WO2014084534A9 - 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a plurality of SCR denitrification systems and control methods thereof for denitrification of exhaust gas. More particularly, the present invention relates to nitrogen oxides contained in exhaust gas finally discharged through exhaust pipes through denitrification in a plurality of denitrification systems.
  • the final In the process of sequentially measuring the amount of nitrogen oxide contained in the discharged gas by using one outlet analyzer, the reducing agent for each denitrification system previously set by comparing the measured value with the emission standard value of the nitrogen oxide.
  • the present invention relates to a plurality of denitrification systems using a single outlet analyzer and a control method thereof capable of immediately controlling the appropriate amount of reducing agent injection for each denitrification system according to the real-time situation change by correcting the injection amount.
  • NOx nitrogen oxides
  • the SCR denitrification system uses injection nozzles for reducing nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas discharged from the engine 91, that is, urea water (urea water becomes ammonia when vaporized).
  • 951 is introduced into the reactor 94 containing the SCR catalyst 944 by injecting the mixed gas in which the exhaust gas and the reducing agent are mixed into the mixing chamber 93 through the exhaust gas and the reducing agent in the reactor 94.
  • the mixed gas passes through the SCR catalyst 944, it denitrates (denitrates) the nitrogen oxide (NOx) component contained in the exhaust gas to obtain an optimum denitrification efficiency and to prevent environmental pollution due to the nitrogen oxide (NOx) component or ammonia. It adopts the structure to prevent effectively.
  • the degassing pipe 92 through which the exhaust gas flowing through the reactor 94 is finally discharged through the reactor 94 for each denitrification system If the outlet analyzer 98 for measuring the amount of nitrogen oxides contained in the final exhaust gas is installed at each of the outlets, and the amount of nitrogen oxides contained in the final exhaust gas is checked within the standard value, and then the standard value is exceeded. Based on this, it is used to control the amount of reducing agent injected in each denitrification system.
  • the outlet analyzer 98 is installed and used for each of a plurality of denitrification systems, if one outlet analyzer 98 is connected to all the end exhaust pipes 92 of the plurality of denitrification systems, Because of the interval that occurs when one outlet analyzer 98 sequentially measures the exhaust pipes 92 of various denitrification systems, the fluctuations of nitrogen oxides in each denitrification system cannot be fed back in real time.
  • outlet analyzer 98 measures the amount of nitrogen oxides in the exhaust pipe 92 of another denitrification system. It is not possible to feed back the fluctuations of nitrogen oxides in the exhaust gas in real time in real time), and as a result, the load of the engine of each denitrification system is changed immediately. This is because a problem arises that slow and accurate real-time control is slowed down.
  • the present invention has been made to solve the above problems,
  • An object of the present invention is to control the injection amount of the reducing agent in each denitrification system through one outlet analyzer that sequentially measures the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged through each exhaust pipe through the denitrification process in a plurality of denitrification systems. It is to provide a plurality of denitrification system and control method using one outlet analyzer that can be.
  • Another object of the present invention is to set the amount of injection of the reducing agent according to the engine load ratio for each denitrification system during the commissioning of each denitrification system, and then the amount of nitrogen oxide contained in the final exhaust gas of the plurality of denitrification systems through one outlet analyzer using the same. It is to provide a plurality of denitrification system and a control method using a single outlet analyzer that can control the reducing agent injection amount in a plurality of denitrification system in real time despite the interval in the step of sequentially measuring the.
  • Another object of the present invention is to measure the amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas finally discharged from each exhaust pipe during the actual operation of a plurality of denitrification system by using a single outlet analyzer, the corresponding measured value
  • One outlet analyzer that can instantly control the appropriate reducing agent injection amount for each denitrification system according to the real-time situation change by correcting the previously set reductant injection amount for each denitrification system by comparing with the emission standard of nitrogen oxide and nitrogen oxide. It is to provide a plurality of denitrification system and a control method thereof.
  • Another object of the present invention is to use a single outlet analyzer to generate and transmit a warning signal for the engine load ratio calculated by dividing the amount of fuel injected into the engine connected to each denitrification system by the maximum fuel amount is 15% or less.
  • a plurality of denitrification systems and control methods using one outlet analyzer for achieving the above object of the present invention includes the following configuration.
  • a plurality of denitrification systems using one outlet analyzer is connected to the exhaust pipes of a plurality of denitrification systems, one outlet analyzer for measuring the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from each exhaust pipe ; And a control unit for setting and correcting the amount of reducing agent injection injected into the mixing chamber through the injection nozzle for each denitrification system based on the information transmitted from the outlet analyzer, wherein the control unit is discharged from the exhaust pipes during the trial operation of the plurality of denitrification systems.
  • An injection quantity setting module for setting a reductant injection amount according to the engine load ratio for each denitrification system through the information that the outlet analyzer sequentially measures and transmits the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas, and an exhaust pipe during operation of a plurality of denitrification systems
  • the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from the field is measured by the outlet analyzer, and the amount of reducing agent injection for each denitrification system set in the injection quantity setting module is compared with the measured value and the emission standard of nitrogen oxide. Characterized in that the injection amount correction module for correcting All.
  • the injection amount setting module is injected into the engine load ratio and exhaust gas according to each denitrification system based on the measured value measured by the outlet analyzer during the trial run.
  • the maximum minimum setting module for each section for dividing the amount of reducing agent by a predetermined section to set the minimum and maximum values for the engine load ratio and the amount of reducing agent for each section, and the maximum value of the engine load ratio set in the maximum minimum setting module for each section.
  • the injection amount correction module measures the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from each exhaust pipe during actual operation of a plurality of denitrification systems.
  • a correction value calculation module for calculating a correction value by comparing the measured value with the emission reference value of nitrogen oxide after sequentially measuring using the; It characterized in that it comprises a correction operation module for correcting the reducing agent injection amount by multiplying the value.
  • the correction value calculated by the correction value calculation module is set to be between 0.8 and 1.2 at a minimum.
  • the control unit in the denitrification system according to the present invention, the control unit generates a warning signal when the engine load ratio calculated by dividing the amount of fuel injected into the engine connected to each denitrification system by the maximum fuel amount is 15% or less. It characterized in that it further comprises a warning module to transmit.
  • a method for controlling a plurality of denitrification systems using one outlet analyzer uses one outlet analyzer to determine the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from the exhaust pipes during commissioning of a plurality of denitrification systems.
  • the first step is an engine for each denitrification system based on a measurement value measured by the outlet analyzer during commissioning.
  • Step 1-1 and step 1-1 which sets a minimum value and a maximum value of the engine load ratio and the amount of the reducing agent in each section by dividing the load ratio and the amount of reducing agent injected into the exhaust gas according to a certain section.
  • Exhaust inflow for each denitrification system is calculated by multiplying engine load ratio by multiplying engine load ratio by the difference between the maximum and minimum value of engine load ratio set as the denominator and the difference between the maximum value and minimum value of reducing agent as the numerator. It characterized in that it comprises a step 1-2 for setting the reducing agent injection amount according to the amount of gas.
  • the second step may be performed on the exhaust gas discharged from each exhaust pipe during actual operation of the plurality of denitrification systems.
  • step 2-1 and step 1-2 the amount of nitrogen oxide contained is sequentially measured using the outlet analyzer, and then a correction value is calculated by comparing the measured value with the emission reference value of nitrogen oxide.
  • the correction value in the step 2-1 may be set between a minimum of 0.8 and a maximum of 1.2. do.
  • the engine load ratio calculated by dividing the amount of fuel injected into the engine connected to each denitrification system by the maximum amount of fuel is 15.
  • it further comprises a third step of generating and transmitting a warning signal.
  • the present invention can obtain the following effects by the configuration, combination, and use relationship described above with the present embodiment.
  • the present invention can control the amount of reducing agent injection in each denitrification system through one outlet analyzer that sequentially measures the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged through each exhaust pipe through the denitrification process in a plurality of denitrification systems. Has an effect.
  • the present invention sets the amount of reductant injection according to the engine load ratio for each denitrification system during commissioning of each denitrification system, and then sequentially uses the outlet analyzer to determine the amount of nitrogen oxide contained in the final exhaust gas of the plurality of denitrification systems. Despite the interval in the measurement process, it is possible to control the reducing agent injection amount in a plurality of denitrification systems in real time.
  • the present invention in the process of sequentially measuring the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from each exhaust pipe in the actual operation of a plurality of denitrification system using one outlet analyzer, By adjusting the amount of reductant injection for each denitrification system previously set by comparing with the emission standard value, it is possible to immediately control the appropriate amount of reductant injection for each denitrification system according to the real-time situation change.
  • the present invention has the effect of generating and transmitting a warning signal for the engine load ratio calculated by dividing the amount of fuel injected into the engines connected to each denitrification system by the maximum fuel amount of 15% or less.
  • Figure 1 is a schematic diagram showing the structure of a conventional SCR denitrification system
  • FIG. 2 is a structural diagram showing a structure of a plurality of denitrification system using one outlet analyzer according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a block diagram of a plurality of denitrification system control method using one outlet analyzer according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a reducing agent injection amount table showing an example of FIG.
  • Figure 6 is a block diagram of a plurality of denitrification system control method using one outlet analyzer according to another embodiment of the present invention
  • a plurality of SCR (Selective Catalytic Reduction) denitrification system using one outlet analyzer is discharged from each engine () of a plurality of denitrification system
  • An outlet analyzer 69 connected to the exhaust pipes 62 which are passages of the exhaust gas and measuring an amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from each exhaust pipe 62;
  • a controller 68 for setting and correcting a reducing agent injection amount injected to the mixing chamber 64 through the injection nozzle 661 for each denitrification system based on the information transmitted from the outlet analyzer 69.
  • the outlet analyzer 69 is the engine load for each denitrification system through the information that the outlet analyzer 69 sequentially measures and transmits the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from the exhaust pipes 62 during the trial operation of a plurality of denitrification systems.
  • the outlet analyzer 69 sequentially sets the injection amount setting module 681 for setting the reducing agent injection amount according to the ratio, and the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from the exhaust pipes 62 during operation of a plurality of denitrification systems.
  • Injection amount compensation for correcting the injection amount of the reductant for each denitrification system set in the injection amount setting module 681 by comparing the measured value transmitted and measured with the emission reference value of nitrogen oxide. It characterized in that it comprises a module (682).
  • control method of the system sequentially by using a single outlet analyzer 69 the amount of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas finally discharged from each exhaust pipe 62 during the commissioning of a plurality of denitrification system.
  • the measured value and the nitrogen oxides were sequentially measured by using an outlet analyzer 69 by measuring the amount of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas finally discharged from each exhaust pipe 62.
  • the first step (S1), the second step (S2) and the third step (S3) to be described later in the control method is made through the control unit 68 responsible for the overall control of each denitrification system operation.
  • SCR Selective Catalytic Reduction
  • urea ammonia
  • reductant particularly for the removal of NOx from exhaust gases
  • a reducing agent that is, urea water (which becomes ammonia when urea water is vaporized) is injected through the injection nozzle 951 to denitrate NOx in the exhaust gas.
  • the mixed gas is introduced into the reactor 94 including the SCR catalyst 944, and the mixed gas in which the exhaust gas and the reducing agent are mixed in the reactor 94 is the SCR catalyst ( While passing through 944, denitrification (denitrification reaction) of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas achieves optimum denitrification efficiency and effectively prevents environmental pollution caused by nitrogen oxide (NOx) component or ammonia.
  • denitrification reaction denitrification reaction
  • NOx nitrogen oxide
  • the exhaust gas flows through the reactor 94 through the reactor 94 for each denitrification system. If the outlet analyzer 98 for measuring the amount of nitrogen oxides contained in the final exhaust gas is installed at each of the outlets, and the amount of nitrogen oxides contained in the final exhaust gas is checked within the standard value, and then the standard value is exceeded. Based on this, it takes a structure that is used to control the amount of reducing agent sprayed from each denitrification system.
  • the outlet analyzer 98 is installed and used for each of a plurality of denitrification systems, one outlet analyzer 98 ) Is connected to the final exhaust pipe 92 of a plurality of denitrification system, one outlet analyzer (98) Intervals that occur during the sequential measurements of each exhaust pipe 92 of the various denitrification systems make it impossible for the nitrogen oxide fluctuations in each denitrification system to feed back in real time (i.e. As a reference, while the outlet analyzer 98 measures the amount of nitrogen oxides in the exhaust pipe 92 of another denitrification system, the nitrogen oxides in the final exhaust gas due to the load change of the engine 91 in the corresponding denitrification system, etc.
  • the control unit 68 presets the reducing agent injection amount according to the engine load ratio for each denitrification system. (See FIGS. 4 and 5), and then, through one outlet analyzer 69, the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from each exhaust pipe 62 during the actual operation of a plurality of denitrification systems is sequentially used. Despite the intervals in the measurement process, it is possible to control and compensate for reducing agent injection volume control in a number of denitrification systems in real time.
  • the outlet analyzer 69 during the trial run of each denitrification system (in case of preliminary test operation before entering actual operation).
  • the engine load for each denitrification system engine load is the amount of fuel injected for each engine through the maximum minimum setting module 6811 for each section of the injection amount setting module 681 based on the measured value measured in the maximum fuel amount of the corresponding engine).
  • the ratio and the amount of reducing agent injected into the exhaust gas are divided by the predetermined intervals as shown in FIGS.
  • Exhaust inflow for each denitrification system is calculated by multiplying engine load ratio by multiplying engine load ratio by the difference between the maximum and minimum value of the engine load ratio set at. It may be made in the first step (S12) to set the reducing agent injection amount for the amount of gas.
  • the amount of the reducing agent injected into the exhaust gas according to the change of the engine load for each denitrification system through the maximum minimum setting module 6811 for each section of the injection amount setting module 681 based on the change of the measured value is measured.
  • the minimum and maximum values for the engine load ratio and the amount of reducing agent for each section are set by dividing whether or not the amount of nitrogen oxide that meets the reference value when adjusted to the range is shown in FIGS. 4 and 5. . For example, referring to FIG.
  • the amount of reducing agent to be injected is set from 0 kg / hr to 6 kg / hr, and the engine load ratio is 15%.
  • the amount of reducing agent injected is set from 6 kg / hr to 12 kg / hr at least, and in the section where the engine load ratio is within 30% to 50%, the amount of reducing agent injected is at least 12kg / In the hr, the maximum load is 19kg / hr.
  • the amount of reducing agent injected is set from the minimum 19kg / hr to the maximum 28kg / hr, and the engine load ratio is 75 In the range of% to 9%, the minimum and maximum values for the engine load ratio and the amount of the reducing agent for each of five sections are set, such as the amount of reducing agent injected from 28 kg / hr to 38 kg / hr. You can see an example.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the engine load ratio of the specific section set in the first-first step (S11) through the injection amount calculation module 6812 of the injection amount setting module 681 Is the denominator, and the function calculation value calculated by multiplying the engine load ratio by the difference between the maximum value and the minimum value of the reducing agent in the corresponding interval set in the first step (S11) as the numerator for each denitrification system. It is set to the reducing agent injection amount for the amount of the exhaust gas introduced. That is, when an example is described with reference to FIG. 5, if the engine load ratio measured in real time is 10%, the corresponding engine load ratio (10%) belongs to a section (engine load ratio) in the preset table of FIG. 5.
  • 6-0 6
  • the injection amount of the reducing agent injected into the exhaust gas is set through the first step (S12), and if the engine load ratio measured in real time is 40%, the corresponding engine load ratio (40%) is previously shown in FIG. 5.
  • the injection amount correction module 682 corrects the deviation occurring in the reductant injection amount for each denitrification system set in the first step S1 so that real-time feedback according to engine load change is performed.
  • the second step (S2) is to measure the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from each of the exhaust pipes 62 during the actual operation of a plurality of denitrification system sequentially measured using the outlet analyzer 69
  • step 2-1 If the case is calculated by setting 1.1 as an additional correction value for the injection amount of the reducing agent injected for the denitrification of the exhaust gas in the step 2-1 (S21), the measured value of the nitrogen oxide is 12.5, the corresponding nitrogen In case of exceeding 25% of the emission standard of oxide by 25%, in step 2-1 (S21), an additional correction value for the injection amount of the reducing agent injected for denitrification of the exhaust gas is set to 1.05 and calculated. The difference between the measured value measured through the outlet analyzer 69 and the emission reference value is calculated in the form of proportional control between a minimum of 0.8 and a maximum of 1.2.
  • the second step (S22) is performed in step 2-1 (S21) to the reducing agent injection amount set in the first step (S12) through the correction calculation module (6822) of the injection amount correction module 682 It is a process of correcting the reducing agent injection amount by multiplying the calculated correction value. That is, although the reducing agent is injected in a specific denitrification system according to the reducing agent injection amount set in the first step (S12), the exhaust gas is finally included in the exhaust gas discharged from the corresponding denitrification system actually measured by the outlet analyzer 69. If the amount of the nitrogen oxide is different from the emission reference value, since the correction value for the reducing agent injection amount set in the first step (S12) in the second step (S21) was calculated by reflecting this.
  • the reducing agent sprayed in the denitrification system is multiplied by a value obtained by multiplying the reducing agent injection amount set in the first step S12 by the correction value calculated in the second step S21.
  • the reductant injection amount according to the engine load change amount for each denitrification system is set based on the measured value through the outlet analyzer 69 during the trial operation of the plurality of denitrification systems through the first step (S1).
  • the reducing agent injection amount is controlled in real time according to the reducing agent injection amount set in the first step (S12), and in addition, through the outlet analyzer 69 in the process of operating each denitrification system.
  • One outlet by controlling (controlling) the reducing agent injection amount by precise correction of the reducing agent injection amount injected through the second step (S2) process based on the sequentially measured amount of nitrogen oxide finally discharged from each denitrification system.
  • the analyzer (69) Despite it will have a characteristic that can be a reducing agent injection amount control in a plurality of denitration system in real time.
  • a plurality of SCR denitrification systems and control methods using one outlet analyzer are connected to each denitrification system through a warning module 683 of the controller 68.
  • a warning module 683 of the controller 68 When the engine load ratio calculated by dividing the amount of fuel injected into the engine 61 by the maximum fuel amount is 15% or less, a third step S3 of generating and transmitting a warning signal may be further included.
  • the third step (S3) is to send a warning signal for the engine load ratio when the engine load ratio is lower than a certain criterion in the control method of the denitrification system according to the present invention, where the engine load ratio is the engine 61 It is calculated by dividing the amount of fuel injected into the maximum fuel amount of the engine 61.
  • the warning module of the controller 68 ( 683) warns of this and prevents a significant increase in the load on the SCR denitrification system of the exhaust gas.

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Abstract

본 발명은 배기가스의 탈질을 위한 다수의 SCR 탈질시스템의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 탈질시스템의 실제 운전 과정에서 각 배기관들로부터 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 하나의 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정하는 과정에서, 해당 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 앞서 미리 설정되어 있던 각 탈질시스템별 환원제 분사량을 보정함으로써 각 탈질시스템에 대한 적정한 환원제 분사량을 실시간 상황변화에 따라 즉각적으로 변동제어할 수 있는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법에 관한 것이다.

Description

하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 및 그 제어방법
본 발명은 배기가스의 탈질을 위한 다수의 SCR 탈질시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 탈질시스템에서 탈질과정을 거쳐 각 배기관을 통해 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 하나의 아울렛분석기를 통해 각 탈질시스템의 환원제 분사량을 제어할 수 있도록 하는 제어방법으로서, 특히 각 탈질시스템들의 시운전시 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정한 후 이를 이용해 하나의 아울렛분석기를 통해 다수의 탈질시스템의 최종 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 과정에서의 간격에도 불구하고 다수의 탈질시스템에서의 환원제 분사량 제어를 실시간으로 할 수 있고, 다수의 탈질시스템의 실제 운전 과정에서 각 배기관들로부터 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 하나의 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정하는 과정에서, 해당 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 앞서 미리 설정되어 있던 각 탈질시스템별 환원제 분사량을 보정함으로써 각 탈질시스템에 대한 적정한 환원제 분사량을 실시간 상황변화에 따라 즉각적으로 변동제어할 수 있는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
화석연료를 엔진에서 연소하여 열원 및 동력을 얻는 과정을 통해 배출되는 배기가스 내에는 불가피하게 광스모그, 산성비 및 호흡기 질환의 원인물질로 밝혀진 질소산화물(NOx) 성분이 포함되어 있어 이로 인한 환경문제가 심각하게 지적되고 있다. 따라서, 최근 이러한 질소산화물(NOx) 성분 배출규제가 강화되고 있으며, 이에 대응하여 여러 가지 배기가스에서의 질소산화물(NOx) 제거 기술이 활용되고 있는데, 그 중 특히 암모니아를 환원제로 하는 SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 환원촉매법)기술이 다양하게 적용되고 있다.
이러한 SCR 탈질시스템은 도 1을 참조하면, 엔진(91)으로부터 배출되는 배기가스 중의 질소산화물(NOx)을 탈질시키기 위해 사용되는 환원제 즉, 요소수(요소수가 기화되면 암모니아가 됨)를 분사노즐(951)을 통해 혼합챔버(93) 내에 분사시켜 배기가스와 환원제를 혼합시킨 혼합가스를 SCR촉매(944)를 포함하고 있는 반응기(94)에 유입시켜 상기 반응기(94) 내에서 배기가스와 환원제가 혼합된 혼합가스가 SCR촉매(944)를 통과하면서 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx) 성분을 탈질(탈질반응)시켜 최적의 탈질효율을 얻고 질소산화물(NOx) 성분이나 암모니아로 인한 환경오염을 효율적으로 방지하는 구조를 채택하고 있다.
이때, 위와 같은 종래의 SCR 탈질시스템에서는 다수의 탈질시스템이 병렬적으로 배치되어 사용되는 경우에도 통상 각 탈질시스템 별로 상기 반응기(94)를 거쳐 최종 배출되는 배기가스가 흐르는 배기관(92)의 관로 상에 최종 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 양을 측정하는 아울렛분석기(98)을 각각 설치하여 최종 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 양이 기준치 이내인지를 체크한 후 기준치를 초과하는 경우 이를 토대로 각 탈질시스템에서 분사되는 환원제의 양을 제어하는데 활용하고 있다. 이와 같이 종래에 다수의 탈질시스템 별로 각각 아울렛분석기(98)를 설치하여 사용하는 것은 만약, 하나의 아울렛분석기(98)를 다수의 탈질시스템의 최종 배기관(92)에 모두 연결시켜 사용하는 경우라면, 하나의 아울렛분석기(98)가 여러 탈질시스템의 각 배기관(92)들에 대해 순차적으로 측정하는 과정에서 발생하는 간격(interval) 때문에 각 탈질시스템에서의 질소산화물의 변동값이 실시간으로 피드백할 수 없게 되어(즉, 특정 탈질시스템을 기준으로 보면, 아울렛분석기(98)가 다른 탈질시스템의 배기관(92)에서의 질소산화물의 양을 측정하는 동안에는 해당 탈질시스템에서의 엔진(91)의 로드변화 등에 따른 최종 배출되는 배기가스 내의 질소산화물의 변동값을 실시간으로 피드백할 수 없게 됨), 그로 인해 각 탈질시스템별 엔진의 로드변화 등에 따른 즉각적이고 정확한 실시간 제어가 느려지게 되는 문제가 발생하기 때문이다. 따라서, 설사 종래에 다수의 탈질시스템에 하나의 아울렛분석기(98)를 연결시켜 사용하는 경우라 하더라도, 이는 단순히 각 탈질시스템에서의 배출되는 질소산화물의 값에 대한 모니터링을 위한 것일 뿐, 이를 통해 각 탈질시스템에 대한 환원제 분사량의 실시간 변동제어에 활용되는 것은 아니다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 다수의 탈질시스템에서 탈질과정을 거쳐 각 배기관을 통해 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 하나의 아울렛분석기를 통해 각 탈질시스템의 환원제 분사량을 제어할 수 있는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 각 탈질시스템들의 시운전시 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정한 후 이를 이용해 하나의 아울렛분석기를 통해 다수의 탈질시스템의 최종 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 과정에서의 간격에도 불구하고 다수의 탈질시스템에서의 환원제 분사량 제어를 실시간으로 할 수 있는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 탈질시스템의 실제 운전 과정에서 각 배기관들로부터 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 하나의 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정하는 과정에서, 해당 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 앞서 미리 설정되어 있던 각 탈질시스템별 환원제 분사량을 보정함으로써 각 탈질시스템에 대한 적정한 환원제 분사량을 실시간 상황변화에 따라 즉각적으로 변동제어할 수 있는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 각 탈질시스템에 연결된 엔진에 주입되는 연료량을 최대연료량으로 나누어 산출되는 엔진로드 비율이 15% 이하인 경우에는 이에 대한 경고신호를 생성하여 전송하도록 하는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 및 그 제어방법은 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템은 다수의 탈질시스템의 배기관들에 연결되어 각 배기관에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 측정하는 하나의 아울렛분석기; 상기 아울렛분석기에서 전송되는 정보를 토대로 각 탈질시스템별로 분사노즐을 통해 혼합챔버에 분사되는 환원제 분사량을 설정 및 보정하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는 다수의 탈질시스템의 시운전시 배기관들에서 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기가 순차적으로 측정하여 전송하는 정보를 통해 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정하는 분사량설정모듈과, 다수의 탈질시스템의 운전시 배기관들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기가 순차적으로 측정하여 전송하는 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 상기 분사량설정모듈에서 설정된 각 탈질시스템별 환원제 분사량을 보정하는 분사량보정모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 탈질시스템에 있어서 상기 분사량설정모듈은 시운전시 상기 아울렛분석기에서 측정되는 측정값을 기준으로 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율 및 그에 따라 배기가스에 분사되는 환원제의 양을 일정 구간별로 나누어 각 구간별 엔진로드 비율 및 환원제의 양에 대한 최소값과 최대값을 설정하는 구간별최대최소설정모듈과, 상기 구간별최대최소설정모듈에서 설정된 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차를 분모로 하고 환원제 양의 최대값과 최소값의 차를 분자로 하여 나눈 값에 엔진로드 비율을 곱하여 산출되는 함수산출값을 각 탈질시스템별로 유입되는 배기가스의 양에 따른 환원제 분사량으로 설정하는 분사량산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 탈질시스템에 있어서 상기 분사량보정모듈은 다수의 탈질시스템들의 실제 운전시 각 배기관들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정한 후 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 보정값을 산출하는 보정값산출모듈과, 상기 분사량산출모듈에서 설정된 환원제 분사량에 상기 보정값산출모듈에서 산출된 보정값을 곱하여 환원제 분사량을 보정하는 보정연산모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 탈질시스템에 있어서 상기 보정값산출모듈에서 산출하는 보정값은 최소 0.8 ~ 최대 1.2 사이로 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 탈질시스템에 있어서 상기 제어부는 각 탈질시스템에 연결된 엔진에 주입되는 연료량을 최대연료량으로 나누어 산출되는 엔진로드 비율이 15% 이하인 경우 경고신호를 생성하여 전송하는 경고모듈을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법은 다수의 탈질시스템의 시운전시 배기관들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 하나의 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정하여 이를 통해 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정하는 제1단계; 다수의 탈질시스템의 운전시 배기관들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 하나의 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정하여 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 상기 제1단계에서 설정된 각 탈질시스템별 환원제 분사량을 보정하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법에 있어서 상기 제1단계는 시운전시 상기 아울렛분석기에서 측정되는 측정값을 기준으로 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율 및 그에 따라 배기가스에 분사되는 환원제의 양을 일정 구간별로 나누어 각 구간별 엔진로드 비율 및 환원제의 양에 대한 최소값과 최대값을 설정하는 제1-1단계와, 상기 제1-1단계에서 설정된 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차를 분모로 하고 환원제 양의 최대값과 최소값의 차를 분자로 하여 나눈 값에 엔진로드 비율을 곱하여 산출되는 함수산출값을 각 탈질시스템별로 유입되는 배기가스의 양에 따른 환원제 분사량으로 설정하는 제1-2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법에 있어서 상기 제2단계는 다수의 탈질시스템들의 실제 운전시 각 배기관들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정한 후 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 보정값을 산출하는 제2-1단계와, 상기 제1-2단계에서 설정된 환원제 분사량에 상기 제2-1단계에서 산출된 보정값을 곱하여 환원제 분사량을 보정하는 제2-2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법에 있어서 상기 제2-1단계에서의 보정값은 최소 0.8 ~ 최대 1.2 사이로 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법에 있어서 각 탈질시스템에 연결된 엔진에 주입되는 연료량을 최대연료량으로 나누어 산출되는 엔진로드 비율이 15% 이하인 경우 경고신호를 생성하여 전송하는 제3단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 다수의 탈질시스템에서 탈질과정을 거쳐 각 배기관을 통해 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 하나의 아울렛분석기를 통해 각 탈질시스템의 환원제 분사량을 제어할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 각 탈질시스템들의 시운전시 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정한 후 이를 이용해 하나의 아울렛분석기를 통해 다수의 탈질시스템의 최종 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 과정에서의 간격에도 불구하고 다수의 탈질시스템에서의 환원제 분사량 제어를 실시간으로 할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 다수의 탈질시스템의 실제 운전 과정에서 각 배기관들로부터 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 하나의 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정하는 과정에서, 해당 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 앞서 미리 설정되어 있던 각 탈질시스템별 환원제 분사량을 보정함으로써 각 탈질시스템에 대한 적정한 환원제 분사량을 실시간 상황변화에 따라 즉각적으로 변동제어할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 각 탈질시스템에 연결된 엔진에 주입되는 연료량을 최대연료량으로 나누어 산출되는 엔진로드 비율이 15% 이하인 경우에는 이에 대한 경고신호를 생성하여 전송하는 효과를 갖는다.
도 1은 종래 SCR 탈질시스템의 구조를 도시한 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 구조를 도시한 구조도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법의 블럭도
도 4는 제1단계에서 설정된 환원제 분사량 테이블
도 5는 도 4의 일 예를 도시한 환원제 분사량 테이블
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법의 블럭도
이하에서는 본 발명에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 및 그 제어방법의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.
도 2 내지 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 환원촉매법) 탈질시스템은 다수의 탈질시스템의 각 엔진()으로부터 배출되는 배기가스의 통로인 배기관(62)들에 연결되어 각 배기관(62)에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 측정하는 하나의 아울렛분석기(69); 상기 아울렛분석기(69)에서 전송되는 정보를 토대로 각 탈질시스템별로 분사노즐(661)을 통해 혼합챔버(64)에 분사되는 환원제 분사량을 설정 및 보정하는 제어부(68);를 포함하며, 상기 제어부(68)는 다수의 탈질시스템의 시운전시 배기관(62)들에서 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기(69)가 순차적으로 측정하여 전송하는 정보를 통해 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정하는 분사량설정모듈(681)과, 다수의 탈질시스템의 운전시 배기관(62)들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기(69)가 순차적으로 측정하여 전송하는 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 상기 분사량설정모듈(681)에서 설정된 각 탈질시스템별 환원제 분사량을 보정하는 분사량보정모듈(682)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 시스템의 제어방법은 다수의 탈질시스템의 시운전시 각 배기관(62)들에서 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 양을 하나의 아울렛분석기(69)를 이용하여 순차적으로 측정하여 이를 통해 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정하는 제1단계(S1); 다수의 탈질시스템의 실제 운전시 각 배기관(62)들에서 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 양을 하나의 아울렛분석기(69)를 이용하여 순차적으로 측정하여 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 상기 제1단계(S1)에서 설정된 각 탈질시스템별 환원제 분사량을 보정하는 제2단계(S2);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 위 제어방법에서 상기 제1단계(S1), 제2단계(S2) 및 후술할 제3단계(S3)는 각 탈질시스템 운용의 전반적 제어를 담당하는 상기 제어부(68)를 통해 이루어지게 된다. 이하에서는 본 발명에 따른 위 시스템 및 그 제어방법에 대해 함께 설명하도록 한다.
앞서 종래기술에서 설명한 바와 같이, 배기가스에서의 질소산화물(NOx) 제거를 위해 특히 요소(암모니아)를 환원제로 하는 SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 환원촉매법) 탈질시스템은 엔진(91)에서 배출되는 배기가스 중의 질소산화물(NOx)을 탈질시키기 위해 배기가스가 흐르는 혼합챔버(93) 내로 환원제 즉, 요소수(요소수가 기화되면 암모니아가 됨)를 분사노즐(951)을 통해 분사시켜 배기가스와 환원제가 혼합된 혼합가스를 생성한 후, 해당 혼합가스를 SCR촉매(944)를 포함하고 있는 반응기(94)에 유입시켜 상기 반응기(94) 내에서 배기가스와 환원제가 혼합된 혼합가스가 SCR촉매(944)를 통과하면서 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx) 성분을 탈질(탈질반응)시켜 최적의 탈질효율을 얻고 질소산화물(NOx) 성분이나 암모니아로 인한 환경오염을 효율적으로 방지하는 구조를 채택하고 있다(참고로, 이와 같은 구조는 본 발명의 각 탈질시스템에서도 동일하며, 따라서 본 발명의 각 탈질시스템을 이루는 혼합챔버(64), 반응기(65), SCR촉매(651) 및 분사노즐(661)에 대한 설명은 생략하도록 한다). 한편, 위와 같은 종래의 SCR 탈질시스템에서는 다수의 탈질시스템이 병렬적으로 배치되어 사용되는 경우에도 통상 각 탈질시스템 별로 상기 반응기(94)를 거쳐 최종 배출되는 배기가스가 흐르는 배기관(92)의 관로 상에 최종 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 양을 측정하는 아울렛분석기(98)을 각각 설치하여 최종 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 양이 기준치 이내인지를 체크한 후 기준치를 초과하는 경우 이를 토대로 각 탈질시스템에서 분사되는 환원제의 양을 제어하는데 활용하는 구조를 취하고 있는데, 이와 같이 종래에 다수의 탈질시스템 별로 각각 아울렛분석기(98)를 설치하여 사용하는 것은 만약, 하나의 아울렛분석기(98)를 다수의 탈질시스템의 최종 배기관(92)에 모두 연결시켜 사용하는 경우라면, 하나의 아울렛분석기(98)가 여러 탈질시스템의 각 배기관(92)들에 대해 순차적으로 측정하는 과정에서 발생하는 간격(interval) 때문에 각 탈질시스템에서의 질소산화물의 변동값이 실시간으로 피드백할 수 없게 되어(즉, 특정 탈질시스템을 기준으로 보면, 아울렛분석기(98)가 다른 탈질시스템의 배기관(92)에서의 질소산화물의 양을 측정하는 동안에는 해당 탈질시스템에서의 엔진(91)의 로드변화 등에 따른 최종 배출되는 배기가스 내의 질소산화물의 변동값을 실시간으로 피드백할 수 없게 됨), 그로 인해 각 탈질시스템별 엔진의 로드변화 등에 따른 즉각적이고 정확한 실시간 제어가 느려지게 되는 문제가 발생하기 때문이다. 따라서, 설사 종래에 다수의 탈질시스템에 하나의 아울렛분석기(98)를 연결시켜 사용하는 경우라 하더라도, 이는 단순히 각 탈질시스템에서의 배출되는 질소산화물의 값에 대한 모니터링을 위한 것일 뿐, 이를 통해 각 탈질시스템에 대한 환원제 분사량의 실시간 변동제어에 활용되는 것은 아니라 할 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법에서는 위와 같은 종래의 문제점을 해결할 수 있도록 먼저, 각 탈질시스템들의 시운전시 각 배기관(62)들에서 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물(NOx)의 양을 하나의 아울렛분석기(69)를 이용하여 순차적으로 측정(도 2 참조)한 값을 토대로 제어부(68)에서 미리 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정(도 4 및 5 참조)한 다음, 이를 이용해 하나의 아울렛분석기(69)를 통해 다수의 탈질시스템들의 실제 운전시 각 배기관(62)에서 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 과정에서의 간격에도 불구하고 다수의 탈질시스템에서의 환원제 분사량 제어를 실시간으로 제어 및 보정할 수 있도록 한다.
먼저, 각 탈질시스템별 시운전시에 각 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 미리 설정하는 상기 제1단계(S1)는, 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 탈질시스템에서 각각 탈질처리된 최종 배출가스가 배출되는 각각의 배기관(62) 모두에 하나의 아울렛분석기(69)가 연결되는 구조하에서, 각 탈질시스템의 시운전(본격적인 실제 운전에 들어가기 전 예비적으로 시험운전하는 경우)시 상기 아울렛분석기(69)에서 측정되는 측정값을 기준으로 상기 분사량설정모듈(681)의 구간별최대최소설정모듈(6811)을 통해 각 탈질시스템 별로 엔진로드(엔진로드란, 각 엔진별 주입되는 연료량을 해당 엔진의 최대연료량으로 나누어 산출되는 값을 의미함) 비율 및 그에 따라 배기가스에 분사되는 환원제의 양을 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 일정 구간별로 나누어 각 구간별 엔진로드 비율 및 환원제의 양에 대한 최소값과 최대값을 설정하는 제1-1단계(S11)와, 상기 분사량설정모듈(681)의 분사량산출모듈(6812)을 통해 상기 제1-1단계(S11)에서 설정된 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차를 분모로 하고 환원제 양의 최대값과 최소값의 차를 분자로 하여 나눈 값에 엔진로드 비율을 곱하여 산출되는 함수산출값을 각 탈질시스템별로 유입되는 배기가스의 양에 대한 환원제 분사량으로 설정하는 제1-2단계(S12)로 이루어질 수 있다.
상기 제1-1단계(S11)에서는 각 탈질시스템의 시운전 과정의 전반에 걸쳐 상기 아울렛분석기(69)를 통해 각 탈질시스템의 배기관(62)으로 최종 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 측정하여, 그 측정값의 변화를 기준으로 상기 분사량설정모듈(681)의 구간별최대최소설정모듈(6811)을 통해 각 탈질시스템 별로 엔진로드의 변화에 따라 배기가스에 분사되는 환원제의 양을 어떤 범위로 조절하였을 때 기준치에 부합하는 질소산화물의 양이 도출되는지를 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 일정 구간별로 나누어 각 구간별 엔진로드 비율 및 환원제의 양에 대한 최소값과 최대값을 설정하게 된다. 일 예로, 도 5를 참조하면, 엔진로드 비율이 0% 에서 15% 이내인 구간에서는 분사되는 환원제의 양을 최소 0㎏/hr 에서 최대 6㎏/hr로 설정하고, 엔진로드 비율이 15% 에서 30% 이내인 구간에서는 분사되는 환원제의 양을 최소 6㎏/hr 에서 최대 12㎏/hr로 설정하고, 엔진로드 비율이 30% 에서 50% 이내인 구간에서는 분사되는 환원제의 양을 최소 12㎏/hr 에서 최대 19㎏/hr로 설정하고, 엔진로드 비율이 50% 에서 75% 이내인 구간에서는 분사되는 환원제의 양을 최소 19㎏/hr 에서 최대 28㎏/hr로 설정하고, 엔진로드 비율이 75% 에서 9% 이내인 구간에서는 분사되는 환원제의 양을 최소 28㎏/hr 에서 최대 38㎏/hr로 설정하는 등 총 5개의 구간별 엔진로드 비율 및 환원제의 양에 대한 최소값과 최대값을 설정하는 예를 볼 수 있다.
상기 제1-2단계(S12)에서는 상기 분사량설정모듈(681)의 분사량산출모듈(6812)을 통해 상기 제1-1단계(S11)에서 설정된 특정 구간의 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차를 분모로 하고 역시 상기 제1-1단계(S11)에서 설정된 해당 구간의 환원제 양의 최대값과 최소값의 차를 분자로 하여 나눈 값에 엔진로드 비율을 곱하여 산출되는 함수산출값을 각 탈질시스템별로 유입되는 배기가스의 양에 대한 환원제 분사량으로 설정하게 된다. 즉, 도 5를 참조하여 일 예를 들어 설명하면, 만약 실시간 측정되는 엔진로드 비율이 10%인 경우라면 해당 엔진로드 비율(10%)이 도 5의 미리 설정된 테이블에서 속하는 구간(엔진로드 비율이 0% 에서 15% 이내인 구간)에서의 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차인 15(즉, 15-0=15)를 분모로 하고 해당 구간의 환원제 양의 최대값과 최소값의 차인 6(즉, 6-0=6)을 분자로 하여 나눈 값에 측정된 실시간 엔진로드 비율인 10을 곱하여 산출되는 함수산출값 4㎏/hr(즉, (6/15)*10=4)가 현 시점에서 배기가스에 분사되는 환원제의 분사량으로 상기 제1-2단계(S12)를 통해 설정되게 되고, 만약 실시간 측정되는 엔진로드 비율이 40%인 경우라면 해당 엔진로드 비율(40%)이 도 5의 미리 설정된 테이블에서 속하는 구간(엔진로드 비율이 30% 에서 50% 이내인 구간)에서의 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차인 20(즉, 50-30=20)를 분모로 하고 해당 구간의 환원제 양의 최대값과 최소값의 차인 7(즉, 19-12=7)을 분자로 하여 나눈 값에 측정된 실시간 엔진로드 비율인 40을 곱하여 산출되는 함수산출값 14㎏/hr(즉, (7/20)*40=14)가 현 시점에서 배기가스에 분사되는 환원제의 분사량으로 상기 제1-2단계(S12)를 통해 설정되게 된다. 따라서, 이와 같은 플로우를 통해 각 탈질시스템 별로 상기 제1-1단계(S11)에서 설정된 테이블과 상기 제1-2단계(S12)에서 설정되는 함수산출값을 이용하게 되면, 다수의 탈질시스템이 운용되는 경우에도 실시간 측정되는 각 탈질시스템 별 엔진로드 비율 변화에 따라 필요한 환원제 분사량을 실시간으로 분사,제어할 수 있게 된다.
또한, 각 탈질시스템별 실제 운전시 상기 분사량보정모듈(682)을 통해 상기 제1단계(S1)에서 설정된 각 탈질시스템별 환원제 분사량에 발생하는 편차를 보정하여 엔진로드 변화에 따른 실시간 피드백이 이루어지도록 하는 제2단계(S2)는, 다수의 탈질시스템들의 실제 운전시 각 배기관(62)들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기(69)를 이용하여 순차적으로 측정한 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 상기 분사량보정모듈(682)의 보정값산출모듈(6821)에서 보정값을 산출하는 제2-1단계(S21)와, 상기 분사량보정모듈(682)의 보정연산모듈(6822)을 통해 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 상기 제2-1단계(S21)에서 산출된 보정값을 곱하여 환원제 분사량을 보정하는 제2-2단계(S22)로 이루어질 수 있다.
상기 제2-1단계(S21)는 상기 아울렛분석기(69)를 이용하여 다수의 탈질시스템들의 실제 운전시 각 배기관(62)들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하여 얻어지는 측정값과 질소산화물의 배출기준치를 상기 분사량보정모듈(682)의 보정값산출모듈(6821)에서 대비하여, 측정값이 배출기준치와 차이 나는 정도를 최소 0.8에서 최대 1.2 사이로 설정하여 산출되는 보정값을 계산해내는 과정이다. 즉 일 예로, 상기 아울렛분석기(69)를 이용하여 순차적으로 측정하여 얻어지는 질소산화물의 양들 중 특정 탈질시스템에서 측정된 질소산화물의 측정값이 15로 해당 질소산화물의 배출기준치인 10을 50% 초과하는 경우에 대해 상기 제2-1단계(S21)에서 배기가스의 탈질을 위해 분사되는 환원제의 분사량에 대한 추가적인 보정값으로 1.1을 설정하여 산출한다면, 만약 측정된 질소산화물의 측정값이 12.5로 해당 질소산화물의 배출기준치인 10을 25% 초과하는 경우에 대해서는 상기 제2-1단계(S21)에서는 배기가스의 탈질을 위해 분사되는 환원제의 분사량에 대한 추가적인 보정값으로 1.05을 설정하여 산출하는 식으로, 아울렛분석기(69)를 통해 측정되는 측정값과 배출기준치 사이의 차이 나는 정도를 최소 0.8에서 최대 1.2 사이에서 비례제어 형태로 산출하게 된다. 상기 제2-1단계(S21)에서 산출하는 보정값의 최소와 최대를 각각 0.8~1.2 사이로 한정하는 것은 보정에 의한 환원제 분사량의 급격한 증감을 방지하여 그로 인한 부수적인 탈질시스템에서의 부작용 발생이나 대기오염 증대 등의 문제를 예방할 수 있게 하기 위함이다.
상기 제2-2단계(S22)는 상기 분사량보정모듈(682)의 보정연산모듈(6822)을 통해 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 상기 제2-1단계(S21)에서 산출된 보정값을 곱하여 환원제 분사량을 보정하는 과정이다. 즉, 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 따라 특정 탈질시스템에서 환원제가 분사되고 있음에도 불구하고 상기 아울렛분석기(69)에서 실제 측정되는 해당 탈질시스템에서의 최종 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 양이 배출기준치와 괴리를 보이고 있다면, 이를 반영하여 상기 제2-1단계(S21)에서 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 대한 보정값을 산출하였기 때문에, 상기 제2-2단계(S22)에서는 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 상기 제2-1단계(S21)에서 산출된 보정값을 곱한 값으로 현재 해당 탈질시스템 내에 분사되고 있는 환원제 분사량을 조절(제어)함으로써, 실시간으로 배출되는 질소산화물의 양이 배출기준치에 부합할 수 있게 제어할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에서는 상기 제1단계(S1) 과정을 통해 다수의 탈질시스템의 시운전 과정에서 상기 아울렛분석기(69)를 통한 측정값을 기준으로 하여 각 탈질시스템별 엔진로드 변화량에 따른 환원제 분사량을 설정한 후 실제 각 탈질시스템의 운용시 상기 제1-2단계(S12)에서 설정된 환원제 분사량에 따라 실시간으로 환원제 분사량이 제어되며, 또한 실제 각 탈질시스템이 운용되는 과정에서 상기 아울렛분석기(69)를 통해 각 탈질시스템에서 최종 배출되는 질소산화물의 양을 순차적으로 측정한 값을 토대로 상기 제2단계(S2) 과정을 통해 분사되는 환원제 분사량에 대한 정밀한 보정으로 환원제 분사량을 조절(제어)함으로써, 하나의 아울렛분석기(69)를 통해 다수의 탈질시스템의 최종 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 순차적으로 측정하는 과정에서의 간격에도 불구하고 다수의 탈질시스템에서의 환원제 분사량 제어를 실시간으로 할 수 있는 특징을 갖게 된다.
한편, 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 SCR 탈질시스템 및 그 제어방법은 상기 제어부(68)의 경고모듈(683)을 통해 각 탈질시스템에 연결된 엔진(61)에 주입되는 연료량을 최대연료량으로 나누어 산출되는 엔진로드 비율이 15% 이하인 경우 경고신호를 생성하여 전송하는 제3단계(S3)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제3단계(S3)는 본 발명에 따른 탈질시스템의 제어방법에서 추가로 엔진로드 비율이 특정 기준 이하로 내려갔을 때 이에 대한 경고신호를 전송하는 것으로, 여기서 엔진로드 비율이란 해당 엔진(61)에 주입되는 연료량을 해당 엔진(61)의 최대연료량으로 나누어 산출되는 값으로, 일 예로 최대연료량이 7,110㎏/hr인 엔진에서 현재 주입되고 있는 연료량이 711㎏/hr인 경우라면 엔진로드 비율은 10%가 된다((711/7110)*9=10%). 특정 엔진(61)의 엔진로드 비율이 15% 이하인 경우에는 불완전 연소 등의 이유로 평소보다 많은 양의 배기가스 및 그에 함유된 유해물질의 농도 역시 큰 폭으로 증가되므로 상기 제어부(68)의 경고모듈(683)을 통해 이에 대한 경고를 해서 배기가스의 SCR 탈질시스템에 걸리는 부하가 큰 폭으로 증가하는 것을 사전에 방지하게 된다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 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. 다수의 탈질시스템의 배기관들에 연결되어 각 배기관에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 측정하는 하나의 아울렛분석기;
    상기 아울렛분석기에서 전송되는 정보를 토대로 각 탈질시스템별로 분사노즐을 통해 혼합챔버에 분사되는 환원제 분사량을 설정 및 보정하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는 다수의 탈질시스템의 시운전시 배기관들에서 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기가 순차적으로 측정하여 전송하는 정보를 통해 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정하는 분사량설정모듈과, 다수의 탈질시스템의 운전시 배기관들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기가 순차적으로 측정하여 전송하는 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 상기 분사량설정모듈에서 설정된 각 탈질시스템별 환원제 분사량을 보정하는 분사량보정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사량설정모듈은 시운전시 상기 아울렛분석기에서 측정되는 측정값을 기준으로 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율 및 그에 따라 배기가스에 분사되는 환원제의 양을 일정 구간별로 나누어 각 구간별 엔진로드 비율 및 환원제의 양에 대한 최소값과 최대값을 설정하는 구간별최대최소설정모듈과, 상기 구간별최대최소설정모듈에서 설정된 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차를 분모로 하고 환원제 양의 최대값과 최소값의 차를 분자로 하여 나눈 값에 엔진로드 비율을 곱하여 산출되는 함수산출값을 각 탈질시스템별로 유입되는 배기가스의 양에 따른 환원제 분사량으로 설정하는 분사량산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분사량보정모듈은 다수의 탈질시스템들의 실제 운전시 각 배기관들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정한 후 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 보정값을 산출하는 보정값산출모듈과, 상기 분사량산출모듈에서 설정된 환원제 분사량에 상기 보정값산출모듈에서 산출된 보정값을 곱하여 환원제 분사량을 보정하는 보정연산모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보정값산출모듈에서 산출하는 보정값은 최소 0.8 ~ 최대 1.2 사이로 설정되는 것을 특징으로 하는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 각 탈질시스템에 연결된 엔진에 주입되는 연료량을 최대연료량으로 나누어 산출되는 엔진로드 비율이 15% 이하인 경우 경고신호를 생성하여 전송하는 경고모듈을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템.
  6. 다수의 탈질시스템의 시운전시 배기관들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 하나의 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정하여 이를 통해 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율에 따른 환원제 분사량을 설정하는 제1단계;
    다수의 탈질시스템의 운전시 배기관들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 하나의 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정하여 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 상기 제1단계에서 설정된 각 탈질시스템별 환원제 분사량을 보정하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1단계는 시운전시 상기 아울렛분석기에서 측정되는 측정값을 기준으로 각 탈질시스템별로 엔진로드 비율 및 그에 따라 배기가스에 분사되는 환원제의 양을 일정 구간별로 나누어 각 구간별 엔진로드 비율 및 환원제의 양에 대한 최소값과 최대값을 설정하는 제1-1단계와,
    상기 제1-1단계에서 설정된 엔진로드 비율의 최대값과 최소값의 차를 분모로 하고 환원제 양의 최대값과 최소값의 차를 분자로 하여 나눈 값에 엔진로드 비율을 곱하여 산출되는 함수산출값을 각 탈질시스템별로 유입되는 배기가스의 양에 따른 환원제 분사량으로 설정하는 제1-2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2단계는 다수의 탈질시스템들의 실제 운전시 각 배기관들에서 배출되는 배출가스에 포함된 질소산화물의 양을 상기 아울렛분석기를 이용하여 순차적으로 측정한 후 측정값과 질소산화물의 배출기준치와의 대비를 통해 보정값을 산출하는 제2-1단계와,
    상기 제1-2단계에서 설정된 환원제 분사량에 상기 제2-1단계에서 산출된 보정값을 곱하여 환원제 분사량을 보정하는 제2-2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2-1단계에서의 보정값은 최소 0.8 ~ 최대 1.2 사이로 설정되는 것을 특징으로 하는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 제어방법은
    각 탈질시스템에 연결된 엔진에 주입되는 연료량을 최대연료량으로 나누어 산출되는 엔진로드 비율이 15% 이하인 경우 경고신호를 생성하여 전송하는 제3단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하나의 아울렛분석기를 이용한 다수의 탈질시스템 제어방법.
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