WO2017204589A1 - 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치 - Google Patents

선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2017204589A1
WO2017204589A1 PCT/KR2017/005501 KR2017005501W WO2017204589A1 WO 2017204589 A1 WO2017204589 A1 WO 2017204589A1 KR 2017005501 W KR2017005501 W KR 2017005501W WO 2017204589 A1 WO2017204589 A1 WO 2017204589A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
engine
unit
catalyst
exhaust gas
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/005501
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김태훈
김석하
이재문
Original Assignee
두산엔진주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산엔진주식회사 filed Critical 두산엔진주식회사
Priority to JP2018562188A priority Critical patent/JP7149852B2/ja
Priority to CN201780032902.5A priority patent/CN109312652A/zh
Publication of WO2017204589A1 publication Critical patent/WO2017204589A1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0613—Switch-over from one fuel to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas by using a selective catalytic reduction reaction, and a power unit having the same.
  • power units used in ships and the like are selective catalytic reduction to reduce the nitrogen oxides contained in diesel engines for generating power, turbochargers for supplying air to the diesel engines, and exhaust gases emitted from diesel engines.
  • selective catalytic reduction (SCR) systems are selective catalytic reduction (SCR) systems.
  • the nitrogen oxide contained in the exhaust gas and the reducing agent react with each other while passing the exhaust gas and the reducing agent together in a reactor in which the catalyst is installed therein, and the reduction process is performed with nitrogen and water vapor.
  • high sulfur fusor oil is used outside the emission control area and replaced with marine gas oil (MGO) before the vessel enters the emission control area.
  • MGO marine gas oil
  • the low sulfur fuel oil is fuel oil desulfurized so that the sulfur content is 0.1% or less.
  • Embodiments of the present invention provide a selective catalytic reduction system and power unit capable of efficient operation.
  • nitrogen oxides (NOx) of exhaust gas discharged from an engine generating power by selectively receiving fuel from one of a plurality of fuel tanks in which different types of fuel are stored, respectively are generated.
  • the selective catalytic reduction system to reduce the fuel detection unit for detecting the type of the fuel supplied to the engine, a reactor in which a catalyst for reducing the nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from the engine is installed, and in the reactor
  • Whether at least one of the catalyst preheater and the reducing agent supply is required to run It includes a control unit for determining.
  • the fuel detection unit is switched state information of the fuel switching valve for selectively supplying any one of the fuel information receiving unit for receiving the physical property value information of the fuel supplied to the engine from the outside and the different fuels of the plurality of fuel tanks to the engine It may include at least any one of the valve information receiving unit for receiving.
  • the fuel detector may include one or more sensors for measuring physical properties of the fuel supplied to the engine.
  • the physical property value may include at least one of a temperature and a viscosity of the fuel, and the sensor may include one or more of a temperature sensor and a viscosity sensor.
  • the selective catalytic reduction system may further include a display unit and a user input unit for receiving a signal indicating whether at least one of the catalyst preheater and the reducing agent supply unit is operated from a user. If it is determined that the fuel is changed, the controller displays a determination result on whether the at least one of the catalyst preheater and the reducing agent supply unit needs to be operated, and displays the catalyst on the display unit and preheats the catalyst according to an input result of the user input unit. At least one of the unit and the reducing agent supply unit can be operated.
  • the control unit may first operate the catalyst preheating unit before operating the reducing agent supply unit.
  • the catalyst preheating unit is a preheating passage connecting the rear end of the reactor and the front end of the reactor, a heating device installed on the preheating passage to heat up the fluid moving the preheating passage, and installed on the preheating passage.
  • the device may include a blower to circulate the fluid heated up.
  • the power unit includes a plurality of fuel tanks each of which is stored fuel of different components, an engine for receiving power from the plurality of fuel tanks to generate power, the plurality of fuel tanks and the A fuel supply line connecting the engine, a fuel switching valve installed in the fuel supply line to change the type of fuel supplied to the engine, a fuel detection unit detecting the type of the fuel supplied to the engine, A nitrogen oxide reduction device for reducing nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas of an engine, and whether the fuel is changed according to the detection result of the fuel detector, and the operating state of the engine is changed according to the determination result And a control unit for determining whether or not it is necessary to operate the nitrogen oxide reduction device.
  • NOx nitrogen oxide
  • the fuel detector may include at least one of a fuel information receiver configured to receive property information of the fuel supplied to the engine from the outside and a valve information receiver configured to receive switching state information of the fuel switch valve.
  • the fuel detector may include one or more sensors for measuring physical properties of the fuel supplied to the engine.
  • the physical property may include at least one of a temperature and a viscosity of the fuel, and the sensor may include one or more of a temperature sensor and a viscosity sensor.
  • the nitrogen oxide reduction device includes an exhaust gas recirculation device installed in the engine to reduce nitrogen oxides contained in the exhaust gas discharged from the engine, and a catalyst for reducing nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from the engine. It may include at least any one of a selective catalytic reduction system having a reactor and a reducing agent supply unit for supplying a reducing agent to the exhaust gas flowing into the reactor is installed.
  • the power unit may further include an input unit for receiving input from the display unit and whether the nitrogen oxide reduction device is operated.
  • the control unit may display on the display unit whether the operating state of the engine is changed or whether at least one of the selective catalytic reduction system and the exhaust gas recirculation device is in operation, and displays the engine state according to an input result of the user input unit. Or at least one of the selective catalytic reduction system and the exhaust gas recirculation apparatus.
  • the nitrogen oxide reduction device includes an exhaust gas recirculation device installed in the engine to reduce nitrogen oxides contained in the exhaust gas discharged from the engine, and a catalyst for reducing nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from the engine. It may include at least any one of a selective catalytic reduction system having a reactor and a reducing agent supply unit for supplying a reducing agent to the exhaust gas flowing into the reactor is installed.
  • the controller may be configured to limit the output of the engine or to perform at least one of the exhaust gas recirculation device and the selective catalytic reduction system when it is determined that the operation state of the engine needs to be changed or that the operation of the nitrogen oxide reduction device is necessary. It can be operated.
  • the selective catalytic reduction system may include a reactor equipped with a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas discharged from the engine, and a reducing agent supply unit supplying a reducing agent to the exhaust gas introduced into the reactor.
  • the control unit may control whether the reducing agent supply unit is operated according to a change in the physical properties of the fuel supplied to the engine measured by the sensor.
  • the selective catalytic reduction system may further include a catalyst preheater for preheating the catalyst installed in the reactor.
  • the control unit may first operate the catalyst preheating unit before operating the reducing agent supply unit.
  • the selective catalytic reduction system may include a reactor equipped with a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas discharged from the engine, and a catalyst preheater for preheating the catalyst installed in the reactor.
  • the controller may control whether the catalyst preheater operates according to a change in the physical properties of the fuel supplied to the engine measured by the sensor.
  • the catalyst preheating unit is a preheating passage connecting the rear end of the reactor and the front end of the reactor, a heating device installed on the preheating passage to heat up the fluid moving the preheating passage, and installed on the preheating passage.
  • the device may include a blower to circulate the fluid heated up.
  • the selective catalytic reduction system and the power unit having the same can be operated efficiently.
  • FIG. 1 is a block diagram of a selective catalytic reduction system and a power unit having the same according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 is a graph showing the temperature change of the fuel according to the replacement of the fuel supplied to the engine.
  • FIG. 3 is a block diagram of a selective catalytic reduction system and a power unit having the same according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a selective catalytic reduction system and a power unit having the same according to a third embodiment of the present invention.
  • Embodiments of the invention specifically illustrate ideal embodiments of the invention. As a result, various modifications of the drawings are expected. Thus, the embodiment is not limited to the specific form of the illustrated region, but includes, for example, modification of the form by manufacture.
  • SCR selective catalytic reduction
  • the power plant 101 includes a plurality of fuel tanks 281 and 282, a fuel supply line 285, a fuel switch valve 270, an engine 200, and an optional catalytic reduction system 301. ) May be included.
  • the plurality of fuel tanks 281 and 282 each store fuel of different components.
  • the plurality of fuel tanks 281 and 282 may include a first fuel tank 281 and a second fuel tank 282.
  • a first fuel may be stored in the first fuel tank 281 and a second fuel may be stored in the second fuel tank 282.
  • the first fuel may be high sulfur fuel oil (HFO)
  • the second fuel may be marine gas oil (MGO).
  • the first embodiment of the present invention is not limited to the above. That is, the plurality of fuel tanks 281 and 282 may include three or more fuel tanks, and various fuels known to those skilled in the art may be used as the first fuel and the second fuel. .
  • the engine 200 receives fuel from the plurality of fuel tanks 281 and 282 and discharges exhaust gas while generating power. At this time, the exhaust gas discharged from the engine 200 includes sulfur oxides (Sox) and nitrogen oxides (NOx).
  • Sox sulfur oxides
  • NOx nitrogen oxides
  • the engine 200 may be a two-stroke low speed diesel engine.
  • the first embodiment of the present invention is not limited thereto, and the engine 200 may be a four-row medium speed diesel engine.
  • a plurality of engines 200 may be used, in which case a two-stroke low speed diesel engine and a four-row medium speed diesel engine may be mixed.
  • the two-stroke low speed diesel engine may be used as the main power source for providing a thrust force to the ship
  • the four-row medium speed diesel engine may be used for power generation or auxiliary power source.
  • the engine 200 is not necessarily limited to a ship, but may also be a vehicle engine. That is, as the engine 200, various kinds of engines known to those skilled in the art may be used.
  • the power unit 101 may further include a turbo charger.
  • the supercharger may be connected to the exhaust port of the engine 200.
  • the supercharger may include a turbine that is rotated by the pressure of the exhaust gas discharged from the engine 200, and a compressor that receives power from the turbine and compresses the air supplied to the engine 200.
  • the fuel supply line 285 connects the plurality of fuel tanks 281 and 282 to the engine 200. That is, the fuel supply line 285 supplies fuel stored in the plurality of fuel tanks 281 and 282 to the engine 200.
  • the fuel switch valve 270 is installed on the fuel supply line 285.
  • the fuel switching valve 270 may change the type of fuel supplied to the engine 200.
  • the fuel switching valve 270 may selectively supply one of the first fuel stored in the first fuel tank 281 and the second fuel stored in the second fuel tank 282 to the engine 200.
  • the fuel switching valve 270 may be provided to supply the first fuel to the engine 200 when in the first position and to supply the second fuel to the engine 200 in the second position.
  • the operating position of the fuel switching valve 270 may be changed between the first position and the second position, and the position information of the fuel switching valve 270 may be controlled by the control unit 700 to be described later and the fuel detecting unit to be described later ( 810, or one or more valve information receivers (not shown).
  • the fuel switching valve 270 is shown to selectively supply only two types of fuel to the engine 200, but may be provided to selectively supply three or more types of fuel to the engine 200 when necessary. In this case, the fuel switching valve 270 may be provided with one or more valves.
  • the exhaust passage 610 moves the exhaust gas discharged from the engine 200.
  • the exhaust passage 610 sequentially connects the engine 200 and the supercharger (not shown) and the reactor 300 of the selective catalytic reduction system 301 to be described later. That is, the exhaust gas discharged from the engine 200 moves along the exhaust flow path 610 and flows into the reactor 300.
  • the selective catalytic reduction (SCR) system 301 reduces the nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas emitted during the power generation of the engine 200.
  • the selective catalytic reduction system 301 includes a fuel detector 810, a reactor 300, a reducing agent supply unit 500, a catalyst preheater 400, and a controller 700. .
  • the reactor 300 is installed on the exhaust passage 610.
  • the reactor 300 includes a catalyst 350 for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas discharged from the engine 200.
  • the catalyst 350 promotes the reaction between the nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas and the reducing agent to reduce the nitrogen oxide (NOx) to nitrogen and water vapor.
  • the catalyst 350 installed in the reactor 300 may be arranged in a multilayer structure based on the moving direction of the exhaust gas. That is, the catalyst 350 may be provided in the form of a plurality of catalyst modules, and the plurality of catalyst modules may be disposed along the moving direction of the exhaust gas.
  • the catalyst 350 may be made of various materials known to those skilled in the art, such as zeolite, vanadium, platinum, and the like.
  • the catalyst 350 may have an active temperature in the range of 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius.
  • the active temperature refers to a temperature at which the catalyst 350 can stably reduce nitrogen oxides without poisoning.
  • the catalyst 350 reacts in an environment outside the active temperature range, the catalyst 350 becomes poisoned and efficiency decreases.
  • the poisoning material for poisoning the catalyst 350 may include one or more of ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 ) and ammonium bisulfate (NH 4 HSO 4 ).
  • the catalyst poisoning substance is adsorbed on the catalyst 350 to lower the activity of the catalyst 350. Since the catalyst poisoning substance decomposes at a relatively high temperature, that is, a temperature in the range of 350 degrees Celsius to 450 degrees Celsius, the catalyst 350 in the reactor 300 may be heated to regenerate the poisoned catalyst 350.
  • ammonia (NH 3 ) or urea (urea, CO (NH 2 ) 2 ) may be used as a reducing agent.
  • urea urea, CO (NH 2 ) 2
  • isocyanic acid (HNCO) is hydrolyzed or pyrolyzed to produce ammonia (NH 3 ) and isocyanic acid (HNCO).
  • Isocyanic acid (HNCO) is further decomposed into ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ). In this way, the urea is decomposed to finally produce ammonia.
  • Ammonia (NH 3 ) acts as a final reducing agent that reacts directly with nitrogen oxides. That is, urea (CO (NH 2 ) 2 ) and isocyanic acid (HNCO) correspond to a reducing agent precursor.
  • the housing of the reactor 300 may be made of stainless steel (stainless steel) excellent in heat resistance.
  • the reducing agent supply unit 500 supplies a reducing agent to the exhaust gas flowing into the reactor 300.
  • the reducing agent supply unit 500 may spray urea (CO, NH 2 ) 2 , which is a reducing agent precursor, or ammonia (NH 3 ), which is a reducing agent, on the exhaust flow path 610 in front of the reactor 300.
  • urea CO, NH 2 ) 2
  • NH 3 ammonia
  • the front means an upstream direction based on the moving direction of the exhaust gas
  • the rear means a downstream direction based on the moving direction of the exhaust gas.
  • the reducing agent supply unit 500 may supply an appropriate amount of urea in consideration of the required amount of reducing agent that varies according to the load of the engine 200.
  • the reducing agent supply unit 500 may include various configurations known to those skilled in the art, such as a storage tank, a compressed air supply device for spraying.
  • the selective catalytic reduction system 301 may further include a mixing member.
  • the mixing member is installed on the exhaust passage 610 so that the reducing agent or the reducing agent precursor injected from the reducing agent supply unit 500 can be effectively mixed with the exhaust gas before entering the reactor 300.
  • the catalyst preheater 400 preheats the catalyst 350 installed in the reactor 300.
  • the catalyst preheating unit 400 is installed on the preheating flow path 480, which is connected to the rear end of the reactor 300 and the front end of the reactor 300, and moves along the preheating flow path 480. It may include a heating device 410 for raising the fluid to be heated, and a blower 450 installed on the preheat passage 480 to circulate the fluid heated by the heating device 410.
  • the heating device 410 may be an oil burner or a plasma burner.
  • an oil burner or plasma burner is used as the heating device 410
  • oxygen may be required to operate the heating device 410. Therefore, when an oil burner or plasma burner is used as the heating device 410, an external air supply unit (not shown) for supplying oxygen may be added. That is, the outside air supply unit (not shown) may supply air to the heating device 410 or the preheat passage 480 to the extent that oxygen necessary for the operation of the heating device 410 is supplied.
  • the blower 450 may control the flow rate and the flow rate of the fluid heated by the heating device 410.
  • the catalyst preheater 400 is not limited to the above.
  • the catalyst preheater 400 may be an electric heater that directly heats the catalyst 350, and the catalyst preheater 400 may use the catalyst 350 in various ways known to those skilled in the art. Can be preheated.
  • the catalyst preheater 400 may heat and regenerate the catalyst 350 as necessary.
  • the fuel detector 810 may detect a type of fuel supplied to the engine 200.
  • the fuel detector 810 may detect the type of fuel through a material property of the fuel.
  • the physical properties may include the temperature (temperature), viscosity (viscosity) of the fuel, the ratio of the sulfur (sulfur) contained in the fuel, the composition ratio between the fuel components and the like.
  • any information may correspond to the properties of the fuel.
  • the fuel detection unit 810 may include a sensor for measuring the physical properties of the fuel.
  • the sensor may be a temperature sensor for measuring the temperature of the fuel, a viscosity sensor for measuring the viscosity of the fuel, or a sulfur concentration sensor for measuring the sulfur concentration of the fuel, or two or more of these sensors may be combined.
  • the fuel detector 810 is a fuel information receiver (not shown) for receiving the property information of the fuel from the pre-installed sensor It may include.
  • the fuel detection unit 810 includes a valve information receiver (not shown) for receiving the switching state information of the fuel switching valve 810 of the engine 101 of the vessel in which the selective catalytic reduction system 301 is installed. can do.
  • the fuel diverting valve 810 may be switched manually by an operator or automatically by an actuator (not shown).
  • the switching state information is the operation position information of the fuel switching valve 270, it can be confirmed what kind of fuel is supplied to the engine 101 according to the operating position of the fuel switching valve 270.
  • the fuel detector 810 may include both a sensor and a valve information receiver that measure physical properties of the fuel. That is, the controller 700 may determine the type of fuel and whether or not the fuel is changed by combining the property values of the fuel measured by the sensor and the information received from the valve information receiver.
  • the fuel detector 810 measures the temperature of the fuel supplied to the engine 200.
  • the temperature sensor may be installed on the fuel supply line 285 between the fuel switch valve 270 and the engine 200. In some cases, the temperature sensor may be installed in the engine 200. In this case, the controller 700 controls whether the reducing agent supply unit 500 is operated according to the temperature change of the fuel measured by the temperature sensor, which is the fuel detection unit 810.
  • control unit 700 operates the reducing agent supply unit 500 when the temperature of the fuel measured by the temperature sensor is lowered below a preset value.
  • control unit 700 may stop the operation of the reducing agent supply unit 500 again when the temperature of the fuel measured by the fuel detecting unit 810 is greater than or equal to a preset value.
  • the preset value may be variously set according to the type of fuel stored in the plurality of fuel tanks 281 and 282.
  • the selective catalytic reduction system 301 may further include a display unit 780 and a user input unit 770 as shown in FIG. 1.
  • the display unit 780 is controlled by the controller 700.
  • the display unit 780 may include various display modules such as a CRT display, a liquid crystal display (LCD), or an organic light emitting display (OLED).
  • the user input unit 770 receives from the user whether at least one of the catalyst preheater 400 and the reducing agent supply unit 500, which are components of the selective catalytic reduction system 301, is operated.
  • the user input unit 770 may include various known input means such as a keyboard, a mouse, a touch screen, a touch pad, an electronic pen, and the like.
  • the controller 700 determines whether at least one of the catalyst preheater 400 and the reducing agent supply unit 500 needs to be operated. The determination result is then displayed on the display unit 780, and the user input is waited.
  • the control unit 700 may automatically operate at least one of the catalyst preheater 400 and the reducing agent supply unit 500, but the display unit 780 indicates whether the user operates the fuel.
  • the catalyst preheater 400 and the reducing agent supply unit 500 may be operated.
  • control unit 700 determines the time of fuel replacement based on the temperature of the fuel measured by the fuel detecting unit 810 and of the selective catalytic reduction system 301 according to the fuel replacement. The operation can be determined.
  • the fuel can be replaced to satisfy the regulations on the SOx emissions, and at the same time, the selective catalytic reduction system 301 can be operated to satisfy the NOx emissions regulations. .
  • the selective catalytic reduction system 301 may be operated only when necessary without always operating, and the start time and the stop time of the reducing agent supply unit 500 may be determined simply by measuring the temperature of the fuel.
  • control unit 700 may first operate the catalyst preheater 400 before operating the reducing agent supply unit 500.
  • the operation time of the catalyst preheater 400 may be set to a temperature higher than the predetermined temperature value which is a reference of the operation time of the reducing agent supply unit 500. Accordingly, the temperature of the fuel may be lowered according to the fuel replacement, and thus the catalyst preheater 400 may be operated before the reducing agent supply unit 500 is operated.
  • the operating time of the catalyst preheater 400 may be based on a preliminary operation for fuel replacement, not the temperature of the fuel.
  • the catalyst preheater 400 may be operated when the catalyst preheater 400 is operated in a check step performed before the fuel change or when an operation signal is transmitted to the fuel switch valve 270.
  • the fuel switch valve 270 operates an operation signal.
  • the catalyst preheater 400 may be preceded by the operation of the reducing agent supply unit 500.
  • the selective catalytic reduction system 301 can be efficiently operated.
  • the controller 700 controls whether the catalyst preheater 400 operates according to the temperature change of the fuel measured by the fuel detector 810. That is, the modified example of the first embodiment of the present invention is the first embodiment except that the control unit 700 controls the operation of the catalyst preheater 400 according to the temperature change of the fuel in preference to the reducing agent supply unit 500. Same as the example.
  • the controller 700 operates the catalyst preheater 400 when the temperature of the fuel measured by the fuel detector 810 is lower than a preset value.
  • the catalyst preheater 400 is operated for a certain time and stops when the catalyst 350 is preheated.
  • the operating time of the catalyst preheater 400 may vary depending on the current temperature of the catalyst 350, the climatic environment, and the performance of the heating device 410.
  • the catalyst 350 may be heated up by 200 degrees Celsius or more by the catalyst preheater 400.
  • the control unit 700 replaces the fuel based on the properties of the fuel measured by the fuel detector 810 or the valve switching state information of the fuel switching valve 270.
  • the timing may be determined and preheating may be initiated to operate the selective catalytic reduction system 301 in accordance with the replacement of the fuel.
  • the physical properties of the fuel may include one or more of the temperature of the fuel, the viscosity of the fuel, the sulfur component ratio of the fuel, or the composition ratio between the fuel components.
  • the fuel can be replaced to satisfy the regulations on SOx emissions, and at the same time, the selective catalytic reduction system 301 can be operated to satisfy the restrictions on NOx emissions. .
  • the selective catalytic reduction system 301 may be operated only when necessary without always operating, and the preheating time of the catalyst 350 may be measured directly or indirectly by measuring the physical properties of the fuel, or indirectly by the fuel switching valve 270. Can be easily determined by receiving valve switching status information.
  • control unit 700 may operate the reducing agent supply unit 500 after the catalyst preheater 400 is operated.
  • the operation time of the reducing agent supply unit 500 may be after the catalyst 350 is preheated.
  • the selective catalytic reduction system 301 can be efficiently operated.
  • the power unit 102 includes a nitrogen oxide reduction device.
  • the nitrogen oxide reduction device includes a selective catalytic reduction system 301 and the exhaust gas recirculation device 240.
  • the nitrogen oxide reduction device may include only one of the selective catalytic reduction system 301 and the exhaust gas recirculation device 240.
  • the controller 700 controls the operation of the engine 200 according to the change in the physical properties of the fuel measured by the fuel detector 810.
  • the fuel detector 810 is the same as the fuel detector 810 used in the selective catalytic reduction system 301 in the first embodiment, redundant description thereof will be omitted.
  • control unit 700 is one of the power (power), rotational speed (RPM), or load (load) of the engine 200 when the temperature of the fuel measured by the fuel detector 810 is less than the preset value This can be limited or the exhaust gas recirculation (EGR) rate can be increased.
  • power power
  • rotational speed RPM
  • load load
  • the content of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from the engine 200 decreases. That is, when the output, rotation speed, or load of the engine 200 is lowered or the exhaust gas recirculation rate is increased, the content of nitrogen oxide contained in the exhaust gas discharged from the engine 200 decreases.
  • the recycled exhaust gas contains a large amount of carbon dioxide (CO 2 ) having a larger heat capacity than nitrogen (N 2 ), so that the rate of temperature rise is low when burning the same amount of fuel.
  • CO 2 carbon dioxide
  • N 2 nitrogen
  • the exhaust gas which has less oxygen than air, is involved in the combustion, and thus the combustion speed is reduced, resulting in a lower combustion maximum temperature. This reduces the amount of nitrogen oxides (NOx) significantly. Instead, the output of engine 200 is reduced.
  • the power unit 102 as a nitrogen oxide reduction device in addition to the selective catalytic reduction system 302 in addition to the exhaust gas recirculation device for recycling the exhaust gas ( 240 may be further included.
  • the exhaust gas recirculation device 240 may adjust the flow rate of the exhaust gas recycled through the recirculation flow path 248 and the recirculation flow path 248 for introducing the exhaust gas discharged from the engine 200 back to the engine 200.
  • Recirculation valve 247 may be included. In addition, the recirculation valve 247 may be controlled by the controller 700.
  • controller 700 may control the power, rotational speed, and load of the engine when the physical property value (eg, temperature) of the fuel measured by the fuel detector 810 is greater than or equal to a preset value. Can be lifted or the exhaust gas recirculation (EGR) rate lowered again.
  • the physical property value eg, temperature
  • EGR exhaust gas recirculation
  • FIG. 2 illustrates an example of a temperature change according to a change in fuel type.
  • the viscosity, the sulfur component ratio, the composition ratio between fuel components, etc. are changed in addition to the temperature, which is the property of the fuel.
  • the control unit 700 determines the time of fuel replacement based on the properties of the fuel (eg, temperature) measured by the fuel detecting unit 810, and the engine 200 according to the fuel replacement. By controlling the operation of), the fuel can be replaced when entering the emission control area to meet the regulation of SOx emissions and at the same time the regulation of NOx emissions.
  • the engine 200 can be efficiently operated.
  • the controller 700 may control whether the nitrogen oxide reduction device is operated according to the change in the physical property value (eg, temperature) of the fuel measured by the fuel detector 810.
  • the control unit 700 may control at least one of the exhaust gas recirculation apparatus 240 and the selective catalytic reduction system 302.
  • the control unit 700 may control only the exhaust gas recirculation device 240 or may control only the selective catalytic reduction system 302.
  • the controller 700 controls only the exhaust gas recirculation device 240, and the selective catalytic reduction system 302 has a nitrogen oxide (NOx) concentration.
  • NOx nitrogen oxide
  • it may be independently controlled according to other judgment conditions such as engine load.
  • the controller 700 may control the recirculation valve 247 of the exhaust gas recirculation device 240.
  • control unit 700 may control whether the reducing agent supply unit 500 and the catalyst preheating unit 400 of the selective catalytic reduction system 302 are operated. Can be.
  • control unit 700 may operate the catalyst preheater 400 before the reducing agent supply unit 500.
  • the controller 700 may automatically control the nitrogen oxide reduction device directly when it is determined that the type of fuel is changed, but in some cases, inquires whether the nitrogen oxide reduction device is operated or not according to the user's instructions.
  • the nitrogen oxide reduction device may be operated.
  • the power unit 102 according to the second embodiment includes a display unit 780 for inquiring a user of whether to operate the nitrogen oxide reduction device and an input unit for receiving input of whether the user operates the nitrogen oxide reduction device. 770 may be further included.
  • the control unit 700 may operate, maintain or stop the nitrogen oxide reduction device according to the input result of the input unit 770.
  • the controller 700 does not control the reducing agent supplying unit 500 and the catalyst preheating unit 400 based on the information on the change in the physical property value (eg, temperature) of the fuel measured by the fuel detecting unit 810.
  • the selective catalytic reduction system 302 may be the same as the selective catalytic reduction system 301 of the first embodiment.
  • the power unit 102 can be efficiently operated.
  • the control unit 700 may change the engine according to a change in the physical properties (eg, temperature) of the fuel measured by the fuel detecting unit 810.
  • the selective catalytic reduction system 301 is controlled while controlling the operation of the 200.
  • the fuel detecting unit 810 receives fuel property information of the fuel from the outside without directly measuring the fuel, or receives the valve switching state information of the fuel switching valve 270 from the fuel. Of course, you can also detect the type of.
  • the controller 700 may include an engine controller 720 for controlling the engine 200 and a post-processing controller 730 for controlling the selective catalytic reduction system 301.
  • the post-processing control unit 730 may control one or more of the reducing agent supply unit 500 or the catalyst preheater 400.
  • the engine control unit 720 controls the exhaust gas recirculation device 240, and the after-treatment control unit 730 controls the selective catalytic reduction system 301.
  • the engine controller 720 and the post processing controller 730 may be provided to communicate information with each other.
  • the post-processing control unit 730 may receive the switching state information of the fuel switching valve 720 from the engine control unit 720.
  • the engine control unit 720 may obtain the operation state information of the selective catalytic reduction system 301 from the post-processing control unit 730.
  • the operation state information of the selective catalytic reduction system 301 refers to information on whether one or more of the reducing agent supply unit 500 or the catalyst preheating unit 400 is operated.
  • the power unit 103 may further include the display unit 780 and the input unit 770 described above in the first and second embodiments.
  • the display unit 780 and the input unit 770 may be controlled by the post-processing control unit 730. Of course, if necessary, it can be controlled by the engine controller 720, of course.
  • the third embodiment of the present invention is not limited to the above description, and one controller 700 may control both the engine 200 and the selective catalytic reduction system 301.
  • the operation of the engine control unit 720 may be the same as the operation of the control unit 700 described in the second embodiment, and the operation of the post-processing control unit 730 may be described in the modification of the first embodiment or the first embodiment. It may be the same as the operation of the controller 700.
  • the selective catalytic reduction system 301 of the third embodiment may be the same as the first embodiment.
  • the control unit 300 determines the time of fuel replacement based on the properties of the fuel (eg, temperature) measured by the fuel detecting unit 810, and adjusts the engine according to the fuel replacement. While controlling the operation of 200, at the same time it is possible to determine whether to operate at least one of the selective catalytic reduction system 301 and the exhaust gas recirculation device 240 or to start preheating for the operation of the selective catalytic reduction system 301. .
  • the fuel when entering the emission control area, the fuel can be replaced to satisfy the regulation of sulfur oxide (SOx) emissions and at the same time the regulation of nitrogen oxide (NOx) emissions.
  • SOx sulfur oxide
  • NOx nitrogen oxide
  • the third embodiment of the present invention it is possible to efficiently operate the engine 200 and the selective catalytic reduction system 301 and / or the exhaust gas recirculation device 240 which are nitrogen oxide reduction devices.
  • the selective catalytic reduction system and the power unit having the same can be efficiently operated, it can be used to minimize the energy consumed in the operation of the selective catalytic reduction system and the power unit having the same.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템은 엔진에 공급되는 연료의 종류를 감지 가능한 연료 감지부와, 상기 엔진에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기와, 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부와, 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부, 그리고 상기 연료 감지부의 감지 결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나의 가동필요 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치
본 발명은 선택적 촉매 환원 반응을 이용하여 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박 등에 사용되는 동력 장치는 동력을 발생시키는 디젤 엔진과, 디젤 엔진에 소기용 공기를 공급하는 과급기(turbocharger), 그리고 디젤 엔진에서 배출된 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템 등을 포함한다.
선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.
그런데 선박의 경우, 선박에서 배출되는 질소산화물(NOx) 및 황산화물(Sox)의 배출량이 배출 통제 지역(emission control area, ECA)에서 엔진 국제 대기 오염 방지 3차 규제(IMO Tier-III)를 만족시킬 수 있도록 디젤 엔진 및 선택적 촉매 환원 시스템의 성능과 운용이 요구된다.
이에, 선박용 디젤 엔진의 효율적인 운용을 위하여 배출 통제 지역 내에서와 배출 통제 지역 외에서 디젤 엔진에 다른 연료를 공급하는 것이 일반적이다.
구체적으로, 배출 통제 지역 외에서는 고유황 연료유(high sulfur feul oil, HFO)를 사용하다가 선박이 배출 통제 지역으로 진입하기 전에 저유황 연료유(Marine Gas oil, MGO)로 교체하고 있다. 일례로, 저유황 연료유는 황 함유량이 0.1% 이하가 되도록 탈황된 연료유이다.
하지만, 배출 통제 지역 내에서 질소산화물(NOx) 배출량에 대한 규제도 만족시키기 위해서는 단순히 디젤 엔진에 공급하는 연료만 교체하는 것으로는 어려움이 있다.
즉, 선박용 디젤 엔진 및 선택적 촉매 환원 시스템의 효율적인 운용을 위하여는 단순히 디젤 엔진에 공급하는 연료만 교체하는 것이 아니라 디젤 엔진과 선택적 촉매 환원 시스템의 효과적인 운전 제어도 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 효율적인 운용이 가능한 선택적 촉매 환원 시스템 및 동력 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 종류의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크 중 어느 하나의 연료 탱크로부터 선택적으로 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진에서 배출된 배기가스의 질소산화물(NOx)을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지하는 연료 감지부와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기와, 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부와, 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부, 그리고 상기 연료 감지부의 감지 결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고 상기 판단 결과에 따라 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나의 가동 필요 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.
상기 연료 감지부는 외부로부터 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료 정보 수신부 및 상기 복수 연료 탱크의 이종 연료를 중 어느 하나를 상기 엔진에 선택적으로 공급하기 위한 연료 전환 밸브의 전환 상태 정보를 수신하는 밸브 정보 수신부 중 적어도 어느 하나의 수신부를 포함할 수 있다.
상기 연료 감지부는 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
상기 물성치는 상기 연료의 온도 및 점도 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 상기 센서는 온도 센서 및 점도 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 표시부와, 사용자로부터 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 하나의 작동 여부를 지시하는 신호를 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 연료가 변경된 것으로 판단된 경우 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나의 가동 필요 여부에 대한 판단 결과를 상기 표시부에 표시하고, 상기 사용자 입력부의 입력 결과에 따라 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나를 가동시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 환원제 공급부를 가동시키기 이전에 상기 촉매 예열부를 먼저 가동시킬 수 있다.
상기 촉매 예열부는 상기 반응기의 후단과 상기 반응기의 전단을 연결하는 예열 유로와, 상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 예열 유로를 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치, 그리고 상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 가열 장치가 승온시킨 유체를 순환시키는 블로워를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 동력 장치는 상이한 성분의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크와, 상기 복수의 연료 탱크로부터 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 복수의 연료 탱크와 상기 엔진을 연결하는 연료 공급 라인과, 상기 연료 공급 라인에 설치되어 상기 엔진에 공급되는 연료의 종류를 변경시키는 연료 전환 밸브와, 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지하는 연료 감지부와, 상기 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감하기 위한 질소산화물 저감 장치, 그리고 상기 연료 감지부의 감지 결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 엔진의 운전 상태 변경 필요 여부 또는 상기 질소산화물 저감 장치의 가동 필요 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.
상기 연료 감지부는 외부로부터 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료 정보 수신부 및 상기 연료 전환 밸브의 전환 상태 정보를 수신하는 밸브 정보 수신부 중 적어도 어느 하나의 수신부를 포함할 수 있다.
상기 연료 감지부는 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
상기 물성치는 상기 연료의 온도 및 점도 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 센서는 온도 센서 및 점도 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 질소산화물 저감 장치는 상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소 산화물을 저감시키기 위해 상기 엔진에 설치된 배기가스 재순환 장치와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그리고 상기 동력 장치는 표시부 및 사용자로부터 상기 질소산화물 저감장치의 가동여부를 입력받기 위한 입력부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 엔진의 운전 상태 변경 여부 또는 상기 선택적 촉매 환원 시스템 및 상기 배기가스 재순환 장치 중 적어도 어느 하나의 가동 여부를 상기 표시부에 표시하고, 상기 사용자 입력부의 입력 결과에 따라 상기 엔진 상태를 변경하거나 상기 선택적 촉매 환원 시스템 및 상기 배기가스 재순환 장치 중 적어도 어느 하나를 가동시킬 수 있다.
상기 질소산화물 저감 장치는 상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소 산화물을 저감시키기 위해 상기 엔진에 설치된 배기가스 재순환 장치와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 엔진의 운전 상태 변경이 필요하거나 상기 질소산화물 저감 장치의 가동이 필요하다고 판단되는 경우, 상기 엔진의 출력을 제한하거나 상기 배기가스 재순환 장치 및 상기 선택적 촉매환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 가동시킬 수 있다.
상기 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 변화에 따라 상기 환원제 공급부의 가동 여부를 제어할 수 있다.
상기 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 환원제 공급부를 가동시키기 이전에 상기 촉매 예열부를 먼저 가동시킬 수 있다.
상기 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 변화에 따라 상기 촉매 예열부의 가동 여부를 제어할 수 있다.
상기 촉매 예열부는 상기 반응기의 후단과 상기 반응기의 전단을 연결하는 예열 유로와, 상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 예열 유로를 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치, 그리고 상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 가열 장치가 승온시킨 유체를 순환시키는 블로워를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치는 효율적인 운용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치의 구성도이다.
도 2는 엔진에 공급되는 연료의 교체에 따른 연료의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 (selective catalytic reduction, SCR) 시스템(301) 및 이를 포함한 동력 장치(101)를 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 동력 장치(101)는 복수의 연료 탱크(281, 282), 연료 공급 라인(285), 연료 전환 밸브(270), 엔진(200), 그리고 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 포함할 수 있다.
복수의 연료 탱크(281, 282)는 각각 상이한 성분의 연료를 저장한다. 구체적으로, 복수의 연료 탱크(281, 282)는 제1 연료 탱크(281)와 제2 연료 탱크(282)를 포함할 수 있다. 그리고 제1 연료 탱크(281)에는 제1 연료가 저장되고 제2 연료 탱크(282)에는 제2 연료가 저장될 수 있다. 일례로, 제1 연료는 고유황 연료유(high sulfur fuel oil, HFO)일 수 있으며, 제2 연료는 저유황 연료유(Marine Gas oil, MGO)일 수 있다.
하지만, 본 발명의 제1 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니다. 즉, 복수의 연료 탱크(281, 282)는 3개 이상의 연료 탱크를 포함할 수 있으며, 제1 연료 및 제2 연료로 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 연료가 사용될 수 있다.
엔진(200)은 복수의 연료 탱크(281, 282)로부터 연료를 공급받아 동력을 발생시키면서 배기가스를 배출한다. 이때, 엔진(200)으로부터 배출되는 배기가스는 황산화물(Sox)과 질소산화물(NOx)을 포함한다.
구체적으로, 엔진(200)은 2행정 저속 디젤 엔진일 수 있다. 하지만, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 엔진(200)은 4행 중속 디젤 엔진일 수도 있다. 또한, 복수의 엔진(200)이 사용될 수도 있으며, 이 경우 2행정 저속 디젤 엔진과 4행 중속 디젤 엔진이 혼용될 수 있다. 이때, 2행정 저속 디젤 엔진은 선박에 추친력을 제공하는 주동력원으로 사용될 수 있으며, 4행 중속 디젤 엔진은 발전용 또는 보조 동력원 사용될 수 있다.
또한, 엔진(200)이 반드시 선박용에 한정되는 것은 아니며 차량용 엔진일 수도 있다. 즉, 엔진(200)으로는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 종류의 엔진이 사용될 수 있다.
또한, 도시하지는 않았으나, 동력 장치(101)는 과급기(turbo charger)를 더 포함할 수 있다. 과급기는 엔진(200)의 배기구와 연결될 수 있다. 구체적으로, 과급기는 엔진(200)에서 배출된 배기가스의 압력에 의해 회전되는 터빈과, 터빈으로부터 동력을 전달 받아 엔진(200)으로 공급되는 공기를 압축하는 압축기를 포함할 수 있다.
연료 공급 라인(285)은 복수의 연료 탱크(281, 282)와 엔진(200)을 연결시킨다. 즉, 연료 공급 라인(285)은 복수의 연료 탱크(281, 282)에 저장된 연료를 엔진(200)에 공급한다.
연료 전환 밸브(270)는 연료 공급 라인(285) 상에 설치된다. 그리고 연료 전환 밸브(270)는 엔진(200)에 공급되는 연료의 종류를 변경시킬 수 있다. 구체적으로, 연료 전환 밸브(270)는 제1 연료 탱크(281)에 저장된 제1 연료와 제2 연료 탱크(282)에 저장된 제2 연료 중 하나를 선택적으로 엔진(200)에 공급할 수 있다.
즉, 연료 전환 밸브(270)는 제1 위치에 있을 경우 제1 연료를 상기 엔진(200)에 공급하고 제2 위치에 있을 경우 제2 연료를 엔진(200)에 공급하도록 마련될 수 있다. 여기서, 연료 전환 밸브(270)의 작동 위치는 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 변경될 수 있으며, 이러한 연료 전환 밸브(270)의 위치 정보는 후술할 제어부(700), 후술할 연료 감지부(810), 또는 밸브 정보 수신부(미도시) 중 하나 이상으로 제공될 수 있다. 여기서, 연료 전환 밸브(270)는 2종류의 연료만 선택적으로 엔진(200)으로 공급하는 것으로 도시되어 있으나, 필요 시 3종류 이상의 연료를 선택적으로 엔진(200)에 공급하도록 마련될 수 있다. 이 경우, 연료 전환 밸브(270)는 하나 이상의 밸브로 마련될 수도 있다.
배기 유로(610)는 엔진(200)에서 배출된 배기가스를 이동시킨다. 또한, 동력 장치(101)가 과급기를 포함한 경우, 배기 유로(610)는 엔진(200)과 과급기(미도시) 그리고 후술할 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 반응기(300)를 순차적으로 연결한다. 즉, 엔진(200)에서 배출된 배기가스는 배기 유로(610)를 따라 이동하여 반응기(300)에 유입된다.
선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템(301)은 엔진(200)의 동력 발생 과정에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시킨다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(301)은 연료 감지부(810), 반응기(300), 환원제 공급부(500), 촉매 예열부(400), 및 제어부(700)를 포함한다.
반응기(300)는 배기 유로(610) 상에 설치된다. 또한, 반응기(300)는 엔진(200)에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위한 촉매(350)를 포함한다. 촉매(350)는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)과 환원제의 반응을 촉진시켜 질소산화물(NOx)을 질소와 수증기로 환원 처리한다.
또한, 반응기(300)의 내부에 설치되는 촉매(350)는 배기가스의 이동 방향을 기준으로 다층 구조로 배치될 수 있다. 즉, 촉매(350)가 복수의 촉매 모듈 형태로 마련될 수 있으며, 복수의 촉매 모듈은 배기가스의 이동 방향을 따라 배치될 수 있다.
촉매(350)는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 촉매(350)는 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매(350)가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매(350)가 활성 온도 범위를 벗어난 환경에서 반응하면, 촉매(350)가 피독되면서 효율이 저하된다.
예를 들어, 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도에서 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 환원 반응이 일어나면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 암모니아(NH3)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다.
구체적으로, 촉매(350)를 피독시키는 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 피독 물질은 촉매(350)에 흡착되어 촉매(350)의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해되므로, 반응기(300) 내의 촉매(350)를 승온시켜 피독된 촉매(350)를 재생할 수 있다.
환원제로는 암모니아(NH3) 또는 우레아(urea, CO(NH2)2)가 사용될 수 있다. 환원제로 우레아(urea)가 사용될 경우, 우레아(urea, CO(NH2)2)를 가수분해 또는 열분해시켜 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)을 생성한다. 그리고 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해한다. 이와 같이, 우레아를 분해시켜 최종적으로 암모니아를 생성한다. 그리고 암모니아(NH3)는 질소산화물과 직접 반응하는 최종적인 환원제의 역할을 한다. 즉, 우레아(urea, CO(NH2)2)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)은 환원제 전구체에 해당한다.
또한, 반응기(300)의 하우징은, 일례로, 내열성이 우수한 스테인레스 스틸(stainless steel)을 소재로 만들어질 수 있다.
환원제 공급부(500)는 반응기(300)로 유입되는 배기가스에 환원제를 공급한다. 일례로, 환원제 공급부(500)는 반응기(300) 전방의 배기 유로(610) 상에서 배기가스를 향해 환원제 전구체인 우레아(urea, CO(NH2)2) 또는 환원제인 암모니아(NH3)를 분사할 수 있다. 본 명세서에서 전방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 상류 방향을 의미하고, 후방이라 함은 배기가스의 이동 방향을 기준으로 하류 방향을 의미한다.
환원제 공급부(500)는 엔진(200)의 부하에 따라 변동하는 환원제 요구량을 고려하여 적절한 양의 우레아를 공급할 수 있다.
또한, 도시하지 않았으나, 환원제 공급부(500)는 저장 탱크, 분무용 압축 공기 공급 장치 등 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 구성을 포함할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았으나, 선택적 촉매 환원 시스템(301)은 믹싱 부재를 더 포함할 수 있다. 믹싱 부재는 배기 유로(610) 상에 설치되어 환원제 공급부(500)에서 분사된 환원제 또는 환원제 전구체가 반응기(300)에 유입되기 전에 배기가스와 효과적으로 혼합될 수 있게 한다.
촉매 예열부(400)는 반응기(300)에 설치된 촉매(350)를 예열시킨다.
구체적으로, 촉매 예열부(400)는 반응기(300)의 후단과 반응기(300)의 전단을 연결하는 예열 유로(480)와, 예열 유로(480) 상에 설치되어 예열 유로(480)를 따라 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치(410), 그리고 예열 유로(480) 상에 설치되어 가열 장치(410)가 승온시킨 유체를 순환시키는 블로워(450)를 포함할 수 있다.
일례로, 가열 장치(410)는 오일 버너(oil burner) 또는 플라스마 버너(plasma burner)일 수 있다. 이와 같이, 가열 장치(410)로 오일 버너 또는 플라스마 버너가 사용될 경우, 가열 장치(410)의 가동에는 산소가 요구될 수 있다. 따라서, 가열 장치(410)로 오일 버너 또는 플라스마 버너가 사용될 경우, 산소를 공급하는 외기 공급부(미도시)가 추가될 수 있다. 즉, 외기 공급부(미도시)는 가열 장치(410)의 가동을 위해 필요한 산소가 공급될 정도의 공기를 가열 장치(410) 또는 예열 유로(480)에 공급할 수 있다.
블로워(450)는 가열 장치(410)에 의해 승온된 유체의 유량과 유속을 제어할 수 있다.
하지만, 촉매 예열부(400)가 전술한 바에 한정되는 것은 아니다. 촉매 예열부(400)는 촉매(350)를 직접적으로 가열하는 전기 히터일 수도 있으며, 촉매 예열부(400)는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 방법으로 촉매(350)를 예열시킬 수 있다.
또한, 필요에 따라 촉매 예열부(400)는 촉매(350)를 가열하여 재생시킬 수도 있다.
연료 감지부(810)는 엔진(200)에 공급되는 연료의 종류를 감지할 수 있다. 구체적으로, 연료 감지부(810)는 연료의 물성치(material property)를 통해 연료의 종류를 감지할 수 있다. 여기서, 물성치는 연료의 온도(temperature), 점도(viscosity), 연료에 포함된 황(sulfur) 성분의 비율, 연료 성분간의 조성 비율 등을 포함할 수 있다. 이외에도 연료의 종류를 판별할 수 있는 것이라면 어떤 정보라도 연료의 물성치에 해당할 수 있다.
또한, 연료 감지부(810)는 연료의 물성치를 측정하는 센서를 포함할 수 있다. 여기서, 센서는 연료의 온도를 측정하는 온도 센서, 연료의 점도를 측정하는 점도 센서, 또는 연료의 황 농도를 측정하는 황 농도 센서이거나 이들 센서 중 2개 이상이 결합된 다중 센서 일 수 있다.
한편, 전술한 센서들이 선택적 촉매 환원 시스템(301)이 설치될 선박에 이미 설치되어 있는 경우, 연료 감지부(810)는 기 설치된 센서로부터 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료 정보 수신부(미도시)를 포함할 수 있다.
다른 한편으로, 연료 감지부(810)는 선택적 촉매 환원 시스템(301)이 설치되는 선박의 엔진(101)의 연료 전환 밸브(810)의 전환 상태 정보를 수신하는 밸브 정보 수신부(미도시)를 포함할 수 있다. 연료 전환 밸브(810)는 작업자에 의해서 수동으로 또는 액츄에이터(미도시)에 의해 자동으로 전환될 수 있다. 여기서, 전환 상태 정보라 함은 연료 전환 밸브(270)의 작동 위치 정보이며, 연료 전환 밸브(270)의 작동 위치에 따라서 어떤 종류의 연료가 상기 엔진(101)으로 공급되고 있는지를 확인할 수 있다.
필요에 따라, 연료 감지부(810)는 연료의 물성치를 측정하는 센서와 밸브 정보 수신부를 다 함께 포함할 수도 있다. 즉, 제어부(700)는 센서를 통해 측정한 연료의 물성치와 밸브 정보 수신부로부터 수신한 정보를 조합하여 연료의 종류 및 연료의 변경 여부를 판단할 수도 있다.
연료 감지부(810)로 온도 센서가 사용된 경우를 예로 들어 설명하면, 연료 감지부(810)는 엔진(200)에 공급되는 연료의 온도를 측정한다. 구체적으로, 온도 센서는 연료 전환 밸브(270)와 엔진(200) 사이의 연료 공급 라인(285) 상에 설치될 수 있다. 또한, 경우에 따라, 온도 센서는 엔진(200)에 설치될 수도 있다. 이때, 제어부(700)는 연료 감지부(810)인 온도 센서가 측정한 연료의 온도 변화에 따라 환원제 공급부(500)의 가동 여부를 제어한다.
구체적으로, 제어부(700)는 온도 센서가 측정한 연료의 온도가 기 설정된 값 미만으로 낮아지면, 환원제 공급부(500)를 가동시킨다. 또한, 제어부(700)는 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 온도가 기 설정된 값 이상이 되면 다시 환원제 공급부(500)의 가동을 중단시킬 수 있다. 여기서, 기 설정된 값은 복수의 연료 탱크(281, 282)에 저장된 연료의 종류에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
선택적 촉매 환원 시스템(301)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시부(780)와 사용자 입력부(770)를 더 포함할 수 있다.
표시부(780)는 제어부(700)에 의해서 제어된다. 표시부(780)는 브라운관(CRT) 표시 장치, 액정 표시 장치(LCD), 또는 유기 발광 표시 장치(OLED) 등의 다양한 디스플레이 모듈을 포함할 수 있다.
사용자 입력부(770)는 사용자로부터 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 구성 요소인 촉매 예열부(400) 및 환원제 공급부(500) 중 적어도 어느 하나의 가동 여부를 입력받는다. 사용자 입력부(770)는 키보드, 마우스, 터치스크린, 터치패드, 전자펜 등 공지된 다양한 입력 수단을 포함할 수 있다.
제어부(700)는 연료 감지부(810)의 감지 신호로부터 연료가 변경된 것으로 판단된 경우, 촉매 예열부(400) 및 환원제 공급부(500) 중 적어도 어느 하나의 가동 필요 여부에 대한 판단한다. 그리고, 판단 결과를 표시부(780)에 표시하고, 사용자의 입력을 기다린다.
사용자 입력부(770)를 통해 사용자의 입력이 있는 경우, 입력 결과에 따라 촉매 예열부(400) 및 환원제 공급부(500) 중 적어도 어느 하나를 가동시킨다. 즉, 제어부(700)는 연료 종류가 변경된 것으로 판단된 경우, 자동으로 촉매 예열부(400) 및 환원제 공급부(500) 중 적어도 어느 하나를 가동시킬 수도 있지만, 사용자에게 가동 여부를 표시부(780)에 표시하고 사용자 입력부(770)를 통해 사용자의 지시가 있는 경우에 비로소 촉매 예열부(400) 및 환원제 공급부(500) 중 적어도 어느 하나를 가동시키도록 할 수도 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(200)에 공급되는 연료가 연료 전환 밸브(270)의 동작에 의해 고유황 연료유인 제1 연료에서 저유황 연료유인 제2 연료로 교체될 경우, 엔진(200)에 공급되는 연료의 온도가 변화함을 알 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 온도에 근거하여 제어부(700)는 연료의 교체 시점을 판단하고 연료의 교체에 맞추어 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 가동 여부를 결정할 수 있다.
따라서, 배출 통제 지역으로 진입할 때 연료를 교체하여 황산화물(Sox) 배출량에 대한 규제를 만족시키면서 동시에 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 가동하여 질소산화물(NOx) 배출량에 대한 규제도 만족시킬 수 있다.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 상시 가동하지 않고 필요한 경우에만 가동할 수 있을 뿐만 아니라 환원제 공급부(500)의 가동 시점과 중단 시점을 연료의 온도를 측정하는 방법만으로 간단하게 결정할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 효율적인 운용이 가능하다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 제어부(700)는 환원제 공급부(500)를 가동시키기 이전에 촉매 예열부(400)를 먼저 가동시킬 수 있다.
이때, 촉매 예열부(400)의 가동 시점은 환원제 공급부(500) 가동 시점의 기준이 되는 기 설정된 온도값보다 높은 온도로 설정될 수 있다. 이에, 연료 교체에 따라 연료의 온도가 낮아져 환원제 공급부(500)가 가동되기 이전에 먼저 촉매 예열부(400)를 가동시킬 수 있다.
또한, 촉매 예열부(400)의 가동 시점은 연료의 온도가 아닌 연료 교체를 위한 사전 작업을 기준으로 삼을 수 있다. 예를 들어, 연료 교체를 하기 전에 수행되는 점검 단계에서 촉매 예열부(400)를 가동시키거나 연료 전환 밸브(270)에 조작 신호가 전달되는 시점에서 촉매 예열부(400)를 가동시킬 수 있다. 이와 같이, 연료 전환 밸브(270)가 동작하여 연료의 교체가 시작된 후 연료의 온도가 상승하여 환원제 공급부(500)가 가동하기까지는 소정의 경과 시간이 요구되므로, 연료 전환 밸브(270)에 조작 신호가 전달되는 시점에서 촉매 예열부(400)를 가동시킨다면, 환원제 공급부(500)의 가동보다 촉매 예열부(400)의 가동을 선행시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 효율적으로 운용할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예의 변형례를 설명한다.
본 발명의 제1 실시예의 변형례에 따르면, 제어부(700)는 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 온도 변화에 따라 촉매 예열부(400)의 가동 여부를 제어한다. 즉, 본 발명의 제1 실시예의 변형례는 제어부(700)가 환원제 공급부(500)에 우선하여 연료의 온도 변화에 따라 촉매 예열부(400)의 가동 여부를 제어하는 점을 제외하면 제1 실시예와 동일하다.
구체적으로, 제어부(700)는 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 온도가 기 설정된 값 미만으로 낮아지면, 촉매 예열부(400)를 가동시킨다.
촉매 예열부(400)는 일정 시간 가동되어 촉매(350)가 예열되면 가동을 중단한다.
이때, 촉매 예열부(400)가 가동되는 시간은 촉매(350)의 현재 온도와, 기후 환경, 그리고 가열 장치(410)의 성능에 따라 달라질 수 있다.
일례로, 촉매(350)는 촉매 예열부(400)에 의해 섭씨 200도 이상의 온도 승온될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 변형례에 따르면, 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 물성치 또는 연료 전환 밸브(270)의 밸브 전환 상태 정보에 근거하여 제어부(700)는 연료의 교체 시점을 판단하고 연료의 교체에 맞추어 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 가동을 위한 예열을 시작할 수 있다. 여기서, 연료의 물성치는 연료의 온도, 연료의 점도, 연료의 황성분비, 또는 연료 구성 성분 간의 조성비 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
따라서, 배출 통제 지역으로 진입할 때 연료를 교체하여 황산화물(SOx) 배출량에 대한 규제를 만족시키면서 동시에 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 가동하여 질소산화물(NOx) 배출량에 대한 규제도 만족시킬 수 있다.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 상시 가동하지 않고 필요한 경우에만 가동할 수 있을 뿐만 아니라 촉매(350)의 예열 시점을 연료의 물성치를 직접 측정하거나 간접적으로 측정 정보를 수신하거나 연료 전환 밸브(270)의 밸브 전환 상태 정보를 수신함으로써 간단하게 결정할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예의 변형례에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 효율적인 운용이 가능하다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 제어부(700)는 촉매 예열부(400)를 가동시킨 이후에 환원제 공급부(500)를 가동시킬 수 있다.
이때, 환원제 공급부(500)의 가동 시점은 촉매(350)가 예열된 이후일 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예의 변형례에 따른 경우에도, 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 효율적으로 운용할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 동력 장치(102)는 질소산화물 저감장치를 포함한다. 여기서, 질소산화물 저감 장치는 선택적 촉매 환원 시스템(301) 및 배기가스 재순환 장치(240)를 포함한다. 경우에 따라서, 질소산화물 저감 장치는 선택적 촉매 환원 시스템(301)과 배기가스 재순환 장치(240) 중 어느 하나만을 포함할 수도 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 동력 장치(102)에서는 제어부(700)가 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 물성치 변화에 따라 엔진(200)의 운전을 제어한다. 이때, 연료 감지부(810)는 제1 실시예에서 선택적 촉매 환원 시스템(301)에 사용된 연료 감지부(810)와 동일하므로 중복 설명은 생략하기로 한다.
구체적으로, 제어부(700)는 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 온도가 기 설정된 값 미만이 되면 엔진(200)의 출력(power), 회전 속도(RPM), 또는 부하(load) 중 하나 이상을 제한하거나 배기가스 재순환(EGR)율을 높일 수 있다.
이와 같이, 엔진(200)의 운전이 제어되면, 엔진(200)에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소산화물의 함유량이 감소한다. 즉, 엔진(200)의 출력, 회전 속도, 또는 부하를 낮추거나 배기가스 재순환율을 높이면 엔진(200)에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소산화물의 함유량이 감소한다.
예를 들어, 재순환된 배기가스에는 질소(N2)에 비해 열용량이 큰 이산화탄소(CO2)가 많이 함유되어 있어, 동일한 양의 연료를 연소시킬 때 온도상승률이 낮다. 또한 공기에 비해 산소 함량이 적은 배기가스가 연소에 관여하게 됨으로 연소 속도가 감소하여 연소 최고 온도가 낮아지게 된다. 그렇게 되면 질소산화물(NOx)의 양은 현저하게 감소한다. 대신, 엔진(200)의 출력은 감소하게 된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 동력 장치(102)는, 질소산화물저감장치로서 선택적 촉매 환원 시스템(302) 외에 배기가스를 재순환시키기 위한 배기가스 재순환 장치(240)를 더 포함할 수 있다.
배기가스 재순환 장치(240)는 엔진(200)에서 배출된 배기가스를 다시 엔진(200)으로 유입시키기 위한 재순환 유로(248)와, 재순환 유로(248)를 통해 재순환되는 배기가스의 유량을 조절할 수 있는 재순환 밸브(247)를 포함할 수 있다. 그리고 재순환 밸브(247)는 제어부(700)의 제어를 받을 수 있다.
또한, 제어부(700)는 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)가 기 설정된 값 이상이 되면 엔진의 출력(power), 회전 속도(RPM), 및 부하(load)에 대한 제한을 해제하거나 배기가스 재순환(EGR)율을 다시 낮출 수 있다.
앞서, 도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(200)에 공급되는 연료가 연료 전환 밸브(270)의 동작에 의해 고유황 연료유인 제1 연료에서 저유황 연료유인 제2 연료로 교체될 경우, 엔진(200)에 공급되는 연료의 온도가 변화함을 알 수 있다. 여기서, 도 2는 연료 종류 변경에 따른 온도 변화를 나타내는 일례로서, 연료의 종류가 변경되게 되면 연료의 물성치인 온도 외에도 점도, 황성분 비율, 연료 구성 성분 간의 조성비 등이 변경되게 된다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)에 근거하여 제어부(700)는 연료의 교체 시점을 판단하고 연료의 교체에 맞추어 엔진(200)의 운전을 제어함으로써 배출 통제 지역으로 진입할 때 연료를 교체하여 황산화물(SOx) 배출량에 대한 규제를 만족시키면서 동시에 질소산화물(NOx) 배출량에 대한 규제도 만족시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 엔진의(200) 효율적인 운용이 가능하다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에서는 제어부(700)가 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)의 변화에 따라 질소산화물 저감 장치의 가동 여부를 제어할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 제어부(700)는 배기가스 재순환 장치(240) 및 선택적 촉매 환원 시스템(302) 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 제어부(700)는 배기가스 재순환 장치(240)만을 제어할 수도 있고 선택적 촉매 환원 시스템(302)만을 제어할 수도 있다. 가령, 제어부(700)는 연료 감지부(810)를 통해 연료의 종류가 변경된 것으로 판단된 경우, 배개가스 재순환 장치(240)만을 제어하고, 선택적 촉매 환원 시스템(302)은 질소산화물(NOx) 농도 또는 엔진 부하 등 다른 판단 조건에 따라 별개로 독립적으로 제어할 수 있다.
제어부(700)가 배기가스 재순환 장치(240)를 제어하고자 하는 경우, 제어부(700)는 배기가스 재순환 장치(240)의 재순환 밸브(247)을 제어할 수 있다.
한편, 제어부(700)가 선택적 촉매 환원 시스템(302)을 제어하는 경우, 제어부(700)는 선택적 촉매 환원 시스템(302)의 환원제 공급부(500) 및 촉매 예열부(400)의 가동여부를 제어할 수 있다. 여기서, 제어부(700)는 촉매 예열부(400)를 환원제 공급부(500)보다 먼저 가동할 수 있다.
또한, 제어부(700)는 연료의 종류가 변경된 것으로 판단된 경우 자동으로 직접 상기 질소산화물 저감장치를 제어할 수도 있지만, 경우에 따라서는 사용자에게 질소산화물 저감장치 가동여부를 문의하여 사용자의 지시에 따라서 질소산화물 저감장치를 가동할 수도 있다. 보다 상세하게 설명하면, 제2 실시예에 따른 동력 장치(102)는 사용자에게 질소산화물 저감 장치의 가동 여부를 문의하기 위한 표시부(780)와, 사용자의 질소산화물 저감장치 가동 여부를 입력받기 위한 입력부(770)를 더 포함할 수 있다. 제어부(700)는 입력부(770)의 입력 결과에 따라서 질소산화물 저감 장치를 작동시키거나 정지 상태로 유지하거나 작동 정지시킬 수 있다.
이와 같이, 제어부(700)가 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)의 변화에 대한 정보에 근거하여 환원제 공급부(500) 및 촉매 예열부(400)를 제어하지 않는 점을 제외하면, 선택적 촉매 환원 시스템(302)은 제1 실시예의 선택적 촉매 환원 시스템(301)과 동일할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 동력 장치(102)를 효율적으로 운용할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 동력 장치(103)에서는 제어부(700)는 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)의 변화에 따라 엔진(200)의 운전을 제어함과 동시에 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 제어한다. 여기서, 제1 실시예에서 상술한 바와 같이, 연료 감지부(810)는 자신이 직접 측정하지 않고 외부에서 연료의 물성치 정보를 수신하거나, 연료 전환 밸브(270)의 밸브 전환 상태 정보를 수신함으로써 연료의 종류를 감지할 수도 있음은 물론이다.
이때, 제어부(700)는 엔진(200)을 제어하는 엔진 제어부(720)와, 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 제어하는 후처리 제어부(730)를 포함할 수 있다. 후처리 제어부(730)는 환원제 공급부(500) 또는 촉매 예열부(400) 중 하나 이상을 제어할 수 있다.
엔진 제어부(720)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 배기가스 재순환 장치(240)을 제어하고, 후처리 제어부(730)는 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 제어하는 것으로 역할이 분리되어 있다. 엔진 제어부(720)와 후처리 제어부(730)는 서로 정보들을 통신할 수 있도록 마련될 수 있다.
가령, 후처리 제어부(730)는 엔진 제어부(720)로부터 연료 전환 밸브(720)의 전환 상태 정보를 수신할 수 있다. 반대로, 엔진 제어부(720)는 후처리 제어부(730)로부터 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 가동 상태 정보를 입수할 수 있다. 여기서, 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 가동 상태 정보는 환원제 공급부(500) 또는 촉매 예열부(400) 중 하나 이상의 동작여부에 대한 정보를 말한다.
제3 실시예에 따른 동력 장치(103)는 제1 및 제2 실시예에서 상술한 표시부(780) 및 입력부(770)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 표시부(780) 및 입력부(770)는 후처리 제어부(730)에 의해서 제어될 수 있다. 물론, 필요에 따라서는 엔진 제어부(720)에 의해서 제어될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 제3 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 하나의 제어부(700)가 엔진(200)과 선택적 촉매 환원 시스템(301)을 모두 제어할 수도 있다.
엔진 제어부(720)의 동작은 제2 실시예에서 설명된 제어부(700)의 동작과 동일할 수 있으며, 후처리 제어부(730)의 동작은 제1 실시예 또는 제1 실시예의 변형례에서 설명된 제어부(700)의 동작과 동일할 수 있다.
또한, 제3 실시예의 선택적 촉매 환원 시스템(301)은 제1 실시예와 동일할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 연료 감지부(810)가 측정한 연료의 물성치(가령, 온도)에 근거하여 제어부(300)는 연료의 교체 시점을 판단하고 연료의 교체에 맞추어 엔진(200)의 운전을 제어하면서 동시에 선택적 촉매 환원 시스템(301) 및 배기가스 재순환 장치(240) 중 적어도 어느 하나의 가동 여부를 결정하거나 선택적 촉매 환원 시스템(301)의 가동을 위한 예열을 시작할 수 있다.
따라서, 배출 통제 지역으로 진입할 때 연료를 교체하여 황산화물(SOx) 배출량에 대한 규제를 만족시키면서 동시에 질소산화물(NOx) 배출량에 대한 규제도 만족시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 엔진(200)과 질소산화물 저감 장치인 선택적 촉매 환원 시스템(301) 및/또는 배기가스 재순환 장치(240)의 효율적인 운용이 가능하다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템(301) 및 이를 포함한 동력 장치(103)를 효율적으로 운용할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치는 효율적인 운용이 가능하므로, 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치의 운용에 소모되는 에너지를 최소화하는데 사용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 서로 다른 종류의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크 중 어느 하나의 연료 탱크로부터 선택적으로 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진에서 배출된 배기가스의 질소산화물(NOx)을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
    상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지하는 연료 감지부;
    상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기;
    상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부;
    상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부; 및
    상기 연료 감지부의 감지 결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나의 가동 필요 여부를 판단하는 제어부
    를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료 감지부는 외부로부터 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료 정보 수신부 및 상기 복수 연료 탱크의 이종 연료를 중 어느 하나를 상기 엔진에 선택적으로 공급하기 위한 연료 전환 밸브의 전환 상태 정보를 수신하는 밸브 정보 수신부 중 적어도 어느 하나의 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연료 감지부는 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 물성치는 상기 연료의 온도 및 점도 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 센서는 온도 센서 및 점도 센서 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    표시부와;
    사용자로부터 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 하나의 작동 여부를 지시하는 신호를 입력받기 위한 사용자 입력부
    를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 연료가 변경된 것으로 판단된 경우 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나의 가동 필요 여부에 대한 판단 결과를 상기 표시부에 표시하고, 상기 사용자 입력부의 입력 결과에 따라 상기 촉매 예열부 및 상기 환원제 공급부 중 적어도 어느 하나를 가동시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 환원제 공급부를 가동시키기 이전에 상기 촉매 예열부를 먼저 가동시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 예열부는,
    상기 반응기의 후단과 상기 반응기의 전단을 연결하는 예열 유로와;
    상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 예열 유로를 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치; 그리고
    상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 가열 장치가 승온시킨 유체를 순환시키는 블로워
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  8. 상이한 성분의 연료가 각각 저장된 복수의 연료 탱크;
    상기 복수의 연료 탱크로부터 연료를 공급받아 동력을 발생시키는 엔진;
    상기 복수의 연료 탱크와 상기 엔진을 연결하는 연료 공급 라인;
    상기 연료 공급 라인에 설치되어 상기 엔진에 공급되는 연료의 종류를 변경시키는 연료 전환 밸브;
    상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 종류를 감지하는 연료 감지부;
    상기 엔진의 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감하기 위한 질소산화물 저감 장치; 및
    상기 연료 감지부의 감지 결과에 따라 상기 연료의 변경 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 엔진의 운전 상태 변경 필요 여부 또는 상기 질소산화물 저감 장치의 가동 필요 여부를 판단하는 제어부
    를 포함하는 동력 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연료 감지부는 외부로부터 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 정보를 수신하는 연료 정보 수신부 및 상기 연료 전환 밸브의 전환 상태 정보를 수신하는 밸브 정보 수신부 중 적어도 어느 하나의 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 연료 감지부는 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 물성치는 상기 연료의 온도 및 점도 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 센서는 온도 센서 및 점도 센서 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 질소산화물 저감 장치는 상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소 산화물을 저감시키기 위해 상기 엔진에 설치된 배기가스 재순환 장치와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 동력 장치는,
    표시부; 및
    사용자로부터 상기 질소산화물 저감장치의 가동여부를 입력받기 위한 입력부
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 엔진의 운전 상태 변경 여부 또는 상기 선택적 촉매 환원 시스템 및 상기 배기가스 재순환 장치 중 적어도 어느 하나의 가동 여부를 상기 표시부에 표시하고, 상기 사용자 입력부의 입력 결과에 따라 상기 엔진 상태를 변경하거나 상기 선택적 촉매 환원 시스템 및 상기 배기가스 재순환 장치 중 적어도 어느 하나를 가동시키는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 질소산화물 저감 장치는 상기 엔진에서 배출되는 배기가스에 함유된 질소 산화물을 저감시키기 위해 상기 엔진에 설치된 배기가스 재순환 장치와, 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 엔진의 운전 상태 변경이 필요하거나 상기 질소산화물 저감 장치의 가동이 필요하다고 판단되는 경우, 상기 엔진의 출력을 제한하거나 상기 배기가스 재순환 장치 및 상기 선택적 촉매환원 시스템 중 적어도 어느 하나를 가동시키는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기로 유입되는 상기 배기가스에 환원제를 공급하는 환원제 공급부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 변화에 따라 상기 환원제 공급부의 가동 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 환원제 공급부를 가동시키기 이전에 상기 촉매 예열부를 먼저 가동시키는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 엔진에서 배출된 상기 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매가 설치된 반응기 및 상기 반응기에 설치된 상기 촉매를 예열시키는 촉매 예열부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 상기 엔진에 공급되는 상기 연료의 물성치 변화에 따라 상기 촉매 예열부의 가동 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 촉매 예열부는,
    상기 반응기의 후단과 상기 반응기의 전단을 연결하는 예열 유로와;
    상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 예열 유로를 이동하는 유체를 승온시키는 가열 장치; 그리고
    상기 예열 유로 상에 설치되어 상기 가열 장치가 승온시킨 유체를 순환시키는 블로워
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 장치.
PCT/KR2017/005501 2016-05-27 2017-05-26 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치 WO2017204589A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018562188A JP7149852B2 (ja) 2016-05-27 2017-05-26 選択的触媒還元システム及びこれを備えた動力装置
CN201780032902.5A CN109312652A (zh) 2016-05-27 2017-05-26 选择性催化还原系统及具备其的动力装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160065787A KR102042887B1 (ko) 2016-05-27 2016-05-27 선택적 촉매 환원 시스템 및 동력 장치
KR10-2016-0065787 2016-05-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017204589A1 true WO2017204589A1 (ko) 2017-11-30

Family

ID=60411384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/005501 WO2017204589A1 (ko) 2016-05-27 2017-05-26 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7149852B2 (ko)
KR (1) KR102042887B1 (ko)
CN (1) CN109312652A (ko)
WO (1) WO2017204589A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021107931A1 (en) 2019-11-26 2021-06-03 Cummins Inc. Engine aftertreatment recycling apparatus, and system and method using same

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102447700B1 (ko) * 2018-04-30 2022-09-29 에이치에스디엔진 주식회사 선택적 촉매 환원 시스템 및 질소산화물 저감 방법
KR102481140B1 (ko) * 2018-06-29 2022-12-27 에이치에스디엔진 주식회사 선박의 배기가스 정화시스템 및 이의 제어방법
KR102137323B1 (ko) * 2018-11-20 2020-07-23 에이치에스디엔진 주식회사 선택적 촉매 환원 시스템
CN112682226A (zh) * 2020-12-21 2021-04-20 中国北方发动机研究所(天津) 一种双燃料船舶柴油机污染物联合减排系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110058813A (ko) * 2008-09-17 2011-06-01 얀마 가부시키가이샤 선박에 있어서의 엔진의 배기 가스 정화 시스템
JP5181972B2 (ja) * 2008-09-25 2013-04-10 マツダ株式会社 エンジンの排気ガス浄化装置
KR20130105642A (ko) * 2010-08-31 2013-09-25 캐터필라 모토렌 게엠베하 운트 코. 카게 다종 연료 커먼 레일 엔진의 제어
KR101366937B1 (ko) * 2012-06-25 2014-02-25 두산엔진주식회사 선택적 촉매 환원 시스템 및 보조 발전 시스템을 포함한 선박용 동력 장치
KR101563678B1 (ko) * 2012-11-22 2015-10-28 삼성중공업 주식회사 배기가스 정화장치 및 이를 구비한 선박

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3518348B2 (ja) * 1998-07-07 2004-04-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2006112347A (ja) * 2004-10-15 2006-04-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2006250120A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置
JP2012098801A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 航海援助装置
KR101417296B1 (ko) * 2012-06-25 2014-07-08 두산엔진주식회사 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 선박용 동력 장치
KR101367024B1 (ko) * 2012-06-28 2014-02-24 두산엔진주식회사 보조 발전용 연료 전지를 이용한 우레아 가수분해 장치 및 이를 구비한 선택적 촉매 환원 시스템
CN104736821B (zh) * 2012-10-23 2017-07-07 西港能源有限公司 多燃料发动机中的燃料系统保护
JP6015685B2 (ja) * 2014-01-30 2016-10-26 株式会社デンソー 還元剤添加装置
JP6281324B2 (ja) * 2014-03-05 2018-02-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
WO2015147521A1 (ko) * 2014-03-25 2015-10-01 현대중공업 주식회사 선박의 유해물질 저감을 위한 시스템 및 방법과 이를 이용하는 선박

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110058813A (ko) * 2008-09-17 2011-06-01 얀마 가부시키가이샤 선박에 있어서의 엔진의 배기 가스 정화 시스템
JP5181972B2 (ja) * 2008-09-25 2013-04-10 マツダ株式会社 エンジンの排気ガス浄化装置
KR20130105642A (ko) * 2010-08-31 2013-09-25 캐터필라 모토렌 게엠베하 운트 코. 카게 다종 연료 커먼 레일 엔진의 제어
KR101366937B1 (ko) * 2012-06-25 2014-02-25 두산엔진주식회사 선택적 촉매 환원 시스템 및 보조 발전 시스템을 포함한 선박용 동력 장치
KR101563678B1 (ko) * 2012-11-22 2015-10-28 삼성중공업 주식회사 배기가스 정화장치 및 이를 구비한 선박

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021107931A1 (en) 2019-11-26 2021-06-03 Cummins Inc. Engine aftertreatment recycling apparatus, and system and method using same
EP4048880A4 (en) * 2019-11-26 2023-08-02 Cummins, Inc. ENGINE AFTER-TREATMENT RECYCLING APPARATUS AND SYSTEM AND METHOD USING THE SAME
US11814995B2 (en) 2019-11-26 2023-11-14 Cummins Inc. Engine aftertreatment recycling apparatus, and system and method using same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019525047A (ja) 2019-09-05
KR102042887B1 (ko) 2019-12-02
JP7149852B2 (ja) 2022-10-07
KR20170134070A (ko) 2017-12-06
CN109312652A (zh) 2019-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017204589A1 (ko) 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 구비한 동력 장치
WO2014208839A1 (ko) 선택적 촉매 환원 및 촉매 재생 시스템
US4467602A (en) Split engine control system
JP6356281B2 (ja) 内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素を低減するためのアッセンブリ及び方法
WO2013111989A1 (ko) 후처리 시스템 장치 및 제어방법
WO2015046666A1 (ko) 선택적 촉매 환원 시스템 및 선택적 촉매 환원 방법
EP2588218B1 (en) Control method and arrangement for selective catalytic reduction
WO2014104611A1 (ko) 배기가스 재순환장치 및 이의 제어 방법
CN102812221A (zh) 船用内燃机及其运转方法
US20200191084A1 (en) Method and device for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine
KR20110119055A (ko) 브라운 가스를 이용하는 엔진 유닛
EP0924399A3 (en) Internal combustion engine having lean NOx catalyst
WO2016171481A1 (ko) 환원제 공급 제어 시스템을 포함한 동력 장치 및 환원제 공급 제어 방법
WO2015182812A1 (ko) 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치
CN111663984A (zh) 用于排气后处理装置的NOx存储催化转化器的再生的方法
US20140250857A1 (en) Low-concentration methane gas oxidation system using exhaust heat from gas turbine engine
WO2018080179A1 (ko) 배기가스 후처리 시스템
KR20160057764A (ko) 배기가스의 흐름을 제어하는 엔진시스템
WO2016108616A1 (ko) 선택적 촉매 환원 시스템 및 이를 포함한 동력 장치
WO2011152473A1 (ja) 脱硝部付き内燃機関およびこれを備える船舶
CN104100339B (zh) 一种氨气电控喷射装置和氨气电控喷射方法
US8359828B2 (en) Particulate filter temperature correction system and method
CN113914974A (zh) 一种降低氮氧化物排放的方法、装置和汽车
US20210025303A1 (en) Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust gas aftertreatment in an internal combustion engine
WO2012018186A2 (ko) 엔진의 후처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018562188

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17803108

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17803108

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1