KR20210067454A - Reactor 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.As industrialization progresses rapidly, the use of various fossil fuels such as petroleum and coal has increased. As a result, various harmful gases emitted during the combustion of fossil fuels cause serious air pollution. Typical examples include smog 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 culprits of air pollution include sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) in exhaust gases emitted from engines of vehicles and ships, thermal power plants, factories, and the like.
근래에는 환경 보존에 대한 인식이 높아짐에 따라 이러한 황산화물과 질소산화물에 대한 배출규제가 도입되고 있다.In recent years, with the increasing awareness of environmental conservation, emission regulations for these 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 representative facility for reducing nitrogen oxides. The selective catalytic reduction system reacts nitrogen oxides and reducing agents contained in the exhaust gas while passing the exhaust gas and the reducing agent together through a reactor in which the catalyst is installed 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 this selective catalytic reduction system is used in ships, the emission of nitrogen oxides (NOx) emitted from marine diesel engines is the 3rd International Air Pollution Prevention Regulation (IMO Tier-III) regulated by the International Maritime Organization. Therefore, an effective operation method along with a low-cost and high-efficiency denitrification facility is required.
한편, 선박의 한정된 공간으로 인하여, 선박에 사용되는 선택적 촉매 환원 시스템에는 간소화가 요구되고 있다.On the other hand, due to the limited space of the ship, the selective catalytic reduction system used in the ship is required to simplify.
일반적으로 선박에 사용되는 종래의 선택적 환원 시스템은 엔진에서 배출된 배기가스가 이동하는 배기 유로와, 배기 유로를 따라 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사부와, 환원제를 배기가스와 혼합시키는 믹서(mixer), 그리고 선택적 촉매 환원 반응을 위한 촉매가 내부에 마련된 반응기 등을 포함한다. 그리고 환원제 분사부를 통해 분사된 환원제는 배기가스와 충분히 혼합되어야 하므로 환원제가 분사된 지점으로부터 촉매가 설치된 반응기에 도달하기 전에 배기가스와 혼합되기 위한 체류 시간이 요구된다. 그리고 이러한 체류 시간을 확보하기 위해 환원제가 분사된 지점부터 반응기까지의 배기 유로는 최소한 길이가 요구된다. 이와 같이 배기 유로의 길이를 길게 형성하는 것은 선택적 촉매 환원 시스템을 선박에 설치할 때 공간적 한계에 따른 설치 용이성을 크게 저하시킨다.In general, the conventional selective reduction system used in ships includes an exhaust passage through which the exhaust gas discharged from the engine moves, and a reducing agent injection unit for injecting a reducing agent to the exhaust gas moving along the exhaust passage, and mixing the reducing agent with the exhaust gas. It includes a mixer, and a reactor in which a catalyst for selective catalytic reduction reaction is provided. And since the reducing agent injected through the reducing agent injection unit must be sufficiently mixed with the exhaust gas, a residence time is required for mixing with the exhaust gas from the point where the reducing agent is injected before reaching the reactor where the catalyst is installed. And in order to secure such a residence time, the exhaust passage from the point where the reducing agent is injected to the reactor is required to have a minimum length. Thus, forming the length of the exhaust passage to be long greatly reduces the ease of installation according to the spatial limitation when the selective catalytic reduction system is installed in a ship.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템의 미가동시 배기가스를 촉매가 설치된 반응기를 우회하여 이동시키기 위한 바이패스 유로로 별도로 설치되어야 한다.In addition, when the selective catalytic reduction system is not in operation, the exhaust gas should be separately installed as a bypass flow path for bypassing and moving the catalyst installed reactor.
전술한 바와 같이, 선택적 환원 시스템의 전체적인 구성이 복잡해지면서 선박과 같은 한정적인 공간에서 선택적 촉매 환원 시스템의 효율성이 극대화되도록 최적으로 설치하기가 용이하지 않은 문제점이 있다. 또한, 협소한 공간에 복잡한 구조의 선택적 촉매 환원 시스템을 설치함으로써 유지 보수도 곤란해지는 문제점도 있다.As described above, as the overall configuration of the selective reduction system becomes complicated, there is a problem in that it is not easy to optimally install the selective catalytic reduction system to maximize the efficiency of the selective catalytic reduction system in a limited space such as a ship. In addition, there is a problem that maintenance becomes difficult by installing a selective catalytic reduction system having a complicated structure in a narrow space.
본 발명의 실시예는 구성을 간소화하여 설치에 요구되는 공간을 최소화함으로써, 설치 및 유지 보수의 용이성을 향상시킨 선택적 촉매 환원 반응기를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a selective catalytic reduction reactor with improved ease of installation and maintenance by minimizing the space required for installation by simplifying the configuration.
본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 반응기는 일 단부에서 메인 배출관과 연결되고 타 측면에 개구가 형성된 본체부와, 상기 개구가 형성된 상기 본체부의 타 측면에 일체로 결합되어 상기 개구를 통해 상기 본체부의 내부와 연통되며 일 단부에서 메인 유입관과 연결되고 타 단부에서 바이패스 배출관과 연결된 바이패스부, 그리고 상기 본체부의 내부에서 상기 개구와 상기 메인 배출관 사이에 배치된 촉매를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction reactor for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas is connected to the main discharge pipe at one end and has an opening formed on the other side thereof, and the other of the main body portion having the opening formed therein. A bypass part integrally coupled to the side and communicating with the inside of the body part through the opening, connected to the main inlet pipe at one end and connected to the bypass discharge pipe at the other end, and the opening and the main outlet pipe in the inside of the body part a catalyst disposed therebetween.
상기한 선택적 촉매 환원 반응기는 상기 본체부의 상기 개구에 인접한 상기 바이패스부의 내부에 설치되어 상기 개구를 통해 상기 본체부의 내부로 유입되는 배기가스가 상기 촉매와 고르게 접촉하도록 배기가스를 확산 이동시키는 가이드 베인(guide vane)을 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction reactor is installed inside the bypass part adjacent to the opening of the main body, and guide vanes for diffusion and moving the exhaust gas so that the exhaust gas flowing into the interior of the main body through the opening evenly contacts the catalyst. (guide vane) may be further included.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 반응기는 제1 영역에서 배기가스가 배출되는 메인 배출관과 연결된 본체부와, 상기 본체부의 내부에 설치되며 일측 단부는 상기 본체부의 제2 영역을 관통하여 배기가스가 유입되는 메인 유입관과 연결되고, 타측 단부은 상기 본체부의 내부에서 개구되며 타측 측면은 상기 본체부의 제3 영역을 관통한 바이패스 배출관과 연결되는 바이패스부, 그리고 상기 본체부의 내부에서 상기 바이패스부의 개구와 상기 메인 배출관 사이에 배치된 촉매를 포함한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction reactor for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas includes a body part connected to a main exhaust pipe through which exhaust gas is discharged in the first region, and installed inside the body part and one end is connected to the main inlet pipe through which exhaust gas is introduced through the second area of the body part, the other end is opened inside the body part and the other side is a bypass outlet pipe passing through the third area of the body part and a bypass unit connected thereto, and a catalyst disposed between the opening of the bypass unit and the main discharge pipe inside the body unit.
상기한 선택적 촉매 환원 반응기는 상기 메인 유입관에 설치된 환원제 분사부를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 환원제 분사부에서 분사된 환원제는 상기 바이패스부의 내부에서 배기가스와 혼합된 후 상기 개구를 통해 상기 본체부로 유입될 수 있다.The selective catalytic reduction reactor may further include a reducing agent injection unit installed in the main inlet pipe. And the reducing agent injected from the reducing agent injection part may be mixed with the exhaust gas inside the bypass part and then introduced into the body part through the opening.
또한, 상기 메인 배출관에는 메인 밸브가 형성되고, 상기 바이패스 배출관에는 바이패스 밸브가 형성될 수 있다.In addition, a main valve may be formed in the main discharge pipe, and a bypass valve may be formed in the bypass discharge pipe.
상기 메인 밸브가 열리고 상기 바이패스 밸브가 닫히면, 상기 메인 유입관을 통해 상기 바이패스부로 유입된 배기가스는 상기 개구를 통해 상기 본체부로 이동한 후 상기 촉매를 거쳐 상기 메인 배출관으로 배출될 수 있다. 그리고 상기 메인 밸브가 닫히고 상기 바이패스 밸브가 열리면, 상기 메인 유입관을 통해 상기 바이패스부로 유입된 배기가스는 상기 바이패스 배출관으로 배출될 수 있다.When the main valve is opened and the bypass valve is closed, the exhaust gas introduced into the bypass unit through the main inlet pipe may move to the main body through the opening and then may be discharged to the main discharge pipe through the catalyst. And when the main valve is closed and the bypass valve is opened, the exhaust gas introduced into the bypass unit through the main inlet pipe may be discharged to the bypass discharge pipe.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 반응기는 구성을 간소화하여 설치에 요구되는 공간을 최소화함으로써, 설치 및 유지 보수의 용이성을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction reactor minimizes the space required for installation by simplifying the configuration, thereby improving the ease of installation and maintenance.
도 1는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기를 나타낸 사시도이다.
도 2은 도 1의 선택적 촉매 환원 반응기의 본체부와 바이패스부가 유로와 분리된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3는 도 2의 선택적 촉매 환원 반응기의 내부 구조를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a selective catalytic reduction reactor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the body part and the bypass part of the selective catalytic reduction reactor of FIG.
3 is a plan view showing the internal structure of the selective catalytic reduction reactor of FIG.
4 is a perspective view showing a selective catalytic reduction reactor according to a second embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
또한, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 제2 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in various embodiments, components having the same configuration are typically described in the first embodiment using the same reference numerals, and only configurations different from those of the first embodiment will be described in the second embodiment. do.
도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.It is noted that the drawings are schematic and not drawn to scale. Relative dimensions and proportions of parts in the drawings are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are illustrative only and not limiting. In addition, the same reference numerals are used to indicate like features to the same structure, element, or part 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 embodiment of the present invention specifically represents an ideal embodiment of the present invention. As a result, various modifications of the diagram are expected. Accordingly, the embodiment is not limited to a specific shape of the illustrated area, and includes, for example, a shape modification by manufacturing.
이하, 도 1 내지 도 3를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)를 설명한다.Hereinafter, a selective
본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 동력 장치에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템에 사용된다. 일례로, 동력 장치는 선박에 추진력을 공급하는 주동력원으로 사용되는 디젤 엔진일 수 있다. 또한, 디젤 엔진은 선박용 2행정 저속 디젤 엔진일 수 있다.The selective
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 engine for a vehicle. That is, various types of engines known to those of ordinary skill in the art may be used as the power device.
동력 장치에서 배출된 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스는 배기 유로를 통해 이동한다. 즉, 배기 유로는 동력 장치인 디젤 엔진의 배기구와 연결되어 디젤 엔진의 배기가스를 배출시키며 선택적 촉매 환원 반응기(101)와 연결될 수 있다.The exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx) discharged from the power unit moves through the exhaust passage. That is, the exhaust passage is connected to the exhaust port of the diesel engine, which is a power device, to discharge the exhaust gas of the diesel engine, and may be connected to the selective
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 본체부(300), 바이패스부(400), 촉매(350), 메인 배출관(630), 메인 유입관(610), 및 바이패스 배출관(640)을 포함한다.1 to 3, the selective
또한, 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 가이드 베인(430), 메인 밸브(730), 바이패스 밸브(740), 및 환원제 분사부(500)를 더 포함할 수 있다.In addition, the selective
본체부(300)는 일 단부에서 메인 배출관(630)과 연결되고 타 측면에 개구(304)가 형성된다. 또한, 본체부(300)는 메인 배출관(630)과 연결되기 위한 본체 배출구(309)를 가질 수 있다. 그리고 본체부(300)는 다양한 형태의 용기 형상으로 형성될 수 있다.The
바이패스부(400)는 개구(304)가 형성된 본체부(300)의 타 측면에 일체로 결합되어 개구(304)를 통해 본체부(300)의 내부와 연통된다. 그리고 바이패스부(400)의 일 단부에서 메인 유입관(610)과 연결되고 타 단부에서 바이패스 배출관(640)과 연결된다. 또한, 바이패스부(400)는 메인 유입관(610)과 연결되기 위한 유입구(401) 및 바이패스 배출관(640)과 연결되기 위한 바이패스 배출구(409)를 가질 수 있다.The
메인 유입관(610), 메인 배출관(630), 및 바이패스 배출관(640)은 각각 배기 유로와 연결된다. 즉, 엔진에서 배출된 배기가스가 배기 유로를 따라 이동하다가 메인 유입관(610)을 통해 선택적 촉매 환원 반응기(101)에 유입된 후, 메인 배출관(630) 또는 바이패스 배출관(640)을 통해 배출된다. 그리고 메인 밸브(730)와 바이패스 밸브(740)는 각각 메인 배출관(630)과 바이패스 배출관(640)을 개폐한다.The
촉매(350)는 본체부(300)의 내부에서 개구(304)와 메인 배출관(630) 사이에 배치된다. 촉매(350)는 모듈 형태로 배치될 수 있으며, 복수의 촉매 모듈이 본체부(300) 내부에서 배기가스가 이동하는 방향에 교차하는 방향으로 적재되어 복수의 촉매층을 형성할 수 있다. 이러한 복수의 촉매층은 본체부(300) 내부에서 배기가스가 이동하는 방향을 기준으로 이격 배열될 수 있다.The
또한, 복수의 촉매 모듈은 육면체로 형성될 수 있다. 일례로, 복수의 촉매 모듈은 직육면체 또는 정육면체일 수 있다. 이와 같이 촉매 모듈을 직육면체 또는 정육면체로 형성하면, 촉매 모듈을 적재하기 용이할 뿐만 아니라 촉매 모듈의 교체 및 운반이 용이하고, 촉매 모듈에 포함된 촉매(350)의 효율을 극대화시킬 수 있다.In addition, the plurality of catalyst modules may be formed in a hexahedron. For example, the plurality of catalyst modules may be a cuboid or a cube. When the catalyst module is formed as a cuboid or cube as described above, it is easy to load the catalyst module, as well as easy replacement and transport of the catalyst module, and the efficiency of the
또한, 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.In addition, the
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, 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 촉매(350)에 흡착되어 촉매(350)의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해되므로, 반응기 내의 촉매(350)를 승온시켜 피독된 촉매(350)를 재생할 수 있다.For example, when a reduction reaction to reduce nitrogen oxides contained in exhaust gas occurs at a relatively low temperature of 150 degrees Celsius or more and less than 250 degrees Celsius, sulfur oxides (SOx) of exhaust gas and ammonia (NH 3 ) as a reducing agent reacts to form a catalyst poisoning substance. Specifically, the poisoning material for poisoning the
또한, 촉매(350)에서 질소산화물과 직접 반응하는 환원제로는 암모니아(NH3)가 사용되지만, 암모니아 자체가 오염 물질로 보관과 운반이 용이하지 않기 때문에 안정적인 우레아 수용액을 사용하는 것이 보편적이다. 즉, 환원제 전구체인 우레아를 수용액 형태로 보관, 운반, 및 공급하게 된다. 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. In addition, ammonia (NH 3 ) is used as a reducing agent that directly reacts with nitrogen oxides in the
가이드 베인(guide vane)(430)은 본체부(300)의 개구(304)에 인접한 바이패스부(400)의 내부에 설치되어 개구(304)를 통해 본체부(300)의 내부로 유입되는 배기가스가 촉매(350)와 고르게 접촉하도록 배기가스를 확산 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 가이드 베인(430)은 복수개가 다양한 각도로 설정될 수 있다. 즉, 개구(304)를 통해 본체부(300) 내부로 유입되는 배기가스는 가이드 베인(430)에 의해 확산되어 본체부(300) 내부에 설치된 촉매(350)와 고르게 접촉된다.The
환원제 분사부(500)는 메인 유입관(610)에 설치되어 환원제를 분사한다. 그리고 환원제 분사부(500)에서 분사된 환원제는 바이패스부(400)의 내부에서 배기가스와 혼합된 후 개구(304)를 통해 본체부(300)로 유입된다.The reducing
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서는, 본체부(300)와 일체로 형성된 바이패스부(400)에서 환원제가 배기가스와 혼합될 수 있다. 즉, 바이패스부(400)는 배기가스를 촉매(350)를 거치지 않고 이동시키거나 환원제를 배기가스와 혼합시키는 두가지 역할을 수행할 수 있다.As such, in the first embodiment of the present invention, the reducing agent may be mixed with the exhaust gas in the
메인 밸브(730)는 메인 배출관(630)에 설치되어 메인 배출관(630)을 개폐한다. 그리고 바이패스 밸브(740)는 바이패스 배출관(640)에 설치되어 바이패스 배출관(640)을 개폐한다.The
본 발명의 제1 실시예에서, 메인 밸브(730)가 열리고 바이패스 밸브(740)가 닫히면, 메인 유입관(610)을 통해 바이패스부(400)로 유입된 배기가스는 바이패스부(400)에서 환원제 분사부(500)가 분사한 환원제와 혼합된 다음 개구(304)를 통해 본체부(300)로 이동한 후 촉매(350)를 거쳐 메인 배출관(630)으로 배출된다.In the first embodiment of the present invention, when the
반면, 메인 밸브(730)가 닫히고 바이패스 밸브(740)가 열리면, 메인 유입관(610)을 통해 바이패스부(400)로 유입된 배기가스는 촉매(350)를 거치지 않고 바로 바이패스 배출관(640)으로 배출된다. 이때, 환원제 분사부(500)는 환원제를 분사하지 않는다.On the other hand, when the
이와 같이, 본체부(300)와 일체로 형성된 바이패스부(400)는 환원제 분사부(500)에서 환원제가 분사될 때 배기가스와 환원제를 혼합시키는 공간이 되고, 환원제가 분사되지 않을 때 촉매(350)를 우회하여 배기가스를 이동시키는 통로가 된다.As such, the
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 공간 활용도를 높여 설치에 요구되는 공간을 최소화함으로써, 설치 및 유지 보수의 용이성을 향상시킬 수 있다. 즉, 바이패스부(400)를 환원제와 배기가스를 혼합시키는 공간으로 활용하여 전체적인 구성을 간소화할 수 있다.By such a configuration, the selective
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 바이패스부(400)의 일 단부에 연결된 메인 유입관(610)으로 유입된 배기가스는 바이패스부(400)의 내부에서 타 단부 방향으로 이동한 후 가이드 베인(430)과 개구(304)를 거쳐 본체부(300)의 내부로 유입된다. 이와 같이, 배기가스가 바이패스부(400)에서 본체부(300)로 이동할 때 이동 방향이 전환되므로, 배기가스와 환원제는 더욱 효과적으로 혼합될 수 있다. 이에, 배기가스와 환원제를 혼합하기 위한 믹서를 생략할 수 있다.In addition, according to the first embodiment of the present invention, the exhaust gas introduced into the
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 환원제 분사부(500)에서 분사된 환원제가 배기가스와 혼합되기 위한 체류 시간을 확보하기 위하여 불필요하게 환원제 분사부(500)와 바이패스부(400) 사이의 배기 유로를 길게 형상할 필요가 없으며, 환원제 분사부(500)를 선택적 촉매 환원 반응기(101)의 바이패스부(400)와 가까운 위치에 설치해도 상관없어 환원제 분사부(500)의 설치 자유도가 높아진다. 따라서, 선택적 촉매 환원 반응기(101)가 설치될 공간의 크기와 형태에 따라 환원제 분사부(500)의 위치를 자유롭게 설정할 수 있다.In addition, according to the first embodiment of the present invention, the reducing
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(102)를 설명한다.Hereinafter, a selective
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(102)는 본체부(300), 바이패스부(400), 촉매(미도시), 메인 배출관(630), 메인 유입관(610), 및 바이패스 배출관(640)을 포함한다.As shown in Figure 5, the selective
또한, 선택적 촉매 환원 반응기(102)는 가이드 베인(430), 메인 밸브(730), 바이패스 밸브(740), 및 환원제 분사부(500)를 더 포함할 수 있다.In addition, the selective
본체부(300)는 제1 영역에서 배기가스가 배출되는 메인 배출관(630)과 연결된다. 그리고 본체부(300)는 다양한 형태의 용기 형상으로 형성될 수 있다.The
바이패스부(400)는 본체부(300)의 내부에 설치되며 일단은 본체부(300)의 제2 영역을 관통하여 배기가스가 유입되는 메인 유입관(600)과 연결되고, 타단은 본체부(300)의 내부에서 개구되며, 일측면은 본체부(300)의 제3 영역을 관통한 바이패스 배출관(640)과 연결된다.The
도 4에서 제1 영역과 제3 영역은 동일한 측면에 형성되나, 본 발명의 제2 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 선택적 촉매 환원 반응기(101)가 설치되는 공간의 크기와 형태에 따라 제3 영역은 제1 영역과 다른 측면에 형성될 수 있다. 즉, 메인 배출관(630)이 본체부(300)에 연결되는 방향과 바이패스 배출관(640)이 본체부(300)를 관통하여 바이패스부(400)와 연결되는 방향이 상이할 수도 있다.Although the first region and the third region are formed on the same side in FIG. 4 , the second embodiment of the present invention is not limited thereto. According to the size and shape of the space in which the selective
촉매(미도시)는 본체부(300)의 내부에서 개구(304)와 메인 배출관(630) 사이에 배치될 수 있다.The catalyst (not shown) may be disposed between the
도 4에서, 검은색으로 채워진 화살표는 메인 밸브(730)가 열리고 바이패스 밸브(740)가 닫힌 상태에서 배기가스의 흐름을 나타내고, 흰색으로 채워진 화살표는 메인 밸브(730)가 닫히고 바이패스 밸브(740)가 열린 상태에서 배기가스의 흐름을 나타낸다.In FIG. 4, the arrow filled in black indicates the flow of exhaust gas when the
도 4에서 도시한 바와 같이, 메인 밸브(730)가 열리고 바이패스 밸브(740)가 닫히면, 메인 유입관(610)을 통해 바이패스부(400)로 유입된 배기가스는 바이패스부(400)에서 환원제 분사부(500)가 분사한 환원제와 혼합된 다음 개구(304)를 통해 본체부(300)로 이동한 후 촉매(350)를 거쳐 메인 배출관(630)으로 배출된다.As shown in FIG. 4 , when the
반면, 메인 밸브(730)가 닫히고 바이패스 밸브(740)가 열리면, 메인 유입관(610)을 통해 바이패스부(400)로 유입된 배기가스는 촉매를 거치지 않고 바로 바이패스 배출관(640)으로 배출된다. 이때, 환원제 분사부(500)는 환원제를 분사하지 않는다.On the other hand, when the
또한, 본 발명의 제2 실시예에서는 바이패스부(400)가 본체부(300) 내부에 설치된다. 본체부(310)의 내부는 원활한 환원 반응을 위하여 촉매의 활성 온도, 예를 들어 섭씨 200도 내지 섭씨 500도 범위 내의 온도로 유지된다. 그런데 본 발명의 제2 실시예에서는, 바이패스부(400)가 본체부(300) 내부에 설치되므로, 바이패스부(400)도 반응기 본체(300)의 내부 온도에 근접하게 유지될 수 있다. 즉, 환원제 분사부(500)에서 분사된 환원제는 환원 반응에 적정한 온도를 갖는 바이패스부(400)에서 배기가스와 혼합되므로 환원제의 기화가 더욱 활발해져 더욱 높은 효율로 혼합될 수 있을 뿐만 아니라 환원 반응 효율도 향상될 수 있다.In addition, in the second embodiment of the present invention, the
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(102)도 공간 활용도를 높여 설치에 요구되는 공간을 최소화함으로써, 설치 및 유지 보수의 용이성을 향상시킬 수 있다.By this configuration, the selective
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 메인 유입관(610)을 통해 바이패스부(400)의 일측 단부로 유입된 배기가스는 바이패스부(400)의 타측 단부 방향으로 이동한 후 개구(304)를 통해 본체부(300)의 내부로 유입된다. 그리고 배기가스는 본체부(300)에서 이동 방향이 전환된 후 촉매를 거쳐 메인 배출관(630)을 통해 배출된다. 이와 같이, 배기가스의 이동 방향이 전환되면서 배기가스와 환원제는 더욱 효과적으로 혼합될 수 있다. 이에, 배기가스와 환원제를 혼합하기 위한 믹서를 생략할 수 있다.In addition, according to the second embodiment of the present invention, the exhaust gas introduced into one end of the
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 환원제 분사부(500)에서 분사된 환원제가 배기가스와 혼합되기 위한 체류 시간을 확보하기 위하여 불필요하게 환원제 분사부(500)와 바이패스부(400) 사이의 배기 유로를 길게 형상할 필요가 없으며, 환원제 분사부(500)를 선택적 촉매 환원 반응기(102)의 본체부(300) 및 바이패스부(400)와 가까운 위치에 설치해도 상관없어 환원제 분사부(500)의 설치 자유도가 높아진다. 따라서, 선택적 촉매 환원 반응기(102)가 설치될 공간의 크기와 형태에 따라 환원제 분사부(500)의 위치를 자유롭게 설정할 수 있다.In addition, according to the second embodiment of the present invention, the reducing
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 반응기(102)는 환원제를 기화시키고 질소산화물을 환원시키는데 소모되는 전체적인 열에너지의 불필요한 낭비를 억제할 수 있다.In addition, according to the second embodiment of the present invention, the selective
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 embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. 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 to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims, the meaning and scope of the claims, and All changes or modifications derived from the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.
101, 102: 선택적 촉매 환원 반응기
300: 본체부
304: 개구
309: 본체 배출구
400: 바이패스부
401: 유입구
409: 바이패스 배출구
430: 가이드 베인
500: 환원제 분사부
610: 메인 유입관
630: 메인 배출관
640: 바이패스 배출관
730: 메인 밸브
740: 바이패스 밸브101, 102: selective catalytic reduction reactor
300: body part
304: opening
309: body outlet
400: bypass unit
401: inlet
409: bypass outlet
430: guide vanes
500: reducing agent injection unit
610: main inlet pipe
630: main discharge pipe
640: bypass discharge pipe
730: main valve
740: bypass valve
Claims (6)
일 단부에서 메인 배출관과 연결되고 타 측면에 개구가 형성된 본체부;
상기 개구가 형성된 상기 본체부의 타 측면에 일체로 결합되어 상기 개구를 통해 상기 본체부의 내부와 연통되며 일 단부에서 메인 유입관과 연결되고 타 단부에서 바이패스 배출관과 연결된 바이패스부; 및
상기 본체부의 내부에서 상기 개구와 상기 메인 배출관 사이에 배치된 촉매
를 포함하는 선택적 촉매 환원 반응기.In the selective catalytic reduction reactor for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas,
a body part connected to the main discharge pipe at one end and having an opening on the other side;
a bypass part integrally coupled to the other side of the body part having the opening, communicating with the inside of the body part through the opening, connected to the main inlet pipe at one end, and connected to the bypass outlet pipe at the other end; and
Catalyst disposed between the opening and the main discharge pipe in the body part
A selective catalytic reduction reactor comprising a.
상기 본체부의 상기 개구에 인접한 상기 바이패스부의 내부에 설치되어 상기 개구를 통해 상기 본체부의 내부로 유입되는 배기가스가 상기 촉매와 고르게 접촉하도록 배기가스를 확산 이동시키는 가이드 베인(guide vane)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 1,
and a guide vane installed inside the bypass unit adjacent to the opening of the main body to diffuse and move the exhaust gas so that the exhaust gas flowing into the interior of the main body through the opening evenly contacts the catalyst. Selective catalytic reduction reactor, characterized in that.
제1 영역에서 배기가스가 배출되는 메인 배출관과 연결된 본체부;
상기 본체부의 내부에 설치되며 일측 단부는 상기 본체부의 제2 영역을 관통하여 배기가스가 유입되는 메인 유입관과 연결되고, 타측 단부은 상기 본체부의 내부에서 개구되며, 타측 측면은 상기 본체부의 제3 영역을 관통한 바이패스 배출관과 연결되는 바이패스부; 및
상기 본체부의 내부에서 상기 바이패스부의 개구와 상기 메인 배출관 사이에 배치된 촉매
를 포함하는 선택적 촉매 환원 반응기.In the selective catalytic reduction reactor for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas,
a body part connected to the main exhaust pipe through which exhaust gas is discharged from the first area;
It is installed inside the main body, and one end is connected to the main inlet pipe through which exhaust gas is introduced through the second area of the main body, the other end is opened inside the main body, and the other side is the third area of the main body. a bypass unit connected to the bypass discharge pipe passing through; and
Catalyst disposed between the opening of the bypass part and the main discharge pipe in the body part
A selective catalytic reduction reactor comprising a.
상기 메인 유입관에 설치된 환원제 분사부를 더 포함하며,
상기 환원제 분사부에서 분사된 환원제는 상기 바이패스부의 내부에서 배기가스와 혼합된 후 상기 개구를 통해 상기 본체부로 유입되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.4. The method of claim 1 or 3,
Further comprising a reducing agent injection unit installed in the main inlet pipe,
Selective catalytic reduction reactor, characterized in that the reducing agent injected from the reducing agent injection part is mixed with the exhaust gas inside the bypass part and then introduced into the body part through the opening.
상기 메인 배출관에는 메인 밸브가 형성되고, 상기 바이패스 배출관에는 바이패스 밸브가 형성된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.4. The method of claim 1 or 3,
A selective catalytic reduction reactor, characterized in that a main valve is formed in the main discharge pipe, and a bypass valve is formed in the bypass discharge pipe.
상기 메인 밸브가 열리고, 상기 바이패스 밸브가 닫히면, 상기 메인 유입관을 통해 상기 바이패스부로 유입된 배기가스는 상기 개구를 통해 상기 본체부로 이동한 후 상기 촉매를 거쳐 상기 메인 배출관으로 배출되고,
상기 메인 밸브가 닫히고, 상기 바이패스 밸브가 열리면, 상기 메인 유입관을 통해 상기 바이패스부로 유입된 배기가스는 상기 바이패스 배출관으로 배출되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.6. The method of claim 5,
When the main valve is opened and the bypass valve is closed, the exhaust gas introduced into the bypass unit through the main inlet pipe moves to the main body through the opening and is discharged to the main discharge pipe through the catalyst,
When the main valve is closed and the bypass valve is opened, the exhaust gas introduced into the bypass unit through the main inlet pipe is discharged to the bypass discharge pipe.
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