KR20190002846A - Selective catalytic reduction system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선택적 촉매 환원 반응 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위해 사용되는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a selective catalytic reduction system, and more particularly, to a selective catalytic reduction system used to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gases.
산업화가 급속하게 진전됨에 따라 석유나 석탄과 같은 각종 화석 연료의 사용량이 증가하게 되었다. 이로 인하여 화석 연료의 연소 과정에서 배출되는 각종 유해 가스가 심각한 대기 오염을 야기하고 있다. 대표적인 예로서 스모그(Smog) 현상이나 산성비 등을 들 수 있다.As industrialization has progressed rapidly, the use of various fossil fuels such as petroleum and coal has increased. As a result, various harmful gases emitted from the combustion process of fossil fuels cause serious air pollution. Typical examples are smog phenomenon and acid rain.
대기 오염의 주범으로는 차량 및 선박의 엔진 또는 화력 발전소나 공장 등으로부터 배출되는 배기가스의 황산화물(SOx)이나 질소산화물(NOx)이 있다. 이 중에서 질소산화물을 저감시키기 위한 대표적인 설비로 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템이 있다. 선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.The main cause of air pollution is sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) of exhaust gas emitted from engines of vehicles and ships, thermal power plants and factories. Among them, a selective catalytic reduction (SCR) system is a typical facility for reducing nitrogen oxides. The selective catalytic reduction system reacts the nitrogen oxides contained in the exhaust gas with the reducing agent while passing the exhaust gas and the reducing agent together in the reactor equipped with the catalyst, thereby reducing the nitrogen and the water vapor.
이러한 선택적 촉매 환원 시스템이 선박에 사용될 경우, 선박용 디젤 엔진에서 배출되는 질소산화물(NOx)의 배출량이 국제 해사 기구(International Maritime Organization)에서 규정한 엔진 국제 대기 오염 방지 3차 규제(IMO Tier-III)를 만족시킬 수 있어야 할 뿐만 아니라 선택적 촉매 환원 시스템의 운용에는 별도의 에너지가 소모되므로, 저비용 고효율의 탈질 설비와 함께 효과적인 운용 방법이 요구되고 있다.When this selective catalytic reduction system is used on ships, the emission of NOx from marine diesel engines is controlled by the International Maritime Organization's International Standard for the Prevention of Air Pollution (IMO Tier-III) And further energy is consumed for the operation of the selective catalytic reduction system. Therefore, an effective operation method is required together with a denitrification facility with a low cost and a high efficiency.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템에서 질소산화물(NOx)과 반응하여 인체에 무해한 질소(N2)와 물(H2O)로 환원 처리하기 위한 환원제로는 우레아(urea) 수용액, 암모니아 수용액, 무수 암모니아 등을 사용하고 있다. 이러한 환원제는 반응기를 향해 이동하는 배기가스에 분사된다. 그리고 환원제로 우레아(urea) 수용액으로 사용할 경우, 우레아가 배기가스의 온도에 의하여 암모니아로 분해되며 암모니아가 최종적인 환원제 역할을 수행하게 된다.As a reducing agent for reducing nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) which are harmless to the human body by reacting with nitrogen oxides (NO x) in a selective catalytic reduction system, an aqueous urea solution, an aqueous ammonia solution, anhydrous ammonia . These reducing agents are injected into the exhaust gas moving toward the reactor. When urea aqueous solution is used as a reducing agent, urea is decomposed into ammonia by the temperature of the exhaust gas, and ammonia acts as a final reducing agent.
그런데, 배기가스의 온도가 낮을 경우, 예를 들어 배기가스의 온도가 섭씨 200 내지 250도 미만일 경우 우레아가 암모니아로 완전히 변환되지 않아 질소산화물 저감 효율이 떨어지거나 잔존 우레아 또는 부산물이 배기 유로 또는 반응기의 내부에 침전물(deposit)을 형성하게 된다.However, when the temperature of the exhaust gas is low, for example, when the temperature of the exhaust gas is less than 200 to 250 degrees Celsius, the urea is not completely converted into ammonia, and the efficiency of reducing nitrogen oxides is lowered or the residual urea or by- Thereby forming a deposit therein.
또한, 선박용 또는 차량용 동력 장치에는 엔진의 효율을 향상시키기 위하여 엔진에서 배출된 배기가스가 갖는 압력으로 터빈을 돌려 엔진에 새로운 외기를 공급하는 과급기가 널리 사용되고 있다. 그리고 과급기를 거친 배기가스는 온도와 압력이 낮아지게 된다. 그리고 배기가스는 과급기를 거치면서 온도가 낮아질 뿐만 아니라 엔진의 운전 조건에 따라 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도는 수시로 달라진다.In order to improve the efficiency of the engine, a supercharger for supplying new external air to the engine by turning the turbine by the pressure of the exhaust gas discharged from the engine is widely used for marine or automotive power systems. And the exhaust gas passing through the supercharger is lowered in temperature and pressure. The temperature of the exhaust gas is reduced through the supercharger, and the temperature of the exhaust gas discharged from the engine changes depending on the engine operating conditions.
이와 같이, 환원제를 분사는 위치를 통과하는 배기가스의 온도는 여러 요인으로 인하여 수시로 변동하므로, 배기가스에 분사된 환원제가 상황에 따라 완전히 분해되지 못하여 질소산화물 저감 효율이 떨어지거나 침전물(deposit)이 생성되는 문제점이 빈번하게 발생되고 있다.As described above, the temperature of the exhaust gas passing through the position where the reducing agent is injected varies from time to time due to various factors. Therefore, the reducing agent injected into the exhaust gas may not be completely decomposed depending on the situation, Problems are frequently generated.
본 발명의 실시예는 환원제의 분해 생성 및 혼합 효율을 향상시킨 선택적 촉매 환원 시스템을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a selective catalytic reduction system that improves decomposition production and mixing efficiency of a reducing agent.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 전부 또는 일부가 과급기를 거쳐 배출되는 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시킨다. 그리고 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 과급기를 거친 상기 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내장된 반응기와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스를 상기 과급기를 우회시켜 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로로 전달하는 과급기 우회 유로와, 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로의 내부에 환원제를 분사하는 제1 환원제 분사부, 그리고 상기 과급기 우회 유로의 내부에 환원제를 분사하는 제2 환원제 분사부를 포함한다.According to the embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system reduces the nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas of the engine, all or part of which is exhausted through the supercharger. The selective catalytic reduction system includes an exhaust passage through which the exhaust gas passes through the supercharger, a reactor installed on the exhaust passage and containing a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas, A first reducing agent injecting unit injecting a reducing agent into the exhaust passage in front of the reactor, and a second reducing agent injecting unit injecting the reducing agent into the exhaust passage in front of the reactor, And a second reducing agent injecting unit for injecting a reducing agent into the interior of the second reducing agent injecting unit.
상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 배기 유로를 따라 이동하는 배기가스의 온도를 측정하는 온도 센서와, 상기 온도 센서로부터 배기가스의 온도 정보를 전달받아 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부의 환원제 분사 여부 또는 환원제 분사량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system may include a temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas flowing along the exhaust passage, a temperature sensor for receiving the temperature information of the exhaust gas from the temperature sensor and measuring the temperature of the exhaust gas flowing from the first reducing agent injecting unit and the second reducing agent injecting unit And a controller for controlling whether the reducing agent is injected or not and the amount of the reducing agent injected.
상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 배기가스의 온도에 따라 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부를 통해 분사되는 환원제의 비율을 조절할 수 있다.The controller may control the ratio of the reducing agent sprayed through the first reducing agent spraying part and the second reducing agent spraying part according to the temperature of the exhaust gas measured by the temperature sensor.
상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 배기가스의 온도가 기설정된 제1 기준 온도 미만이면 상기 제2 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사하고, 상기 배기가스의 온도가 상기 제1 기준 온도 이상 제2 기준 온도 미만이면 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사하고, 상기 배기가스의 온도가 상기 제2 기준 온도 이상이면 상기 제1 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사시킬 수 있다.Wherein the control unit injects a reducing agent through the second reducing agent injection unit when the temperature of the exhaust gas measured by the temperature sensor is less than a predetermined first reference temperature and the temperature of the exhaust gas is higher than the first reference temperature and the second reference temperature The reducing agent may be injected through the first reducing agent injecting unit and the second reducing agent injecting unit and the reducing agent may be injected through the first reducing agent injecting unit if the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than the second reference temperature.
또한, 상기 제2 환원제 분사부가 설치된 상기 과급기 우회 유로의 일 영역은 타 영역보다 상대적으로 직경이 클 수 있다.In addition, one region of the supercharger bypass passage provided with the second reducing agent injection portion may have a diameter larger than that of the other region.
상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 과급기 유회 유로 상에 설치되어 상기 과급기 우회 유로를 따라 이동하는 배기가스의 유량을 조절하는 과급기 우회 밸브와, 상기 과급기 우회 유로를 따라 이동하는 배기가스의 유량에 비례하여 상기 제2 환원제 분사부의 환원제 분사량을 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system includes a supercharger bypass valve installed on the turbocharger flow path to regulate a flow rate of exhaust gas flowing along the supercharger bypass flow path and a supercharger bypass valve disposed in proportion to the flow rate of exhaust gas flowing along the supercharger bypass flow path And a controller for controlling the amount of the reducing agent injected by the second reducing agent injecting unit.
상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 반응기 후단 또는 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로에서 분기되어 상기 반응기 전단 또는 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로에 합류하는 재순환 유로와, 상기 재순환 유로 상에 설치된 블로워, 그리고 상기 재순환 유로를 따라 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치를 더 포함할 수 있다.Wherein the selective catalytic reduction system includes a recirculation flow path branched from the rear end of the reactor or the exhaust flow path behind the reactor and joined to the exhaust flow path in front of the reactor or in front of the reactor, And a heating device for heating the fluid moving along the flow path.
상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 재순환 유로 상에 설치된 분해 챔버와, 상기 분해 챔버 내부에 환원제를 분사하는 제3 환원제 분사부를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include a decomposition chamber disposed on the recirculation flow path and a third reducing agent injection unit injecting a reducing agent into the decomposition chamber.
상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 배기가스의 온도에 따라 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부 그리고 상기 제3 환원제 분사부를 통해 분사되는 환원제의 비율을 조절할 수 있다.The controller may control the ratio of the reducing agent sprayed through the first reducing agent spraying part and the third reducing agent spraying part according to the temperature of the exhaust gas measured by the temperature sensor.
상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 배기가스의 온도가 기설정된 제1 기준 온도 미만이면 상기 제3 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사하고, 상기 배기가스의 온도가 상기 제1 기준 온도 이상 제2 기준 온도 미만이면 제2 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사하고, 상기 배기가스의 온도가 상기 제2 기준 온도 이상 제3 기준 온도 미만이면 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사하고, 상기 배기가스의 온도가 상기 제3 기준 온도 이상이면 상기 제1 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사시킬 수 있다.Wherein the control unit injects the reducing agent through the third reducing agent injection unit when the temperature of the exhaust gas measured by the temperature sensor is less than a predetermined first reference temperature and the temperature of the exhaust gas is higher than the first reference temperature and the second reference temperature The reducing agent is injected through the first reducing agent spraying unit and the second reducing agent spraying unit when the temperature of the exhaust gas is lower than the second reference temperature and lower than the third reference temperature, When the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than the third reference temperature, the reducing agent may be injected through the first reducing agent injecting unit.
상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 블로워 및 상기 가열 장치와 상기 반응기 전단 또는 상기 반응기 전방의 배기 유로 사이의 상기 재순환 유로에서 분기되어 상기 과급기 우회 유로에 연결된 보조 열원 공급 유로와, 상기 보조 열원 공급 유로에 설치된 보조 열원 공급 제어 밸브를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 환원제 분사부는 상기 보조 열원 공급 유로가 상기 과급기 우회 유로에 연결된 지점과 상기 배기 유로 사이의 상기 과급기 우회 유로 상에 설치될 수 있다.The selective catalytic reduction system includes an auxiliary heat source supply flow path branched from the blower and the heating device and the exhaust flow path upstream of the reactor or upstream of the reactor and connected to the supercharger bypass flow path, And may further include an installed auxiliary heat source supply control valve. The second reducing agent injecting unit may be installed on the supercharger bypass flow path between the exhaust gas passage and a point where the auxiliary heat source supply passage is connected to the supercharger bypass passage.
상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 배기가스의 온도에 따라 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부를 통해 분사되는 환원제의 비율을 조절하고 상기 가열 장치 및 상기 블로워의 동작을 제어할 수 있다.The controller may control the ratio of the reducing agent sprayed through the first reducing agent spraying part and the reducing agent spraying part according to the temperature of the exhaust gas measured by the temperature sensor and may control the operation of the heating device and the blower .
상기 과급기 우회 유로를 따라 이동하는 배기가스의 온도가 상기 제2 환원제 분사부를 통해 분사되는 환원제를 분해시키기에 부족하면 상기 제어부는 상기 보조 열원 공급 유로를 통해 열에너지를 추가로 공급할 수 있다.If the temperature of the exhaust gas traveling along the supercharger bypass flow path is insufficient to decompose the reducing agent injected through the second reducing agent injection section, the control section may further supply thermal energy through the auxiliary heat source supply flow path.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 환원제의 분해 생성 및 혼합 효율을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system can improve decomposition production and mixing efficiency of the reducing agent.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a selective catalytic reduction system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a selective catalytic reduction system according to a second embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a selective catalytic reduction system according to a third embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in the various embodiments, components having the same configuration are represented by the same reference symbols in the first embodiment, and in the other embodiments, only the configurations different from those of the first embodiment will be described do.
도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.The drawings are schematic and not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And to the same structure, element or component appearing in more than one drawing, the same reference numerals are used to denote similar features.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically illustrate ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the illustration are expected. Thus, the embodiment is not limited to any particular form of the depicted area, but includes modifications of the form, for example, by manufacture.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)을 설명한다.Hereinafter, the selective
본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)은 엔진(100)으로부터 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시킨다. 여기서, 엔진(100)은 선박에 추진력을 공급하는 주동력원으로 사용되는 2행정 저속 디젤 엔진 또는 선박에서 발전용 또는 보조 동력원으로 사용되는 4행 중속 디젤 엔진 중 하나 이상을 포함할 수 있다.A selective catalytic reduction (SCR)
하지만, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 엔진(100)은 플랜트용 내연기관이거나 차량용 엔진일 수도 있다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에는, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 종류의 엔진(100)이 사용될 수 있다.However, the first embodiment of the present invention is not limited thereto. The
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 엔진(100)에서 배출된 배기가스의 전부 또는 일부는 과급기(150)를 거친다. 과급기(150)는 엔진(100)의 배기구와 연결되어 엔진(100)의 배기가스가 갖는 압력으로 터빈을 돌려 엔진(100)에 새로운 외부 공기를 압축하여 공급한다. 이에, 과급기(150)가 장착된 엔진(200)은 효율이 향상된다.Further, in the first embodiment of the present invention, all or a part of the exhaust gas discharged from the
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 엔진(100)이 배출하는 배기가스는 섭씨 250도 내지 섭씨 600도 범위 내의 온도를 가지며, 배기가스의 온도는 과급기(150)를 거치면 낮아질 수 있다. 일례로, 과급기(150)를 거친 배기가스는 온도가 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만으로 낮아질 수 있다.Further, in the first embodiment of the present invention, the exhaust gas discharged from the
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)은 배기 유로(610), 반응기(300), 과급기 우회 유로(650), 제1 환원제 분사부(501), 및 제2 환원제 분사부(502)를 포함한다.1, a selective catalytic reduction (SCR)
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 온도 센서(710), 제어부(700), 과급기 우회 밸브(750), 환원제 공급부(550)를 더 포함할 수 있다.The selective
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 재순환 유로(680), 블로워(880), 가열 장치(830), 및 믹서(400)를 더 포함할 수도 있다.In addition, the selective
배기 유로(610)는 엔진(100)에서 배출된 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 이동시킨다. 또한, 배기 유로(610)를 따라 이동하는 배기가스의 전부 또는 일부는 과급기(150)를 거친다. 그리고 배기 유로(610)는 후술할 반응기(300)와 연결된다.The
반응기(300)는 배기 유로(610) 상에 설치된다. 즉, 반응기(300)는 배기 유로(610)를 통해 엔진(100)에서 배출된 배기가스를 전달받는다. 그리고 반응기(300)는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매(350)를 내장한다. 촉매(350)는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)과 환원제의 반응을 촉진시켜 질소산화물(NOx)을 질소와 수증기로 환원 처리한다.The
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 반응기(300)의 내부에 설치되는 촉매(350)는 배기가스의 이동 방향을 기준으로 다층 구조로 배치될 수도 있다. 즉, 촉매(350)가 복수의 촉매 모듈 형태로 마련될 수 있으며, 복수의 촉매 모듈은 배기가스의 이동 방향을 따라 배치될 수 있다.Also, in the first embodiment of the present invention, the
촉매(350)는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 촉매(350)는 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매(350)가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매(350)가 활성 온도 범위 밖에서 반응하면, 촉매(350)가 피독되면서 효율이 저하된다.
예를 들어, 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도에서 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 환원 반응이 일어나면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 암모니아(NH3)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다.For example, occurs the reduction reaction for reducing nitrogen oxide-containing exhaust gas at a relatively low temperature of less than ° C more than 250 ° C, 150, of the exhaust gas sulfur oxides (SOx) and ammonia (NH 3) the reaction Thereby forming a catalyst poisoning substance.
구체적으로, 촉매(350)를 피독시키는 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 피독 물질은 촉매에 흡착되어 촉매(350)의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해되므로, 반응기(300) 내의 촉매(350)를 승온시켜 피독된 촉매(350)를 재생할 수 있다.Specifically, the poisoning substance that poisons the
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 반응기(300)는 과급기(150)보다 전방의 배기 유로(610) 상에 설치될 수 있다. 이하, 본 명세서에서 전방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 상류 방향을 의미하며, 후방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 하류 방향을 의미한다.Also, in the first embodiment of the present invention, the
과급기 우회 유로(650)는 엔진(100)에서 배출된 배기가스 중 일부를 과급기(150)를 우회시켜 배기 유로(610)로 전달한다. 과급기 우회 유로(650)를 통해 배기 유로(610)로 이동하는 배기가스는 과급기(150)를 거치지 않으므로, 과급기(150)를 거친 후 배기 유로(610)를 따라 이동하는 배기가스 보다 상대적으로 높은 온도를 갖는다. 예를 들어, 과급기(150)를 거친 후 배기 유로(610)를 따라 이동하는 배기가스는 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 온도를 가지는 반면, 과급기 우회 유로(650)를 통해 배기 유로(610)로 이동하는 배기가스는 섭씨 250도 내지 섭씨 600도 범위 내의 온도를 가질 수 있다.The
제1 환원제 분사부(501)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610)의 내부에 환원제를 분사한다. 그리고 제2 환원제 분사부(502)는 과급기 우회 유로(650)의 내부에 환원제를 분사한다. 일례로, 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)는 각각 배기 유로(610)와 과급기 우회 유로(650)를 따라 이동하는 배기가스에 우레아(urea, CO(NH2)2)를 수용액 형태로 분사할 수 있다.The first reducing agent spraying unit (501) injects a reducing agent into the exhaust passage (610) in front of the reactor (300). The second reducing
본 발명의 제1 실시예에서, 제1 환원제 분사부(501) 및 제2 환원제 분사부(502)가 분사하는 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액은 환원제 전구체에 해당하며, 우레아가 열분해 또는 가수분해되면서 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)이 생성되고, 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해될 수 있다. 그리고 최종적으로 생성된 암모니아(NH3)가 배기가스에 함유한 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위해 환원제로 사용된다.In a first embodiment of the invention, the first reducing
한편, 도 1에 나타나지는 않았으나, 제2 환원제 분사부(502)가 설치된 과급기 우회 유로(650)의 일 영역은 타 영역보다 상대적으로 직경이 클 수 있다. 이에, 배기 유로(610)보다 작은 직경을 갖는 과급기 우회 유로(650)에 제2 환원제 분사부(502)를 설치함으로써, 유로 저항이 증가하거나 제2 환원제 분사부(502)의 전방과 후방에 차압이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.1, one region of the
환원제 공급부(550)는 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)가 분사할 환원제를 공급한다. 하나의 환원제 공급부(550)가 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)에 환원제를 공급할 수 있으며, 복수의 환원제 공급부(550)가 각각 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)에 환원제를 공급할 수도 있다.The reducing
또한, 엔진(100)의 부하 변동에 따라 엔진(100)에서 배출되는 배기가스의 배출량이 달라지므로, 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위해 요구되는 환원제의 양도 달라지게 된다. 이에, 환원제 공급부(550)는 엔진(100)의 운전 조건 또는 배기가스의 배출 상황에 따라 적정량의 환원제가 공급될 수 있도록 환원제의 공급량을 조절할 수 있다.Also, since the amount of exhaust gas discharged from the
구체적으로, 환원제 공급부(550)는 제1 환원제 분사부(501) 및 제2 환원제 분사부(502)에 공급할 환원제를 저장하는 환원제 저장 탱크와, 환원제 저장 탱크에 저장된 환원제를 공급하기 위한 환원제 공급 펌프 모듈, 공급 유량을 측정하기 위한 유량계, 그리고 환원제를 이동시키기 위한 환원제 공급 라인 등을 포함할 수 있다. 여기서, 환원제 공급 펌프 모듈은 환원제 공급을 위한 펌프와, 펌프 설치를 위해 필요한 필터, 펌프용 압력 게이지, 펌프용 수동 밸브 등을 포함할 수 있다.Specifically, the reducing
과급기 우회 밸브(750)는 과급기 우회 유로(650)에 설치된다. 과급기 우회 밸브(750)는 과급기 우회 유로(650)를 개폐할 뿐만 아니라 과급기 우회 유로(650)를 통과하는 배기가스의 유량을 조절할 수 있다. 즉, 과급기 우회 밸브(750)는 과급기 우회 유로(650)를 통해 제2 환원제 분사부(502)가 분사하는 환원제를 분해시키기 위해 공급될 열에너지의 총량을 제어할 수 있다.The
온도 센서(710)는 배기 유로(610)를 따라 이동하는 배기가스의 온도를 측정할 수 있다. 또한, 온도 센서(710)는 필요에 따라 복수개 설치될 수 있다. 일례로, 온도 센서(710)는 과급기(150)와 제1 환원제 분사부(501) 사이의 배기 유로(610) 상에 설치될 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 과급기 우회 유로(650)를 따라 이동하는 배기가스의 온도를 측정하는 추가의 온도 센서를 더 포함할 수도 있다.The
제어부(700)는 온도 센서(710)로부터 배기가스의 온도 정보를 전달받아 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)의 환원제 분사 여부 또는 환원제 분사량을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 온도 센서(710)에서 측정된 배기가스의 온도에 따라 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)를 통해 분사되는 환원제의 비율을 조절할 수 있다.The
엔진(100)의 운전 조건에 따라 배기가스의 온도는 수시로 변할 수 있다. 예를 들어, 엔진(100)의 가동 초기나 저부하 운전시 또는 매우 저온의 기후 환경에서는 엔진(100)에서 배출된 배기가스의 온도가 상대적으로 낮을 수 있다. 반면, 엔진(100)이 가동된 후 충분한 시간이 경과하여 엔진(100)이 가열된 상태이거나 고부하 운전시 또는 매우 고온의 기후 환경에서는 엔진(100)에서 배출된 배기가스의 온도가 상대적으로 높을 수 있다.Depending on the operating conditions of the
본 발명의 제1 실시예에서는, 제어부(700)가, 전술한 바와 같이 엔진(100)의 운전 조건에 따라 변동하는 배기가스의 온도를 고려하여, 과급기(150)를 거친 후 배기 유로(610)를 이동하는 배기가스의 온도가 환원제 분해 가능 온도 보다 낮을 때에는 제2 환원제 분사부(502)를 통해 환원제를 분사할 수 있다. 반대로, 과급기(150)를 거친 배기가스의 온도가 환원제 분해 가능 온도 보다 충분히 높을 때에는 제1 환원제 분사부(501)를 통해 환원제를 분사할 수 있다.In the first embodiment of the present invention, the
또한, 과급기(150)를 거친 후 배기 유로(610)를 이동하는 배기가스의 온도가 환원제 분해 가능 온도이기는 하나 많은 양의 환원제가 분사될 경우에는 열에너지가 부족할 수 있을 때에는 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)가 함께 환원제를 분사할 수 있다. 이 경우에는 과급기(150)를 거친 배기가스의 온도에 따라 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)의 환원제 분사 비율을 조절할 수 있다. 예를 들어, 과급기(150)를 거친 배기가스의 온도가 상승할수록 제2 환원제 분사부(502)보다 제1 환원제 분사부(501)의 환원제 분사 비율을 높일 수 있다.The temperature of the exhaust gas flowing through the
또한, 제어부(700)는 온도 센서(710)에서 측정된 배기가스의 온도가 기설정된 제1 기준 온도 미만이면 제2 환원제 분사부(502)를 통해 환원제를 분사할 수 있다. 여기서, 제1 기준 온도는 환원제를 분해 생성하기 위한 최소한의 온도이다. 즉, 제1 기준 온도 미만에서는 우레아(urea)가 분해되지 못한다. 일례로, 환원제의 분해 생성 가능 온도는 섭씨 250도 내지 섭씨 600도 범위 내일 수 있다.If the temperature of the exhaust gas measured by the
또한, 제어부(700)는 온도 센서(710)에서 측정된 배기가스의 온도가 제1 기준 온도 이상 제2 기준 온도 미만이면 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)를 통해 환원제를 분사할 수 있다. 즉, 배기가스의 온도가 제1 기준 온도 이상 제2 기준 온도 미만인 경우에는 과급기(150)를 거친 배기가스로도 환원제의 분해 생성이 가능하지만, 많은 양의 환원제가 분사될 경우 완전히 분해가 되지는 않을 수도 있다. 제1 기준 온도 및 제2 기준 온도는 엔진(100)의 종류와 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 전체적인 성능에 따라 설정될 수 있다.If the temperature of the exhaust gas measured by the
또한, 제어부(700)는 온도 센서(710)에서 측정된 배기가스의 온도가 제2 기준 온도를 초과하면 제1 환원제 분사부(501)를 통해 환원제를 분사시킬 수 있다. 즉, 배기가스의 온도가 제2 기준 온도 이상이 되면, 과급기(150)를 거친 배기가스로 환원제의 분해 생성에 필요한 열에너지를 충분히 공급할 수 있다. 따라서, 열에너지의 부족을 이유로 제2 환원제 분사부(502)를 통해 환원제를 분사할 필요는 없다. 다만, 필요에 따라, 환원제의 혼합 효율을 향상시키기 위하여, 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)에서 함께 환원제를 분사할 수는 있다.The
한편, 엔진(100)에서 배출된 배기가스는 과급기(150)를 거치면서 온도가 내려가는데, 과급기(150)의 성능과 동작 상태에 따라 배기가스의 온도는 일정 수준 내려가게 된다. 따라서, 제어부(700)는 과급기(150)를 거친 배기가스의 온도를 측정하여 과급기(150)를 거치지 않은 배기가스의 온도, 즉 과급기 우회 유로(650)를 따라 이동하는 배기가스의 온도를 추정할 수도 있다.On the other hand, the temperature of the exhaust gas discharged from the
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 제어부(700)는 과급기 우회 유로(650)를 따라 이동하는 배기가스의 유량에 비례하여 제2 환원제 분사부(502)의 환원제 분사량을 조절할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 과급기 우회 유로(650)를 따라 이동하는 배기가스의 유량이 증가할수록 제2 환원제 분사부(502)에서 분사되는 환원제 분사량을 증가시킬 수 있다.In addition, in the first embodiment of the present invention, the
재순환 유로(680)는 반응기(300) 후단 또는 반응기(300) 후방의 배기 덕트(610)에서 분기되어 반응기(300) 전단 또는 반응기(300) 전방의 배기 덕트(610)에 합류할 수 있다.The
블로워(880)는 재순환 유로(680) 상에 설치되어 재순환 유로(680)를 따라 이동하는 배기가스의 유량을 조절한다. 즉, 블로워(880)는 반응기(300)를 거친 배기가스의 일부가 재순환 유로(680)로 순환 이동시키기 위한 흡입력을 제공한다. 그리고 가열 장치(830)는 재순환 유로(680)를 따라 이동하는 유체를 승온시킬 수 있다. 일례로, 가열 장치(830)는 전기 히터, 오일 버너(oil burner), 또는 플라스마 버너(plasma burner) 중 하나일 수 있다. 그리고 가열 장치(830)의 종류에 따라, 재순환 유로(680)를 이동하는 유체에 산소가 부족하여 가열 장치(830)의 가동에 추가적인 산소가 요구될 수 있다. 이때에는, 외기 공급 장치(미도시)를 통해 재순환 유로(680)에 외부 공기를 공급할 수도 있다.The
본 발명의 제1 실시예에서, 재순환 유로(680)와, 블로워(880), 그리고 가열 장치(830)는 반응기(300)의 내부에 설치된 촉매(350)가 피독된 경우 이를 재생시키거나 가동 초기에 촉매(350)를 예열하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같이, 반응기(300)를 거친 배기가스를 재순환시키면서 촉매(350)를 가열하면, 에너지의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.In the first embodiment of the present invention, the
믹서(400)는 제1 환원제 분사부(501) 및 제2 환원제 분사부(502)와 반응기(300) 사이의 배기 유로(610) 상에 설치될 수 있다. 믹서(400)는 제1 환원제 분사부(501) 및 제2 환원제 분사부(502)에서 분사된 환원제를 배기가스와 효과적으로 혼합시킨다.The
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 환원제의 분해 생성 및 혼합 효율을 향상시킬 수 있다.With this configuration, the selective
구체적으로, 엔진(100)의 운전 조건과 배기가스의 온도에 따라 환원제를 복수의 위치에서 다방면으로 분사하여 환원제를 효과적으로 분해 생성할 수 있을 뿐만 아니라 배기가스와 환원제의 혼합 효율도 향상시킬 수 있다.Specifically, the reducing agent can be sprayed in multiple directions at a plurality of positions according to the operating conditions of the
또한, 우레아를 분해시켜 암모니아를 생성하는 공간을 최소화하면서도 분해 효율과 함께 배기가스와의 혼합을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 즉, 별도의 분해 챔버를 마련하지 않고, 우레아를 배기 유로(610) 또는 과급기 우회 유로(650)에 분사하여 효과적으로 우레아를 분해하여 암모니아를 생성할 수 있다. 따라서, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 전체적인 크기를 증가시키지 않고도 효과적으로 우레아를 분해시켜 암모니아를 생성할 수 있을 뿐만 아니라 암모니아와 배기가스를 효과적으로 혼합시킬 수 있다.Further, it is possible to effectively improve the mixing efficiency with the exhaust gas together with the decomposition efficiency while minimizing the space for decomposing urea to generate ammonia. That is, the urea can be injected into the
또한, 우레아가 암모니아로 완전히 변환되지 않아 배기 유로(610)나 반응기(300)의 내부에 침전물(deposit)이 생성되는 현상을 방지할 수 있다.Also, it is possible to prevent a phenomenon that a urea is completely converted into ammonia and a deposit is generated in the
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)을 설명한다.Hereinafter, a selective
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)은 분해 챔버(850)와 제3 환원제 분사부(503)를 더 포함한다. 또한, 선택적 촉매 환원 시스템(102)은 암모니아 인젝터(injector)(580)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the selective
분해 챔버(850)는 재순환 유로(680) 상에 설치된다. 구체적으로, 분해 챔버(850)는 가열 장치(830)보다 후방에 설치될 수 있다. 그리고 분해 챔버(850)에는 가열 장치(830)에 의해 가열되어 승온된 배기가스가 유입되고, 제3 환원제 분사부(503)가 분해 챔버(850) 내부에 환원제를 분사할 수 있다. 즉, 제3 환원제 분사부(503)에서 분사된 환원제는 분해 챔버(850)에서 분해될 수 있다.The
암모니아 인젝터(580)는 분해 챔버(850)에서 생성된 암모니아를 배기 유로(610)를 따라 이동하는 배기가스에 효과적으로 혼합되도록 분사한다.The
본 발명의 제2 실시예에서는, 가열 장치(830)가 환원제의 분해 생성에 필요한 열에너지를 충분히 공급할 수 있으므로, 제3 환원제 분사부(503)에서 분사된 환원제는 엔진(100)의 운전 조건에 영향을 받지 않고 안정적으로 분해될 수 있다.In the second embodiment of the present invention, since the
또한, 본 발명의 제2 실시예에서, 제어부(700)는 온도 센서(710)에서 측정된 배기가스의 온도에 따라 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502) 그리고 제3 환원제 분사부(503)를 통해 분사되는 환원제의 비율을 조절할 수 있다.In the second embodiment of the present invention, the
또한, 제어부(700)는 온도 센서(710)에서 측정된 배기가스의 온도가 기설정된 제1 기준 온도 미만이면 제3 환원제 분사부(503)를 통해 환원제를 분사할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에서, 제1 기준 온도는 엔진(100)에서 배출되어 과급기(150)를 거치기 전의 배기가스가 환원제를 분해 생성할 수 있는 최소한의 온도를 의미한다. 제1 기준 온도를 온도 센서(710)가 과급기(150) 후방의 배기 유로(610)에서 배기가스의 온도를 측정한 경우와 과급기(150) 전방의 배기 유로에서 배기가스의 온도를 측정한 경우로 나누어 설명하면 다음과 같다.If the temperature of the exhaust gas measured by the
온도 센서(710)가 과급기(150)의 후방에서 배기가스의 온도를 측정한 경우, 제1 기준 온도는 온도 센서(710)가 측정한 배기가스의 온도로 과급기(150)를 거치기 전의 배기가스 온도를 추정할 때, 추정된 과급기(150)를 거치기 전의 배기가스 온도가 환원제를 분해 생성할 수 있는 최소한의 온도를 의미할 수 있다.When the
다시 설명하면, 온도 센서(710)가 과급기(150) 후방에서 배기가스의 온도를 측정한 경우, 제1 기준 온도는 환원제를 분해 생성할 수 없는 최소한의 온도에서 과급기(150)를 거치면서 낮아지는 온도만큼 더 낮춘 온도가 된다.When the
반면, 온도 센서(710)가 과급기(150)의 전방에서 배기가스의 온도를 측정한 경우 제1 기준 온도는 환원제를 분해 생성할 수 없는 최소한의 온도가 될 수 있다.On the other hand, when the
또한, 제어부(700)는 배기가스의 온도가 제1 기준 온도 이상 제2 기준 온도 미만이면 제2 환원제 분사부(502)를 통해 환원제를 분사할 수 있다. 배기가스의 온도가 제1 기준 온도 이상 제2 기준 온도 미만인 경우에는 과급기(150)를 거친 후 배기 유로(610)를 따라 이동하는 배기가스의 온도로는 환원제를 분해할 수 없으나, 과급기 우회 유로(650)를 따라 이동하는 배기가스의 온도로는 환원제를 분해할 수 있다.If the temperature of the exhaust gas is lower than the first reference temperature and lower than the second reference temperature, the
일례로, 과급기(150)를 거친 배기가스의 온도를 온도 센서(710)가 측정한 경우, 과급기 우회 유로(650)를 따라 이동하는 배기가스의 온도는 간접적으로 추정할 수 있다. 하지만, 본 발명의 제2 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 선택적 촉매 환원 시스템(102)은 과급기 우회 유로(650)를 따라 이동하는 배기가스의 온도를 측정하는 추가의 온도 센서를 더 포함할 수도 있다.For example, when the
또한, 제어부(700)는 배기가스의 온도가 제2 기준 온도 이상 제3 기준 온도 미만이면 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)를 통해 환원제를 분사할 수 있다. 즉, 배기가스의 온도가 제2 기준 온도 이상 제3 기준 온도 미만인 경우에는 과급기(150)를 거친 배기가스로도 환원제의 분해 생성이 가능하지만, 많은 양의 환원제가 분사될 경우 완전히 분해가 되지는 않을 수도 있다. 제1 기준 온도, 제2 기준 온도, 및 제3 기준 온도는 엔진(100)의 종류와 선택적 촉매 환원 시스템(102)의 전체적인 성능에 따라 설정될 수 있다.The
또한, 제어부(700)는 배기가스의 온도가 제3 기준 온도 이상이면 제1 환원제 분사부(501)를 통해 환원제를 분사할 수 있다. 배기가스의 온도가 제3 기준 온도 이상이 되면, 환원제의 분해 생성에 필요한 열에너지를 과급기(150)를 거친 배기가스로도 충분히 공급할 수 있으므로, 제2 환원제 분사부(502)를 통해 환원제를 분사할 필요는 없다. 다만, 필요에 따라 환원제의 혼합 효율을 향상시키기 위해, 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)에서 함께 환원제를 분사할 수는 있다.If the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than the third reference temperature, the
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)은 환원제의 분해 생성 및 혼합 효율을 향상시킬 수 있다.With this structure, the selective
구체적으로, 엔진(100)의 운전 조건과 배기가스의 온도에 따라 환원제를 복수의 위치에서 다방면으로 분사하여 환원제를 효과적으로 분해 생성할 수 있을 뿐만 아니라 배기가스와 환원제의 혼합 효율도 향상시킬 수 있다.Specifically, the reducing agent can be sprayed in multiple directions at a plurality of positions according to the operating conditions of the
특히, 엔진(100)에서 배출된 배기가스의 온도가 과급기(150)를 거치기 전에도 이미 환원제를 분해할 수 없을 정도로 낮은 경우라도 환원제를 안정적으로 분해 생성할 수 있다.Particularly, even when the temperature of the exhaust gas discharged from the
이하, 도 3를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)을 설명한다.Hereinafter, a selective
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 보조 열원 공급 유로(670) 및 보조 열원 공급 밸브(770)를 더 포함한다.3, the selective
보조 열원 공급 유로(670)는 블로워(880) 및 가열 장치(830)와 반응기(300) 전단 또는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610) 사이의 재순환 유로(680)에서 분기되어 과급기 우회 유로(650)에 연결된다.The auxiliary heat
보조 열원 공급 밸브(770)는 보조 열원 공급 유로(670)에 설치되어 보조 열원 공급 유로(670)를 통해 과급기 우회 유로(650)로 향하는 유체의 유량을 조절한다.The auxiliary heat
그리고 본 발명의 제3 실시예에서, 제2 환원제 분사부(502)는 보조 열원 공급 유로(670)가 과급기 우회 유로(650)에 연결된 지점과 배기 유로(610) 사이의 과급기 우회 유로(650) 상에 설치된다.In the third embodiment of the present invention, the second reducing
또한, 제어부(700)는 온도 센서(710)에서 측정된 배기가스의 온도에 따라 제1 환원제 분사부(501)와 제2 환원제 분사부(502)를 통해 분사되는 환원제의 비율을 조절하고, 가열 장치(830) 및 블로워(880)의 동작을 제어할 수 있다.The
구체적으로, 제어부(700)는 과급기 우회 유로(650)를 따라 이동하는 배기가스의 온도가 제2 환원제 분사부(502)를 통해 분사되는 환원제를 분해시키기에 부족하면 보조 열원 공급 유로(670)를 통해 과급기 우회 유로(650)에 열에너지를 추가로 공급할 수 있다. 즉, 엔진(100)에서 배출된 배기가스의 온도가 과급기(150)를 거치기 전에도 이미 환원제를 분해할 수 없을 정도로 낮은 경우에는 과급기 우회 유로(650)를 따라 이동하는 배기가스도 환원제를 분해시키기에 충분한 온도를 갖지 못한다. 이 경우, 제어부(700)는 보조 열원 공급 밸브(770), 블로워(880), 및 가열 장치(830)를 동작시켜 보조 열원 공급 유로(670)를 통해 과급기 우회 유로(650)에 열에너지를 보조적으로 공급할 수 있다.Specifically, when the temperature of the exhaust gas flowing along the supercharger
이에, 엔진(100)에서 배출된 배기가스의 온도가 과급기(150)를 거치기 전에도 이미 환원제를 분해할 수 없을 정도로 낮은 경우에도 제2 환원제 분사부(502)에서 분사된 환원제를 분해시킬 수 있다.Accordingly, even when the temperature of the exhaust gas discharged from the
하지만, 본 발명이 전술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 제2 실시예의 분해 챔버(850)와 제3 실시예의 보조 열원 공급 유로(670) 및 보조 열원 공급 밸브(770)를 함께 사용할 수도 있다.However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. In another embodiment of the present invention, the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. will be.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.
101, 102, 103: 선택적 촉매 환원 시스템
100: 엔진
150: 과급기
300: 반응기
350: 촉매
400: 믹서
501: 제1 환원제 분사부
502: 제2 환원제 분사부
503: 제3 환원제 분사부
550: 환원제 공급부
580: 암모니아 인젝터
610: 배기 유로
650: 과급기 우회 유로
670: 보조 열원 공급 유로
680: 재순환 유로
700: 제어부
710: 온도 센서
750: 과급기 우회 밸브
770: 보조 열원 공급 밸브
830: 가열 장치
850: 분해 챔버
880: 블로워101, 102, 103: selective catalytic reduction system
100: engine
150: supercharger
300: reactor
350: catalyst
400: Mixer
501: First reducing agent spraying part
502: Second reducing agent spraying part
503: Third reducing agent spraying part
550: Reducing agent supply unit
580: Ammonia injector
610:
650: Supercharger bypass channel
670: auxiliary heat source supply channel
680: Recirculation flow path
700:
710: Temperature sensor
750: Supercharger bypass valve
770: Auxiliary heat source supply valve
830: Heating device
850: decomposition chamber
880: Blower
Claims (13)
상기 과급기를 거친 상기 배기가스가 이동하는 배기 유로;
상기 배기 유로 상에 설치되어 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 내장된 반응기;
상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스를 상기 과급기를 우회시켜 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로로 전달하는 과급기 우회 유로;
상기 반응기 전방의 상기 배기 유로의 내부에 환원제를 분사하는 제1 환원제 분사부; 및
상기 과급기 우회 유로의 내부에 환원제를 분사하는 제2 환원제 분사부
를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.1. A selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in an exhaust gas of an engine, all or part of which is exhausted through a supercharger,
An exhaust passage through which the exhaust gas passes through the supercharger;
A reactor provided on the exhaust flow path and containing a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas;
A supercharger bypass flow passage for bypassing the exhaust gas discharged from the engine to the exhaust passage in front of the reactor;
A first reducing agent spraying unit for spraying a reducing agent into the exhaust passage in front of the reactor; And
A second reducing agent spraying unit for spraying a reducing agent into the supercharger bypass passage,
≪ / RTI >
상기 배기 유로를 따라 이동하는 배기가스의 온도를 측정하는 온도 센서와;
상기 온도 센서로부터 배기가스의 온도 정보를 전달받아 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부의 환원제 분사 여부 또는 환원제 분사량을 제어하는 제어부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.The method according to claim 1,
A temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas moving along the exhaust passage;
A control unit for receiving the temperature information of the exhaust gas from the temperature sensor and controlling the reductant injection amount or the reducing agent injection amount of the first reducing agent spraying unit and the second reducing agent spraying unit,
Further comprising a catalytic reduction catalyst.
상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 배기가스의 온도에 따라 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부를 통해 분사되는 환원제의 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the control unit controls the ratio of the reducing agent injected through the first reducing agent injecting unit and the reducing agent injecting unit according to the temperature of the exhaust gas measured by the temperature sensor.
상기 제어부는,
상기 온도 센서에서 측정된 배기가스의 온도가 기설정된 제1 기준 온도 미만이면 상기 제2 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사하고,
상기 배기가스의 온도가 상기 제1 기준 온도 이상 제2 기준 온도 미만이면 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사하고,
상기 배기가스의 온도가 상기 제2 기준 온도 이상이면 상기 제1 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein,
A second reducing agent injecting unit injecting a reducing agent when the temperature of the exhaust gas measured by the temperature sensor is lower than a predetermined first reference temperature,
The reducing agent is injected through the first reducing agent spraying part and the second reducing agent spraying part when the temperature of the exhaust gas is lower than the first reference temperature and lower than the second reference temperature,
Wherein the reducing agent is injected through the first reducing agent injector when the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than the second reference temperature.
상기 제2 환원제 분사부가 설치된 상기 과급기 우회 유로의 일 영역은 타 영역보다 상대적으로 직경이 큰 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.The method according to claim 1,
Wherein one region of the supercharger bypass passage provided with the second reducing agent injection portion has a larger diameter than that of the other region.
상기 과급기 유회 유로 상에 설치되어 상기 과급기 우회 유로를 따라 이동하는 배기가스의 유량을 조절하는 과급기 우회 밸브와;
상기 과급기 우회 유로를 따라 이동하는 배기가스의 유량에 비례하여 상기 제2 환원제 분사부의 환원제 분사량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.The method according to claim 1,
A supercharger bypass valve installed on the turbocharger flow path to regulate the flow rate of the exhaust gas flowing along the supercharger bypass passage;
Further comprising a control unit for controlling the reducing agent injection amount of the second reducing agent injection unit in proportion to a flow rate of the exhaust gas flowing along the supercharger bypass flow path.
상기 반응기 후단 또는 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로에서 분기되어 상기 반응기 전단 또는 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로에 합류하는 재순환 유로와;
상기 재순환 유로 상에 설치된 블로워; 그리고
상기 재순환 유로를 따라 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.3. The method of claim 2,
A re-circulation flow path branched from the rear end of the reactor or the exhaust flow path behind the reactor and joined to the front end of the reactor or the exhaust flow path in front of the reactor;
A blower installed on the recirculation flow path; And
A heating device for heating the fluid moving along the recirculation flow path;
Further comprising a catalytic reduction catalyst.
상기 재순환 유로 상에 설치된 분해 챔버와;
상기 분해 챔버 내부에 환원제를 분사하는 제3 환원제 분사부
를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.8. The method of claim 7,
A decomposition chamber provided on the recirculation flow path;
And a third reducing agent spraying unit for spraying a reducing agent into the decomposition chamber
≪ / RTI >
상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 배기가스의 온도에 따라 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부 그리고 상기 제3 환원제 분사부를 통해 분사되는 환원제의 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the controller controls the ratio of the reducing agent sprayed through the first reducing agent spraying part and the third reducing agent spraying part according to the temperature of the exhaust gas measured by the temperature sensor Reduction system.
상기 제어부는,
상기 온도 센서에서 측정된 배기가스의 온도가 기설정된 제1 기준 온도 미만이면 상기 제3 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사하고,
상기 배기가스의 온도가 상기 제1 기준 온도 이상 제2 기준 온도 미만이면 제2 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사하고,
상기 배기가스의 온도가 상기 제2 기준 온도 이상 제3 기준 온도 미만이면 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사하고,
상기 배기가스의 온도가 상기 제3 기준 온도 이상이면 상기 제1 환원제 분사부를 통해 환원제를 분사시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein,
The reducing agent is injected through the third reducing agent injecting unit when the temperature of the exhaust gas measured by the temperature sensor is lower than a predetermined first reference temperature,
The reducing agent is injected through the second reducing agent injecting unit when the temperature of the exhaust gas is lower than the first reference temperature and lower than the second reference temperature,
The reducing agent is sprayed through the first reducing agent spraying part and the second reducing agent spraying part when the temperature of the exhaust gas is lower than the second reference temperature and lower than the third reference temperature,
Wherein the reducing agent is injected through the first reducing agent injector when the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than the third reference temperature.
상기 블로워 및 상기 가열 장치와 상기 반응기 전단 또는 상기 반응기 전방의 배기 유로 사이의 상기 재순환 유로에서 분기되어 상기 과급기 우회 유로에 연결된 보조 열원 공급 유로; 및
상기 보조 열원 공급 유로에 설치된 보조 열원 공급 제어 밸브
를 더 포함하며,
상기 제2 환원제 분사부는 상기 보조 열원 공급 유로가 상기 과급기 우회 유로에 연결된 지점과 상기 배기 유로 사이의 상기 과급기 우회 유로 상에 설치된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.8. The method of claim 7,
An auxiliary heat source supply flow path branched from the recirculation flow path between the blower and the heating device and an exhaust flow path in front of the reactor or in front of the reactor and connected to the supercharger bypass flow path; And
The auxiliary heat source supply control valve
Further comprising:
Wherein the second reducing agent injection unit is installed on the supercharger bypass flow path between a point where the auxiliary heat source supply flow path is connected to the supercharger bypass flow path and the exhaust flow path.
상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 배기가스의 온도에 따라 상기 제1 환원제 분사부와 상기 제2 환원제 분사부를 통해 분사되는 환원제의 비율을 조절하고 상기 가열 장치 및 상기 블로워의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.12. The method of claim 11,
The controller controls the ratio of the reducing agent sprayed through the first reducing agent spraying part and the reducing agent spraying part according to the temperature of the exhaust gas measured by the temperature sensor and controls the operation of the heating device and the blower Gt; catalyst < / RTI >
상기 과급기 우회 유로를 따라 이동하는 배기가스의 온도가 상기 제2 환원제 분사부를 통해 분사되는 환원제를 분해시키기에 부족하면 상기 제어부는 상기 보조 열원 공급 유로를 통해 상기 과급기 우회 유로로 열에너지를 추가 공급하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.13. The method of claim 12,
If the temperature of the exhaust gas flowing along the supercharger bypass flow path is insufficient to decompose the reducing agent injected through the second reducing agent injection section, the control section additionally supplies thermal energy to the supercharger bypass flow path through the auxiliary heat source supply flow path Characterized by a selective catalytic reduction system.
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