KR20230063422A - 배기가스 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 의해 배기가스 처리장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치는, 연소기관에서 발생한 수트(soot)를 포함하는 배기가스가 유입되는 입구부와, 배기가스가 배출되는 출구부를 포함하는 배기관과, 입구부와 출구부 사이의 배기관 내부에 형성되어 배기관 내경을 조절하는 유동조절부와, 입구부와 유동조절부 사이의 배기관 내부에 설치되며, 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 날개부와, 날개부와 유동조절부 사이의 배기관 중 적어도 일부가 돌출 형성되어 배기가스에서 분리된 수트를 포집하는 수트포집탱크, 및 입구부와 출구부 사이의 배기관 내부에 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 분사하는 분사노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리장치는, 연소기관에서 발생한 수트(soot)를 포함하는 배기가스가 유입되는 입구부와, 배기가스가 배출되는 출구부를 포함하는 배기관과, 입구부와 출구부 사이의 배기관 내부에 형성되어 배기관 내경을 조절하는 유동조절부와, 입구부와 유동조절부 사이의 배기관 내부에 설치되며, 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 날개부와, 날개부와 유동조절부 사이의 배기관 중 적어도 일부가 돌출 형성되어 배기가스에서 분리된 수트를 포집하는 수트포집탱크, 및 입구부와 출구부 사이의 배기관 내부에 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 분사하는 분사노즐을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 배기가스 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스에 포함된 인화성 물질인 수트(soot)를 효과적으로 분리하여 선택적촉매환원반응기의 질소산화물 제거 효과를 향상시킬 수 있는 배기가스 처리장치에 관한 것이다.
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 통과시켜요소수가 열분해되어 생성된 암모니아와 질소산화물을 반응시키며, 이로 인해, 질소산화물이 물과 질소로 변환된다.
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.
이에, 간단한 구조로 배기가스에 포함된 수트를 분리하여 질소산화물 제거 효과를 향상시킬 수 있는 배기가스 처리장치가 필요하게 되었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배기가스에 포함된 인화성 물질인 수트(soot)를 효과적으로 분리하여 선택적촉매환원반응기의 질소산화물 제거 효과를 향상시킬 수 있는 배기가스 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치는, 연소기관에서 발생한 수트(soot)를 포함하는 배기가스가 유입되는 입구부와, 상기 배기가스가 배출되는 출구부를 포함하는 배기관과, 상기 입구부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 내부에 형성되어 상기 배기관 내경을 조절하는 유동조절부와, 상기 입구부와 상기 유동조절부 사이의 상기 배기관 내부에 설치되며, 상기 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 날개부와, 상기 날개부와 상기 유동조절부 사이의 상기 배기관 중 적어도 일부가 돌출 형성되어 상기 배기가스에서 분리된 상기 수트를 포집하는 수트포집탱크, 및 상기 입구부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 내부에 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 분사하는 분사노즐을 포함한다.
상기 유동조절부는, 상기 배기관 내경을 단차지게 감소시켜 상기 출구부로 유입되는 상기 수트를 차단할 수 있다.
상기 유동조절부는, 외주면이 상기 배기관의 내주면에 결합되며, 중앙에 제1 개구부가 형성된 링 형상의 고정판과, 상기 제2 고정판에 각각 고정핀으로 힌지 결합되어, 상기 제1 고정판과 중첩되거나 상기 제1 고정판으로부터 돌출되며 상기 제1 개구부를 개폐하는 복수 개의 블레이드를 포함하여, 상기 블레이드가 조리개 형태로 상기 배기관 내경을 조절할 수 있다.
상기 유동조절부는, 복수 개의 상기 블레이드를 사이에 두고 상기 제1 고정판과 나란하게 배치되어 외주면이 상기 배기관의 내주면에 결합되며, 상기 제1 고정판과 동일한 형상으로 형성된 제2 고정판을 더 포함하되, 상기 제2 고정판은, 상기 블레이드와 접하는 면에 각각의 상기 고정핀을 중심으로 하는 원호 형상의 가이드홈이 복수 개 형성되고, 각각의 상기 블레이드는, 상기 가이드홈 내측으로 돌출된 가이드돌기가 형성되어, 상기 블레이드가 상기 고정핀을 중심으로 회동하면, 상기 가이드돌기가 상기 가이드홈을 따라 이동할 수 있다.
상기 제2 고정판은 중앙에 제2 개구부가 형성되고, 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부의 내경은 각각, 상기 입구부의 내경보다 작게 형성될 수 있다.
상기 수트포집탱크는, 상기 배기관과 접하는 면 중 적어도 일부가 개구되어 상기 배기관 내의 상기 수트가 상기 수트포집탱크 내부로 배출되는 수트배출구를 포함하고, 상기 수트배출구는 상기 유동조절부에 인접하여 형성될 수 있다.
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. 특히, 유동조절부가 수트 제거율 및 엔진의 허용 배압을 고려하여 배기관의 내경을 조절하므로, 엔진의 효율 저하를 방지하면서 수트를 용이하게 포집할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 사용 상태도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 3은 유동조절부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 유동조절부의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
도 5 및 도 6은 배기가스 처리장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이다.
도 3은 유동조절부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 유동조절부의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
도 5 및 도 6은 배기가스 처리장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
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.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리장치의 사용 상태도이다.
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.
배기가스 처리장치(1)는 배기가스에 포함된 인화성 물질인 수트를 선택적촉매환원반응기(SCR) 전단에서 분리하여 수트포집탱크(40)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. 특히, 유동조절부(20)가 수트 제거율 및 연소기관(EG)의 허용 배압을 고려하여 배기관(10)의 내경을 조절하므로, 연소기관(EG)의 효율 저하를 방지하면서 수트를 용이하게 포집할 수 있는 특징이 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 배기가스 처리장치(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1의 A 부분을 종 방향으로 절단하여 도시한 단면도이고, 도 3은 유동조절부를 확대하여 도시한 도면이며, 도 4는 유동조절부의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
본 발명에 따른 배기가스 처리장치(1)는 배기관(10), 유동조절부(20), 날개부(30), 수트포집탱크(40), 및 분사노즐(50)을 포함한다.
배기관(10)은 연소기관(EG)에서 발생한 수트(soot)를 포함하는 배기가스를 선택적촉매환원반응기(SCR)로 공급하는 관으로, 연소기관(EG)와 연결되는 입구부(10a)와, 선택적촉매환원반응기(SCR)와 연결되는 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 배기가스는 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)은 내부에 유동조절부(20), 날개부(30), 수트포집탱크(40), 및 분사노즐(50)이 설치될 수 있다.
유동조절부(20)는 배기관(10) 내경을 조절하는 것으로, 입구부(10a)와 출구부(10b) 사이의 배기관(10) 내부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 유동조절부(20)는 배기관(10)의 내측면으로부터 중심을 향해 돌출되며 배기관(10) 내경을 단차지게 감소시켜 출구부(10b)로 유입되는 수트를 차단할 수 있다. 후술할 날개부(30)가 배기가스에 원심력을 발생시키면, 상대적으로 무겁고 입자가 큰 수트가 배기가스로부터 분리되어 배기관(10)의 중심으로부터 벗어나게 된다. 유동조절부(20)가 배기관(10) 내경을 단차지게 감소시킴으로써, 배기가스로부터 분리된 수트가 유동조절부(20)게 걸리게 되어 출구부(10b)로 유입되지 못하게 되며, 이에 따라, 선택적촉매환원반응기(SCR)로의 유입도 방지되어 선택적촉매환원반응기(SCR)에서 질소산화물이 효과적으로 제거될 수 있다. 그러나, 유동조절부(20)가 배기관(10) 내경을 과도하게 감소시킬 경우, 배압이 증가하여 연소기관(EG)의 효율이 저하되는 문제가 생기므로, 유동조절부(20)는 연소기관(EG) 또는 배기관(10)에 설치된 압력센서(도시되지 않음)와 연계되어 연소기관(EG)의 허용 배압과 수트 제거율을 고려하면서 배기관(10) 내경을 조절할 수 있다.
도 3과 도 4를 참조하면, 유동조절부(20)는 제1 고정판(21), 복수 개의 블레이드(22), 및 제2 고정판(23)을 포함한다.
제1 고정판(21)은 중앙에 제1 개구부(21a)가 형성된 링 형상의 부재로, 외주면이 배기관(10)의 내주면에 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 배기관(10)은 내주면에 링 형상의 홈(도면부호 미도시)이 만입 형성되고, 제1 고정판(21)은 만입된 홈에 삽입되어 고정될 수 있다. 제1 개구부(21a)는 배기관(10)의 횡단면적과 동일한 형상으로 형성될 수 있으며, 내경이 입구부(10a)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 제1 고정판(21)은 입구부(10a) 또는 출구부(10b)를 향하는 일 면에 복수 개의 블레이드(22)가 각각 힌지 결합된다.
블레이드(22)는 제1 고정판(21)과 중첩되거나 제1 고정판(21)으로부터 돌출되며 제1 개구부(21a)를 개폐하는 것으로, 제1 고정판(21)에 고정핀(22a)으로 힌지 결합될 수 있다. 복수 개의 블레이드(22)는 각각의 고정핀(22a)을 중심으로 일괄적으로 회동하여 제1 고정판(21)과 중첩되거나 제1 고정판(21)으로부터 돌출되며 조리개 형태로 배기관(10) 내경을 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 블레이드(22)가 각각의 고정핀(22a)을 중심으로 회동하여 제1 고정판(21)에 중첩되면, 배기가스가 유동할 수 있는 제1 개구부(21a)의 직경(d1)이 커지므로 수트를 거르는 효과가 감소할 수 있다. 반대로, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 블레이드(22)가 각각의 고정핀(22a)을 중심으로 회동하여 제1 고정판(21)으로부터 돌출되면, 배기가스가 유동할 수 있는 제1 개구부(21a)의 직경(d2)이 작아지므로 수트를 거르는 효과가 증대될 수 있다.
제2 고정판(23)은 제1 고정판(21)과 동일한 형상으로 형성되며, 복수 개의 블레이드(22)를 사이에 두고 제1 고정판(21)과 나란하게 배치되어 외주면이 배기관(10)의 내주면에 결합될 수 있다. 제2 고정판(23)은 제1 고정판(21)과 같이, 배기관(10)에 형성된 만입된 홈에 삽입되어 고정되며, 중앙에 제1 개구부(21a)와 중첩되는 제2 개구부(23a)가 형성될 수 있다. 제2 개구부(23a)는 제1 개구부(21a)와 동일한 형상으로 형성되되 내경이 입구부(10a)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 제1 개구부(21a)와 제2 개구부(23a)의 내경이 입구부(10a)의 내경보다 작게 형성됨으로써, 블레이드(22)가 제1 고정판(21)으로부터 돌출되지 않은 초기 상태에서도 수트를 거르는 효과를 낼 수 있다.
제2 고정판(23)은 블레이드(22)와 접하는 면에 각각의 고정핀(22a)을 중심으로 하는 원호(圓弧) 형상의 가이드홈(23b)이 복수 개 형성되고, 각각의 블레이드(22)는 가이드홈(23b) 내측으로 돌출된 가이드돌기(22b)가 형성될 수 있다. 따라서, 블레이드(22)가 고정핀(22a)을 중심으로 회동하면, 가이드돌기(22b)가 가이드홈(23b)을 따라 이동할 수 있다. 블레이드(22)의 회동 시 가이드돌기(22b)가 가이드홈(23b)을 따라 이동함으로써, 블레이드(22)가 회동 경로를 이탈하거나 과도하게 회동하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 가이드돌기(22b)와 고정핀(22a) 중 어느 하나에는 구동모터(도시되지 않음)가 연결되어, 블레이드(22)가 용이하게 회동할 수 있다.
날개부(30)는 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 것으로, 입구부(10a)와 유동조절부(20) 사이의 배기관(10) 내부에 설치될 수 있다. 날개부(30)의 형상은 한정될 것은 아니나, 예를 들어, 배기관(10)의 중앙에 배치된 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(30)는 배기관(10) 내부에 고정 설치되며, 배기가스는 블레이드의 익면(翼面)을 따라 유동하며 회전될 수 있다. 날개부(30)가 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시킴으로써, 상대적으로 무겁고 입자가 큰 수트가 원심력에 의해 배기가스로부터 분리되어 배기관(10)의 중심으로부터 벗어나며 수트포집탱크(40)에 용이하게 포집될 수 있다. 또한, 배기가스가 난류로 변환되므로, 후술할 분사노즐(50)이 분사하는 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나가 배기가스와 용이하게 혼합될 수 있다. 그러나, 날개부(30)가 몸체부와 블레이드로 이루어진 것으로 한정될 것은 아니며, 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시킬 수 있는 다양한 구조로 변형될 수 있다.
수트포집탱크(40)는 배기가스에서 분리된 수트를 포집하는 것으로, 날개부(30)와 유동조절부(20) 사이의 배기관(10) 중 적어도 일부가 돌출되어 형성될 수 있다. 이 때, 수트포집탱크(40)는 도시된 바와 같이, 날개부(30)와 유동조절부(20) 사이의 배기관(10)이 배기관(10)의 외측으로 일부 돌출되어 형성될 수도 있고, 날개부(30)와 유동조절부(20) 사이의 배기관(10)이 배기관(10)의 내측으로 일부 돌출되어 형성될 수도 있다. 그러나, 수트포집탱크(40)가 날개부(30)와 유동조절부(20) 사이의 배기관(10) 중 적어도 일부가 돌출되어 형성되는 것으로 한정될 것은 아니며, 원심력에 의해 배기가스로부터 분리된 수트를 걸러 포집할 수 있는 구조이면 어떠한 형태라도 가능하다. 이하, 수트포집탱크(40)가 날개부(30)와 유동조절부(20) 사이의 배기관(10) 중 일부가 배기관(10)의 외측으로 일부 돌출되어 형성된 구조를 보다 중점적으로 설명한다.
수트포집탱크(40)는 내부에 포집공간(40b)이 형성되고, 배기관(10)과 접하는 면 중 적어도 일부가 개구되어 포집공간(40b)과 연통되는 수트배출구(40a)가 형성된다. 이 때, 수트배출구(40a)는 유동조절부(20)에 인접하게 형성되어 배기관(10) 내의 수트를 수트포집탱크(40) 내부로 배출할 수 있다. 즉, 원심력에 의해 배기가스로부터 분리된 수트는 배기관(10)의 중심으로부터 벗어나며 수트배출구(40a)를 통해 포집공간(40b)에 포집된다. 수트배출구(40a)가 유동조절부(20)에 인접하여 형성됨으로써, 전술한 바와 같이, 수트가 유동조절부(20)에 걸리게 되어 출구부(10b)로 유입되지 않고 수트배출구(40a)로 용이하게 배출될 수 있다. 포집공간(40b)은 포집된 수트가 수트배출구(40a)로 다시 빠져 나가는 것을 방지하기 위해 수트배출구(40a)보다 크게 형성되어 배기관(10)의 외측에서 날개부(30)를 향하여 연장될 수 있다. 또한, 수트포집탱크(40)는, 포집공간(40b)에 포집된 수트를 외부로 배출하는 적어도 하나의 수트방출구(40c)가 형성될 수 있으며, 수트방출구(40c)는 맨홀과 같은 덮개부(60)에 의해 폐쇄되어 필요 시 사용자에 의해 개방될 수 있다. 필요에 따라, 수트방출구(40c)에는 드레인 배관(도시되지 않음)이 연결되어 포집된 수트를 즉각 배출할 수도 있다.
분사노즐(50)은 입구부(10a)와 출구부(10b) 사이의 배기관(10) 내부에 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 분사할 수 있다. 분사노즐(50)은 일 측이 저장탱크(도시되지 않음)에 연결되어 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 공급받으며, 배기관(10) 내측에 위치하는 타 측은 배기가스가 회전하는 방향을 고려하여 배기가스가 수트포집탱크(40)를 통과한 이후 지점에 설치될 수 있다. 분사노즐(50)이 배기가스가 수트포집탱크(40)를 통과한 이후 지점에 설치됨으로써, 암모니아 수용액이나 요소수가 분사되는 경우, 질량이 큰 액상의 입자가 수트와 함께 수트포집탱크(40)에 포집되는 것을 방지할 수 있다. 분사노즐(50)은 수트포집탱크(40)와 대향되는 위치에 설치될 수 있으며, 이 때, 노즐단부(51)는 배기가스의 유동 방향을 향하도록 배치될 수도 있고, 배기관(10)의 중심을 향하도록 배치될 수도 있다. 노즐단부(51)가 배기가스의 유동 방향을 향하도록 배치되면, 분사된 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나가 배기가스와 함께 배기관(10)을 유동하게 되어 혼합될 수 있는 시간이 증가하므로, 선택적촉매환원반응기(SCR)에서 암모니아와 질소산화물의 반응이 효과적으로 이루어질 수 있으며, 이에 따라, 질소산화물의 제거율이 증대될 수 있다. 그러나, 분사노즐(50)이 배기가스가 회전하는 방향을 고려하여 배기가스가 수트포집탱크(40)를 통과한 이후 지점에 설치되거나 수트포집탱크(40)와 대향되는 위치에 설치되는 것으로 한정될 것은 아니며, 분사노즐(50)의 설치 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 분사노즐(50)은 날개부(30) 전단에 설치되거나 날개부(30)와 동일 선상에 설치되거나 유동조절부(20)와 출구부(10b) 사이에 설치될 수 있다. 또한, 분사노즐(50)은 수트포집탱크(40)과 동일 측에 설치되거나 수직한 위치에 설치될 수도 있다.
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.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 배기가스 처리장치(1)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 5 및 도 6은 배기가스 처리장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
본 발명에 따른 배기가스 처리장치(1)는 배기가스에 포함된 인화성 물질인 수트를 선택적촉매환원반응기(SCR) 전단에서 분리하여 수트포집탱크(40)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. 특히, 유동조절부(20)가 수트 제거율 및 연소기관(EG)의 허용 배압을 고려하여 배기관(10)의 내경을 조절하므로, 연소기관(EG)의 효율 저하를 방지하면서 수트를 용이하게 포집할 수 있다.
연소기관(EG)에서 발생된 질소산화물과 수트를 포함하는 배기가스는 배기관(10)의 입구부(10a)로 유입되며, 날개부(30)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(40a)로 배출되어 수트포집탱크(40)의 포집공간(40b)에 포집된다. 수트배출구(40a)는 유동조절부(20)에 인접하여 형성되므로, 수트는 유동조절부(20)에 걸리게 되어 출구부(10b) 측으로 유입되지 않고 수트배출구(40a)로 배출될 수 있다. 유동조절부(20)는 제1 고정판(21)에 형성된 제1 개구부(21a)와 제2 고정판(23)에 형성된 제2 개구부(23a)의 내경이 입구부(10a)의 내경보다 작게 형성되므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 블레이드(22)가 제1 고정판(21)으로부터 돌출되지 않은 상태에서도 수트를 일부 거를 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 블레이드(22)를 제1 고정판(21)으로부터 돌출시킬 경우, 배기관(10)의 내경이 단차지게 감소되어 수트를 더 많이 거를 수 있다. 그러나, 유동조절부(20)가 배기관(10)의 내경을 과도하게 감소시키면, 배압이 증가하여 연소기관(EG)의 효율이 저하되므로, 유동조절부(20)는 연소기관(EG)의 허용 배압과 수트 제거율을 고려하여 배기관(10) 내경을 조절할 수 있다.
수트가 제거되고 질소산화물만 남은 배기가스는 분사노즐(50)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.
한편, 포집공간(40b)에 다량의 수트가 포집된 경우, 사용자는 덮개부(60)를 분리하고 수트방출구(40c)를 개방하여 포집공간(40b)에 포집된 수트를 외부로 배출할 수 있다.
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.
1: 배기가스 처리장치
10: 배기관 10a: 입구부
10b: 출구부 20: 유동조절부
21: 제1 고정판 21a: 제1 개구부
22: 블레이드 22a: 고정핀
22b: 가이드돌기 23: 제2 고정판
23a: 제2 개구부 23b: 가이드홈
30: 날개부 40: 수트포집탱크
40a: 수트배출구 40b: 포집공간
40c: 수트방출구 50: 분사노즐
51: 노즐단부 60: 덮개부
EG: 연소기관 SCR: 선택적촉매환원반응기
10: 배기관 10a: 입구부
10b: 출구부 20: 유동조절부
21: 제1 고정판 21a: 제1 개구부
22: 블레이드 22a: 고정핀
22b: 가이드돌기 23: 제2 고정판
23a: 제2 개구부 23b: 가이드홈
30: 날개부 40: 수트포집탱크
40a: 수트배출구 40b: 포집공간
40c: 수트방출구 50: 분사노즐
51: 노즐단부 60: 덮개부
EG: 연소기관 SCR: 선택적촉매환원반응기
Claims (6)
- 연소기관에서 발생한 수트(soot)를 포함하는 배기가스가 유입되는 입구부와, 상기 배기가스가 배출되는 출구부를 포함하는 배기관;
상기 입구부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 내부에 형성되어 상기 배기관 내경을 조절하는 유동조절부;
상기 입구부와 상기 유동조절부 사이의 상기 배기관 내부에 설치되며, 상기 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 날개부;
상기 날개부와 상기 유동조절부 사이의 상기 배기관 중 적어도 일부가 돌출 형성되어 상기 배기가스에서 분리된 상기 수트를 포집하는 수트포집탱크, 및
상기 입구부와 상기 출구부 사이의 상기 배기관 내부에 암모니아, 암모니아 수용액, 요소수 중 적어도 하나를 분사하는 분사노즐을 포함하는 배기가스 처리장치. - 제1 항에 있어서, 상기 유동조절부는,
상기 배기관 내경을 단차지게 감소시켜 상기 출구부로 유입되는 상기 수트를 차단하는 배기가스 처리장치. - 제2 항에 있어서, 상기 유동조절부는,
외주면이 상기 배기관의 내주면에 결합되며, 중앙에 제1 개구부가 형성된 링 형상의 고정판과,
상기 제2 고정판에 각각 고정핀으로 힌지 결합되어, 상기 제1 고정판과 중첩되거나 상기 제1 고정판으로부터 돌출되며 상기 제1 개구부를 개폐하는 복수 개의 블레이드를 포함하여,
상기 블레이드가 조리개 형태로 상기 배기관 내경을 조절하는 배기가스 처리장치. - 제3 항에 있어서, 상기 유동조절부는,
복수 개의 상기 블레이드를 사이에 두고 상기 제1 고정판과 나란하게 배치되어 외주면이 상기 배기관의 내주면에 결합되며, 상기 제1 고정판과 동일한 형상으로 형성된 제2 고정판을 더 포함하되,
상기 제2 고정판은, 상기 블레이드와 접하는 면에 각각의 상기 고정핀을 중심으로 하는 원호 형상의 가이드홈이 복수 개 형성되고,
각각의 상기 블레이드는, 상기 가이드홈 내측으로 돌출된 가이드돌기가 형성되어,
상기 블레이드가 상기 고정핀을 중심으로 회동하면, 상기 가이드돌기가 상기 가이드홈을 따라 이동하는 배기가스 처리장치. - 제4 항에 있어서,
상기 제2 고정판은 중앙에 제2 개구부가 형성되고,
상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부의 내경은 각각, 상기 입구부의 내경보다 작게 형성되는 배기가스 처리장치. - 제1 항에 있어서,
상기 수트포집탱크는, 상기 배기관과 접하는 면 중 적어도 일부가 개구되어 상기 배기관 내의 상기 수트가 상기 수트포집탱크 내부로 배출되는 수트배출구를 포함하고,
상기 수트배출구는 상기 유동조절부에 인접하여 형성되는 배기가스 처리장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210148481A KR20230063422A (ko) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | 배기가스 처리장치 |
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| KR1020210148481A KR20230063422A (ko) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | 배기가스 처리장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230063422A true KR20230063422A (ko) | 2023-05-09 |
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ID=86408396
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230063422A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101758217B1 (ko) | 2016-05-18 | 2017-07-14 | 세종공업 주식회사 | 액적방지 기능을 구비하는 환원제 믹싱장치 |
-
2021
- 2021-11-02 KR KR1020210148481A patent/KR20230063422A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101758217B1 (ko) | 2016-05-18 | 2017-07-14 | 세종공업 주식회사 | 액적방지 기능을 구비하는 환원제 믹싱장치 |
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