KR20220066641A - Reaction for selective catalytic reduction - Google Patents

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KR20220066641A
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이재문
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에이치에스디엔진 주식회사
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Abstract

An embodiment of the present invention relates to a selective catalytic reduction reactor which comprises: an exhaust gas inlet unit connected in one direction to an exhaust flow path through which exhaust gas including nitrogen oxide flows; an exhaust gas outlet unit connected in the other direction to the exhaust flow path; a main body unit connected to the exhaust gas inlet unit and the exhaust gas outlet unit in a direction intersecting with a longitudinal direction of the exhaust flow path to contain a catalyst inside; a first opening/closing valve arranged between the exhaust gas inlet unit and the main body unit to control introduction of the exhaust gas into the main body unit; and a second opening/closing valve arranged between the exhaust gas outlet unit and the main body unit to control discharge of the exhaust gas from the main body unit. Accordingly, the structure of the selective catalytic reduction reactor according to the present invention is simplified to minimize space necessary for installation.

Description

선택적 촉매 환원 반응기{REACTION FOR SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION}Selective catalytic reduction reactor

본 발명은 선택적 촉매 환원 반응기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 선택적 촉매 환원 반응을 통해 저감시키는 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 for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas through a selective catalytic reduction reaction.

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, or from thermal power plants or factories.

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. In the selective catalytic reduction system, the exhaust gas and the reducing agent pass together through a reactor in which the catalyst is installed, and the nitrogen oxides and the reducing agent contained in the exhaust gas are reacted 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 (IMO Tier-III) for engine international air pollution prevention 3rd regulation. Therefore, an effective operation method along with a low-cost and high-efficiency denitrification facility is required.

한편, 선택적 촉매 환원 시스템의 미가동시 배기가스를 촉매가 설치된 반응기를 우회하여 이동시키기 위한 바이패스 라인이 별도로 설치되어야 한다. 바이패스 라인은 선택적 촉매 환원 시스템의 미가동시 배기가스에 함유된 이물질(soot) 등에 의해 촉매가 불필요하게 손상되는 것을 방지하고, 선택적 촉매 환원 시스템에 이상이 발생한 경우에 배기가스를 배출시켜 내연기관을 정상적으로 운전시킬 수 있게 하지만, 선박과 같이 한정된 공간에서는 바이패스 라인이 많은 공간을 차지하는 문제점이 있다.On the other hand, when the selective catalytic reduction system is not in operation, a bypass line for bypassing the reactor in which the catalyst is installed and moving the exhaust gas must be separately installed. The bypass line prevents the catalyst from being unnecessarily damaged by foreign substances (soot) contained in the exhaust gas when the selective catalytic reduction system is not in operation, and discharges the exhaust gas when an abnormality occurs in the selective catalytic reduction system to protect the internal combustion engine. Although it can be operated normally, there is a problem that the bypass line occupies a lot of space in a limited space such as a ship.

본 발명의 실시예는 구성을 간소화하여 설치에 요구되는 공간을 최소화한 선택적 촉매 환원 반응기를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a selective catalytic reduction reactor that minimizes the space required for installation by simplifying the configuration.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 반응기는 질소산화물을 함유한 배기가스가 이동하는 배기 유로에 일 방향으로 연결된 배기가스 유입부와, 상기 배기 유로에 타방향으로 연결된 배기가스 배출부와, 상기 배기 유로의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 각각 연결되며 내부에 촉매가 설치된 본체부와, 상기 배기가스 유입부와 상기 본체부 사이에 마련되어 상기 본체부로의 배기가스 유입을 제어하는 제1 개폐 밸브, 그리고 상기 배기가스 배출부와 상기 본체부 사이에 마련되어 상기 본체부로부터의 배기가스 배출을 제어하는 제2 개폐 밸브를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction reactor includes an exhaust gas inlet connected in one direction to an exhaust passage through which the exhaust gas containing nitrogen oxide moves, and an exhaust gas exhaust connected to the exhaust passage in the other direction, A main body part connected to the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet in a direction crossing the longitudinal direction of the exhaust flow path and having a catalyst installed therein, and provided between the exhaust gas inlet and the main body to the body part a first opening/closing valve for controlling the inflow of exhaust gas of

상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 연결된 상기 본체부의 일측에 반대되는 타측 면은 곡면으로 형성될 수 있다.The other surface opposite to one side of the main body connected to the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet may be formed as a curved surface.

상기 본체부의 상기 타측 면은 중심으로 갈수록 상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 멀어지는 방향으로 돌출될 수 있다.The other surface of the main body may protrude in a direction away from the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet toward the center.

상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 연결된 상기 본체부의 일측에 반대되는 타측 면은 다각면으로 형성될 수 있다.The other surface opposite to one side of the main body connected to the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet may be formed in a polygonal shape.

상기 본체부의 상기 타측 면은 중심으로 갈수록 상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 멀어지는 방향으로 기울기를 갖는 경사면을 포함할 수 있다.The other side surface of the main body may include an inclined surface having a slope in a direction away from the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet toward the center.

상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 연결된 상기 본체부의 일측에 반대되는 타측 면과 상기 촉매 사이에 가이드 베인이 설치될 수 있다.A guide vane may be installed between the catalyst and the other surface opposite to one side of the main body connected to the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet.

상기 촉매는 상기 배기가스 유입부와 대향하는 제1 촉매부와, 상기 배기가스 배출부와 대향하는 제2 촉매부를 포함할 수 있다.The catalyst may include a first catalyst unit facing the exhaust gas inlet and a second catalyst unit facing the exhaust gas discharge unit.

상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브는 다단 플립(flip) 댐퍼일 수 있다.The first on-off valve and the second on-off valve may be multi-stage flip dampers.

상기 배기 유로를 따라 이동하는 배기가스의 유동 흐름에 따라 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브의 개도율을 조절할 수 있다.Opening rates of the first on-off valve and the second on-off valve may be adjusted according to a flow flow of the exhaust gas moving along the exhaust passage.

또한, 상기한 선택적 촉매 환원 반응기는 상기 배기가스 유입부와 상기 배기가스 배출부를 상기 배기 유로의 길이 방향으로 연결하는 바이패스 연결부와, 상기 바이패스 연결부 상에 설치되어 상기 바이패스 연결부를 통과하는 배기가스의 유량을 제어하는 컨트롤 밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction reactor includes a bypass connecting portion connecting the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet in the longitudinal direction of the exhaust passage, and the exhaust is installed on the bypass connecting portion and passes through the bypass connecting portion. It may further include a control valve for controlling the flow rate of the gas.

또한, 상기 바이패스 연결부와 상기 컨트롤 밸브 사이에 밸로즈(bellows)가 마련될 수 있다.In addition, bellows may be provided between the bypass connection part and the control valve.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 반응기는 구성을 간소화하여 설치에 요구되는 공간을 최소화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction reactor can minimize the space required for installation by simplifying the configuration.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 선택적 촉매 환원 반응기의 내부 투영도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 선택적 촉매 환원 반응기의 동작 상태를 나타낸 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기의 단면도이다.1 is a perspective view of a selective catalytic reduction reactor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an internal projection view of the selective catalytic reduction reactor of FIG. 1 .
3 and 4 are cross-sectional views illustrating an operating state of the selective catalytic reduction reactor of FIG. 1 .
5 is a cross-sectional view of a selective catalytic reduction reactor according to a second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a selective catalytic reduction reactor according to a third 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, the 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 실시예들에서는 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 in other embodiments, only configurations different from those of the first embodiment will be described. .

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. And the same reference numerals are used to denote 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 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)를 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction reactor 101 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 .

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 엔진이거나 4행정 중속 디젤 엔진일 수 있다.The selective catalytic reduction reactor 101 according to the first embodiment of the present invention is used in a selective catalytic reduction (SCR) system for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from a power plant. . For example, the power unit may be a diesel engine used as a main power source for supplying propulsion to a ship. Further, the diesel engine may be a two-stroke low-speed diesel engine for marine use or a four-stroke medium-speed diesel engine.

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 유로(160)를 통해 이동할 수 있다. 즉, 배기 유로(160)는 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 may move through the exhaust passage 160 . That is, the exhaust passage 160 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 catalytic reduction reactor 101 .

또한, 선택적 촉매 환원 반응기(101)의 전단에 연결되는 배기 유로(160)에는 환원제 분사부(170)가 설치될 수 있다. 환원제 분사부(170)는 배기 유로(160)를 따라 이동하여 선택적 촉매 환원 반응기(101)에 유입될 배기가스를 향해 환원제를 분사할 수 있다. 이때, 환원제 분사부(170)는 질소산화물을 저감시키기 위한 환원제로 암모니아(NH3) 수용액을 분사할 수 있다. 하지만, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 환원제 분사부(170)는 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액 또는 무수 암모니아 등을 분사할 수도 있다. 예를 들어, 환원제 분사부(170)에서 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액이 분사되면, 우레아 수용액은 가수분해 또는 열분해되어 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)을 생성한다. 그리고 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해된다. 즉, 우레아 수용액은 분해되어 최종적으로 질소산화물과 반응하는 암모니아를 생성하게 된다.In addition, the reducing agent injection unit 170 may be installed in the exhaust passage 160 connected to the front end of the selective catalytic reduction reactor 101 . The reducing agent injection unit 170 may move along the exhaust flow path 160 to inject the reducing agent toward the exhaust gas to be introduced into the selective catalytic reduction reactor 101 . At this time, the reducing agent injection unit 170 may spray ammonia (NH 3 ) aqueous solution as a reducing agent for reducing nitrogen oxides. However, the first embodiment of the present invention is not limited thereto, and the reducing agent injection unit 170 may spray urea (urea, CO(NH 2 ) 2 ) aqueous solution or anhydrous ammonia. For example, when the urea (urea, CO (NH 2 ) 2 ) aqueous solution is sprayed from the reducing agent injection unit 170, the urea aqueous solution is hydrolyzed or pyrolyzed to ammonia (NH 3 ) and isocyanic acid (HNCO) create And isocyanic acid (HNCO) is again decomposed into ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ). That is, the aqueous urea solution is decomposed to produce ammonia that finally reacts with nitrogen oxides.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 배기가스 유입부(310), 배기가스 배출부(390), 본체부(350), 제1 개폐 밸브(510), 및 제2 개폐 밸브(520)를 포함할 수 있다.1 to 4, the selective catalytic reduction reactor 101 according to the first embodiment of the present invention has an exhaust gas inlet 310, an exhaust gas outlet 390, a main body 350, It may include a first opening/closing valve 510 and a second opening/closing valve 520 .

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 바이패스 연결부(200), 컨트롤 밸브(500), 및 밸로즈(bellows)(250)를 더 포함할 수 있다.In addition, the selective catalytic reduction reactor 101 according to the first embodiment of the present invention may further include a bypass connection 200 , a control valve 500 , and bellows 250 .

배기가스 유입부(310)는 배기 유로(160)에 일 방향으로 연결될 수 있다. 배기가스 유입부(310)는 챔버와 같이 소정의 공간을 형성하며 배기가스 유입부(310)의 일측에 형성된 유입구를 통해 배기 유로(160)와 연결될 수 있다. 즉, 배기가스 유입부(310)에 형성된 유입구는 배기 유로(160)의 길이 방향으로 형성될 수 있다.The exhaust gas inlet 310 may be connected to the exhaust flow path 160 in one direction. The exhaust gas inlet 310 forms a predetermined space like a chamber, and may be connected to the exhaust flow path 160 through an inlet formed at one side of the exhaust gas inlet 310 . That is, the inlet formed in the exhaust gas inlet 310 may be formed in the longitudinal direction of the exhaust flow path 160 .

배기가스 배출부(390)는 배기 유로(160)에 타 방향으로 연결될 수 있다. 배기가스 배출부(390)는 챔버와 같이 소정의 공간을 형성하며 배기가스 배출부(390)의 일측에 형성된 배출구를 통해 배기 유로(160)와 연결될 수 있다. 즉, 배기가스 배출부(390)에 형성된 배출구는 배기 유로(160)의 길이 방향으로 형성될 수 있다. 그리고 배기가스 유입부(310)의 유입구와 배기가스 배출부(390)의 배출구는 서로 반대 방향으로 형성될 수 있다.The exhaust gas discharge unit 390 may be connected to the exhaust flow path 160 in another direction. The exhaust gas discharge unit 390 forms a predetermined space like a chamber and may be connected to the exhaust flow path 160 through an exhaust port formed on one side of the exhaust gas discharge unit 390 . That is, the exhaust port formed in the exhaust gas discharge unit 390 may be formed in the longitudinal direction of the exhaust flow path 160 . In addition, the inlet of the exhaust gas inlet 310 and the outlet of the exhaust gas outlet 390 may be formed in opposite directions.

본체부(350)는 배기 유로(160)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배기가스 유입부(310) 및 배기가스 배출부(390)와 각각 연결될 수 있다. 즉, 본체부(350)가 배기가스 유입부(310) 및 배기가스 배출부(390)와 연결되는 방향은 배기가스 유입부(310)의 유입구 및 배기가스 배출부(390)의 배출구가 형성된 방향과 교차할 수 있다.The body part 350 may be respectively connected to the exhaust gas inlet 310 and the exhaust gas exhaust 390 in a direction crossing the longitudinal direction of the exhaust flow path 160 . That is, the direction in which the body part 350 is connected to the exhaust gas inlet 310 and the exhaust gas outlet 390 is the direction in which the inlet of the exhaust gas inlet 310 and the outlet of the exhaust gas outlet 390 are formed. can intersect with

또한, 배기가스 유입부(310) 및 배기가스 배출부(390)와 연결된 본체부(350)의 일측에 반대되는 타측 면은 곡면(355)으로 형성될 수 있다. 이때, 본체부(350)의 타측 면은 중심으로 갈수록 배기가스 유입부(310) 및 배기가스 배출부(390)와 멀어지는 방향으로 돌출될 수 있다.In addition, the other side opposite to one side of the main body 350 connected to the exhaust gas inlet 310 and the exhaust gas exhaust 390 may be formed as a curved surface 355 . In this case, the other side surface of the main body 350 may protrude in a direction away from the exhaust gas inlet 310 and the exhaust gas exhaust 390 toward the center.

따라서, 배기가스 유입부(310)로 유입된 후 본체부(350)로 이동한 배기가스는 곡면(355)으로 형성된 본체부(350)의 타측 면에 부딪혀 배기가스 배출부(390) 방향으로 용이하게 방향 전환을 할 수 있게 된다.Therefore, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inlet 310 and then moving to the main body 350 collides with the other surface of the body 350 formed of the curved surface 355 and is easily directed toward the exhaust gas outlet 390 . be able to change direction.

또한, 본체부(350)의 내부에는 촉매(400)가 설치될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서, 촉매(400)는 배기가스 유입부(310)와 대향하는 제1 촉매부(410)와, 배기가스 배출부(390)와 대향하는 제2 촉매부(420)를 포함할 수 있다.In addition, the catalyst 400 may be installed inside the body part 350 . In the first embodiment of the present invention, the catalyst 400 includes a first catalyst unit 410 facing the exhaust gas inlet 310 and a second catalyst unit 420 facing the exhaust gas discharge unit 390 . may include

또한, 촉매(400)는 모듈 형태로 배치될 수 있으며, 복수의 촉매 모듈이 본체부(350) 내부에서 배기가스가 이동하는 방향에 교차하는 방향으로 적재되어 복수의 촉매층을 형성할 수 있다.In addition, the catalyst 400 may be disposed in the form of a module, and a plurality of catalyst modules may be loaded in a direction crossing the movement direction of the exhaust gas inside the body part 350 to form a plurality of catalyst layers.

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(400)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 in a rectangular parallelepiped or a cube as described above, it is easy to load the catalyst module, and it is easy to replace and transport the catalyst module, and it is possible to maximize the efficiency of the catalyst 400 included in the catalyst module.

또한, 촉매(400)는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 촉매(400)는 섭씨 200도 내지 섭씨 500도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매(400)가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매(400)가 활성 온도 범위 밖에서 반응하면, 촉매(400)가 피독되면서 효율이 저하된다.In addition, the catalyst 400 may be made of various materials known to those skilled in the art, such as zeolite, vanadium, and platinum. For example, the catalyst 400 may have an activation temperature within the range of 200 degrees Celsius to 500 degrees Celsius. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst 400 can stably reduce nitrogen oxides without being poisoned. When the catalyst 400 reacts outside the active temperature range, the catalyst 400 is poisoned and the efficiency is lowered.

예를 들어, 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도에서 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 환원 반응이 일어나면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 환원제인 암모니아(NH3)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다. 구체적으로, 촉매(400)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(400)에 흡착되어 촉매(400)의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해되므로, 본체부(350) 내의 촉매(400)를 승온시켜 피독된 촉매(400)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 catalyst 400 may include at least one of ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) and ammonium bisulfate (NH 4 HSO 4 ). This catalyst poisoning material is adsorbed to the catalyst 400 to reduce the activity of the catalyst 400 . Since the catalyst poisoning material decomposes at a relatively high temperature, that is, at a temperature within the range of 350 degrees Celsius to 450 degrees Celsius, the poisoned catalyst 400 can be regenerated by increasing the temperature of the catalyst 400 in the body part 350 .

제1 개폐 밸브(510)는 배기가스 유입부(310)와 본체부(350) 사이에 마련되어 본체부(350)로의 배기가스 유입을 제어할 수 있다.The first opening/closing valve 510 may be provided between the exhaust gas inlet 310 and the main body 350 to control the exhaust gas inflow into the main body 350 .

제2 개폐 밸브(520)는 배기가스 배출부(390)와 본체부(350) 사이에 마련되어 본체부(350)로부터의 배기가스 배출을 제어할 수 있다. 구체적으로, 배기 유로(160)를 따라 이동하는 배기가스의 유동 흐름에 따라 제1 개폐 밸브(510) 및 제2 개폐 밸브(520)의 개도율이 조절될 수 있다.The second opening/closing valve 520 may be provided between the exhaust gas discharge unit 390 and the body unit 350 to control exhaust gas discharge from the body unit 350 . Specifically, the opening rates of the first on-off valve 510 and the second on-off valve 520 may be adjusted according to the flow of exhaust gas moving along the exhaust passage 160 .

또한, 일례로, 제1 개폐 밸브(510) 및 제2 개폐 밸브(520)는 다단 플립(flip) 댐퍼일 수 있다.Also, as an example, the first on/off valve 510 and the second on/off valve 520 may be multi-stage flip dampers.

바이패스 연결부(200)는 배기가스 유입부(310)와 배기가스 배출부(390)를 배기 유로(160)의 길이 방향으로 연결할 수 있다. 구체적으로, 배기가스 유입부(310)는 유입구가 형성된 일 영역에 반대되는 타 영역에 연결구가 형성되고, 배기가스 배출부(390)는 배출구가 형성된 일 영역에 반대되는 타 영역에 연결구가 형성될 수 있다. 그리고 배기가스 유입부(310)의 연결구와 배기가스 배출부(390)의 연결구는 서로 대향하며, 바이패스 연결부(200)는 배기가스 유입부(310)의 연결구와 배기가스 배출부(390)의 연결구 사이에 설치될 수 있다.The bypass connection part 200 may connect the exhaust gas inlet 310 and the exhaust gas exhaust 390 in the longitudinal direction of the exhaust flow path 160 . Specifically, the exhaust gas inlet 310 has a connector formed in the other region opposite to one region where the inlet is formed, and the exhaust gas outlet 390 has a connector formed in the other region opposite to the one region in which the outlet is formed. can And the connector of the exhaust gas inlet 310 and the connector of the exhaust gas outlet 390 face each other, and the bypass connector 200 is the connector of the exhaust gas inlet 310 and the exhaust gas outlet 390. It can be installed between the connectors.

컨트롤 밸브(500)는 바이패스 연결부(200) 상에 설치되어 바이패스 연결부(200)를 통과하는 배기가스의 유량을 제어할 수 있다. 컨트롤 밸브(500)는 바이패스 연결부(200)를 통과하는 배가기스의 유량을 제어함으로써, 본체부(350)로 유입되는 배기가스의 유량을 간접적으로 제어할 수도 있다.The control valve 500 may be installed on the bypass connection part 200 to control the flow rate of exhaust gas passing through the bypass connection part 200 . The control valve 500 may indirectly control the flow rate of the exhaust gas flowing into the main body 350 by controlling the flow rate of the exhaust gas passing through the bypass connection part 200 .

밸로즈(bellows)(250)는 바이패스 연결부(200)와 컨트롤 밸브(500) 사이에 마련될 수 있다. 밸로즈(250)는 유연성 및 밀봉성 등을 필요로 하는 경우에 쓰이는 매끄러운 산형의 연속 단면을 가진 관을 의미하며, 한쪽 부착부에 힘이 가해져도 그 변형을 흡수하여 다른 끝으로 전하지 않는 특징을 갖는다. 본 발명의 제1 실시예에서, 밸로즈(250)는 고온의 배기가스에 노출되는 선택적 촉매 환원 반응기(101)에 열변형이 발생되어 구조적으로 발생될 수 있는 파손을 방지하게 된다.Bellows 250 may be provided between the bypass connection 200 and the control valve 500 . The bellows 250 refers to a tube having a smooth ridge-shaped continuous cross-section used when flexibility and sealing properties are required, etc. have In the first embodiment of the present invention, the bellows 250 prevents damage that may be structurally caused by thermal deformation occurring in the selective catalytic reduction reactor 101 exposed to high temperature exhaust gas.

본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)를 동작 상태별로 살펴보면, 도 3은 배기가스가 본체부(350)에 마련된 촉매(400)를 거치면서 질소산화물을 저감시키는 동작을 나타내며, 도 4는 바이패스 연결부(200)와 컨트롤 밸브(500)를 통해 배기가스가 촉매(400)를 거치지 않고 배출되는 동작을 나타낸다.Looking at the selective catalytic reduction reactor 101 according to the first embodiment of the present invention by operation state, FIG. 3 shows the operation of reducing nitrogen oxide while exhaust gas passes through the catalyst 400 provided in the body part 350 , FIG. 4 shows an operation in which exhaust gas is discharged without passing through the catalyst 400 through the bypass connection part 200 and the control valve 500 .

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 구성을 간소화하여 설치에 요구되는 공간을 최소화할 수 있다. 특히, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 배기가스를 배이패스시키기 위해 요구되는 공간을 최소화할 수 있다.By such a configuration, the selective catalytic reduction reactor 101 according to the first embodiment of the present invention can minimize the space required for installation by simplifying the configuration. In particular, according to the first embodiment of the present invention, it is possible to minimize the space required to bypass the exhaust gas.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 .

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(102)는 배기가스 유입부(310) 및 배기가스 배출부(390)와 연결된 본체부(350)의 일측에 반대되는 타측 면과 촉매(400) 사이에 설치된 가이드 베인(640)을 더 포함할 수 있다. 또한, 가이드 베인(640)을 제외하면 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(102)의 구성은 전술한 제1 실시예와 동일하다.5, the selective catalytic reduction reactor 102 according to the second embodiment of the present invention is at one side of the main body 350 connected to the exhaust gas inlet 310 and the exhaust gas outlet 390. A guide vane 640 installed between the opposite surface and the catalyst 400 may be further included. In addition, except for the guide vanes 640, the configuration of the selective catalytic reduction reactor 102 according to the second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment described above.

구체적으로, 가이드 베인(640)은 배기가스 유입부(310)로 유입된 후 제1 촉매부(410)를 통과한 배기가스를 제2 촉매부(420)를 향해 고르게 분배시킬 수 있다. 일례로, 가이드 베인(640)은 원호 형상의 복수의 날개를 포함할 수 있으며, 복수의 날개는 배기가스 유입부(310) 및 배기가스 배출부(390)에 가까워질수록 상대적으로 낮은 곡률 반경을 가질 수 있다.Specifically, the guide vane 640 may evenly distribute the exhaust gas that has passed through the first catalyst unit 410 after flowing into the exhaust gas inlet 310 toward the second catalyst unit 420 . As an example, the guide vane 640 may include a plurality of arc-shaped blades, and the plurality of blades has a relatively low radius of curvature as it approaches the exhaust gas inlet 310 and the exhaust gas exhaust 390 . can have

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(102)도 구성을 간소화하여 설치에 요구되는 공간을 최소화할 수 있다.By such a configuration, the selective catalytic reduction reactor 102 according to the second embodiment of the present invention also simplifies the configuration to minimize the space required for installation.

또한, 본체부(350)의 내부에서 배기가스의 흐름을 고르게 분포시켜 촉매(400)의 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the efficiency of the catalyst 400 may be improved by evenly distributing the flow of the exhaust gas inside the body part 350 .

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 .

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(103)는 배기가스 유입부(310) 및 배기가스 배출부(390)와 연결된 본체부(350)의 일측에 반대되는 타측 면은 다각면으로 형성될 수 있다. 특히, 본체부(350)의 타측 면은 중심으로 갈수록 배기가스 유입부(310) 및 배기가스 배출부(390)와 멀어지는 방향으로 기울기를 갖는 경사면(357)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6 , the selective catalytic reduction reactor 103 according to the third embodiment of the present invention is at one side of the main body 350 connected to the exhaust gas inlet 310 and the exhaust gas outlet 390 . The opposite side surface may be formed as a polygonal surface. In particular, the other surface of the main body 350 may include an inclined surface 357 having an inclination in a direction away from the exhaust gas inlet 310 and the exhaust gas exhaust 390 toward the center.

한편, 도 6에 도시하지는 않았으나, 본 발명의 제3 실시예에도 제2 실시예의 가이드 베인(640)이 적용될 수 있다. 즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(103)도 배기가스 유입부(310) 및 배기가스 배출부(390)와 연결된 본체부(350)의 일측에 반대되는 타측 면과 촉매(400) 사이에 가이드 베인(640)이 설치될 수 있다.Meanwhile, although not shown in FIG. 6 , the guide vane 640 of the second embodiment may also be applied to the third embodiment of the present invention. That is, the selective catalytic reduction reactor 103 according to the third embodiment of the present invention also has the other side opposite to one side of the main body 350 connected to the exhaust gas inlet 310 and the exhaust gas outlet 390 and the catalyst A guide vane 640 may be installed between the 400 .

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(103)도 구성을 간소화하여 설치에 요구되는 공간을 최소화할 수 있다.By such a configuration, the selective catalytic reduction reactor 103 according to the third embodiment of the present invention also simplifies the configuration to minimize the space required for installation.

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 above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics 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
160: 배기 유로
170: 환원제 분사부
200: 바이패스 연결부
250: 밸로즈
310: 배기가스 유입부
350: 본체부
355: 곡면
357: 경사면
390: 배기가스 배출부
400: 촉매
410: 제1 촉매부
420: 제2 촉매부
500: 컨트롤 밸브
510: 제1 개폐 밸브
520: 제2 개폐 밸브
640: 가이드 베인101, 102: selective catalytic reduction reactor
160: exhaust flow path
170: reducing agent injection unit
200: bypass connection
250: bellows
310: exhaust gas inlet
350: body part
355: curved surface
357: slope
390: exhaust gas discharge unit
400: catalyst
410: first catalyst unit
420: second catalyst unit
500: control valve
510: first on-off valve
520: second on-off valve
640: guide vanes

Claims (11)

질소산화물을 함유한 배기가스가 이동하는 배기 유로에 일 방향으로 연결된 배기가스 유입부;
상기 배기 유로에 타방향으로 연결된 배기가스 배출부;
상기 배기 유로의 길이 방향과 교차하는 방향으로 상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 각각 연결되며 내부에 촉매가 설치된 본체부;
상기 배기가스 유입부와 상기 본체부 사이에 마련되어 상기 본체부로의 배기가스 유입을 제어하는 제1 개폐 밸브; 및
상기 배기가스 배출부와 상기 본체부 사이에 마련되어 상기 본체부로부터의 배기가스 배출을 제어하는 제2 개폐 밸브
를 포함하는 선택적 촉매 환원 반응기.an exhaust gas inlet connected in one direction to an exhaust passage through which the exhaust gas containing nitrogen oxide moves;
an exhaust gas discharge unit connected to the exhaust passage in another direction;
a body portion connected to the exhaust gas inlet and the exhaust gas exhaust in a direction crossing the longitudinal direction of the exhaust passage, respectively, and having a catalyst installed therein;
a first opening/closing valve provided between the exhaust gas inlet and the main body to control exhaust gas inflow into the main body; and
A second opening/closing valve provided between the exhaust gas discharge part and the main body part to control exhaust gas discharge from the main body part
A selective catalytic reduction reactor comprising a. 제1항에 있어서,
상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 연결된 상기 본체부의 일측에 반대되는 타측 면은 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 1,
Selective catalytic reduction reactor, characterized in that the other side opposite to one side of the main body connected to the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet is formed in a curved surface. 제2항에 있어서,
상기 본체부의 상기 타측 면은 중심으로 갈수록 상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 멀어지는 방향으로 돌출된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.3. The method of claim 2,
Selective catalytic reduction reactor, characterized in that the other side surface of the main body protrudes in a direction away from the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet toward the center. 제1항에 있어서,
상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 연결된 상기 본체부의 일측에 반대되는 타측 면은 다각면으로 형성된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 1,
Selective catalytic reduction reactor, characterized in that the other side opposite to one side of the main body connected to the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet is formed in a polygonal shape. 제4항에 있어서,
상기 본체부의 상기 타측 면은 중심으로 갈수록 상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 멀어지는 방향으로 기울기를 갖는 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.5. The method of claim 4,
The other side surface of the main body is selective catalytic reduction reactor, characterized in that it comprises an inclined surface having a slope in a direction away from the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet toward the center. 제1항에 있어서,
상기 배기가스 유입부 및 상기 배기가스 배출부와 연결된 상기 본체부의 일측에 반대되는 타측 면과 상기 촉매 사이에 가이드 베인이 설치된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 1,
Selective catalytic reduction reactor, characterized in that the guide vane is installed between the catalyst and the other side opposite to one side of the main body connected to the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet. 제1항에 있어서,
상기 촉매는,
상기 배기가스 유입부와 대향하는 제1 촉매부와;
상기 배기가스 배출부와 대향하는 제2 촉매부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 1,
The catalyst is
a first catalyst unit facing the exhaust gas inlet;
A second catalyst unit facing the exhaust gas discharge unit
A selective catalytic reduction reactor comprising a. 제1항에 있어서,
상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브는 다단 플립(flip) 댐퍼인 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 1,
The first on-off valve and the second on-off valve are multi-stage flip dampers, characterized in that the selective catalytic reduction reactor. 제1항에 있어서,
상기 배기 유로를 따라 이동하는 배기가스의 유동 흐름에 따라 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브의 개도율을 조절하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.According to claim 1,
Selective catalytic reduction reactor, characterized in that for adjusting the opening rate of the first on-off valve and the second on-off valve according to the flow of the exhaust gas moving along the exhaust passage. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기가스 유입부와 상기 배기가스 배출부를 상기 배기 유로의 길이 방향으로 연결하는 바이패스 연결부; 및
상기 바이패스 연결부 상에 설치되어 상기 바이패스 연결부를 통과하는 배기가스의 유량을 제어하는 컨트롤 밸브
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
a bypass connector connecting the exhaust gas inlet and the exhaust gas exhaust in a longitudinal direction of the exhaust passage; and
A control valve installed on the bypass connection part to control the flow rate of exhaust gas passing through the bypass connection part
Selective catalytic reduction reactor, characterized in that it further comprises. 제10항에 있어서,
상기 바이패스 연결부와 상기 컨트롤 밸브 사이에 밸로즈(bellows)가 마련된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.11. The method of claim 10,
Selective catalytic reduction reactor, characterized in that the bellows (bellows) is provided between the bypass connection and the control valve.
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