WO2012118331A4 - 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템 - Google Patents

소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템 Download PDF

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이창원
강하근
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas denitration system, and more particularly, to an exhaust gas denitration system including a reactor in which a nitrogen oxide contained in an exhaust gas flowing into the reactor is converted into nitrogen through a denitration reaction with a catalyst
  • the reactor includes a catalyst filter portion coated with a catalyst and having a plurality of through holes through which exhaust gas can pass, and a noise reduction portion for reducing noise from exhaust gas passed through the catalyst filter portion and denitrified, Since the denitrification reaction and the noise can be reduced by the reactor, it is possible to reduce the size of the whole system and to secure the space of the through hole while maintaining the contact area of the exhaust gas and the catalyst, And the denitrification reaction occurs before the reduction of the noise, so that the denitrification efficiency can be improved
  • the present invention relates to an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure capable of increasing the efficiency of an engine by minimizing a pressure drop of the exhaust gas.
  • FIG. 1 is a block diagram of a conventional exhaust gas denitration system using a silencer and a selective reduction catalyst method (SCR), which are most widely used for reducing nitrogen oxides and noise.
  • SCR selective reduction catalyst method
  • the silencer 11 since the noise generated by the engine operation noise and the exhaust gas is reduced only by the silencer 11, the silencer 11 is made large in order to increase the noise reduction efficiency, There is no problem.
  • the denitrification reaction is most likely to occur at a high temperature and a high pressure of about 400 ° C.
  • the exhaust gas having passed through the silencer 11 and reduced in noise passes through the reaction chamber 12 and the reactor 14 in order Since the denitrification reaction occurs, the exhaust gas having passed through the silencer 11 and separated from the temperature and the pressure is denitrified and the denitrification efficiency is deteriorated.
  • the present invention can reduce the size of the noise reduction unit by reducing the noise of the catalytic filter unit in the reactor, so that the size of the reactor to be increased in order to reduce the noise can be made significantly smaller than the silencer size of the conventional NOx removal system So that it is possible to reduce the overall size of the exhaust gas denitration system.
  • the present invention provides an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure capable of increasing the exhaust gas denitration system.
  • the present invention includes a plurality of compartments positioned in parallel with the flow direction of the exhaust gas at regular intervals in the reactor on the rear side of the catalytic filter section, and distributes the flow of the exhaust gas that has been denitrified through the catalytic filter section,
  • the present invention provides an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure capable of enhancing a noise attenuating effect.
  • the exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure capable of improving the denitration efficiency by denitrifying the exhaust gas of high temperature and high pressure The purpose is to provide.
  • the size of the entire system can be reduced, so that the pressure drop of the exhaust gas passing through the exhaust gas denitration system And to provide a NO x removal system having a noise attenuating structure that can reduce the fuel consumption and the engine efficiency.
  • the present invention improves the point that the length of the mixing space, that is, the length of the reaction chamber, must be kept long to ensure a sufficient time and length for mixing the reducing agent and the exhaust gas after the reducing agent micro-injection in the conventional exhaust gas denitration system, It is an object of the present invention to provide an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure capable of effectively reducing the length of a reaction chamber by allowing a reducing agent and an exhaust gas to be mixed within a short period of time, .
  • the exhaust gas denitration system having the noise attenuating structure for achieving the object of the present invention includes the following configuration.
  • an exhaust gas denitration system having a noise attenuation structure includes a reactor in which a nitrogen oxide contained in an exhaust gas flowing into the reactor is converted into nitrogen through a denitration reaction with a catalyst
  • the exhaust gas denitration system comprising: a catalytic filter part having a catalyst coated thereon and having a plurality of through holes through which exhaust gas can pass; And the NO x reduction reaction and the noise can be reduced by the reactor, thereby reducing the size of the entire system.
  • the catalytic filter section is formed in a wavy shape as a side diaphragm forming the through-hole, It is possible to secure a large space of the through hole while maintaining the area, thereby minimizing the differential pressure and enhancing the noise attenuation effect.
  • the noise reduction unit is disposed in parallel with the flow direction of the exhaust gas at regular intervals in the reactor on the rear side of the catalytic filter unit And the partition separates the flow of the exhaust gas that has passed through the catalytic filter portion to denitrify the exhaust gas, absorbs noises, and increases noise reduction effect.
  • the partition may include a sound absorbing material for absorbing noises, a plurality of sound absorbing materials disposed on both sides of the sound absorbing material, And a support plate on which a through hole is formed.
  • the front surface of the partition has a semicircular shape, and the pressure loss of the denitrated exhaust gas flowing into the noise- Can be reduced.
  • the sound absorbing material is made of mineral wool.
  • the reactor further includes a sound absorbing material layer formed to have a predetermined thickness along the inner surface of the reactor on the front side of the catalytic filter portion .
  • the exhaust gas denitration system having the noise attenuating structure according to the present invention further comprises a reaction chamber for mixing the exhaust gas and the reducing agent to the reactor, And a multiple mixer for allowing the reducing agent to be mixed within a short period of time, wherein the multiple mixers each include a first mixer and a second mixer, each of which has a plurality of flow guide plates formed thereon, The upward flow inducing plate formed and the downward flow inducing plate formed downwardly inclined are repeatedly arranged.
  • the multiple mixers may include a first mixer module and a second mixer, each of which is formed by connecting the first mixer and the second mixer, wherein the flow guide plates of the first mixer and the second mixer forming the first mixer module and the second mixer module comprise a flow guide plate of the first mixer and a flow guide plate of the second mixer, The direction of inclination of the flow guide plate is formed in the opposite direction.
  • the flow induction plate may include a plurality of hollows so that a laminar flow flowing in a linear direction through the hollow can be formed The vortex flowing in the curved direction through the flow guide plate and the laminar flow are mixed to increase the mixing efficiency of the reducing agent and the exhaust gas.
  • the present invention can obtain the following effects by the above-described embodiment, the constitution described below, the combination, and the use relationship.
  • the present invention has an effect that denitrification reaction and noise reduction can be performed by one reactor without installing a separate silencer.
  • the present invention can reduce the size of the noise reduction unit by reducing the noise of the catalytic filter unit in the reactor, so that the size of the reactor to be increased in order to reduce the noise can be made significantly smaller than the silencer size of the conventional NOx removal system There is an effect that the size of the whole system can be reduced.
  • the space of the through-hole can be secured while maintaining the contact area between the exhaust gas and the catalyst, thereby minimizing the differential pressure, Can be increased.
  • the present invention includes a plurality of compartments positioned in parallel with the flow direction of the exhaust gas at regular intervals in the reactor on the rear side of the catalytic filter section, and distributes the flow of the exhaust gas that has been denitrified through the catalytic filter section, So that the noise reduction effect can be enhanced.
  • the size of the entire system can be reduced, so that the pressure drop of the exhaust gas passing through the exhaust gas denitration system
  • the efficiency of the engine can be increased and the fuel consumption can be reduced.
  • the present invention improves the point that the length of the mixing space, that is, the length of the reaction chamber, must be kept long to ensure a sufficient time and length for mixing the reducing agent and the exhaust gas after the reducing agent micro-injection in the conventional exhaust gas denitration system, It is possible to reduce the length of the reaction chamber by allowing the reducing agent and the exhaust gas to be mixed within a short time, thereby effectively maintaining the facility area of the entire denitration system.
  • FIG. 1 is a block diagram of a conventional exhaust gas denitration system.
  • FIG. 2 is a block diagram of an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining a reducing agent spraying part and a reaction chamber used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a reactor used in an exhaust gas denitration system having a sound attenuating structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partial cutaway perspective view of a reactor used in an exhaust gas denitration system having a sound attenuating structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6A and 6B are perspective views of a catalytic filter portion used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A and 7B are partial cross-sectional views of a catalytic filter portion used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG. 4;
  • FIG. 9 is a perspective view of a reactor used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10A and 10B are perspective views of first and second mixers used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of a multiple mixer used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic view of a multiple mixer used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a configuration diagram of a multiple mixer used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to another embodiment of the present invention.
  • control unit 9 discharge unit 10: multiple mixer 31: output sensor
  • flow guide plate 131 upward flow guide plate 132: downward flow guide plate 133: hollow
  • first mixer module 150 second mixer module 411:
  • Reducing agent storage tank 422 Flow control pump 621: Through hole 622: Side plate
  • upper and lower diaphragms 631 partition 6311: sound absorbing material 6312:
  • FIG. 2 is a block diagram of an exhaust gas denitration system having a noise attenuation structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of the reducing agent used in the exhaust gas denitration system having the noise attenuating structure
  • FIG. 4 is a perspective view of a reactor used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view of a reactor according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6A and 6B are perspective views of a catalytic filter portion used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to an embodiment of the present invention, and FIGS.
  • FIGS. 7A and 7B are partial cross-sectional views of a catalytic filter portion used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a cross- Fig.
  • an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure includes an inlet 3, a reducing agent injector 4, a reaction chamber 5, a reactor 6, A control unit 8, a discharge unit 9, and the like.
  • the inlet 3 is configured to introduce a gas or fluid (hereinafter, referred to as "exhaust gas”) containing nitrogen oxides discharged from an LNG gas discharge unit for small / medium cogeneration power generation, an engine for thermal power generation, An output sensor 31, and the like.
  • exhaust gas a gas or fluid
  • the output sensor 31 is connected to one side of the inlet 3 and senses information on the amount of exhaust gas flowing therethrough and transmits the sensed information to the control unit 8 to be described later. This is because the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas is determined according to the amount of exhaust gas flowing into the inflow portion 3, so that information such as RPM, current amount, and outlet temperature that can determine the load amount of the exhaust gas, 8 so that the control unit 8 can control the amount of the reducing agent suitable for denitrifying the nitrogen oxide contained in the exhaust gas to the reaction chamber 5.
  • the reducing agent spraying unit 4 supplies the reducing agent to the reaction chamber 5 to be described later and the reducing agent spraying unit 4 includes an air supply unit 41, a reducing agent supply unit 42, a jetting unit 43, .
  • the air supply unit 41 is configured to provide external air to the jetting unit 43 and is controlled by the controller 8.
  • the air supply unit 41 includes an air pressurizing unit 411 that causes an air flow so that external air can be supplied to the jetting unit 43.
  • the air pressurizing unit 411 may be a blower, a compressor, or the like.
  • the reducing agent supply unit 42 is configured to provide a reducing agent to the jetting unit 43 and is controlled by the controller 8.
  • the reducing agent supply unit 42 includes a reducing agent storage tank 421, a flow rate control pump 422, and the like.
  • the reducing agent storage tank 421 may store various kinds of materials such as SUS304 or SPV300 and various sizes and capacities.
  • the reducing agent storage tank 421 may be formed in various shapes such as a cylindrical shape and a rectangular shape.
  • As the reducing agent for example, urea water or the like may be used.
  • One end of the flow control pump 422 is connected to the output end of the reducing agent storage tank 421 to supply a reducing agent to the jetting unit 43 and adjust the intensity of the output under the control of the control unit 8, Can be adjusted.
  • the "YAD-12211 (1/2)" model of Daerim general flow meter manufactured from SCS13 (Body) and SUS316 (TRIM) with a flow rate range of 5.7 to 85 liter / min can be
  • the jetting unit 43 is connected to the air supply unit 41 and the reducing agent supply unit 42 and injects the air and the reducing agent into the reaction chamber 5, And is connected to the output end of the pressure portion 411 and the output end of the flow control pump 422, respectively.
  • a spray nozzle of a " wide angle circular spray (setup No. 26) " model of Spraying Systems Co. Korea made of SUS304 and a spray amount of 33 liter / hr can be used.
  • the reaction chamber 5 is configured to mix the exhaust gas introduced through the inlet 3 and the reducing agent injected through the injector 43 to generate a mixed gas.
  • a mixed gas for example, when the urea water is used as the reducing agent, the urea water injected through the injecting unit 43 is mixed with the exhaust gas at a high temperature and supplied with heat through the exhaust gas, Ammonia, and a mixed gas in which ammonia and exhaust gas are mixed is supplied to the reactor 6.
  • a multi-mixer 10 is used to improve the above-described effects, and a detailed description thereof will be described later.
  • the reactor 6 is configured to denitrify nitrogen oxides (NOx) into harmless components in a mixed gas of a reducing agent and an exhaust gas and reduce noise.
  • the reactor 6 includes a sound absorbing material layer 61, a catalytic filter section 62, a noise reduction section 63 ) And the like.
  • the reactor 6 has a predetermined shape, preferably a rectangular tube shape.
  • An inlet 64 and an outlet 65 are formed at the upper and lower ends of the reactor 6, respectively. Since the inlet path 64 of the reactor 6 is formed with a reduced diameter, the mixed gas introduced into the reactor 6 through the inlet path 64 is expanded to reduce sound energy, have.
  • the sound absorbing material layer 61 is formed to have a predetermined length and thickness along the inner surface of the front side of the reactor 6 to reduce a certain noise from the mixed gas introduced through the inlet path 64.
  • the sound absorbing material layer may be formed of various materials, for example, mineral wool having high heat absorbing efficiency and excellent noise absorbing efficiency.
  • the catalyst filter part 62 is provided on the inner surface of the reactor 6 on the rear side of the sound absorbing material layer 61 and has a plurality of through holes 621 through which a mixed gas can pass.
  • the mixed gas flowing into the reactor 6 passes through the catalytic filter unit 62.
  • the nitrogen oxide (NOx) contained in the mixed gas is converted into nitrogen through the denitrification reaction with the catalyst. That is, the nitrogen oxide in the mixed gas is converted into a harmless component through the reaction of the following chemical reaction formula by the action of the catalyst. In this reaction, urea water was used as a reducing agent.
  • various catalysts may be used as the catalyst, and oxides, sulphates, rare earth oxides, noble metals, etc. of V, Rh, Mo, W, Cu, Ni, Fe, Al 2 O 3 , TiO 2 , activated carbon, zeolite, silica and the like can be used.
  • V 2 0 5 vanadium pentoxide
  • TiO 2 titanium oxide
  • MoO 3 molybdenum troxide
  • WO 3 tungsten trioxide
  • the side wall 622 of the catalytic filter 62 is formed in a wavy shape so that the contact area between the gas and the catalyst is maintained while the space of the through hole 621 is secured So that the differential pressure can be minimized while the noise reduction effect can be enhanced.
  • the conventional catalytic filter unit 62 adopts a honeycomb type structure in which a plurality of rectangular through holes 621 are formed therein.
  • the catalytic filter unit 62 A pressure drop phenomenon occurs in which the mixed gas pressure is lowered after passing through the catalytic filter unit 62. Therefore, the width W is widened instead of reducing the length L of the catalytic filter unit 62 to minimize the pressure drop .
  • the length L of the catalytic filter unit 62 is shortened, the length L of the mixture gas coated on the surface of the catalytic filter unit 62 or contacting the extruded catalyst is also shortened, The effect is halved, and the noise reduction is small.
  • the side partition plates 622 are formed in a wavy pattern in the portions forming the through holes 621, the catalytic filter unit 62 used in the present invention has the same contact area The cross-sectional area of the through-hole 621 can be increased and the length L of the catalytic filter unit 62 can be made longer, which will be described in detail below.
  • the through hole 621 is formed by dividing the upper and lower partition plates 623 and the side partition plates 622 in the catalytic filter unit 62 to allow the mixed gas of the reducing agent and the exhaust gas to pass therethrough, Since the catalyst described above is coated or extrusion-molded on the surface of the through-hole 621, the mixed gas can pass through the through-hole 621 and be in contact with the catalyst.
  • the through-hole 621 of the conventional catalytic filter unit 62 includes a side diaphragm 622 as described above, and the side diaphragm 622 forms the through-hole 621 together with the upper and lower diaphragms 623.
  • the side partition 622 is formed in a wavy pattern to form the through-hole 621. The differences in the effect are described in detail below.
  • the catalytic filter portion 62 of the present invention is formed in the shape of a wave pattern in the side partition 622 and forms the through-hole 621,
  • the cross-sectional area of the through-hole 621 can be increased while securing an area.
  • the conventional honeycomb-type through-hole 621 on the cross- And the length L of the upper and lower partition plates 623 is equal to the sum of the lengths L of the upper and lower partition plates 623 and the side partition plates 622, Assuming only the length L of the side diaphragm 622, it is equivalent to the combined length of (1) + (2) + (3) + (4).
  • the wave pattern type through hole 621 of the present invention has a contact area with which the mixed gas can come in contact with the upper and lower partition plates 623 and the length of the side partition plates 622 And the length L of the upper and lower partition plates 623 is equal to the length L of the side partition plate 622 except for the honeycomb type catalyst filter portion 62. Therefore, , The contact area becomes equal to the sum of the sum of the lengths of (+) + (+) and (+).
  • the contact area of the through-hole 621 of the catalytic filter part 62 according to the present invention is wider, and accordingly, the catalytic filter part 62 of the present invention has the The same contact area as that of the conventional honeycomb type catalytic filter unit 62 can be maintained even if the cross sectional area of the through hole 621 is increased by moving the side partition plate 622 in the upward and downward directions .
  • the pressure drop of the mixed gas passing through the through-hole 621 is reduced as the cross-sectional area of the through-hole 621 is increased, It is possible to minimize the pressure drop even if the length L is increased and as the length L of the catalytic filter portion 62 increases, the contact between the catalyst coated on the catalytic filter portion 62 and the mixed gas increases As the length L of the catalytic filter portion 62 increases, the noise reduction effect and denitrification effect are doubled as the length of the catalytic filter portion 62 is increased as more noise is absorbed through the pores of the coated catalyst.
  • the noise reducing unit 63 is disposed inside the reactor 6 located on the rear side of the catalytic filter unit 62 and is configured to ultimately reduce noise from the exhaust gas that has passed through the catalytic filter unit 62 and has been denitrified.
  • a plurality of the partition portions 631 are disposed in parallel with the flow direction of the exhaust gas at regular intervals in the reactor 6 on the rear side of the catalytic filter portion 62 and pass through the catalytic filter portion 62 This structure disperses the flow of the denitrified exhaust gas and absorbs the noise.
  • the partition 631 includes a sound absorbing material 6311 for absorbing noise and a supporting plate 6312 for supporting the sound absorbing material 6311 on both sides of the sound absorbing material 6311.
  • the front surface 6313 of the partition 631 has a semicircular or triangular shape so as to minimize the pressure loss of the denitrated exhaust gas flowing into the noise reducing portion 63.
  • the sound absorbing material 6311 may be made of a variety of materials, for example, heat-resistant and absorbs noise.
  • the sound absorbing material 6311 may be made of various materials, Can be formed with excellent mineral wool.
  • the support plate 6312 is disposed on both sides of the sound absorbing material 6311 and supports the sound absorbing material 6311.
  • the support plate 6312 is provided with a plurality of through holes 6312a to effectively absorb noise in the sound absorbing material 6311. [ Is formed.
  • the noise reduction unit 63 can effectively reduce the noise. Since the mixed gas in the reactor 6 passes through the catalytic filter unit 62 and a certain noise is reduced, the volume of the noise reducing unit 63 installed on the rear side of the catalytic filter unit 62 can be minimized .
  • the control unit 8 controls the entire exhaust gas denitration system having the noise attenuating structure according to the present invention. As described above, the control unit 8 controls the exhaust gas denitration system according to the present invention by controlling the reaction chamber 5 according to the nitrogen oxide measured by the output sensor 31, And controlling the amount of the reducing agent supplied to the reaction system.
  • the exhaust unit 9 includes an analyzer 91 and the like, which is configured such that denitrified and exhausted exhaust gases are exhausted.
  • the analyzer 91 senses nitrogen oxides present in the denitrated exhaust gas discharged through the discharge unit 9 and transmits the sensed nitrogen oxide to the control unit 8.
  • the controller 8 analyzes the information transmitted from the analyzer 91 to determine whether the exhaust gas denitration system is denitrifying the exhaust gas based on a predetermined criterion.
  • the catalytic filter unit 62 in the reactor 6 can reduce a certain noise, thereby reducing the size of the noise reduction unit 63,
  • the size of the reactor 6 to be increased for reducing the size of the silencer of the conventional denitrification system can be made significantly smaller than the size of the silencer of the conventional denitrification system.
  • the side diaphragm 622 forming the through-hole 621 of the catalytic filter portion 62 is formed in a corrugate type in which the side diaphragm 622 is formed in a wavy shape, And the space of the through hole 621 can be secured, thereby minimizing the differential pressure and improving the noise attenuation effect.
  • the present invention is characterized in that denitration efficiency is improved because exhaust gas of high temperature and high pressure flows directly into the reactor without passing through a silencer.
  • the noise reduction is reduced by the noise reduction unit 63 after the constant noise is reduced by the catalytic filter unit 62, the size of the noise reduction unit can be reduced, Compared with the conventional system, the pressure drop can be minimized to improve the efficiency of the engine and reduce fuel consumption.
  • FIG. 9 is a perspective view of a reactor used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuation structure according to another embodiment of the present invention.
  • the reactor 7 is different from the reactor 6 described with reference to FIGS. 2 to 8, And a reduced diameter portion 76 formed between the filter portion and the noise reduction portion so as to be diametrically inward from the outside of the reactor. Since the reduced diameter portion 76 is formed in the reactor 7, the denitrified exhaust gas having passed through the catalytic filter portion shrinks and expands before being introduced into the noise reduction portion, so that the sonic energy is lost, Noise can be more effectively reduced.
  • FIGS. 10A and 10B are perspective views of first and second mixers used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view of a noise attenuating structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a configuration diagram of a multiple mixer used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to still another embodiment of the present invention
  • FIG. 10A and 10B are perspective views of first and second mixers used in an exhaust gas denitration system having a noise attenuating structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view of a noise attenuating structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a configuration diagram of a multiple mixer used
  • the exhaust gas denitration system having the noise attenuating structure includes the multiple mixer 10 in which the reaction chamber 5 can mix the reducing agent and the exhaust gas within a short time,
  • the mixer 10 includes a first mixer 110 and a second mixer 120 in which a plurality of flow induction plates 130 are formed and the plurality of flow induction plates 130 are upwardly inclined upward
  • the flow inducing plate 131 and the downward flow inducing plate 132 formed to be inclined downward are repeatedly arranged.
  • the multiple mixer 10 is configured to uniformly mix the reducing agent discharged from the jetting unit 43 with the exhaust gas and includes the first mixer 110 and the second mixer 120 as described above .
  • the first mixer 110 is arranged in parallel with the second mixer 120 in the reaction chamber 5 to mix vortex a so that the reducing agent and the exhaust gas can be uniformly mixed in a short period of time, 10A to 11, the first mixer 110 includes a plurality of flow induction plates 130 in an outer frame forming an outer skeleton, as shown in FIGS. 10A to 11 .
  • the flow guide plate 130 is configured to form a vortex (a) in a flow of a mixture of a reducing agent and an exhaust gas to uniformly mix the reducing agent and the exhaust gas within a short period of time.
  • the upward flow induction plate 131 is a plate-like member inclined upward to the right at an angle of about 45 degrees.
  • the upward flow induction plate 131 is a member in which the flow of the mixed gas in which the reducing agent and the exhaust gas are mixed is shifted upward So that vortex (a) can be formed.
  • the downward flow induction plate 132 is also a plate-shaped member inclined downward to the right at an angle of about 45 degrees.
  • the flow of the mixed gas in which the reducing agent and the exhaust gas are mixed is lowered to the right So that the vortex (a) can be formed, and it is preferable that the vortex (a) is repeatedly arranged with the upward flow inducing plate 131.
  • the second mixer 120 has the same structure as the first mixer and is arranged in front and rear with the first mixer to form a vortex (a) in a flow of a mixed gas in which a reducing agent and an exhaust gas are mixed, .
  • the upward flow inducing plate 131 and the downward flow inducing plate 132 included in the second mixer 120 are also connected to the upward flow inducing plate 131 and the downward flow inducing plate 132 of the first mixer 110,
  • the first mixer 110 and the second mixer 120 are disposed at opposite positions of the upward flow induction plate 131 and the downward flow induction plate 132 of the first mixer 110 as shown in FIG.
  • the upward flow inducing plate 131 and the downward flow inducing plate 132 of the first mixer 110 should be inclined in directions opposite to those of the first mixer 110 so that the vortex a can be formed more effectively.
  • the multi-mixer 10 includes a first mixer module 140 and a second mixer module 150, in which the first mixer 110 and the second mixer 120 are connected to each other, And the flow guide plate 130 of the first mixer and the second mixer forming the first mixer module 140 and the second mixer module 150 are connected to the first mixer The direction of inclination of the flow induction plate 130 of the first mixer 110 and the flow induction plate 130 of the second mixer 120 are reversed.
  • the first mixer module 140 is formed by connecting the first mixer 110 and the second mixer 120, and the first mixer 110 And the flow guide plates 130 of the second mixer 120 are formed to be opposite to each other in the direction in which the flow guide plates 130 are located opposite to each other. That is, when the first mixer 110 and the second mixer 120 are connected to each other to form the first mixer module 140, the upward flow guide plate 131 of the first mixer 110, A downward flow guide plate 132 of the second mixer 120 is disposed at an opposite position of the downward flow guide plate 132 of the first mixer 110 to the upward flow guide plate 132 of the second mixer 120, The mixed gas passing through the first mixer module 140 as shown in FIG. 12 forms a larger and more clearly formed flow of the vortex a.
  • the vortex a formed by the first mixer module 140 is formed to be larger and more clearly extended by being arranged at a predetermined distance from the module 140 so that the mixed gas can be uniformly mixed in a shorter time do.
  • the flow induction plate 130 may include a plurality of hollows 133 so that a laminar flow b flowing in a linear direction through the hollows 133 can be formed,
  • the vortex (a) flowing in the curved direction through the plate (130) and the laminar flow (b) are mixed to increase the mixing efficiency of the reducing agent and the exhaust gas.
  • the hollow 133 is a hole formed through the flow induction plate 130, that is, the center of the upward flow induction plate 131 and the downward flow induction plate 132, A plurality of the upward flow inducing plate 131 and the downward flow inducing plate 132 may be formed along the longitudinal direction. 13, a part of the mixed gas impinging on the flow guide plate 130 can form a laminar flow b passing through the hollow 133 and flowing in a linear direction And the laminar flow (b) crosses the vortex (a) formed by the flow guide plate 130, thereby increasing the mixing efficiency of the reducing agent and the exhaust gas.
  • the exhaust gas denitration system having the noise attenuating structure according to the present invention including the multiple mixer 10 in the reaction chamber 5 as described above allows the mixing of the reducing agent and the exhaust gas with a faster time So that the length of the reaction chamber 5 can be reduced, and the facility space can be efficiently operated, thereby achieving efficiency in installation and maintenance of the system as a whole.

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Abstract

본 발명은 배기가스 탈질시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 반응기에 의해 탈질반응과 소음의 저감이 가능하여 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있고, 배기가스와 촉매의 접촉면적은 유지하면서 관통공의 공간을 크게 확보할 수 있어 차압은 최소화하면서도 소음감쇄효과를 높일 수 있고, 탈질반응이 소음의 저감보다 먼저 일어나므로 탈질효율을 향상시킬 수 있고, 배기가스의 압력강하를 최소화하여 엔진의 효율을 높일 수 있는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 관한 것이다.

Description

소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템
본 발명은 배기가스 탈질시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 유입된 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물이 촉매와의 탈질반응을 통해 질소로 변환되는 화학반응이 일어나는 반응기를 포함하는 배기가스 탈질시스템에 있어서, 상기 반응기는 촉매가 코팅되어 있으며 배기가스가 통과할 수 있는 다수 개의 관통공이 형성되어 있는 촉매필터부와 상기 촉매필터부를 통과하여 탈질처리된 배기가스로부터 소음을 저감하는 소음저감부를 포함하며, 상기 반응기에 의해 탈질반응과 소음의 저감이 가능하여 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있고, 배기가스와 촉매의 접촉면적은 유지하면서 관통공의 공간을 크게 확보할 수 있어 차압은 최소화하면서도 소음감쇄효과를 높일 수 있고, 탈질반응이 소음의 저감보다 먼저 일어나므로 탈질효율을 향상시킬 수 있고, 배기가스의 압력강하를 최소화하여 엔진의 효율을 높일 수 있는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 관한 것이다.
화석연료를 에너지원으로 사용하는 화력발전소 및 선박 등의 엔진에서 배출하는 배기가스에는 다량의 질소산화물(NOx)이 포함되어 있는데, 상기 질소산화물은 산성비 및 호흡기 질환의 원인물질로 알려져 있다. 따라서, 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 또한, 엔진 자체에서 발생하는 엔진 작동 소음과 배기가스에 의해 발생하는 유동 소음이 배기가스와 함께 외부 환경으로 바로 배출되는 경우에는 주변환경을 파괴하고 민원의 대상이 되므로, 엔진 작동 소음 및 배기가스에 의해 발생하는 소음을 저감하기 위한 기술이 개발되고 있다.
도 1은 질소산화물과 소음의 저감을 위해서 가장 널리 사용되는 소음기와 선택적 환원촉매법(SCR)을 이용한 종래의 배기가스 탈질시스템의 블럭도인데, 이하에서는 도 1을 참조하여 종래의 배기가스 탈질시스템을 설명하면, 엔진으로부터 배출된 배기가스는 먼저 소음기(11)를 통과하여 소음이 저감되고, 소음이 저감된 배기가스는 반응챔버(12)에 유입되어 환원제공급부(13)에 의해 공급된 환원제와 혼합되며, 환원제와 혼합된 배기가스는 반응기(14)에 유입되어 촉매의 의해 탈질반응이 일어나 배기가스의 질소산화물이 제거되게 된다.
하지만, 엔진 작동 소음 및 배기가스에 의해 발생된 소음의 저감이 소음기(11)에 의해서만 이루어지게 되어 소음저감 효율을 높이기 위해서 상기 소음기(11)를 크게 제작하므로 배기가스 시스템 전체의 설비가 대형화될 수밖에 없는 문제점이 있다.
또한, 촉매에 의한 탈질반응은 400도 내외의 고온과 고압에서 탈질반응이 가장 잘 일어나는데 소음기(11)를 통과하여 소음이 저감된 배기가스가 반응챔버(12), 반응기(14)를 차례로 통과하여 탈질반응이 일어나므로, 상기 소음기(11)를 통과하여 온도와 압력이 떨어진 배기가스가 탈질되게 되어 탈질효율이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 소음기(11)를 통과하면서 배기가스는 큰 압력강하가 생겨 배기가스의 배출을 위해서 엔진의 출력을 높이게 되므로, 연료의 소모량이 많아지고 엔진의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 별도의 소음기를 설치하지 않고 하나의 반응기에 의해 탈질반응과 소음저감이 가능한 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 반응기 내의 촉매필터부가 일정 소음저감이 가능하여 소음저감부의 크기를 줄일 수 있어, 소음을 저감하기 위해 증가시켜야 하는 반응기의 크기를 종래의 탈질시스템의 소음기 크기보다 현저하게 작게 할 수 있어 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 촉매필터부의 관통공을 형성하는 측면격판이 물결모양형태로 형성됨으로써, 배기가스와 촉매의 접촉면적은 유지하면서 관통공의 공간을 크게 확보할 수 있어 차압은 최소화하면서도 소음감쇄효과는 높일 수 있는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 촉매필터부 후측의 반응기 내부에 일정한 간격으로 배기가스의 흐름 방향과 평행하게 위치하는 다수 개의 구획부를 포함하여, 촉매필터부를 통과하여 탈질처리된 배기가스의 흐름을 분산하고 소음을 흡수하므로 소음감쇄효과를 높일 수 있는 소음감쇄 구조를 배기가스 탈질시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 배기가스 탈질시스템과 달리 소음의 저감보다 탈질반응이 먼저 일어나므로, 고온과 고압의 배기가스가 탈질되게 되어 탈질효율을 향상시킬 수 있는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 촉매필터부에 의해 일부 소음이 저감된 후 최종적으로 소음저감부에 의해 추가로 소음이 저감되므로, 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있어 배기가스 탈질시스템을 통과하는 배기가스의 압력강하를 최소화하여 엔진의 효율을 높이고 연료소모량을 줄일 수 있는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 배기가스 탈질시스템에서 환원제 미세분사 후에 환원제와 배기가스를 혼합하기 위한 충분한 시간과 길이를 확보하기 위해 혼합공간, 즉 반응챔버의 길이를 길게 유지하여야 했던 점을 개선하여, 환원제와 배기가스가 짧은 시간 내에 혼합될 수 있도록 하여 반응챔버의 길이를 줄일 수 있어 탈질시스템 전체의 설비면적을 효율적으로 유지할 수 있도록 하는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템은 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템은 유입된 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물이 촉매와의 탈질반응을 통해 질소로 변환되는 화학반응이 일어나는 반응기를 포함하는 배기가스 탈질시스템에 있어서, 상기 반응기는 촉매가 코팅되어 있으며 배기가스가 통과할 수 있는 다수 개의 관통공이 형성되어 있는 촉매필터부와, 상기 촉매필터부를 통과하여 탈질처리된 배기가스로부터 소음을 저감하는 소음저감부를 포함하며, 상기 반응기에 의해 탈질반응과 소음의 저감이 가능하여 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 있어서 상기 촉매필터부는 상기 관통공을 형성하는 측면격판이 물결모양형태로 형성됨으로써, 배기가스와 촉매의 접촉면적은 유지하면서 관통공의 공간을 크게 확보할 수 있어 차압은 최소화하면서도 소음감쇄효과는 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 있어서 상기 소음저감부는 상기 촉매필터부 후측의 상기 반응기 내부에 일정한 간격으로 상기 배기가스의 흐름 방향과 평행하게 위치하는 다수 개의 구획부를 포함하며, 상기 구획부는 상기 촉매필터부를 통과하여 탈질처리된 배기가스의 흐름을 분산하고 소음을 흡수하여 소음감쇄효과를 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 있어서 상기 구획부는 소음을 흡수하는 흡음재와, 상기 흡음재의 양 측면에 위치하여 상기 흡음재를 지지하며 다수 개의 통공이 형성된 지지판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 있어서 상기 구획부의 전면은 반원형 형태를 가져, 상기 소음저감부에 유입되는 탈질처리된 배기가스의 압력손실을 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 있어서 상기 흡음재는 미네랄울로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 있어서 상기 반응기는 상기 촉매필터부의 전측의 반응기의 내면을 따라 일정 두께로 형성되는 흡음재층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템은 배기가스와 환원제를 혼합하여 상기 반응기에 제공하는 반응챔버를 추가로 포함하며, 상기 반응챔버는 배기가스와 환원제가 짧은 시간 내에 혼합될 수 있도록 하는 다중혼합기를 포함하며, 상기 다중혼합기는 각각 복수의 흐름유도판이 형성되어 있는 제1혼합기와 제2혼합기를 포함하며, 상기 복수의 흐름유도판은 상향 경사지게 형성되는 상향흐름유도판과 하향 경사지게 형성되는 하향흐름유도판이 반복적으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 있어서 상기 다중혼합기는 각각 상기 제1혼합기와 제2혼합기가 연접하여 형성된 제1혼합기모듈과 제2혼합기모듈을 포함하며, 상기 제1혼합기모듈과 제2혼합기모듈을 형성하고 있는 제1혼합기와 제2혼합기의 흐름유도판은 서로 대향되는 위치에 있는 상기 제1혼합기의 흐름유도판과 상기 제2혼합기의 흐름유도판의 경사지는 방향이 반대방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 있어서 상기 흐름유도판은 복수의 중공을 포함하여 상기 중공을 통해 직선방향으로 흐르는 층류가 형성될 수 있도록 함으로써, 흐름유도판을 통해 곡선방향으로 흐르는 와류와 상기 층류가 혼합되어 환원제와 배기가스의 혼합효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 별도의 소음기를 설치하지 않고 하나의 반응기에 의해 탈질반응과 소음저감이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 반응기 내의 촉매필터부가 일정 소음저감이 가능하여 소음저감부의 크기를 줄일 수 있어, 소음을 저감하기 위해 증가시켜야 하는 반응기의 크기를 종래의 탈질시스템의 소음기 크기보다 현저하게 작게 할 수 있어 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 촉매필터부의 관통공을 형성하는 측면격판이 물결모양형태로 형성됨으로써, 배기가스와 촉매의 접촉면적은 유지하면서 관통공의 공간을 크게 확보할 수 있어 차압은 최소화하면서도 소음감쇄효과는 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 촉매필터부 후측의 반응기 내부에 일정한 간격으로 배기가스의 흐름 방향과 평행하게 위치하는 다수 개의 구획부를 포함하여, 촉매필터부를 통과하여 탈질처리된 배기가스의 흐름을 분산하고 소음을 흡수하므로 소음감쇄효과를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종래의 배기가스 탈질시스템과 달리 소음의 저감보다 탈질반응이 먼저 일어나므로, 고온과 고압의 배기가스가 탈질되게 되어 탈질효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 촉매필터부에 의해 일부 소음이 저감된 후 최종적으로 소음저감부에 의해 추가로 소음이 저감되므로, 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있어 배기가스 탈질시스템을 통과하는 배기가스의 압력강하를 최소화하여 엔진의 효율을 높이고 연료소모량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종래의 배기가스 탈질시스템에서 환원제 미세분사 후에 환원제와 배기가스를 혼합하기 위한 충분한 시간과 길이를 확보하기 위해 혼합공간, 즉 반응챔버의 길이를 길게 유지하여야 했던 점을 개선하여, 환원제와 배기가스가 짧은 시간 내에 혼합될 수 있도록 하여 반응챔버의 길이를 줄일 수 있어 탈질시스템 전체의 설비면적을 효율적으로 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 배기가스 탈질시스템의 블럭도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템의 블럭도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 환원제분사부와 반응챔버를 설명하기 위한 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 반응기의 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 반응기의 부분절단 사시도.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 촉매필터부의 사시도.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 촉매필터부의 부분단면도.
도 8은 도 4의 A-A'선으로 절단한 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 반응기의 사시도.
도 10a 및 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 제1, 2혼합기의 사시도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 다중혼합기의 구성도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 다중혼합기의 구성도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 다중혼합기의 구성도.
*도면에 사용되는 주요부호에 대한 설명
3: 유입부 4: 환원제분사부 5: 반응챔버 6, 7: 반응기
8: 제어부 9: 배출부 10: 다중혼합기 31: 출력센서
41: 공기공급부 42: 환원제공급부 43: 분사부 61: 흡음재층
62: 촉매필터부 63: 소음저감부 64: 유입로 65: 유출로
76: 축경부 91: 분석기 110: 제1혼합기 120: 제2혼합기
130: 흐름유도판 131: 상향흐름유도판 132: 하향흐름유도판 133: 중공
140: 제1혼합기모듈 150: 제2혼합기모듈 411: 공기가압부
421: 환원제저장탱크 422: 유량제어펌프 621: 관통공 622: 측면격판
623: 상하부격판 631: 구획부 6311: 흡음재 6312: 지지판
6312a: 통공 6313: 전면
a: 와류 b: 층류 L: 길이 W: 폭
이하에서는 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템의 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 환원제분사부와 반응챔버를 설명하기 위한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 반응기의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 반응기의 부분절단 사시도이고, 도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 촉매필터부의 사시도이고, 도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 촉매필터부의 부분단면도이고, 도 8은 도 4의 A-A'선으로 절단한 단면도이다.
도 2 내지 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템은 유입부(3), 환원제분사부(4), 반응챔버(5), 반응기(6), 제어부(8), 배출부(9) 등을 포함한다.
상기 유입부(3)는 중소형 열병합발전용 LNG가스배출부, 화력발전을 위한 엔진, 선박용 엔진 등에서 배출되는 질소산화물을 포함한 가스 또는 유체(이하, '배기가스'라 함)가 유입되는 구성으로, 출력센서(31) 등을 포함한다.
상기 출력센서(31)는 상기 유입부(3)의 일측에 연결되어 유입되는 배기가스의 부하량에 관한 정보를 센싱하여 하기에 설명할 제어부(8)로 전송하기 위한 수단이다. 이는 상기 유입부(3)에 유입되는 배기가스의 부하량에 따라 배기가스에 포함되는 질소산화물량이 정하여지므로, 상기 배기가스의 부하량을 판단할 수 있는 RPM, 전류량, 출구온도 등의 정보를 상기 제어부(8)로 송신하여, 배출가스에 포함된 질소산화물을 탈질시키기에 적합한 환원제량을 상기 반응챔버(5)에 공급할 수 있도록 상기 제어부(8)가 제어할 수 있도록 한다.
상기 환원제분사부(4)는 후술할 반응챔버(5) 내에 환원제를 공급하는 구성으로, 상기 환원제분사부(4)는 공기공급부(41), 환원제공급부(42), 분사부(43) 등을 포함한다.
상기 공기공급부(41)는 외부의 공기를 상기 분사부(43)에 제공하는 구성으로, 상기 제어부(8)에 의해서 제어된다. 상기 공기공급부(41)는 외부공기가 상기 분사부(43)에 공급될 수 있도록 공기 유동을 일으키는 공기가압부(411)를 포함한다. 예컨대, 상기 공기가압부(411)는 송풍기, 컴프레셔 등이 사용될 수 있다.
상기 환원제공급부(42)는 환원제를 상기 분사부(43)에 제공하는 구성으로, 상기 제어부(8)에 의해서 제어된다. 상기 환원제공급부(42)는 환원제저장탱크(421), 유량제어펌프(422) 등을 포함한다. 상기 환원제저장탱크(421)는 환원제를 저장하는 구성으로, 예컨대, 원통형, 장방형 등과 같은 다양한 형상으로 형성될 수 있고, SUS304 또는 SPV300과 같은 다양한 재질과 다양한 크기와 용량으로 형성될 수 있다. 상기 환원제는 예컨대, 요소수 등이 사용될 수 있다. 상기 유량제어펌프(422)는 일단이 상기 환원제저장탱크(421)의 출력단과 연결되어 환원제를 상기 분사부(43)에 공급하며 제어부(8)의 제어하에 출력의 강약을 조절하여 환원제의 공급량을 조절할 수 있다. 예컨대, 유량범위 5.7 ~ 85 liter/min이고 SCS13(Body), SUS316(TRIM) 재질로 제작된 대림종합유량계의 "YAD-12211(1/2")" 모델 등이 사용될 수 있다.
상기 분사부(43)는 상기 공기공급부(41) 및 환원제공급부(42)에 연결되어 제공받은 공기 및 환원제를 상기 반응챔버(5) 내에 분사하는 구성으로, 상기 분사부(43)는 상기 공기가압부(411)의 출력단과 유량제어펌프(422)의 출력단에 각각 연결된다. 예컨대 분사량 33 liter/hr, 재질 SUS304로 이루어진 스프레잉시스템코리아사(Spraying Systems Co. Korea)의 "광각원형분사(setup번호: 26)"모델의 분사노즐 등이 사용될 수 있다.
상기 반응챔버(5)는 상기 유입부(3)를 통해 유입된 배기가스와 상기 분사부(43)를 통해 분사된 환원제를 혼합하여 혼합가스를 생성하는 구성이다. 예컨대, 상기 환원제로 요소수가 사용되는 경우, 상기 분사부(43)를 통해 분사된 요소수는 고온의 배기가스와 혼합되어 배기가스를 통해 열을 공급받아 아래의 화학반응식과 같은 반응을 통해 기상의 암모니아로 변환되게 되고, 암모니아와 배기가스가 혼합된 혼합가스가 상기 반응기(6)에 공급되게 된다.
xH2O + CO(NH2)2 → 2NH3 + CO2 + (x-1)H2O
이때, 상기 반응챔버(5)의 내부에서 상기 분사부(43)를 통해 분사된 환원제를 배기가스와 혼합시키기 위해서는 반드시 일정 길이 이상의 공간과 시간을 필요로 하는바, 이에 따라 상기 반응챔버(5)의 크기가 커질 수밖에 없어 설비공간을 최적화하는데 문제점이 있었다. 따라서, 본원발명에서 이를 개선하기 위해 다중혼합기(10)를 사용하고 있는바, 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 반응기(6)는 환원제와 배기가스의 혼합가스에서 질소산화물(NOx)을 무해한 성분으로 탈질시키고 소음을 저감하는 구성으로, 흡음재층(61), 촉매필터부(62), 소음저감부(63) 등의 구성을 포함한다. 상기 반응기(6)는 일정형상을 가지며 바람직하게는 사각통의 형상을 가진다. 상기 반응기(6)의 상단과 하단에는 각각 축경되어 형성되는 유입로(64)와 유출로(65)가 형성된다. 상기 반응기(6)의 유입로(64)는 축경되어 형성되므로, 상기 유입로(64)를 통해 반응기(6)에 유입된 혼합가스는 팽창하게 되어 음파에너지가 감소하게 되어 일정 소음을 저감시킬 수 있다.
상기 흡음재층(61)은 상기 반응기(6)의 전측 내면을 따라 일정 길이와 두께로 형성되어, 상기 유입로(64)를 통해 유입된 혼합가스에서 일정 소음을 저감한다. 상기 흡음재층은 다양한 소재로 이루어질 수 있으며, 예컨대 열에 강하고 소음을 흡수효율이 뛰어난 미네랄울로 형성될 수 있다.
상기 촉매필터부(62)는 상기 흡음재층(61) 후측의 상기 반응기(6)의 내면에 설치되며, 촉매가 코팅되고 혼합가스가 통과할 수 있는 다수 개의 관통공(621)이 형성되어 있다. 상기 반응기(6)에 유입된 혼합가스는 상기 촉매필터부(62)를 통과하는데 이 과정에서 상기 혼합가스에 포함되어 있는 질소산화물(NOx)은 촉매와의 탈질반응을 통해 질소로 변환되게 된다. 즉, 유입되는 혼합가스 중 질소산화물은 촉매의 작용에 의해 아래의 화학반응식과 같은 반응을 통해 무해한 성분으로 변환되게 된다. 단, 상기 반응에서 환원제로 요소수가 사용되었다.
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
이때, 상기 촉매로는 다양한 제품이 사용될 수 있는데, V, Rh,Mo, W, Cu, Ni, Fe, Cr, Mn, Sn 등의 산화물, 황산염, 희토류산화물, 귀금속 등을 촉매 활성종으로 하고, Al203, Ti02, 활성탄, 제올라이트, 실리카 등을 촉매담체로 하는 제품이 사용될 수 있으며, 이들 중 현재 실용화되어 있는 것은 Ti02(titanium oxide)를 담체로 한 V205(vanadium pentoxide), Mo03(molybdenum troxide), W03(tungsten trioxide)계의 촉매이다.
상기 촉매필터부(62)는 상기 관통공(621)을 형성하는 측면격판(622)이 물결모양형태로 형성됨으로써, 혼합가스와 촉매의 접촉면적은 유지하면서 관통공(621)의 공간을 크게 확보할 수 있어 차압은 최소화하면서도 소음감쇄효과는 높일 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이 종래의 촉매필터부(62)는 사각형 형상의 관통공(621)이 내부에 다수 형성되어 있는 하니콤(honeycomb) 타입의 구조를 채택하고 있는데, 이 경우 촉매필터부(62)를 통과한 후 혼합가스 압력이 떨어지는 압력강하(pressure drop) 현상이 발생하기 때문에 이를 최소화하기 위해 촉매필터부(62)의 길이(L)를 줄이는 대신 폭(W)을 넓게 하는 구조를 채택하게 된다. 다만, 촉매필터부(62)의 길이(L)를 짧게 하는 경우 혼합가스가 촉매필터부(62)의 표면에 코팅되거나 압출성형된 촉매와 접촉하는 길이(L) 역시 짧아지기 때문에 소음을 감소시키는 효과가 반감되게 되어 소음이 저감량이 작다. 이를 개선하기 위해 도 6b에 도시된 바와 같이 본 발명에 사용되는 상기 촉매필터부(62)는 관통공(621)을 형성하는 부분 중 측면격판(622)이 물결무늬 형상으로 형성되기 때문에 동일한 접촉면적을 가지면서도 관통공(621)의 단면적은 넓힐 수 있어 그에 따라 상기 촉매필터부(62)의 길이(L)를 보다 길게 형성할 수 있게 되는데, 이에 대한 자세한 설명은 이하에서 후술하도록 한다.
상기 관통공(621)은 상기 촉매필터부(62)의 내부에서 상하부격판(623)과 측면격판(622)에 의해 분할되어 형성되어 환원제와 배기가스의 혼합가스가 관통하여 통과할 수 있게 하는 부분으로, 상기 관통공(621)의 표면에는 앞서 설명한 촉매가 코팅되어 있거나 압출성형되어 있기 때문에 혼합가스가 상기 관통공(621)을 통과하면서 촉매와 접촉할 수 있게 된다.
상기 측면격판(622)은 상하부격판(623)과 함께 상기 관통공(621)을 형성하는 부분으로 앞서 설명한 바와 같이 종래의 촉매필터부(62)의 관통공(621)은 측면격판(622)이 수직으로 형성되는 하니콤(honeycomb) 타입이나, 본원발명의 경우는 상기 측면격판(622)이 물결무늬 형태로 형성되면서 상기 관통공(621)을 형성하게 된다. 그에 따른 효과상의 차이점은 이하에서 상술한다.
이하에서는 본원발명에 사용되는 상기 촉매필터부(62)의 구조에 따른 작용효과에 대해 보다 상세히 살펴보도록 한다.
도 6a 내지 7b를 참조하여 설명하면, 앞서 설명한 바와 같이 본원발명의 상기 촉매필터부(62)는 상기 측면격판(622)이 물결무늬 형태로 형성되며 상기 관통공(621)을 형성하기 때문에 동일한 접촉면적을 확보하면서도 상기 관통공(621)의 단면적을 넓힐 수 있는데, 이에 대해 보다 자세히 살펴보면, 도 7a에 도시된 바와 같이 단면상에서 종래의 하니콤(honeycomb) 타입의 관통공(621)은 혼합가스와 접촉할 수 있는 접촉면적이 상하부격판(623)과 측면격판(622)의 길이(L)를 합한 것과 같고, 여기서 상하부격판(623)이 길이(L)는 본원발명의 촉매필터부(62)와 동일하기 때문에 제외하고 측면격판(622)의 길이(L)만을 상정해서 보면 '①+②+③+④'를 합친 길이(L)만큼 접촉면적이 된다. 이에 반해, 도 7b의 위쪽에 도시된 바와 같이 단면상에서 본원발명의 물결무늬 타입의 관통공(621)은 혼합가스와 접촉할 수 있는 접촉면적이 상하부격판(623)과 측면격판(622)의 길이(L)를 합한 것과 같고, 여기서 상하부격판(623)이 길이(L)는 종래 하니콤(honeycomb) 타입의 촉매필터부(62)와 동일하기 때문에 제외하고 측면격판(622)의 길이(L)만을 상정해서 보면 '㉠+㉡+㉢+㉣'을 합친 길이(L)만큼이 접촉면적이 되게 된다. 따라서, 본원발명에 따른 촉매필터부(62)의 관통공(621)의 접촉면적이 더 넓다는 것을 확인할 수 있고, 이에 따라 본원발명의 상기 촉매필터부(62)는 도 7b의 아래쪽에 도시된 바와 같이 상기 측면격판(622)을 ㉮, ㉯방향으로 이동하여 상기 관통공(621)의 단면적을 넓히더라도 종래 하니콤(honeycomb) 타입의 촉매필터부(62)와 동일한 접촉면적은 유지할 수 있게 된다. 따라서 본원발명에 따른 상기 촉매필터부(62)는 상기 관통공(621)의 단면적이 넓어진 만큼 상기 관통공(621)을 통과하는 혼합가스의 압력강하가 줄어들기 때문에 상기 촉매필터부(62)의 길이(L)를 늘리더라도 압력강하를 최소화할 수 있게 되고, 상기 촉매필터부(62)의 길이(L)가 늘어남에 따라 상기 촉매필터부(62)에 코팅된 촉매와 혼합가스의 접촉이 늘어나게 되고 그에 따라 코팅된 촉매의 기공을 지나면서 소음이 더 많이 흡수되기 때문에 상기 촉매필터부(62)의 길이(L)가 늘어나는 만큼 비례해서 소음감소효과 및 탈질효과는 배가되게 된다.
상기 소음저감부(63)는 상기 촉매필터부(62) 후측의 반응기(6) 내부에 위치하여 상기 촉매필터부(62)를 통과하여 탈질처리된 배기가스로부터 소음을 최종적으로 저감하는 구성으로, 구획부(631) 등을 포함한다.
상기 구획부(631)는 상기 촉매필터부(62)의 후측의 반응기(6) 내부에 일정한 간격으로 상기 배기가스의 흐름 방향과 평행하게 다수 개가 위치하여, 상기 촉매필터부(62)를 통과하여 탈질처리된 배기가스의 흐름을 분산하고 소음을 흡수하는 구성이다. 상기 구획부(631)는 소음을 흡수하는 흡음재(6311)와, 상기 흡음재(6311)의 양 측면에 위치하여 상기 흡음재(6311)를 지지하는 지지판(6312)을 포함한다. 상기 구획부(631)의 전면(6313)은 상기 소음저감부부(63)에 유입되는 탈질처리된 배기가스의 압력손실을 최소화할 수 있도록 반원형 또는 삼각형의 형태를 가진다.
상기 흡음재(6311)는 흡음재료로 이루어져 상기 소음저감부(63)를 통과하는 탈질처리된 배기가스에서 소음을 흡음하는 구성으로, 상기 흡음재는 다양한 소재로 이루어질 수 있으며, 예컨대 열에 강하고 소음을 흡수효율이 뛰어난 미네랄울로 형성될 수 있다.
상기 지지판(6312)은 상기 흡음재(6311)의 양 측면에 위치하여 상기 흡음재(6311)를 지지하는 구성으로, 상기 지지판(6312)에는 상기 흡음재(6311)에 소음이 효과적으로 흡음되도록 다수 개의 통공(6312a)이 형성된다.
상기 구획부(631)가 탈질처리된 배기가스의 흐름을 분산하여 와류의 형성과 유체의 집중유입을 막아 음파에너지가 증가되는 것을 방지할 수 있고, 상기 흡음재(6311)가 소음을 흡수하므로, 상기 소음저감부(63)는 효과적으로 소음을 저감할 수 있다. 상기 반응기(6) 내의 혼합가스는 상기 촉매필터부(62)를 통과하면서 일정 소음이 저감되므로, 상기 촉매필터부(62)의 후측에 설치되는 소음저감부(63)의 부피를 최소화할 수 있다.
상기 제어부(8)는 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템 전체를 제어하기 위한 구성으로, 앞서 설명한 바와 같이 상기 출력센서(31)에서 측정된 질소산화물에 따라 상기 반응챔버(5)에 공급되는 환원제의 양을 조절하는 등의 시스템 전반을 제어/조절하는 기능을 수행한다.
상기 배출부(9)는 탈질처리되고 소음이 저감된 배기가스가 배출되는 구성으로, 분석기(91) 등을 포함한다. 상기 분석기(91)는 상기 배출부(9)를 통해 배출되는 탈질처리된 배기가스에 존재하는 질소산화물을 센싱하여 제어부(8)에 전송한다. 상기 제어부(8)는 분석기(91)가 전송한 정보를 분석하여 상기 배기가스 탈질시스템이 정해진 기준에서 배기가스가 탈질되고 있는지를 판단한다.
상기와 같은 구성을 포함하는 소음감쇄 구조를 갖는 탈질시스템은 반응기(6) 내의 촉매필터부(62)가 일정 소음저감이 가능하여 소음저감부(63)의 크기를 줄일 수 있어, 소음을 저감하기 위해 증가시켜야 하는 반응기(6)의 크기를 종래의 탈질시스템의 소음기의 크기보다 현저하게 작게 할 수 있어 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있는 특징이 있다. 또한, 본 발명은 촉매필터부(62)의 관통공(621)을 형성하는 측면격판(622)이 물결모양형태로 형성되는 커류게이트(corrugate) 타입으로 형성되어, 혼합가스와 촉매의 접촉면적은 유지하면서 관통공(621)의 공간을 크게 확보할 수 있어 차압은 최소화하면서도 소음감쇄효과를 높일 수 있는 특징이 있다. 또한, 본 발명은 종래의 배기가스 탈질시스템과 달리 소음기를 거치지 않고 고온과 고압의 배기가스가 바로 반응기에 유입되므로, 탈질효율을 향상시킬 수 있는 특징이 있다. 또한, 본 발명은 촉매필터부(62)에 의해 일정 소음이 저감된 후 최종적으로 소음저감부(63)에 의해 잔존 소음이 저감되므로, 소음저감부의 크기를 줄일 수 있어 종래의 배기가스 탈질시스템에 비하여 압력강하를 최소화하여 엔진의 효율을 높이고 연료소모량을 줄일 수 있는 특징이 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 반응기의 사시도인데, 상기 반응기(7)는 도 2 내지 8을 참조하여 설명한 반응기(6)와 달리 상기 촉매필터부와 상기 소음저감부 사이에 반응기의 외측에서 내측으로 축경되어 형성되는 축경부(76)를 포함한다. 상기 반응기(7)에는 축경부(76)가 형성되므로 촉매필터부를 통과한 탈질처리된 배기가스는 소음저감부에 유입되기 전에 수축과 팽창이 일어나게 되어 음파에너지가 손실되어, 상기 반응기(7)는 더욱 효과적으로 소음을 저감할 수 있다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 제1, 2혼합기의 사시도이고, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 다중혼합기의 구성도이고, 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 다중혼합기의 구성도이고, 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 다중혼합기의 구성도이다.
이하에서는 도 10a 내지 13을 참고하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템에 사용되는 다중혼합기의 상세한 구성과 기능에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템은 상기 반응챔버(5)가 환원제와 배기가스가 짧은 시간 내에 혼합될 수 있도록 하는 다중혼합기(10)를 포함하며, 상기 다중혼합기(10)는 각각 복수의 흐름유도판(130)이 형성되어 있는 제1혼합기(110)와 제2혼합기(120)를 포함하며, 상기 복수의 흐름유도판(130)은 상향 경사지게 형성되는 상향흐름유도판(131)과 하향 경사지게 형성되는 하향흐름유도판(132)이 반복적으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 다중혼합기(10)는 상기 분사부(43)에서 배출된 환원제가 배기가스와 균일하게 혼합될 수 있도록 하는 구성이며, 앞서 설명한 바와 같이 제1혼합기(110)과 제2혼합기(120)를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 제1혼합기(110)는 상기 제2혼합기(120)과 함께 상기 반응챔버(5) 내에서 전,후로 병렬로 배열되어 환원제와 배기가스가 빠른 시간내에 균일하게 혼합될 수 있도록 와류(a)를 형성하여 환원제와 배기가스를 혼합하는 구성으로, 도 10a 내지 11에 도시된 바와 같이 상기 제1혼합기(110)는 외부 골격을 형성하는 외부틀 내에 복수의 흐름유도판(130)을 포함하고 있다.
상기 흐름유도판(130)은 환원제와 배기가스가 섞인 혼합가스의 흐름에 와류(a)를 형성하여 환원제와 배기가스가 짧은 시간 내에 균일하게 혼합될 수 있도록 하는 구성으로, 서로 반복적으로 배열되는 상향 경사지게 형성되는 상향흐름유도판(131)과 하향 경사지게 형성되는 하향흐름유도판(132)으로 이루어질 수 있다.
상기 상향흐름유도판(131)은 도 10a 내지 11에서 도시하고 있는 바와 같이 45˚내외의 각도로 우측 상향으로 경사를 이루는 판 형상의 부재로, 환원제와 배기가스가 섞인 혼합가스의 흐름을 우측 상향으로 유도하여 와류(a)가 형성될 수 있도록 한다.
상기 하향흐름유도판(132) 역시 도 10a 내지 11에서 도시하고 있는 바와 같이 45˚내외의 각도로 우측 하향으로 경사를 이루는 판 형상의 부재로, 환원제와 배기가스가 섞인 혼합가스의 흐름을 우측 하향으로 유도하여 와류(a)가 형성될 수 있도록 하며, 상기 상향흐름유도판(131)과 서로 반복적으로 배열되는 것이 바람직하다.
상기 제2혼합기(120)는 상기 제1혼합기와 동일한 구성으로, 상기 제1혼합기와 전후로 배열되어 다중으로 환원제와 배기가스가 섞인 혼합가스의 흐름에 와류(a)를 형성해 줌으로써 보다 짧은 시간 내에 균일하게 혼합될 수 있도록 한다. 상기 제2혼합기(120)에 포함되는 상향흐름유도판(131)과 하향흐름유도판(132) 역시 상기 제1혼합기(110)의 상향흐름유도판(131), 하향흐름유도판(132)과 동일한 구성이며, 바람직하게는 상기 도 11에 도시된 바와 같이 상기 제1혼합기(110)의 상향흐름유도판(131), 하향흐름유도판(132)의 대향되는 위치에 있는 상기 제2혼합기(120)의 상향흐름유도판(131), 하향흐름유도판(132)은 상기 제1혼합기(110)의 것과 서로 반대방향으로 경사지게 형성되어야 보다 효과적으로 와류(a)를 형성할 수 있게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 상기 다중혼합기(10)는 각각 상기 제1혼합기(110)와 제2혼합기(120)가 연접하여 형성된 제1혼합기모듈(140)과 제2혼합기모듈(150)을 포함하며, 상기 제1혼합기모듈(140)과 제2혼합기모듈(150)을 형성하고 있는 제1혼합기와 제2혼합기의 흐름유도판(130)은 서로 대향되는 위치에 있는 상기 제1혼합기(110)의 흐름유도판(130)과 상기 제2혼합기(120)의 흐름유도판(130)의 경사지는 방향이 반대방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1혼합기모듈(140)은 상기 도 12에 도시되어 있는 바와 같이 상기 제1혼합기(110)와 제2혼합기(120)가 연접하여 형성되는 구성으로, 연접하여 형성되는 상기 제1혼합기(110)와 제2혼합기(120)의 흐름유도판(130)은 각각 서로 대향되는 위치에 있는 흐름유도판(130)끼리 경사지는 방향이 반대방향으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1혼합기(110)와 제2혼합기(120)가 전후로 연접하여 제1혼합기모듈(140)을 형성하는 경우 상기 제1혼합기(110)의 상향흐름유도판(131)의 대향되는 위치에는 상기 제2혼합기(120)의 하향흐름유도판(132)이, 상기 제1혼합기(110)의 하향흐름유도판(132)의 대향되는 위치에는 상기 제2혼합기(120)의 상향흐름유도판(131)이 각각 위치하게 됨으로써, 상기 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 제1혼합기모듈(140)을 통과하게 되는 혼합가스는 보다 크고 분명하게 형성되는 와류(a)의 흐름을 형성하게 된다.
상기 제2혼합기모듈(150)은 상기 제1혼합기모듈(140)과 동일한 구성이므로, 그에 대한 상세한 설명은 중복기재를 피하기 위해 생략하기로 하며, 상기 제2혼합기모듈(150)은 상기 제1혼합기모듈(140)과 전후로 일정간격 이격되어 배열됨으로써 상기 제1혼합기모듈(140)에 의해 형성된 와류(a)를 한번 더 크고 분명하게 연장시켜 형성시킴으로써 혼합가스를 보다 짧은 시간 내에 균일하게 혼합될 수 있도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 상기 흐름유도판(130)은 복수의 중공(133)을 포함하여 상기 중공(133)을 통해 직선방향으로 흐르는 층류(b)가 형성될 수 있도록 함으로써, 흐름유도판(130)을 통해 곡선방향으로 흐르는 와류(a)와 상기 층류(b)가 혼합되어 환원제와 배기가스의 혼합효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 중공(133)은 상기 흐름유도판(130) 즉, 상기 상향흐름유도판(131)과 하향흐름유도판(132)의 중앙 부위에 혼합가스가 통과하여 흐를 수 있도록 관통되어 형성되는 구멍으로, 상기 상향흐름유도판(131), 하향흐름유도판(132)의 길이방향을 따라 다수 개가 형성될 수 있다. 상기 중공(133)이 형성됨으로 인해 도 13에 도시된 바와 같이 상기 흐름유도판(130)에 부딪히는 혼합가스의 일부는 상기 중공(133)을 관통하여 직선방향으로 흐르는 층류(b)를 형성할 수 있고, 상기 층류(b)가 상기 흐름유도판(130)에 의해 형성된 와류(a)와 교차됨으로써 환원제와 배기가스의 혼합효율을 높일 수 있게 된다.
이와 같이 반응챔버(5) 내에 다중혼합기(10)를 포함하는 본 발명에 따른 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템은 상기 다중혼합기(10)의 작용에 의해 환원제와 배기가스의 혼합이 보다 빠른 시간 내에 균일하게 이루어짐으로써 상기 반응챔버(5)의 길이를 줄일 수 있어 설비공간을 효율적으로 운영할 수 있어 시스템 전반의 설치나 유지관리에 있어서의 효율성을 도모할 수 있게 된다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 유입된 배기가스에 포함되어 있는 질소산화물이 촉매와의 탈질반응을 통해 질소로 변환되는 화학반응이 일어나는 반응기를 포함하는 배기가스 탈질시스템에 있어서,
    상기 반응기는 촉매가 코팅되어 있으며 배기가스가 통과할 수 있는 다수 개의 관통공이 형성되어 있는 촉매필터부와, 상기 촉매필터부를 통과하여 탈질처리된 배기가스로부터 소음을 저감하는 소음저감부를 포함하며,
    상기 반응기에 의해 탈질반응과 소음의 저감이 가능하여 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 촉매필터부는
    상기 관통공을 형성하는 측면격판이 물결모양형태로 형성됨으로써, 배기가스와 촉매의 접촉면적은 유지하면서 관통공의 공간을 크게 확보할 수 있어 차압은 최소화하면서도 소음감쇄효과는 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 소음저감부는
    상기 촉매필터부 후측의 상기 반응기 내부에 일정한 간격으로 상기 배기가스의 흐름 방향과 평행하게 위치하는 다수 개의 구획부를 포함하며,
    상기 구획부는 상기 촉매필터부를 통과하여 탈질처리된 배기가스의 흐름을 분산하고 소음을 흡수하여 소음감쇄효과를 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 구획부는
    소음을 흡수하는 흡음재와, 상기 흡음재의 양 측면에 위치하여 상기 흡음재를 지지하며 다수 개의 통공이 형성된 지지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구획부의 전면은 반원형 또는 삼각형 형태를 가져, 상기 소음저감부에 유입되는 탈질처리된 배기가스의 압력손실을 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 흡음재는
    미네랄울로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기는
    상기 촉매필터부의 전측의 반응기의 내면을 따라 일정 두께로 형성되는 흡음재층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 배기가스 탈질시스템은
    배기가스와 환원제를 혼합하여 상기 반응기에 제공하는 반응챔버를 추가로 포함하며,
    상기 반응챔버는 배기가스와 환원제가 짧은 시간 내에 혼합될 수 있도록 하는 다중혼합기를 포함하며,
    상기 다중혼합기는 각각 복수의 흐름유도판이 형성되어 있는 제1혼합기와 제2혼합기를 포함하며,
    상기 복수의 흐름유도판은 상향 경사지게 형성되는 상향흐름유도판과 하향 경사지게 형성되는 하향흐름유도판이 반복적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 다중혼합기는
    각각 상기 제1혼합기와 제2혼합기가 연접하여 형성된 제1혼합기모듈과 제2혼합기모듈을 포함하며,
    상기 제1혼합기모듈과 제2혼합기모듈을 형성하고 있는 제1혼합기와 제2혼합기의 흐름유도판은 서로 대향되는 위치에 있는 상기 제1혼합기의 흐름유도판과 상기 제2혼합기의 흐름유도판의 경사지는 방향이 반대방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 흐름유도판은
    복수의 중공을 포함하여 상기 중공을 통해 직선방향으로 흐르는 층류가 형성될 수 있도록 함으로써, 흐름유도판을 통해 곡선방향으로 흐르는 와류와 상기 층류가 혼합되어 환원제와 배기가스의 혼합효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 소음감쇄 구조를 갖는 배기가스 탈질시스템.
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