KR20190062994A - Selective catalytic reduction system - Google Patents

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이재민
이재문
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에이치에스디엔진 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a selective catalyst reduction system capable of reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas. According to an embodiment of the present invention, the selective catalyst reduction system includes: an exhaust flow path in which exhaust gas moves; a reactor installed on the exhaust flow path and including a catalyst installed therein to reduce nitrogen oxides (NOx) containing exhaust gas; a recirculation flow path branched from the exhaust flow path behind the reactor to join the exhaust flow path in front of the reactor; a heater installed on the recirculation flow path to heat fluids flowing along the recirculation flow path; a heater detouring flow path branched from the recirculation flow path in front of the heater to join the recirculation flow path behind the heater; and a heat exchanger installed on the heater detouring flow path.

Description

선택적 촉매 환원 시스템{SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM}{SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM}

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.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.

근래에는 환경 보존에 대한 인식이 높아짐에 따라 이러한 황산화물과 질소산화물에 대한 배출규제가 도입되고 있다.Recently, as the awareness of environmental conservation has increased, regulations on emission of sulfur oxides and nitrogen oxides have been introduced.

특히, 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.In particular, there is a selective catalytic reduction (SCR) system as 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 하므로, 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) It is required to use an efficient denitrification system with a low cost and high efficiency.

일반적으로 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위해 사용되는 촉매는 섭씨 250도 내지 섭씨 500도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매가 활성 온도 범위 밖에서 반응할 경우, 피독되면서 효율이 저하된다. 구체적으로, 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도를 갖는 배기 가스가 유입되면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 환원제의 암모니아(NH4)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다. 촉매 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이와 같은 촉매 피독 물질은 촉매에 흡착되어 촉매의 활성을 저하시키므로, 촉매의 효율을 높이고 유지 보수에 따른 손실을 최소화하기 위해서는 촉매의 온도를 활성 온도 범위 내로 유지하는 것이 요구된다.In general, the catalyst used to reduce the nitrogen oxides contained in the exhaust gas may have an active temperature in the range of 250 degrees Celsius to 500 degrees Celsius. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst can be stably reduced without being poisoned. When the catalyst reacts outside the active temperature range, the efficiency decreases as it is poisoned. Specifically, when the exhaust gas flows having a relatively low temperature of less than 250 ° C, the catalyst poisoning material is generated by the ammonia of sulfur oxides in the exhaust gas (SOx) and a reducing agent (NH 4) response. Catalyst poisoning material may comprise one or more of ammonium sulfate (Ammonium sulfate, (NH4) 2 SO 4) and ammonium bisulfite (Ammonium bisulfate, NH 4 HSO 4 ). Such a catalyst poisoning material is adsorbed on the catalyst to lower the activity of the catalyst. Therefore, in order to increase the efficiency of the catalyst and minimize the loss due to maintenance, it is required to keep the temperature of the catalyst within the active temperature range.

하지만, 선박용 저속 디젤 엔진의 경우, 디젤 엔진의 부하 변동에 따라 배기가스의 배출량이 달라지고, 선박이 운항 중인 기후 환경도 선택적 촉매 환원 반응에 영향을 미치므로, 촉매의 피독을 완벽하게 피하기 어렵다.However, in the case of a low speed diesel engine for ships, it is difficult to completely avoid the poisoning of the catalyst because the emission amount of the exhaust gas changes according to the load change of the diesel engine and the climate environment in which the ship is operating also affects the selective catalytic reduction reaction.

따라서, 촉매가 피독되면 촉매를 가열하여 피독 물질을 제거하게 되는데, 피독 물질을 제거하기 위한 목표 온도를 초과하여 필요 이상의 높은 온도로 촉매를 가열하게 되면 촉매가 열적 손상될 수 있다. 예를 들어, 가열 장치로 버너를 사용하는 경우, 버너의 특성에 따라 화염을 유지하기 위해 목표 온도에 도달한 이후에도 버너는 최저 용량으로 계속 작동된다. 이에, 촉매는 목표 온도를 초과하여 지속적으로 온도가 상승될 수 있다. 또한, 가열 장치가 오작동하거나 목표 온도를 정확하게 산출하지 못한 경우에도 촉매는 목표 온도를 초과한 온도로 가열될 수 있다.Therefore, when the catalyst is poisoned, the catalyst is heated to remove the poisoning substance. If the catalyst is heated to a temperature higher than the target temperature for removing the poisoning substance, the catalyst may be thermally damaged. For example, when a burner is used as the heating device, the burner continues to operate at the minimum capacity even after the target temperature is reached to maintain the flame according to the characteristics of the burner. Thus, the temperature of the catalyst can be continuously increased beyond the target temperature. Further, even when the heating device malfunctions or fails to accurately calculate the target temperature, the catalyst can be heated to a temperature exceeding the target temperature.

전술한 바와 같이, 촉매를 재생하기 위해 필요한 목표 온도를 초과하여 필요 이상으로 높은 온도로 촉매를 가열하게 되면, 촉매가 열적 손상을 입게 되는 문제점이 있다.As described above, if the catalyst is heated to a temperature higher than the target temperature necessary for regenerating the catalyst, there is a problem that the catalyst is thermally damaged.

본 발명의 실시예는 피독된 촉매를 재생시킬 수 있을 뿐만 아니라 촉매를 재생시키는 과정에서 촉매의 열적 손상을 방지할 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a selective catalytic reduction system capable of regenerating a poisoned catalyst as well as preventing thermal damage of the catalyst during regeneration of the catalyst.

본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 상기 배기 유로 상에 설치되어 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기와, 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로에서 분기되어 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로에 합류하는 재순환 유로와, 상기 재순환 유로 상에 설치되어 상기 재순환 유로를 따라 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치와, 상기 가열 장치 전방의 상기 재순환 유로에서 분기되어 상기 가열 장치 후방의 상기 재순환 유로에 합류하는 가열 장치 우회 유로, 그리고 상기 가열 장치 우회 유로 상에 설치된 열교환기를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a selective catalytic reduction (SCR) system for reducing nitrogen oxides contained in an exhaust gas includes an exhaust flow path through which exhaust gas flows, and an exhaust gas flow path provided on the exhaust flow path A recirculation flow path branched from the exhaust flow path in the rear of the reactor and joined to the exhaust flow path in front of the reactor; A heating device bypass flow path branched from the recirculation flow path in front of the heating device and joined to the recirculation flow path behind the heating device; And a heat exchanger installed therein.

상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 배기 유로와 상기 재순환 유로의 분기 지점과 상기 재순환 유로와 상기 가열 장치 우회 유로의 분기 지점 사이의 상기 재순환 유로 상에 설치된 블로워를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include a blower disposed on the recirculation flow path between a branch point of the exhaust passage and the recirculation passage and a branch point of the recirculation passage and the bypass passage of the heating device.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include a temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas flowing into the reactor.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 배기 유로에서 분기되어 상기 반응기를 우회한 후 상기 배기 유로에 다시 합류하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로 상에 설치되어 상기 바이패스 유로를 개폐하는 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include a bypass flow path branched from the exhaust flow path and bypassing the reactor and joining to the exhaust flow path again, and a bypass flow path provided on the bypass flow path, And may further include a valve.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 열교환기와 연결된 열회수 유로를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 열회수 유로는 이코노마이저(economizer) 또는 환원제로 사용되는 우레아(urea)를 저장하는 우레아 저장 탱크 중 하나 이상과 연결되어 열에너지를 전달할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction system may further include a heat recovery flow path connected to the heat exchanger. The heat recovery flow path may be connected to at least one of an economizer or a urea storage tank for storing a urea used as a reducing agent to transfer heat energy.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제1 배기 밸브와, 상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제2 배기 밸브와, 상기 재순환 유로와 상기 가열 장치 우회 유로의 분기 지점과 상기 재순환 유로와 상기 가열 장치 우회 유로의 합류 지점 사이의 상기 재순환 유로 상에 설치된 재순환 밸브, 그리고 상기 가열 장치 우회 유로 상에 설치된 가열 장치 우회 밸브를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include a first exhaust valve disposed on the exhaust passage in front of the reactor, a second exhaust valve disposed on the exhaust passage in the rear of the reactor, A recirculation valve provided on the recirculation flow path between a branch point of the recirculation flow path and a recirculation flow path of the heating device bypass flow path, and a heating device bypass valve provided on the heating device bypass flow path.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키는 가동 모드와, 상기 반응기 내 설치된 촉매를 재생시키는 재생 모드, 그리고 상기 반응기 내 설치된 촉매의 열손상을 방지하는 보호 모드 중 어느 하나로 구분 동작할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction system described above can be applied to any one of an operation mode for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas, a regeneration mode for regenerating the catalyst installed in the reactor, and a protection mode for preventing thermal damage of the catalyst installed in the reactor It can be divided into one.

상기 가동 모드에서 상기 제1 배기 밸브와 상기 제2 배기 밸브는 열리고, 상기 재순환 밸브와 상기 가열 장치 우회 밸브는 닫힐 수 있다. 상기 재생 모드에서 상기 제1 배기 밸브와 상기 제2 배기 밸브 그리고 상기 가열 장치 우회 밸브는 닫히고, 상기 재순환 밸브는 열릴 수 있다. 상기 보호 모드에서 상기 제1 배기 밸브와 상기 제2 배기 밸브 그리고 상기 재순환 밸브는 닫히고 상기 가열 장치 우회 밸브는 열릴 수 있다.In the operating mode, the first exhaust valve and the second exhaust valve are opened, and the recirculation valve and the heating device bypass valve can be closed. In the regeneration mode, the first exhaust valve and the second exhaust valve and the heating device bypass valve are closed, and the recirculation valve can be opened. In the protected mode, the first exhaust valve and the second exhaust valve and the recirculation valve are closed and the heating device bypass valve can be opened.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 피독된 촉매를 재생시킬 수 있을 뿐만 아니라 촉매를 재생시키는 과정에서 촉매의 열적 손상을 안정적으로 방지할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system not only can regenerate the poisoned catalyst but also can stably prevent the thermal damage of the catalyst during the regeneration of the catalyst.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 상태를 나타낸 구성도이다.
1 is a block diagram illustrating a selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams showing the operational states of the selective catalytic reduction system of FIG. 1. FIG.

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.

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 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction (SCR) system 101 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(101)은 동력 장치에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시키는데 사용된다. 일례로, 동력 장치는 선박에 사용되는 사용되는 2행정 저속 또는 4행정 중속 디젤 엔진일 수 있다.A selective catalytic reduction (SCR) system 101 according to an embodiment of the present invention is used to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas discharged from a power unit. As an example, the power unit can be a two-stroke low-speed or four-stroke medium-speed diesel engine used for shipping.

하지만, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 동력 장치는 플랜트용 내연기관이거나 차량용 엔진일 수도 있다. 즉, 동력 장치로는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 종류의 엔진이 사용될 수 있다.However, the first embodiment of the present invention is not limited thereto. The power unit may be an internal combustion engine for a plant or an automotive engine. That is, various types of engines known to those skilled in the art can be used as the power unit.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 엔진이 배출하는 배기가스는 섭씨 200도 내지 섭씨 500도 범위 내의 온도를 가지며, 경우에 따라서는 섭씨 150도 이상 섭씨 200도 미만으로 낮아질 수도 있다.Further, in one embodiment of the present invention, the exhaust gas discharged by the engine has a temperature within a range of 200 degrees Celsius to 500 degrees Celsius, and may be lowered to 150 degrees Celsius or less and less than 200 degrees Celsius in some cases.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 배기 유로(610), 반응기(300), 재순환 유로(680), 가열 장치(400), 가열 장치 우회 유로(670), 및 열교환기(490)를 포함한다.1, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention includes an exhaust flow path 610, a reactor 300, a recirculation flow path 680, a heating device 400, A flow path 670, and a heat exchanger 490.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 블로워(450), 온도 센서(810), 바이패스 유로(620), 바이패스 밸브(720), 제1 배기 밸브(711), 제2 배기 밸브(712), 재순환 밸브(780), 및 가열 장치 우회 밸브(770)를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention includes a blower 450, a temperature sensor 810, a bypass passage 620, a bypass valve 720, a first exhaust valve 711, A second exhaust valve 712, a recirculation valve 780, and a heating device bypass valve 770.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 열회수 유로(690)를 더 포함할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention may further include a heat recovery flow path 690.

배기 유로(610)는 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스를 이동시킨다. 그리고 배기 유로(610)를 따라 이동하는 배기가스는 후술할 반응기(300)를 거쳐 외부로 배출된다. 일례로, 배기 유로(610)는 엔진의 배기구와 연결되어 엔진에서 배출된 배기가스를 배출시킬 수 있다.The exhaust passage 610 moves the exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx). The exhaust gas flowing along the exhaust flow path 610 is discharged to the outside through the reactor 300 to be described later. For example, the exhaust flow path 610 may be connected to the exhaust port of the engine to exhaust the exhaust gas discharged from the engine.

반응기(300)는 배기 유로(610) 상에 설치된다. 즉, 반응기(300)는 배기 유로(610)를 통해 질소산화물(NOx)을 함유한 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 reactor 300 is installed on the exhaust passage 610. That is, the reactor 300 receives the exhaust gas containing nitrogen oxide (NOx) through the exhaust passage 610. The reactor 300 incorporates a catalyst 350 for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. The catalyst 350 promotes the reaction of the reducing agent with the nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas to reduce the nitrogen oxides (NOx) to nitrogen and water vapor.

또한, 본 발명의 일 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 one embodiment of the present invention, the catalyst 350 installed in the reactor 300 may be arranged in a multi-layer structure based on the moving direction of the exhaust gas. That is, the catalyst 350 may be provided in the form of a plurality of catalyst modules, and the plurality of catalyst modules may be arranged along the moving direction of the exhaust gas.

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 200도 내지 섭씨 500도 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.Catalyst 350 may be made from a variety of materials known to those skilled in the art, such as zeolite, vanadium, and platinum. In one example, the catalyst 350 may have an active temperature in the range of 200 degrees Celsius to 500 degrees Celsius. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst 350 can be stably reduced without being poisoned. When the catalyst 350 reacts outside the activation temperature range, the catalyst 350 is poisoned and the efficiency is lowered.

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. 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.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. Specifically, the poisoning substance that poisons the catalyst 350 may include at least one of ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 and ammonium hydrogen sulfite (NH 4 HSO 4 ). Such a catalyst poisoning material is adsorbed on the catalyst to lower the activity of the catalyst 350. Since the catalyst poisonous substance is decomposed at a relatively high temperature, that is, at a temperature within the range of 350 degrees Celsius to 450 degrees Celsius, the catalyst 350 in the reactor 300 can be heated to regenerate the poisoned catalyst 350.

또한, 촉매(350)에서 질소산화물과 직접 반응하는 환원제로는 암모니아(NH3)가 사용되는데, 이는 환원제 전구체인 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액의 형태로 공급될 수 있다. 암모니아 자체가 오염 물질로 보관과 운반이 용이하지 않기 때문에 안정적인 우레아 수용액을 사용하는 것이 보편적이다. 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액은 가수분해 또는 열분해되어 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)을 생성한다. 그리고 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해한다. 즉, 우레아를 분해시켜 질소산화물과 반응하는 환원제인 암모니아를 생성하게 된다.Further, ammonia (NH 3 ) is used as a reducing agent that directly reacts with the nitrogen oxide in the catalyst 350, which can be supplied in the form of an aqueous solution of urea (CO (NH 2 ) 2 ) which is a reducing agent precursor. Since ammonia itself is not easily stored and transported as a pollutant, it is common to use a stable urea aqueous solution. An aqueous solution of urea, CO (NH 2 ) 2 ) is hydrolyzed or pyrolyzed to produce ammonia (NH 3 ) and isocyanic acid (HNCO). And isocyanate (HNCO) decomposes again into ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ). That is, it decomposes urea to produce ammonia as a reducing agent that reacts with nitrogen oxides.

예를 들어, 환원제는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610)에 분사되어 배기가스와 혼합될 수 있다. 이하, 본 명세서에서 전방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 상류 방향을 의미하며, 후방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 하류 방향을 의미한다.For example, the reducing agent may be injected into the exhaust passage 610 in front of the reactor 300 and mixed with the exhaust gas. In the following description, the term front means the upstream direction based on the moving direction of the exhaust gas, and the rear means the downstream direction based on the moving direction of the exhaust gas.

재순환 유로(680)는 반응기(300) 후방의 배기 유로(610)에서 분기되어 반응기(300) 전방의 배기 유로(610)에 합류한다. 본 발명의 일 실시예에서, 재순환 유로(680)는 촉매(350)의 재생 시 사용될 수 있다. 구체적으로, 반응기(300)를 거친 배기가스를 재순환 유로(680)를 통해 반응기(300) 전방으로 재순환시키면서, 재순환하는 배기가스를 승온시켜 반응기(300) 내부의 촉매(350)를 가열하게 되면, 촉매(350)를 가열하기 위해 승온된 배기가스가 갖는 열에너지가 촉매(350)를 거친 후 버려지는 것을 최소화할 수 있다. 즉, 촉매(350)의 재생 시 촉매(350)를 가열하기 위해 소모되는 열에너지를 최소화할 수 있다.The recirculation flow path 680 branches from the exhaust flow path 610 behind the reactor 300 and joins the exhaust flow path 610 in front of the reactor 300. In one embodiment of the present invention, the recycle flow path 680 may be used in the regeneration of the catalyst 350. Specifically, when the exhaust gas passing through the reactor 300 is recirculated to the front of the reactor 300 through the recirculation passage 680 and the exhaust gas recirculated is heated to heat the catalyst 350 inside the reactor 300, The thermal energy of the exhaust gas heated to heat the catalyst 350 can be minimized after being exhausted through the catalyst 350. That is, the heat energy consumed for heating the catalyst 350 during the regeneration of the catalyst 350 can be minimized.

가열 장치(400)는 재순환 유로(680) 상에 설치되어 재순환 유로(680)를 따라 이동하는 유체, 즉 반응기(300)를 거친 후 재순환되는 배기가스를 승온시킨다. 본 발명의 일 실시예에서, 가열 장치(400)는 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 가열 장치(400)는 전기 히터, 오일 버너(oil burner), 또는 플라스마 버너(plasma burner) 중 하나일 수 있다.The heating device 400 is installed on the recirculation passage 680 to raise the temperature of the fluid moving along the recirculation passage 680, that is, the exhaust gas recirculated through the reactor 300. In one embodiment of the present invention, the heating device 400 may be embodied in various forms. In addition, the heating device 400 may be one of an electric heater, an oil burner, or a plasma burner.

가열 장치 우회 유로(670)는 가열 장치 전방(400)의 재순환 유로(680)에서 분기되어 가열 장치(400) 후방의 재순환 유로(680)에 합류한다.The heating device bypass flow path 670 branches from the recirculation flow path 680 in the front of the heating device 400 and joins the recirculation flow path 680 behind the heating device 400. [

가열 장치 우회 유로(670)는 재순환 유로(680)를 따라 이동하는 유체, 즉 배기가스를 더 이상 승온시킬 필요가 없을 때 사용될 수 있다. 즉, 가열 장치(400)는 계속 가동 중인 상태이지만 재순환 유로(680)를 따라 이동하는 배기가스의 온도를 더 이상 승온시킬 필요가 없거나 오히려 배기가스의 온도를 낮춰야 할 필요가 있을 때, 가열 장치 우회 유로(670)를 통해 가열 장치(400)를 우회하여 배기가스를 이동시킬 수 있다. 이에, 가열 장치(400)가 가동되더라도 반응기(300)의 내부 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다.The heater bypass flow path 670 can be used when it is not necessary to further raise the temperature of the fluid moving along the recirculation flow path 680, that is, the exhaust gas. That is, when the heating device 400 is in a continuously operating state but it is not necessary to further raise the temperature of the exhaust gas moving along the recirculation passage 680, or rather the temperature of the exhaust gas needs to be lowered, The exhaust gas can be moved by bypassing the heating device 400 through the flow path 670. Thus, even if the heating device 400 is operated, the internal temperature of the reactor 300 can be prevented from rising.

열교환기(490)는 가열 장치 우회 유로(670) 상에 설치된다. 열교환기(490)는 가열 장치 우회 유로(670)를 따라 이동하는 배기가스가 갖는 열에너지를 회수하면서 배기가스의 온도를 낮춘다. 즉, 재순환 유로(680)를 따라 이동하는 유체의 온도를 낮춰야 할 필요가 있을 때, 가열 장치 우회 유로(670)로 이동시켜 열교환기(490)를 거치게 하여 유체의 온도를 낮출 수 있다.The heat exchanger (490) is installed on the heater bypass flow path (670). The heat exchanger 490 recovers thermal energy of the exhaust gas flowing along the heater bypass flow path 670 and lowers the temperature of the exhaust gas. That is, when it is necessary to lower the temperature of the fluid moving along the recirculation flow path 680, the temperature of the fluid can be lowered by moving to the heating device bypass flow path 670 and passing through the heat exchanger 490.

열회수 유로(690)는 열교환기(490)를 이코노마이저(economizer)(900) 또는 우레아 저장 탱크 중 하나 이상과 연결할 수 있다. 즉, 열회수 유로(690)는 열교환기(490)에서 회수된 열에너지를 이코노마이저(900)에 공급하여 활용하거나 환원제로 사용되는 우레아(urea)를 저장하는 우레아 저장 탱크로 전달하여 우레아의 동결을 방지하는데 활용할 수 있다.The heat recovery flow path 690 may connect the heat exchanger 490 with one or more of an economizer 900 or a urea storage tank. That is, the heat recovery flow path 690 transfers the heat energy recovered from the heat exchanger 490 to the economizer 900 and transfers it to a urea storage tank for storing a urea used as a reducing agent to prevent freezing of the urea Can be utilized.

블로워(450)는 배기 유로(610)와 재순환 유로(680)의 분기 지점과 재순환 유로(680)와 가열 장치 우회 유로(670)의 분기 지점 사이의 재순환 유로(680) 상에 설치된다. 블로워(450)는 반응기(300)를 거친 배기가스를 재순환 유로(680)로 이동시키는 동력을 공급한다. 즉, 블로워(450)에 의해 반응기(300)를 거친 배기가스가 재순환 유로(680)를 따라 이동하면서 가열 장치(400)를 거친 후 다시 반응기(300)로 유입되거나, 재순환 유로(680) 및 가열 장치 우회 유로(6700를 따라 이동하면서 열교환기(490)를 거친 후 다시 반응기(300)로 유입될 수 있다.The blower 450 is installed on the recirculation flow path 680 between the branch point of the exhaust flow path 610 and the recirculation flow path 680 and the branch point of the recirculation flow path 680 and the heating device bypass flow path 670. The blower 450 supplies power for moving the exhaust gas passing through the reactor 300 to the recirculation flow path 680. That is, the exhaust gas passing through the reactor 300 by the blower 450 flows along the recirculation flow path 680, flows into the reactor 300 after passing through the heating device 400, or flows into the recycle flow path 680 and the heating It may flow into the reactor 300 after passing through the heat exchanger 490 while moving along the device bypass flow path 6700.

온도 센서(810)는 반응기(300)에 유입되는 배기가스의 온도를 측정한다. 또한, 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 반응기(300)를 거친 배기가스의 온도를 측정하는 추가의 온도 센서(820)를 더 포함할 수도 있다. 온도 센서(810) 및 추가의 온도 센서(820)는 반응기(300)의 내부 온도, 특히 촉매(350)의 온도를 측정하거나 간접적으로 추정하는데 사용될 수 있다.The temperature sensor 810 measures the temperature of the exhaust gas flowing into the reactor 300. The selective catalytic reduction system 101 may further include an additional temperature sensor 820 for measuring the temperature of the exhaust gas through the reactor 300. The temperature sensor 810 and the additional temperature sensor 820 can be used to measure or indirectly estimate the internal temperature of the reactor 300, particularly the temperature of the catalyst 350.

바이패스 유로(620)는 배기 유로(610)에서 분기되어 반응기(300)를 우회한 후 배기 유로(610)에 다시 합류한다. 바이패스 유로(620)는 반응기(300)의 내부에 설치된 촉매(350)를 재생할 때, 엔진에서 배출된 배기가스를 반응기(300)를 우회하여 배출시킨다.The bypass flow path 620 branches at the exhaust flow path 610, bypasses the reactor 300, and then joins the exhaust flow path 610 again. The bypass flow path 620 bypasses the reactor 300 and discharges the exhaust gas discharged from the engine when the catalyst 350 installed in the reactor 300 is regenerated.

바이패스 밸브(720)는 바이패스 유로(620) 상에 설치되어 바이패스 유로(620)를 개폐한다. 즉, 바이패스 밸브(720)는 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감 시킬 때에는 닫히고, 촉매(350)를 재생 시킬 때에는 열릴 수 있다.The bypass valve 720 is installed on the bypass flow path 620 to open / close the bypass flow path 620. That is, the bypass valve 720 is closed when the nitrogen oxide contained in the exhaust gas is reduced, and can be opened when the catalyst 350 is regenerated.

제1 배기 밸브(711)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610) 상에 설치되고, 제2 배기 밸브(712)는 반응기(300) 후방의 배기 유로(610) 상에 설치될 수 있다. 제1 배기 밸브(711)와 제2 배기 밸브(712)는 각각 배기 유로를 개폐할 수 있다. 제2 배기 밸브(712)는 촉매(350)의 재생 시 바이패스 유로(620)를 따라 이동하는 배기가스가 반응기(300)로 역류하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 제2 배기 밸브는(712) 경우에 따라 생략될 수도 있다.The first exhaust valve 711 may be installed on the exhaust passage 610 in front of the reactor 300 and the second exhaust valve 712 may be installed on the exhaust passage 610 in the rear of the reactor 300. The first exhaust valve 711 and the second exhaust valve 712 can open and close the exhaust passage, respectively. The second exhaust valve 712 can prevent the exhaust gas flowing along the bypass flow path 620 from flowing back to the reactor 300 during the regeneration of the catalyst 350. The second exhaust valve may be omitted depending on the case (712).

재순환 밸브(780)는 재순환 유로(680)를 개폐할 수 있다. 구체적으로, 재순환 밸브(780)는 재순환 유로(680)와 가열 장치 우회 유로(670)의 분기 지점과 재순환 유로(680)와 가열 장치 우회 유로(670)의 합류 지점 사이의 재순환 유로(680) 상에 설치될 수 있다.The recirculation valve 780 can open and close the recirculation passage 680. More specifically, the recirculation valve 780 is connected to the recirculation passage 680 between the recirculation passage 680 and the branch point of the heater bypass passage 670, and the junction point between the recirculation passage 680 and the bypass passage 670 As shown in FIG.

가열 장치 우회 밸브(770)는 가열 장치 우회 유로(670) 상에 설치되어 가열 장치 우회 유로(670)를 개폐할 수 있다.The heating device bypass valve 770 can be installed on the heating device bypass flow path 670 to open and close the heating device bypass flow path 670.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키는 가동 모드와, 반응기(300) 내 설치된 촉매(350)를 재생시키는 재생 모드, 그리고 반응기(300) 내 설치된 촉매(350)의 열손상을 방지하는 보호 모드 중 어느 하나로 구분 동작할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention includes an operation mode for reducing the nitrogen oxide contained in the exhaust gas, a regeneration mode for regenerating the catalyst 350 installed in the reactor 300, And a protection mode for preventing thermal damage to the catalyst 350 installed in the catalyst 300.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 동작 원리를 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation principle of the selective catalytic reduction system 101 according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG.

가동 모드는 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키고자 할 때 선택될 수 있다. 가동 모드에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 배기 밸브(711)와 제2 배기 밸브(712)는 열리고, 재순환 밸브(780)와 가열 장치 우회 밸브(770) 그리고 바이패스 밸브(720)는 닫힌다. 그러면 배기가스는 배기 유로(610)를 따라 이동하다가 반응기(300)를 거치면서 질소산화물이 저감된 후 배출된다.The operating mode can be selected to reduce the nitrogen oxides contained in the exhaust gas. 1, the first exhaust valve 711 and the second exhaust valve 712 are opened and the recirculation valve 780 and the heating device bypass valve 770 and the bypass valve 720 are opened, Is closed. Then, the exhaust gas moves along the exhaust flow path 610 and is exhausted after the nitrogen oxide is reduced through the reactor 300.

재생 모드는 촉매(350)가 피독되어 재생시키고자 할 때 선택될 수 있다. 재생 모드에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 배기 밸브(711)와 제2 배기 밸브(712) 그리고 가열 장치 우회 밸브(770)는 닫히고, 재순환 밸브(780)와 바이패스 밸브(720)는 열린다. 그러면 엔진에서 배출된 배기가스는 바이패스 유로(620)를 통해 반응기(300)를 우회하여 배출된다. 그리고 재순환 유로(680)는 반응기(300)를 포함하는 폐루프를 형성한다. 블로워(450)가 반응기(300)를 거친 배기가스를 재순환 유로(680)로 재순환시키고, 재순환되는 배기가스를 가열 장치(400)가 승온시키면, 승온된 배기가스가 반응기(300)의 촉매(350)를 가열하여 촉매(350)를 재생시키게 된다. 이때, 피독 물질을 제거하여 촉매(350)를 재생시킬 수 있는 온도를 목표 온도라 한다. 즉, 가열 장치(400)는 배기가스가 목표 온도에 도달할 때까지 배기가스를 승온시키게 된다.The regeneration mode can be selected when the catalyst 350 is poisoned and regenerated. The first exhaust valve 711 and the second exhaust valve 712 and the heater bypass valve 770 are closed and the recirculation valve 780 and the bypass valve 720 are closed as shown in Fig. Is opened. The exhaust gas discharged from the engine is then discharged through the bypass flow path 620 to bypass the reactor 300. And the recycle flow path 680 forms a closed loop including the reactor 300. The blower 450 recirculates the exhaust gas passing through the reactor 300 to the recirculation passage 680 and raises the temperature of the recirculated exhaust gas by the heating device 400 so that the heated exhaust gas is supplied to the catalyst 350 And the catalyst 350 is regenerated. At this time, the temperature at which the poisoning substance is removed and the catalyst 350 can be regenerated is referred to as a target temperature. That is, the heating device 400 raises the temperature of the exhaust gas until the exhaust gas reaches the target temperature.

보호 모드는 촉매(350)가 열적 손상을 입는 것을 방지하고자 할 때 선택될 수 있다. 즉, 보호 모드는 피독 물질을 제거하기 위한 목표 온도를 초과하여 필요 이상의 높은 온도로 촉매(350)가 가열되는 것을 방지하기 위해 선택될 수 있다.The protection mode can be selected when it is desired to prevent the catalyst 350 from suffering thermal damage. That is, the protection mode can be selected to prevent the catalyst 350 from being heated to a temperature higher than necessary beyond the target temperature for removing poisoning substances.

예를 들어, 가열 장치(400)로 버너를 사용하는 경우, 버너의 특성에 따라 화염을 유지하기 위해 목표 온도에 도달한 이후에도 버너는 최저 용량으로 계속 작동될 수 있다. 이 경우, 촉매(350)는 목표 온도를 초과하여 지속적으로 온도가 상승될 수 있다. 또한, 가열 장치(400)가 오작동하거나 시스템의 오작동으로 목표 온도를 정확하게 산출하지 못한 경우에도 촉매(350)는 열적 손상을 받게 되는 한계 온도에 근접하거나 한계 온도를 초과하여 가열될 수 있다. 이와 같은 상황에서, 보호 모드는 촉매(350)의 열적 손상을 방지하기 위해 선택될 수 있다.For example, when the burner is used as the heating device 400, the burner can be continuously operated at the minimum capacity even after the target temperature is reached to maintain the flame according to the characteristics of the burner. In this case, the temperature of the catalyst 350 may be continuously increased beyond the target temperature. In addition, even when the heating device 400 malfunctions or fails to accurately calculate the target temperature due to a malfunction of the system, the catalyst 350 can be heated to a temperature close to or exceeding a limit temperature at which thermal damage is experienced. In such a situation, the protection mode may be selected to prevent thermal damage to the catalyst 350.

보호 모드에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 배기 밸브(711)와 제2 배기 밸브(712) 그리고 재순환 밸브(780)는 닫히고, 가열 장치 우회 밸브(770)와 바이패스 밸브(720)는 열린다. 그러면 엔진에서 배출된 배기가스는 바이패스 유로(620)를 통해 반응기(300)를 우회하여 배출된다. 그리고 재순환 유로(680)를 따라 재순환하는 배기가스는 가열 장치 우회 유로(670)를 통해 가열 장치(400)를 우회하여 순환할 수 있다. 따라서 가열 장치(400)가 가동되더라도 반응기(300) 내 설치된 촉매(350)의 온도가 계속 상승하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가열 장치 우회 유로(670) 상에 설치된 열교환기(490)를 통해 재순환 유로(680) 및 가열 장치 우회 유로(670)를 따라 이동하는 배기가스의 온도를 낮출 수 있다. 즉, 반응기(300) 내 설치된 촉매(350)의 온도가 열적 손상을 받게 되는 한계 온도에 근접하거나 한계 온도를 넘었을 때 촉매(350)의 온도를 한계 온도 미만으로 낮출 수 있다.The first exhaust valve 711 and the second exhaust valve 712 and the recirculation valve 780 are closed and the bypass valve 720 and the bypass valve 720 are closed as shown in Fig. Is opened. The exhaust gas discharged from the engine is then discharged through the bypass flow path 620 to bypass the reactor 300. The exhaust gas recirculated along the recirculation flow path 680 can circulate through the heating device bypass flow path 670 while bypassing the heating device 400. Therefore, even if the heating device 400 is operated, the temperature of the catalyst 350 installed in the reactor 300 can be prevented from being continuously increased. The temperature of the exhaust gas flowing along the recirculation flow path 680 and the heater bypass flow path 670 can be lowered through the heat exchanger 490 provided on the heater bypass flow path 670. That is, the temperature of the catalyst 350 can be lowered below the critical temperature when the temperature of the catalyst 350 installed in the reactor 300 is close to or exceeds the limit temperature at which thermal damage is experienced.

이와 같이, 열교환기(490)를 거치면서 촉매(350)의 온도가 재생을 위한 적정 온도 범위까지 낮아지면, 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 보호 모드에서 다시 재생 모드로 전환할 수 있다. 이때, 반응기(300)의 내부 온도 또는 촉매(350)의 온도는 온도 센서(810)를 통해 측정하거나 간접적으로 추정할 수 있다.Thus, when the temperature of the catalyst 350 is lowered to the proper temperature range for regeneration through the heat exchanger 490, the selective catalytic reduction system 101 can switch from the protection mode to the regeneration mode again. At this time, the internal temperature of the reactor 300 or the temperature of the catalyst 350 can be measured or indirectly estimated through the temperature sensor 810.

또한, 열교환기(490)에서 회수한 열에너지는 열회수라인(690)을 통해 이코노마이저(900) 또는 우레아 저장 탱크 등에 전달되어 활용될 수 있다.The heat energy recovered in the heat exchanger 490 may be transferred to the economizer 900 or the urea storage tank or the like through the heat recovery line 690 and utilized.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 피독된 촉매(350)를 재생시킬 수 있을 뿐만 아니라 촉매(350)를 재생시키는 과정에서 촉매(350)의 열적 손상을 안정적으로 방지할 수 있다.The selective catalytic reduction system 101 according to an embodiment of the present invention not only can regenerate the poisoned catalyst 350 but also regenerates the catalyst 350 in the process of regenerating the catalyst 350. [ The damage can be prevented stably.

또한, 촉매(350)의 재생을 위해 생성 열에너지를 회수하여 활용함으로써, 열에너지의 이용 효율도 향상시킬 수 있다.Further, by utilizing the generated thermal energy for regeneration of the catalyst 350 and utilizing it, it is possible to improve the utilization efficiency of the thermal energy.

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: 선택적 촉매 환원 시스템
300: 반응기
350: 촉매
400: 가열 장치
450: 블로워
490: 열교환기
610: 배기 유로
620: 바이패스 유로
670: 가열 장치 우회 유로
680: 재순환 유로
690: 열회수 유로
711: 제1 배기 밸브
712: 제2 배기 밸브
720: 바이패스 밸브
770: 가열 장치 우회 밸브
780: 재순환 밸브
900: 이코노마이저
101: Selective Catalytic Reduction System
300: reactor
350: catalyst
400: Heating device
450: Blower
490: Heat exchanger
610:
620: Bypass channel
670: Heater bypass flow
680: Recirculation flow path
690: Heat recovery flow path
711: First exhaust valve
712: Second exhaust valve
720: Bypass valve
770: Heater bypass valve
780: recirculation valve
900: Economizer

Claims (8)

배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
배기가스가 이동하는 배기 유로;
상기 배기 유로 상에 설치되어 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매가 내부에 설치된 반응기;
상기 반응기 후방의 상기 배기 유로에서 분기되어 상기 반응기 전방의 상기 배기 유로에 합류하는 재순환 유로;
상기 재순환 유로 상에 설치되어 상기 재순환 유로를 따라 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치;
상기 가열 장치 전방의 상기 재순환 유로에서 분기되어 상기 가열 장치 후방의 상기 재순환 유로에 합류하는 가열 장치 우회 유로; 및
상기 가열 장치 우회 유로 상에 설치된 열교환기
를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
A selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in an exhaust gas,
An exhaust passage through which the exhaust gas moves;
A reactor provided on the exhaust flow path and provided with a catalyst therein for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas;
A recirculation passage branched from the exhaust passage behind the reactor and joined to the exhaust passage in front of the reactor;
A heating device installed on the recirculation flow path for raising a fluid moving along the recirculation flow path;
A heating device bypass flow branching from the recirculation flow path in front of the heating device and joining the recirculation flow path behind the heating device; And
And a heat exchanger
≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 배기 유로와 상기 재순환 유로의 분기 지점과 상기 재순환 유로와 상기 가열 장치 우회 유로의 분기 지점 사이의 상기 재순환 유로 상에 설치된 블로워를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a blower provided on the recirculation passage between a branch point of the exhaust passage and the recirculation passage and a branch point of the recirculation passage and the bypass passage of the heating device.
제1항에 있어서,
상기 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust gas flowing into the reactor.
제1항에 있어서,
상기 배기 유로에서 분기되어 상기 반응기를 우회한 후 상기 배기 유로에 다시 합류하는 바이패스 유로와;
상기 바이패스 유로 상에 설치되어 상기 바이패스 유로를 개폐하는 바이패스 밸브
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
The method according to claim 1,
A bypass flow path branched from the exhaust flow path and bypassing the reactor and joining the exhaust flow path again;
A bypass valve provided on the bypass flow passage for opening / closing the bypass flow passage,
Further comprising a catalytic reduction catalyst.
제1항에 있어서,
상기 열교환기와 연결된 열회수 유로를 더 포함하며,
상기 열회수 유로는 이코노마이저(economizer) 또는 환원제로 사용되는 우레아(urea)를 저장하는 우레아 저장 탱크 중 하나 이상과 연결되어 열에너지를 전달하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a heat recovery flow path connected to the heat exchanger,
Wherein the heat recovery flow path is connected to at least one of an economizer or a urea storage tank for storing a urea used as a reducing agent to transfer heat energy.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응기 전방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제1 배기 밸브와;
상기 반응기 후방의 상기 배기 유로 상에 설치된 제2 배기 밸브와;
상기 재순환 유로와 상기 가열 장치 우회 유로의 분기 지점과 상기 재순환 유로와 상기 가열 장치 우회 유로의 합류 지점 사이의 상기 재순환 유로 상에 설치된 재순환 밸브; 그리고
상기 가열 장치 우회 유로 상에 설치된 가열 장치 우회 밸브
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
A first exhaust valve provided on the exhaust passage in front of the reactor;
A second exhaust valve disposed on the exhaust passage behind the reactor;
A recirculation valve provided on the recirculation flow path between a branch point of the recirculation flow path and the bypass passage of the heating device and a junction point of the recirculation flow path and the heating device bypass flow path; And
A heating device bypass valve
Further comprising a catalytic reduction catalyst.
제6항에 있어서,
배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키는 가동 모드와;
상기 반응기 내 설치된 촉매를 재생시키는 재생 모드; 그리고
상기 반응기 내 설치된 촉매의 열손상을 방지하는 보호 모드
중 어느 하나로 구분 동작하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
The method according to claim 6,
An operation mode in which nitrogen oxides contained in the exhaust gas are reduced;
A regeneration mode in which the catalyst installed in the reactor is regenerated; And
A protection mode for preventing thermal damage of the catalyst installed in the reactor
The selective catalytic reduction system comprising:
제7항에 있어서,
상기 가동 모드에서 상기 제1 배기 밸브와 상기 제2 배기 밸브는 열리고, 상기 재순환 밸브와 상기 가열 장치 우회 밸브는 닫히며,
상기 재생 모드에서 상기 제1 배기 밸브와 상기 제2 배기 밸브 그리고 상기 가열 장치 우회 밸브는 닫히고, 상기 재순환 밸브는 열리며,
상기 보호 모드에서 상기 제1 배기 밸브와 상기 제2 배기 밸브 그리고 상기 재순환 밸브는 닫히고 상기 가열 장치 우회 밸브는 열리는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
8. The method of claim 7,
Wherein the first exhaust valve and the second exhaust valve are opened in the operating mode, the recirculation valve and the heating device bypass valve are closed,
In the regeneration mode, the first exhaust valve and the second exhaust valve and the heating device bypass valve are closed, the recirculation valve is opened,
Wherein the first exhaust valve and the second exhaust valve and the recirculation valve are closed and the heating device bypass valve is opened in the protection mode.
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