WO2018043948A1 - 선택적 촉매 환원 시스템 - Google Patents

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reducing agent
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김기모
김석하
이재문
김은택
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두산엔진주식회사
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Definitions

  • Embodiment of the present invention relates to a selective catalytic reduction system, and more particularly to a selective catalytic reduction system for reducing the nitrogen oxide contained in the exhaust gas.
  • selective catalytic reduction systems reduce the nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gases.
  • the selective catalytic reduction system injects a reducing agent into the exhaust gas so that the exhaust gas mixed with the reducing agent passes through the catalyst and is discharged as nitrogen or water.
  • the exhaust gas contains sulfur oxides.
  • the exhaust gas generated by an engine that burns fuel to generate power includes not only nitrogen oxide but also sulfur oxide.
  • the sulfur oxides contained in the exhaust gas have a problem of corroding the inside of the exhaust flow path by being combined with the water generated when the exhaust gas reaches the dew point by the temperature of the exhaust flow path lowered when the engine is stopped. And the reactor also has a problem of corrosion.
  • Embodiments of the present invention provide a selective catalytic reduction system capable of removing the reducing agent remaining in the reducing agent supply line and the exhaust gas remaining in the reactor and the recycle passage.
  • the selective catalytic reduction system for removing the nitrogen oxide contained in the exhaust gas the main passage through which the exhaust gas passes, a reactor installed on the main passage and the catalyst installed therein, and the reactor A recirculation flow path for recirculating from the rear main flow path and passing through the reactor to the main flow path in front of the reactor, and a recirculation flow path installed in the recirculation flow path to introduce the exhaust gas passing through the reactor into the recirculation flow path.
  • a recirculation blower for supplying a reducing agent to the recycling flow path, a washing water supply unit for supplying washing water toward the reducing agent supply line, and a control of the washing water supply unit after the supply of reducing agent is blocked to the reducing agent supply line Reducing agent or foreign matter remaining in the reducing agent supply line
  • a controller for operating the reducing agent purge mode and the recirculation blower to remove the exhaust gas remaining in the reactor and the recirculating flow path, and sequentially performing the reducing agent purge mode and the flow path purge mode.
  • the selective catalytic reduction system described above may further include an air supply for supplying air to the reactor or the recirculation passage.
  • the control unit may further include a flow path venting mode in which the pressure in the reactor and the recirculation flow path is maintained at a preset pressure by operating the air supply unit after completion of the flow path purge mode.
  • the selective catalytic reduction system may further include a cleaning air supply unit supplying cleaning air to the reducing agent supply line, and the control unit controls the air supply unit after the washing water supply unit operates in the reducing agent purge mode. Washing water or foreign matter remaining in the reducing agent supply line may be removed.
  • the above-described selective catalytic reduction system is installed in the recirculation flow path and the cleaning chamber is injected to the reducing agent is injected through the reducing agent supply line, and the washing is controlled by the control unit to control the supply of the washing water supplied to the reducing agent supply line
  • the water control valve may further include a cleaning air control valve controlled by the control unit and controlling the supply of the cleaning air supplied to the reducing agent supply line.
  • the selective catalytic reduction system described above includes a bypass flow passage branched from the main flow passage in front of the reactor so that the exhaust gas bypasses the reactor and joins the main flow passage behind the reactor, and the inflow of the exhaust gas into the bypass flow passage is selectively selected.
  • a second valve installed in the main flow path in front of the reactor, and a second valve installed in the main flow path in the rear of the reactor, wherein the control unit controls the bypass valve in the flow path purge mode.
  • the recirculation blower may be operated after opening, closing the first valve and partially opening the second valve.
  • control unit may operate the air supply unit during the recirculation blower operation so that the exhaust gas remaining in front of the reactor and on the recirculation flow path passes through the reactor to be discharged to the main flow path behind the reactor.
  • the control unit may operate the recirculation blower for a predetermined recirculation blower operation time, stop the operation of the recirculation blower, close the second valve, stop the operation of the air supply unit, and then complete the flow path purge mode. can do.
  • the selective catalytic reduction system described above may further include a pressure sensor for detecting the internal pressure of the main flow path or the recirculation flow path between the closed first valve and the closed second valve.
  • the selective catalytic reduction system described above may further include a heating member installed on the recirculation flow path to heat up the exhaust gas passing through the recirculation flow path.
  • the air supply unit atomizing air for supplying air for atomizing the combustion air supply member for supplying the outside air required for the combustion of the heating member, and the reducing agent supplied to the recirculation flow path or the fuel injected into the heating member. It may be any one of the supply member.
  • the air supply unit may be either a soot blower for supplying a fluid toward the catalyst inside the reactor, or a fresh air supply valve for supplying fresh air to the recirculation flow path.
  • the selective catalytic reduction system for removing nitrogen oxides contained in the exhaust gas according to another embodiment of the present invention, the main passage through which the exhaust gas passes, and a reactor installed on the main passage and a catalyst installed therein; A recirculation flow path for recirculating the exhaust gas branched from the main flow path behind the reactor and passing through the reactor to the main flow path in front of the reactor, and an exhaust gas installed in the recirculation flow path and passing through the reactor.
  • the selective catalytic reduction system can effectively remove the reducing agent remaining in the reducing agent supply line to effectively prevent the discharge of ammonia to the outside of the reactor, and remove the exhaust gas remaining in the reactor and the recirculation passage This effectively prevents corrosion of the reactor and the recirculation passage.
  • FIG. 1 is a view showing a selective catalytic reduction operation to reduce the nitrogen oxide contained in the exhaust gas selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a case where the selective catalytic reduction system of FIG. 1 performs a reducing agent purge mode.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a case where the selective catalytic reduction system of FIG. 1 performs a flow path purge mode.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a case in which the selective catalytic reduction system of FIG. 1 performs a flow path venting mode.
  • FIG. 5 is a flow chart sequentially showing the operation of the control unit of the selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of the controller of FIG. 5 in detail.
  • 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.
  • the selective catalytic reduction system 101 includes a main flow path 100, a reactor 200, a recycle flow path 350, a recycle blower 400, a reducing agent supply line 630, and a washing water supply unit. 640 and the control unit 900.
  • the exhaust gas passes through the main flow path 100.
  • the main flow path 100 is connected to the engine 10 to guide the exhaust gas discharged from the engine 10 to be discharged to the outside.
  • the reactor 200 has a catalyst disposed therein.
  • the catalyst may be a selective reduction catalyst that can reduce the nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas.
  • the reactor 200 is installed on the main flow path 100. Therefore, the exhaust gas passing through the main flow path 100 may be discharged through the reactor 200.
  • the bypass passage 300 branches from the main passage 100 in front of the reactor 200 so that the exhaust gas bypasses the reactor 200 and joins the main passage 100 behind the reactor 200.
  • the branch point of the bypass passage 300 may be connected to the main passage 100 in front of the reactor 200, and the confluence point of the bypass passage 300 may be connected to the main passage 100 behind the reactor 200.
  • the recirculation flow path 350 is branched from the main flow path 100 behind the reactor 200 to guide the exhaust gas passing through the reactor 200 to the main flow path 100 in front of the reactor 200.
  • the branch point of the recirculation flow path 350 is between the confluence point of the main flow path 100 and the bypass flow path 300 behind the reactor 200, and the confluence point of the recirculation flow path 350 is the main flow path in front of the reactor 200 ( 100) and the branch point of the bypass flow path 300.
  • one side of the recirculation passage 350 is connected to the main passage 100 between one side of the main passage 100 and the bypass passage 300 in front of the reactor 200, and the other side of the recirculation passage 350 is a reactor ( 200 may be connected to the main flow path 100 between the main flow path 100 and the other side of the bypass flow path 300 in the rear.
  • the recycle blower 400 is installed on the recycle passage 350.
  • the recirculation blower 400 introduces the exhaust gas that has passed through the reactor 200 into the recirculation flow path 350.
  • the recirculation blower 400 forms a flow of the fluid inside the recirculation flow path 350 so that the exhaust gas passing through the reactor 200 flows into the recirculation flow path 350 and moves along the recirculation flow path 350 to move the reactor. 200 may be supplied to the front.
  • the reducing agent supply line 630 supplies a reducing agent to the recycle passage 350.
  • the reducing agent supply unit 600 may include a reducing agent storage unit 620 and a reducing agent supply line 630.
  • the reducing agent storage unit 620 stores a reducing agent.
  • the reducing agent stored in the reducing agent storage unit 620 may move along the reducing agent supply line 630 to be supplied to the recycle passage 350. That is, one end of the reducing agent supply line 630 may be connected to a reducing agent injection nozzle (not shown). Therefore, the reducing agent supply line 630 guides the reducing agent stored in the reducing agent storage unit 620 to be supplied to the reducing agent injection nozzle.
  • the washing water supply unit 640 supplies the washing water to the reducing agent supply line 630.
  • the washing water supplied from the washing water supply unit 640 may move along the reducing agent supply line 630 and the reducing agent injection nozzle to remove the reducing agent and foreign substances remaining in the reducing agent supply line 630 and the reducing agent injection nozzle.
  • the washing water may be water.
  • the controller 900 includes a reducing agent purge mode and a flow path purge mode, and sequentially performs a reducing agent purge mode and a flow path purge mode.
  • the control unit 900 operates the washing water supply unit 640 to supply the washing water to the reducing agent supply line 630.
  • the reducing agent supply line 630 is a state in which the reducing agent supply is blocked. That is, in the reducing agent purge mode, the control unit 900 interrupts the supply of the reducing agent supplied to the reducing agent supply line 630, and then operates the washing water supply unit 640 to supply the washing water to the reducing agent supply line 630.
  • the controller 900 operates the recirculation blower 400 to remove the exhaust gas remaining in the reactor 200 and the recirculation flow path 350.
  • the control unit 900 operates the recirculation blower 400 so that the exhaust gas remaining in the recirculation flow path 350 may be discharged to the rear of the reactor 200 after passing through the reactor 200. To operate.
  • the controller 900 performs the flow path purge mode after completion of the reducing agent purge mode, and sequentially performs the reducing agent purge mode and the flow path purge mode.
  • the reducing agent remaining in the reducing agent supply line 630 in the reducing agent purge mode of the control unit 900 is diluted and supplied to the recirculating flow path 350 by the washing water supplied from the washing water supply unit 640.
  • the reducing agent supplied to 350 may be discharged to the outside after passing through the reactor 200 in the flow path purge mode.
  • control unit 900 can effectively prevent the problem that the ammonia, etc. harmful to the human body when the reducing agent remaining in the reducing agent supply line 630 is discharged to the outside without passing through the reactor 200.
  • the controller 900 may include water generated by condensation of exhaust gas remaining on the reactor 200 and the recirculation flow path 350 in the flow path purge mode due to the low temperature of the reactor 200 or the recirculation flow path 350. Corrosion of the reactor 200 and the recirculation flow path 350 by sulfuric acid generated when the sulfur compound is included in the exhaust gas may be effectively prevented.
  • the selective catalytic reduction system 101 may further include an air supply unit 550, as shown in FIGS. 3 and 4.
  • the air supply unit 550 may supply air to the reactor 200 or the recirculation path 350.
  • the air supply unit 550 may supply external air into the reactor 200.
  • the air supply unit 550 may supply external air into the recirculation path 350.
  • the selective catalytic reduction system 101 may further include a flow path venting mode for operating the air supply unit 550 after completion of the flow path purge mode, as shown in FIG. 4.
  • the controller 900 operates the flow path venting mode after completion of the flow path purge mode. Accordingly, the controller 900 may sequentially perform a reducing agent purge mode, a flow path purge mode, and a flow path venting mode.
  • the controller 900 may operate the air supply unit 550 to maintain the pressure inside the reactor 200 and the recirculation flow path 350 at a predetermined pressure.
  • the controller 900 may have a preset pressure range.
  • the selective catalytic reduction system 101 may further include a cleaning air supply unit 550, as shown in FIG.
  • the cleaning air supply unit 550 may supply cleaning air to the reducing agent supply line 630.
  • the cleaning air supply unit 550 may supply compressed air to the reducing agent supply line 630 to remove the washing water or foreign matter remaining in the reducing agent supply line 630.
  • the control unit 900 stops the washing water supply unit 640 after the operation, and then operates the cleaning air supply unit 550 to effectively remove the washing water or foreign substances remaining in the reducing agent supply line 630. have.
  • the cleaning air supply unit 550 may be operated to supply the cleaning air to the reducing agent supply line 630. Therefore, the cleaning air supply unit 550 may effectively remove the cleaning water and foreign matter remaining in the reducing agent supply line 630 and the reducing agent nozzle.
  • control unit 900 may operate the cleaning air supply unit 550 after the washing water supply unit 640 operates, and when foreign matter remains in the reducing agent supply line 630 or the reducing agent nozzle, it is washed with washing water and then washed.
  • the air may be supplied and blown into the recirculation path 350.
  • the selective catalytic reduction system 101 may include a decomposition chamber 610, the washing water control valve 642 and the washing air control valve 652.
  • the decomposition chamber 610 may be installed on the recycle passage 350.
  • the decomposition chamber 610 may be disposed at a position relatively adjacent to the confluence point of the recirculation flow path 350 than the recirculation blower 400.
  • the decomposition chamber 610 may decompose the reducing agent injected through the reducing agent supply line 630 into ammonia by using the thermal energy of the exhaust gas passing through the recycling passage 350. Therefore, in order to reduce the nitrogen oxide contained in the exhaust gas of the present invention, urea (Urea) passing through the reducing agent supply line 630 may be decomposed into ammonia in the decomposition chamber 610 and injected into the exhaust gas.
  • urea (Urea) passing through the reducing agent supply line 630 may be decomposed into ammonia in the decomposition chamber 610 and injected into the exhaust gas.
  • an ammonia spray grid (AIG) 680 is installed in the main flow path 100 in front of the reactor 200, and a branch point of the recirculation flow path 350 may be connected thereto. That is, ammonia that has passed through the recycle passage 350 may be injected into the exhaust gas through the ammonia spray grid 680.
  • the washing water control valve 642 is operated by the controller 900.
  • the washing water supply unit 640 may include a washing water supply line 641 and a washing water control valve 642.
  • the washing water supply line 641 may guide the washing water to the reducing agent supply line 630 from a previously stored washing water storage unit (not shown).
  • the washing water control valve 642 may be installed on the washing water supply line 641 to adjust the inflow and the flow rate of the washing water supplied to the washing water supply line 641. Therefore, the controller 900 may control the opening / closing amount or the opening amount of the washing water control valve 642 when the washing water supply unit 640 is controlled.
  • the cleaning air control valve 652 is operated by the control unit 900.
  • the cleaning air supply unit 550 may include a cleaning air supply line 651 and a cleaning air control valve 652.
  • the cleaning air supply line 651 may compress the pre-stored cleaning air storage unit or outside air, which is not shown, to guide the cleaning air to the reducing agent supply line 630.
  • the cleaning air control valve 652 may be installed on the cleaning air supply line 651 to adjust the inflow and the flow rate of the cleaning air supplied to the cleaning air supply line 651. Therefore, when the control unit 900 controls the cleaning air supply unit 550, the opening and closing amount of the cleaning air control valve 652 may be adjusted.
  • the bypass valve 310, the first valve 110 and the second valve 120 may further include.
  • the bypass valve 310 may selectively shield the inflow of the exhaust gas flowing into the bypass passage 300.
  • the bypass valve 310 may be installed on the bypass passage 300.
  • the bypass valve 310 when the bypass valve 310 is closed, the exhaust gas discharged from the engine 10 may be introduced into the reactor 200 through the main flow path 100. Alternatively, when the bypass valve 310 is opened, the exhaust gas discharged from the engine 10 may flow into the bypass passage 300.
  • the first valve 110 may be installed on the main flow path 100 in front of the reactor 200. Specifically, the first valve 110 may be installed between the branch point of the bypass flow path 300 and the confluence point of the recirculation flow path 350. In detail, the first valve 110 may selectively control the inflow of the exhaust gas introduced into the reactor 200.
  • the second valve 120 may be installed on the main flow path 100 behind the reactor 200. Specifically, the second valve 120 may be installed between the confluence point of the bypass flow path 300 and the branch point of the recirculation flow path 350. Specifically, the second valve 120 may control the inflow of the exhaust gas passing through the bypass passage 300 into the reactor 200 and the recycle passage 350. For example, the second valve 120 may be controlled by the controller 900 and control the opening amount of the internal flow path of the main flow path 100.
  • the controller 900 may open the bypass valve 310 as shown in FIG. 3.
  • the exhaust gas may pass through the bypass passage 300 in the passage purge mode.
  • the controller 900 may close the first valve 110. Specifically, the exhaust gas is blocked from entering the reactor 200. That is, in the flow path purge mode, the exhaust gas may bypass the reactor 200.
  • the controller 900 opens the second valve 120 at least partially (within a range of 1% to 45% of the total area of the entire main flow path 100).
  • the second valve 120 may be controlled such that at least part of the inside of the main flow path 100 is opened so that the exhaust gas passing through the reactor 200 is discharged to the main flow path 100.
  • the second valve 120 may be controlled to open at least a portion of the main flow path 100 and to close the remaining main flow path 100.
  • the controller 900 may operate the recirculation blower 400. Therefore, the remaining exhaust gas moved along the recycle passage 350 may be discharged to the outside through the main passage 100 behind the reactor 200 after passing through the reactor 200. That is, the control unit 900 passes the remaining exhaust gas between the main flow path 100 and the recirculation flow path 350 between the first valve 110 and the second valve 120 and passes through the reactor 200. 200) It can be discharged to outside effectively.
  • the residual exhaust gas passing through the reactor 200 by the recirculation blower 400 is discharged between the second valve 120 and the main flow path 100, so that the exhaust gas passing through the bypass flow path 300 is the recirculation flow path. It is possible to effectively prevent the flow into the 350 and the reactor 200.
  • control unit 900 of the selective catalytic reduction system 101 may operate the air supply unit 550 when the recirculation blower 400 operates.
  • the controller 900 may operate the recirculation blower 400 and the air supply unit 550 in the flow path purge mode. Therefore, the sulfur oxide contained in the exhaust gas remaining in the reactor 200 and the recirculation path 350 may be effectively discharged to the outside of the reactor 200. Specifically, when external air flows into the reactor 200 or the recirculation path 350 by the operation of the air supply unit 550, the concentration of sulfur oxide included in the exhaust gas may be reduced. In addition, the air supply unit 550 may effectively discharge the exhaust gas remaining in the recycle flow path 350 and the reactor 200 to the main flow path 100 behind the reactor 200 together with the operation of the recycle blower 400. have.
  • control unit 900 of the selective catalytic reduction system 101 stops the operation of the recirculation blower 400 and closes the second valve 120. And stop the operation of the air supply unit 550 to complete the flow path purge mode.
  • the controller 900 may have a preset recirculation blower operation time. Accordingly, the controller 900 may count the operation time of the recycle blower 400 based on a signal driving the timer or the recycle blower 400, which is not shown, and compare the operation time with the preset recycle blower operation time. In detail, the controller 900 may stop the operation of the recirculation blower 400 when the operation time of the recirculation blower 400 is different from the preset recirculation blower operation time.
  • controller 900 may close the second valve 120 and stop the operation of the air supply unit 550 after the operation of the recirculation blower 400 is stopped.
  • the controller 900 may control the second valve 120 to close the main flow path 100.
  • the controller 900 may stop the operation of the air supply unit 550.
  • the controller 900 may stop the operation of the recirculation blower 400 and the air supply unit 550 when the flow path purge is completed and control the second valve 120 to close the main flow path 100.
  • the selective catalytic reduction system 101 may further include a pressure detection sensor 750 for detecting the internal pressure of the recirculation flow path 350 in the flow path vent mode.
  • the first valve 110 and the second valve 120 are closed and the bypass valve 310 is open.
  • the main flow path between the closed first valve 110 and the closed second valve 120 The pressure between the 100 and the recirculation flow path 350 is raised.
  • the main flow path between the closed first valve 110 and the closed second valve 120 even when an abnormality occurs in the airtightness caused by the repeated use of the first valve 110 or the second valve 120, the main flow path between the closed first valve 110 and the closed second valve 120.
  • the pressure detection sensor 750 may detect an internal pressure between the main flow path 100 and the recirculation flow path 350 between the closed first valve 110 and the closed second valve 120.
  • the pressure setting range is preset in the control unit 900.
  • the controller 900 is preset to the first set pressure and the second set pressure. In one example, the first set pressure value is higher than the second set pressure.
  • the controller 900 may control the operation of the air supply unit 550 according to the preset pressure setting range. Specifically, the internal pressure between the main flow path 100 and the recirculation flow path 350 between the closed first valve 110 and the closed second valve 120 detected by the pressure detection sensor 750 is first set. When the pressure is smaller than the pressure, the controller 900 may stop the operation of the air supply unit 550.
  • the internal pressure between the main flow path 100 and the recirculation flow path 350 between the closed first valve 110 and the closed second valve 120 detected by the pressure detection sensor 750 is the second set pressure. If less, the control unit 900 operates the air supply unit 550 to operate the internal pressure between the main flow path 100 and the recirculation flow path 350 between the closed first valve 110 and the closed second valve 120. It can be made higher than the pressure of the exhaust gas discharged from the engine 10 or the pressure of the exhaust gas passed through the bypass flow path (300).
  • control unit 900 between the main flow path 100 and the recirculation flow path 350 between the closed first valve 110 and the closed second valve 120 according to the pressure detected by the pressure detection sensor 750.
  • the air supply unit 550 may be operated such that an internal pressure of the air is formed between the first set pressure and the second set pressure.
  • the selective catalytic reduction system 101 may further include a heating member (500).
  • the heating member 500 When the heating member 500 is operated, fuel is supplied, and the exhaust gas passing through the recirculation flow path 350 may be heated. Specifically, the heating member 500 may be operated to effectively decompose urea injected in the decomposition chamber 610 into ammonia. In addition, the heating member 500 may be operated by the control unit 900.
  • the air supply unit 550 of the selective catalytic reduction system 101 is a combustion air supply member 510, the atomizing air supply member 800 for supplying air for atomizing the reducing agent or fuel atomization It may be one of a soot blower 700 or a fresh air supply valve 410.
  • the combustion air supply member 510 supplies external air necessary for combustion of the heating member 500.
  • the control unit 900 operates the combustion air supply member 510 while stopping the fuel supply to the heating member 500 to supply external air to the heating member 500 to recycle the flow path.
  • the outside air may be introduced through the 350.
  • the combustion air supply member 510 may include an external air supply valve 512 and an external air supply blower 511 controlled by the controller 900.
  • the atomization air supply member 800 may supply compressed air for atomizing the reducing agent supplied to the recirculation flow path 350 or for atomizing the fuel injected into the heating member 500.
  • the atomization air supply member 800 may be operated by the control unit 900.
  • the atomizing air supply member 800 may help atomize the reducing agent injected into the decomposition chamber 610 or atomize the fuel injected into the heating member 500.
  • the atomizing air supply member 800 is operated as the air supply unit 550, the reducing agent injection may be stopped in the decomposition chamber 610 and the fuel supply may be stopped in the heating member 500.
  • the atomization air supply member 800 may supply compressed air to the decomposition chamber 610 or the heating member 500 to allow the compressed air to flow through the recirculation flow path 350.
  • the soot blower 700 supplies fluid toward the catalyst inside the reactor 200. Specifically, the fluid supplied into the reactor 200 through the soot blower 700 may allow foreign substances attached to the catalyst to be discharged to the outside of the reactor 200. In addition, the soot blower 700 may be operated by the controller 900. Specifically, the fluid may be supplied into the reactor 200 when the soot blower 700 operates as the air supply unit 550.
  • the fresh air supply valve 410 is connected to the recirculation flow path 350.
  • the novel supply valve 410 may be positioned to be relatively adjacent to the branch point of the recirculation flow path 350 than the recirculation blower 400.
  • the fresh air supply valve 410 may be selectively controlled by the controller 900 to supply fresh air to the recirculation flow path 350.
  • the control unit 900 when the control unit 900 operates in the flow path purge mode, when the air supply unit 550 is the draw air supply valve 410, the recirculation blower 400 effectively supplies the recycle flow path 350 to the recycle flow path 350. ) Can be transferred along. That is, the new air supplied over the entire region of the recirculation flow path 350 may be moved, and sulfur oxides contained in the exhaust gas remaining in the recirculation flow path 350 may be removed and diluted.
  • control unit 900 of the selective catalytic reduction system 101 will be described.
  • the controller stops the selective catalytic reduction (SCR) operation to reduce the nitrogen oxides contained in the exhaust gas of the selective catalytic reduction system. That is, the controller stops the supply of the reducing agent and then performs the process described below.
  • SCR selective catalytic reduction
  • a reducing agent purge mode for removing the reducing agent remaining in the reducing agent supply line is performed (S100). That is, the foreign matter attached to the reducing agent supply line or the reducing agent nozzle connected thereto or the reducing agent remaining in the inside is removed.
  • a flow path purge mode for removing the exhaust gas remaining in the reactor and the recycle flow path is performed (S200). That is, when sulfur oxides contained in the exhaust gas remaining in the reactor and in the recirculation passage remain, the reactor and sulfuric acid generated when combined with water condensed in the reactor and the recirculation passage by the temperature lowered after the SCR operation is stopped. The recycle passage corrodes. Thus, the flow path purge mode removes the exhaust gas remaining inside the reactor and the recycle flow path.
  • a flow path venting mode is performed in which the inside of the reactor and the recirculation path are formed to be relatively higher than the pressure of the exhaust gas discharged from the engine (S300). Specifically, before the flow path venting mode or after completion of the flow path purge mode, the front and rear of the reactor are closed and a closed loop is formed between the reactor and the recirculation flow path.
  • the flow path venting mode allows the pressure inside the reactor and the recycle flow path in which the closed loop is formed to be formed relatively higher than the pressure of the outside exhaust gas, thereby preventing the exhaust gas from flowing into the closed loop.
  • control unit of the selective catalytic reduction system 101 installed in the vessel enters the sea area with the emission restrictions of the exhaust gas, performs a selective catalytic reduction (SCR) operation to remove the nitrogen oxide contained in the exhaust gas.
  • SCR selective catalytic reduction
  • the selective catalytic reduction system 101 described below describes a process after the selective catalytic reduction (SCR) operation is stopped.
  • the injection of the reducing agent is stopped (S100). Specifically, the injection of the reducing agent which is mixed with the exhaust gas to reduce the nitrogen oxide is stopped.
  • the control unit supplies the washing water to the reducing agent supply line to remove the reducing agent remaining in the reducing agent supply line or the reducing agent nozzle connected thereto.
  • the washing water passing through the reducing agent supply line and the reducing agent nozzle is supplied to the recycle passage through the decomposition chamber. Therefore, the remaining reducing agent may be supplied to the recirculation path instead of being discharged to the outside, so that it may be mixed with the recirculation path and the exhaust gas remaining in the reactor, and then discharged to the outside after passing through the reactor.
  • the washing water supply valve opening time is compared with the predetermined washing water supply valve opening time (S130).
  • the control unit continues to count the washing water supply valve opening time until the washing water supply valve opening time stored in the control unit is reached.
  • washing water supply valve opening time is less than the predetermined washing water supply valve opening time, the washing water supply valve opening is maintained.
  • washing water supply valve opening time exceeds the predetermined washing water supply valve opening time
  • the washing water supply valve is closed (S140).
  • the control unit supplies the cleaning air to the reducing agent supply line to remove the washing water or foreign matter remaining in the reducing agent supply line or the reducing agent nozzle connected thereto. That is, the cleaning air may be supplied to the reducing agent supply line to dry the reducing agent supply line or the inside of the reducing agent nozzle connected thereto.
  • the control unit continues to count the cleaning air supply valve opening time until the cleaning air supply valve opening time stored in the control unit is reached.
  • the cleaning air supply valve opening time is less than the predetermined cleaning air supply valve opening time, the cleaning air supply valve opening is continuously maintained.
  • the cleaning air supply valve opening time exceeds the predetermined cleaning air supply valve opening time, the cleaning air supply valve is closed (S170).
  • the controller completes the operation of the reducing agent purge mode (S100). Then, the flow path purge mode S200 is performed.
  • Air is supplied to the reactor or the recirculation flow path (S230).
  • the air supplied to the reactor or the recycle passage reduces the concentration of sulfur oxides contained in the exhaust gas remaining in the reactor and the recycle passage.
  • a part of the second valve is opened (S240).
  • the control unit opens a part of the second valve so that the exhaust gas passing through the bypass flow passage to the rear of the reactor is not re-introduced, but is discharged through the rear of the reactor together with the recycle flow path and the air supplied with the exhaust gas remaining in the reactor.
  • the recycle blower is operated (S250).
  • the air and remaining exhaust gas supplied between the recycle passage and the reactor have a flow from the recycle passage to the front of the reactor by an operated recycle blower. That is, the exhaust gas remaining between the reactor and the recirculation passage passes through the reactor and then is discharged to the outside of the reactor.
  • the control unit continues to count the operating time of the recycle blower until the recycle blower operating time stored in the control unit is reached.
  • the controller completes the operation of the flow path purge mode S200. Then, the flow path venting mode S300 is performed.
  • the flow path venting mode S300 will be described. And the operation process of the flow path venting mode (S300) will be described sequentially. As described above, the first valve and the second valve are closed before the flow path venting mode S300 is performed.
  • Air is supplied into the reactor and the recirculation flow path between the closed first valve and the closed second valve (S310). At this time, the pressure between the reactor and the recirculation passage between the first valve closed by the supplied air and the second valve closed is higher than the pressure of the exhaust gas passing through the bypass passage and passing through the main passage.
  • the pressure detection sensor detects a pressure in the reactor and the recirculation flow path between the closed first valve and the closed second valve (S320).
  • the detected pressure is compared with the first preset pressure preset in the controller (S330).
  • the pressure is detected while maintaining an air supply into the reactor and the recirculation flow path between the closed first valve and the closed second valve.
  • the redetection pressure inside the reactor and the recirculation flow path between the closed first valve and the closed second valve is compared with the second set pressure preset in the controller (S350).
  • control unit maintains the pressure in the reactor and the recirculation flow path between the closed first valve and the closed second valve to be 1.1 bar to 1.6 bar.
  • the flow path venting mode S300 may be stopped by an operator, or may be stopped when the ship enters an emission gas regulating area.
  • the selective catalytic reduction system 101 can effectively remove the reducing agent remaining in the reducing agent supply line and the exhaust gas remaining in the reactor and the recycle passage.
  • the selective catalytic reduction system 101 can effectively prevent corrosion inside the reactor and the recycle passage.
  • the selective catalytic reduction system according to the present invention effectively removes the reducing agent remaining in the reducing agent supply line to effectively prevent ammonia from being discharged to the outside of the reactor, and removes the exhaust gas remaining in the reactor and the recycling passage, thereby removing the reactor and the recycling passage. Corrosion can be effectively prevented from inside.
  • first valve 120 second valve
  • bypass valve 350 recirculation flow path
  • heating member 510 combustion air supply member

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Abstract

본 발명의 실시예는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 배기가스에 함유된 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매 환원 시스템은 환원제 공급라인으로 환원제 공급을 차단시킨 후 세정수 공급부를 제어하여 상기 환원제 공급라인에 잔류하는 환원제 또는 이물질을 제거하는 환원제 퍼지 모드와 재순환 블로워를 동작시켜 반응기 및 재순환 유로 내부에 잔류하는 배기가스를 제거하는 유로 퍼지 모드를 포함하며 환원제 퍼지 모드와 유로 퍼지 모드를 순차적으로 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

선택적 촉매 환원 시스템
본 발명의 실시예는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기가스에 함유하는 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시킨다. 구체적으로, 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스에 환원제를 분사하여 환원제와 혼합된 배기가스가 촉매를 통과하여 질소 또는 물로 배출되도록 한다.
그리고 배기가스에는 황산화물이 함유되어 있다. 구체적으로, 연료를 연소시켜 동력을 생성하는 엔진에 의한 배기가스는 질소산화물뿐만 아니라 황산화물을 포함하고 있다.
이러한 배기가스에 함유된 황산화물은 엔진의 동작이 중지된 경우 낮아지는 배기유로의 온도에 의해 배기가스가 이슬점에 다다른 경우 생성되는 물과 결합되어 배기유로 내부를 부식시키는 문제점이 있다. 그리고 반응기 또한 부식되는 문제점이 있다.
이러한 배기유로 및 반응기의 부식으로 인해, 배기유로 및 반응기의 수명이 저감되어 이를 교체하기 위한 비용 및 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 그리고 이러한 황산이 외부로 배출시 인체 및 외부환경에 심각한 손상을 가져올 수 있다.
본 발명의 실시예는 환원제 공급라인에 잔류하는 환원제 및 반응기와 재순환 유로 내에 잔류하는 배기가스를 제거할 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스에 함유된 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 배기가스가 통과하는 메인유로와, 상기 메인유로 상에 설치되고 내부에 촉매가 설치된 반응기와, 상기 반응기 후방의 메인유로로부터 분기되어 상기 반응기를 통과한 배기가스가 상기 반응기 전방의 메인유로로 유입되도록 재순환 시키는 재순환 유로와, 상기 재순환 유로에 설치되어 상기 반응기를 통과한 배기가스를 상기 재순환 유로로 유입시키는 재순환 블로워와, 상기 재순환 유로로 환원제를 공급하는 환원제 공급라인과, 상기 환원제 공급라인을 향해 세정수를 공급하는 세정수 공급부, 그리고 상기 환원제 공급라인으로 환원제 공급을 차단시킨 후 상기 세정수 공급부를 제어하여 상기 환원제 공급라인에 잔류하는 환원제 또는 이물질을 제거하는 환원제 퍼지 모드와 상기 재순환 블로워를 동작시켜 상기 반응기 및 상기 재순환 유로 내부에 잔류하는 배기가스를 제거하는 유로 퍼지 모드를 포함하며 상기 환원제 퍼지 모드와 상기 유로 퍼지 모드를 순차적으로 수행하는 제어부를 포함한다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 반응기 또는 상기 재순환 유로로 공기를 공급 시키는 공기 공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 유로 퍼지 모드 완료 후, 상기 공기 공급부를 동작시켜 상기 반응기 및 상기 재순환 유로 내부의 압력이 기설정된 압력으로 유지시키는 유로 벤팅 모드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 환원제 공급라인에 세정 공기를 공급하는 세정 공기 공급부를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 환원제 퍼지 모드 시 상기 세정수 공급부 동작 후 상기 공기 공급부를 제어하여 상기 환원제 공급라인에 잔류하는 세정수 또는 이물질을 제거할 수 있다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 재순환 유로에 설치되고 상기 환원제 공급라인을 통해 환원제가 분사되는 분해챔버와, 상기 제어부에 의해 제어되며 상기 환원제 공급라인으로 공급되는 세정수의 공급을 제어하는 세정수 제어밸브, 그리고 상기 제어부에 의해 제어되며 상기 환원제 공급라인으로 공급되는 세정 공기의 공급을 제어하는 세정 공기 제어밸브를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 반응기 전방의 메인유로 에서 분기되어 상기 배기가스가 상기 반응기를 우회하여 상기 반응기 후방의 메인유로에 합류시키는 우회유로와, 상기 우회유로로 배기가스의 유입을 선택적으로 차폐 가능한 우회밸브와, 상기 반응기 전방의 메인유로에 설치된 제1 밸브, 그리고 상기 반응기 후방의 메인유로에 설치된 제2 밸브를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 유로 퍼지 모드 시 상기 우회밸브를 개방시키고 상기 제1 밸브를 폐쇄시키고 상기 제2 밸브를 일부 개방시킨 후 상기 재순환 블로워를 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 재순환 블로워 동작시 상기 공기 공급부를 동작시켜 상기 반응기 전방 및 상기 재순환 유로 상에 잔류 하는 배기가스가 상기 반응기를 통과하여 상기 반응기 후방의 메인유로로 배출되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 재순환 블로워를 기설정된 재순환 블로워 동작시간 동안 동작시킨 후, 상기 재순환 블로워의 동작을 중지 시키고 상기 제2 밸브를 폐쇄시키고 상기 공기 공급부의 동작을 정지 시킨 후 상기 유로 퍼지 모드를 완료할 수 있다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 폐쇄된 상기 제1 밸브와 폐쇄된 상기 제2 밸브 사이의 상기 메인유로 또는 상기 재순환 유로의 내부 압력을 검출하는 압력 검출센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 재순환 유로 상에 설치되어 상기 재순환 유로를 통과하는 배기가스를 승온 가능한 가열부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 공기 공급부는 상기 가열부재의 연소시 필요한 외기를 공급하는 연소 공기 공급부재, 그리고 상기 재순환 유로로 공급된 환원제의 미립화 또는 상기 가열부재에 분사되는 연료의 미립화를 위해 공기를 공급하는 미립화 공기 공급부재 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 공기 공급부는 상기 반응기 내부의 촉매를 향해 유체를 공급하는 수트블로워, 또는 상기 재순환 유로로 신기를 공급하는 신기 공급밸브 중 어느 하나일 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기가스에 함유된 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매 환원 시스템은, 상기 배기가스가 통과하는 메인유로와, 상기 메인유로 상에 설치되고 내부에 촉매가 설치된 반응기와, 상기 반응기 후방의 메인유로로부터 분기되어 상기 반응기를 통과한 배기가스가 상기 반응기 전방의 메인유로로 유입되도록 재순환 시키는 재순환 유로와, 상기 재순환 유로에 설치되어 상기 반응기를 통과한 배기가스를 상기 재순환 유로로 유입시키는 재순환 블로워와, 상기 재순환 유로로 환원제를 공급하는 환원제 공급라인과, 상기 환원제 공급라인을 향해 세정수를 공급하는 세정수 공급부와, 상기 반응기 또는 상기 재순환 유로로 공기를 공급시키며 상기 반응기 내부의 촉매를 향해 유체를 공급하는 수트블로워 또는 상기 재순환 유로로 신기를 공급하는 신기 공급밸브 중 어느 하나를 포함하는 공기 공급부 및, 상기 환원제 공급라인으로 환원제 공급을 차단시킨 후 상기 세정수 공급부를 제어하여 상기 환원제 공급라인에 잔류하는 환원제 또는 이물질을 제거하는 환원제 퍼지 모드와 상기 재순환 블로워를 동작시켜 상기 반응기 및 상기 재순환 유로 내부에 잔류하는 배기가스를 제거하는 유로 퍼지 모드와 상기 공기 공급부를 동작시켜 상기 반응기 또는 상기 재순환 유로 내부의 압력을 증가시키는 유로 벤팅 모드를 포함하며 상기 환원제 퍼지 모드와 상기 유로 퍼지 모드 그리고 상기 유로 벤팅 모드를 순차적으로 수행하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 환원제 공급라인에 잔류하는 환원제를 효과적으로 제거하여 반응기 외부로 암모니아가 배출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 반응기와 재순환 유로 내에 잔류하는 배기가스를 제거하여 반응기와 재순환 유로 내부가 부식되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템이 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원동작을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템이 환원제 퍼지 모드를 수행하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템이 유로 퍼지 모드를 수행하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 선택적 촉매 환원 시스템이 유로 벤팅 모드를 수행하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 제어부의 동작을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 6은 도 5의 제어부의 동작을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
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.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 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 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)을 설명한다.
선택적 촉매 환원 시스템(101)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 메인유로(100)와 반응기(200)와 재순환 유로(350)와 재순환 블로워(400)와 환원제 공급라인(630)과 세정수 공급부(640) 그리고 제어부(900)를 포함한다.
메인유로(100)는 배기가스가 통과한다. 구체적으로, 메인유로(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10)과 연결되어 엔진(10)에서 배출되는 배기가스가 외부로 배출되도록 안내한다.
반응기(200)는 내부에 촉매가 배치된다. 구체적으로, 촉매는 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)을 저감시킬 수 있는 선택적 환원 촉매일 수 있다. 또한, 반응기(200)는 메인유로(100) 상에 설치된다. 따라서, 메인유로(100)를 통과한 배기가스는 반응기(200)를 통과하여 배출될 수 있다.
우회유로(300)는 반응기(200) 전방의 메인유로(100)에서 분기되어 배기가스가 반응기(200)를 우회하여 반응기(200) 후방의 메인유로(100)에 합류되도록 한다. 구체적으로, 우회유로(300)의 분기점은 반응기(200) 전방의 메인유로(100)와 연결되고, 우회유로(300)의 합류점은 반응기(200) 후방의 메인유로(100)와 연결될 수 있다.
재순환 유로(350)는 반응기(200) 후방의 메인유로(100)로부터 분기되어 반응기(200)를 통과한 배기가스가 반응기(200) 전방의 메인유로(100)로 유입되도록 안내한다. 구체적으로, 재순환 유로(350)의 분기점은 반응기(200) 후방의 메인유로(100)와 우회유로(300)의 합류점 사이이고, 재순환 유로(350)의 합류점은 반응기(200) 전방의 메인유로(100)와 우회유로(300)의 분기점 사이이다. 다시 말해, 재순환 유로(350)의 일측은 반응기(200) 전방의 메인유로(100)와 우회유로(300) 일측 사이의 메인유로(100)와 연결되고, 재순환 유로(350)의 타측은 반응기(200) 후방의 메인유로(100)와 우회유로(300) 타측 사이의 메인유로(100)와 연결될 수 있다.
재순환 블로워(400)는 재순환 유로(350) 상에 설치된다. 또한, 재순환 블로워(400)는 반응기(200)를 통과한 배기가스를 재순환 유로(350)로 유입시킨다. 구체적으로, 재순환 블로워(400)는 재순환 유로(350) 내부의 유체의 흐름을 형성하여 반응기(200)를 통과한 배기가스가 재순환 유로(350)로 유입되어 재순환 유로(350)를 따라 이동하여 반응기(200) 전방으로 공급되도록 할 수 있다.
환원제 공급라인(630)은 재순환 유로(350)로 환원제를 공급한다. 구체적으로, 환원제 공급부(600)는 환원제 저장부(620)와 환원제 공급라인(630)을 포함할 수 있다. 환원제 저장부(620)에는 환원제가 저장된다. 환원제 저장부(620)에 저장된 환원제는 환원제 공급라인(630)을 따라 이동하여 재순환 유로(350)로 공급될 수 있다. 즉, 환원제 공급라인(630)의 일단에는 도시되지 않은 환원제 분사노즐과 연결될 수 있다. 따라서, 환원제 공급라인(630)은 환원제 저장부(620)에 저장된 환원제가 환원제 분사노즐로 공급되도록 안내한다.
세정수 공급부(640)는 환원제 공급라인(630)에 세정수를 공급한다. 또한, 세정수 공급부(640)로부터 공급된 세정수는 환원제 공급라인(630) 및 환원제 분사노즐을 따라 이동하며 환원제 공급라인(630)과 환원제 분사노즐 내부에 잔류하는 환원제와 이물질을 제거할 수 있다. 일예로, 세정수는 물일 수 있다.
제어부(900)는 환원제 퍼지 모드와 유로 퍼지 모드를 포함하며 환원제 퍼지 모드와 유로 퍼지 모드를 순차적으로 수행한다.
제어부(900)는 환원제 퍼지 모드 시, 도 2에 도시된 바와 같이, 세정수 공급부(640)를 동작시켜 환원제 공급라인(630)으로 세정수가 공급되도록 한다. 이때, 환원제 공급라인(630)에는 환원제 공급이 차단된 상태이다. 즉, 제어부(900)는 환원제 퍼지 모드 시, 환원제 공급라인(630)에 공급되는 환원제 공급을 차단 시킨 후 세정수 공급부(640)를 동작시켜 환원제 공급라인(630)으로 세정수가 공급되도록 한다.
또한, 제어부(900)는 유로 퍼지 모드 시, 도 3에 도시된 바와 같이, 재순환 블로워(400)를 동작시켜 반응기(200) 및 재순환 유로(350) 내부에 잔류하는 배기가스를 제거한다. 구체적으로, 제어부(900)는 재순환 블로워(400)를 동작시켜 재순환 유로(350) 내부에 잔류하는 배기가스가 반응기(200)를 통과하 반응기(200) 후방으로 배출될 수 있도록 재순환 블로워(400)를 동작시킨다.
그리고, 제어부(900)는 환원제 퍼지 모드 완료 후 유로 퍼지 모드를 수행하며, 환원제 퍼지 모드와 유로 퍼지 모드를 순차적으로 수행한다.
따라서, 제어부(900)의 환원제 퍼지 모드 시 환원제 공급라인(630)에 잔류하는 환원제는 세정수 공급부(640)로부터 공급된 세정수에 의해 재순환 유로(350)로 희석되어 공급되고, 이러한 재순환 유로(350)로 공급된 환원제는 유로 퍼지 모드시 반응기(200)를 통과한 후 외부로 배출될 수 있다.
즉, 제어부(900)는 환원제 공급라인(630)에 잔류하는 환원제가 반응기(200)를 통과하지 않고 외부로 배출되는 경우, 암모니아 등이 인체에 유해한 영향을 끼치는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 제어부(900)는 유로 퍼지 모드 시, 반응기(200)와 재순환 유로(350) 상에 잔류하는 배기가스가 반응기(200) 또는 재순환 유로(350)의 낮은 온도로 인해 응축되어 발생되는 물과 배기가스에 포함된 황화합물과의 결합시 발생되는 황산에 의한 반응기(200) 및 재순환 유로(350)의 부식을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 공기 공급부(550)를 더 포함할 수 있다.
공기 공급부(550)는 반응기(200) 또는 재순환 유로(350)로 공기를 공급시킬 수 있다. 구체적으로, 공기 공급부(550)는 반응기(200) 내부로 외부 공기를 공급시킬 수 있다. 또는, 공기 공급부(550)는 재순환 유로(350) 내부로 외부 공기를 공급시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 유로 퍼지 모드 완료 후 공기 공급부(550)를 동작 시키는 유로 벤팅 모드를 더 포함할 수 있다.
제어부(900)는 유로 벤팅 모드를 유로 퍼지 모드 완료 후 동작한다. 따라서, 제어부(900)는 환원제 퍼지 모드, 유로 퍼지 모드, 그리고 유로 벤팅 모드를 순차적으로 수행할 수 있다.
제어부(900)는 공기 공급부(550)를 동작시켜 반응기(200) 및 재순환 유로(350) 내부의 압력이 기설정된 압력으로 유지시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)에는 압력 범위가 기설정되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 세정 공기 공급부(550)를 더 포함할 수 있다.
세정 공기 공급부(550)는 환원제 공급라인(630)에 세정 공기를 공급할 수 있다. 일예로, 세정 공기 공급부(550)는 환원제 공급라인(630) 내부에 압축공기를 공급하여 환원제 공급라인(630) 내부에 잔류하는 세정수 또는 이물질이 제거되도록 할 수 있다.
제어부(900)는 환원제 퍼지 모드 시, 세정수 공급부(640) 동작 후 이를 정지 시킨 후, 세정 공기 공급부(550)를 동작시켜 환원제 공급라인(630)에 잔류하는 세정수 또는 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다. 구체적으로, 세정 공기 공급부(550)의 동작이 완료된 후 세정 공기 공급부(550)를 동작시켜 환원제 공급라인(630)으로 세정 공기를 공급할 수 있다. 따라서, 세정 공기 공급부(550)는 환원제 공급라인(630) 및 환원제 노즐에 잔여 하는 세정수 및 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
그리고, 제어부(900)는 세정수 공급부(640) 동작 후 세정 공기 공급부(550)를 동작시킬 수 있어, 이물질이 환원제 공급라인(630) 또는 환원제 노즐에 잔여 하는 경우 이를 세정수를 통해서 녹인 후 세정 공기를 공급하여 재순환 유로(350) 내부로 불어낼 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 분해챔버(610)와 세정수 제어밸브(642)와 세정 공기 제어밸브(652)를 포함할 수 있다.
분해챔버(610)는 재순환 유로(350) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로, 분해챔버(610)는 재순환 블로워(400) 보다 재순환 유로(350)의 합류점과 상대적으로 인접한 위치에 배치될 수 있다.
분해챔버(610)는 재순환 유로(350)를 통과한 배기가스의 열에너지를 이용하여 환원제 공급라인(630)을 통과해 분사된 환원제를 암모니아로 분해시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시키기 위해 환원제 공급라인(630)을 통과하는 우레아(Urea)를 분해챔버(610) 내부에서 암모니아로 분해시켜 배기가스에 분사시킬 수 있다. 구체적으로, 반응기(200) 전방의 메인유로(100)에는 암모니아 분사 그리드(AIG)(680)가 설치되고, 이와 재순환 유로(350)의 분기점이 연결될 수 있다. 즉, 재순환 유로(350)를 통과한 암모니아가 암모니아 분사 그리드(680)를 통해 배기가스에 분사될 수 있다.
세정수 제어밸브(642)는 제어부(900)에 의해 동작된다. 구체적으로, 세정수 공급부(640)는 세정수 공급라인(641)과 세정수 제어밸브(642)를 포함할 수 있다. 세정수 공급라인(641)은 도시되지 않은 기저장된 세정수 저장부로부터 세정수가 환원제 공급라인(630)으로 공급되도록 안내할 수 있다. 세정수 제어밸브(642)는 세정수 공급라인(641) 상에 설치되어, 세정수 공급라인(641)으로 공급되는 세정수의 유입 및 유량을 조절할 수 있다. 따라서, 제어부(900)가 세정수 공급부(640)를 제어시 세정수 제어밸브(642)의 개폐 또는 개도량을 제어할 수 있다.
세정 공기 제어밸브(652)는 제어부(900)에 의해 동작된다, 구체적으로, 세정 공기 공급부(550)는 세정 공기 공급라인(651)과 세정 공기 제어밸브(652)를 포함할 수 있다. 세정 공기 공급라인(651)은 도시되지 않은 기저장된 세정 공기저장부 또는 외기를 압축시켜 세정 공기가 환원제 공급라인(630)으로 공급되도록 안내할 수 있다. 세정 공기 제어밸브(652)는 세정 공기 공급라인(651) 상에 설치되어, 세정 공기 공급라인(651)으로 공급되는 세정 공기의 유입 및 유량을 조절할 수 있다. 따라서, 제어부(900)가 세정 공기 공급부(550)를 제어시 세정 공기 제어밸브(652)의 개폐 및 개도량을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 우회밸브(310)와 제1 밸브(110)와 제2 밸브(120)를 더 포함할 수 있다.
우회밸브(310)는 우회유로(300)로 유입되는 배기가스의 유입을 선택적으로 차폐할 수 있다. 구체적으로, 우회밸브(310)는 우회유로(300) 상에 설치될 수 있다.
즉, 우회밸브(310)가 폐쇄되면, 엔진(10)에서 배출된 배기가스는 메인유로(100)를 통해 반응기(200) 내부로 유입될 수 있다. 또는, 우회밸브(310)가 개방되면, 엔진(10)에서 배출되는 배기가스는 우회유로(300)로 유입될 수 있다.
제1 밸브(110)는 반응기(200) 전방의 메인유로(100) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제1 밸브(110)는 우회유로(300)의 분기점과 재순환 유로(350)의 합류점 사이에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제1 밸브(110)는 반응기(200) 내부로 유입되는 배기가스의 유입을 선택적으로 제어할 수 있다.
제2 밸브(120)는 반응기(200) 후방의 메인유로(100) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제2 밸브(120)는 우회유로(300)의 합류점과 재순환 유로(350)의 분기점 사이에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제2 밸브(120)는 우회유로(300)를 통과한 배기가스가 반응기(200) 및 재순환 유로(350)로 유입되는 것을 제어할 수 있다. 일례로, 제2 밸브(120)는 제어부(900)에 의해 제어되며 메인유로(100) 내부 유로의 개도량을 제어할 수 있다.
제어부(900)는 유로 퍼지 모드 시, 도 3에 도시한 바와 같이, 우회밸브(310)를 개방시킬 수 있다. 구체적으로, 유로 퍼지 모드 시 배기가스는 우회유로(300)를 통과할 수 있다.
또한, 유로 퍼지 모드 시, 제어부(900)는 제1 밸브(110)를 폐쇄시킬 수 있다. 구체적으로, 배기가스는 반응기(200)로의 유입이 차단된다. 즉, 유로 퍼지 모드 시, 배기가스는 반응기(200)를 우회할 수 있다.
그리고, 유로 퍼지 모드 시, 도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(900)는 제2 밸브(120)를 적어도 일부(전체 메인유로(100)의 전체 면적의 1% 내지 45% 범위 내로) 개방시킬 수 있다. 즉, 제2 밸브(120)는 반응기(200)를 통과한 배기가스가 메인유로(100)로 배출되도록 메인유로(100) 내부가 적어도 일부만 개방되도록 제어될 수 있다. 다시 말해, 제2 밸브(120)는 메인유로(100)의 내부가 적어도 일부만 개방되도록 하고 나머지 메인유로(100)를 폐쇄하는 방향으로 제어될 수 있다.
또한, 제어부(900)는 재순환 블로워(400)를 동작시킬 수 있다. 따라서, 재순환 유로(350)를 따라 이동한 잔류하는 배기가스는 반응기(200)를 통과한 후 반응기(200) 후방의 메인유로(100)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 즉, 제어부(900)는 제1 밸브(110)와 제2 밸브(120) 사이의 메인유로(100) 그리고 재순환 유로(350) 사이의 잔류하는 배기가스를 반응기(200)를 통과시킨 후 반응기(200) 외부로 효과적으로 배출 시킬 수 있다.
이때, 재순환 블로워(400)에 의해 반응기(200)를 통과한 잔류 배기가스가 제2 밸브(120)와 메인유로(100) 사이를 통해 토출됨으로 우회유로(300)를 통과한 배기가스가 재순환 유로(350) 및 반응기(200)로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
즉, 제2 밸브(120)가 일부만 개방된 상태임으로, 제2 밸브(120)와 메인유로(100) 사이를 통과하는 배기가스의 유속이 빨라져 우회유로(300)를 통과한 배기가스가 재순환 유로(350) 및 반응기(200)로 유입되는 역류를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(900)는 재순환 블로워(400) 동작시 공기 공급부(550)를 동작시킬 수 있다.
제어부(900)는 유로 퍼지 모드 시, 재순환 블로워(400) 및 공기 공급부(550)를 동작시킬 수 있다. 따라서, 반응기(200) 및 재순환 유로(350)에 잔여하는 배기가스에 포함된 황산화물이 반응기(200) 외부로 효과적으로 배출되도록 할 수 있다. 구체적으로, 공기 공급부(550)의 동작에 의해 반응기(200) 또는 재순환 유로(350)에 외부의 공기가 유입된 경우 배기가스에 포함된 황산화물의 농도를 저감시킬 수 있다. 또한, 공기 공급부(550)는 재순환 블로워(400)의 동작과 함께 효과적으로 재순환 유로(350) 및 반응기(200) 내부에 잔류하는 배기가스를 반응기(200) 후방의 메인유로(100)로 배출시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(900)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 재순환 블로워(400)의 동작을 중지 시키고 제2 밸브(120)를 폐쇄시키고 공기 공급부(550)의 동작을 정지시켜 유로 퍼지 모드를 완료할 수 있다.
제어부(900)에는 재순환 블로워 동작시간이 기설정되어 있을 수 있다. 따라서, 제어부(900)는 도시되지 않은 타이머 또는 재순환 블로워(400)를 구동시킨 시그널을 기초로 재순환 블로워(400)의 동작시간을 카운팅 하여 기설정된 재순환 블로워 동작시간과 비교할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 기설정된 재순환 블로워 동작시간에 재순환 블로워(400)의 동작시간이 다다른 경우, 재순환 블로워(400)의 동작을 중지시킬 수 있다.
또한, 제어부(900)는 재순환 블로워(400)의 동작 정지 후 제2 밸브(120)를 폐쇄시키고 공기 공급부(550)의 동작을 정지시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 제2 밸브(120)가 메인유로(100)를 폐쇄하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(900)는 공기 공급부(550)의 동작을 정지시킬 수 있다.
따라서, 제어부(900)는 유로 퍼지 완료 시, 재순환 블로워(400)와 공기 공급부(550)의 동작을 정지시키고 제2 밸브(120)가 메인유로(100)를 폐쇄할 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 유로 벤트 모드 시 재순환 유로(350)의 내부 압력을 검출하는 압력 검출센서(750)를 더 포함할 수 있다.
제어부(900)의 유로 벤팅 모드 수행시, 제1 밸브(110)와 제2 밸브(120)는 폐쇄되고 우회밸브(310)는 개방된 상태이다. 이때, 공기 공급부(550)로 인해 반응기(200) 또는 재순환 유로(350) 내부로 외부의 공기가 유입되면, 폐쇄된 제1 밸브(110)와 폐쇄된 제2 밸브(120) 사이의 메인유로(100) 및 재순환 유로(350) 사이의 압력이 상승된다.
따라서, 제1 밸브(110) 또는 제2 밸브(120)의 반복적인 사용에 따른 기밀에 이상이 발생한 경우에도, 폐쇄된 제1 밸브(110)와 폐쇄된 제2 밸브(120) 사이의 메인유로(100) 및 재순환 유로(350) 사이의 내부 압력이 엔진(10)에서 배출된 배기가스 또는 우회유로(300)를 통과한 배기가스의 압력보다 상대적으로 높기 때문에 반응기(200) 및 재순환 유로(350)로 배기가스가 역류되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
압력 검출센서(750)는 폐쇄된 제1 밸브(110)와 폐쇄된 제2 밸브(120) 사이의 메인유로(100) 및 재순환 유로(350) 사이의 내부 압력을 검출할 수 있다. 제어부(900)에는 압력설정 범위가 기설정되어 있다. 구체적으로, 제어부(900)에는 제1 설정압력과 제2 설정압력이 기설정되어 있다. 일예로, 제1 설정압력 값은 제2 설정압력 보다 높은 값이다.
따라서, 제어부(900)는 기설정된 압력설정범위에 따라 공기 공급부(550)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 압력 검출센서(750)에서 검출한 폐쇄된 제1 밸브(110)와 폐쇄된 제2 밸브(120) 사이의 메인유로(100) 및 재순환 유로(350) 사이의 내부 압력이 제1 설정압력 보다 작은 경우, 제어부(900)는 공기 공급부(550)의 동작을 정지시킬 수 있다.
또한, 압력 검출센서(750)에서 검출한 폐쇄된 제1 밸브(110)와 폐쇄된 제2 밸브(120) 사이의 메인유로(100) 및 재순환 유로(350) 사이의 내부 압력이 제2 설정압력 미만인 경우, 제어부(900)는 공기 공급부(550)를 동작시켜 폐쇄된 제1 밸브(110)와 폐쇄된 제2 밸브(120) 사이의 메인유로(100) 및 재순환 유로(350) 사이의 내부 압력이 엔진(10)에서 배출된 배기가스의 압력 또는 우회유로(300)를 통과한 배기가스의 압력보다 높게 형성되도록 할 수 있다.
즉, 제어부(900)는 압력 검출센서(750)에서 검출한 압력에 따라 폐쇄된 제1 밸브(110)와 폐쇄된 제2 밸브(120) 사이의 메인유로(100) 및 재순환 유로(350) 사이의 내부 압력이 제1 설정압력과 제2 설정압력 사이에 형성되도록 공기 공급부(550)를 동작시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 가열부재(500)를 더 포함할 수 있다.
가열부재(500)의 동작 시에는 연료가 공급되며, 재순환 유로(350)를 통과하는 배기가스를 승온시킬 수 있다. 구체적으로, 분해챔버(610) 내부에서 분사된 우레아를 효과적으로 암모니아로 분해시키기 위해 가열부재(500)가 동작될 수 있다. 또한, 가열부재(500)는 제어부(900)에 의해 동작될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 공기 공급부(550)는 연소 공기 공급부재(510), 환원제 미립화 또는 연료 미립화를 위해 공기를 공급하는 미립화 공기 공급부재(800), 수트블로워(Soot Blower)(700) 또는 신기 공급밸브(410) 중 어느 하나일 수 있다.
연소 공기 공급부재(510)는 가열부재(500)의 연소시 필요한 외기를 공급한다. 제어부(900)는 유로 퍼지 모드 또는 유로 벤팅 모드 시, 가열부재(500)에 공급되는 연료 공급을 중지한 채로 연소 공기 공급부재(510)를 동작시켜 가열부재(500)에 외기를 공급하여 재순환 유로(350)를 통해 외기가 유입되도록 할 수 있다. 구체적으로, 연소 공기 공급부재(510)는 제어부(900)에 의해 제어되는 외기 공급밸브(512)와 외기 공급블로워(511)를 포함할 수 있다.
미립화 공기 공급부재(800)는 재순환 유로(350)로 공급되는 환원제를 미립화 시키거나 가열부재(500)에 분사되는 연료의 미립화를 위한 압축 공기를 공급할 수 있다. 또한, 미립화 공기 공급부재(800)는 제어부(900)에 의해 동작될 수 있다. 구체적으로, 미립화 공기 공급부재(800)는 분해챔버(610)에 분사되는 환원제의 미립화 또는 가열부재(500)에 분사되는 연료의 미립화를 도울 수 있다. 그리고 미립화 공기 공급부재(800)가 공기 공급부(550)로 동작되는 경우, 분해챔버(610) 내부에는 환원제 분사가 중지되고 가열부재(500)에는 연료공급이 중지된 상태일 수 있다.
따라서, 미립화 공기 공급부재(800)는 분해챔버(610) 또는 가열부재(500)로 압축공기를 공급하여 재순환 유로(350)를 통해 압축 공기가 유입되도록 할 수 있다.
수트블로워(700)는 반응기(200) 내부의 촉매를 향해 유체를 공급한다. 구체적으로, 수트블로워(700)를 통해 반응기(200) 내부에 공급되는 유체는 촉매에 부착된 이물질이 반응기(200) 외부로 배출되도록 할 수 있다. 또한, 수트블로워(700)는 제어부(900)에 의해 동작될 수 있다. 구체적으로, 수트블로워(700)가 공기 공급부(550)로 동작시 반응기(200) 내부로 유체가 공급될 수 있다.
신기 공급밸브(410)는 재순환 유로(350)와 연결된다. 구체적으로, 신기 공급밸브(410)는 재순환 블로워(400) 보다 재순환 유로(350)의 분기점과 상대적으로 인접한 위치해 연결될 수 있다. 그리고, 신기 공급밸브(410)는 제어부(900)에 의해 선택적으로 제어되어, 재순환 유로(350)로 신기(fresh air)를 공급시킬 수 있다.
따라서, 제어부(900)가, 유로 퍼지 모드로 동작시, 공기 공급부(550)가 신기 공급밸브(410)인 경우 재순환 유로(350)로 공급된 신기를 재순환 블로워(400)가 효과적으로 재순환 유로(350)를 따라 이송시킬 수 있다. 즉, 재순환 유로(350)의 전영역을 걸쳐 공급된 신기가 이동되며 재순환 유로(350) 내부에 잔류하는 배기가스에 포함된 황산화물을 제거 및 희석시킬 수 있다.
이하, 도 1 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(900)의 작동과정을 설명한다.
제어부는 선택적 촉매 환원 시스템의 배기가스에 포함된 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원(SCR) 동작을 중지한다. 즉, 제어부는 환원제 공급을 중지시킨 후, 하기에 기재된 과정을 수행한다.
환원제 공급이 중지되었으나, 환원제 공급 라인에 잔류하는 환원제를 제거하기 위한 환원제 퍼지 모드를 수행한다(S100). 즉, 환원제 공급 라인 또는 이와 연결된 환원제 노즐에 부착된 이물질 또는 내부에 잔류하는 환원제를 제거한다.
이후, 반응기와 재순환 유로 내부에 잔류하는 배기가스를 제거하기 위한 유로 퍼지 모드를 수행한다(S200). 즉, 반응기 내부 및 재순환 유로 내부에 잔류하는 배기가스에 포함된 황산화물이 잔류하는 경우, SCR 동작 중지 후 낮아 지는 온도에 의해 반응기 및 재순환 유로 내부에 응축되는 물과 결합시 생성되는 황산에 반응기 및 재순환 유로가 부식된다. 따라서, 유로 퍼지 모드는 반응기 및 재순환 유로 내부에 잔류하는 배기가스를 제거한다.
이후, 반응기 및 재순환 유로 내부를 엔진에서 배출된 배기가스의 압력보다 상대적으로 높게 형성되도록 하는 유로 벤팅 모드를 수행한다(S300). 구체적으로, 유로 벤팅 모드 전 또는 유로 퍼지 모드 완료 후는 반응기 전방 및 후방이 폐쇄되고 반응기와 재순환 유로 사이는 폐루프 상태가 된다.
따라서, 유로 벤팅 모드는 폐루프가 형성된 반응기 및 재순환 유로 내부의 압력이 외부의 배기가스의 압력 보다 상대적으로 높게 형성되도록 하여 폐루프 내부르 배기가스가 유입되는 것을 방지한다.
이하, 도 1 내지 도 6을 기초로 하여 상술한 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(900)의 작동과정을 더욱 구체적으로 설명한다.
선박에 설치되는 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부는 배기가스의 배출규제가 있는 해역을 진입하는 경우, 배기가스에 함유된 질소산화물을 제거하기 위해 선택적 촉매 환원(SCR) 동작을 수행한다. 하지만, 선박의 운전이 중지된 경우 또는 배기가스의 배출규제가 없는 해역을 통과하는 경우, 제어부는 선택적 촉매 환원(SCR) 동작을 중지한다.
이하, 서술하는 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 선택적 촉매 환원(SCR) 동작이 중지된 이후의 과정을 서술한다.
제어부의 환원제 퍼지 모드(S100) 수행을 우선하여 이의 과정을 순차적으로 설명한다.
환원제 분사를 정지시킨다(S100). 구체적으로, 배기가스에 혼합되어 질소산화물을 저감시킬 수 있는 환원제 분사를 정지시킨다.
세정수 공급밸브를 개방시킨다(S120). 구체적으로, 제어부는 환원제 공급라인으로 세정수를 공급하여 환원제 공급라인 또는 이와 연결된 환원제 노즐에 잔류하는 환원제를 제거한다. 또한, 환원제 공급라인 및 환원제 노즐을 통과한 세정수는 분해챔버를 통해 재순환 유로에 공급된다. 따라서, 잔류하는 환원제를 외부로 배출 시키는 것이 아니라, 재순환 유로에 공급시킬 수 있어 이가 재순환 유로 및 반응기 내부에 잔류하는 배기가스와 혼합되어 반응기를 통과한 후 외부로 배출시킬 수 있다.
세정수 공급밸브 개방시간이 기설정된 세정수 공급밸브 개방시간에 다다르는지 비교한다(S130). 제어부 내에 저장된 세정수 공급밸브 개방시간에 다다를 때까지, 제어부는 세정수 공급밸브 개방시간을 계속 카운팅한다.
세정수 공급밸브 개방시간이 기설정된 세정수 공급밸브 개방시간 미만이면, 세정수 공급밸브 개방을 계속 유지한다.
또는, 세정수 공급밸브 개방시간이 기설정된 세정수 공급밸브 개방시간을 초과하면, 세정수 공급 밸브를 폐쇄시킨다(S140).
세정 공기 공급밸브를 개방시킨다(S150). 구체적으로, 제어부는 환원제 공급라인으로 세정 공기를 공급하여 환원제 공급라인 또는 이와 연결된 환원제 노즐에 잔류하는 세정수 또는 이물질을 제거한다. 즉, 환원제 공급라인으로 세정 공기를 공급하여 환원제 공급라인 또는 이와 연결된 환원제 노즐 내부를 건조시킬 수 있다.
세정 공기 공급밸브 개방시간이 기설정된 세정 공기 공급밸브 개방시간에 다다르는지 비교한다(S160). 제어부 내에 저장된 세정 공기 공급밸브 개방시간에 다다를 때까지, 제어부는 세정 공기 공급밸브 개방시간을 계속 카운팅한다.
세정 공기 공급밸브 개방시간이 기설정된 세정 공기 공급밸브 개방시간 미만이면, 세정 공기 공급밸브 개방을 계속 유지한다.
또는, 세정 공기 공급밸브 개방시간이 기설정된 세정 공기 공급밸브 개방시간을 초과하면, 세정 공기 공급 밸브를 폐쇄시킨다(S170).
이로써, 제어부는 환원제 퍼지 모드(S100)의 동작을 완료한다. 그리고 이후 유로 퍼지 모드(S200)를 수행한다.
이하, 유로 퍼지 모드(S200)를 서술한다. 그리고 유로 퍼지 모드(S200)의 동작 과정을 순차적으로 설명한다.
우회밸브를 개방시킨다(S210). 구체적으로, 제어부는 우회밸브를 개방하여, 엔진에서 배출되는 배기가스가 우회유로를 통과하도록 한다.
제1 밸브를 닫는다(S220). 따라서, 엔진에서 배출되는 배기가스는 반응기를 우회하여 우회유로를 통해 배출된다. 그리고 반응기 전방으로 배기가스가 반응기로 유입되는 것이 제한된다.
반응기 또는 재순환 유로로 공기를 공급한다(S230). 이렇게 반응기 또는 재순환 유로로 공급된 공기는 반응기 및 재순환 유로 내부에 잔류하는 배기가스에 포함된 황산화물의 농도를 저감시킨다.
제2 밸브의 일부를 개방시킨다(S240). 제어부는 반응기 후방으로 우회유로를 통과한 배기가스가 재유입되지 않고, 재순환 유로 및 반응기에 잔류하는 배기가스가 공급된 공기와 함께 반응기 후방을 통해 배출되도록 제2 밸브의 일부를 개방한다.
재순환 블로워를 동작시킨다(S250). 따라서 재순환 유로와 반응기 사이에 공급된 공기 및 잔류하는 배기가스는 동작된 재순환 블로워에 의해 재순환 유로로부터 반응기 전방으로 흐름을 가진다. 즉, 반응기와 재순환 유로 사이에 잔류하는 배기가스가 반응기를 통과한 후 반응기 외부로 배출되도록 한다.
재순환 블로워의 동작시간이 기설정된 재순환 블로워 동작시간에 다다르는지 비교한다(S260). 제어부 내에 저장된 재순환 블로워 동작시간에 다다를 때까지, 제어부는 재순환 블로워의 동작시간을 계속 카운팅한다.
재순환 블로워 동작시간이 기설정된 재순환 블로워 동작시간 미만이면, 재순환 블로워의 동작을 계속 유지한다.
또는, 재순환 블로워 동작시간이 기설정된 재순환 블로워 동작시간을 초과하면, 재순환 블로워의 동작을 중지시킨다 (S270).
제2 밸브를 닫는다(S280). 또한, 반응기 또는 재순환 유로로 공급되는 공기의 공급을 중지시킨다(S290).
이로써, 제어부는 유로 퍼지 모드(S200)의 동작을 완료한다. 그리고 이후 유로 벤팅 모드(S300)를 수행한다.
이하, 유로 벤팅 모드(S300)를 서술한다. 그리고 유로 벤팅 모드(S300)의 동작 과정을 순차적으로 설명한다. 앞서 서술한 바와 같이, 유로 벤팅 모드(S300) 수행 전에는 제1 밸브와 제2 밸브가 닫힌 상태이다.
폐쇄된 제1 밸브와 폐쇄된 제2 밸브 사이의 반응기와 재순환 유로 내부로 공기를 공급한다(S310). 이때, 공급되는 공기에 의해 폐쇄된 제1 밸브와 폐쇄된 제2 밸브 사이의 반응기와 재순환 유로 내부의 압력은 우회유로를 통과하여 메인유로를 통과하는 배기가스의 압력보다 높게 형성된다.
압력 검출센서는 폐쇄된 제1 밸브와 폐쇄된 제2 밸브 사이의 반응기와 재순환 유로 내부의 압력을 검출한다(S320).
검출된 압력과 제어부에 기설정된 제1 설정압력을 비교한다(S330).
검출된 압력이 제1 설정압력 미만인 경우, 폐쇄된 제1 밸브와 폐쇄된 제2 밸브 사이의 반응기와 재순환 유로 내부로 공기 공급을 유지하며 압력을 검출한다.
또는, 검출된 압력이 제1 설정압력을 초과하는 경우, 폐쇄된 제1 밸브와 폐쇄된 제2 밸브 사이의 반응기와 재순환 유로 내부로 공기 공급을 중지시킨다(S340).
공기 공급이 중지된 이후, 폐쇄된 제1 밸브와 폐쇄된 제2 밸브 사이의 반응기와 재순환 유로 내부의 재검출 압력이 제어부에 기설정된 제2 설정압력과 비교한다(S350).
재검출 압력이 제2 설정압력을 초과하는 경우, 폐쇄된 제1 밸브와 폐쇄된 제2 밸브 사이의 반응기와 재순환 유로 내부로 공기 공급의 중지를 유지한다.
또는, 재검출 압력이 제2 설정압력 미만인 경우, 폐쇄된 제1 밸브와 폐쇄된 제2 밸브 사이의 반응기와 재순환 유로 내부로 공기 공급을 재개한다(S310).
따라서, 제어부는 폐쇄된 제1 밸브와 폐쇄된 제2 밸브 사이의 반응기와 재순환 유로 내부의 압력이 1.1bar 내지 1.6bar를 유지하도록 한다.
이러한 유로 벤팅 모드(S300)는 작업자에 의해 동작이 중지되거나, 선박의 경우 배출가스 규제해역으로 진입시 중지될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 환원제 공급라인에 잔류하는 환원제 및 반응기와 재순환 유로 내에 잔류하는 배기가스를 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서, 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 반응기와 재순환 유로 내부의 부식을 효과적으로 방지할 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 발명에 따른 선택적 촉매 환원 시스템은 환원제 공급라인에 잔류하는 환원제를 효과적으로 제거하여 반응기 외부로 암모니아가 배출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 반응기와 재순환 유로 내에 잔류하는 배기가스를 제거하여 반응기와 재순환 유로 내부가 부식되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
<부호의 설명>
100: 메인유로 101: 선택적 촉매 환원 시스템
110: 제1 밸브 120: 제2 밸브
200: 반응기 300: 우회유로
310: 우회밸브 350: 재순환 유로
400: 재순환 블로워 410: 신기 공급밸브
500: 가열부재 510: 연소 공기 공급부재
550: 신기 공급부 610: 분해챔버
630: 환원제 공급라인 640: 세정수 공급부
650: 세정 공기 공급부 700: 수트블로워
800: 미립화 공기 공급부재 900: 제어부

Claims (13)

  1. 배기가스에 함유된 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
    상기 배기가스가 통과하는 메인유로;
    상기 메인유로 상에 설치되고, 내부에 촉매가 설치된 반응기;
    상기 반응기 후방의 메인유로로부터 분기되어 상기 반응기를 통과한 배기가스가 상기 반응기 전방의 메인유로로 유입되도록 재순환 시키는 재순환 유로;
    상기 재순환 유로에 설치되어 상기 반응기를 통과한 배기가스를 상기 재순환 유로로 유입시키는 재순환 블로워;
    상기 재순환 유로로 환원제를 공급하는 환원제 공급라인;
    상기 환원제 공급라인을 향해 세정수를 공급하는 세정수 공급부; 및
    상기 환원제 공급라인으로 환원제 공급을 차단시킨 후 상기 세정수 공급부를 제어하여 상기 환원제 공급라인에 잔류하는 환원제 또는 이물질을 제거하는 환원제 퍼지 모드와, 상기 재순환 블로워를 동작시켜 상기 반응기 및 상기 재순환 유로 내부에 잔류하는 배기가스를 제거하는 유로 퍼지 모드를 포함하며, 상기 환원제 퍼지 모드와 상기 유로 퍼지 모드를 순차적으로 수행하는 제어부
    를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 반응기 또는 상기 재순환 유로로 공기를 공급시키는 공기 공급부를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 제어부는,
    상기 유로 퍼지 모드 완료 후, 상기 공기 공급부를 동작시켜 상기 반응기 및 상기 재순환 유로 내부의 압력이 기설정된 압력으로 유지시키는 유로 벤팅 모드를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  4. 제2항에서,
    상기 환원제 공급라인에 세정 공기를 공급하는 세정 공기 공급부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 환원제 퍼지 모드 시, 상기 세정수 공급부 동작 후 상기 공기 공급부를 제어하여 상기 환원제 공급라인에 잔류하는 세정수 또는 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 재순환 유로에 설치되고 상기 환원제 공급라인을 통해 환원제가 분사되는 분해챔버;
    상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 환원제 공급라인으로 공급되는 세정수의 공급을 제어하는 세정수 제어밸브; 및
    상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 환원제 공급라인으로 공급되는 세정 공기의 공급을 제어하는 세정 공기 제어밸브
    를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  6. 제3항에서,
    상기 반응기 전방의 메인유로에서 분기되어 상기 배기가스가 상기 반응기를 우회하여 상기 반응기 후방의 메인유로에 합류시키는 우회유로;
    상기 우회유로로 배기가스의 유입을 선택적으로 차폐 가능한 우회밸브;
    상기 반응기 전방의 메인유로에 설치된 제1 밸브; 및
    상기 반응기 후방의 메인유로에 설치된 제2 밸브를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 유로 퍼지 모드 시, 상기 우회밸브를 개방시키고 상기 제1 밸브를 폐쇄시키고 상기 제2 밸브를 일부 개방시킨 후 상기 재순환 블로워를 동작시키는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 제어부는,
    상기 재순환 블로워 동작시 상기 공기 공급부를 동작시켜, 상기 반응기 전방 및 상기 재순환 유로 상에 잔류하는 배기가스가 상기 반응기를 통과하여 상기 반응기 후방의 메인유로로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 제어부는,
    상기 재순환 블로워를 기설정된 재순환 블로워 동작시간 동안 동작시킨 후, 상기 재순환 블로워의 동작을 중지시키고 상기 제2 밸브를 폐쇄시키고 상기 공기 공급부 동작을 정지시킨 후 상기 유로 퍼지 모드를 완료하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  9. 제8항에서,
    폐쇄된 상기 제1 밸브와 폐쇄된 상기 제2 밸브 사이의 상기 메인유로 또는 상기 재순환 유로의 내부 압력을 검출하는 압력 검출센서를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  10. 제2항에서,
    상기 재순환 유로 상에 설치되어 상기 재순환 유로를 통과하는 배기가스를 승온 가능한 가열부재를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  11. 제10항에서,
    상기 공기 공급부는,
    상기 가열부재의 연소시 필요한 외기를 공급하는 연소 공기 공급부재, 그리고 상기 재순환 유로로 공급된 환원제의 미립화 또는 상기 가열부재에 분사되는 연료의 미립화를 위해 공기를 공급하는 미립화 공기 공급부재 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  12. 제2항에서,
    상기 공기 공급부는,
    상기 반응기 내부의 촉매를 향해 유체를 공급하는 수트블로워, 또는 상기 재순환 유로로 신기를 공급하는 신기 공급밸브 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  13. 배기가스에 함유된 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
    상기 배기가스가 통과하는 메인유로;
    상기 메인유로 상에 설치되고, 내부에 촉매가 설치된 반응기;
    상기 반응기 후방의 메인유로로부터 분기되어 상기 반응기를 통과한 배기가스가 상기 반응기 전방의 메인유로로 유입되도록 재순환 시키는 재순환 유로;
    상기 재순환 유로에 설치되어 상기 반응기를 통과한 배기가스를 상기 재순환 유로로 유입시키는 재순환 블로워;
    상기 재순환 유로로 환원제를 공급하는 환원제 공급라인;
    상기 환원제 공급라인을 향해 세정수를 공급하는 세정수 공급부;
    상기 반응기 또는 상기 재순환 유로로 공기를 공급시키며, 상기 반응기 내부의 촉매를 향해 유체를 공급하는 수트블로워 또는 상기 재순환 유로로 신기를 공급하는 신기 공급밸브 중 어느 하나를 포함하는 공기 공급부; 및
    상기 환원제 공급라인으로 환원제 공급을 차단시킨 후 상기 세정수 공급부를 제어하여 상기 환원제 공급라인에 잔류하는 환원제 또는 이물질을 제거하는 환원제 퍼지 모드와, 상기 재순환 블로워를 동작시켜 상기 반응기 및 상기 재순환 유로 내부에 잔류하는 배기가스를 제거하는 유로 퍼지 모드와, 상기 공기 공급부를 동작시켜 상기 반응기 또는 상기 재순환 유로 내부의 압력을 증가시키는 유로 벤팅 모드를 포함하며, 상기 환원제 퍼지 모드와 상기 유로 퍼지 모드 그리고 상기 유로 벤팅 모드를 순차적으로 수행하는 제어부
    를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
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