WO2014208841A1 - 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템 - Google Patents

선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템 Download PDF

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김상진
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Definitions

  • the reducing agent When the heated reducing agent is injected, the reducing agent is thermally decomposed into ammonia (NH 3 ) and isocyanic acid (HNCO) by heat in the decomposition chamber. Decomposed ammonia and isocyanic acid are fed to the reactor by an ammonia injection grid installed in the exhaust duct.
  • NH 3 ammonia
  • HNCO isocyanic acid
  • the rear end temperature of the mixer unit 80 when operating the heating device 60 and injecting the reducing agent, if the rear end temperature of the mixer unit 80 is lowered below 250 degrees Celsius, increase the heating temperature of the heating device 60 or the valve unit ( 30) can be controlled to increase the heat flow rate by increasing the inflow of exhaust gas. As a result, the rear end temperature of the mixer unit 80 can be maintained at 250 degrees Celsius or more. The rear end temperature of the mixer unit 80 is determined based on the information detected by the third temperature sensor p3.

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Abstract

본 발명은 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 반응기(Reactor)의 전단에서 배기 덕트에 설치되어 배기가스가 유입되고, 유입된 배기가스가 상기 반응기 쪽으로 배출되도록 하는 엘보 덕트(10); 상기 엘보 덕트(10)의 내부에 배치되어 배기가스의 일부를 유입시키고 배출되도록 하는 인너 파이프 유닛(20); 상기 인너 파이프 유닛(20)에 설치되어 상기 인너 파이프 유닛(20)으로 유입된 배기가스를 가열하는 가열장치(60); 및 상기 인너 파이프 유닛(20)에 설치되고 배기가스의 흐름을 기준으로 상기 가열장치(60)의 후단 쪽에 배치되어 상기 인너 파이프 유닛(20)의 내부에 환원제를 분사하는 노즐(70);를 포함한다.

Description

선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템
본 발명은 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메인 파이프의 내부에 인너 파이프를 배치하고, 배기가스가 인너 파이프의 내부로 유입되면, 유입된 배기가스를 가열시키고, 가열된 배기가스에 환원제를 분사하도록 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 디젤엔진, 보일러, 소각로 등을 운용할 때에 배기가스가 발생된다. 배기가스에는 질소산화물(NOx)이 포함되어 있다. 질소산화물을 정화하는 데에는 선택적 환원 촉매 저감장치(SCR: Selective Catalytic Reduction)가 이용된다.
선택적 환원 촉매 저감장치는 배기가스에 환원제를 분사하여 배기가스에 포함된 질소산화물을 질소와 물로 환원시켜 정화하는 작용을 한다. 질소산화물을 정화시키기 위한 환원제는 요소(Urea)가 이용된다.
선택적 환원 촉매 저감장치에서 요소를 환원제로 이용하여 환원제를 분사하는 장치를 환원제 분사 시스템(Urea Dosing System)이라 한다.
환원제 분사 시스템은 환원제 열분해 시스템(Decomposition System)을 이용하여 배기가스를 가열하고, 가열된 배기가스에 환원제를 분사하여 환원작용을 더욱 활성화시키도록 하는 기술이 알려져 있다.
환원제 열분해 시스템의 구성을 살펴보면, 블로어(Blower), 가열장치, 분해 챔버(Decomposition Chamber), 암모니아 인젝션 그리드(AIG: Ammonia Injection Grid), 요소 공급 모듈(Urea Supply Module)를 포함하여 구성된다. 블로어는 신선한 공기를 분해 챔버 내부로 공급한다. 가열장치는 요소의 열 분해시키는 작용을 하고, 가열장치로는 전기히터, 오일 버너, 플라즈마 버너, 가스 타입 버너 등이 이용된다. 분해 챔버는 요소가 열분해되는 공간이다. 암모니아 인젝션 그리드는 열 분해된 요소(Urea)에 의해 생성되는 암모니아(NH3)를 반응기(Reactor)로 공급한다. 요소 공급 모듈은 환원제를 요소탱크(Urea Tank)로부터 분해 챔버에 전달하고, 요소 공급 모듈은 정량제어 펌프 또는 유량제어기(MFC: Mass Flow Controller)가 적용된다.
종래에 알려진 환원제 열분해 시스템의 작용을 작용 순서에 따라 설명한다.
환원제 열분해 시스템을 이용하여 암모니아(NH3)를 분사하는 방식은 배기가스의 온도가 대략 섭씨 250도 미만인 경우에 적용한다. 엔진, 보일러, 소각기 등에서 배출되는 배기가스 온도가 섭씨 250도 미만으로 알려져 있다.
블로어(Blower)를 이용하여 반응기(Reactor)의 전단 또는 후단에서 신선한 공기(Fresh Air)를 가열 장치(Heating Device)로 공급한다.
가열장치에서 환원제의 온도를 섭씨 400도 ~ 섭씨 600도 수준으로 가열하고, 가열된 환원제를 분해 챔버로 공급한다.
가열된 환원제는 요소 공급 모듈과 노즐에 의하여 분해 챔버 내에 분사된다.
가열된 환원제가 분사 되면 환원제는 분해 챔버 내의 열에 의하여 암모니아(NH3)와 이소시안산(HNCO)으로 열분해 된다. 분해된 암모니아와 이소시안산은 배기 덕트 내에 설치된 암모니아 인젝션 그리드에 의해 반응기로 공급된다.
암모니아 인젝션 그리드를 적용하는 경우에 반응기와의 거리는 환원제 직접분사 방식보다 짧아지게 되는 특성을 지닌다.
그러나 환원제 열분해 시스템을 이용한 암모니아 분사 방식은 환원제 직접분사방식에 대비하여 추가적인 부품이 많이 소요되어 앞서 설명된 많은 구성요소를 배치하여야 하므로 점유공간을 크게 차지하는 문제점이 있다.
또한, 종래에 알려진 환원제 열분해 시스템은 환원제를 각 구성요소 간에 이송하기 위하여 배관이 복잡하게 구성됨으로써 설비비용이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 종래에 알려진 환원제 열분해 시스템은 블로어(Blower)와 가열장치(Heating Device)의 구동을 위한 추가적인 에너지(전력, 연료, 공기압)와 비용이 소요되는 문제점이 있다.
다른 한편으로, 특허문헌1(질소 산화물 제거 장치 및 그것의 질소 산화물 제거 방법)에는 외통 내부에 내통이 배치되고, 내통은 다공이 형성된 구성이 기재되어 있다. 그러나 특허문헌1은 내통 내부로 유입될 배기가스가 유량을 제어할 수 없고, 이로써 적정한 혼합비율 제공할 수 없으며, 환원제가 배기가스의 유량에 비교하여 과다하게 많을 경우에 환원제가 외부로 누출될 우려가 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템을 구성함에 있어서, 메인 파이프의 내부에 인너 파이프를 배치하고, 가열장치를 인너 파이프에 배치하며, 환원제를 인너파이프의 내부로 직접 분사하도록 함으로써 환원제 분사 시스템의 외형적인 크기와 점유공간을 감소시킬 수 있도록 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 환원제 열분해 시스템에 대비하여 블로어(Blower)를 배제하고 환원제를 이송하기 위한 각종 배관(Piping Line)을 단순화하여 제작비용 및 설비비용을 절감할 수 있도록 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 환원제 열분해 시스템에 대비하여 블로어(Blower)작동에 따른 전력소모를 절감할 수 있도록 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 환원제 직접분사 방식과 환원제 열분해 방식 중에 선택하여 적용할 수 있도록 하여 가열장치에 사용되는 연료비 및 공기압 소모 등의 운전비용을 절감할 수 있도록 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 반응기(Reactor)의 전단에서 배기 덕트에 설치되어 배기가스가 유입되고, 유입된 배기가스가 상기 반응기 쪽으로 배출되도록 하는 엘보 덕트(10); 상기 엘보 덕트(10)의 내부에 배치되어 배기가스의 일부를 유입시키고 배출되도록 하는 인너 파이프 유닛(20); 상기 인너 파이프 유닛(20)에 설치되어 상기 인너 파이프 유닛(20)으로 유입된 배기가스를 가열하는 가열장치(60); 및 상기 인너 파이프 유닛(20)에 설치되고 배기가스의 흐름을 기준으로 상기 가열장치(60)의 후단 쪽에 배치되어 상기 인너 파이프 유닛(20)의 내부에 환원제를 분사하는 노즐(70);를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템의, 상기 엘보 덕트(10)는, 제1 메인 파이프(12)와 제2 메인 파이프(14)가 직각 또는 둔각으로 배치되어 연결되고, 상기 제1, 제2 메인 파이프(12, 14)는 상기 배기 덕트의 크기보다 크게 제공되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 상기 제1 메인 파이프(12)의 내부에는 오리피스 유닛(40)을 더 포함하고, 상기 오리피스 유닛(40)은 홀(42)이 형성되며, 상기 인너 파이프 유닛(20)의 배기가스 유입 쪽 단부는 상기 홀(42)의 내에 배치되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 상기 인너 파이프 유닛(20)에서 배기가스가 유입되는 쪽에 설치되는 밸브 유닛(30)을 더 포함하고, 상기 밸브 유닛(30)의 개폐제어에 의해 상기 인너 파이프 유닛(20)에 유입되는 배기가스 유량을 제어하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 상기 인너 파이프 유닛(20)에서 배기가스가 배출되는 쪽에 설치되는 믹서 유닛(80)을 더 포함하고, 상기 믹서 유닛(80)에 의해 환원제와 배기가스의 혼합되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템의, 상기 믹서 유닛(80)은 산화촉매(TiO2)가 코팅된 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 상기 가열장치(60)의 작용에 의해 상기 인너 파이프 유닛(20)에 유입된 배기가스가 섭씨 450 ~ 600도로 가열되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 상기 환원제는 요소 수용액이고, 상기 요소 수용액이 상기 인너 파이프 유닛(20)의 내부에서 암모니아(NH3)와 이소시안산(HNCO)으로 열분해 되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 상기 엘보 덕트(10)에 유입되는 배기가스의 온도가 설정온도(t1)보다 높으면, 상기 가열장치(60)는 가동되지 않고, 상기 환원제가 상기 반응기 쪽을 향하게 분사되는 것일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 메인 파이프의 내부에 인너 파이프를 배치하고, 가열장치를 인너 파이프에 배치하며, 환원제를 인너 파이프의 내부로 직접 분사하도록 함으로써 환원제 분사 시스템의 외형적인 크기와 점유공간을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 종래의 환원제 열분해 시스템에 대비하여 블로어(Blower)를 배제하고 환원제를 이송하기 위한 각종 배관(Piping Line)을 단순화하여 제작비용 및 설비비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 환원제 열분해 시스템에 대비하여 블로어(Blower)작동에 따른 전력소모를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 환원제 직접분사 방식과 환원제 열분해 방식 중에 어느 하나를 선택하여 적용함으로써 가열장치에 사용되는 연료비 및 공기압 소모 등의 운전비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템을 설명하기 위한 사시도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시될 수 있다.
한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 환원제 열분해 시스템은, 엔진, 보일러, 소각로 등에 적용하는 선택적 환원 촉매 저감장치에 적용되는 장치이다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 열분해 시스템은 가열장치와 열분해 챔버를 배기 덕트에 설치하고, 배기가스의 일부를 가열하여 고온의 상황에 환원제를 분사하도록 한 것이다. 가열장치(60)로는 각종 버너가 이용될 수 있고, 열분해 챔버의 기능은 인너 파이프 유닛(20)이 수행한다. 또한 배기 덕트에는 엘보 덕트(10)의 입출구 양단이 연결되는 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템을 설명하기 위한 사시도면 및 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 환원제 열분해 시스템은, 엘보 덕트(10)의 내부에 인너 파이프 유닛(20)이 배치되고, 인너 파이프 유닛(20)의 한쪽에는 가열장치(60)가 구비된다.
엘보 덕트(10)는 제1 메인 파이프(12)와 제2 메인 파이프(14)가 소정의 각도를 가지고 연결된 것이다. 제1 메인 파이프(12)와 제2 메인 파이프(14)가 이루는 소정의 각도는 직각 또는 둔각으로 제공될 수 있다. 소정의 각도가 직각으로 제공되는 경우에는 제작의 편의성이 증대될 수 있다. 소정의 각도가 둔각으로 제공되는 경우에는 유체(배기가스)의 유속이 저하되는 것을 방지하여 유체의 흐름을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 제1 메인 파이프(12)의 유입단에는 인입 파이프(16)가 연결될 수 있고, 인입 파이프(16)는 배기가스가 유입되는 파이프와 연결된다. 제2 메인 파이프(14)의 배출단에는 배출 파이프(18)가 연결될 수 있고, 배출 파이프(18)는 반응기(Reactor)와 연결된다.
한편, 제1 메인 파이프(12)는 인입 파이프(16)에 비교하여 직경이 크게 제공될 수 있고, 마찬가지로 제2 메인 파이프(14)는 배출 파이프(18)에 비교하여 직경이 크게 제공될 수 있다.
인너 파이프 유닛(20)은 제1 인너 파이프(22)와 제2 인너 파이프(24)가 소정의 각도를 가지고 연결된 것이다. 제1 인너 파이프(22)와 제2 인너 파이프(24)가 이루는 소정의 각도는 직각 또는 둔각으로 제공될 수 있다. 소정의 각도가 직각으로 제공되는 경우에는 제작의 편의성이 증대될 수 있다. 소정의 각도가 둔각으로 제공되는 경우에는 유체(배기가스)의 유속이 저하되는 것을 방지하여 유체의 흐름을 양호하게 유지할 수 있다. 다른 한편으로, 제1 인너 파이프(22)는 제1 메인 파이프(12)와 평행하게 배치될 수 있고, 마찬가지로 제2 인너 파이프(24)는 제2 메인 파이프(14)와 평행하게 배치될 수 있다.
제1 인너 파이프(22)에는 밸브 유닛(30)이 설치된다. 밸브 유닛(30)은 밸브 플레이트(32)가 제1 인너 파이프(22)의 내측에 배치된다. 밸브 유닛(30)의 작동에 의해 밸브 플레이트(32)가 회전하고, 이로써 제1 인너 파이프(22)를 개폐하는 것이다. 즉, 밸브 유닛(30)을 제어하면 제1 인너 파이프(22)로 유입되는 배기가스 유량을 제어할 수 있는 것이다.
한편, 제1 메인 파이프(12)와 인입 파이프(16)가 연결되는 부분에는 오리피스 유닛(40)이 배치된다. 오리피스 유닛(40)에는 홀(42)이 형성된다. 홀(42)의 내부에는 제1 인너 파이프(22)의 단부가 배치된다. 한편, 오리피스 유닛(40)의 홀(42)과 제1 인너 파이프(22)의 사이에 통로(A)가 형성된다.
엘보 덕트(10)에 배기가스가 유입되면, 배기가스의 일부는 제1 메인파이프(12)에 유입되고, 배기가스의 다른 일부는 통로(A)를 통하여 제1 메인 파이프(12)와 제1 인너 파이프(22)의 사이로 유입된다.
즉, 오리피스 유닛(40)은 배기가스가 홀(42)을 통과할 때에 압력을 상승시켜서 배기가스가 제1 인너 파이프(22)로 유입되도록 유도하는 작용을 수행한다.
제2 인너 파이프(24)에는 서포터 프레임(50)이 구비될 수 있고, 서포터 프레임(50)에는 가열장치(60)가 설치될 수 있다. 서포터 프레임(50)은 가열장치(60)를 고정한다. 가열장치(60)는 제1 인너 파이프(22)로 유입된 배기가스를 가열한다.
또한, 제2 인너 파이프(24)의 내부에는 노즐(70)이 배치된다. 노즐(70)은 제2 인너 파이프(24)와 제2 메인 파이프(14)를 관통하여 배관된다. 환원제는 배관을 통하여 공급받아 노즐(70)에서 분사된다.
또한, 제2 인너 파이프(24)의 출구쪽 단부에는 믹서 유닛(80)이 배치될 수 있다. 믹서 유닛(80)은 제2 메인 파이프(14)와 배출 파이프(18)가 연결되는 부분의 내측에 위치될 수 있다. 믹서 유닛(80)은 배기가스와 환원제의 혼합을 촉진시킨다. 또한, 믹서 유닛(80)은 제2 인너 파이프(24)의 내측에 흐르는 배기가스와 제2 인너 파이프(24)의 외측에 흐르는 배기가스가 서로 혼합되도록 한다.
한편, 믹서 유닛(80)은 산화촉매(TiO2 등)이 코팅될 수 있고, 이로써 산화촉매의 작용에 의해 이소시안산(HNCO)을 암모니아(NH3)와 물(H2O)로 가수분해 시킬 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 열분해 시스템은 배기가스의 온도에 따라 작동여부가 결정될 수 있다. 유입되는 배기가스의 온도를 측정하도록 인입 파이프(16)에 제1 온도 센서(p1)가 배치되고, 가열온도 온도를 측정하도록 가열장치(60)와 노즐(70)의 사이에 제2 온도 센서(p2)가 배치될 수 있다. 또한, 배출되는 배기가스의 온도를 측정하도록 배출 파이프(18)에 제3 온도 센서(p3)가 배치될 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 열분해 시스템의 작용을 설명한다.
엘보 덕트(10)에 배기가스가 유입되면, 배기가스의 일부는 인너 파이프 유닛(20)의 내부로 유입된다.
가열장치(60)는 인너 파이프 유닛(20)의 내부로 유입된 배기가스를 가열하한다. 가열되는 온도는 섭씨 450~600도 일 수 있다. 가열된 배기가스의 온도는 제2 온도 센서(p2)에서 측정되는 정보로 알 수 있다. 가열되는 온도는 섭씨 450도 이상이면 요소액의 열분해가 양호하게 진행될 수 있고, 이로써 부산물의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 가열되는 온도는 섭씨 600도로 제한될 수 있고, 이로써 가열장치(60)가 과다하게 작동되는 것을 방지하여 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
노즐(70)에서는 환원제를 분사한다. 환원제는 물에 요소가 녹아진 수용액일 수 있다. 요소 수용액은 요소가 물에 수용된 혼합비가 32.5% ~ 50% 수준일 수 있다. 좀 더 상세하게는 요소의 혼합비율은 32.5%, 40%, 50%일 수 있다.
노즐(70)을 통하여 환원제, 즉 요소 수용액이 분사되면, 요소 수용액은 암모니아(NH3)와 이소시안산(HNCO)으로 열분해 된다. 분해된 암모니아와 이소시안산은 배기 덕트 내에 설치된 암모니아 인젝션 그리드에 의해 반응기(Reactor)로 공급된다.
반응기에는 촉매에 의해 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)과 반응하여 질소(N2)와 물(H2O)로 분해된다.
한편, 유입되는 배기가스의 온도가 설정온도(t1), 예컨대 섭씨 280도 이상일 경우에 가열장치(60)를 사용하지 않을 수 있다. 배기가스의 유입온도는 인입 파이프(16)의 내에 배치된 제1 온도센서(p1)에서 검출되는 온도정보에 근거한다. 즉, 배기가스가 설정온도(t1)만큼 고온이므로 가열장치(60)를 이용하지 않고, 요소 수용액을 반응기 방향으로 흐르도록 함으로써, 환원제 열분해 시스템을 환원제 직접분사 방식으로 이용될 수 있다.
상술한 설정온도(t1)은 연료에 함유된 황 함유량 또는 시스템 처리 방식(Arrangement)에 따라 변화될 수 있다.
다른 한편으로, 가열장치(60)를 작동시키고 환원제를 분사할 때, 믹서 유닛(80)의 후단 온도가 섭씨 250도 이하로 낮아지면, 가열장치(60)의 가열 온도를 증가시키거나 밸브 유닛(30)을 작동시켜 배기가스의 유입량을 증가시켜 열 유량을 증가시키도록 제어될 수 있다. 이로써 믹서 유닛(80)의 후단 온도를 섭씨 250도 이상으로 유지시킬 수 있게 된다. 믹서 유닛(80)의 후단 온도는 제3 온도 센서(p3)에서 검출된 정보에 근거하여 판단한다.
만약, 환원제 분사 후에 배기 온도가 섭씨 250도 이하로 낮아지면, 부산물(뷰렛, 시아누르산, 멜라민, 아멜린 등)이 형성될 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 가열장치(60)을 작동시켜 더 가열하거나 밸브 유닛(30)을 추가 개방하는 것이다.
또 다른 한편으로, 엘보 덕트(10)는 엘보 덕트(10)의 내부에 인너 파이프 유닛(20)이 배치되는 구성이다. 엘보 턱트(10)를 구성하는 제1, 제2 메인 파이프(12, 14)는 일반적인 배기 덕트의 크기보다 크게 증가시켜 제공한다. 이로써 배기가스가 흐르는 배기 덕트의 차압을 최소화 할 수 있다.
상술한 제1, 제2 메인 파이프(12, 14)의 증가되는 크기는 최소한 인너 파이프 유닛(20)의 단면 면적으로 보완할 수 있는 수준으로 결정될 수 있다. 예를 들면 배기가스 덕트의 일반적인 크기는 1400A이고, 제1 인너 파이프(22)의 크기가 600A이라고 가정하는 경우에 제1 메인 파이프(12)는 1520A 수준으로 결정될 수 있다.
또한, 제작의 편의를 고려하여 결정될 수도 있다. 예를 들면 제1 메인 파이프(12)는 1520A 수준으로 고려될 때에 제작의 편의를 고려하여 1600A으로 결정될 수도 있다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은, 배기가스의 유입 유량을 제어할 수 있고, 이로써 배기가스의 오염정도와 환원제를 적정한 혼합비율 혼합시킬 수 있으며, 환원제가 인너 파이프 유닛(20)의 내부에서 누출 없이 열분해 되므로 열분해 효율이 높다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템은 가열된 정화대상 가스에 환원제를 분사하고 혼합하는 데에 이용할 수 있는 것이다.
< 부호의 설명 >
10: 엘보 덕트 12, 14: 제1, 제2 메인 파이프
16: 인입 파이프 18: 배출 파이프
20: 인너 파이프 유닛 22, 24: 제1, 제2 인너 파이프
30: 밸브 유닛 32: 밸브 플레이트
40: 오리피스 유닛 50: 서포터 프레임
60: 가열장치 70: 노즐
80: 믹서 유닛
P1, P2, P3: 제1, 제2, 제3 온도 센서

Claims (9)

  1. 반응기(Reactor)의 전단에서 배기 덕트에 설치되어 배기가스가 유입되고, 유입된 배기가스가 상기 반응기 쪽으로 배출되도록 하는 엘보 덕트(10);
    상기 엘보 덕트(10)의 내부에 배치되어 배기가스의 일부를 유입시키고 배출되도록 하는 인너 파이프 유닛(20);
    상기 인너 파이프 유닛(20)에 설치되어 상기 인너 파이프 유닛(20)으로 유입된 배기가스를 가열하는 가열장치(60); 및
    상기 인너 파이프 유닛(20)에 설치되고 배기가스의 흐름을 기준으로 상기 가열장치(60)의 후단 쪽에 배치되어 상기 인너 파이프 유닛(20)의 내부에 환원제를 분사하는 노즐(70);
    를 포함하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엘보 덕트(10)는, 제1 메인 파이프(12)와 제2 메인 파이프(14)가 직각 또는 둔각으로 배치되어 연결되고,
    상기 제1, 제2 메인 파이프(12, 14)는 상기 배기 덕트의 크기보다 크게 제공되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 메인 파이프(12)의 내부에는 오리피스 유닛(40)을 더 포함하고,
    상기 오리피스 유닛(40)은 홀(42)이 형성되며,
    상기 인너 파이프 유닛(20)의 배기가스 유입 쪽 단부는 상기 홀(42)의 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템.
  4. 제1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 인너 파이프 유닛(20)에서 배기가스가 유입되는 쪽에 설치되는 밸브 유닛(30)을 더 포함하고,
    상기 밸브 유닛(30)의 개폐제어에 의해 상기 인너 파이프 유닛(20)에 유입되는 배기가스 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템.
  5. 제1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 인너 파이프 유닛(20)에서 배기가스가 배출되는 쪽에 설치되는 믹서 유닛(80)을 더 포함하고,
    상기 믹서 유닛(80)에 의해 환원제와 배기가스의 혼합되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 믹서 유닛(80)은 산화촉매(TiO2)가 코팅된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 가열장치(60)의 작용에 의해 상기 인너 파이프 유닛(20)에 유입된 배기가스가 섭씨 450 ~ 600도로 가열되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 환원제는 요소 수용액이고, 상기 요소 수용액이 상기 인너 파이프 유닛(20)의 내부에서 암모니아(NH3)와 이소시안산(HNCO)으로 열분해 되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 엘보 덕트(10)에 유입되는 배기가스의 온도가 설정온도(t1)보다 높으면, 상기 가열장치(60)는 가동되지 않고, 상기 환원제가 상기 반응기 쪽을 향하게 분사되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템.
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