KR20230063225A - Exhaust gas treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배기가스 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스에 포함된 인화성 물질인 수트(soot)를 효과적으로 분리하여 선택적촉매환원반응기에서의 질소산화물 제거 효과를 향상시킬 수 있는 배기가스 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas treatment device, and more particularly, to an exhaust gas treatment device capable of improving the effect of removing nitrogen oxides in a selective catalytic reduction reactor by effectively separating soot, an inflammable substance contained in exhaust gas. It is about.
일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 연료를 연소하여 동력을 생성하며, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등의 유해물질을 포함하고 있다. 이러한 유해물질은 대기를 오염시키는 주요 원인이 되므로, 배기가스로부터 제거할 필요가 있다. 통상, 황산화물의 경우, 습식 스크러버(wet scrubber)를 이용하여 제거하며, 질소산화물의 경우, 선택적촉매환원반응기(SCR; Selective Catalytic Reduction)을 이용하여 제거한다. 선택적촉매환원반응기는 엔진에서 배출되는 배기가스에 요소수를 분사한 후 촉매층을 통과시켜 요소수가 열분해되어 생성된 암모니아와 질소산화물을 반응시키며, 이로 인해, 질소산화물이 물과 질소로 변환된다.In general, various engines installed in ships generate power by burning fuel, and exhaust gas generated during the combustion of fuel contains harmful substances such as nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx). Since these harmful substances are a major cause of air pollution, it is necessary to remove them from exhaust gas. In general, sulfur oxides are removed using a wet scrubber, and nitrogen oxides are removed using a selective catalytic reduction (SCR). The selective catalytic reduction reactor injects urea water into the exhaust gas discharged from the engine, passes it through a catalyst layer, and reacts ammonia and nitrogen oxides generated by thermal decomposition of urea water, thereby converting the nitrogen oxides into water and nitrogen.
한편, 연료의 불완전 연소에 따른 인화성 물질인 수트(soot)도 함께 선택적촉매환원반응기로 유입되는데, 수트는 선택적촉매환원반응기의 촉매에 접착되어 암모니아와 질소산화물의 반응을 방해한다. 따라서, 종래에는 선택적촉매환원반응기에 수트 블로워(soot blower)를 설치하여 촉매에 접착된 수트를 분리하였으나, 별도의 수트 블로워를 설치함에 따라 구조적으로 복잡해지고 제작 및 설치 비용이 증가하는 문제점이 있다.Meanwhile, soot, which is an inflammable material due to incomplete combustion of fuel, is also introduced into the selective catalytic reduction reactor. The soot adheres to the catalyst of the selective catalytic reduction reactor and interferes with the reaction of ammonia and nitrogen oxides. Therefore, in the prior art, a soot blower was installed in the selective catalytic reduction reactor to separate the soot attached to the catalyst, but there is a problem in that the soot blower is structurally complicated and manufacturing and installation costs increase as a separate soot blower is installed.
이에, 간단한 구조로 배기가스에 포함된 수트를 분리하여 질소산화물 제거 효과를 향상시킬 수 있는 배기가스 처리장치가 필요하게 되었다.Accordingly, there is a need for an exhaust gas treatment device capable of improving the nitrogen oxide removal effect by separating the soot included in the exhaust gas with a simple structure.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배기가스에 포함된 인화성 물질인 수트(soot)를 효과적으로 분리하여 선택적촉매환원반응기에서의 질소산화물 제거 효과를 향상시킬 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.A technical problem to be achieved by the present invention is to provide an exhaust gas treatment device capable of improving the nitrogen oxide removal effect in a selective catalytic reduction reactor by effectively separating soot, which is an inflammable material, contained in exhaust gas.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치는, 연소기관에서 발생한 수트(soot)를 포함하는 배기가스를 선택적촉매환원반응기로 공급하며, 상기 연소기관과 연결된 입구부와 상기 선택적촉매환원반응기와 연결된 출구부를 포함하는 배기관과, 상기 입구부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 내부에 설치되며, 상기 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 날개부와, 상기 날개부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 중 적어도 일부가 개구되거나 돌출되어 형성되며, 상기 배기가스 속에 포함된 상기 수트를 포집하는 수트포집탱크, 및 상기 입구부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 내부에 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 분사하며, 상기 배기관의 길이 방향을 따라 신축 가능하여 노즐단부의 위치가 가변되는 분사노즐을 포함한다.An exhaust gas treatment device according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem supplies exhaust gas containing soot generated from a combustion engine to a selective catalytic reduction reactor, and includes an inlet portion connected to the combustion engine and An exhaust pipe including an outlet connected to the selective catalytic reduction reactor, a wing part installed inside the exhaust pipe between the inlet and the outlet, and generating centrifugal force by rotating the exhaust gas, and the wing and the outlet At least a part of the exhaust pipe between the parts is formed by opening or protruding, and a soot collection tank for collecting the soot contained in the exhaust gas, and ammonia, ammonia aqueous solution, and an injection nozzle that injects at least one of urea water and is expandable along the longitudinal direction of the exhaust pipe so that the position of the nozzle end is variable.
상기 분사노즐은 상기 입구부 또는 상기 출구부를 향하여 길이가 연장될수 있다.The injection nozzle may extend in length toward the inlet or the outlet.
상기 분사노즐은, 상기 배기관 외측에 위치하며 상기 암모니아, 상기 암모니아 수용액, 상기 요소수 중 적어도 하나를 저장하는 저장탱크와, 일단이 상기 저장탱크에 연결되고 타단이 상기 배기관을 직경 방향으로 관통하여 상기 배기관 내측에 위치하는 고정관, 및 상기 고정관에 수직하게 결합되어 끝단에 상기 노즐단부가 결합되고, 길이가 신축되는 신축관을 포함할 수 있다.The spray nozzle may include a storage tank located outside the exhaust pipe and storing at least one of the ammonia, the aqueous ammonia solution, and the urea solution; one end connected to the storage tank and the other end penetrating the exhaust pipe in a radial direction to It may include a fixed tube located inside the exhaust pipe, and a flexible tube coupled vertically to the fixed tube, having the nozzle end coupled to the end, and having a length that is flexible.
상기 신축관은 상기 날개부의 중앙을 관통할 수 있다.The expansion tube may pass through the center of the wing unit.
상기 고정관은 상기 입구부와 상기 날개부 사이의 사이의 상기 배기관 내측에 위치하고, 상기 신축관은 길이가 연장되며 상기 날개부의 중앙을 관통할 수 있다.The fixing pipe is located inside the exhaust pipe between the inlet and the wing, and the extension pipe extends in length and may pass through the center of the wing.
상기 배기관은, 상기 입구부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 내부에 상기 배기가스가 이동하는 방향으로 내경이 단차지게 감소하는 단차부가 형성될 수 있다.In the exhaust pipe, a stepped portion may be formed in the exhaust pipe between the inlet portion and the outlet portion, the inner diameter of which decreases stepwise in a direction in which the exhaust gas moves.
상기 날개부는 상기 입구부와 상기 단차부 사이에 위치하고, 상기 수트포집탱크는 상기 날개부와 상기 단차부 사이에 위치할 수 있다.The wing part may be located between the inlet part and the stepped part, and the soot collection tank may be located between the wing part and the stepped part.
상기 수트포집탱크는 상기 수트를 포집하는 수트배출구가 상기 단차부에 인접하여 형성될 수 있다.In the soot collection tank, a soot outlet for collecting the soot may be formed adjacent to the stepped portion.
본 발명에 따르면, 배기가스에 포함된 인화성 물질인 수트가 선택적촉매환원반응기 전단에서 분리되어 수트포집탱크에 포집될 수 있다. 따라서, 수트가 선택적촉매환원반응기의 촉매에 접착되어 암모니아와 질소산화물의 반응을 방해하는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해, 선택적촉매환원반응기에서 배기가스에 포함된 질소산화물이 효과적으로 제거될 수 있다.According to the present invention, soot, which is an inflammable substance included in exhaust gas, can be separated from the front end of the selective catalytic reduction reactor and collected in the soot collection tank. Therefore, it is possible to prevent the soot from adhering to the catalyst of the selective catalytic reduction reactor and interfering with the reaction of ammonia and nitrogen oxides, and thus, nitrogen oxides included in exhaust gas in the selective catalytic reduction reactor can be effectively removed.
또한, 분사노즐이 배기관의 길이 방향으로 신축 가능하므로, 노즐단부의 위치를 가변할 수 있어 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나와 배기가스를 용이하게 혼합시킬 수 있다.In addition, since the injection nozzle is extensible in the longitudinal direction of the exhaust pipe, the position of the nozzle end can be varied, so that at least one of ammonia, aqueous ammonia, and urea water can be easily mixed with the exhaust gas.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 B-B 선으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 4는 분사노즐의 배치 상태를 도시한 예시도이다.
도 5는 배기가스 처리장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.1 is a diagram showing an exhaust gas treatment device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of part A of FIG. 1 cut in the longitudinal direction.
3 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 2;
4 is an exemplary view showing a disposition state of injection nozzles.
5 is an operation diagram for explaining the operation of the exhaust gas treatment device.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 5, an exhaust gas treatment device according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing an exhaust gas treatment device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치(1)는 연소기관(EG)에서 발생되어 배기관(10)을 통해 선택적촉매환원반응기(SCR)로 공급되는 배기가스에 포함된 수트를 제거하는 장치로, 예를 들어, 선박에 적용될 수 있다.An exhaust
배기가스 처리장치(1)는 배기가스에 포함된 인화성 물질인 수트를 선택적촉매환원반응기(SCR) 전단에서 분리하여 수트포집탱크(30)에 포집할 수 있다. 따라서, 수트가 선택적촉매환원반응기(SCR)의 촉매에 접착되어 암모니아와 질소산화물의 반응을 방해하는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해, 선택적촉매환원반응기(SCR)에서 배기가스에 포함된 질소산화물이 효과적으로 제거될 수 있다. 또한, 분사노즐(40)이 배기관의 길이 방향으로 신축 가능하므로, 노즐단부(41)의 위치를 가변할 수 있어 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나와 배기가스를 용이하게 혼합시킬 수 있는 특징이 있다.The exhaust
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 배기가스 처리장치(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2 to 4, the exhaust
도 2는 도 1의 A 부분을 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 B-B 선으로 절단하여 도시한 단면도이며, 도 4는 분사노즐의 배치 상태를 도시한 예시도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the longitudinal direction of part A of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 2, and FIG. 4 is an exemplary view showing the arrangement of spray nozzles.
본 발명에 따른 배기가스 처리장치(1)는 배기관(10), 날개부(20), 수트포집탱크(30), 및 분사노즐(40)을 포함한다.An exhaust
배기관(10)은 연소기관(EG)에서 발생한 수트(soot)를 포함하는 배기가스를 선택적촉매환원반응기(SCR)로 공급하는 관으로, 연소기관(EG)과 연결된 입구부(10a)와 선택적촉매환원반응기(SCR)에 연결된 출구부(10b)를 포함한다. 즉, 배기가스는 배기관(10)의 입구부(10a)로 유입되어 출구부(10b)로 배출된다. 연소기관(EG)은 통상, 화석연료를 연소하여 선박에 필요한 각종 동력을 발생시키므로, 화석연료의 연소에 따른 배기가스가 생성되며, 생성된 배기가스에는 불완전 연소 등의 이유로 다량의 질소산화물과 수트가 포함될 수 있다. 배기가스에 포함된 질소산화물은 대기 오염을 유발하고 수트는 선택적촉매환원반응기(SCR)의 기능을 저하시키므로, 배기가스로부터 제거할 필요가 있다. 질소산화물은 선택적촉매환원반응기(SCR)에서 제거되는데, 선택적촉매환원반응기(SCR)는 이미 공지된 기술이므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다. 수트는 후술할 수트포집탱크(40)에 포집될 수 있다. 이러한 배기관(10) 내부에는 단차부(11)가 형성될 수 있다.The
단차부(11)는 배기가스가 이동하는 방향으로 내경이 단차지게 감소하는 부분으로, 입구부(10a)와 출구부(10b) 사이의 배기관(10) 내부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 배기관(10)은 단차부(11)를 경계로 내경이 작아져 출구부(10b)의 내경(d2)이 입구부(10a)의 내경(d1)보다 작게 형성될 수 있다. 배기관(10) 내부에 단차부(11)가 형성됨으로써, 후술할 날개부(20)가 배기가스에 원심력을 발생시키면, 상대적으로 무겁고 입자가 커 배기가스로부터 분리된 수트가 단차부(11)에 걸리게 되어 출구부(10b)로 유입될 수 없으며, 이로 인해, 수트가 선택적촉매환원반응기(SCR)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.The
날개부(20)는 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 것으로, 입구부(10a)와 출구부(10b) 사이의 배기관(10), 보다 구체적으로, 입구부(10a)와 단차부(11) 사이의 배기관(10) 내부에 설치될 수 있다. 날개부(20)의 형상은 한정될 것은 아니나, 예를 들어, 배기관(10) 중앙에 배치된 원통 형상의 몸체부와, 몸체부의 외주면에 방사형으로 배열되어 배기관(10)의 원주 방향을 따라 굴절되며 끝단이 배기관(10) 내측에 고정된 복수 개의 블레이드로 이루어질 수 있다. 즉, 날개부(20)는 배기관(10) 내부에 고정 설치되며, 배기가스는 블레이드의 익면(翼面)을 따라 유동하며 회전될 수 있다. 날개부(20)가 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시킴으로써, 전술한 바와 같이, 상대적으로 무겁고 입자가 큰 수트가 원심력에 의해 배기가스로부터 분리되어 배기관(10)의 중심으로부터 벗어나며 수트포집탱크(30)에 용이하게 포집될 수 있다. 또한, 배기가스가 난류로 변환되므로, 후술할 분사노즐(40)이 분사하는 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나가 배기가스와 용이하게 혼합될 수 있다.The
수트포집탱크(30)는 배기가스 속에 포함된 수트를 포집하는 것으로, 날개부(20)와 출구부(10b) 사이의 배기관(10), 보다 구체적으로, 날개부(20)와 단차부(11) 사이의 배기관(10) 중 적어도 일부가 개구되거나 돌출되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 수트포집탱크(30)는 날개부(20)와 단차부(11) 사이의 배기관(10)이 일부 관통되어 형성될 수도 있고, 날개부(20)와 단차부(11) 사이의 배기관(10)이 배기관(10)의 중심을 향해 일부 돌출되어 형성될 수도 있다. 그러나, 수트포집탱크(30)가 날개부(20)와 단차부(11) 사이의 배기관(10) 중 적어도 일부가 개구되거나 돌출되어 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 원심력에 의해 배기가스로부터 분리된 수트를 걸러 포집할 수 있는 구조이면 어떠한 형태라도 가능하다. 이하, 수트포집탱크(30)가 날개부(20)와 단차부(11) 사이의 배기관(10) 중 일부가 개구되어 형성된 구조를 보다 중점적으로 설명한다.The
수트포집탱크(30)는, 수트를 포집하는 수트배출구(30a)가 날개부(20)와 단차부(11) 사이의 배기관(10)이 개구되어 형성되되 단차부(11)에 인접하여 형성될 수 있다. 즉, 원심력에 의해 배기가스로부터 분리된 수트는 배기관(10)의 중심으로부터 벗어나며 수트배출구(30a)를 통해 수트포집탱크(30)에 포집된다. 수트배출구(30a)가 단차부(11)에 인접하여 형성됨으로써, 전술한 바와 같이, 수트가 단차부(11)에 걸리게 되어 출구부(10b)로 유입되지 않고 수트배출구(30a)로 용이하게 배출될 수 있다. 배기관(10)은, 입구부(10a)와 출구부(10b) 사이에 적어도 일부가 확장되어 내경이 단차부(11)의 내경보다 크게 형성되고 수트포집탱크(30)가 형성된 확장부(12)를 포함하므로, 수트배출구(30a)로 배출된 수트는 수트포집탱크(30)의 내부 공간을 이루는 확장부(12)에 포집될 수 있다. 확장부(12)는 포집된 수트가 수트배출구(30a)로 다시 빠져 나가는 것을 방지하기 위해 수트배출구(30a)보다 크게 형성되어 배기관(10)의 외측에서 날개부(20)를 향하여 연장될 수 있다. 또한, 수트포집탱크(30)는, 내부에 포집된 수트를 외부로 배출하는 수트배출홀(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 수트배출홀은 맨홀과 같은 덮개부(도시되지 않음)에 의해 폐쇄될 수 있으며, 필요 시 사용자에 의해 선택적으로 개폐될 수 있다. 필요에 따라, 수트배출홀에는 드레인 배관(도시되지 않음)이 연결되어 포집된 수트를 즉각 배출할 수도 있다.In the
분사노즐(40)은 입구부(10a)와 출구부(10b) 사이의 배기관(10) 내부에 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 분사하며, 배기관(10)의 길이 방향을 따라 신축 가능하여 노즐단부(41)의 위치가 가변될 수 있다. 이 때, 분사노즐(40)은 입구부(10a) 또는 출구부(10b)를 향하여 길이가 연장될 수 있다. 노즐단부(41)의 위치가 가변됨으로써, 노즐단부(41)를 통해 분사된 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나와 배기가스가 함께 유동하며 혼합될 수 있는 시간 또는 거리를 조절할 수 있어 혼합이 보다 용이하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라, 선택적촉매환원반응기(SCR)에서 암모니아와 질소산화물의 반응이 효과적으로 이루어져 질소산화물의 제거율이 증대될 수 있다.The
분사노즐(40)은 저장탱크(42)와, 고정관(43), 및 신축관(44)을 포함할 수 있다. 저장탱크(42)는 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 저장하는 탱크로, 배기관(10)의 외측에 위치할 수 있다. 저장탱크(42) 내에 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 둘 이상이 저장되는 경우, 저장탱크(42)는 저장된 유체가 서로 혼합되지 않도록 내부가 격벽 등으로 구획될 수 있다. 저장탱크(42)에는 고정관(43)이 연결된다. 고정관(43)은 저장탱크(42)에 저장된 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 공급하는 관으로, 일단이 저장탱크(42)에 연결되고 타단이 배기관(10)을 직경 방향으로 관통하여 배기관(10)의 내측에 위치할 수 있다. 그러나, 고정관(43)이 저장탱크(42)에 연결되어 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 공급받는 것으로 한정될 것은 아니며, 필요에 따라, 고정관(43)에 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 공급하는 배관이 연결될 수 도 있다.The
고정관(43)에는 신축관(44)이 연결된다. 신축관(44)은 고정관(43)에 수직하게 연결되어 끝단에 노즐단부(41)가 결합되며, 배기관(10)의 길이 방향을 따라 길이가 신축될 수 있다. 예를 들어, 신축관(44)은, 고정관(43)에 결합되는 실린더와, 실린더 내측에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 피스톤, 및 피스톤을 구동하는 모터 등을 포함하여 길이가 신축될 수 있다. 신축관(44)은 길이가 연장되지 않은 초기 상태에서 노즐단부(41)가 날개부(20) 전단에 위치하고, 길이가 연장되었을 때 날개부(20)의 중앙을 관통하여 노즐단부(41)가 날개부(20) 후단에 위치할 수 있다. 신축관(44)이 연장되었을 때 날개부(20)의 중앙을 관통하여 노즐단부(41)가 날개부(20) 후단에 위치함으로써, 배기가스가 날개부(20)에 의해 회전 유동하더라도 신축관(44)이 흔들리지 않고 배기관(10)의 중앙에 일정하게 고정될 수 있어 구조적으로 안정될 수 있으며, 날개부(20)를 통과하여 회전하는 배기가스의 중앙에 분사된 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나가 원심력에 의해 퍼지며 배기가스에 용이하게 혼합될 수 있다. 그러나, 고정관(43)이 입구부(10a)와 날개부(20) 사이의 배기관(10)을 관통하고, 신축관(44)이 연장되었을 때 날개부(20)의 중앙을 관통하여 노즐단부(41)가 날개부(20) 후단에 위치하는 것으로 한정될 것은 아니며, 분사노즐(40)의 설치 구조는 다양하게 변형될 수 있다.An
예를 들어, 분사노즐(40)은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 고정관(43)이 날개부(20)와 단차부(11) 사이의 배기관(10)을 관통하고, 신축관(44)이 날개부(20)의 중앙을 관통하여 노즐단부(41)가 입구부(10a)를 향할 수도 있다. 이러한 경우, 날개부(20)를 통과하기 전의 배기가스에 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나가 분사되므로, 분사된 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나와 배기가스는 날개부(20)를 함께 통과하며 회전되어 용이하게 혼합될 수 있다. 또한, 신축관(44)이 날개부(20)의 중앙을 관통하여 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 필요에 따라, 신축관(44)은 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 날개부(20)와 분리되어 형성될 수도 있다. 신축관(44)이 날개부(20)와 분리 형성되는 경우에도 노즐단부(41)는 입구부(10a)를 향할 수도 있고 출구부(10b)를 향할 수도 있다. 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 분사노즐(40)이 수트포집탱크(30)와 대향되는 위치에 설치되고, 신축관(44)이 단차부(11) 출구부(10b) 사이에서 신축하는 경우, 분사노즐(40)은 배기가스가 수트포집탱크(30)를 통과한 이후 지점에 암모니아 수용액 또는 요소수를 분사할 수 있다. 분사노즐(40)이 배기가스가 수트포집탱크(30)를 통과한 이후 지점에 암모니아 수용액 또는 요소수를 분사함으로써, 질량이 큰 액상 입자가 수트와 함께 수트포집탱크(30)에 포집되는 것을 방지할 수 있다.For example, in the
이러한 배기가스 처리장치(1)는 단일 개로 형성되어 연소기관(EG)과 선택적촉매환원반응기(SCR) 사이에 설치될 수도 있고, 유닛 형태로 형성되어 복수 개가 연소기관(EG)과 선택적촉매환원반응기(SCR) 사이에 직렬로 연결될 수도 있다.The exhaust
이하, 도 5를 참조하여, 배기가스 처리장치(1)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 5, the operation of the exhaust
도 5는 배기가스 처리장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.5 is an operation diagram for explaining the operation of the exhaust gas treatment device.
본 발명에 따른 배기가스 처리장치(1)는 배기가스에 포함된 인화성 물질인 수트를 선택적촉매환원반응기(SCR) 전단에서 분리하여 수트포집탱크(30)에 포집할 수 있다. 따라서, 수트가 선택적촉매환원반응기(SCR)의 촉매에 접착되어 암모니아와 질소산화물의 반응을 방해하는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해, 선택적촉매환원반응기(SCR)에서 배기가스에 포함된 질소산화물이 효과적으로 제거될 수 있다. 또한, 분사노즐(40)이 배기관의 길이 방향으로 신축 가능하므로, 노즐단부(41)의 위치를 가변할 수 있어 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나와 배기가스를 용이하게 혼합시킬 수 있다.The exhaust
연소기관(EG)에서 발생된 질소산화물과 수트를 포함하는 배기가스는 배기관(10)의 입구부(10a)로 유입되며, 날개부(20)를 지나면서 회전되어 원심력이 발생된다. 배기가스에 원심력이 발생됨에 따라, 무겁고 입자가 큰 수트는 배기가스로부터 분리되어 배기관(10)의 중심으로부터 벗어나게 되고, 배기관(10)에 형성된 수트배출구(30a)로 배출되어 수트포집탱크(30)에 포집된다. 수트배출구(30a)는 단차부(11)에 인접하여 형성되므로, 수트는 단차부(11)에 걸리게 되어 출구부(10b) 측으로 유입되지 않고 수트배출구(30a)로 배출될 수 있다. 동시에 또는 순차적으로, 저장탱크(42)에 저장된 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나가 고정관(43)을 통해 신축관(44)으로 공급될 수 있다. 신축관(44)으로 공급된 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나는 날개부(20)를 통과하여 회전하는 배기가스의 중앙에 분사되어 원심력에 의해 퍼지며 배기가스에 용이하게 혼합될 수 있다. 이 때, 신축관(44)은 분사되는 유체와 배기가스와 혼합이 용이하도록 배기관(10)의 길이 방향을 따라 신축하며 노즐단부(41)의 위치를 가변할 수 있다.Exhaust gas containing nitrogen oxides and soot generated in the combustion engine EG is introduced into the
수트가 제거되고 질소산화물만 남은 배기가스는 분사노즐(40)이 분사하는 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나와 혼합된 후 출구부(10b)를 통해 선택적촉매환원반응기(SCR)로 공급된다. 수트가 제거된 배기가스가 선택적촉매환원반응기(SCR)로 공급됨으로써, 선택적촉매환원반응기(SCR)에서 암모니아와 질소산화물의 반응이 증대되어 배기가스에 포함된 질소산화물이 효과적으로 환원될 수 있다.After the soot is removed, the exhaust gas with only nitrogen oxides remaining is mixed with at least one of ammonia, aqueous ammonia, and urea water injected from the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. you will be able to understand Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
1: 배기가스 처리장치
10: 배기관
10a: 입구부
10b: 출구부
11: 단차부
12: 확장부
20: 날개부
30: 수트포집탱크
30a: 수트배출구
40: 분사노즐
41: 노즐단부
42: 저장탱크
43: 고정관
44: 신축관
EG: 연소기관
SCR: 선택적촉매환원반응기1: Exhaust gas treatment device
10:
10b: exit part 11: stepped part
12: extension part 20: wing part
30:
40: injection nozzle 41: nozzle end
42: storage tank 43: fixed pipe
44: expansion pipe
EG: combustion engine SCR: selective catalytic reduction reactor
Claims (7)
상기 입구부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 내부에 설치되며, 상기 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 날개부;
상기 날개부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 중 적어도 일부가 개구되거나 돌출되어 형성되며, 상기 배기가스 속에 포함된 상기 수트를 포집하는 수트포집탱크, 및
상기 입구부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 내부에 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 분사하며, 상기 배기관의 길이 방향을 따라 신축 가능하여 노즐단부의 위치가 가변되는 분사노즐을 포함하는 배기가스 처리장치.an exhaust pipe supplying exhaust gas containing soot generated from a combustion engine to a selective catalytic reduction reactor, and including an inlet portion connected to the combustion engine and an outlet portion connected to the selective catalytic reduction reactor;
a wing part installed inside the exhaust pipe between the inlet part and the outlet part and generating centrifugal force by rotating the exhaust gas;
A soot collection tank formed by opening or protruding at least a portion of the exhaust pipe between the wing portion and the outlet portion and collecting the soot included in the exhaust gas; and
Exhaust including an injection nozzle for injecting at least one of ammonia, aqueous ammonia, and urea solution into the exhaust pipe between the inlet and the outlet and being flexible along the longitudinal direction of the exhaust pipe so that the position of the nozzle end is variable gas handling device.
상기 분사노즐은 상기 입구부 또는 상기 출구부를 향하여 길이가 연장되는 배기가스 처리장치.According to claim 1,
The injection nozzle is an exhaust gas treatment device that extends in length toward the inlet or the outlet.
상기 배기관 외측에 위치하며 상기 암모니아, 상기 암모니아 수용액, 상기 요소수 중 적어도 하나를 저장하는 저장탱크와,
일단이 상기 저장탱크에 연결되고 타단이 상기 배기관을 직경 방향으로 관통하여 상기 배기관 내측에 위치하는 고정관, 및
상기 고정관에 수직하게 결합되어 끝단에 상기 노즐단부가 결합되고, 길이가 신축되는 신축관을 포함하는 배기가스 처리장치.The method of claim 2, wherein the injection nozzle,
A storage tank located outside the exhaust pipe and storing at least one of the ammonia, the ammonia aqueous solution, and the urea water;
A fixed pipe having one end connected to the storage tank and the other end penetrating the exhaust pipe in a radial direction and located inside the exhaust pipe, and
An exhaust gas treatment device comprising an expansion and contraction tube vertically coupled to the fixed tube, the nozzle end coupled to an end, and having an expansion and contraction in length.
상기 고정관은 상기 입구부와 상기 날개부 사이의 사이의 상기 배기관 내측에 위치하고,
상기 신축관은 길이가 연장되며 상기 날개부의 중앙을 관통하는 배기가스 처리장치.According to claim 3,
The fixed pipe is located inside the exhaust pipe between the inlet and the wing,
The expansion pipe is extended in length and passes through the center of the wing portion.
상기 입구부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 내부에 상기 배기가스가 이동하는 방향으로 내경이 단차지게 감소하는 단차부가 형성된 배기가스 처리장치.The method of claim 1, wherein the exhaust pipe,
An exhaust gas treatment device having a step portion formed inside the exhaust pipe between the inlet portion and the outlet portion, the inner diameter of which decreases stepwise in a direction in which the exhaust gas moves.
상기 날개부는 상기 입구부와 상기 단차부 사이에 위치하고,
상기 수트포집탱크는 상기 날개부와 상기 단차부 사이에 위치하는 배기가스 처리장치.According to claim 5,
The wing portion is located between the inlet portion and the stepped portion,
The soot collection tank is an exhaust gas treatment device located between the wing portion and the stepped portion.
상기 수트포집탱크는 상기 수트를 포집하는 수트배출구가 상기 단차부에 인접하여 형성되는 배기가스 처리장치.According to claim 6,
The soot collection tank is an exhaust gas treatment device in which a soot discharge port for collecting the soot is formed adjacent to the stepped portion.
Priority Applications (1)
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KR1020210148250A KR20230063225A (en) | 2021-11-01 | 2021-11-01 | Exhaust gas treatment apparatus |
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KR101758217B1 (en) | 2016-05-18 | 2017-07-14 | 세종공업 주식회사 | Reducing agent mixing apparatus having liquid drop preventing function |
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