KR20200080651A - Reaction for selective catalytic reduction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선택적 촉매 환원 반응기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위해 사용되는 선택적 촉매 환원 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a selective catalytic reduction reactor, and more particularly, to a selective catalytic reduction reactor used to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas.
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.With the rapid progress of industrialization, the use of various fossil fuels such as oil and coal has increased. Due to this, various harmful gases emitted during the combustion process of fossil fuels cause serious air pollution. Typical examples include 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) or nitrogen oxides (NOx) of exhaust gas emitted from engines of vehicles and ships or thermal power plants or factories.
근래에는 환경 보존에 대한 인식이 높아짐에 따라 이러한 황산화물과 질소산화물에 대한 배출규제가 도입되고 있다.In recent years, as awareness of environmental preservation has increased, emission regulations for 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, as a representative facility for reducing nitrogen oxides, there is a selective catalytic reduction (SCR) system. In the selective catalytic reduction system, the exhaust gas and the reducing agent are passed through the reactor in which the catalyst is installed, and the nitrogen oxide contained in the exhaust gas is reacted with the reducing agent to reduce the nitrogen and 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 such a selective catalytic reduction system is used in ships, the emission of nitrogen oxides (NOx) emitted from marine diesel engines is regulated by the International Maritime Organization (International Maritime Organization) Third International Regulation on Air Pollution Prevention (IMO Tier-III) Since it must be able to satisfy, a low-cost, high-efficiency denitrification facility and an effective operation method are required.
또한, 선박의 한정된 공간으로 인하여 선택적 촉매 환원 시스템의 컴팩트한 설치가 요구되고 있다. 즉, 한정된 공간에서의 설치로 인해 엔진과 선택적 촉매 환원 반응을 위한 반응기를 원활하게 연결시키기 어려우며, 반응기에 연결된 유입관과 배출관의 위치 확보가 용이하지 않다. 특히, 반응기의 형상이 원통형, 정사각통, 또는 직사각통인 경우 공간 확보가 더욱 용이하지 않은 문제점이 있다.In addition, a compact installation of a selective catalytic reduction system is required due to the limited space of the ship. That is, due to the installation in a limited space, it is difficult to smoothly connect the engine and the reactor for the selective catalytic reduction reaction, and it is not easy to secure the positions of the inlet and outlet pipes connected to the reactor. In particular, when the shape of the reactor is cylindrical, square, or rectangular, there is a problem that space is not more easily secured.
또한, 종래의 선택적 촉매 환원 시스템에서는, 요소수 형태로 분사되는 환원제를 암모니아로 분해시키기 위한 별도의 분해 챔버가 사용되고 있다. 이와 같이, 분해 챔버와 반응기가 별도로 분리되어 설치됨에 따라, 선택적 촉매 환원 시스템의 전체적인 설치 공간이 증가된다. 또한, 배관을 통해 분해 챔버의 후단과 반응기의 전단과 연결해야 하는데, 설치 공간의 제약으로 분해 챔버와 반응기의 설치에 제약이 따르거나 이들을 연결하기 위한 배관이 불필요하게 길어지거나 복잡해지는 문제점도 있다.In addition, in the conventional selective catalytic reduction system, a separate decomposition chamber for decomposing the reducing agent injected in the form of urea water into ammonia is used. As such, as the decomposition chamber and the reactor are separately installed, the overall installation space of the selective catalytic reduction system is increased. In addition, it is necessary to connect the rear end of the decomposition chamber and the front end of the reactor through piping, but there is a problem in that the installation space is restricted or the piping for connecting them is lengthened or complicated unnecessarily.
본 발명의 실시예는 공간 활용도를 높이면서도 성능을 유지 또는 향상시킬 수 있는 선택적 촉매 환원 반응기를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a selective catalytic reduction reactor capable of maintaining or improving performance while increasing space utilization.
본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 반응기는 가로 단면의 형상이 제1 측변과 상기 제1 측변(側邊)보다 상기 제1 측변에 대향하는 제2 측변의 길이가 상대적으로 짧게 형성된 다각형인 다각통을 포함하고, 길이 방향 양단부에 유입구와 배출구가 형성된 반응기 본체와, 상기 반응기 본체의 내부에 설치되며, 상기 반응기 본체의 길이 방향으로 상이한 길이를 갖는 복수의 단위 촉매를 포함하는 촉매부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction reactor for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas has a cross-sectional shape that is opposite to the first side than the first side and the first side. 2 A polygonal polygonal cylinder having a relatively short side length, a reactor body having inlets and outlets at both ends in the longitudinal direction, and a reactor body installed inside the reactor body, having different lengths in the longitudinal direction of the reactor body It includes a catalyst unit including a plurality of unit catalysts.
상기 반응기 본체의 상기 유입구 중심과 상기 배출구 중심을 연결하는 축선으로부터 멀어질수록 상기 복수의 단위 촉매의 길이는 단계적 또는 점진적으로 짧아지도록 형성될 수 있다.As the distance from the axis connecting the center of the inlet and the center of the outlet of the reactor body becomes farther, the length of the plurality of unit catalysts may be shortened stepwise or gradually.
상기 복수의 단위 촉매의 길이는 3단계로 구분되도록 형성될 수 있다.The length of the plurality of unit catalysts may be formed to be divided into three stages.
상기한 선택적 촉매 환원 반응기는 상기 반응기 본체의 길이 방향으로 길게 형성되어 상기 반응기 본체의 유입구와 연결된 분해 챔버와, 상기 반응기 본체에 결합되어 상기 분해 챔버를 지지하는 챔버 지지 장치를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction reactor may further include a decomposition chamber formed long in the longitudinal direction of the reactor body and connected to an inlet of the reactor body, and a chamber support device coupled to the reactor body to support the decomposition chamber.
상기한 선택적 촉매 환원 반응기는 상기 반응기 본체의 상기 유입구와 상기 분해 챔버를 연결하는 연결 파이프를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction reactor may further include a connection pipe connecting the inlet of the reactor body and the decomposition chamber.
상기 챔버 지지 장치는 상기 반응기 본체의 외벽에 결합되며 상기 반응기 본체의 길이 방향으로 길게 형성된 가이드 레일과, 일측은 상기 분해 챔버와 결합되고 타측은 상기 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 결합된 챔버 지지대를 포함할 수 있다.The chamber support device is coupled to the outer wall of the reactor body and includes a guide rail formed elongated in the longitudinal direction of the reactor body, one side coupled to the decomposition chamber and the other side to include a chamber support slidably coupled to the guide rail. Can.
상기 분해 챔버는 상기 반응기 본체와 열팽창 계수가 다른 소재로 만들어질 수 있다.The decomposition chamber may be made of a material having a different coefficient of thermal expansion from the reactor body.
상기 반응기 본체에 포함된 상기 다각통의 상기 가로 단면의 형상인 상기 다각형은 상기 제1 측변의 양 단부에서 상기 제2 측변 방향으로 연장된 제3 측변과, 상기 제3 측변의 단부와 상기 제2 측변의 단부를 경사지게 연결한 제4 측변을 더 포함할 수 있다.The polygonal shape of the transverse cross-section of the polygonal cylinder included in the reactor body includes a third side which extends from both ends of the first side toward the second side, and ends and the second of the third side. It may further include a fourth side edge connected to the end of the side slope.
상기 분해 챔버는 상기 제4 측변의 외측에 설치될 수 있다.The decomposition chamber may be installed outside the fourth side.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 반응기는 공간 활용도를 높이면서도 성능을 유지 또는 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction reactor can maintain or improve performance while increasing space utilization.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 선택적 촉매 환원 반응기의 측면도이다.
도 3은 도 1의 선택적 촉매 환원 반응기의 정면도이다.
도 4는 도 1의 선택적 촉매 환원 반응기의 가로 단면도이다.1 is a perspective view of a selective catalytic reduction reactor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the selective catalytic reduction reactor of FIG. 1.
FIG. 3 is a front view of the selective catalytic reduction reactor of FIG. 1.
4 is a cross-sectional view of the selective catalytic reduction reactor of FIG. 1.
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 so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. The present invention can be implemented 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.Note that the drawings are schematic and not to scale. The relative dimensions and proportions of the parts in the drawings are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are merely illustrative and not limiting. And the same reference numerals are used to indicate similar features in the same structures, elements, or parts appearing in two or more drawings.
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 represent ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the illustration are expected. Therefore, the embodiment is not limited to a specific form of the illustrated area, and includes, for example, modification of the form by manufacturing.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)를 설명한다.Hereinafter, a selective
본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템에 사용된다.The selective
일례로, 엔진은 선박용 2행정 저속 디젤 엔진일 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 엔진은 4행정 중속 디젤 엔진일 수도 있다. 또한, 복수의 엔진이 사용될 수도 있으며, 이 경우 2행정 저속 디젤 엔진과 4행정 중속 디젤 엔진이 혼용될 수 있다. 이때, 2행정 저속 디젤 엔진은 선박에 추진력을 제공하는 주동력원으로 사용될 수 있으며, 4행정 중속 디젤 엔진은 발전용 또는 보조 동력원으로 사용될 수 있다. 또한, 엔진이 반드시 선박용에 한정되는 것은 아니며 차량용 엔진이거나 플랜트용 내연기관일 수도 있다. 그 밖에도 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 종류의 엔진이 사용될 수 있다.In one example, the engine may be a two-stroke low-speed diesel engine for ships. However, one embodiment of the present invention is not limited to the above, and the engine may be a four-stroke medium speed diesel engine. In addition, a plurality of engines may be used, in which case a two-stroke low-speed diesel engine and a four-stroke medium-speed diesel engine may be mixed. At this time, the two-stroke low-speed diesel engine may be used as a main power source for providing propulsion to the ship, and a four-stroke medium-speed diesel engine may be used as a power generation or auxiliary power source. In addition, the engine is not necessarily limited to a ship, and may be a vehicle engine or an internal combustion engine for a plant. In addition, various types of engines known to those skilled in the art may be used.
또한, 엔진에서 배출된 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스는 배기 유로를 통해 이동한다. 즉, 배기 유로는 엔진의 배기구와 연결되어 배기가스를 배출시키며 선택적 촉매 환원 반응기(101)와 연결될 수 있다.In addition, the exhaust gas containing nitrogen oxide (NOx) discharged from the engine moves through the exhaust passage. That is, the exhaust passage is connected to the exhaust port of the engine to exhaust the exhaust gas and may be connected to the selective
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 반응기 본체(300) 및 촉매부(350)를 포함한다.1 to 4, the selective
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 분해 챔버(500), 챔버 지지 장치(400), 및 연결 파이프(530)를 더 포함할 수 있다.In addition, the selective
반응기 본체(300)는 배기가스가 이동하는 배기 유로에 연결되며, 내부에 후술할 촉매부(350)가 설치된다. 즉, 반응기 본체(300)는 배기 유로와 연결되어 엔진에서 배출된 배기가스가 유입되는 유입구(310)과 촉매부(350)를 거친 배기가스가 배출되는 배출구(390)를 갖는다. 여기서, 유입구(310)와 배출구(390)는 반응기 본체(300)의 길이 방향 양 단부에 각각 형성될 수 있다.The
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 반응기 본체(300)는 가로 단면의 형상이 제1 측변(側邊)(301)과 제1 측변(301)보다 제1 측변(301)에 대향하는 제2 측변(302)의 길이가 상대적으로 짧게 형성된 다각형인 다각통을 포함한다. 그리고 반응기 본체(300)에 포함된 다각통의 가로 단면의 형상인 다각형은 제1 측변(301)의 양 단부에서 제2 측변(302) 방향으로 연장된 제3 측변(303)과, 제3 측변(303)의 단부와 제2 측변(302)의 단부를 경사지게 연결한 제4 측변(304)을 더 포함할 수 있다. 그리고 제1 측변(301)과 제3 측변(303)의 교각은 80도 내지 100도의 범위 내에 속할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 반응기 본체(300)는 스틸(steel) 계열의 소재로 만들어질 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, the
촉매부(350)는 반응기 본체(300)의 내부에 설치된다. 그리고 촉매부(350)은 반응기 본체(300)에서 배기가스가 이동하는 방향에 교차하는 방향 적재되어 촉매층을 형성한다. 또한, 촉매부(350)는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 촉매부(350)는 섭씨 200도 내지 섭씨 500도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매부(350)가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매부(350)가 활성 온도 범위 밖에서 반응하면, 촉매부(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 환원제인 암모니아(NH3)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다. 구체적으로, 촉매부(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 촉매부(350)에 흡착되어 촉매부(350)의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해되므로, 반응기 내의 촉매부(350)를 승온시켜 피독된 촉매부(350)를 재생할 수 있다.The
또한, 촉매부(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, 우레아 수용액을 분해시켜 질소산화물과 반응하는 환원제인 암모니아를 생성하게 된다.In addition, ammonia (NH 3 ) is used as a reducing agent that directly reacts with nitrogen oxides in the
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 촉매부(350)는 반응기 본체(300)의 길이 방향으로 상이한 길이를 갖는 복수의 단위 촉매(351, 352, 353)를 포함한다. 그리고 복수의 단위 촉매(351, 352, 353)는 육면체로 형성될 수 있다. 일례로, 복수의 단위 촉매(351, 352, 353)는 직육면체 또는 정육면체일 수 있다. 이와 같이 복수의 단위 촉매(351, 352, 353)를 직육면체 또는 정육면체로 형성하면, 복수의 단위 촉매(351, 352, 353)를 적재하기 용이할 뿐만 아니라 복수의 단위 촉매(351, 352, 353)의 교체 및 운반이 용이하고, 촉매부(350)의 효율을 극대화시킬 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the
또한, 복수의 단위 촉매(351, 352, 353)의 길이는 반응기 본체(300)의 유입구(310) 중심과 배출구(320) 중심을 연결하는 축선으로부터 멀어질수록 단계적 또는 점진적으로 짧아질 수 있다. 여기서, 단위 촉매(351, 352, 353)의 길이 방향은 반응기 본체(300)의 내부에서 배기가스가 이동하는 방향을 의미한다. 예를 들어, 복수의 단위 촉매(351, 352, 353)의 길이는 3단계로 구분될 수 있다. 즉, 복수의 단위 촉매(351, 352, 353)는 반응기 본체(300)의 유입구(310) 중심과 배출구(390) 중심을 연결하는 축선에 가장 인접하며 상대적으로 가장 긴 길이를 갖는 제1 단위 촉매(351)와, 제1 단위 촉매(351)보다 반응기 본체(300)의 유입구(310) 중심과 배출구(390) 중심을 연결하는 축선에서 멀리 떨어지고 제1 단위 촉매(351) 보다 상대적으로 짧은 길이를 갖는 제2 단위 촉매(352), 그리고 반응기 본체(300)의 유입구(310) 중심과 배출구(390) 중심을 연결하는 축선에 가장 먼 곳에 위치하며 제2 단위 촉매(352) 보다도 더 짧은 길이를 갖는 제3 단위 촉매(353)를 포함한다.In addition, the length of the plurality of
하지만, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 반드시 한정되는 것은 아니며, 복수의 단위 촉매(351, 352, 353)의 길이는 2단계 또는 4단계 이상의 길이로 구분될 수 있다.However, one embodiment of the present invention is not necessarily limited to the above, and the lengths of the plurality of
본 발명의 일 실시예에서는, 촉매부(350)가 설치된 반응기 본체(300)의 형상이 원통형, 정방형, 또는 장방형 형상이 아니므로, 반응기 본체(300)의 내부에서 배기가스의 유동 속도가 상이하다. 그리고 촉매부(350)는 반응기 본체(300)의 내부에서 배기가스의 흐름에 대해 저항으로 작용한다.In an embodiment of the present invention, since the shape of the
따라서, 반응기 본체(300)의 내부에 설치되는 촉매부(350), 즉 복수의 단위 촉매(351, 352, 353)의 길이를 동일하게 형성하면, 반응기 본체(300)의 내부에서 배기가스의 유동 균일도가 크게 저하된다.Accordingly, when the lengths of the
하지만, 본 발명의 일 실시예에서는, 반응기 본체(300)의 내부에서 배기가스의 유동 균일도를 향상시키기 위해, 유속이 빠른 위치에 형성된 제1 단위 촉매(351)의 길이는 상대적으로 길게 형성하고, 유속이 느린 위치에 형성된 제3 단위 촉매(352)의 길이는 상대적으로 짧게 형성함으로써, 반응기 본체(300)의 내부에서 배기가스의 유동 균일도를 향상시킬 수 있다.However, in an embodiment of the present invention, in order to improve the flow uniformity of the exhaust gas in the interior of the
이와 같이, 반응기 본체(300)의 내부에서 배기가스의 유동 균일도가 향상되면, 반응기 본체(300)의 내부에 설치된 촉매부(350)를 고르게 사용할 수 있으므로, 촉매부(350)의 효율이 증대되어 선택적 촉매 환원 시스템의 성능을 향상시키게 된다.As described above, when the flow uniformity of the exhaust gas is improved in the interior of the
또한, 반응기 본체(300)의 내부에서 배기가스의 유동 균일도를 향상되면, 배기가스와 촉매부(350)의 일부가 접촉하지 않는 데드존(dead zone)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, when the flow uniformity of the exhaust gas is improved in the interior of the
분해 챔버(500)는 반응기 본체(300)의 길이 방향으로 길게 형성되어 반응기 본체(300)의 유입구(310)와 연결될 수 있다. 그리고 분해 챔버(500)에서는 우레아 수용액이 분해되어 암모니아 가스가 생성된다. 또한, 도시하지는 않았으나, 분해 챔버(300)의 일영역에 환원제 분사부가 설치되어 분해 챔버(500)의 내부에 환원제 전구체인 우레아 수용액을 분사할 수 있다. 또한, 분해 챔버(500)는 복수개 설치될 수 있으며, 하나의 분해 챔버(500)마다 복수의 환원제 분사부가 설치될 수도 있다. 복수의 환원제 분사부로 환원제를 분사할 경우 분사된 환원제를 용이하게 미립화시킬 수 있을 뿐만 아니라 환원제가 분포되는 영역을 증가시켜 환원제의 분해 생성에 효과적일 수 있다.The
또한, 환원제 분사부가 우레아 수용액을 분사하는 경우, 분사된 우레아는 수용액은 반응기 본체(300)의 내부에 설치된 촉매부(350)에서 질소산화물과 반응하기 위해 암모니아로 분해되는 과정을 먼저 거쳐야 한다. 본 발명의 일 실시예에서는, 분해 챔버(500)가 반응기 본체(300)의 길이 방향으로 길게 형성되므로, 환원제 분사부를 통해 우레아 수용액이 분사된 후 촉매부(350)에 도달하기 전까지 암모니아로 분해되기 위해 필요한 거리, 즉 체류 시간을 효과적으로 확보할 수 있다.In addition, when the reducing agent injection unit sprays the urea aqueous solution, the injected urea aqueous solution must first undergo a process of decomposing into ammonia in order to react with nitrogen oxides in the
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 분해 챔버(500)는 반응기 본체(300)의 제4 측변(304)의 외측에 설치될 수 있다. 그리고 반응기 본체(300)가 2개의 제4 측변(304)을 갖는다면, 분해 챔버(500)도 2개가 설치될 수 있다. 반응기 본체(300)의 제4 측변(304)의 외측은 모서리가 비스듬하게 깎여진, 즉 모따기된 형상과 유사하다. 따라서 제4 측변(304)의 외측은 제1 측변(301)과 제3 측변(303)이 직각 또는 직각에 가깝게 만나는 모서리와 비교할 때 함몰된 공간이 된다. 따라서, 제4 측변(304)의 외측에 분해 챔버(500)를 배치하면, 분해 챔버(500)를 설치하기 위한 공간을 별도로 마련할 필요가 없어지므로, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 전체적인 크기를 간소화시킬 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the
또한, 일례로, 분해 챔버(500)는 스테인리스스틸(SUS) 계열의 소재로 만들어질 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서, 분해 챔버(500)는 반응기 본체(300)와 열팽창 계수가 다른 소재로 만들어질 수 있다. 그리고 분해 챔버(500)와 반응기 본체(300)의 내부는 고온으로 유지된다. 예를 들어, 반응기 본체(300)의 내부는 촉매부(350)의 활성을 위해 섭씨 200도 내지 섭씨 500도 범위 내의 온도로 유지되고, 분해 챔버(500)의 내부는 우레아의 분해가 가능한 섭씨 250도 내지 섭씨 600도 범위 내의 온도로 유지될 수 있다. 이와 같이, 분해 챔버(500)와 반응기 본체(300)는 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 가동 중에는 고온에 노출되므로 열팽창을 하게 되며, 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 가동이 중단되면 열수축을 하게 된다. 그런데 분해 챔버(500)와 반응기 본체(300)는 열팽창 계수가 다른 소재로 만들어지므로, 분해 챔버(500)와 반응기 본체(300)는 서로 다른 길이로 열팽창 또는 열수축하게 된다.In addition, as an example, the
연결 파이프(530)는 반응기 본체(300)의 유입구(310)와 분해 챔버(500)를 연결한다. 일례로, 연결 파이프(530)의 일단부는 분해 챔버(500)와 연결되고, 타단부는 반응기 본체(300)의 유입구(310)를 관통하여 삽입될 수 있다. 이에, 분해 챔버(500)에서 생성된 암모니아 가스는 반응기 본체(300)의 내부로 유입되는 배기가스의 유동 속도가 상대적으로 가장 빠른 반응기 본체300)의 유입구(310) 중앙 부위로 유입될 수 있다.The
챔버 지지 장치(400)는 반응기 본체(300)에 결합되어 분해 챔버(500)를 지지한다. 구체적으로, 챔버 지지 장치(400)는 반응기 본체(300)의 외벽에 결합되며 반응기 본체(300)의 길이 방향으로 길게 형성된 가이드 레일(430)과, 일측은 분해 챔버(500)와 결합되고 타측은 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 결합된 챔버 지지대(450)를 포함할 수 있다. 이때, 가이드 레일(430)은 반응기 본체(300)의 제4 측변(304)에 결합될 수 있다.The
이와 같은 구조에 의하여, 챔버 지지 장치(400)는 분해 챔버(500)를 길이 방향으로 유동 가능하게 지지할 수 있다. 그리고 분해 챔버(500)는 반응기 본체(300)와 나란하게 형성된다. 따라서 분해 챔버(500)와 반응기 본체(300)의 열팽창율이 다르더라도 안정적으로 분해 챔버(500)를 반응기 본체(300)에 결합시켜 지지할 수 있다.By such a structure, the
만약, 분해 챔버(500)가 유동하지 못하고 반응기 본체(300)에 고정되어 결합된다면, 분해 챔버(500)와 반응기 본체(300)의 열팽창율이 다름으로 인해 분해 챔버(500) 또는 반응기 본체(300)가 손상될 수 있다.If the
하지만, 본 발명의 일 실시예에서는, 챔버 지지 장치(400)가 분해 챔버(500)를 유동 가능하게 지지하므로, 분해 챔버(500)와 반응기 본체(300)의 열팽창율이 다르더라도 분해 챔버(500)를 반응기 본체(300)에 안정적으로 지지 결합시킬 수 있다.However, in one embodiment of the present invention, since the
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 공간 활용도를 높이면서도 성능을 유지 또는 향상시킬 수 있다.By such a configuration, the selective
즉, 반응기 본체(300)의 내부에 설치된 촉매부(350)를 고르게 사용하여 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 선택적 촉매 환원 반응기(101)를 선박에 설치할 때 공간적 한계를 극복하여 설치 용이성을 크게 향상시킬 수 있다.That is, not only can the performance be improved by uniformly using 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.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. 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.Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting, and the scope of the present invention is indicated by the following claims, and the meaning and scope of the claims and It should be construed that any altered or modified form derived from the equivalent concept is included in the scope of the present invention.
101: 선택적 촉매 환원 반응기
300: 반응기 본체
301: 제1 측면
302: 제2 측면
303: 제3 측면
304: 제4 측면
310: 유입구
350: 촉매부
390: 배출구
351, 352, 353: 복수의 단위 촉매
400: 챔버 지지 장치
430: 가이드 레일
450: 챔버 지지대
500: 분해 챔버
530: 연결 파이프101: selective catalytic reduction reactor
300: reactor body
301: first side
302: second side
303: third aspect
304: fourth side
310: inlet
350: catalyst unit
390: outlet
351, 352, 353: Multiple unit catalyst
400: chamber support device
430: guide rail
450: chamber support
500: decomposition chamber
530: connecting pipe
Claims (9)
가로 단면의 형상이 제1 측변(側邊)과 상기 제1 측변보다 상기 제1 측변에 대향하는 제2 측변의 길이가 상대적으로 짧게 형성된 다각형인 다각통을 포함하고, 길이 방향 양단부에 유입구와 배출구가 형성된 반응기 본체; 및
상기 반응기 본체의 내부에 설치되며, 상기 반응기 본체의 길이 방향으로 상이한 길이를 갖는 복수의 단위 촉매를 포함하는 촉매부
를 포함하는 선택적 촉매 환원 반응기.In the selective catalytic reduction reactor for reducing the nitrogen oxides contained in the exhaust gas,
A polygonal cylinder having a cross-sectional shape having a first side and a second side opposite to the first side is relatively shorter than the first side, and inlets and outlets at both ends in the longitudinal direction. Reactor body is formed; And
It is installed inside the reactor body, the catalyst unit including a plurality of unit catalysts having different lengths in the longitudinal direction of the reactor body
Selective catalytic reduction reactor comprising a.
상기 반응기 본체의 상기 유입구 중심과 상기 배출구 중심을 연결하는 축선으로부터 멀어질수록 상기 복수의 단위 촉매의 길이는 단계적 또는 점진적으로 짧아지는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 1,
Selective catalytic reduction reactor, characterized in that the length of the plurality of unit catalysts is shortened stepwise or gradually as the distance from the axis connecting the center of the inlet and the center of the outlet of the reactor body.
상기 복수의 단위 촉매의 길이는 3단계로 구분되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 2,
Selective catalytic reduction reactor, characterized in that the length of the plurality of unit catalysts are divided into three stages.
상기 반응기 본체의 길이 방향으로 길게 형성되어 상기 반응기 본체의 유입구와 연결된 분해 챔버와;
상기 반응기 본체에 결합되어 상기 분해 챔버를 지지하는 챔버 지지 장치
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 1,
A decomposition chamber formed long in the longitudinal direction of the reactor body and connected to an inlet of the reactor body;
Chamber support device coupled to the reactor body to support the decomposition chamber
Selective catalytic reduction reactor, characterized in that it further comprises.
상기 반응기 본체의 상기 유입구와 상기 분해 챔버를 연결하는 연결 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 4,
Selective catalytic reduction reactor further comprising a connecting pipe connecting the inlet and the decomposition chamber of the reactor body.
상기 챔버 지지 장치는,
상기 반응기 본체의 외벽에 결합되며 상기 반응기 본체의 길이 방향으로 길게 형성된 가이드 레일과;
일측은 상기 분해 챔버와 결합되고 타측은 상기 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 결합된 챔버 지지대
를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 4,
The chamber support device,
A guide rail coupled to the outer wall of the reactor body and elongated in the longitudinal direction of the reactor body;
One side is coupled to the disassembly chamber and the other side is a chamber support slidably coupled to the guide rail.
Selective catalytic reduction reactor comprising a.
상기 분해 챔버는 상기 반응기 본체와 열팽창 계수가 다른 소재로 만들어진 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.The method of claim 6,
The decomposition chamber is a selective catalytic reduction reactor, characterized in that made of a material having a different coefficient of thermal expansion than the reactor body.
상기 반응기 본체에 포함된 상기 다각통의 상기 가로 단면의 형상인 상기 다각형은 상기 제1 측변의 양 단부에서 상기 제2 측변 방향으로 연장된 제3 측변과, 상기 제3 측변의 단부와 상기 제2 측변의 단부를 경사지게 연결한 제4 측변을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.The method of claim 1 to claim 7,
The polygon having the shape of the transverse cross-section of the polygonal cylinder included in the reactor body includes a third side which extends from both ends of the first side toward the second side, and an end and the second of the third side. A selective catalytic reduction reactor further comprising a fourth side edge inclinedly connecting the ends of the side edges.
상기 분해 챔버는 상기 제4 측변의 외측에 설치된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.The method of claim 8,
The decomposition chamber is a selective catalytic reduction reactor, characterized in that installed on the outside of the fourth side.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020180170317A KR20200080651A (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Reaction for selective catalytic reduction |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal |