KR20200096098A - 환원제 공급 장치, 및 환원제 공급 장치의 운용 방법 - Google Patents

환원제 공급 장치, 및 환원제 공급 장치의 운용 방법 Download PDF

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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 장애물에서 기인한 편류의 영향에 의한 환원제의 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 억제한다.
(해결 수단) 장애물이 배치된 배기 가스 유로 내에 있어서의 SCR 촉매의 상류에 환원제를 공급하는 환원제 공급 장치는, 배기 가스의 흐름 방향에 있어서의 장애물의 하류에 있어서, 배기 가스의 흐름 방향과 교차하는 일 방향을 따라 간격을 두고 배치된 복수의 분사 노즐과, 그 복수의 분사 노즐에 대해 환원제를 공급하는 복수의 환원제 공급 라인을 구비한다. 복수의 분사 노즐 중, 장애물의 하류에 위치하는 분사 노즐을 제 1 분사 노즐, 동 (同) 하류에 위치하지 않는 분사 노즐을 제 2 분사 노즐이라고 정의한 경우, 복수의 분사 노즐은, 동일한 환원제 공급 라인에 의해 환원제가 공급되는 적어도 하나의 분사 노즐을 포함하는 복수의 분사 노즐군으로서, 제 1 분사 노즐을 포함하는 분사 노즐군인 제 1 분사 노즐군, 및 제 2 분사 노즐을 포함하는 분사 노즐군인 제 2 분사 노즐군을 포함하는 복수의 분사 노즐군으로 구분된다.

Description

환원제 공급 장치, 및 환원제 공급 장치의 운용 방법{REDUCTANT SUPPLY DEVICE AND METHOD FOR OPERATING REDUCTANT SUPPLY DEVICE}
본 개시는, 환원제 공급 장치, 및 환원제 공급 장치의 운용 방법에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 화석 연료 등의 연소 배기 가스로부터 NOx 를 제거하기 위해서, 배기 가스 중에 암모니아 등의 환원제를 혼입하고, 탈질 촉매 (예를 들어 SCR 촉매 등) 를 사용하여 반응을 촉진시키도록 구성된 탈질 장치가 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1 에는, 암모니아 공급관에 장착된 노즐의 방향 및 각도를, 배기 가스 덕트의 배기 가스 유로 형상을 따라 변화시켜, 노즐로부터 분출되는 암모니아를 배기 가스 중에 균일하게 분포시키도록 구성된 암모니아 주입 장치가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 평9-24246호
그런데, 상기와 같은 탈질 촉매는, 대략 배기 가스 유로의 전체 폭에 걸쳐 배치된다. 이 때문에, 배기 가스 유로의 폭 방향에 있어서의 환원제의 농도 분포를 균일하게 하여 촉매를 통과시키기 위해, 암모니아 공급관에는 그 공급관의 연장 방향으로 간격을 두고 복수의 노즐이 배치될 수 있다. 한편, 유로 내에 있어서의 암모니아 공급관의 상류에는 배관이나 스트럿 등을 포함하는 여러 가지 장애물이 배치될 수 있다. 이와 같은 장애물의 하류에서는 국소적으로 편류가 발생하기 때문에, 장애물의 하류에서는 상기 폭 방향에 있어서의 환원제의 농도 분포가 불균일해져, 탈질 촉매의 탈질 성능이 저하될 우려가 있다.
이 점에서, 특허문헌 1 에는, 암모니아 공급관의 상류에 위치하는 장애물의 존재에 의한 편류의 영향에 의한 환원제의 농도 분포의 언밸런스에 관한 지견은 개시되어 있지 않다.
상기 서술한 사정을 감안하여, 본 발명의 적어도 일 실시형태는, 장애물에서 기인한 편류의 영향에 의한 환원제의 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 억제 가능한 환원제 공급 장치, 또는 환원제 공급 장치의 운용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치는,
장애물이 배치된 배기 가스의 유로 내에 있어서의 SCR 촉매의 상류에 환원제를 공급하기 위한 환원제 공급 장치로서,
상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서의 상기 장애물의 하류에 있어서, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향을 따라 간격을 두고 배치된 복수의 분사 노즐과,
상기 복수의 분사 노즐에 대해 상기 환원제를 공급하도록 구성된 복수의 환원제 공급 라인을 구비하고,
상기 복수의 분사 노즐 중, 상기 장애물의 하류에 위치하는 분사 노즐을 제 1 분사 노즐, 상기 장애물의 하류에 위치하지 않는 분사 노즐을 제 2 분사 노즐이라고 정의한 경우에,
상기 복수의 분사 노즐은, 동일한 상기 환원제 공급 라인에 의해 상기 환원제가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 분사 노즐을 포함하는 복수의 분사 노즐군으로서, 상기 제 1 분사 노즐을 포함하는 상기 분사 노즐군인 제 1 분사 노즐군, 및 상기 제 2 분사 노즐을 포함하는 상기 분사 노즐군인 제 2 분사 노즐군을 포함하는 복수의 분사 노즐군으로 구분된다.
상기 (1) 의 구성에 의하면, 배기 가스의 유로 내에 그 배기 가스의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향을 따라 배치된 복수의 분사 노즐이, 장애물의 하류에 위치하는 제 1 분사 노즐을 포함하는 제 1 분사 노즐군과, 장애물의 하류에 위치하지 않는 제 2 분사 노즐을 포함하는 분사 노즐군으로 구분되고, 각각의 분사 노즐군에는 동일한 환원제 공급 라인에 의해 환원제가 공급된다. 이로써, 장애물의 하류에 위치하는 제 1 분사 노즐을 포함하는 제 1 분사 노즐군으로부터 분사하는 환원제의 분사량을 제 2 분사 노즐군과는 독립적으로 조정할 수 있다. 따라서, 만일 장애물의 존재에 의해 그 장애물의 하류에 편류가 발생해도, 제 1 분사 노즐군에 공급하는 환원제의 양을 적절히 조정하면, 상기 편류에서 기인하여 분사 노즐군의 하류에서 발생하는, 배기 가스의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제의 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 억제할 수 있다. 즉, 장애물에서 기인한 편류의 영향에 의한 환원제의 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 억제 가능한 환원제 공급 장치를 제공할 수 있다.
(2) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (1) 의 구성에 있어서,
하나의 상기 제 1 분사 노즐군에 포함되는 상기 제 1 분사 노즐의 수가, 하나의 상기 제 2 분사 노즐군에 포함되는 상기 제 2 분사 노즐의 수보다 적어도 된다.
상기 (2) 의 구성에 의하면, 배기 가스의 유로의 유로 단면적에서 차지하는 제 1 분사 노즐군의 비율이 제 2 분사 노즐군보다 작기 때문에, 제 2 분사 노즐군에서는 대응할 수 없는, 유로 단면적에서 차지하는 비율이 작은 장애물 (예를 들어 가느다란 배관이나 스트럿 등) 에 의한 국소적인 환원제의 농도 분포에 대한 영향을, 보다 미세하게 억제하여 농도 분포의 균일화를 도모할 수 있다.
(3) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (1) 또는 (2) 의 구성에 있어서,
상기 일 방향에 있어서의 상기 유로의 폭 (W), 상기 흐름 방향에 있어서의 상기 장애물의 폭 (D) 으로서, 상기 흐름 방향에 있어서의 상기 장애물과 상기 제 1 분사 노즐군의 거리 (L) 가, 다음 식 (i) 또는 (ii) 를 만족시켜도 된다.
L ≤ 2W … (i)
L ≤ 20D … (ii)
장애물로부터 충분히 떨어진 하류의 위치에서는 그 장애물의 후류의 영향이 작아, 배기 가스의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제의 농도 분포가 균일에 가까워지기 때문에, 분사 노즐군을 국소적으로 구분할 필요성은 저하된다. 한편, 장애물과 분사 노즐군의 거리가 가깝고, 후류의 영향이 현저한 위치에서는 국소적으로 분사 노즐군을 구분함으로써 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
이 점에서, 상기 (3) 의 구성에 의하면, 장애물의 후류의 영향이 큰 (i) 또는 (ii) 의 관계를 만족시키는 위치에 제 1 분사 노즐군을 배치함으로써, 상기 (1) 또는 (2) 에서 서술한 효과를 최대한으로 누릴 수 있다.
(4) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (1) ∼ (3) 중 어느 하나의 구성에 있어서,
상기 복수의 분사 노즐은, 상기 유로의 전체 폭에 걸쳐 이산적으로 배치되어 있어도 된다.
상기 (4) 의 구성에 의하면, 배기 가스의 유로의 전체 폭에 걸쳐 환원제의 농도 분포의 균일화를 도모할 수 있다. 따라서, 예를 들어 유로의 전체 폭에 걸쳐 형성된 SCR 촉매의 상류에 환원제 공급 장치가 배치된 경우에, 상기 (1) 에서 서술한 효과를 최대한으로 누려 상기 SCR 촉매의 탈질 성능을 최대한으로 발휘 시킬 수 있다.
(5) 몇 개의 실시형태에서는, 상기 (1) ∼ (4) 중 어느 하나의 구성에 있어서,
환원제 공급 장치는,
상기 흐름 방향에 있어서 상기 복수의 분사 노즐군의 하류에 배치되어, 상기 일 방향에 있어서의 상기 배기 가스 중의 상기 환원제의 농도 분포를 측정하기 위한 농도 센서와,
상기 복수의 환원제 공급 라인의 각각에 대응하여 형성된 복수의 유량 조정 밸브 및 당해 복수의 유량 조정 밸브의 각각의 개도를 독립적으로 변경 가능한 복수의 밸브 액추에이터와,
상기 농도 센서의 검출 신호에 따라 상기 일 방향에 있어서의 상기 환원제의 농도 분포를 균일화하도록 상기 밸브 액추에이터를 구동시키는 컨트롤러를 추가로 구비하고 있어도 된다.
상기 (5) 의 구성에 의하면, 농도 센서로부터의 검출 신호에 따라 컨트롤러가 배기 가스의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제의 농도 분포를 균일화하도록 각각의 밸브 액추에이터를 피드백 제어할 수 있다. 이로써, 예를 들어 작업원에 의한 개별의 밸브의 개도 조정 작업을 필요로 하지 않고, 배기 가스의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제의 농도 분포를 실시간으로 균일화할 수 있다.
(6) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치의 운용 방법은,
장애물이 배치된 배기 가스의 유로 내에 있어서의 SCR 촉매의 상류에 환원제를 공급하기 위한 환원제 공급 장치의 운용 방법으로서,
상기 환원제 공급 장치는,
상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서의 상기 장애물의 하류에 있어서, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향을 따라 간격을 두고 배치된 복수의 분사 노즐과,
상기 복수의 분사 노즐에 대해 상기 환원제를 공급하도록 구성된 복수의 환원제 공급 라인을 구비하고,
상기 복수의 분사 노즐 중, 상기 장애물의 하류에 위치하는 분사 노즐을 제 1 분사 노즐, 상기 장애물의 하류에 위치하지 않는 분사 노즐을 제 2 분사 노즐이라고 정의한 경우에,
상기 복수의 분사 노즐은, 동일한 상기 환원제 공급 라인에 의해 상기 환원제가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 분사 노즐을 포함하는 복수의 분사 노즐군으로서, 상기 제 1 분사 노즐을 포함하는 상기 분사 노즐군인 제 1 분사 노즐군, 및 상기 제 2 분사 노즐을 포함하는 상기 분사 노즐군인 제 2 분사 노즐군을 포함하는 복수의 분사 노즐군으로 구분되고,
상기 환원제 공급 장치의 운용 방법은,
상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서의 상기 복수의 분사 노즐의 하류에서 상기 일 방향에 있어서의 상기 환원제 또는 NOx 의 농도 분포를 측정하는 스텝과,
상기 농도 분포의 측정 결과에 따라, 상기 제 1 분사 노즐군 및 상기 제 2 분사 노즐군에 공급하는 상기 환원제의 양을 개별적으로 조정하는 스텝을 구비하고 있다.
상기 (6) 의 방법에 의하면, 상기 (1) 에서 서술한 바와 같이, 배기 가스의 유로 내에 그 배기 가스의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향을 따라 배치된 복수의 분사 노즐이, 장애물의 하류에 위치하는 제 1 분사 노즐을 포함하는 제 1 분사 노즐군과, 장애물의 하류에 위치하지 않는 제 2 분사 노즐을 포함하는 분사 노즐군으로 구분되고, 각각의 분사 노즐군에는 동일한 환원제 공급 라인에 의해 환원제가 공급된다. 이로써, 장애물의 하류에 위치하는 제 1 분사 노즐을 포함하는 제 1 분사 노즐군으로부터 분사하는 환원제의 분사량을 제 2 분사 노즐군과는 독립적으로 조정할 수 있다. 따라서, 만일 장애물의 존재에 의해 그 장애물의 하류에 편류가 발생해도, 제 1 분사 노즐군에 공급하는 환원제의 양을 적절히 조정하면, 상기 편류에서 기인하여 분사 노즐군의 하류에서 발생하는, 배기 가스의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제의 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 억제할 수 있다. 즉, 장애물에서 기인한 편류의 영향에 의한 환원제의 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 억제 가능한 환원제 공급 장치의 운용 방법을 제공할 수 있다. 또, 상기 (5) 에서 서술한 바와 같이, 복수의 분사 노즐의 하류에서 측정된 배기 가스의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제의 농도 분포에 따라 제 1 분사 노즐군 및 제 2 분사 노즐군에 공급하는 환원제의 양을 개별적으로 조정할 수 있다. 이로써, 예를 들어 작업원에 의한 개별의 분사 노즐의 개도 조정 작업을 필요로 하지 않고, 배기 가스의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제의 농도 분포를 균일화할 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 장애물에서 기인한 편류의 영향에 의한 환원제의 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 억제 가능한 환원제 공급 장치, 및 환원제 공급 장치의 운용 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치가 적용되는 보일러 시스템의 배기 가스 유로 하류측의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2 는, 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 3 은, 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면으로, 도 2 에 나타내는 III 부의 부분 확대도이다.
도 4 는, 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치에 의한 환원제의 농도 조정을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 5 는, 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치에 있어서의 제어계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6 은, 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 방법을 나타내는 플로 차트이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 개의 실시형태에 대해 설명한다. 단, 실시형태로서 기재되어 있거나, 또는 도면에 나타나 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지가 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」혹은 「동축」등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위되어 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
또 예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
한편, 하나의 구성 요소를 「준비한다」, 「갖춘다」, 「구비한다」, 「포함한다」, 또는 「갖는다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.
도 1 은, 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치 (10) 가 적용되는 보일러 시스템의 배기 가스 유로 하류측의 구성을 나타내는 개략도이다.
또한, 이하의 설명에서는, 일례로서 석탄 연소 보일러 (보일러 (4)) 의 배기 가스 유로 (2) 내에 탈질 장치 (1) 가 배치된 경우에 대해 설명한다. 보일러 (4) 는, 도 1 에 나타내는 화로 (5) 및 연소 장치 (도시 생략) 와, 배기 가스 유로 (2) 에 이어지는 연도 (煙道) (6) 를 구비하고 있다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 보일러 시스템 (100) 의 배기 가스 유로 (2) 하류측에는 탈질 장치 (1) 가 배치되어 있다. 이 탈질 장치 (1) 는, 보일러 (4) 로부터 배출되는 배기 가스 (G) 를 유도하는 배기 가스 유로 (2) 내의 하류측에, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 방향 (즉 배기 가스 유로 (2) 의 폭 방향) 을 따라 연장되도록 배치된 SCR 촉매 (3) 와, 배기 가스 유로 (2) 내에 있어서의 SCR 촉매 (3) 의 상류에 환원제 (8) (예를 들어 무수의 암모니아, 암모니아수, 요소, 요소수, 또는 이것들 중 적어도 하나와 공기의 혼합 기체 등) 를 공급하기 위한 환원제 공급 장치 (10) 를 구비하고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 환원제 (8) 의 일례로서 암모니아 (보다 상세하게는 암모니아와 공기의 혼합 기체) 를 배기 가스 (G) 중에 분무하는 것으로 한다.
SCR 촉매 (3) 는, 선택식 촉매 환원 (selective catalytic reduction : SCR) 탈질 장치에 사용되는 탈질 촉매이고, 예를 들어 탄소 함유 연료 등이 연소하여 발생한 배기 가스 (G) 중의 질소 산화물 (NOx) 과, 환원제 공급 장치 (10) 로부터 공급된 환원제 (8) 의 반응을 촉진시켜, 배기 가스 (G) 중의 NOx 성분을 제거하도록 구성되어 있다. 또한, SCR 촉매 (3) 의 상세한 설명은 생략하지만, 그 SCR 촉매 (3) 는, 예를 들어 여러 가지의 세라믹스나 산화티탄 등을 담체로서 사용하여 구성된다.
환원제 공급 장치 (10) 는, 상기 서술한 환원제 (8) 를 배기 가스 유로 (2) 내에 분무하기 위한 장치이다. 본 개시에서 서술하는 환원제 공급 장치 (10) 는, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 방향에 있어서 암모니아의 농도 분포가 균일해지도록 암모니아를 분사하도록 구성되어 있다.
계속해서, 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치 (10) 에 대해 설명한다.
도 2 는 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측단면도이다. 도 3 은 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2 에 나타내는 III 부의 부분 확대도이다.
도 2 및 도 3 에 예시하는 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치 (10) 는, 암모니아 주입 장치 또는 암모니아 주입 그리드 (ammonia injection grid : AIG) 로도 칭해지는 장치이며, 내부에 암모니아를 유통 가능하게 구성되어, 배기 가스 유로 (2) 내로 연장되는 적어도 하나의 헤더관 (12) 을 구비하고 있다. 또, 환원제 공급 장치 (10) 는, 장애물 (7) 이 배치된 배기 가스 (G) 의 유로 (배기 가스 유로 (2)) 내에 있어서의 SCR 촉매 (3) 의 상류에 환원제 (8) 를 공급하기 위한 환원제 공급 장치 (10) 로서, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향에 있어서의 장애물 (7) 의 하류에 있어서, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향을 따라 간격을 두고 배치된 복수의 분사 노즐 (20) 과, 복수의 분사 노즐 (20) 에 대해 환원제 (8) 를 공급하도록 구성된 복수의 환원제 공급 라인 (30) 을 구비하고 있다.
복수의 분사 노즐 (20) 은 각각, 헤더관 (12) 에 대해 배기 가스 (G) 의 흐름 방향의 하류측에 있어서 그 헤더관 (12) 에 배치 형성되어 있고, 당해 하류를 향하여 환원제 (8) 를 분사하도록 형성되어 있다. 예를 들어 복수의 분사 노즐 (20) 은, 헤더관 (12) 의 연장 방향을 따라 등간격으로 떨어져 배치되어 있어도 된다.
그리고, 상기 복수의 분사 노즐 (20) 은, 당해 복수의 분사 노즐 (20) 중, 장애물 (7) 의 하류에 위치하는 분사 노즐 (20) 을 제 1 분사 노즐 (21A), 장애물 (7) 의 하류에 위치하지 않는 분사 노즐 (20) 을 제 2 분사 노즐 (22A) 이라고 정의한 경우에, 동일한 환원제 공급 라인 (30) 에 의해 환원제 (8) 가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 분사 노즐 (20) 을 포함하는 복수의 분사 노즐군 (24) 으로서, 제 1 분사 노즐 (21A) 을 포함하는 분사 노즐군 (24) 인 제 1 분사 노즐군 (21), 및 제 2 분사 노즐 (22A) 을 포함하는 분사 노즐군 (24) 인 제 2 분사 노즐군 (22) 을 포함하는 복수의 분사 노즐군 (24) 으로 구분된다.
예를 들어 제 1 분사 노즐군 (21) 은, 배기 가스 유로 (2) 내에 있어서 제 1 분사 노즐군 (21) 의 상류에 위치하는 장애물 (7) 의, 하류로의 투영보다 상기 일 방향으로 폭이 넓은 제 1 헤더관 세그먼트 (12A) 에 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 제 2 분사 노즐 (22A) 은, 제 1 헤더관 세그먼트 (12A) 보다 상기 일 방향으로 폭이 넓은 제 2 헤더관 세그먼트 (12B) 에 배치될 수 있다. 각 헤더관 세그먼트 (12A, 12B) 는, 각각의 환원제 공급 라인 (30) 으로부터 공급된 환원제를 각각의 분사 노즐 (20) 로 유도하기 위한 내부 유로를 포함하고 있어도 된다.
상기 복수의 환원제 공급 라인 (30) 은, 도시되지 않은 메인 공급 라인으로부터 분기되어 배기 가스 유로 (2) 내로 연장되어 있어도 되고, 각각에 대응하는 분사 노즐군 (24) 에 환원제를 공급하도록 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 환원제 공급 장치 (10) 에 의하면, 배기 가스 (G) 의 유로 (2) 내에 그 배기 가스 (G) 의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향을 따라 배치된 복수의 분사 노즐 (20) 이, 장애물 (7) 의 하류에 위치하는 제 1 분사 노즐 (21A) 을 포함하는 제 1 분사 노즐군 (21) 과, 장애물 (7) 의 하류에 위치하지 않는 제 2 분사 노즐 (22A) 을 포함하는 분사 노즐군 (24) 으로 구분되고, 각각의 분사 노즐군 (24) 에는 동일한 환원제 공급 라인 (30) 에 의해 환원제 (8) 가 공급된다. 이로써, 장애물 (7) 의 하류에 위치하는 제 1 분사 노즐 (21A) 을 포함하는 제 1 분사 노즐군 (21) 으로부터 분사하는 환원제 (8) 의 분사량을 제 2 분사 노즐군 (22) 과는 독립적으로 조정할 수 있다. 따라서, 만일 장애물 (7) 의 존재에 의해 그 장애물 (7) 의 하류에 편류가 발생해도, 제 1 분사 노즐군 (21) 에 공급하는 환원제 (8) 의 양을 적절히 조정하면, 상기 편류에서 기인하여 분사 노즐군 (24) 의 하류에서 발생하는, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제 (8) 의 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 억제할 수 있다. 즉, 장애물 (7) 에서 기인한 편류의 영향에 의한 환원제 (8) 의 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 억제 가능한 환원제 공급 장치 (10) 를 제공할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 몇 개의 실시형태에서는, 예를 들어 도 3 에 예시하는 바와 같이, 하나의 제 1 분사 노즐군 (21) 에 포함되는 제 1 분사 노즐 (21A) 의 수가, 하나의 제 2 분사 노즐군 (22) 에 포함되는 제 2 분사 노즐 (22A) 의 수보다 적어도 된다.
이와 같이 하나의 제 1 분사 노즐군 (21) 에 포함되는 제 1 분사 노즐 (21A) 의 수가, 하나의 제 2 분사 노즐군 (22) 에 포함되는 제 2 분사 노즐 (22A) 의 수보다 적은 구성에 의하면, 배기 가스 유로 (2) 의 유로 단면적에서 차지하는 제 1 분사 노즐군 (21) 의 비율이 제 2 분사 노즐군 (22) 보다 작기 때문에, 제 2 분사 노즐군 (22) 에서는 대응할 수 없는, 유로 단면적에서 차지하는 비율이 작은 장애물 (7) (예를 들어 가느다란 배관이나 스트럿 등) 에 의한 국소적인 환원제 (8) 의 농도 분포에 대한 영향을, 보다 미세하게 억제하여 농도 분포의 균일화를 도모할 수 있다.
상기 서술한 어느 하나의 구성에 있어서, 몇 개의 실시형태에서는, 예를 들어 도 2 및 도 3 에 예시하는 바와 같이, 상기 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 배기 가스 유로 (2) 의 폭 (W), 상기 흐름 방향에 있어서의 장애물 (7) 의 폭 (D) 으로서, 상기 흐름 방향에 있어서의 장애물 (7) 과 제 1 분사 노즐군 (21) 의 거리 (L) 가, 다음 식 (i) 또는 (ii) 를 만족시켜도 된다.
L ≤ 2W … (i)
L ≤ 20D … (ii)
즉, 제 1 분사 노즐군 (21) 및 제 2 분사 노즐군 (22) 을 포함하는 분사 노즐군 (24) 과 장애물 (7) 의 배기 가스 유로 (2) 를 따른 거리 (L) 는, 배기 가스 유로 (2) 의 폭 (W) 의 대략 2 배 이하여도 되고, 또, 장애물 (7) 의 폭 (D) (예를 들어 배관 등이 장애물 (7) 인 경우에는 그 외경) 의 대략 20 배 이하여도 된다.
여기서, 장애물 (7) 로부터 충분히 떨어진 하류의 위치에서는 그 장애물 (7) 의 후류의 영향이 작아, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제 (8) 의 농도 분포가 균일에 가까워지기 때문에, 분사 노즐군 (24) 을 국소적으로 구분할 필요성은 저하된다. 한편, 장애물 (7) 과 분사 노즐군 (24) 의 거리가 가깝고, 후류의 영향이 현저한 위치에서는 국소적으로 분사 노즐군 (24) 을 구분함으로써 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
이 점에서, 상기와 같이, 배기 가스 유로 (2) 의 폭 (W), 배기 가스 (G) 의 흐름 방향에 있어서의 장애물 (7) 의 폭 (D), 및 상기 흐름 방향에 있어서의 장애물 (7) 과 제 1 분사 노즐군 (21) 의 거리 (L) 가 상기 식 (i) 또는 식 (ii) 를 만족시키는 구성에 의하면, 장애물 (7) 의 후류의 영향이 큰 식 (i) 또는 식 (ii) 의 관계를 만족시키는 위치에 제 1 분사 노즐군 (21) 을 배치함으로써, 상기 서술한 어느 하나의 실시형태에서 서술한 효과를 최대한으로 누릴 수 있다.
또한, 상기 식 (i) 또는 (ii) 에 있어서의 거리 (L) 는, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향에 있어서 헤더관 (12) 의 하류측 단부, 즉 분사 노즐 (20) 의 기단부를 하류측단으로 해도 되고, 분사 노즐 (20) 의 하류측 단부를 하류측단으로 해도 된다. 또, 거리 (L) 의 상류측단은, 장애물 (7) 의 하류측 단부를 적용해도 되고, 장애물 (7) 의 중심 (예를 들어 도 3 에 있어서의 장애물 (7) 의 도심 (圖心)) 을 상류측단으로 해도 된다.
상기 서술한 어느 하나의 구성에 있어서, 몇 개의 실시형태에서는, 예를 들어 도 3 에 예시하는 바와 같이, 제 1 분사 노즐군 (21) 은, 예를 들어 배기 가스 (G) 의 흐름 방향 내지 배기 가스 유로 (2) 의 관축에 대해 장애물 (7) 에 의한 편류가 미치는 각도 범위를 θ 로 한 경우에, 배기 가스 유로 (2) 의 폭 (W) 방향에 대해, D ＋ 2Lsinθ 의 범위에 포함되는 분사 노즐 (20) 을 제 1 분사 노즐 (21A) 로서 포함하고 있어도 된다.
또, 몇 개의 실시형태에서는, 예를 들어 제 1 분사 노즐군 (21) 의 상류에 위치하는 장애물 (7) 의 흐름 방향으로의 투영에 대해 상기 일 방향으로 어긋나 배치된 분사 노즐 (20) 을 제 1 분사 노즐 (21A) 이라고 정의해도 된다. 예를 들어 제 1 분사 노즐 (21A) 은, 배기 가스 유로 (2) 의 하류를 향한 장애물 (7) 의 투영에 대해 그 배기 가스 유로 (2) 의 관축 방향에서 보아 전체가 오버랩되도록 배치되어 있어도 된다. 또, 제 1 분사 노즐 (21A) 은, 상기 장애물 (7) 의 투영에 대해 그 배기 가스 유로 (2) 의 관축 방향에서 보아 적어도 일부가 오버랩되도록 배치되어 있어도 된다. 또한, 제 1 분사 노즐 (21A) 은, 상기 투영과는 오버랩되지 않도록 배기 가스 유로 (2) 의 폭 방향으로 어긋나 배치되어 있어도 된다.
또한, 제 1 분사 노즐군 (21) 은, 상류에 위치하는 장애물 (7) 의 투영에 대해, 배기 가스 유로 (2) 의 폭 방향 (배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향) 에 있어서 상기 투영의 가장 가까이에 위치하는 분사 노즐 (20) 을 제 1 분사 노즐 (21A) 로서 포함하고 있어도 된다. 혹은, 제 1 분사 노즐군 (21) 은, 상류에 위치하는 장애물 (7) 의 후류의 영향을 받을 수 있는 범위에 포함되는 하나 또는 복수의 분사 노즐 (20) 을 제 1 분사 노즐 (21A) 로서 포함하고 있어도 된다.
여기서, 장애물 (7) 에서 기인한 편류는, 그 장애물 (7) 의 형상, 장애물 (7) 과 분사 노즐 (20) 의 거리 (L), 혹은 배기 가스 (G) 의 유속 등에 따라 다양하게 변화될 수 있기 때문에, 배기 가스 (G) 의 흐름에 있어서 장애물 (7) 의 엄밀한 하류 위치에 배치된 분사 노즐 (20) 로부터의 분사량을 조정하는 것만으로는 농도 분포의 균일화를 효율적으로 실시할 수 없을 우려가 있다.
이 점에서, 상기의 구성에 의하면, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향에 대한 장애물 (7) 의 투영에 대해, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향으로 어긋나 배치된 제 1 분사 노즐 (21A) 을 포함하는 제 1 분사 노즐군 (21) 에 대한 환원제 (8) 의 공급량을 개별적으로 조정할 수 있다. 따라서, 배기 가스 유로 (2) 내에 있어서의 장애물 (7) 등의 여러 가지 배치나 설계에 따라, 복수의 분사 노즐 (20) 중 제 1 분사 노즐군 (21) 으로서 구분하는 분사 노즐 (20) 을 결정할 때의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
도 4 는 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치에 의한 환원제의 농도 조정을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
상기 서술한 어느 하나의 구성에 있어서, 몇 개의 실시형태에서는, 예를 들어 도 2 ∼ 도 4 에 예시하는 바와 같이, 복수의 분사 노즐 (20) 은, 배기 가스 유로 (2) 의 전체 폭에 걸쳐 이산적으로 배치되어 있어도 된다. 각 분사 노즐 (20) 간의 간격이나, 배기 가스 유로 (2) 의 폭 방향에 있어서의 분사 노즐 (20) 의 수 등은 임의로 설정해도 된다.
이와 같이, 복수의 분사 노즐 (20) 이 배기 가스 유로 (2) 의 전체 폭에 걸쳐 이산적으로 배치된 구성에 의하면, 배기 가스 유로 (2) 의 전체 폭에 걸쳐 환원제 (8) 의 농도 분포의 균일화를 도모할 수 있다. 따라서, 예를 들어 배기 가스 유로 (2) 의 전체 폭에 걸쳐 형성된 SCR 촉매 (3) 의 상류에 환원제 공급 장치 (10) 가 배치된 경우에, 배기 가스 유로 (2) 의 폭 방향에 있어서의 환원제의 농도 분포를 균일화하는 효과를 최대한으로 누려 상기 SCR 촉매 (3) 의 탈질 성능을 최대한으로 발휘시킬 수 있다.
또한, 복수의 분사 노즐 (20) 은, 예를 들어 도 4 에 예시하는 바와 같이, 배기 가스 유로 (2) 내의 폭 방향에 있어서, 배기 가스 (G) 의 유속이 상이한 유속역별로 구분되어 있어도 된다.
도 5 는 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치에 있어서의 제어계의 구성을 나타내는 블록도이다.
상기 서술한 어느 하나의 구성에 있어서, 몇 개의 실시형태에서는, 예를 들어 도 2, 도 4 및 도 5 에 예시하는 바와 같이, 환원제 공급 장치 (10) 는, 흐름 방향에 있어서 복수의 분사 노즐군 (24) 의 하류에 배치되어, 상기 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 배기 가스 (G) 중의 환원제 (8) 의 농도 분포를 측정하기 위한 농도 센서 (40) 와, 복수의 환원제 공급 라인 (30) 의 각각에 대응하여 형성된 복수의 유량 조정 밸브 (32) 및 당해 복수의 유량 조정 밸브 (32) 의 각각의 개도를 독립적으로 변경 가능한 복수의 밸브 액추에이터 (34) 와, 농도 센서 (40) 의 검출 신호에 따라 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제 (8) 의 농도 분포를 균일화하도록 밸브 액추에이터 (34) 를 구동시키는 컨트롤러 (50) 를 추가로 구비하고 있어도 된다.
농도 센서 (40) 는, 예를 들어 배기 가스 유로 (2) 의 폭 방향에 있어서의 환원제의 농도 분포를 측정하도록 구성되어 있어도 된다.
컨트롤러 (50) 는, 예를 들어 컴퓨터이며, CPU (51), 그 CPU (51) 가 실행하는 각종 프로그램이나 테이블 등의 데이터를 기억하기 위한 기억부로서의 ROM (Read Only Memory) (53), 각 프로그램을 실행할 때의 전개 영역이나 연산 영역 등의 워크 영역으로서 기능하는 RAM (Random Access Memory) (52) 외에, 도시되지 않은 대용량 기억 장치로서의 하드 디스크 드라이브 (HDD), 통신 네트워크에 접속하기 위한 통신 인터페이스, 및 외부 기억 장치가 장착되는 액세스부 등을 구비하고 있어도 된다. 이것들은 모두, 버스 (55) 를 통하여 접속되어 있다. 또한, 컨트롤러 (50) 는, 예를 들어, 키보드나 마우스, 터치 패널 등으로 이루어지는 입력부 (도시 생략) 및 데이터를 표시하는 액정 표시 장치 등으로 이루어지는 표시부 (도시 생략) 등과 접속되어 있어도 된다.
몇 개의 실시형태에서는, ROM (53) 내에, 예를 들어 농도 센서 (40) 로부터의 검출 신호에 따라, 배기 가스 유로 (2) 의 폭 방향에 있어서의 환원제의 농도가 균일해지도록, 각각의 밸브 액추에이터 (34) 를 구동시켜 유량 조정 밸브 (32) 의 개도를 조정하고, 각각의 제 1 분사 노즐군 (21) 또는 제 2 분사 노즐군 (22) 의 분사 노즐 (20) 로부터 분사되는 환원제의 분사량을 조정하기 위한 환원제 분사량 조정 프로그램 (54) 이 격납되어 있어도 된다.
이와 같이 농도 센서 (40), 유량 조정 밸브 (32), 밸브 액추에이터 (34) 및 컨트롤러 (50) 를 추가로 구비한 구성에 의하면, 농도 센서 (40) 로부터의 검출 신호에 따라 컨트롤러 (50) 가 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제 (8) 의 농도 분포를 균일화하도록 각각의 밸브 액추에이터 (34) 를 피드백 제어할 수 있다. 이로써, 예를 들어 작업원에 의한 개별의 유량 조정 밸브 (32) 의 개도 조정 작업을 필요로 하지 않고, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제 (8) 의 농도 분포를 실시간으로 균일화할 수 있다.
계속해서 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 방법에 대해 설명한다.
도 6 은 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 6 에 예시하는 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시형태에 관련된 환원제 공급 장치 (10) 의 운용 방법은, 장애물 (7) 이 배치된 배기 가스 유로 (2) 내에 있어서의 SCR 촉매 (3) 의 상류에 환원제 (8) 를 공급하기 위한 환원제 공급 장치 (10) 의 운용 방법이다.
이 방법에 있어서의 환원제 공급 장치 (10) 는, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향에 있어서의 장애물 (7) 의 하류에 있어서, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향을 따라 간격을 두고 배치된 복수의 분사 노즐 (20) 과, 복수의 분사 노즐 (20) 에 대해 환원제 (8) 를 공급하도록 구성된 복수의 환원제 공급 라인 (30) 을 구비하고 있다. 복수의 분사 노즐 (20) 중, 장애물 (7) 의 하류에 위치하는 분사 노즐 (20) 을 제 1 분사 노즐 (21A), 장애물 (7) 의 하류에 위치하지 않는 분사 노즐 (20) 을 제 2 분사 노즐 (22A) 이라고 정의한 경우에, 복수의 분사 노즐 (20) 은, 동일한 환원제 공급 라인 (30) 에 의해 환원제 (8) 가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 분사 노즐 (20) 을 포함하는 복수의 분사 노즐군 (24) 으로서, 제 1 분사 노즐 (21A) 을 포함하는 분사 노즐군 (24) 인 제 1 분사 노즐군 (21), 및 제 2 분사 노즐 (22A) 을 포함하는 분사 노즐군 (24) 인 제 2 분사 노즐군 (22) 을 포함하는 복수의 분사 노즐군 (24) 으로 구분된다.
그리고, 환원제 공급 장치 (10) 의 운용 방법은, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향에 있어서의 복수의 분사 노즐 (20) 의 하류에서 상기 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제 (8) 또는 NOx 의 농도 분포를 측정하는 스텝 (스텝 S10) 과, 그 농도 분포의 측정 결과에 따라, 제 1 분사 노즐군 (21) 및 제 2 분사 노즐군 (22) 에 공급하는 환원제 (8) 의 양을 개별적으로 조정하는 스텝 (스텝 S20) 을 구비하고 있다.
이 방법에 의하면, 배기 가스 (G) 의 유로 (2) 내에 그 배기 가스 (G) 의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향을 따라 배치된 복수의 분사 노즐 (20) 이, 장애물 (7) 의 하류에 위치하는 제 1 분사 노즐 (21A) 을 포함하는 제 1 분사 노즐군 (21) 과, 장애물 (7) 의 하류에 위치하지 않는 제 2 분사 노즐 (22A) 을 포함하는 분사 노즐군 (24) 으로 구분되고, 각각의 분사 노즐군 (24) 에는 동일한 환원제 공급 라인 (30) 에 의해 환원제 (8) 가 공급된다. 이로써, 장애물 (7) 의 하류에 위치하는 제 1 분사 노즐 (21A) 을 포함하는 제 1 분사 노즐군 (21) 으로부터 분사하는 환원제 (8) 의 분사량을 제 2 분사 노즐군 (22) 과는 독립적으로 조정할 수 있다. 따라서, 만일 장애물 (7) 의 존재에 의해 그 장애물 (7) 의 하류에 편류가 발생해도, 제 1 분사 노즐군 (21) 에 공급하는 환원제 (8) 의 양을 적절히 조정하면, 상기 편류에서 기인하여 분사 노즐군 (24) 의 하류에서 발생하는, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제 (8) 의 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 억제할 수 있다. 또한, 복수의 분사 노즐 (20) 의 하류에서 측정된 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제 (8) 의 농도 분포에 따라 환원제 (8) 의 농도 분포를 균일화하도록 제 1 분사 노즐군 (21) 및 제 2 분사 노즐군 (22) 에 공급하는 환원제 (8) 의 양을 개별적으로 조정할 수 있다. 이로써, 예를 들어 작업원에 의한 개별의 분사 노즐 (20) 의 개도 조정 작업을 필요로 하지 않고, 배기 가스 (G) 의 흐름 방향과 교차하는 일 방향에 있어서의 환원제 (8) 의 농도 분포를 균일화할 수 있다.
이상 서술한 본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 장애물 (7) 에서 기인한 편류의 영향에 의한 환원제 (8) 의 국소적인 농도 분포의 언밸런스를 억제 가능한 환원제 공급 장치 (10), 및 환원제 공급 장치 (10) 의 운용 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 상기 서술한 실시형태에 변형을 더한 형태나, 이들 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.
1 : 탈질 장치
2 : 배기 가스 유로 (유로/연도)
3 : SCR 촉매 (탈질 촉매)
4 : 보일러
5 : 화로
6 : 연도
7 : 장애물
8 : 환원제
10 : 환원제 공급 장치
12 : 헤더관
12A : 제 1 헤더관 세그먼트
12B : 제 2 헤더관 세그먼트
20 : 분사 노즐
21 : 제 1 분사 노즐군
21A : 제 1 분사 노즐
22 : 제 2 분사 노즐군
22A : 제 2 분사 노즐
24 : 분사 노즐군
30 : 환원제 공급 라인
32 : 유량 조정 밸브
34 : 밸브 액추에이터
40 : 농도 센서
50 : 컨트롤러
51 : CPU
52 : RAM
53 : ROM
54 : 환원제 분사량 조정 프로그램
55 : 버스
100 : 보일러 시스템
G : 배기 가스

Claims (6)

  1. 장애물이 배치된 배기 가스의 유로 내에 있어서의 SCR 촉매의 상류에 환원제를 공급하기 위한 환원제 공급 장치로서,
    상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서의 상기 장애물의 하류에 있어서, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향을 따라 간격을 두고 배치된 복수의 분사 노즐과,
    상기 복수의 분사 노즐에 대해 상기 환원제를 공급하도록 구성된 복수의 환원제 공급 라인을 구비하고,
    상기 복수의 분사 노즐 중, 상기 장애물의 하류에 위치하는 분사 노즐을 제 1 분사 노즐, 상기 장애물의 하류에 위치하지 않는 분사 노즐을 제 2 분사 노즐이라고 정의한 경우에,
    상기 복수의 분사 노즐은, 동일한 상기 환원제 공급 라인에 의해 상기 환원제가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 분사 노즐을 포함하는 복수의 분사 노즐군으로서, 상기 제 1 분사 노즐을 포함하는 상기 분사 노즐군인 제 1 분사 노즐군, 및 상기 제 2 분사 노즐을 포함하는 상기 분사 노즐군인 제 2 분사 노즐군을 포함하는 복수의 분사 노즐군으로 구분되는, 환원제 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나의 상기 제 1 분사 노즐군에 포함되는 상기 제 1 분사 노즐의 수가, 하나의 상기 제 2 분사 노즐군에 포함되는 상기 제 2 분사 노즐의 수보다 적은, 환원제 공급 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 일 방향에 있어서의 상기 유로의 폭 (W), 상기 흐름 방향에 있어서의 상기 장애물의 폭 (D) 으로서, 상기 흐름 방향에 있어서의 상기 장애물과 상기 제 1 분사 노즐군의 거리 (L) 가, 다음 식 (i) 또는 (ii) 를 만족시키는, 환원제 공급 장치.
    L ≤ 2W … (i)
    L ≤ 20D … (ii)
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 분사 노즐은, 상기 유로의 전체 폭에 걸쳐 이산적으로 배치되어 있는, 환원제 공급 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 흐름 방향에 있어서 상기 복수의 분사 노즐군의 하류에 배치되어, 상기 일 방향에 있어서의 상기 배기 가스 중의 상기 환원제 또는 NOx 의 농도 분포를 측정하기 위한 농도 센서와,
    상기 복수의 환원제 공급 라인의 각각에 대응하여 형성된 복수의 유량 조정 밸브 및 당해 복수의 유량 조정 밸브의 각각의 개도를 독립적으로 변경 가능한 복수의 밸브 액추에이터와,
    상기 농도 센서의 검출 신호에 따라 상기 밸브 액추에이터를 구동시키는 컨트롤러를 추가로 구비한, 환원제 공급 장치.
  6. 장애물이 배치된 배기 가스의 유로 내에 있어서의 SCR 촉매의 상류에 환원제를 공급하기 위한 환원제 공급 장치의 운용 방법으로서,
    상기 환원제 공급 장치는,
    상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서의 상기 장애물의 하류에 있어서, 상기 배기 가스의 흐름 방향에 대해 교차하는 일 방향을 따라 간격을 두고 배치된 복수의 분사 노즐과,
    상기 복수의 분사 노즐에 대해 상기 환원제를 공급하도록 구성된 복수의 환원제 공급 라인을 구비하고,
    상기 복수의 분사 노즐 중, 상기 장애물의 하류에 위치하는 분사 노즐을 제 1 분사 노즐, 상기 장애물의 하류에 위치하지 않는 분사 노즐을 제 2 분사 노즐이라고 정의한 경우에,
    상기 복수의 분사 노즐은, 동일한 상기 환원제 공급 라인에 의해 상기 환원제가 공급되도록 구성된 적어도 하나의 분사 노즐을 포함하는 복수의 분사 노즐군으로서, 상기 제 1 분사 노즐을 포함하는 상기 분사 노즐군인 제 1 분사 노즐군, 및 상기 제 2 분사 노즐을 포함하는 상기 분사 노즐군인 제 2 분사 노즐군을 포함하는 복수의 분사 노즐군으로 구분되고,
    상기 환원제 공급 장치의 운용 방법은,
    상기 배기 가스의 흐름 방향에 있어서의 상기 복수의 분사 노즐의 하류에서 상기 일 방향에 있어서의 상기 환원제 또는 NOx 의 농도 분포를 측정하는 스텝과,
    상기 농도 분포의 측정 결과에 따라, 상기 제 1 분사 노즐군 및 상기 제 2 분사 노즐군에 공급하는 상기 환원제의 양을 개별적으로 조정하는 스텝을 구비하는, 환원제 공급 장치의 운용 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6895011B1 (ja) * 2020-11-24 2021-06-30 トリニティ工業株式会社 塗装設備用のフィルタモジュール
CN113685248A (zh) * 2021-08-09 2021-11-23 沪东重机有限公司 一种新型柴油机尾气低压选择性催化还原脱硝系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08281074A (ja) * 1995-04-19 1996-10-29 Babcock Hitachi Kk 尿素を用いた脱硝装置
JPH0924246A (ja) 1995-07-13 1997-01-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 脱硝装置のアンモニア注入装置
KR200204735Y1 (ko) * 2000-06-17 2000-12-01 주식회사제너럴시스템 배기가스의 질소산화물 저감장치
KR101277518B1 (ko) * 2013-04-09 2013-06-21 포항공과대학교 산학협력단 황연 및 질소산화물을 저감하기 위한 선택적 촉매환원/선택적 무촉매환원 복합 탈질설비
KR20130108677A (ko) * 2007-11-09 2013-10-04 퓨얼 테크 인코포레이티드 선택적 촉매 ＮＯｘ 환원 공정 및 제어 시스템
KR20160110002A (ko) * 2015-03-13 2016-09-21 현대중공업 주식회사 Scr 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5419188B2 (ko) * 1973-09-27 1979-07-13
JPS58119326A (ja) * 1982-01-11 1983-07-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排煙脱硝におけるアンモニア注入方法
JP2004141754A (ja) 2002-10-23 2004-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排煙脱硝装置および排煙脱硝方法
CN102527233A (zh) * 2012-01-05 2012-07-04 北京龙电宏泰环保科技有限公司 一种用于工业烟气选择性催化还原脱硝装置中具有分区调节功能的双层喷氨格栅
CN206535431U (zh) * 2016-12-28 2017-10-03 华电电力科学研究院 一种应用于scr脱硝系统的旋转式喷氨格栅
CN206996271U (zh) * 2017-05-23 2018-02-13 国电科学技术研究院 一种实现scr烟气脱硝多级喷氨的装置
CN207913518U (zh) * 2017-12-22 2018-09-28 上海明华电力技术工程有限公司 全负荷自适应调平的精准喷氨系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08281074A (ja) * 1995-04-19 1996-10-29 Babcock Hitachi Kk 尿素を用いた脱硝装置
JPH0924246A (ja) 1995-07-13 1997-01-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 脱硝装置のアンモニア注入装置
KR200204735Y1 (ko) * 2000-06-17 2000-12-01 주식회사제너럴시스템 배기가스의 질소산화물 저감장치
KR20130108677A (ko) * 2007-11-09 2013-10-04 퓨얼 테크 인코포레이티드 선택적 촉매 ＮＯｘ 환원 공정 및 제어 시스템
KR101277518B1 (ko) * 2013-04-09 2013-06-21 포항공과대학교 산학협력단 황연 및 질소산화물을 저감하기 위한 선택적 촉매환원/선택적 무촉매환원 복합 탈질설비
KR20160110002A (ko) * 2015-03-13 2016-09-21 현대중공업 주식회사 Scr 장치

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