연소에서 활성이 촉매는 본 분야에 공지이며, 특히 특허문헌에 설명된다.
바람직한 촉매는 이산화티타늄, 바나듐 및 텅스텐의 산화물 및 금속 팔라듐을 포함하며, 이들은 유럽특허 no. EP1493484 B1에 더 개시된다.
촉매는 포획된 그을음의 점화 온도를 350℃로 감소시키며, 최적 공정 조건에서는 325℃도 더 감소시킨다.
보조 엔진이 부분 로드에서 작동될 수 있으며, 이로써 배기가스 온도는 325℃를 넘게 된다. 따라서, 필터 입구에서 325℃를 넘는 배기가스 온도는 연속 그을음 연소에 의한 수동적 재생을 확보한다.
중질 연료유는 연료-기원 첨가제로서 작용하는 다량의 바나듐과 철을 함유하며, 325℃를 넘으면 추가로 그을음의 연소를 촉진하고, 이로써 연료에 첨가제의 첨가가 불필요하게 된다.
상기 언급된 대로, 본 발명의 본질적인 특징은 중질 연료유의 연소 동안 형성된 포획된 재의 제거이다. 미립자 필터는 주기적으로 정화되어야 한다. 본 발명에 따라서, 이것은 배기가스 스트림으로부터 정화되는 필터의 차단 없이 행해질 수 있으며, 따라서 여과 조립체 내부에 격막 밸브의 필요성이 생략되고, 배기가스 스트림으로부터 정화되는 필터가 차단되어야 하는 공지된 시스템보다 필터 카세트에 대한 필요성이 더 적어진다. 이것은 또한 전체 여과 조립체를 더욱 컴팩트하게 만들며, 이것은 예를 들어 높아지는 표준의 준수를 보장하기 위해 선상에 기존 여과 시스템을 레트로핏팅하는데 있어서 필수적일 수 있다.
불어날린 재는 적절한 입자 배출 밸브 배열에 의해서 필터 유닛으로부터 제거되고, 보조 필터를 포함할 수 있는 용기로 이송될 수 있다.
모든 필터 유닛은 주기적인 정화 루프에서 본 발명에 따른 상기 방법에 의해 정화될 수 있다. 모든 필터 유닛은 한 번에 여과 유닛의 역방향 펄스 정화 동안에도 항상 여과 모드로 유지되기 때문에 모든 엔진 또는 공정은 계속 작동중인 것을 유지할 수 있다.
미립자 필터의 정화 동안 공기는 10 내지 600 msec, 바람직하게 300 msec의 분사 펄스 지속기간으로 배기가스의 이전 유동에 역방향으로 분사된다.
정화 사이클에서 공기는 노즐에 의해 적어도 하나의 여과 유닛의 출구에 분사된다. 불어날려진 입자는 입자 수집기에 의해 여과 유닛의 입구에서 수집된다.
본 발명의 추가의 실시형태에서, 펄스 분사를 위한 공기는 4 내지 10 barg, 바람직하게 6.5 barg의 압력에서 압축된 공기를 가진 축압기 탱크로부터 인출된다.
또 다른 실시형태에서, 유닛/들은 엔진 터보차저 또는 다른 공정 장치의 상류에서 압력 용기에 배열된다. 다음에, 배기가스는 0 내지 3 barg의 압력으로 필터 유닛/들을 통과할 수 있다.
이 실시형태에서, 그을음 연소 온도는 추가의 배기가스 가열 없이 약 400℃의 더 최적인 수준으로 유지될 수 있다. 추가의 이점으로서, 배기가스의 압력 및 온도를 증가시킬 때 미립자 필터(들)에서 압력 강하가 감소된다. 이것은 효과적인 여과에 필요한 감소된 필터 부피를 가져오며, 예를 들어 배기가스 처리를 위한 제한된 공간을 가진 선상에서 레트로핏 설치를 용이하게 한다.
계속된 구체예에서, 여과 과정은 추가로 가스가 필터 유닛/들을 통과하기 전에 또는 가스가 필터 유닛(들)을 통과한 후에 배기가스 중의 질소 산화물(NOx)의 선택적 촉매 환원(SCR)과 조합된다.
엔진은 적어도 325℃의 배기가스 온도를 가져오는 최소 로드 위에서 작동되기 때문에, SCR 유닛의 열 질량은 하류 필터 유닛(들)의 수동적 재생에 무시할만한 효과를 가진다.
상기 개시된 본 발명의 중요한 특징은 엔진에서 중질 연료유를 연소시킬 때 형성되는 황 산화물을 제거할 수 있는 가능성이다. 상류 그을음 연소 촉매는 황 화합물에 내성이며, 제한된 SO2의 SO3으로의 산화 전위를 가진다.
따라서, 추가의 구체예에서, 방법은 적어도 하나의 필터 유닛의 하류에서 개방 루프 또는 폐 루프에서 알칼리성 용액 또는 해수로 가스를 스크러빙함으로써 배기가스에 함유된 황 산화물의 양을 감소시키는 추가의 단계를 포함한다. 이 방법 단계에서 이용된 스크러버의 알칼리성 반류 순환 용액은 황 산화물을 무해한 알칼리성 금속 황산염 또는 아황산염으로 전환한다. 황 산화물은 이로써 거의 완전히 제거되고, 투명한 낮은 탁도의 소비된 용액은 바다로 배출되거나 육지 송달을 위해 축적된다.
추가의 이점으로서, 해수가 스크러버 액체와 혼합하기 위해 사용될 수 있다. 중금속 및 그을음이 필터에 의해 제거됨에 따라, 다음에 스크러버 액체에서 포획된 황 산화물의 함량은 pH 제어를 위해 적절히 희석되고 바다로 배출될 수 있다.
또한, 본 발명은
각각의 엔진 또는 공정 장치를 하나 이상의 여과 유닛의 각각의 입구와 연결하는 하나 이상의 배기가스 입구 파이프;
하나 이상의 여과 유닛의 각각의 출구와 유체 연통하는 하나 이상의 배기가스 출구 파이프;
하나 이상의 여과 유닛 내에 병렬 연결된, 부착된 탄화수소와 함께 그을음의 연소를 행하기 위한 촉매로 촉매화된 적어도 하나의 미립자 필터;
적어도 하나의 미립자 필터로부터 재를 불어날리는, 펄스 정화를 위한 하나 이상의 여과 유닛의 출구에 장착된 공기 펄스 제트 밸브 배열로서, 하나 이상의 펄스 밸브, 공기 공급원에 연결된 하나 이상의 공기 송풍 파이프, 및 적어도 하나의 미립자 필터로 송풍 파이프의 노즐을 통해서 공기를 펄스 분사하기 위한 송풍 파이프의 노즐을 포함하는 공기 펄스 제트 밸브 배열; 및
공기 펄스 정화 동안 적어도 하나의 미립자 필터로부터 그을음 및 재를 수집하기 위한, 하나 이상의 여과 유닛의 입구에 장착된 입자 배출 밸브 배열로서, 하나 이상의 입자 배출 밸브, 하나 이상의 분진 배출 파이프, 및 하나 이상의 여과 유닛의 배기가스 입구에 장착된 하나 이상의 입자 수집기를 포함하는 입자 배출 밸브 배열
을 포함하는, 엔진 또는 공정 장치로부터의 배기가스에 존재하는 그을음 및 재의 입자의 제거를 위한 여과 조립체를 제공한다.
필터를 통한 역방향 유동은 도면을 참조하여 아래 설명된 대로 필터 출구에서 제트 밸브를 자동 관리함으로써 제어된다.
바람직한 실시형태들이 아래에 개시된다. 이들 실시형태는 개별적으로 또는 조합으로 이용될 수 있다.
적어도 하나의 미립자 필터는 벽유동형 필터의 형태이다.
적어도 하나의 미립자 필터는 벽 상에 또는 벽 내부에 필터의 부착된 탄화수소와 함께 포획된 그을음의 연소를 촉매작용하는 촉매가 코팅된다.
촉매는 이산화티타늄, 바나듐 및 텅스텐의 산화물 및 금속 팔라듐으로 구성된다.
적어도 하나의 미립자 필터의 바디는 탄화규소, 코디어라이트, 뮬라이트, 알루미늄 티타네이트 또는 소결 금속으로 제조된다.
하나 이상의 공기 송풍 파이프는 압축 공기를 가진 축압기 탱크에 연결된다.
하나 이상의 여과 유닛은 엔진 터보차저의 상류에서 압력 용기에 배열된다.
하나 이상의 여과 유닛은 엔진 터보차저의 하류에 배열된다.
하나 이상의 배기가스 출구 파이프는 하나 이상의 여과 유닛을 탈질(SCR) 촉매를 포함하는 하류 선택적 촉매 환원 유닛에 연결한다.
하나 이상의 배기가스 입구 파이프는 하나 이상의 여과 유닛을 탈질(SCR) 촉매를 포함하는 상류 산택적 촉매 환원 유닛에 연결한다.
하나 이상의 배기가스 출구 파이프는 하나 이상의 여과 유닛을 스크러버 유닛에 연결한다.
탈질(SCR) 촉매 유닛을 포함하는 선택적 촉매 환원 유닛은 하나 이상의 여과 유닛에 상류에서 연결되고, 스크러빙 유닛에 하류에서 연결된다.
선택적 촉매 환원 유닛이 엔진 터보차저의 상류에 배열된다.
시스템은 하나 이상의 여과 유닛의 적어도 하나로 배기가스를 우회시키는 우회 파이프를 더 포함한다.
본 발명에 따른 시스템의 상이한 실시형태들의 다양한 이점은 본 발명에 따른 방법의 개시와 관련하여 위에서 이미 논의되었다.
본 발명의 특징
1. 엔진 또는 공정 장치로부터의 배기가스에 존재하는 그을음, 탄화수소, 재 및 중금속의 제거를 위한 방법으로서,
배기가스 온도에서의 배기가스를, 적어도 하나의 미립자 필터를 각각 포함하는 적어도 하나의 여과 유닛을 통해서 통과시키고, 배기가스에 함유된 입자, 그을음, 재 및 중금속을 포획하는 단계;
포획된 그을음 및 부착된 탄화수소를 적어도 하나의 미립자 필터로부터 필터 상에 배열된 촉매와의 접촉에 의해서 계속 연소시키는 단계;
여과 유닛의 입구의 각각에 장착된 입자 수집기를 포함하는 입자 배출 밸브 배열에서 적어도 하나의 입자 배출 밸브를 주기적으로 개방하는 단계;
이어서 배기가스의 선행 유동에 역방향으로 여과 유닛의 적어도 하나의 출구에 공기를 펄스 분사하고, 적어도 하나의 미립자 필터로부터 입자를 불어날리는 단계;
적어도 하나의 입자 배출 밸브를 닫는 단계; 및
이어서 배기가스로부터 여과 유닛의 차단 없이 하나 이상의 여과 유닛 모두에 대해 역방향 펄스 과정을 반복하는 단계
를 포함하는 방법.
2. 특징 1에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터는 벽유동형 필터의 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 특징 2에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터의 벽 상에 또는 벽 내부에 촉매가 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 특징 1-3 중 어느 하나에 있어서, 촉매는 이산화티타늄, 바나듐 및 텅스텐의 산화물 및 금속 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 특징 1-4 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터의 바디는 탄화규소, 코디어라이트, 뮬라이트, 알루미늄 티타네이트 또는 소결 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 특징 1-5 중 어느 하나에 있어서, 공기는 10 내지 600 msec, 바람직하게 300 msec의 분사 펄스 지속기간으로 펄스 분사되고, 입자 배출 밸브는 분사 펄스 지속기간 전에 1 내지 5초, 바람직하게 2초 개방되며 분사 펄스 지속기간 후에 2 내지 15초, 바람직하게 6-8초 닫히는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 특징 1-6 중 어느 하나에 있어서, 펄스 분사를 위한 공기는 압력 4 내지 10 barg, 바람직하게 6.5 barg에서의 압축 공기를 가진 축압기 탱크로부터 인출되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 특징 1-7 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 필터 유닛은 엔진 터보차저 또는 시멘트 생산 공정의 상류에서 압력 용기에 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 특징 8에 있어서, 배기가스는 0 내지 3 barg의 압력에서 적어도 하나의 필터 유닛을 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 특징 1-9 중 어느 하나에 있어서, 가스가 적어도 하나의 필터 유닛을 통과하기 전에 또는 가스가 적어도 하나의 필터 유닛을 통과한 후에 배기가스 중의 질소 산화물의 선택적 촉매 환원 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 특징 1-10 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 필터 유닛의 하류에서, 개방 루프 또는 폐 루프로 알칼리성 용액 또는 해수로 가스를 스크러빙함으로써 배기가스에 함유된 황 산화물의 양을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 엔진 또는 공정 장치로부터의 배기가스에 존재하는 그을음 및 재의 입자의 제거를 위한 여과 조립체로서,
각각의 엔진 또는 공정 장치를 하나 이상의 여과 유닛의 각각의 입구와 연결하는 하나 이상의 배기가스 입구 파이프;
하나 이상의 여과 유닛의 각각의 출구와 유체 연통하는 하나 이상의 배기가스 출구 파이프;
하나 이상의 여과 유닛 내에 병렬 연결된, 부착된 탄화수소와 함께 그을음의 연소를 행하기 위한 촉매로 촉매화된 적어도 하나의 미립자 필터;
적어도 하나의 미립자 필터로부터 재를 불어날리는, 펄스 정화를 위한 하나 이상의 여과 유닛의 출구에 장착된 공기 펄스 제트 밸브 배열로서, 하나 이상의 펄스 밸브, 공기 공급원에 연결된 하나 이상의 공기 송풍 파이프, 및 적어도 하나의 미립자 필터로 송풍 파이프의 노즐을 통해서 공기를 펄스 분사하기 위한 송풍 파이프의 노즐을 포함하는 공기 펄스 제트 밸브 배열;
공기 펄스 정화 동안 적어도 하나의 미립자 필터로부터 그을음 및 재를 수집하기 위한, 하나 이상의 여과 유닛의 입구에 장착된 입자 배출 밸브 배열로서, 하나 이상의 입자 배출 밸브, 하나 이상의 분진 배출 파이프, 및 하나 이상의 여과 유닛의 배기가스 입구에 장착된 하나 이상의 입자 수집기를 포함하는 입자 배출 밸브 배열
을 포함하는 여과 조립체.
13. 특징 13에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터는 벽유동형 필터의 형태인 것을 특징으로 하는 시스템.
14. 특징 13에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터는 벽 상에 또는 벽 내부에 필터의 포획된 그을음의 연소를 촉매작용하는 촉매가 코팅되는 것을 특징으로 하는 시스템.
15. 특징 12-14 중 어느 하나에 있어서, 촉매는 이산화티타늄, 바나듐 및 텅스텐의 산화물 및 금속 팔라듐으로 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
16. 특징 12-15 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터의 바디는 탄화규소, 코디어라이트, 또는 뮬라이트 또는 알루미늄 티타네이트 또는 소결 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 시스템.
17. 특징 12-16 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 공기 송풍 파이프는 압축 공기를 가진 축압기 탱크와 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
18. 특징 12-17 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 여과 유닛은 엔진 터보차저의 상류에서 압력 용기에 배열되는 것을 특징으로 하는 시스템.
19. 특징 12-18 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 여과 유닛은 엔진 터보차저 또는 시멘트 생산 공정의 하류에 배열되는 것을 특징으로 하는 시스템.
20. 특징 12-19 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 배기가스 출구 파이프는 탈질 촉매를 포함하는 하류 선택적 촉매 환원 유닛에 하나 이상의 여과 유닛을 연결하는 것을 특징으로 하는 시스템.
21. 특징 12-19 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 배기가스 입구 파이프는 탈질 촉매를 포함하는 상류 선택적 촉매 환원 유닛에 하나 이상의 여과 유닛을 연결하는 것을 특징으로 하는 시스템.
22. 특징 12-19 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 배기가스 출구 파이프는 스크러버 유닛에 하나 이상의 여과 유닛을 연결하는 것을 특징으로 하는 시스템.
23. 특징 12-19 중 어느 하나에 있어서, 탈질 촉매 유닛을 포함하는 선택적 촉매 환원 유닛은 하나 이상의 여과 유닛에 상류에서 연결되고, 스크러빙 유닛에 하류에서 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
24. 특징 20-23 중 어느 하나에 있어서, 선택적 촉매 환원 유닛은 엔진 터보차저의 상류 또는 하류에 배열되는 것을 특징으로 하는 시스템.
25. 특징 12-24 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 여과 유닛 중 적어도 하나로 배기가스를 우회시키는 우회 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
방법 및 시스템의 더욱 상세한 설명은 도면을 참조하여 구체적인 실시형태에 대한 이후의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 정화 펄스 사이 본 발명에 따른 방법 및 시스템의 도식적 작업공정도를 도시한다.
도 2는 정화 펄스 동안 본 발명에 따른 방법 및 시스템의 도식적 작업공정도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 미립자 필터가 내부에 장착된 3개의 필터 유닛(02)을 가진 여과 조립체가 도시된다. 엔진 또는 다른 공정으로부터의 입자를 가진 배기가스가 배기가스 입구 파이프(07)에 의해 여과 조립체로 보내진다. 조립체의 하우징 내에서 배기가스는 3개의 여과 유닛 모두를 통해서 유동하고, 여기서 입자 필터는 입자를 보유한다. 정화된 배기가스는 여과 유닛으로부터 흘러나와 배기가스 출구 파이프(08)에 의해 여과 조립체를 빠져나간다.
작업 동안 입자가 증가함에 따라, 입자 필터를 통한 압력 손실이 증가하며, 이들은 정화되어야 할 필요가 있다. 이것은 배기가스 유동의 반대 방향으로 입자 필터를 통해 펄스를 제공하기에 충분히 높은 압력에서 공기의 역 플러싱을 짧게 제공함으로써 행해진다. 역 플러싱 정화는 사이클에서 한 번에 하나의 여과 유닛에 제공된다.
정화 펄스는 공기 펄스 제트 밸브 배열(04)에 의해 제공되며, 이것은 배기가스 유동의 역방향에서 입자 필터를 향한 방향을 향하고 있는, 각 여과 유닛의 출구에 또는 출구 근처에 장착된 송풍 파이프 노즐(03)을 가진다. 송풍 파이프 노즐은 공기 펄스 사이클을 제어하는 펄스 밸브에 배관을 통해 연결된다. 여과 유닛의 각각에서 하나씩 하나 이상의 입자 필터를 통한 정화 공기의 역 유동을 위해 한 번에 하나의 밸브가 단시간 개방된다.
사이클에 수반되는 각 정화 동안 입자 필터로부터 배출되는 입자는 각 여과 유닛에 대해 적어도 하나의, 여과 유닛의 입구에 또는 입구 근처에 장착된 입자 수집기(06)에 의해 여과 조립체로부터 수집되고 추출된다. 모든 입자 수집기는 입자 배출 밸브 배열(05)에 배관에 의해 연결되며, 이것은 입자를 여과 조립체로부터 외부의 별도의 용기(미도시)로 이송하고, 이것은 추가의 장착된 보조 필터(미도시)를 가진다. 입자 배출 밸브 배열은 또한 공기 펄스 정화 사이클과 관련된 사이클에서도 작동한다. 즉, 여과 유닛 중 하나를 통해서 제트 펄스가 취입되기 전에, 동일한 여과의 입자 수집기에 연결된 입자 밸브가 개방된다. 입자 배출 밸브 배열에서보다 여과 조립체 내의 상대적인 더 높은 압력은 개방된 입자 수집기를 통해서 여과 조립체로부터 외부로 가스의 유동을 제공한다. 간단히, 도 2에서 보이는 대로, 입자 수집기가 개방되고 상기 입자 수집기를 통해서 가스의 외부 유동이 획득된 후, 관련된 펄스 밸브가 개방되고, 정화 공기 펄스 제트가 관련된 여과 유닛에 제공된다. 도 2에 도시된 구체예에서, 여과 조립체와 입자 배출 밸브 배열 간의 압력 차이는 30 mbar이며, 이것은 개방된 입자 수집기, 연결된 배관 및 추가의 외부 개방된 입자 배출 밸브를 통해서 여과 조립체로부터 가스의 외부 유동을 추진한다. 입자 수집기가 여과 유닛의 입구 개구에 또는 입구 개구 근처에 연결됨에 따라, 공기 제트 펄스로 인해 배출된 입자는 압력 차이에 의해 추진된 외부 유동으로 인해 입자 수집기를 통해서 입자 수집기로 이송된다.
도 2에서 보이는 대로, 본 발명에 필수적인 것으로서, 펄스 유동은 전체 배기가스 유동에 비해 상대적으로 작기 때문에, 배기가스는 정화 펄스에 의해 방해받지 않고 여과 조립체를 통해서 계속 유동한다. 따라서, 펄스 정화 동안 여과 유닛을 차단하기 위한 밸브는 필요하지 않고, 그것은 국소 압력 차이로 인해 배기가스 스트림에 의해 일시적으로 우회된다. 단지 수 초간 또는 1초 미만 지속될 수 있는 짧은 역-펄스 정화 사이클 동안 여분의 필터 용량이 필요하지 않기 때문에, 이것은 여과 조립체의 레이아웃을 공지된 시스템보다 더욱 단순하게 하고, 또한 여과 조립체를 더욱 컴팩트하게 만든다.
하나 이상의 여과 유닛을 통과하는 배기가스에 함유된 입자, 그을음, 재 등이 필터에 너무 단단히 고정되지 않도록 하기 위해, 배기가스 온도를 460℃ 아래로 또는 바람직하게 380℃-420℃의 범위 내로 유지하는 것이 필요할 수 있다. 달리, 상기 입자는 용융하거나 연소할 수 있으며, 이로써 필터를 통한 역방향 펄스 유동이 연료의 조성에 따라 필터에서 기본적인 압력 강하를 유지할 만큼 충분히 입자를 제거할 수 없을 정도로 필터에 너무 단단히 고정되지는 않게 된다.
여과 유닛의 상류에서 충분히 낮은 배기가스 온도를 보장하기 위해 하나 이상의 여과 유닛의 상류에 열 교환기를 설치하는 것이 유익할 수 있다.
실시예
이 시험의 목적은 반응기가 실수로 480℃에 가까운 온도에 노출되었던 퀸 빅토리아에서 이루어진 몇몇 관찰에 의해 촉발되었다. 이것은 채널 내부의 입구 표면에서 발견된 백색/황색 금속 황화물 재 화합물의 부착물로 인해 BMC-101WF 필터를 가로질러 높은 dP를 생성했다. 이 재는 역방향 공기 펄스에 의해 제거하는 것이 어려웠으며, 이 높은 온도에서 용융했을 가능성으로 인해 필터 표면에 들러붙었다.
특히, 바나듐, 니켈 및 나트륨의 황산염 화합물이 저 용융 재 단계를 가진다고 확인되었다. 이들 상태를 재현하고 신뢰할 수 있는 온도 공정 창을 찾기 위해, V, Na 및 S의 금속 첨가물이 이들 시험 동안 MGO에 첨가되었다. 압력 강하는 400-420-440-460 및 480℃에서 측정되었다(그래프 7). 이들 상이한 시험 조건 동안 압력 강하의 예상외의 증가는 관찰되지 않았다. 그러나, 입구 온도 480℃에서 일부 백색/황색 부착물이 SO2/SO3 샘플링 프로브에 연결된 필터 상에서 발견되었고, 이것은 퀸 빅토리아에서 본 것과 동일한 재 부착물을 나타낸다 - 이 오일은 이 온도에서 66ppm V, 36ppm Na, 31ppm Ni 및 2.52% S를 함유했다. 400-460℃의 더 낮은 온도에서는 예상된 대로 검은색 재가 입구 필터 샘플에서 발견되었으며, 이것은 탄소 나머지와 함께 비용융 재를 나타낸다.
01. 여과 조립체
02. 미립자 필터(들)를 가진 여과 유닛
03. 송풍 파이프 노즐
04. 공기 펄스 제트 밸브 배열
05. 입자 배출 밸브 배열
06. 입자 수집기
07. 배기가스 입구 파이프
08. 배기가스 출구 파이프

Claims (27)

  1. 엔진 또는 공정 장치로부터의 배기가스에 존재하는 그을음, 탄화수소, 재 및 중금속의 제거를 위한 방법으로서,
    배기가스 온도에서의 배기가스를, 적어도 하나의 미립자 필터를 각각 포함하는 적어도 하나의 여과 유닛을 통해서 통과시키고, 배기가스에 함유된 입자, 그을음, 재 및 중금속을 포획하는 단계;
    포획된 그을음 및 부착된 탄화수소를 적어도 하나의 미립자 필터로부터 필터 상에 배열된 촉매와의 접촉에 의해서 계속 연소시키는 단계;
    여과 유닛의 입구의 각각에 장착된 입자 수집기를 포함하는 입자 배출 밸브 배열에서 적어도 하나의 입자 배출 밸브를 주기적으로 개방하는 단계;
    이어서 배기가스의 선행 유동에 역방향으로 여과 유닛의 적어도 하나의 출구에 공기를 펄스 분사하고, 적어도 하나의 미립자 필터로부터 입자를 불어날리는 단계;
    적어도 하나의 입자 배출 밸브를 닫는 단계; 및
    이어서 배기가스로부터 여과 유닛의 차단 없이 하나 이상의 여과 유닛 모두에 대해 역방향 펄스 과정을 반복하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터는 벽유동형 필터의 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터의 벽 상에 또는 벽 내부에 촉매가 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매는 이산화티타늄, 바나듐 및 텅스텐의 산화물 및 금속 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터의 바디는 탄화규소, 코디어라이트, 뮬라이트, 알루미늄 티타네이트 또는 소결 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 공기는 10 내지 600 msec, 바람직하게 300 msec의 분사 펄스 지속기간으로 펄스 분사되고, 입자 배출 밸브는 분사 펄스 지속기간 전에 1 내지 5초, 바람직하게 2초 개방되며 분사 펄스 지속기간 후에 2 내지 15초, 바람직하게 6-8초 닫히는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 펄스 분사를 위한 공기는 압력 4 내지 10 barg, 바람직하게 6.5 barg에서의 압축 공기를 가진 축압기 탱크로부터 인출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 필터 유닛은 엔진 터보차저 또는 시멘트 생산 공정의 상류에서 압력 용기에 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 배기가스는 0 내지 3 barg의 압력에서 적어도 하나의 필터 유닛을 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 가스가 적어도 하나의 필터 유닛을 통과하기 전에 또는 가스가 적어도 하나의 필터 유닛을 통과한 후에 배기가스 중의 질소 산화물의 선택적 촉매 환원 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 필터 유닛의 하류에서, 개방 루프 또는 폐 루프로 알칼리성 용액 또는 해수로 가스를 스크러빙함으로써 배기가스에 함유된 황 산화물의 양을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 여과 유닛을 통과하는 배기가스의 배기가스 온도는 배기가스에 함유된 임의의 입자, 그을음, 재 및 중금속이 이들을 제거하기 위한 역방향 펄스를 위해 상기 여과 유닛에 너무 단단히 고정되는 것을 회피하기 위해 380℃-420℃의 온도 범위에서 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 엔진 또는 공정 장치로부터의 배기가스에 존재하는 그을음 및 재의 입자의 제거를 위한 여과 조립체로서,
    각각의 엔진 또는 공정 장치를 하나 이상의 여과 유닛의 각각의 입구와 연결하는 하나 이상의 배기가스 입구 파이프;
    하나 이상의 여과 유닛의 각각의 출구와 유체 연통하는 하나 이상의 배기가스 출구 파이프;
    하나 이상의 여과 유닛 내에 병렬 연결된, 부착된 탄화수소와 함께 그을음의 연소를 행하기 위한 촉매로 촉매화된 적어도 하나의 미립자 필터;
    적어도 하나의 미립자 필터로부터 재를 불어날리는, 펄스 정화를 위한 하나 이상의 여과 유닛의 출구에 장착된 공기 펄스 제트 밸브 배열로서, 하나 이상의 펄스 밸브, 공기 공급원에 연결된 하나 이상의 공기 송풍 파이프, 및 적어도 하나의 미립자 필터로 송풍 파이프의 노즐을 통해서 공기를 펄스 분사하기 위한 송풍 파이프의 노즐을 포함하는 공기 펄스 제트 밸브 배열; 및
    공기 펄스 정화 동안 적어도 하나의 미립자 필터로부터 그을음 및 재를 수집하기 위한, 하나 이상의 여과 유닛의 입구에 장착된 입자 배출 밸브 배열로서, 하나 이상의 입자 배출 밸브, 하나 이상의 분진 배출 파이프, 및 하나 이상의 여과 유닛의 배기가스 입구에 장착된 하나 이상의 입자 수집기를 포함하는 입자 배출 밸브 배열
    을 포함하는 여과 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터는 벽유동형 필터의 형태인 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터는 벽 상에 또는 벽 내부에 필터의 포획된 그을음의 연소를 촉매작용하는 촉매가 코팅되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매는 이산화티타늄, 바나듐 및 텅스텐의 산화물 및 금속 팔라듐으로 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 미립자 필터의 바디는 탄화규소, 코디어라이트, 또는 뮬라이트 또는 알루미늄 티타네이트 또는 소결 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 공기 송풍 파이프는 압축 공기를 가진 축압기 탱크와 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 여과 유닛은 엔진 터보차저의 상류에서 압력 용기에 배열되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 13 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 여과 유닛은 엔진 터보차저 또는 시멘트 생산 공정의 하류에 배열되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 배기가스 출구 파이프는 탈질 촉매를 포함하는 하류 선택적 촉매 환원 유닛에 하나 이상의 여과 유닛을 연결하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 배기가스 입구 파이프는 탈질 촉매를 포함하는 상류 선택적 촉매 환원 유닛에 하나 이상의 여과 유닛을 연결하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 배기가스 출구 파이프는 스크러버 유닛에 하나 이상의 여과 유닛을 연결하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 탈질 촉매 유닛을 포함하는 선택적 촉매 환원 유닛은 하나 이상의 여과 유닛에 상류에서 연결되고, 스크러빙 유닛에 하류에서 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 선택적 촉매 환원 유닛은 엔진 터보차저의 상류 또는 하류에 배열되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제 13 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 여과 유닛의 적어도 하나로 배기가스를 우회시키는 우회 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제 13 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 여과 유닛을 통과하는 배기가스의 배기가스 온도가 420℃ 아래로 유지되는 것을 보장하기 위해 하나 이상의 여과 유닛의 상류에 열 교환기가 배열되는 것을 특징으로 하는 시스템.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210094458A (ko) * 2020-01-17 2021-07-29 리룰 퓨리피어 테크놀로지 (동관) 리미티드 컴퍼니 자동 백 플러싱 재생 흑연 정화 시스템

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108316993B (zh) * 2018-04-19 2023-09-26 大连海事大学 往复流动式船舶柴油机连续催化再生柴油颗粒过滤器
US11584538B2 (en) * 2019-06-26 2023-02-21 Hamilton Sundstrand Corporation Inerting system with particulate removal

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014169967A1 (en) * 2013-04-15 2014-10-23 Haldor Topsøe A/S Method and system for the removal of particulate matter soot, ash and heavy metals from engine exhaust gas

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3709671A1 (de) 1987-03-24 1988-10-06 Man Technologie Gmbh Partikelfilter
EP0311992B1 (de) * 1987-10-16 1993-07-07 Atlas Fahrzeugtechnik GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Russoxidation in Dieselmotoren
JPH0472413A (ja) 1990-07-10 1992-03-06 Hino Motors Ltd 逆洗型パティキュレート・フィルタ
US5390492A (en) 1992-02-21 1995-02-21 Northeastern University Flow-through particulate incineration system coupled to an aerodynamically regenerated particulate trap for diesel engine exhaust gas
US5253476A (en) * 1992-02-21 1993-10-19 Northeastern University Pulsed, reverse-flow, regenerated diesel trap capturing soot, ash and PAH's
US5536285A (en) 1993-07-12 1996-07-16 Foster Wheeler Energia Oy Ceramic filtering of gases
US5616171A (en) * 1994-01-07 1997-04-01 Donaldson Company, Inc. Pulse jet filter cleaning system
US5785936A (en) 1994-12-02 1998-07-28 Northeastern University Simultaneous control of SO2, NOx, HCl, and particulates by in-furnace high-temperature sorbent injection and particulate removal
JPH09112248A (ja) * 1995-10-16 1997-04-28 Hino Motors Ltd ディーゼルパティキュレートフィルタの逆洗再生装置
WO1999010632A1 (en) * 1997-08-29 1999-03-04 Ceramem Corporation Diesel exhaust aftertreatment system and process
US6638344B2 (en) * 2001-09-11 2003-10-28 Mcneilus Truck And Manufacturing, Inc. Plenum pulsed filter vent
DE602004005107T2 (de) 2003-07-02 2007-06-28 Haldor Topsoe A/S Verfahren und Filter zur katalytischen Behandlung von Dieselabgasen
US7410529B2 (en) 2004-10-05 2008-08-12 Caterpillar Inc. Filter service system and method
DE502007005411D1 (de) * 2007-06-01 2010-12-02 Balcke Duerr Gmbh Verfahren zum Rückspülen von Filtern
US20090000479A1 (en) * 2007-06-28 2009-01-01 Cleaire Advanced Emission Controls, Llc Apparatus and method for delivering a fluid to a diesel particulate filter
JP2009052440A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Hitachi Plant Technologies Ltd 舶用排ガス処理装置
US9222382B2 (en) * 2008-11-21 2015-12-29 Nissan Motor Co., Ltd. Particulate matter purifying material, filter catalyst for purifying particulate matter using particulate matter purifying material, and method of regenerating filter catalyst for purifying particulate matter
US8882926B2 (en) * 2011-05-20 2014-11-11 Energy & Environmental Research Center Foundation Removal of residual particulate matter from filter media
ITMI20120952A1 (it) 2012-06-01 2013-12-02 Ecospray Technologies S R L Apparato filtrante anti-particolato per motori diesel marini e metodo di funzionamento e rigenerazione di detto apparato
CN106605045A (zh) * 2014-08-25 2017-04-26 托普索公司 用于从发动机废气中去除颗粒物质和重金属的方法和系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014169967A1 (en) * 2013-04-15 2014-10-23 Haldor Topsøe A/S Method and system for the removal of particulate matter soot, ash and heavy metals from engine exhaust gas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210094458A (ko) * 2020-01-17 2021-07-29 리룰 퓨리피어 테크놀로지 (동관) 리미티드 컴퍼니 자동 백 플러싱 재생 흑연 정화 시스템

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Publication number Publication date
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US10196949B2 (en) 2019-02-05
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WO2016150805A1 (en) 2016-09-29
JP2018513298A (ja) 2018-05-24
US20180073406A1 (en) 2018-03-15
JP6745813B2 (ja) 2020-08-26

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