KR20220022361A - Apparatus for Selective Catalytic Reduction - Google Patents

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KR20220022361A
KR20220022361A KR1020200103445A KR20200103445A KR20220022361A KR 20220022361 A KR20220022361 A KR 20220022361A KR 1020200103445 A KR1020200103445 A KR 1020200103445A KR 20200103445 A KR20200103445 A KR 20200103445A KR 20220022361 A KR20220022361 A KR 20220022361A
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bypass pipe
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exhaust gas
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KR1020200103445A
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이정주
김영동
권영우
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현대중공업 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an SCR system in which an SCR pipe and a bypass pipe are integrated, wherein the SCR system is capable of integrating the SCR pipe with the bypass pipe while controlling the opening/closing operation of the SCR pipe with the bypass pipe through one single valve, thereby simplifying a mechanism structure as well as easily securing a discharge flow path for exhaust gas. In accordance with the present invention, the SCR system in which an SCR pipe and a bypass pipe are integrated includes: an SCR reactor including an SCR catalyst, and providing a reduction reaction space for nitrogen oxides; a bypass pipe combined with the SCR reactor, and exhausting exhaust gas that has not passed through the SCR reactor; an integrated valve system integrating an exhaust pipe, the SCR reactor and the bypass pipe while selectively supplying exhaust gas from the exhaust pipe to the SCR reactor or the bypass pipe in accordance with the operation of a valve blade; and the exhaust pipe connected to one side of the integrated valve system to supply engine exhaust gas. The valve blade is provided in an exhaust gas passage on the inside of the integrated valve system to be hinged to be rotated within a 90-degree angle range, and a passage of the SCR reactor or a passage of the bypass pipe is selectively opened and closed in accordance with the hinged and rotated operation of the valve blade within the 90-degree angle range.

Description

SCR 시스템{Apparatus for Selective Catalytic Reduction}SCR system {Apparatus for Selective Catalytic Reduction}

본 발명은 SCR 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일체형 밸브시스템을 통해 바이패스 배관과 SCR 반응기의 배기관을 일체화시킴과 함께 바이패스 배관과 SCR 반응기를 선택적으로 개폐시키고, 일체형 밸브시스템의 전단측에 우레아 분사노즐을 구비시킴으로써 우레아의 암모니아로의 변환을 안정적으로 진행시킬 수 있는 SCR 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an SCR system, and more particularly, by integrating the bypass pipe and the exhaust pipe of the SCR reactor through an integrated valve system, selectively opening and closing the bypass pipe and the SCR reactor, and providing a front end side of the integrated valve system It relates to an SCR system capable of stably converting urea to ammonia by providing a urea injection nozzle.

선박 엔진에서 연소 후 배출되는 배기가스에는 다수의 부유성 미립자와, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등의 유해성 물질이 포함되어 있다. 이에, 엔진의 배기라인에는 매연여과필터(Diesel Particulate Filter), SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템, 스크러버(Scrubber) 등이 설치되며, 이를 통해 배기가스 내의 유해 성분을 제거한다. Exhaust gas emitted after combustion from a marine engine contains a large number of airborne particulates and harmful substances such as nitrogen oxides (NO x ) and sulfur oxides (SO x ). Accordingly, a diesel particulate filter (Diesel Particulate Filter), a Selective Catalytic Reduction (SCR) system, a scrubber, etc. are installed in the exhaust line of the engine, and through this, harmful components in the exhaust gas are removed.

이 중, SCR 시스템은 촉매(Catalyst)가 내장된 SCR 반응기를 구비하고, 배기가스 내의 질소산화물을 촉매층에서 환원제(우레아, 암모니아 등)와 화학적으로 반응시켜 인체에 무해한 물과 질소로 분해한 후 배출시키도록 구성된다. 여기서, 촉매는 압출 혹은 금속성 코팅이 형성된 다공질 촉매 필터로 이루어진 것으로서, SCR 반응기 내에 한 개 또는 여러 개의 SCR 촉매가 연속 설치된다. Among them, the SCR system has an SCR reactor with a built-in catalyst, and chemically reacts nitrogen oxide in the exhaust gas with a reducing agent (urea, ammonia, etc.) in the catalyst layer to decompose it into water and nitrogen harmless to the human body and then discharge configured to do Here, the catalyst consists of a porous catalyst filter with extrusion or metallic coating, and one or several SCR catalysts are continuously installed in the SCR reactor.

도 1은 종래 기술에 따른 SCR 시스템의 개략적 구성도이다. SCR 반응기(40) 전단의 배기가스 유로에 우레아가 주입되는 우레아 분사부가 구비되며, 우레아 분사부에 분사된 우레아는 배기가스의 열에 의해 가수분해되어 암모니아로 변환되며, 암모니아는 SCR 반응기(40)로 공급된다. 1 is a schematic configuration diagram of an SCR system according to the prior art. A urea injection unit into which urea is injected is provided in the exhaust gas flow path in front of the SCR reactor 40, and the urea injected into the urea injection unit is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to be converted into ammonia, and the ammonia is transferred to the SCR reactor 40 is supplied

엔진(10) 배기가스를 배출하는 배기가스 배관(20)은 우레아 분사부의 전단측에서 2개의 배관으로 분기된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 엔진(10) 배기가스 배관(20)은 우레아 분사부의 전단측에서 SCR 배관(31)과 바이패스 배관(32)으로 분기되며, 이는 SCR 반응기(40)의 동작 여부에 따라 배기가스의 유로를 지정하기 위함이다. 달리 말하여, SCR 반응기(40)를 선택적으로 동작시키기 위함이며, SCR 반응기(40)의 동작시에는 배기가스가 SCR 배관(31)으로 공급되며, SCR 반응기(40)가 동작되지 않을 때에는 바이패스 배관(32)으로 공급된다. 상술한 우레아 분사부는 SCR 배관(31) 일측에 구비된다. The exhaust gas pipe 20 for discharging exhaust gas from the engine 10 is branched into two pipes from the front end side of the urea injection unit. As shown in FIG. 1 , the exhaust gas pipe 20 of the engine 10 is branched into the SCR pipe 31 and the bypass pipe 32 at the front end side of the urea injection part, which is whether the SCR reactor 40 operates This is to designate the flow path of the exhaust gas according to the In other words, it is for selectively operating the SCR reactor 40 , exhaust gas is supplied to the SCR pipe 31 during the operation of the SCR reactor 40 , and bypass when the SCR reactor 40 is not operated It is supplied to the pipe (32). The above-described urea injection unit is provided on one side of the SCR pipe (31).

이와 같이, 엔진(10) 배기가스는 SCR 반응기(40)의 동작 여부에 따라 SCR 배관(31)을 통해 SCR 반응기(40)로 공급되거나 바이패스 배관(32)을 통해 외부로 배출되며, 이를 위해 SCR 배관(31)과 바이패스 배관(32) 각각에는 개폐밸브(31a)(32a)가 구비된다. In this way, the exhaust gas of the engine 10 is supplied to the SCR reactor 40 through the SCR pipe 31 or discharged to the outside through the bypass pipe 32 depending on whether the SCR reactor 40 operates, for this purpose On/off valves 31a and 32a are provided in the SCR pipe 31 and the bypass pipe 32, respectively.

한편, 엔진(10) 배기가스는 반드시 배출되어야 함에 따라 SCR 배관(31)과 바이패스 배관(32)에 구비된 개폐밸브 중 어느 하나는 열림 상태를 이루어야 한다. 이를 위해, 각각의 개폐밸브를 제어하기 위한 별도의 제어장치가 요구된다. On the other hand, as the exhaust gas of the engine 10 must be discharged, any one of the on-off valves provided in the SCR pipe 31 and the bypass pipe 32 must be in an open state. To this end, a separate control device for controlling each on-off valve is required.

한국등록특허 제1774654호Korean Patent No. 1774654

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, SCR 배관과 바이패스 배관을 일체화함과 함께 SCR 배관과 바이패스 배관의 개폐를 하나의 밸브를 통해 제어 가능하도록 함으로써 장치 구조를 간략화함과 함께 배기가스의 배출유로를 선택적으로 구성할 수 있는 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been devised to solve the above problems, and by integrating the SCR pipe and the bypass pipe and controlling the opening and closing of the SCR pipe and the bypass pipe through a single valve, the device structure is simplified and An object of the present invention is to provide an SCR system in which an SCR pipe and a bypass pipe that can selectively configure an exhaust gas discharge path together are integrated.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템은 SCR 촉매를 구비하며, 질소산화물의 환원반응 공간을 제공하는 SCR 반응기; 상기 SCR 반응기와 결합되어 구비되며, SCR 반응기를 거치지 않는 배기가스를 배기하는 바이패스 배관; 엔진배기관, SCR 반응기 및 바이패스 배관을 일체형으로 결합시킴과 함께 밸브 블레이드의 동작에 따라 배기관의 배기가스를 SCR 반응기 또는 바이패스 배관으로 선택적으로 공급하는 일체형 밸브시스템; 및 상기 일체형 밸브시스템의 일측에 연결되어 엔진 배기가스를 공급하는 배기관;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The SCR system in which the SCR pipe and the bypass pipe are integrated according to the present invention for achieving the above object includes an SCR reactor having an SCR catalyst and providing a space for a reduction reaction of nitrogen oxides; a bypass pipe that is provided in combination with the SCR reactor and exhausts exhaust gas that does not pass through the SCR reactor; An integrated valve system for selectively supplying the exhaust gas of the exhaust pipe to the SCR reactor or the bypass pipe according to the operation of the valve blade while integrally coupling the engine exhaust pipe, the SCR reactor, and the bypass pipe; and an exhaust pipe connected to one side of the integrated valve system to supply engine exhaust gas.

상기 일체형 밸브시스템의 하단 일측에는 배기관과 연결되는 배기관 연결구가 구비되고, 상기 일체형 밸브시스템의 상단 일측에는 SCR 반응기와 연결되는 SCR 반응기 연결구가 구비되며, 상단 다른 일측에는 바이패스 배관과 연결되는 바이패스 배관 연결구가 구비된다. An exhaust pipe connector connected to an exhaust pipe is provided at one lower end of the integrated valve system, an SCR reactor connector connected to an SCR reactor is provided at one upper end of the integrated valve system, and the other upper end is bypass connected to a bypass pipe A piping connector is provided.

SCR 반응기 연결구의 개구방향과 일체형 밸브시스템에서의 바이패스 배관측 통로의 개구방향은 직각을 이루며, 밸브 블레이드는 90도 힌지 회전동작을 수행할 수 있다. 또한, SCR 반응기 연결구와 바이패스 배관 연결구 중 적어도 어느 하나는 사선방향으로 개구될 수 있다. 이 경우, 밸브 블레이드의 힌지회전각도는 둔각범위 또는 예각범위 내이다. The opening direction of the SCR reactor connector and the opening direction of the bypass pipe side passage in the integral valve system form a right angle, and the valve blade can perform a 90 degree hinge rotation operation. In addition, at least one of the SCR reactor connector and the bypass pipe connector may be opened in an oblique direction. In this case, the hinge rotation angle of the valve blade is within an obtuse angle range or an acute angle range.

상기 밸브 블레이드의 회전범위를 조절하여 SCR 반응기 및 바이패스 배관에 공급되는 배기가스의 유량을 조절할 수 있다. The flow rate of the exhaust gas supplied to the SCR reactor and the bypass pipe may be adjusted by adjusting the rotation range of the valve blade.

상기 일체형 밸브시스템 전단측의 배기관의 일 지점에, 우레아 분사노즐이 구비된다. A urea injection nozzle is provided at one point of the exhaust pipe on the front side of the integral valve system.

상기 SCR 반응기의 출구배관과 바이패스 배관의 출구배관은 독립적으로 구비될 수 있다. The outlet pipe of the SCR reactor and the outlet pipe of the bypass pipe may be independently provided.

본 발명에 따른 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템은 다음과 같은 효과가 있다. The SCR system in which the SCR pipe and the bypass pipe are integrated according to the present invention has the following effects.

SCR 반응기와 바이패스 배관이 결합되어 일체화되는 구조임에 따라, 바이패스 배관의 배기가스를 통해 SCR 반응기를 예열시킬 수 있다. 또한, 일체형 밸브시스템에 의해 SCR 반응기와 바이패스 배관이 일체화됨과 함께 밸브 블레이드의 동작에 따라 배기가스를 SCR 반응기 또는 바이패스 배관에 선택적으로 공급할 수 있다. According to the structure in which the SCR reactor and the bypass pipe are combined and integrated, the SCR reactor may be preheated through the exhaust gas of the bypass pipe. In addition, the SCR reactor and the bypass pipe are integrated by the integrated valve system, and exhaust gas can be selectively supplied to the SCR reactor or the bypass pipe according to the operation of the valve blade.

이와 함께, 종래 기술과는 달리 일체형 밸브시스템의 전단측에 우레아 분사노즐이 구비되는 구조임에 따라, 밸브 블레이드의 동작에 의해 NH3와 배기가스의 농도 균일도를 향상시킬 수 있고 가수분해효율을 향상시킬 수 있다. In addition, unlike the prior art, since the urea injection nozzle is provided on the front end of the integrated valve system, the concentration uniformity of NH 3 and exhaust gas can be improved by the operation of the valve blade, and the hydrolysis efficiency is improved can do it

도 1은 종래 기술에 따른 SCR 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템의 구성도.
도 3a 및 도 3b는 일체형 밸브시스템의 밸브 블레이드의 동작에 따른 배기가스의 흐름을 나타낸 참고도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템의 구성도.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 반응기 출구배관 및 바이패스 배관 출구배관의 구성도. 1 is a block diagram of an SCR system according to the prior art.
2 is a block diagram of an SCR system in which an SCR pipe and a bypass pipe are integrated according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are reference views showing the flow of exhaust gas according to the operation of the valve blade of the integrated valve system.
4 and 5 are block diagrams of an SCR system in which an SCR pipe and a bypass pipe are integrated according to another embodiment of the present invention.
6a to 6c are diagrams of the SCR reactor outlet pipe and the bypass pipe outlet pipe according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 엔진 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물을 SCR 촉매를 이용하여 환원시키는 SCR 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an SCR device for reducing nitrogen oxides contained in engine exhaust gas using an SCR catalyst.

앞서, '발명의 배경이 되는 기술'에서 언급한 바와 같이, SCR 반응기는 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물이 SCR 촉매 및 환원제에 의해 질소(N2)로 환원되는 공간을 제공한다. 또한, SCR 반응기는 필요에 따라 동작된다. 즉, 질소산화물의 저감이 요구되는 경우에는 SCR 반응기가 동작되며, 질소산화물의 저감이 요구되지 않는 경우에는 SCR 반응기가 동작되지 않는다. As previously mentioned in 'Technical Background of the Invention', the SCR reactor provides a space in which nitrogen oxides contained in exhaust gas are reduced to nitrogen (N 2 ) by the SCR catalyst and reducing agent. In addition, the SCR reactor is operated as needed. That is, when the reduction of nitrogen oxides is required, the SCR reactor is operated, and when the reduction of nitrogen oxides is not required, the SCR reactor is not operated.

본 발명은 SCR 반응기와 바이패스 배관의 일체화 및 SCR 반응기와 바이패스 배관의 선택적인 개폐 동작을 위해 일체형 밸브시스템의 구성을 제시한다. 일체형 밸브시스템은 엔진배기관, SCR 반응기 배관 및 바이패스 배관을 일체형으로 결합시킴과 함께 밸브 블레이드의 선택적인 동작에 의해 SCR 반응기 배관과 바이패스 배관을 선택적으로 개폐시킨다. The present invention proposes a configuration of an integrated valve system for the integration of the SCR reactor and the bypass pipe and the selective opening/closing of the SCR reactor and the bypass pipe. The integrated valve system connects the engine exhaust pipe, the SCR reactor pipe, and the bypass pipe integrally, and selectively opens and closes the SCR reactor pipe and the bypass pipe by the selective operation of the valve blade.

SCR 반응기 배관과 바이패스 배관을 선택적으로 개폐시킴에 있어서, 밸브 블레이드 그리고 SCR 반응기 연결구 및 바이패스 연결구는 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 밸브 블레이드의 회전각도 역시 90도, 둔각범위, 예각범위 등으로 선택적으로 적용될 수 있다. In selectively opening and closing the SCR reactor pipe and the bypass pipe, the valve blade, the SCR reactor connector, and the bypass connector can be configured in various shapes, and the rotation angle of the valve blade is also 90 degrees, obtuse angle range, acute angle range, etc. It can be applied selectively.

또한, 본 발명은 SCR 반응기 출구배관과 바이패스 출구배관이 독립적으로 구비되도록 함으로써 바이패스 출구배관을 통해 배출되는 배기가스가 SCR 반응기측으로 역류되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 기술을 제시한다. In addition, the present invention proposes a technology capable of fundamentally preventing the exhaust gas discharged through the bypass outlet pipe from flowing back to the SCR reactor side by independently providing the SCR reactor outlet pipe and the bypass outlet pipe.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, an SCR system in which an SCR pipe and a bypass pipe are integrated according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템은 SCR 반응기(120), 바이패스 배관(130), 일체형 밸브시스템(140), 엔진배기관(110) 및 우레아 분사노즐(150)을 포함하여 이루어진다. Referring to FIG. 2 , the SCR system in which the SCR pipe and the bypass pipe are integrated according to an embodiment of the present invention is an SCR reactor 120 , a bypass pipe 130 , an integrated valve system 140 , and an engine exhaust pipe 110 . ) and a urea injection nozzle 150 .

상기 SCR 반응기(120)는 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물(NOx)이 질소(N2) 등으로 환원되는 공간을 제공한다. 상기 SCR 반응기(120) 내에는 SCR 촉매가 구비되며, 엔진배기관(110)을 통해 배기가스가 SCR 반응기(120)로 공급되면 SCR 촉매에 의해 질소산화물의 암모니아에 의한 환원반응이 촉진되어 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물이 질소(N2)로 환원된다. The SCR reactor 120 provides a space in which nitrogen oxides (NO x ) contained in exhaust gas are reduced to nitrogen (N 2 ) and the like. An SCR catalyst is provided in the SCR reactor 120, and when exhaust gas is supplied to the SCR reactor 120 through the engine exhaust pipe 110, the reduction reaction of nitrogen oxides by ammonia is promoted by the SCR catalyst, so that the exhaust gas The contained nitrogen oxides are reduced to nitrogen (N 2 ).

상기 바이패스 배관(130)은 SCR 반응기(120)를 거치지 않는 배기가스를 배기하는 배관이며, 일체형 밸브시스템(140)의 개폐 동작에 따라 엔진배기관(110)의 배기가스는 SCR 반응기(120) 또는 바이패스 배관(130)으로 공급된다. The bypass pipe 130 is a pipe for exhausting the exhaust gas that does not go through the SCR reactor 120, and the exhaust gas of the engine exhaust pipe 110 according to the opening and closing operation of the integrated valve system 140 is the SCR reactor 120 or It is supplied to the bypass pipe 130 .

상기 SCR 반응기(120)와 바이패스 배관(130)은 독립적으로 구비됨과 함께 상기 일체형 밸브시스템(140)에 의해 일체화된다. The SCR reactor 120 and the bypass pipe 130 are provided independently and are integrated by the integrated valve system 140 .

상기 일체형 밸브시스템(140)은 엔진배기관(110), SCR 반응기(120) 및 바이패스 배관(130)과 연결됨과 함께 밸브 블레이드(141)를 구비한다. 상기 일체형 밸브시스템(140)의 하단 일측에는 엔진배기관(110)과 연결되는 배기관 연결구(111)가 구비되고, 상기 일체형 밸브시스템(140)의 상단 일측에는 SCR 반응기(120)와 연결되는 SCR 반응기 연결구(121)가 구비되며, 상단 다른 일측에는 바이패스 배관(130)과 연결되는 바이패스 배관 연결구(131)가 구비된다. 상기 밸브 블레이드(141)는 일체형 밸브시스템(140) 내측의 배기가스 통로에 90도 힌지 회전이 가능하도록 구비된다. 상기 밸브 블레이드(141)의 90도 힌지 회전동작에 따라 SCR 반응기(120)의 통로 또는 바이패스 배관(130)의 통로가 선택적으로 개폐된다(도 3a 및 도 3b 참조). 또한, 밸브 블레이드(141)의 회전범위를 90도 각도 이내로 조절하면 SCR 반응기(120) 및 바이패스 배관(130)에 공급되는 배기가스의 유량을 조절할 수도 있다. The integrated valve system 140 is connected to the engine exhaust pipe 110 , the SCR reactor 120 , and the bypass pipe 130 , and includes a valve blade 141 . An exhaust pipe connection port 111 connected to the engine exhaust pipe 110 is provided at one lower end of the integrated valve system 140 , and an SCR reactor connection port connected to the SCR reactor 120 is provided at an upper end side of the integrated valve system 140 . 121 is provided, and the bypass pipe connector 131 connected to the bypass pipe 130 is provided on the other side of the upper end. The valve blade 141 is provided in the exhaust gas passage inside the integrated valve system 140 to allow a 90 degree hinge rotation. The passage of the SCR reactor 120 or the passage of the bypass pipe 130 is selectively opened and closed according to the 90 degree hinge rotation operation of the valve blade 141 (see FIGS. 3A and 3B ). In addition, if the rotation range of the valve blade 141 is adjusted within a 90 degree angle, the flow rate of the exhaust gas supplied to the SCR reactor 120 and the bypass pipe 130 may be adjusted.

이와 같이, 상기 일체형 밸브시스템(140)은 SCR 반응기(120)와 바이패스 배관(130)을 일체화시킴과 함께 밸브 블레이드(141)의 동작에 따라 엔진배기관(110)의 배기가스를 SCR 반응기(120) 또는 바이패스 배관(130)으로 선택적으로 공급하는 역할을 한다. In this way, the integrated valve system 140 integrates the SCR reactor 120 and the bypass pipe 130 and converts the exhaust gas of the engine exhaust pipe 110 according to the operation of the valve blade 141 to the SCR reactor 120 . ) or serves to selectively supply to the bypass pipe 130 .

상기 엔진배기관(110)은 터보차저(T/C)로부터 배출되는 엔진 배기가스 또는 터보차저(T/C)를 거치지 않는 엔진 배기가스가 배기되는 배관으로서, 전술한 바와 같이 일체형 밸브시스템(140)의 배기관 연결구(111)에 구비되며, 일체형 밸브시스템(140)의 밸브 블레이드(141)의 동작에 따라 엔진배기관(110)의 배기가스는 SCR 반응기(120) 또는 바이패스 배관(130)으로 공급된다. The engine exhaust pipe 110 is a pipe through which engine exhaust gas discharged from the turbocharger (T/C) or engine exhaust gas that does not pass through the turbocharger (T/C) is exhausted, and as described above, the integrated valve system 140 . is provided in the exhaust pipe connection port 111 of the engine exhaust pipe 110 according to the operation of the valve blade 141 of the integrated valve system 140, the exhaust gas is supplied to the SCR reactor 120 or the bypass pipe 130 .

상기 엔진배기관(110)의 일 지점 즉, 일체형 밸브시스템(140) 전단측의 일 지점에는 우레아 분사노즐(150)이 구비된다. 상기 우레아 분사노즐(150)은 우레아(CO(NH2)2)를 엔진배기관(110)에 분사하는 역할을 하며, 엔진배기관(110)에 분사된 우레아는 배기가스의 열에 의해 가수분해되어 암모니아(NH3)로 변환된다. 우레아의 가수분해에 의해 생성된 암모니아는 SCR 반응기(120)의 동작시 배기가스와 함께 SCR 반응기(120)로 공급되어 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물(NOx)을 질소(N2)로 환원시킨다. 참고로, 우레아(CO(NH2)2)는 약 160℃ 이상의 온도에서 가수분해된다. A urea injection nozzle 150 is provided at one point of the engine exhaust pipe 110 , that is, at a point on the front end side of the integrated valve system 140 . The urea injection nozzle 150 serves to inject urea (CO(NH 2 ) 2 ) to the engine exhaust pipe 110, and the urea injected into the engine exhaust pipe 110 is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to ammonia ( NH 3 ). Ammonia generated by hydrolysis of urea is supplied to the SCR reactor 120 together with the exhaust gas during operation of the SCR reactor 120 to reduce nitrogen oxides (NO x ) contained in the exhaust gas to nitrogen (N 2 ). make it For reference, urea (CO(NH 2 ) 2 ) is hydrolyzed at a temperature of about 160° C. or higher.

종래 기술의 경우, 엔진배기관(110)에서 바이패스 배관(130)이 분기되는 지점과 SCR 반응기(120) 사이에 우레아 분사노즐(150)이 구비되는 형태이어서, 우레아 분사노즐(150)이 구비되는 지점과 SCR 반응기(120) 사이의 거리가 짧아 우레아의 가수분해효율이 저하되는 문제가 있었으나, 본 발명의 경우 상술한 바와 같이 일체형 밸브시스템(140) 전단측의 엔진배기관(110) 일 지점에 우레아 분사노즐(150)이 구비되는 구조임에 따라 우레아의 이동거리가 길어져 우레아의 가수분해효율이 향상될 수 있다. In the case of the prior art, the urea injection nozzle 150 is provided between the branching point of the bypass pipe 130 in the engine exhaust pipe 110 and the SCR reactor 120, so that the urea injection nozzle 150 is provided. There was a problem in that the hydrolysis efficiency of urea was lowered because the distance between the point and the SCR reactor 120 was short. According to the structure in which the injection nozzle 150 is provided, the movement distance of urea is long, so that the hydrolysis efficiency of urea can be improved.

이상, 도 2 및 도 3a, 도 3b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템에 대해 설명하였다. 한편, 상술한 실시예에 있어서, SCR 반응기(120)와 연결되는 SCR 반응기 연결구(121)가 구비되고, 상기 밸브 블레이드(141)는 일체형 밸브시스템(140) 내측의 배기가스 통로에 90도 힌지 회전이 가능하도록 구비되며, 상기 밸브 블레이드(141)의 90도 힌지 회전동작에 따라 SCR 반응기(120)의 통로 또는 바이패스 배관(130)의 통로가 선택적으로 개폐됨을 기술하였다. Above, the SCR system according to an embodiment of the present invention has been described with reference to FIGS. 2 and 3A and 3B. On the other hand, in the above-described embodiment, the SCR reactor connector 121 connected to the SCR reactor 120 is provided, and the valve blade 141 is hinged at 90 degrees to the exhaust gas passage inside the integrated valve system 140 . It has been described that the passage of the SCR reactor 120 or the passage of the bypass pipe 130 is selectively opened and closed according to the 90 degree hinge rotation operation of the valve blade 141.

상술한 도 2의 실시예는 SCR 반응기 연결구(121)의 개구방향과 일체형 밸브시스템에서의 바이패스 배관측 통로의 개구방향이 직각을 이룸이 전제되며, 이와 같은 상태에서 밸브 블레이드(141)는 90도 힌지 회전동작을 수행한다. 달리 표현하여, SCR 반응기 연결구(121)의 개구방향은 수직방향이고, 일체형 밸브시스템에서의 바이패스 배관측 통로의 개구방향은 수평방향이라 할 수 있다. In the embodiment of FIG. 2 described above, it is premised that the opening direction of the SCR reactor connector 121 and the opening direction of the bypass pipe side passage in the integrated valve system form a right angle, and in this state, the valve blade 141 is 90 Also performs a hinge rotation operation. In other words, the opening direction of the SCR reactor connector 121 is vertical, and the opening direction of the bypass pipe side passage in the integrated valve system is horizontal.

본 발명은 바이패스 배관(130)으로 공급되는 배기가스 유량을 증가시킬 수 있는 실시예를 추가적으로 제시한다. 도 4에 도시한 바와 같이, SCR 반응기 연결구(121)의 개구방향을 수직방향에서 사선방향으로 설계하면, SCR 반응기 연결구(121)의 단면적은 수직방향에 비해 단면적이 증가된다. 따라서, SCR 반응기 연결구(121)의 개구방향을 사선방향으로 설계되면 SCR 반응기 연결구(121)를 닫기 위한 밸브 블레이드(140)의 면적 또한 증가되며, 밸브 블레이드(140)의 면적이 증가되면 일체형 밸브시스템에서의 바이패스 배관측 통로의 개구면적 역시 증가됨을 의미한다. 이 때, 밸브 블레이드(140)는 도 4와 같이 둔각범위에서 힌지회전되거나 도 5에 도시한 바와 같이 예각범위 내에서 힌지회전되도록 할 수 있다. 도 5의 경우, 일체형 밸브시스템의 일측에 고정턱을 구비시켜 밸브 블레이드가 수직기점에서 예각범위 내에서 힌지회전되도록 할 수 있다. The present invention additionally presents an embodiment capable of increasing the exhaust gas flow rate supplied to the bypass pipe 130 . As shown in FIG. 4 , when the opening direction of the SCR reactor connector 121 is designed in a diagonal direction from the vertical direction, the cross-sectional area of the SCR reactor connector 121 is increased compared to the vertical direction. Therefore, when the opening direction of the SCR reactor connector 121 is designed in an oblique direction, the area of the valve blade 140 for closing the SCR reactor connector 121 is also increased, and when the area of the valve blade 140 is increased, the integrated valve system This means that the opening area of the passage on the bypass pipe side is also increased. At this time, the valve blade 140 may be hinge-rotated in an obtuse angle range as shown in FIG. 4 or hinge-rotated within an acute angle range as shown in FIG. 5 . In the case of FIG. 5, a fixed jaw is provided on one side of the integrated valve system so that the valve blade can be hingedly rotated within an acute angle range from the vertical origin.

이와 같이, SCR 반응기 연결구(121)의 개구방향을 사선방향으로 설계함으로써 바이패스 배관측 통로의 개구면적을 넓일 수 있어, 바이패스 배관(130)으로 공급되는 배기가스 유량을 증가시킬 수 있다. As described above, by designing the opening direction of the SCR reactor connector 121 in a diagonal direction, the opening area of the bypass pipe-side passage can be increased, so that the exhaust gas flow rate supplied to the bypass pipe 130 can be increased.

한편, 도 6a에 도시한 바와 같이 SCR 반응기 출구배관(131)과 바이패스 출구배관(132)이 독립적으로 구비되며, 이와 같이 SCR 반응기 출구배관(131)과 바이패스 출구배관(132)이 독립적으로 구비됨에 따라, 바이패스 출구배관(132)을 통해 배출되는 배기가스가 SCR 반응기측으로 역류되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다. 다른 실시예로, 도 6b 및 도 6c에 도시한 바와 같이 독립적으로 구비되는 SCR 반응기 출구배관과 바이패스 출구배관을 일정 거리 연장된 지점에서 합류되도록 할 수도 있다. On the other hand, as shown in FIG. 6a, the SCR reactor outlet pipe 131 and the bypass outlet pipe 132 are independently provided, and in this way, the SCR reactor outlet pipe 131 and the bypass outlet pipe 132 are independently provided. As provided, it is possible to fundamentally prevent the exhaust gas discharged through the bypass outlet pipe 132 from flowing back to the SCR reactor side. In another embodiment, as shown in FIGS. 6B and 6C , the independently provided SCR reactor outlet pipe and the bypass outlet pipe may be joined at a point extending a certain distance.

110 : 배기관 111 : 배기관 연결구
120 : SCR 반응기 121 : SCR 반응기 연결구
130 : 바이패스 배관 131 : 바이패스 배관 연결구
140 : 일체형 밸브시스템 141 : 밸브 블레이드
150 : 우레아 분사노즐110: exhaust pipe 111: exhaust pipe connector
120: SCR reactor 121: SCR reactor connector
130: bypass pipe 131: bypass pipe connector
140: integral valve system 141: valve blade
150: urea injection nozzle

Claims (9)

SCR 촉매를 구비하며, 질소산화물의 환원반응 공간을 제공하는 SCR 반응기;
상기 SCR 반응기와 결합되어 구비되며, SCR 반응기를 거치지 않는 배기가스를 배기하는 바이패스 배관;
엔진배기관, SCR 반응기 및 바이패스 배관을 일체형으로 결합시킴과 함께 밸브 블레이드의 동작에 따라 배기관의 배기가스를 SCR 반응기 또는 바이패스 배관으로 선택적으로 공급하는 일체형 밸브시스템; 및
상기 일체형 밸브시스템의 일측에 연결되어 엔진 배기가스를 공급하는 배기관;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템.
SCR reactor having an SCR catalyst and providing a space for the reduction reaction of nitrogen oxides;
a bypass pipe that is provided in combination with the SCR reactor and exhausts exhaust gas that does not pass through the SCR reactor;
An integrated valve system for selectively supplying the exhaust gas of the exhaust pipe to the SCR reactor or the bypass pipe according to the operation of the valve blade while integrally coupling the engine exhaust pipe, the SCR reactor, and the bypass pipe; and
and an exhaust pipe connected to one side of the integrated valve system to supply engine exhaust gas.
 제 1 항에 있어서, 상기 일체형 밸브시스템의 하단 일측에는 배기관과 연결되는 배기관 연결구가 구비되고, 상기 일체형 밸브시스템의 상단 일측에는 SCR 반응기와 연결되는 SCR 반응기 연결구가 구비되며, 상단 다른 일측에는 바이패스 배관과 연결되는 바이패스 배관 연결구가 구비되는 것을 특징으로 하는 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템.
The method of claim 1, wherein an exhaust pipe connector connected to an exhaust pipe is provided at one lower end of the integrated valve system, an SCR reactor connector connected to the SCR reactor is provided at an upper end side of the integrated valve system, and the other upper end has a bypass An SCR system in which an SCR pipe and a bypass pipe are integrated, characterized in that a bypass pipe connector connected to the pipe is provided.
 제 2 항에 있어서, SCR 반응기 연결구의 개구방향과 일체형 밸브시스템에서의 바이패스 배관측 통로의 개구방향은 직각을 이루며, 밸브 블레이드는 90도 힌지 회전동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템.
3. The SCR pipe and bypass according to claim 2, wherein the opening direction of the SCR reactor connector and the opening direction of the bypass pipe side passage in the integrated valve system form a right angle, and the valve blade performs a 90 degree hinge rotation operation. SCR system with integrated pass piping.
 제 2 항에 있어서, SCR 반응기 연결구와 바이패스 배관 연결구 중 적어도 어느 하나는 사선방향으로 개구되는 것을 특징으로 하는 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템.
The SCR system according to claim 2, wherein at least one of the SCR reactor connector and the bypass pipe connector is opened in an oblique direction.
 제 4 항에 있어서, 밸브 블레이드의 힌지회전각도는 둔각범위 또는 예각범위 내인 것을 특징으로 하는 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템.
5. The SCR system of claim 4, wherein the hinge rotation angle of the valve blade is within an obtuse angle range or an acute angle range.
 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 블레이드는 일체형 밸브시스템 내측의 배기가스 통로에 90도 각도 범위 내에서 힌지회전이 가능하도록 구비되며, 상기 밸브 블레이드의 90도 각도 범위 내에서 힌지회전 동작에 따라 SCR 반응기 연결구 또는 바이패스 배관 연결구가 선택적으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템.
The SCR reactor according to claim 1, wherein the valve blade is hingedly rotatable within a 90 degree angular range in the exhaust gas passage inside the integrated valve system, and is hinged within a 90 degree angular range of the valve blade. An SCR system in which an SCR pipe and a bypass pipe are integrated, characterized in that a connector or a bypass pipe connector is selectively opened and closed.
 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 블레이드의 회전범위를 조절하여 SCR 반응기 및 바이패스 배관에 공급되는 배기가스의 유량을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템.
The SCR system according to claim 1, wherein the flow rate of exhaust gas supplied to the SCR reactor and the bypass pipe can be adjusted by adjusting the rotation range of the valve blade.
 제 1 항에 있어서, 상기 일체형 밸브시스템 전단측의 배기관의 일 지점에, 우레아 분사노즐이 구비되는 것을 특징으로 하는 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템.
The SCR system according to claim 1, wherein a urea injection nozzle is provided at a point of the exhaust pipe at the front end of the integrated valve system.
 제 1 항에 있어서, 상기 SCR 반응기의 출구배관과 바이패스 배관의 출구배관은 독립적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 SCR 배관과 바이패스 배관이 일체화된 SCR 시스템. The SCR system according to claim 1, wherein the outlet pipe of the SCR reactor and the outlet pipe of the bypass pipe are independently provided.
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