KR930001524B1 - 디이젤엔진 배기가스의 연소식 정화 재생방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

디이젤엔진 배기가스의 연소식 정화 재생방법

제1도는 본 발명을 실시키 위한 장치의 전체적인 구성 설명도.

제2도는 본 발명의 요부장치를 도시한 설명도.

제3도는 본 발명 제2도의 Y-Y선 단면 설명도.

제4도는 본 발명 연소식 여과통의 단면 설명도.

제5a도, 제5b도는 본 발명의 정화 및 재생을 교호로 반복 실시하는 실시예의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A, B : 연소식 여과장치 E : 디이젤엔진

G : 콘트롤박스 1 : 배기관

2, 3 : 지관 5 : 배출관

7.7', 8.8' : 전자밸브 9.9' : 환류관

10.10' : 통기관 13.13', 14.14' : 전자밸브

16.16' : 전기착화부 17.17' :다공관

18.18' : 세라믹파이버층 19.19' : 고형탄화물

본 발명은 디이젤엔진의 배기가스중에 함유되어 대기중에 방출되고 있는 공해물질인 고형입상탄화물(固形粒狀炭化物)과 탄화수소물질(炭化水素物質), 질소산화물(窒素酸化物)등을 본 발명의 방법에 의하여 대기에 방출하기 전에 그 배기과정에서 여과기에 의해 정류하여 집적시킨 후, 이를 저온 연소식으로 용이하게 제거하여 정화되게 함과 동시에 그 연소에 의하여 발생되는 탄화수소가스는 다시 디이젤엔진에 환류시켜 공급하여 완전 연소되게 함으로써, 디이젤엔진의 배기가스로 인한 대기오염과 공해성분들을 용이하게 제거될 수 있게 한 디이젤엔진의 배기가스의 연소식 정화 재생방법에 관한 것이다.

종래 디이젤엔진에 공급되는 연료는 경유 또는 중유를 주로 사용하되, 고온고압(高溫高壓)상태로 압축한 실린더의 안에 그 연료를 분무상태로 분사하여 순간적인 짧은 시간안에 착화 연소되게 하여 후미의 배기관을 통하여 대기에 배출되게 하였던 것이어서 디이젤엔진의 배기가스에는 완전 연소되지 아니한 물질인 고형탄화물질의 입자나 탄화수소 및 질소산화물 등의 물질들이 그대로 배기가스에 혼합되어 대기중에 방출되었던 것이어서 이들 물질들의 대기를 오염하는 원인이 되었을뿐 아니라 사람에 대하여는 암등을 유발케 하는 해로운 공해를 야기시켜 왔던 문제점이 있었고, 또한, 종래에도 디이젤엔진 배기가스의 정화문제에 대하여 그 정화방법을 몇가지 연구개발된바 있으나 이들 종래의 방법들은 거의 모두 디이젤엔진의 배기관에 한 개나 두 개의 여과기를 장치하여 그 배기가스에 함유된 고형탄화물질들을 단순하게 연소식 또는 물리적인 여과방법으로 제거하였던 것이어서 이들 방법은 큰 입자의 탄화물질은 제거되나, 미세한 입자의 탄화물은 불연소상태로 그대로 대기에 직접 방출되는데다가 여과기상에 집적된 입상탄화물질이 누적하게 되면 배기가스의 순조로운 통과를 저해하여 엔진에 대한 배기압력이 높아져서 디이젤엔진의 출력에 악영향을 초래할 뿐 아니라 그 퇴적물질들을 자주 소제하여 제거해야 되었던 등의 번거로움이 있었고, 특히 배기가스에 함유된 고형탄화물들을 연소방식에 의하여 제거코저 함에 있어서도 이들은 600℃ 이상에서만 연소되는 것이어서, 고온을 유지하여야만 됨으로서, 각종 장치 등에 악영향을 초래했을 뿐만 아니라 퇴적물의 연소시 발생하는 미세한 입자상의 배기가스에 대하여는 전혀 고려되지 않고 연소자체가 잘 이루어지지 않았던 결점이 있었다.

본 발명은 디이젤엔진의 배기가스에 관해서 전기한 제반 결점을 제거하기 위하여 발명한 것으로서, 그 연소식 정화 재생방법에 대해서 요지를 우선 설명하여 보면, 먼저 디이젤엔진에 공급하는 연료를 조성함에 있어서, 그 배기가스에 함유되어 있는 고형입상탄화물(固形粒狀炭化物)과 탄화수소물질 및 질소산화물 등을 연소식 여과장치에 의하여 집적시킨 후, 약 100∼300℃ 정도의 저온 상태하에서 착화 연소되게 하여 제거함과 동시에 그 연소로서 발생되는 탄화수소가스는 다시 디이젤엔진에 환류시켜 완전 연소되게 하는 것인데 그 효과를 용이하게 얻기 위함과 동시에 디이젤엔진용 연료로서의 안정성을 얻기 위하여 본 발명에 의한 디이젤엔진용 연료에는 동(Cu), 연(Pb), 망간(Mn), 바륨(Ba)을 포함하는 합성유기 금속물질이나 에칠 또는 메칠알콜을 혼합하여 본 발명에 의한 디이젤엔진용 연료를 미리 조성 준비하여 놓고, 그 조성된 연료를 디이젤엔진에 공급하여 그 엔진을 거동함에 있어서는 그 배기가스의 통로에 두 개의 동일한 연소식 여과장치를 병렬로 설착하여 디이젤엔진의 배기가스를 그 2개중 일측의 연소식 여과장치로 일정시간씩 교호로 통과되게 하여, 이에 접착된 미연소 탄화물질을 전기착화에 의한 연소식 방법으로 연소제거하여 역시 교호로 재생되게 하되, 그 연소식 여과장치의 재생시 집적된 탄화물질은 100∼300℃의 저온으로 연소제거되게 함과 동시에 그 연소에 의하여 발생되는 탄화수소가스는 디이젤엔진에 다시 환류시켜서 연료로 사용되게 하여 완전 연소되게 하는 방법으로 타측의 연소식 여과장치가 배기가스를 여과정화하는 동안 재생하는 것이어서 양측의 연소식 여과장치가 서로 정화와 재생을 반복적으로 실시되게 하여 계속적으로 디이젤엔진에서 배출하는 배기가스중의 불순물을 완전 정화시켜 대기에 방출되게 한 방법의 발명이다.

전기한 본 발명의 방법을 실시키 위한 효율적인 장치로서 다음과 같은 구성으로 실시할 수 있는 것인데 이를 도면의 실시예에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

디이젤엔진(E)에 있어서 그 배기관(1)의 끝단 부위에 두 개의 지관(2), (3)을 형성하여 그 두 개의 지관(2), (3)에는 내부구조가 동일한 두 개의 연소식 여과장치(A), (B)을 병설한 후, 그 합관부(4)로 합관시킨 다음 배출관(5)로 연동되게 하되, 그 두개의 지관(2), (3)의 전후에는 작동콘트롤박스(C)의 전선(6), (6') 등에 의하여 서로 반대로 작동되게 하는 전자밸브(7), (7') 및 (8), (8')를 착설하고 또, 연소식 여과장치(A), (B)에는 환류관(9), (9')와 통기관(10), (10')를 착설하여 역시 전선(11), (11') 및 (12), (12')에 의하여 반대로 작동되게 한 전자밸브(13), (13') 및 (14), (14')를 착설하며, 또 전선(15), (15')의 통전으로 착화 연소되게 한 착화부(16), (16')를 형성하며, 연소식 여과장치(A), (B)의 내부에는 다수의 통기공을 형성한 금속제의 다공관(17), (17')를 내장하게 하되, 그 외면에는 세라믹파이버층(18), (18')을 피복하여 그 표면에 전기한 전기착화부(16), (16')을 장착하여 이것이 외부전선(15), (15')에 전기를 공급하면 그 표면에 집적된 입상탄화물들은 그 착화부분에서 연소됨과 동시 그 연소가 전파되어 세라믹파이버층(18), (18')상에 집적된 입상탄화물들은 모두 연소됨과 동시에 그 연소로 발생된 탄화수소 가스는 환류관(9), (9')를 통하여 디이젤엔진에 다시 공급되어 완전 연소되게 한 것이다.

미설명부호 19.19'는 미연소 고형탄화물질, 20은 연료탱크, 21은 축전지, 22는 머플러 또는 가스냉동장치이다.

상기와 같은 장치의 실시예로서 본 발명의 방법에 의한 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명을 실시키 위하여는 디이젤엔진에 공급하는 연료는 그 안정성을 기함과 동시에 엔진내에서 폭발연소되어 배기되는 과정에서 그 배기가스에 함유되는 공해물질인 고형입자탄화물과 탄화수소물질 및 질소산화물등이 100∼300℃의 저온에서 연소될 수 있게 하기 위하여 통상의 연료에 대하여 동(Cu), 연(Pb), 망간(Mn), 바륨(Ba)을 포함하는 합성유기 금속물질이나 에칠 또는 메칠알콜을 적당량 혼합하여 사용함으로서 후술하는 연소식 여과장치에 집적된 고형탄화물질을 저온에서 효과적으로 연소시킬 수 있는 것인 바, 본 발명에 의한 연소식 여과장치(A), (B)는 모두 세라믹파이버층(18), (18')이 피복된 금속제 다공관(17), (17')을 내장하고 착화부(16), (16')가 형성된 동일한 내부구조로 구성됨과 동시에 각기 배기가스 통로의 전후에 그 통로를 개폐하는 전자밸브(7), (7')와 (8), (8')가 각각 장착되어 있어 이것이 콘트롤박스(C)의 지시에 의하여 그 개폐가 서로 상반되게 교호로 작동하는 것이어서 디이젤엔진(E)에서 배기되는 배기가스는 연소식 여과장치(A)나 (B) 일측으로만 통과시켜 그 배기가스를 여과시키는 것이어서, 그 여과과정에서 배기가스에 함유된 고형입상탄화물질 등이 다공관(17), (17')의 세라믹파이버층(18), (18')에 포집되어 집적하게 되면 그 집적층의 점차로 두꺼워져서 디이젤엔진의 배기압력이 일정한 수치에 다달으면 내장된 센서의 감응으로 콘트롤박스(C)의 지시에 의하여 그 집적층이 두꺼워진 쪽의 여과장치를 폐쇄시키고 타측의 여과장치를 개구시켜 배기가스의 통로를 변화시킴과 동시에 집적층은 저온으로 연소시켜 그 연소여과기를 재생시키는 것인데, 예컨데 제5a도의 도시와 같이 일측의 연소식 여과기(B)의 통로에 대한 전자밸브(8), (8')를 개구시켜 배기가스를 그 여과장치(B)내를 통과하여 배출관(5)으로 배기되게 하다가 그 여과장치(B)에 배기가스중의 공해물질이 일정량 집적되어 두꺼워지면 제5b도의 도시와 같이 그 전자밸브(8), (8')가 닫히면서 타측전자밸브(7), (7')가 열려져서 배기가스의 매기방향을 전환시킴과 동시에 환류관(9') 및 통기관(10')의 전자밸브(14), (14')를 개통시켜 전선(15')에 전기를 인가시키므로서 그 전기착화부(16')의 착화에 의하여 여과장치(B)내에 집적된 탄화물질을 통기관(10')에 의하여 산소를 공급받으면서 연소제거되게 하는 것인데 전기한 연료의 혼합물로 인하여 100∼300℃의 저온에서도 그 연소가 가능한 것이고, 그 연소시에 발생하는 탄화수소가스는 환류관(9')으로 다시 엔진(E)에 환류시켜 완전 연소시킴으로서 정화와 동시에 그 연소식 여과장치 (B)가 깨끗하게 재생되는 것이다.

또한, 상기와 같이 일측의 연속식 여과장치(B)가 연소재생되는 동안 타측의 연소식 여과장치(A)에는 전기한 공해물질이 집적됨으로서 다시 배기가스의 통로를 반대로 열어서 깨끗하게 재생된 연소식 여과장치(B)쪽으로 변환시켜 타측의 연소식 여과장치(A)에 대하여 전기한 연소식 재생공정을 실시하면 상호 연소식 여과장치(A), (B)는 서로 교호로 배기가스의 정화와 그 여과장치의 재생을 계속 반복실시할 수 있는 것이어서 배기가스의 연속적인 정화가 가능한 것인데, 실험결과 본 발명에 의한 정화 및 재생이 변화주기는 통상 약 30분정도 이내임을 알 수 있었다.

이상과 같이 본 발명을 배기가스의 여과과정에서 공해물질을 용이하게 집적되게 하여 이를 저온 연소식 제거시켜 재생되게 하는 즉, 여과와 재생을 상호간에 교호로 반복 실시될 수 있게 한 것이어서, 디이젤엔진에 대하여 무리를 주지 않고 장기한 연속 사용할 수 있는 효과가 있는 동시에 연소재생 과정에서 발생한 탄화수소 가스는 연료로서 재사용되는 효과도 있는 것이다.

Claims (3)

1. 디이젤엔진의 배기가스를 연소식으로 정화 재생함에 있어서, 그 연료에 동(Cu), 연(Pb), 망간(Mn), 바륨(Ba)을 포함하는 합성유기 금속물질을 적당량 혼입사용하고, 엔진의 배기가스는 병렬로 장착한 통상의 2개의 연소식 여과장치에 교호로 통과시켜, 각기 정화와 연소식 재생을 서로 상반 상태로 반복되게 하되, 미연소 탄화물질은 여과장치내의 세라믹파이버층에 포착되게 하여 전기착화에 의해 저온으로 연소시켜 직접 물을 제거하고 이때 발생하는 탄화수소가스는 엔진에 다시 환류시켜 완전 연소되게 함을 특징으로 하는 디이젤엔진 배기가스의 연소식 정화 재생방법.
2. 제1항에 있어서, 디이젤엔진에 사용하는 연료는 혼합물을 에칠이나 메칠알코올계로 함을 특징으로 하는 디이젤엔진 배기가스의 연소식 정화 재생방법.
3. 제1항에 있어서, 미연소 탄화물질의 연소온도를 100∼300℃의 저온에서 착화 연소되게 함을 특징으로 하는 디이젤엔진 배기가스의 연소식 정화 재생방법.

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