KR20220161776A - Scr system and mixer for thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 실시예는 엔진 배기관에 설치되는 SCR 시스템용 믹서 및 SCR 시스템에 관한 것이다.This embodiment relates to a mixer for an SCR system installed in an engine exhaust pipe and an SCR system.
전 세계적으로 환경문제를 해결하기 위한 방안으로 환경규제를 강화시키며 특히 다양한 대기오염 물질 중 최근 큰 이슈인 초미세먼지 저감을 위해 전구물질로 알려진 질소산화물(NOx)을 제어하기 위한 다양한 기술개발이 가속화되고 있다. 특히, 다양한 처리기술 중 기술적, 경제적 이점을 갖춘 선택적 촉매환원법(selective catalytic reduction, SCR) 기술을 통하여 질소산화물 제거를 위해 암모니아를 환원제로 이용하는 기술이 대표적이다. As a way to solve environmental problems worldwide, environmental regulations are strengthened, and in particular, the development of various technologies to control nitrogen oxides (NOx), known as precursors, is accelerating to reduce ultrafine dust, which is a big issue among various air pollutants. It is becoming. In particular, among various treatment technologies, a technology using ammonia as a reducing agent for the removal of nitrogen oxides through a selective catalytic reduction (SCR) technology with technical and economic advantages is representative.
SCR 시스템이란, 배기가스에 환원제를 분사하여 촉매층을 통과시켜 상대적으로 저온인 250~450℃에서 질소산화물(NOx)의 환원반응을 효과적으로 진행시키는 시스템이다. 배기가스가 SCR 촉매를 통과하는 동안 화학반응(아래의 화학식 참고)을 통하여 암모니아는 질소산화물을 질소와 물로 전환시킨다.The SCR system is a system that effectively proceeds a reduction reaction of nitrogen oxides (NOx) at a relatively low temperature of 250 to 450 ° C. by injecting a reducing agent into exhaust gas and passing it through a catalyst layer. As the exhaust gas passes through the SCR catalyst, ammonia converts nitrogen oxides into nitrogen and water through a chemical reaction (see formula below).
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O : 환원반응 예시 14NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O : Reduction Example 1
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O : 환원반응 예시 2NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N2 + 3H 2 O: reduction reaction example 2
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O : 환원반응 예시 36NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O: Reduction Example 3
아래의 화학식에서 보듯이, 요소수가 분해되어 HNCO가 생성되고, HNCO가 가수분해 반응을 통해 암모니아(NH3)를 생성하며, 일반적으로 SCR 촉매 (예를 들어, 제올라이트, Zr, Ti 등)가 가수분해 촉매 역할을 한다.As shown in the chemical formula below, urea water is decomposed to produce HNCO, and HNCO generates ammonia (NH 3 ) through a hydrolysis reaction, and in general, an SCR catalyst (eg, zeolite, Zr, Ti, etc.) It acts as a decomposition catalyst.
NH2-CO-NH2 (g or l, Urea) ↔ NH3 (g) + HNCO (g) : 열분해 반응NH 2 -CO-NH 2 (g or l, Urea) ↔ NH 3 (g) + HNCO (g) : thermal decomposition reaction
HNCO (g) + H2O (g) → NH3 (g) + CO2 (g) : 가수분해 반응HNCO (g) + H 2 O (g) → NH 3 (g) + CO 2 (g) : hydrolysis reaction
한편, 상기 HNCO의 가수분해가 빠르게 일어나지 않고 낮은 온도 또는 특정 온도에 있게 되면 HNCO에 의해 부산물이 발생하는데, 이러한 부산물의 발생은 배기가스 정화에 도움이 되지 않으며 결과적으로 SCR 시스템 에서의 배기가스 정화 효율을 저하시키게 된다.On the other hand, when the hydrolysis of the HNCO does not occur rapidly and is at a low temperature or a specific temperature, by-products are generated by HNCO. The generation of these by-products does not help in exhaust gas purification and consequently the exhaust gas purification efficiency in the SCR system will lower
NH2-CO-NH2 + HNCO ↔ NH2-CO-NH-CO-NH2 (Biuret) : 불완전한 열분해 반응NH 2 -CO-NH 2 + HNCO ↔ NH 2 -CO-NH-CO-NH 2 (Biuret): incomplete thermal decomposition reaction
NH2-CO-NH-CO-NH2 + HNCO → CYA + NH3 (사이아누르산, Cyanuric acid)NH 2 -CO-NH-CO-NH 2 + HNCO → CYA + NH 3 (Cyanuric acid)
3HNCO → CYA (190℃)3HNCO → CYA (190℃)
NH2-CO-NH-CO-NH2 + HNCO → Ammelide + H2ONH 2 -CO-NH-CO-NH 2 + HNCO → Ammelide + H 2 O
NH2-CO-NH-CO-NH2 + HNCO → Ammeline + H2ONH 2 -CO-NH-CO-NH 2 + HNCO → Ammeline + H 2 O
따라서, SCR 시스템에서의 배기가스 정화 효율을 높이기 위해서는 HNCO의 가수분해를 촉진시켜 HNCO에 의한 부산물 발생을 저감시키는 것이 필요하다.Therefore, in order to increase exhaust gas purification efficiency in the SCR system, it is necessary to reduce by-product generation by HNCO by accelerating the hydrolysis of HNCO.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 요소수의 가수분해를 촉진하기 위해, 별도의 외부 가열장치가 아닌 믹서 내에 구비된 히터를 통해 날개부를 가열하는 기술을 제공하는 것이다.Against this background, an object of the present embodiment is, in one aspect, to provide a technique for heating the wings through a heater provided in the mixer rather than a separate external heating device in order to promote the hydrolysis of urea water.
전술한 목적을 달성하기 위해, 일 측면에서, 본 실시예에 따른 SCR 시스템용 믹서는 믹서의 몸체부; 상기 몸체부 내부의 중심에 배치되는 중심부; 상기 중심부의 내부에 배치되며 상기 중심부를 가열하는 히터; 상기 몸체부와 상기 중심부 사이에 형성되고, 배기가스와 요소수가 통과되는 내부 공간; 및 상기 중심부 외측면에 결합되고, 상기 중심부를 통해 상기 히터에 의해 가열됨으로써 상기 요소수를 가열하여 상기 내부 공간을 통과하는 상기 요소수의 가수분해를 촉진하는 날개부; 를 포함한다.In order to achieve the above object, in one aspect, a mixer for an SCR system according to the present embodiment includes a body portion of the mixer; a center disposed at the center of the inside of the body; a heater disposed inside the center and heating the center; an inner space formed between the body portion and the center portion and through which exhaust gas and urea water pass; and wing portions coupled to an outer surface of the central portion and heated by the heater through the central portion to heat the urea water and promote hydrolysis of the urea water passing through the internal space. includes
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 가열된 믹서의 날개부가 요소수를 가열함으로써 요소수의 가수분해를 촉진할 수 있다. 이에 따라 배기가스에 포함된 질소산화물의 정화 효율을 높일 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the heated wings of the mixer heat the urea water, thereby promoting hydrolysis of the urea water. Accordingly, it is possible to increase the purification efficiency of nitrogen oxides included in the exhaust gas.
도 1은 일 실시예에 따른 SCR 시스템용 믹서의 구성도이다.
도 2는 도 1의 SCR 시스템용 믹서의 측면에서 바라본 정면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 믹서의 내부 공간 내에서의 배기가스와 요소수가 통과되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 방열 코일이 구비된 날개부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 요소수의 가수분해를 촉진하는 촉매가 코팅된 날개부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 SCR 시스템용 믹서의 중심부로부터 분리된 히터를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 온도센서가 부착된 SCR 시스템용 믹서를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 SCR 시스템용 믹서를 포함한 SCR 시스템의 구성도이다.
도 9는 SCR 시스템에서 배기가스와 요소수의 흐름 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a configuration diagram of a mixer for an SCR system according to an embodiment.
2 is a front view viewed from the side of the mixer for the SCR system of FIG. 1;
3 is a view for explaining a process in which exhaust gas and urea water pass through an internal space of a mixer according to an exemplary embodiment.
4 is a view for explaining a wing portion equipped with a heat dissipation coil.
5 is a view for explaining a wing part coated with a catalyst that promotes hydrolysis of urea water.
6 is a view for explaining a heater separated from the center of a mixer for an SCR system.
7 is a view for explaining a mixer for an SCR system to which a temperature sensor is attached.
8 is a configuration diagram of an SCR system including a mixer for the SCR system according to an embodiment.
9 is a diagram for explaining a flow process of exhaust gas and urea water in an SCR system.
이하, 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments are described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used to describe the components. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element is directly connected or connectable to the other element, but there is another element between the elements. It will be understood that elements may be “connected”, “coupled” or “connected”.
도 1은 일 실시예에 따른 SCR 시스템용 믹서(100)의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a
도 1을 참조하면, SCR 시스템용 믹서(100)는 몸체부(110), 중심부(120), 히터(130), 내부 공간(140), 날개부(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
몸체부(110)는 SCR 시스템용 믹서(100)의 몸체를 형성하는 구성이다.The
몸체부(110)는 중심부(120), 히터(130), 내부 공간(140), 날개부(150)의 구성을 몸체부(110)의 내부에 포함할 수 있다.The
몸체부(110)는 중심부(120), 히터(130), 및 기타 구성들과 나사를 통해 결속될 수 있도록 다수의 홈을 구비할 수 있다.The
몸체부(110)의 외측면에는 히터(130), 및 온도를 측정하는 온도 센서(160)의 연결선이 몸체부(110) 밖으로 나올 수 있도록 하는 소켓이 하나 이상 구비될 수 있다. 히터(130) 및 온도 센서(160)은 소켓을 통해 밖으로 나온 연결선으로 SCR 시스템의 외부 장치와 연결될 수 있다.One or more sockets may be provided on an outer surface of the
상기 소켓은 1/2인치 또는 1/8인치 소켓을 포함하며, 이에 한정되지 않고 다양하게 구성될 수 있다.The socket includes a 1/2 inch or 1/8 inch socket, but is not limited thereto and may be configured in various ways.
중심부(120)는 몸체부(110)의 중심과 중심부(120)의 중심이 일치되도록 몸체부(110)의 내부에 배치될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 중심부(120)는 몸체부(110)와의 결속을 위해 플랜지(flange)가 마주보는 양쪽 단면에 구비될 수 있고, 몸체부(110)의 말단과 나사를 통해 체결될 수 있다.According to one embodiment, the
또한, 몸체부(110) 내부에 배치된 중심부(120)의 외측면에는 날개부(150)가 결합될 수 있고, 중심부(120)가 날개부(150) 스크류(screw) 형상의 중심이 되는 역할을 수행할 수 있다. 중심부(120)의 외측면과 날개부(150)는 용접 방식으로 결합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the
촉매의 성능 개발이 계속되어 SCR 리액터의 온도가 비교적 저온인 약 180℃ 이상이더라도 질소산화물(NOx)의 정화가 가능하다. 그러나, 요소수의 가수분해는 약 200~210℃ 에서 발생하여 180℃ 내외에서는 정상적인 기능을 할 수 없다.As the performance of the catalyst continues to be developed, it is possible to purify nitrogen oxides (NOx) even when the temperature of the SCR reactor is relatively low, about 180 ° C or higher. However, hydrolysis of urea water occurs at about 200 ~ 210 ℃, so it cannot function normally around 180 ℃.
이에 따라, 히터(130)는 요소수의 온도를 가수분해가 잘 일어나는 온도인 약 200~210℃까지 상승시켜 가수분해를 촉진하는 역할을 할 수 있다. Accordingly, the
구체적으로, 히터(130)에서 발생하는 열이 중심부(120) 및 날개부(150)를 가열하고, 가열된 날개부(150)가 내부 공간(140)을 통과하는 요소수를 가열하여 가수분해를 촉진하게 되는 것이다. 이는, 요소수가 SCR 리액터(210)에 들어가기 전에 요소수의 가수분해가 일어나도록 하여 배기가스의 질소산화물(NOx) 정화 효율을 높이기 위함이다.Specifically, the heat generated from the
히터(130)는 상기와 같이 열을 방출 할 수 있다. 히터(130)의 온도는 요소수의 가수분해가 촉진되는 약 200~210℃ 혹은 그 이상의 온도로써 적절히 제어될 수 있다. The
히터(130)는 몸체부(110) 외부에 별도로 구비된 전원장치로부터 전원을 공급받아 구동될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 히터(130)의 연결선은 몸체부(110) 외측면에 구비된 하나 이상의 소켓을 통해 밖으로 나오고, 이로 인해 별도로 구비된 전원장치와 연결될 수 있다.According to one embodiment, the connection line of the
히터(130)는 믹서(100) 내의 중심부(120) 및 날개부(150) 전체를 가열하기 위해 긴 금속 파이프의 형태로 형성될 수 있다. The
히터(130)는 중심부(120)의 내부에 배치될 수 있으며, 열 전달의 효율을 위해 히터(130)와 중심부(120)의 전면(全面)이 직접 맞닿도록 배치될 수 있다. 이에 따라 중심부(120) 및 날개부(150)의 전체가 빠르게 가열될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 히터(130)는 몸체부(110)와의 결합을 위해 플랜지(flange)와 결합된 플랜지 히터가 사용될 수 있다. 플랜지 히터는 몸체부(110)와 히터(130)와 결합된 플랜지가 나사를 통해 결속 및 분리될 수 있다. 히터(130)를 몸체부(110))로부터 분리하여 별도로 관리할 수 있으므로, 히터(130)의 관리 및 수리가 용이해지는 효과가 인정된다.According to one embodiment, the
내부 공간(140)은 몸체부(110)와 중심부(120) 사이에 위치하며, 몸체부(110)의 내부에 형성된 공간을 말한다.The
내부 공간(140)을 통해 엔진에서 발생한 배기가스와 요소수 분사장치(230)에서 분사된 요소수가 SCR 시스템용 믹서(100)를 통과하게 된다.The exhaust gas generated from the engine and the urea water injected from the
내부 공간(140)에는 내부 공간을 통과하는 배기가스와 요소수가 균일하게 혼합될 수 있도록 중심부(120)와 결합된 날개부(150)가 배치될 수 있다.In the
내부 공간(140)의 직경은 내부 공간(140)을 흐르는 요소수와 배기가스의 흐름을 제어하기 위해 날개부(150)의 직경과 동일 혹은 근사하게 형성될 수 있다.The diameter of the
날개부(150)는 중심부(120)에서 반경방향으로 연장되며 형성되고, 이때 일정 곡률을 가지는 구조의 판형 날개부로 형성되거나 또는 평판한 구조의 판형 날개부로 형성될 수 있다.The
한편, 일 실시예에서 날개부(150)는 몸체부(110) 내에서 중심부(120)를 중심으로 하여 스크류(screw) 형태로 형성될 수 있다.Meanwhile, in one embodiment, the
구체적으로, 날개부(150)의 스크류(screw) 형상이란, 날개부(150)가 중심부(120)에서의 임의의 시작점부터 출발하여 배기가스 및 요소수의 진행방향을 따라 중심부(120)의 외주면을 감싸는 방식으로 나아가는 형상을 말한다.Specifically, the screw shape of the
한편, 일 실시예에서 중심부(120), 및 이와 결합된 날개부(150)는 회전하지 않고 고정된 채로 몸체부(110) 내에 배치될 수 있다.Meanwhile, in one embodiment, the
날개부(150)는 히터(130)에 의해 가열될 수 있다. 날개부(150)가 가열되는 온도는 요소수의 가수분해가 잘 일어나는 온도인 약 200~210℃ 혹은 그 이상 일 수 있다.The
날개부(150) 내부에는 히터(130)로부터 전이된 열이 잘 방출될 수 있도록 내부에 방열 코일(151)이 구비될 수 있다.A
한편, 일 실시예에서 날개부(150)의 표면에는 요소수의 가수분해를 촉진시키기 위한 가수분해 촉매가 코팅될 수 있다.Meanwhile, in one embodiment, a hydrolysis catalyst for accelerating the hydrolysis of urea water may be coated on the surface of the
날개부(150)가 히터(130)로부터 열을 받아 요소수를 가열함과 더불어 날개부(150) 표면에 촉매가 코팅되어, 내부 공간(140)을 통과하는 요소수와 접촉하게 된다면, 요소수의 가수분해가 현저하게 촉진되는 효과를 확인할 수 있다.If the
날개부(150)는 블레이드, 믹싱부, 가이드부 등으로 호칭될 수 있다.The
도 2는 SCR 시스템용 믹서(100)를 측면에서 바라보면 정면도이다.2 is a front view when looking at the
도 2를 참조하면, 몸체부(110), 중심부(120), 히터(130), 및 일 실시예에 따른 히터(130)의 플랜지는 원형의 단면을 갖도록 원통형의 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 직사각형, 타원형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
중심부(120)와 히터(130)는 몸체부(110)와 결속됨으로써 몸체부(110) 내부의 중심에 배치될 수 있다.The
도 3은 일 실시예에 따른 믹서(100)의 내부 공간(140) 내에서의 배기가스와 요소수가 통과되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining a process in which exhaust gas and urea water pass through the
일 실시예에 따라 중심부(120) 및 이와 결합된 스크류 형태로 형성된 날개부(150)는 회전하지 않고 고정된 채로 배치된다.According to one embodiment, the
또한, 스크류 형태로 형성된 날개부(150)는 내부 공간(140)에 흐르는 배기가스와 요소수가 흐름 방향에 따라 도 3에 나타난 화살표의 방향과 같이 3차원의 나선형을 그리며 내부 공간(140)을 통과하도록 인도하는 역할을 하여, 엔진의 배기관(220)으로부터 유입된 배기가스와 요소수 분사장치(230)로부터 분사된 요소수가 균일하게 혼합되도록 한다.In addition, the
이를 통해, SCR 시스템용 믹서(100) 후면에 설치된 SCR 리액터(210)에 제공되는 요소수의 균일도가 향상되게 된다.Through this, the uniformity of the number of elements provided to the
상기 과정 중, 요소수가 내부 공간(140)을 통과하면서 히터(130)에 의해 가열된 날개부(150)에 의해 요소수의 가수분해가 촉진될 수 있다.During the above process, hydrolysis of urea water may be promoted by the
또한, 일 실시예에 따라 날개부(150)에 요소수의 가수분해를 촉진하는 촉매를 코팅하여 요소수의 가수분해를 촉진할 수 있다.In addition, according to an embodiment, the hydrolysis of urea water may be promoted by coating the
도 4는 방열 코일(151)이 구비된 날개부를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a wing portion provided with a
일 실시예에 따라, 날개부(150) 내부에는 방열 코일(151)이 구비되어, 히터(130)로부터 날개부(150)로 전달된 열이 원활하게 방출될 수 있다.According to one embodiment, a
방열 코일(151)이 날개부(150) 내부에 구비됨으로써 내부 공간(140)으로 열을 효율적으로 발산시킬 수 있으므로, 히터(130)에 의해 소비되는 에너지의 효율을 높일 수 있다.Since the
방열 코일(151)은 알루미늄 또는 이를 포함한 기타 금속과 같이 열 전도성이 높은 재료로 이루어질 수 있다. The
방열 코일(151)은 히터(130)가 방출하는 열에 의해 가열될 수 있음은 물론, 히터(130)와 직접적으로 연결되어 가열될 수 있다.The
도 5는 요소수의 가수분해를 촉진하는 촉매가 코팅된 날개부(150)를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the
일 실시예에 따르면, 날개부(150) 표면에는 요소수의 가수분해를 촉진하는 촉매가 코팅될 수 있다. According to one embodiment, the surface of the
가수분해 촉매는 요소수의 열분해 반응을 통해 생성된 HNCO의 가수분해를 촉진하는 촉매이며, 제올라이트, Zr, Ti 계열의 촉매가 이용될 수 있다.The hydrolysis catalyst is a catalyst that promotes the hydrolysis of HNCO generated through the thermal decomposition reaction of urea water, and zeolite, Zr, and Ti-based catalysts may be used.
날개부(150) 표면에 코팅된 요소수의 가수분해 촉매를 통해 가수분해 반응을 보다 효과적으로 촉진시키기 위해 날개부(150)의 표면적이 넓게 형성될 수 있다.In order to more effectively promote a hydrolysis reaction through a hydrolysis catalyst of urea water coated on the surface of the
가수분해를 촉진하는 촉매 코팅이 용이하게 이루어지도록 날개부(150) 표면을 거칠게 처리할 수 있다.The surface of the
날개부(150) 표면을 거칠게 처리하면, 촉매 코팅과의 접촉 면적이 넓어저 코팅이 용이하게 이루어질 뿐만 아니라 이미 코팅된 촉매가 잘 떨어지지 않게 된다.If the surface of the
도 6은 SCR 시스템용 믹서(100)의 중심부(120)로부터 분리된 히터(130)를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the
히터(130)는 SCR 시스템용 믹서(100)로부터 분리될 수 있다.The
히터(130)는 믹서(100) 내의 중심부(120) 및 날개부(150) 전체를 가열하기 위해 긴 금속 파이프의 형태로 형성될 수 있다. The
일 실시예에 따르면, 히터(130)는 도 6에서 나타난 바와 같이 몸체부(110)와의 결속을 위해 플랜지(flange)와 결합된 플랜지 히터가 사용될 수 있다. 몸체부(110)는 히터(130)에 결합된 플랜지와 나사를 통해 결속 및 분리될 수 있다.According to one embodiment, as shown in FIG. 6 , the
도 7은 온도센서(160)가 부착된 SCR 시스템용 믹서(100)를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the
통상의 SCR 시스템의 경우 배기관에 구비된 별도의 온도센서를 통해 배기가스의 온도를 측정하고, 배기온도가 180℃ 이상인 경우에 요소수 분사장치에서 요소수가 분사된다. 이는 요소수에서 물을 기화시키고, 요소는 가열하여 암모니아(NH4)로 변환시키기 위해서이다.In the case of a typical SCR system, the temperature of the exhaust gas is measured through a separate temperature sensor provided in the exhaust pipe, and urea water is injected from the urea water injection device when the exhaust temperature is 180° C. or higher. This is to vaporize water in urea water and convert urea into ammonia (NH 4 ) by heating.
일 실시예에 따르면, SCR 시스템용 믹서(100)에는 온도센서(160)가 추가적으로 부가될 수 있고, 온도센서(160)는 요소수 분사장치(230)의 요소수 분사 여부를 제어하기 위해 중심부(120) 또는 날개부(150)의 온도를 측정하기 위해 사용될 수 있다.According to one embodiment, a
중심부(120) 및 날개부(150)의 온도가 요소수의 가수분해가 이루어지기 위한 온도인 약 200~210℃ 혹은 그 이상에 이르게 되면, 요소수 분사장치에서 요소수가 분사될 수 있다.When the temperature of the
온도센서(160)는 중심부(120) 뿐만 아니라 날개부(150)나 기타 SCR 시스템용 믹서(100)의 온도를 측정하기 위한 곳에 부착될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 온도센서(160)는 몸체부(110) 외측면에 구비된 소켓을 통해 연결선이 몸체부(110) 밖으로 나갈 수 있고, SCR 시스템용 믹서(100) 외에 별도로 구비된 전원장치를 통해 전원을 공급받을 수 있다.According to one embodiment, the connection line of the
도 8은 일 실시예에 따른 SCR 시스템용 믹서(100)를 포함한 SCR 시스템(200)의 구성도이다.8 is a configuration diagram of an
본 실시예에 따른 SCR 시스템(200)이 정화하기 위한 배기가스는 자동차, 선박 추진용 엔진, 기타 다른 용도의 엔진, 또는 육상 플랜트에 설치된 보일러나 소각로 등 배기가스를 배출하는 설비로부터 나올 수 있다.Exhaust gas to be purified by the
SCR 시스템용 믹서(100)는 SCR 리액터(210)의 전단에 배치되거나 또는 SCR 리액터(210)의 전단과 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.The
SCR 리액터(210)는 배가가스에 의해 활성화되는 촉매를 내부에 포함할 수 있다.The
SCR 리액터(210)에서는 요소수가 가수분해되어 생성된 암모니아(NH4)가 질소산화물(NOx)과 반응하여 질소(N2)와 물(H2O)가 생성된다.In the
중심부(120) 및 날개부(150)의 온도가 요소수의 가수분해가 이루어지기 위한 온도인 약 200~210℃ 혹은 그 이상에 이르게 되면, 요소수 분사장치에서 요소수가 분사될 수 있다.When the temperature of the
도 9는 SCR 시스템(200)에서 배기가스와 요소수의 흐름 과정을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining a flow process of exhaust gas and urea water in the
요소수 분사장치(230) 전면에 연결된 배기관(220)으로부터 오는 배기가스와 요소수 분사장치(230)에서 분사되는 요소수가 본 실시예에 따른 SCR 시스템용 믹서(100)에 의해 고르게 혼합된다. The exhaust gas coming from the
요소수 분사장치(230) 전면에 연결된 배기관(220)에는 질소산화물(NOx)이 정화되기 전의 배기가스가 통과되고, SCR 리액터(210) 후면에 연결된 배기관(220)에는 질소산화물(NOx)이 정화된 배기가스가 통과될 것이다.Exhaust gas before nitrogen oxides (NOx) are purified passes through the
SCR 시스템용 믹서(100)에서는 요소수 분사장치(230) 전면에 연결된 배기관(220)으로부터 나와 질소산화물(NOx)이 정화되기 전의 배기가스와 요소수 분사장치(230)로부터 분사된 요소수가 혼합된다.In the
SCR 시스템용 믹서(100)를 통과한 요소수는 SCR 리액터(210)에 투입되기 전부터 히터(130)에 의해 가열된 날개부(150)에 의해 요소수가 가열되고, 날개부(150)에 코팅되어 있는 가수분해 촉매와 접촉하여 가수분해가 촉진되어 암모니아를 빠르게 생성할 수 있게 된다. 결과적으로 SCR 시스템의 질소산화물 정화 효율을 향상시키는 데에 기여하게 된다.The urea water that has passed through the
구체적으로, SCR 시스템용 믹서(100)에서 요소수를 빠르게 가수분해하여 암모니아를 생성하는 경우 SCR 리액터(210)의 내부에 암모니아가 보다 빠르게 채워지면서 질소산화물 정화 효율을 향상시키게 되는 것인데, 날개부(150)의 가열, 및 가수분해 촉매에 의해 요소수의 열분해 반응을 통해 생성되는 HNCO의 가수분해가 촉진되어 HNCO에 의해 발생되는 부산물의 생성이 저감되면 부산물이 SCR 리액터(210)에서의 SCR 시스템의 정화 기능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.Specifically, when ammonia is generated by rapidly hydrolyzing urea water in the
아울러, 본 실시예에 따른 SCR 시스템용 믹서(100)와 같이 믹서 내에 히터를 구비하여 SCR 시스템의 질소산화물 정화 효율을 높이는 기술은 챔버 타입의 믹서 뿐만 아니라 블레이드 타입의 믹서에도 적용이 가능하다.In addition, the technique of providing a heater in the mixer, such as the
기존의 요소수를 이용하는 SCR 시스템에서는 SCR 리액터 전단에서 요소가 NH3로 대부분 변환되어야 하고 균일한 유동분포를 가질 필요성이 있다. 본 발명은 이러한 요청에 부응할 수 있도록 질소산화물 저감을 위한 SCR 시스템용 믹서를 구성함으로써 SCR 리액터의 전단에서 NH3 발생과 유동 균일도를 극대화할 수 있도록 함으로써 질소산화물의 배출량을 현저히 저감할 수 있는 이점을 제공한다.In the SCR system using existing urea water, most of the urea should be converted to NH 3 at the front of the SCR reactor and there is a need to have a uniform flow distribution. The present invention has the advantage of significantly reducing the emission of nitrogen oxides by configuring a mixer for an SCR system for reducing nitrogen oxides to meet these requests, thereby maximizing the generation of NH 3 and flow uniformity at the front end of the SCR reactor. provides
또한, 본 실시예에 따르면, 요소수를 가열하는 가열장치를 SCR 시스템 내에 별도로 구비할 필요가 없어 장치의 부가를 최소화 할 수 있고, 이에 따라 생산성이 향상되고 경제적인 이점이 있다.In addition, according to the present embodiment, there is no need to separately provide a heating device for heating urea water in the SCR system, thereby minimizing the addition of the device, thereby improving productivity and providing economic benefits.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be inherent unless otherwise stated, and therefore do not exclude other components. It should be construed that it may further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted as consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present invention, they are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 믹서
110: 몸체부
120: 중심부
130: 히터
140: 내부 공간
150: 날개부
151: 방열 코일
160: 온도센서
200: SCR 시스템
210: SCR 리액터
220: 배기관
230: 요소수 분사장치100: mixer
110: body part
120: center
130: heater
140: inner space
150: wing part
151: heat dissipation coil
160: temperature sensor
200: SCR system
210: SCR reactor
220: exhaust pipe
230: urea water injector
Claims (15)
상기 몸체부 내부의 중심에 배치되는 중심부;
상기 중심부의 내부에 배치되며 상기 중심부를 가열하는 히터;
상기 몸체부와 상기 중심부 사이에 형성되고, 배기가스와 요소수가 통과되는 내부 공간; 및
상기 중심부 외측면에 결합되고, 상기 중심부를 통해 상기 히터에 의해 가열됨으로써 상기 요소수를 가열하여 상기 내부 공간을 통과하는 상기 요소수의 가수분해를 촉진하는 날개부;
를 포함하는, SCR 시스템용 믹서.mixer body;
a center disposed at the center of the inside of the body;
a heater disposed inside the center and heating the center;
an inner space formed between the body portion and the center portion and through which exhaust gas and urea water pass; and
a wing portion coupled to an outer surface of the central portion and heated by the heater through the central portion to heat the urea water and promote hydrolysis of the urea water passing through the inner space;
Including, mixer for the SCR system.
상기 날개부는 상기 중심부를 중심으로 스크류 형상을 이루는, SCR 시스템용 믹서.According to claim 1,
The wing portion forms a screw shape around the center, the mixer for the SCR system.
상기 날개부는 회전하지 않고, 상기 요소수와 상기 배기가스가 상기 내부 공간에서 상기 스크류 형상의 날개부를 따라 흐르도록 하는, SCR 시스템용 믹서.According to claim 2,
The mixer for the SCR system, which does not rotate, and allows the urea water and the exhaust gas to flow along the screw-shaped wing in the inner space.
상기 날개부 내부에 방열 코일이 구비된, SCR 시스템용 믹서.According to claim 1,
A mixer for an SCR system equipped with a heat dissipation coil inside the wing.
상기 방열 코일은 알루미늄으로 이루어지는, SCR 시스템용 믹서.According to claim 4,
The mixer for the SCR system, wherein the heat dissipation coil is made of aluminum.
상기 배기가스에 포함된 질소산화물 제거를 돕기 위해, 상기 날개부에 상기 요소수의 가수분해를 촉진하는 촉매가 코팅된, SCR 시스템용 믹서.According to claim 1,
In order to help remove nitrogen oxides contained in the exhaust gas, a catalyst for promoting hydrolysis of the urea water is coated on the wings, the mixer for the SCR system.
상기 촉매 코팅이 용이하게 이루어지도록 상기 날개부의 표면을 거칠게 처리한, SCR 시스템용 믹서.According to claim 6,
A mixer for an SCR system in which the surface of the wings is roughened so that the catalyst coating is easily performed.
상기 중심부에 상기 중심부의 온도를 측정할 수 있는 온도 센서가 부착된, SCR 시스템용 믹서.According to claim 1,
A mixer for an SCR system in which a temperature sensor capable of measuring the temperature of the center is attached to the center.
상기 히터는 상기 믹서로부터 분리가 가능한, SCR 시스템용 믹서.According to claim 1,
The heater is separable from the mixer, the mixer for the SCR system.
상기 SCR 리액터 전, 후면에 연결되어 상기 배기가스가 통과되도록 하는 배기관;
상기 SCR 리액터의 전면에 연결된 상기 배기관에 형성되는 믹서; 및
상기 믹서와 상기 SCR 리액터 전면에 연결된 상기 배기관 사이에 형성된 요소수 분사장치;
를 포함하고,
상기 믹서는 상기 믹서에 구비된 히터에 의해 가열되어 상기 요소수 분사장치에서 분사된 요소수의 가수분해를 촉진하는 날개부를 포함하는, SCR 시스템.An SCR reactor, which is a device for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas;
Exhaust pipes connected to the front and rear sides of the SCR reactor to allow the exhaust gas to pass through;
a mixer formed in the exhaust pipe connected to the front of the SCR reactor; and
A urea water injection device formed between the mixer and the exhaust pipe connected to the front of the SCR reactor;
including,
The mixer includes a wing portion heated by a heater provided in the mixer to promote hydrolysis of the urea water sprayed from the urea water injection device.
상기 믹서의 날개부는 상기 믹서 내에 구비된 중심부를 따라 스크류 형상을 이루는, SCR 시스템.According to claim 10,
The wing of the mixer forms a screw shape along the center provided in the mixer, the SCR system.
상기 날개부는 회전하지 않고, 상기 요소수와 상기 배기가스가 상기 믹서의 내부 공간에서 상기 스크류 형상의 날개부를 따라 흐르도록 하는, SCR 시스템.According to claim 11,
The wing portion does not rotate, and the urea water and the exhaust gas flow along the screw-shaped wing portion in the inner space of the mixer.
상기 날개부가 결합된 상기 믹서 내에 구비된 중심부에 온도 센서가 부착된, SCR 시스템.According to claim 10,
A temperature sensor is attached to a central portion provided in the mixer to which the wings are coupled, the SCR system.
상기 배기가스에 포함된 질소산화물 제거를 돕기 위해, 상기 날개부에 상기 요소수의 가수분해를 촉진하는 촉매가 코팅된, SCR 시스템.According to claim 10
In order to help remove nitrogen oxides contained in the exhaust gas, a catalyst that promotes hydrolysis of the urea water is coated on the wings, the SCR system.
상기 촉매 코팅이 용이하게 이루어지도록 상기 날개부의 표면을 거칠게 처리한, SCR 시스템.15. The method of claim 14,
The SCR system, wherein the surface of the wings is roughened so that the catalyst coating can be easily performed.
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