KR20230169649A - 환원제 분사 장치 - Google Patents

환원제 분사 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230169649A
KR20230169649A KR1020220070055A KR20220070055A KR20230169649A KR 20230169649 A KR20230169649 A KR 20230169649A KR 1020220070055 A KR1020220070055 A KR 1020220070055A KR 20220070055 A KR20220070055 A KR 20220070055A KR 20230169649 A KR20230169649 A KR 20230169649A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reducing agent
vane
pipe
injection device
center
Prior art date
Application number
KR1020220070055A
Other languages
English (en)
Inventor
김종훈
이균
류승표
김준홍
Original Assignee
에이치에스디엔진 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이치에스디엔진 주식회사 filed Critical 에이치에스디엔진 주식회사
Priority to KR1020220070055A priority Critical patent/KR20230169649A/ko
Publication of KR20230169649A publication Critical patent/KR20230169649A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

본 발명은 질소산화물을 함유한 배기가스가 이동하는 배기관에 환원제를 분사하는 환원제 분사 장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 환원제 분사 장치는 상기 배기관의 일 영역을 관통하여 상기 배기관 내부로 삽입되며 환원제를 분사하기 위한 복수의 분사홀을 갖는 분사 파이프와, 배기가스의 이동 방향을 기준으로 상기 분사 파이프보다 후방에 배치되며 상기 분사 파이프의 길이 방향을 기준으로 상기 배기관의 내부 중앙에 위치하는 센터 베인, 그리고 상기 분사 파이프의 길이 방향을 기준으로 상기 센터 베인의 양측에 각각 위치하며 상기 센터 베인과 상이한 형상으로 형성된 사이드 베인을 포함한다.

Description

환원제 분사 장치{REDUCTANT INJECTION APPARATUS}
본 발명은 환원제 분사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 질소산화물을 함유한 배기가스가 이동하는 배기관에 질소산화물을 저감시키기 위한 환원제를 분사하는 환원제 분사 장치에 관한 것이다.
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.
대기 오염의 주범으로는 차량 및 선박의 엔진 또는 화력 발전소나 공장 등으로부터 배출되는 배기가스의 황산화물(SOx)이나 질소산화물(NOx)이 있다. 이 중에서 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 인체에 무해한 질소(N2)와 물(H2O)로 환원 처리한다.
그리고 선택적 촉매 환원 시스템은 질소산화물을 저감시키기 위한 환원제로 우레아(urea) 수용액, 암모니아 수용액, 무수 암모니아 등을 사용하고 있다. 이중에서 우레아는 촉매에 도달하기 전에 암모니아(NH3)로 분해되어 암모니아가 최종적인 환원제 역할을 수행하게 된다.
또한, 우레아 수용액을 배기가스에 직접 분사하여 사용할 경우, 배기가스의 온도가 섭씨 250도 미만에서 우레아 수용액이 배기가스에 분사되면, 우레아가 분해되면서 생성되는 뷰렛(biuret), 시아누르산(cyanuric acid), 멜라민(melamine), 및 아멜린(ammeline) 등과 같은 부산물에 의해 노즐이 막히거나 배기가스의 흐름을 방해하는 문제점이 있었다.
이에, 별도의 분해 챔버를 마련하고, 우레아를 분해 챔버에서 안정적으로 분해시켜 생성된 암모니아(NH3)를 환원제 분사 장치를 통해 배기관에 분사하는 방법이 사용되고 있다.
그런데 선박용 저속 디젤 엔진의 경우, 대용량의 배기가스를 배출시키므로, 선택적 촉매 환원 시스템도 대용량의 처리 능력이 요구된다. 즉, 선택적 촉매 환원 시스템은 대용량의 배기가스와 반응하기 위한 대량의 환원제가 요구된다. 따라서 배기관을 따라 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사 장치는 대량의 환원제를 분사하면서도 배기가스와 효과적으로 혼합되도록 환원제를 분사할 수 있어야 한다.
또한, 선박에 사용되는 선택적 촉매 환원 시스템은 대용량의 처리 능력과 문제와 함께 설치 공간이 충분하지 못한 이중적인 문제점을 가지고 있다. 따라서 설치 공간이 제한적인 선박에서 효과적으로 환원제를 분사할 수 있는 환원제 분사 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 설치에 요구되는 공간을 감소시키면서도 대량의 환원제를 효과적으로 배기가스와 혼합시킬 수 있는 환원제 분사 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스가 이동하는 배기관에 환원제를 분사하는 환원제 분사 장치는 상기 배기관의 일 영역을 관통하여 상기 배기관 내부로 삽입되며 환원제를 분사하기 위한 복수의 분사홀을 갖는 분사 파이프와, 배기가스의 이동 방향을 기준으로 상기 분사 파이프보다 후방에 배치되며 상기 분사 파이프의 길이 방향을 기준으로 상기 배기관의 내부 중앙에 위치하는 센터 베인, 그리고 상기 분사 파이프의 길이 방향을 기준으로 상기 센터 베인의 양측에 각각 위치하며 상기 센터 베인과 상이한 형상으로 형성된 사이드 베인을 포함한다.
상기한 환원제 분사 장치는 상기 분사 파이프와 평행하도록 배치되어 상기 배기관의 내측면에 결합되며, 상기 센터 베인 및 상기 사이드 베인을 지지하는 지지대를 더 포함할 수 있다.
상기 지지대는 상기 분사 파이프의 길이 방향에 교차하는 방향으로 상기 분사 파이프를 사이에 두고 서로 이격된 제1 지지대와 제2 지지대를 포함할 수 있다.
상기 센터 베인은 상기 제1 지지대에 지지된 제1 센터 베인과 상기 제2 지지대에 지지된 제2 센터 베인을 포함하며, 상기 제1 센터 베인과 상기 제2 센터 베인은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방으로 갈수록 서로 가까워지는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 센터 베인과 상기 제2 센터 베인은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방에 위치하는 변이 전방에 위치하는 변보다 넓은 형상의 사다리꼴로 형성될 수 있다.
상기 제1 센터 베인과 상기 제2 센터 베인은 직사각형 또는 정사각형으로 형성될 수 있다.
상기 제1 센터 베인과 상기 제2 센터 베인은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방에 상기 분사 파이프와 평행한 변이 위치하고 전방에 꼭짓점이 위치하는 형상의 삼각형으로 형성될 수 있다.
상기 사이드 베인은 상기 제1 지지대에 지지된 제1 사이드 베인과 상기 제2 지지대에 지지된 제2 사이드 베인을 포함하며, 상기 제1 사이드 베인과 상기 제2 사이드 베인은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방으로 갈수록 서로 멀어지는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 사이드 베인과 상기 제2 사이드 베인은 직사각형 또는 정사각형으로 형성될 수 있다.
상기 분사 파이프에 형성된 복수의 상기 분사홀은 상기 배기관 내부로 삽입된 지점으로부터 멀어질수록 직경이 단계적으로 감소할 수 있다.
상기 분사 파이프에 형성된 복수의 상기 분사홀은 상기 분사 파이프의 길이 방향을 기준으로 상기 배기관의 내부 중앙에 밀집될 수 있다.
상기 분사 파이프에 형성된 복수의 상기 분사홀은 배기가스의 이동 방향에 교차하는 양 방향으로 형성될 수 있다.
상기 분사 파이프에 형성된 복수의 상기 분사홀은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방을 향해 사선으로 기울어진 각도로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 환원제 분사 장치는 설치에 요구되는 공간을 감소시키면서도 대량의 환원제를 효과적으로 배기가스와 혼합시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 환원제 분사 장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1의 환원제 분사 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 환원제 분사 장치의 사시도이다.
도 4는 도 1의 환원제 분사 장치가 생성한 와류의 형태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 환원제 분사 장치에 사용된 분사 파이프의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 환원제 분사 장치를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 환원제 분사 장치에 사용된 분사 파이프의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 환원제 분사 장치를 나타낸 정면도이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 환원제 분사 장치를 나타낸 정면도이다.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 환원제 분사 장치를 나타낸 정면도이다.
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.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 제2 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
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.
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.
또한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 가진다. 본 명세서에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '포함하는', '구비하는', '갖는' 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '제1', '제2' 등의 표현들은 복수의 구성 요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
이하, 도 1 및 도 2을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 환원제 분사 장치(101)를 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 환원제 분사 장치(101)는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템에서 환원 반응에 필요한 환원제를 배기가스가 이동하는 배기관(600)에 분사한다.
구체적으로, 환원제 분사 장치(101)는 배기가스를 배출하는 엔진과 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기를 연결하는 배기관(600)을 따라 이동하는 배기가스에 환원제를 분사한다.
선택적 촉매 환원 시스템은, 일례로, 선박용 디젤 엔진에서 배출된 배기가스가 함유한 질소산화물(NOx)을 환원 반응을 통해 제거하여 배기가스의 질소산화물 함유량을 저감시킨다. 여기서, 선박용 디젤 엔진은 2행정 저속 디젤 엔진 또는 4행정 중속 디젤 엔진일 수 있다.
하지만, 선택적 촉매 환원 시스템이 엔진에서 배출된 배기가스에 한정되어 사용되는 것은 아니며, 플랜트 등 다양한 분야에서도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 환원제 분사 장치(101)는 환원제로 우레아(urea, CO(NH2)2) 또는 암모니아(NH3)를 분사할 수 있다. 환원제 분사 장치(101)에서 암모니아가 분사되면, 암모니아는 그대로 촉매에서 질소산화물과 반응한다. 하지만, 환원제 분사 장치(101)에서 우레아가 분사되면, 우레아(urea, CO(NH2)2)는 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)으로 분해되고, 이소시안산은 다시 암모니아로 분해된다. 즉, 최종적으로 암모니아가 촉매에서 질소산화물과 반응하는 환원제가 된다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 환원제 분사 장치(101)는 분사 파이프(501), 센터 베인(center vane)(701), 및 사이드 베인(side vane)(800)을 포함한다.
분사 파이프(501)는 배기관(600)의 일 영역을 관통하여 배기관(600) 내부로 삽입된다. 이때, 분사 파이프(501)는 배기관(600)의 중심축에서 배기관(600)을 가로지르는 방향으로 설치될 수 있다.
또한, 분사 파이프(501)는 환원제를 분사하기 위한 복수의 분사홀(531)을 가질 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서는, 분사 파이프(501)에 형성된 복수의 분사홀(531)이 배기가스의 이동 방향에 교차하는 양 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 일례로, 복수의 분사홀(531)은 등간격으로 배열될 수 있다.
지지대(400)는 분사 파이프(501)와 평행하도록 배치되어 배기관(600)의 내측면에 결합될 수 있다. 이때, 지지대(400)는 용접 또는 볼트 결합 등과 같이 해당 기술분야에서 공지된 다양한 방법으로 배기관의 내측면에 결합될 수 있다.
그리고 지지대(400)는 후술할 센터 베인(701) 및 후술할 사이드 베인(800)을 지지할 수 있다. 이때, 후술할 센터 베인(701) 및 후술할 사이드 베인(800)은 용접 또는 볼트 결합 등과 같이 해당 기술분야에서 공지된 다양한 방법으로 지지대(400)에 결합되어 지지될 수 있다.
구체적으로, 지지대(400)는 분사 파이프(501)의 길이 방향에 교차하는 방향으로 분사 파이프(501)를 사이에 두고 서로 이격된 제1 지지대(410)와 제2 지지대(420)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 1을 기준으로 설명하면, 분사 파이프(501)를 사이에 두고 제1 지지대(410)는 분사 파이프(501) 위에 배치되고 제2 지지대(420)는 분사 파이프(502) 아래에 배치될 수 있다.
센터 베인(701)은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 분사 파이프(501)보다 후방에 배치되고, 분사 파이프(501)의 길이 방향을 기준으로 배기관(600)의 내부 중앙에 위치할 수 있다.
구체적으로, 센터 베인(701)은 제1 지지대(410)에 지지된 제1 센터 베인(711)과, 제2 지지대(420)에 지지된 제2 센터 베인(721)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 센터 베인(711)과 제2 센터 베인(721)은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방으로 갈수록 서로 가까워지는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 센터 베인(711)과 제2 센터 베인(721)의 최전방에 위치한 일 단부가 서로 가장 멀리 떨어지도록 형성되고, 제1 센터 베인(711)과 제2 센터 베인(721)의 최후방에 위치한 타 단부가 서가 가장 가깝도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 센터 베인(711)과 제2 센터 베인(721)의 타 단부는 서로 접촉할 수도 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제1 센터 베인(711)과 제2 센터 베인(721)은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방에 위치하는 변이 전방에 위치하는 변보다 넓은 형상의 사다리꼴로 형성될 수 있다.
사이드 베인(800)은 분사 파이프(501)의 길이 방향을 기준으로 센터 베인(701)의 양측에 각각 위치할 수 있다. 이때 사이드 베인(800)은 센터 베인(701)과 상이한 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 사이드 베인(800)은 센터 베인(701)과 서로 다른 방향으로 기울어지거나 상이한 크기 또는 형상을 가질 수 있다.
구체적으로, 사이드 베인(800)은 상기 제1 지지대(410)에 지지된 제1 사이드 베인(810)과, 제2 지지대(420)에 지지된 제2 사이드 베인(820)을 포함할 수 있다.
그리고 제1 사이드 베인(810)과 제2 사이드 베인(820)은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방으로 갈수록 서로 멀어지는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 사이드 베인(810)과 제2 사이드 베인(820)의 최전방에 위치한 일 단부가 서로 가장 가깝도록 형성되고, 제1 사이드 베인(810)과 제2 사이드 베인(820)의 최후방에 위치한 타 단부가 서가 가장 멀리 떨어지도록 형성될 수 있다.
또한, 제1 사이드 베인(810)과 제2 사이드 베인(820)은 직사각형 또는 정사각형으로 형성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 환원제 분사 장치(101)는 설치에 요구되는 공간을 감소시키면서도 대량의 환원제를 효과적으로 배기가스와 혼합시킬 수 있다.
특히, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 배기관(600)의 내부를 4개의 영역으로 구분하고 각 영역마다 와류 또는 선회류를 형성하여 분사 파이프(501)의 복수의 분사홀(531)에서 분사된 환원제를 배기관(600)을 따라 이동하는 배기가스와 효과적으로 혼합시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 환원제 분사 장치(101)에 의해 형성된 와류 또는 선회류를 표현한 도면이다.
또한, 배기가스의 이동 방향을 기준으로 환원제 분사 장치(101)가 차지하는 공간도 최소화할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 환원제 분사 장치(102)에 사용된 분사 파이프(502)에 형성된 복수의 분사홀(532)은 배기관(600) 내부로 삽입된 지점으로부터 멀어질수록 직경이 단계적으로 감소하도록 형성될 수 있다.
복수의 분사홀(532)의 직경을 동일한 크기로 형성한 경우, 환원제가 유입되는 입구에서 거리가 멀어질수록 분사되는 환원제의 유량이 증가할 수 있다.
이에, 본 발명의 제2 실시예에서는, 분사 파이프(502)에 형성된 분사홀(532)의 위치마다 분사홀(532)의 직경을 차별적으로 형성하여 복수의 분사홀(532)을 통해 분사되는 환원제의 유량을 균일하게 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 환원제 분사 장치(102)는 분사 파이프(502)에 형성된 복수의 분사홀(532)이 배기관(600) 내부로 삽입된 지점으로부터 멀어질수록 직경이 단계적으로 감소하도록 형성된 점을 제외하면 나머지 구성은 제1 실시예와 동일하다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 환원제 분사 장치(102)는 설치에 요구되는 공간을 감소시키면서도 대량의 환원제를 더욱 효과적으로 배기가스와 균일하게 혼합시킬 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 환원제 분사 장치(103)에 사용된 분사 파이프(503)에 형성된 복수의 분사홀(533)은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방을 향해 사선으로 기울어진 각도를 갖도록 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 환원제 분사 장치(103)는 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방을 향해 사선 방향으로 환원제를 분사하게 된다. 예를 들면, 복수의 분사홀(533)에서 환원제가 분사되는 방향은 배기가스의 이동 방향과 대략 45도의 교각을 가질 수 있다.
이에, 분사 파이프(503)의 복수의 분사 노즐(533)에서 분사된 환원제의 일부는 센터 베인(701)에 직접 부딪히면서 확산되고, 이에 분사된 환원제가 배기가스와 더욱 효과적으로 혼합될 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 환원제 분사 장치(103)는 분사 파이프(503)에 형성된 복수의 분사홀(533)이 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방을 향해 사선으로 기울어진 각도를 갖도록 형성된 점을 제외하면 나머지 구성은 제1 실시예와 동일하다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 환원제 분사 장치(103)는 설치에 요구되는 공간을 감소시키면서도 대량의 환원제를 더욱 효과적으로 배기가스와 혼합시킬 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 제4 실시예를 설명한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 환원제 분사 장치(104)에 사용된 분사 파이프(504)에 형성된 복수의 분사홀(534)은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방을 향해 사선으로 기울어진 각도를 갖도록 형성되면서 동시에 배기관(600) 내부로 삽입된 지점으로부터 멀어질수록 직경이 단계적으로 감소하도록 형성될 수 있다.
이에, 본 발명의 제4 실시예에서는, 분사 파이프(504)에 형성된 분사홀(534)의 위치마다 분사홀(534)의 직경을 차별적으로 형성하여 복수의 분사홀(534)을 통해 분사되는 환원제의 유량을 균일하게 조절하면서 동시에 분사 파이프(504)의 복수의 분사 노즐(534)에서 분사된 환원제의 일부가 센터 베인(701)에 직접 부딪히면서 확산될 수 있다.
즉, 본 발명의 제4 실시예는 앞서 설명한 제2 실시예와 제3 실시예의 특징을 모두 갖는다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 환원제 분사 장치(104)는 분사 파이프(504)에 형성된 복수의 분사홀(534)이 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방을 향해 사선으로 기울어진 각도를 갖도록 형성되면서 동시에 배기관(600) 내부로 삽입된 지점으로부터 멀어질수록 직경이 단계적으로 감소하도록 형성된 점을 제외하면, 나머지 구성은 제1 실시예와 동일하다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 환원제 분사 장치(104)는 설치에 요구되는 공간을 감소시키면서도 대량의 환원제를 더욱 효과적으로 배기가스와 균일하게 혼합시킬 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 제5 실시예를 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 환원제 분사 장치(105)에 사용된 분사 파이프(505)에 형성된 복수의 분사홀(535)은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방을 향해 사선으로 기울어진 각도를 갖도록 형성되면서 동시에 분사 파이프(505)의 길이 방향을 기준으로 배기관(600)의 내부 중앙에 밀집될 수 있다. 즉, 분사 파이프(505)의 길이 방향을 기준으로 분사 파이프(505)의 양측 단부에는 분사홀(535)이 형성되지 않는다.
이와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 환원제 분사 장치(105)도 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방을 향해 사선 방향으로 환원제를 분사하게 된다. 예를 들면, 복수의 분사홀(535)에서 환원제가 분사되는 방향은 배기가스의 이동 방향과 대략 45도의 교각을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 제5 실시예에서는, 복수의 분사홀(535)이 센터 베인이(701) 설치된 중앙에 밀집되어 설치되므로, 복수의 분사홀(535)에서 분사된 환원제 중 상대적으로 더 많은 양의 환원제가 센터 베인(701)에 직접 부딪히면서 확산되고, 이에 분사된 환원제가 배기가스와 더욱 효과적으로 혼합될 수 있다.
한편, 본 발명의 제5 실시예에 따른 환원제 분사 장치(105)는 분사 파이프(505)에 형성된 복수의 분사홀(535)이 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방을 향해 사선으로 기울어진 각도를 갖도록 형성되면서 동시에 분사 파이프(505)의 길이 방향을 기준으로 배기관(600)의 내부 중앙에 밀집된 점을 제외하면 나머지 구성은 제1 실시예와 동일하다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제5 실시예에 따른 환원제 분사 장치(105)는 설치에 요구되는 공간을 감소시키면서도 대량의 환원제를 더욱 효과적으로 배기가스와 혼합시킬 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 제6 실시예를 설명한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 환원제 분사 장치(106)에 사용된 제1 센터 베인(712)과 제2 센터 베인(722)은 각각 직사각형 또는 정사각형으로 형성될 수 있다.
이때, 센터 베인(702)의 기울어진 방향과 크기는 사이드 베인(800)과 상이할 수 있다.
한편, 본 발명의 제6 실시예에 따른 환원제 분사 장치(106)는 센터 베인(702)이 직사각형 또는 정사각형으로 형성된 점을 제외하면, 나머지 구성은 제1 실시예와 동일하다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제6 실시예에 따른 환원제 분사 장치(106)도 설치에 요구되는 공간을 감소시키면서도 대량의 환원제를 더욱 효과적으로 배기가스와 혼합시킬 수 있다.
이하, 도 10를 참조하여 본 발명의 제7 실시예를 설명한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제7 실시예에 따른 환원제 분사 장치(107)에 사용된 제1 센터 베인(713)과 제2 센터 베인(723)은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방에 분사 파이프(501)와 평행한 변이 위치하고 전방에 꼭짓점이 위치하는 형상의 삼각형으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제7 실시예에 따른 환원제 분사 장치(107)는 센터 베인(703)이 삼각형으로 형성된 점을 제외하면, 나머지 구성은 제1 실시예와 동일하다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제7 실시예에 따른 환원제 분사 장치(107)도 설치에 요구되는 공간을 감소시키면서도 대량의 환원제를 더욱 효과적으로 배기가스와 혼합시킬 수 있다.
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.
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.
101, 102, 103, 104, 105, 107: 환원제 분사 장치
400: 지지대
410: 제1 지지대
420: 제2 지지대
501, 502, 503, 504, 505: 분사 파이프
531, 532, 533, 534, 535: 복수의 분사홀
600: 배기관
701, 702, 703: 센터 베인
710: 제1 센터 베인
720: 제2 센터 베인
800: 사이드 베인
810: 제1 사이드 베인
820: 제2 사이드 베인

Claims (13)

  1. 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스가 이동하는 배기관에 환원제를 분사하는 환원제 분사 장치에 있어서,
    상기 배기관의 일 영역을 관통하여 상기 배기관 내부로 삽입되며 환원제를 분사하기 위한 복수의 분사홀을 갖는 분사 파이프;
    배기가스의 이동 방향을 기준으로 상기 분사 파이프보다 후방에 배치되며, 상기 분사 파이프의 길이 방향을 기준으로 상기 배기관의 내부 중앙에 위치하는 센터 베인; 및
    상기 분사 파이프의 길이 방향을 기준으로 상기 센터 베인의 양측에 각각 위치하며 상기 센터 베인과 상이한 형상으로 형성된 사이드 베인
    을 포함하는 환원제 분사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분사 파이프와 평행하도록 배치되어 상기 배기관의 내측면에 결합되며, 상기 센터 베인 및 상기 사이드 베인을 지지하는 지지대를 더 포함하는 환원제 분사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지대는 상기 분사 파이프의 길이 방향에 교차하는 방향으로 상기 분사 파이프를 사이에 두고 서로 이격된 제1 지지대와 제2 지지대를 포함하는 환원제 분사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 센터 베인은 상기 제1 지지대에 지지된 제1 센터 베인과 상기 제2 지지대에 지지된 제2 센터 베인을 포함하며,
    상기 제1 센터 베인과 상기 제2 센터 베인은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방으로 갈수록 서로 가까워지는 형상으로 형성된 환원제 분사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 센터 베인과 상기 제2 센터 베인은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방에 위치하는 변이 전방에 위치하는 변보다 넓은 형상의 사다리꼴로 형성된 환원제 분사 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 센터 베인과 상기 제2 센터 베인은 직사각형 또는 정사각형으로 형성된 환원제 분사 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 센터 베인과 상기 제2 센터 베인은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방에 상기 분사 파이프와 평행한 변이 위치하고 전방에 꼭짓점이 위치하는 형상의 삼각형으로 형성된 환원제 분사 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 사이드 베인은 상기 제1 지지대에 지지된 제1 사이드 베인과 상기 제2 지지대에 지지된 제2 사이드 베인을 포함하며,
    상기 제1 사이드 베인과 상기 제2 사이드 베인은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방으로 갈수록 서로 멀어지는 형상으로 형성된 환원제 분사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 사이드 베인과 상기 제2 사이드 베인은 직사각형 또는 정사각형으로 형성된 환원제 분사 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 분사 파이프에 형성된 복수의 상기 분사홀은 상기 배기관 내부로 삽입된 지점으로부터 멀어질수록 직경이 단계적으로 감소하는 환원제 분사 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 분사 파이프에 형성된 복수의 상기 분사홀은 상기 분사 파이프의 길이 방향을 기준으로 상기 배기관의 내부 중앙에 밀집된 환원제 분사 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분사 파이프에 형성된 복수의 상기 분사홀은 배기가스의 이동 방향에 교차하는 양 방향으로 형성된 환원제 분사 장치.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분사 파이프에 형성된 복수의 상기 분사홀은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 후방을 향해 사선으로 기울어진 각도로 형성된 환원제 분사 장치.
KR1020220070055A 2022-06-09 2022-06-09 환원제 분사 장치 KR20230169649A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220070055A KR20230169649A (ko) 2022-06-09 2022-06-09 환원제 분사 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220070055A KR20230169649A (ko) 2022-06-09 2022-06-09 환원제 분사 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230169649A true KR20230169649A (ko) 2023-12-18

Family

ID=89309308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220070055A KR20230169649A (ko) 2022-06-09 2022-06-09 환원제 분사 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230169649A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8033104B2 (en) Selective catalytic reduction (SCR) catalyst injection systems
US8240137B2 (en) Reductant injection and decomposition system
CN102159810B (zh) 排气管中的混合装置
JP4375465B2 (ja) 排気通路の添加剤分散板構造
KR101788996B1 (ko) 내연 기관의 배기 가스 정화 장치
US20120124983A1 (en) Exhaust system having reductant nozzle flow diverter
CN102652210B (zh) 用于将尿素基还原剂喷射到排出气流中的方法
CN102652211B (zh) 用于将尿素基还原剂喷射到排出气流中的喷射模块
US8443595B2 (en) Additive-agent diffusion plate in exhaust passage, structure of additive-agent diffusion plate, and exhaust system including additive-agent diffusion plate
JP2009085179A (ja) 排気通路の添加剤分散板構造
CN215213655U (zh) 选择性催化还原反应器
KR101785208B1 (ko) 환원제 분사 장치
KR20230169649A (ko) 환원제 분사 장치
JP2022027552A (ja) 選択的触媒還元反応器
KR102602501B1 (ko) 선택적 촉매 환원 반응기
KR102386624B1 (ko) 선택적 촉매 환원 반응기
KR102506280B1 (ko) 환원제 분사 장치
KR102402306B1 (ko) 선택적 촉매 환원 시스템
KR102402331B1 (ko) 선택적 촉매 환원 반응기
JP7478228B2 (ja) 排気後処理のための混合装置及び混合方法
JP2009162122A (ja) 排気通路構造
KR20200080651A (ko) 선택적 촉매 환원 반응기
WO2024112898A1 (en) Thermal enhancer for exhaust aftertreatment apparatus
KR20170111867A (ko) 선택적 촉매 환원 시스템
JPWO2020240082A5 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal