KR101627052B1 - Selective catalytic reduction system - Google Patents

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이재문
황진우
김기모
이균
이창희
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두산엔진주식회사
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Abstract

The present invention relates to a selective catalytic reduction system which reduces nitrogen oxide contained in exhaust gas emitted by an exhaust gas emission source. According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system comprises: a main exhaust flow passage in which the exhaust gas of the exhaust gas emission source moves; a reactor which is installed on the main exhaust flow passage and comprises a catalyst for reducing nitrogen oxide contained in the exhaust gas; a reducing agent spray unit installed on the main exhaust flow passage to spray a reducing agent to the exhaust gas moving to the reactor; a decomposition chamber to receive and decompose a reducing agent precursor to produce the reducing agent to be supplied to the reducing agent spray unit; a heat flow supply source to supply heat energy required to decompose the reducing agent precursor to the decomposition chamber; a heat flow supply passage connecting the heat flow supply source and the decomposition chamber; and a heat flow bypass passage branching from the heat flow supply passage to adjust a heat flow supplied to the decomposition chamber.

Description

선택적 촉매 환원 시스템{SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM}{SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM}

본 발명은 배기가스 배출원이 배출한 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in an exhaust gas discharged from an exhaust gas emission source.

일반적으로 선박 등에 사용되는 동력 장치는 저속 디젤 엔진과 과급기(turbocharger) 등을 포함한다. 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템은 디젤 엔진에서 발생된 배기가스를 정화하여 질소산화물을 저감시키기 위한 시스템이다.Generally, a power unit used for a ship or the like includes a low speed diesel engine and a turbocharger. A selective catalytic reduction (SCR) system is a system for reducing nitrogen oxides by purifying exhaust gases generated from a diesel engine.

선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.The selective catalytic reduction system reacts the nitrogen oxides contained in the exhaust gas with the reducing agent while passing the exhaust gas and the reducing agent together in the reactor equipped with the catalyst, thereby reducing the nitrogen and the water vapor.

선택적 촉매 환원 시스템은 질소산화물을 저감시키기 위한 환원제로 우레아(urea)를 가수분해시켜 주로 사용하고 있다. 즉, 우레아가 가수분해되어 생성된 암모니아(NH3)가 질소산화물을 저감시키기 위한 환원제로 사용된다. The selective catalytic reduction system is mainly used by hydrolyzing urea as a reducing agent for reducing nitrogen oxides. That is, ammonia (NH 3 ) produced by hydrolysis of urea is used as a reducing agent for reducing nitrogen oxides.

하지만, 우레아를 배기가스에 직접 분사하면, 배기가스의 온도가 섭씨 250도 이하로 낮을 경우 우레아가 배기가스에서 완전히 분해되지 못한다.However, when the urea is injected directly into the exhaust gas, when the temperature of the exhaust gas is as low as 250 degrees Celsius or less, the urea can not be completely decomposed in the exhaust gas.

이에, 우레아의 가수분해 효율을 향상시키기 위해 가수분해 챔버에 별도의 전기 히터 또는 버너를 통해 가열된 유체를 공급하여 가수분해 챔버의 내부 온도를 가수분해 반응 온도까지 상승시키고, 우레아를 가수분해 챔버에서 안정적으로 분해하여 생성된 암모니아(NH3)과 이소시안산(HNCO)을 반응기에 공급하는 방법을 사용하고 있다.In order to improve the hydrolysis efficiency of urea, a fluid heated through a separate electric heater or a burner is supplied to the hydrolysis chamber to raise the internal temperature of the hydrolysis chamber to the hydrolysis reaction temperature, and the urea is introduced into the hydrolysis chamber And ammonia (NH3) and isocyanic acid (HNCO), which are produced by stable decomposition, are fed to the reactor.

하지만, 가수분해 챔버의 내부 온도가 우레아의 가수분해 반응 온도 미만 경우에도 문제가 될 뿐만 아니라 가수분해 챔버의 내부 온도가 우레아의 가수분해 반응 온도보다 지나치게 높을 경우에도 문제가 되고 있다.However, it is a problem even when the internal temperature of the hydrolysis chamber is lower than the hydrolysis reaction temperature of urea, and is also a problem when the internal temperature of the hydrolysis chamber is excessively higher than the hydrolysis reaction temperature of urea.

예를 들어, 가수분해 챔버의 내부 온도가 지나치게 높아지면 이에 따른 압력의 증가로 전체적인 시스템에 무리를 주거나 오히려 가수분해 반응이 일어나지 않는 문제점이 있을 수 있다.For example, if the internal temperature of the hydrolysis chamber is excessively high, an increase in the pressure may cause a problem in the overall system, or the hydrolysis reaction may not occur.

본 발명의 실시예는 환원제를 생성하기 위한 분해 챔버에 공급되는 열유량을 효과적으로 조절할 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a selective catalytic reduction system capable of effectively regulating the heat flow rate supplied to the decomposition chamber for producing the reducing agent.

본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스 배출원이 배출한 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 배기가스 배출원의 배기가스가 이동하는 메인 배기 유로와, 상기 메인 배기 유로 상에 설치되어 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매를 포함하는 반응기와, 상기 메인 배기 유로 상에 설치되어 상기 반응기로 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사부와, 환원제 전구체를 공급받아 분해하여 상기 환원제 분사부에 공급할 환원제를 생성하는 분해 챔버와, 상기 분해 챔버에 환원제 전구체를 분해하는데 필요한 열에너지를 공급하는 열유량 공급원과, 상기 열유량 공급원과 상기 분해 챔버를 연결하는 열유량 공급 유로, 그리고 상기 열유량 공급 유로에서 분기되어 상기 분해 챔버에 공급되는 열유량을 조절하는 열유량 우회 유로를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from an exhaust gas emission source includes a main exhaust flow path through which the exhaust gas from the exhaust gas emission source moves, A reducing agent spraying part provided on the main exhaust flow path and spraying a reducing agent to the exhaust gas moving to the reactor; and a reducing agent spraying part provided on the main exhaust flow path to receive a reducing agent precursor A heat flow supply source for supplying heat energy necessary for decomposing the reducing agent precursor to the decomposition chamber and a heat flow rate supply source for supplying the heat flow supply source and the decomposition chamber, , And is branched out from the heat flow supply passage and supplied to the decomposition chamber And a heat flow bypass flow path for regulating the heat flow rate.

상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 분해 챔버에 환원제 전구체를 공급하는 환원제 전구체 공급부를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include a reducing agent precursor supply unit for supplying a reducing agent precursor to the decomposition chamber.

상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 열유량 우회 유로와 상기 열유량 공급 유로의 분기점과 상기 분해 챔버 사이의 상기 열유량 공급 유로 상에 설치된 제1 유량 제어 밸브와, 상기 열유량 우회 유로 상에 설치된 제2 유량 제어 밸브 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.Wherein the selective catalytic reduction system includes a first flow control valve provided on the heat flow rate bypass passage between the heat flow bypass flow path and the decomposition chamber of the heat flow bypass flow path and a second flow control valve provided on the heat flow bypass flow path, And two flow control valves.

상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 열유량 우회 유로 상에 설치된 유량계를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include a flow meter installed on the heat flow bypass flow path.

또한, 상기 열유량 우회 유로는 상기 환원제 분사부 전방의 상기 메인 배기 유로에 합류할 수 있다.Further, the heat flow bypass flow path may join the main exhaust flow path in front of the reducing agent spraying section.

또한, 상기 열유량 우회 유로는 상기 환원제 분사부와 상기 반응기 사이의 상기 메인 배기 유로에 합류할 수 있다.The heat flow bypass flow path may join the main exhaust flow path between the reducing agent spraying section and the reactor.

또한, 상기 열유량 우회 유로는 상기 반응기에 직접 연결될 수 있다.In addition, the heat flow bypass flow path may be directly connected to the reactor.

상기한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 분해 챔버와 상기 환원제 분사부를 연결하는 환원제 공급 유로를 더 포함할 수 있으며, 상기 열유량 우회 유로는 상기 분해 챔버를 우회하여 상기 환원제 공급 유로와 합류할 수 있다.The selective catalytic reduction system may further include a reducing agent supply passage connecting the decomposition chamber and the reducing agent injection unit. The thermal flow bypass passage may bypass the decomposition chamber and join the reducing agent supply passage.

본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 환원제를 생성하기 위한 분해 챔버에 공급되는 열유량을 효과적으로 조절할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the selective catalytic reduction system can effectively control the heat flow rate supplied to the decomposition chamber for generating the reducing agent.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a selective catalytic reduction system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a selective catalytic reduction system according to a second embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a selective catalytic reduction system according to a third embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a selective catalytic reduction system according to a fourth embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 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 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in the various embodiments, components having the same configuration are represented by the same reference symbols in the first embodiment, and in the other embodiments, only the configurations different from those of the first embodiment will be described do.

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.The drawings are schematic and illustrate that they are not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures are exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures, and any dimensions are merely illustrative and not restrictive. And to the same structure, element or component appearing in more than one drawing, the same reference numerals are used to denote similar features.

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.The embodiments of the present invention specifically illustrate ideal embodiments of the present invention. As a result, various variations of the illustration are expected. Thus, the embodiment is not limited to any particular form of the depicted area, but includes modifications of the form, for example, by manufacture.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction system 101 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 배기가스 배출원(100)이 배출한 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시킨다. 여기서, 배기가스 배출원(100)은 선박용 디젤 엔진 또는 육상 발전소 등 다양하다.The selective catalytic reduction system 101 according to the first embodiment of the present invention reduces the nitrogen oxides contained in the exhaust gas discharged from the exhaust gas emission source 100. Here, the exhaust gas emission source 100 may be various, such as a marine diesel engine or an onshore power plant.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 메인 배기 유로(610), 반응기(300), 환원제 분사부(710), 분해 챔버(400), 열유량 공급원(500), 열유량 공급 유로(650), 및 열유량 우회 유로(680)를 포함할 수 있다.1, the selective catalytic reduction system 101 according to the first embodiment of the present invention includes a main exhaust passage 610, a reactor 300, a reducing agent injection unit 710, a decomposition chamber 400, A heat flow source supply source 500, a heat flow supply flow path 650, and a heat flow bypass flow path 680.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 환원제 전구체 공급부(450), 제1 유량 제어 밸브(810), 제2 유량 제어 밸브(820), 유량계(850), 및 환원제 공급 유로(640)를 더 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction system 101 according to the first embodiment of the present invention includes a reducing agent precursor supply unit 450, a first flow control valve 810, a second flow control valve 820, a flow meter 850, And a reducing agent supply passage 640. [

메인 배기 유로(610)는 배기가스 배출원(100)에서 배출된 배기가스를 이동시킨다.The main exhaust flow path 610 moves the exhaust gas discharged from the exhaust gas emission source 100.

예를 들어, 배기가스 배출원(100)이 선박용 디젤 엔진일 경우, 메인 배기 유로(610)를 따라 이동하는 배기가스는 과급기와 같은 선박용 디젤 엔진의 부가 구성을 거치면서 온도가 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만으로 낮아질 수 있다. 일반적으로, 과급기는 디젤 엔진의 배기가스가 갖는 압력으로 터빈을 돌려 디젤 엔진에 새로운 외기를 공급함으로써, 디젤 엔진의 효율을 향상시키는 역할을 한다. For example, when the exhaust gas emission source 100 is a marine diesel engine, the exhaust gas moving along the main exhaust gas channel 610 is heated to a temperature of not less than 150 degrees Celsius (250 degrees centigrade) through an additional configuration of a marine diesel engine such as a supercharger. ≪ / RTI > Generally, the turbocharger boosts the efficiency of the diesel engine by supplying the new outside air to the diesel engine by rotating the turbine with the pressure of the exhaust gas of the diesel engine.

반응기(300)는 메인 배기 유로(610) 상에 설치된다. 반응기(300)는 배기가스 배출원(100)에서 배출된 배기가스가 함유한 질소산화물(NOx)을 저감시키는 촉매를 포함한다. 촉매는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)과 환원제의 반응을 촉진시켜 질소산화물(NOx)을 질소와 수증기로 환원 처리한다.The reactor 300 is installed on the main exhaust passage 610. The reactor 300 includes a catalyst for reducing nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas discharged from the exhaust gas emission source 100. The catalyst promotes the reaction of the reducing agent with the nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas and reduces the nitrogen oxides (NOx) to nitrogen and water vapor.

촉매는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 촉매는 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매가 활성 온도 범위 밖에서 반응할 경우, 피독되면서 효율이 저하된다.The catalyst may be made of a variety of materials known to those skilled in the art, such as zeolite, vanadium, and platinum. In one example, the catalyst may have an active temperature in the range of 250 degrees Celsius to 350 degrees Celsius. Here, the activation temperature refers to a temperature at which the catalyst can be stably reduced without being poisoned. When the catalyst reacts outside the active temperature range, the efficiency decreases as it is poisoned.

또한, 반응기(300)의 하우징은, 일례로, 스테인레스 스틸(stainless steel)을 소재로 만들어질 수 있다.Also, the housing of the reactor 300 can be made of, for example, stainless steel.

환원제 분사부(710)는 메인 배기 유로(610)를 따라 반응기(300)로 이동하는 배기가스에 환원제를 분사한다. 구체적으로, 환원제 분사부(710)는 반응기(300) 전방의 메인 배기 유로(610) 상에 설치될 수 있다. 환원제 분사부(710)에서 분사된 환원제는 메인 배기 유로(610)를 이동하는 배기가스와 혼합된 후, 반응기(300)의 촉매에서 질소산화물을 환원시킨다. 여기서, 환원제는 암모니아(NH3)를 포함한다.The reducing agent spraying unit 710 injects the reducing agent into the exhaust gas moving to the reactor 300 along the main exhaust gas passage 610. Specifically, the reducing agent spraying part 710 may be installed on the main exhaust flow path 610 in front of the reactor 300. The reducing agent injected from the reducing agent injecting portion 710 is mixed with the exhaust gas flowing through the main exhaust gas passage 610, and then the nitrogen oxide is reduced in the catalyst of the reactor 300. Here, the reducing agent includes ammonia (NH 3 ).

분해 챔버(400)는 환원제 분사부(710)에 공급될 환원제를 생성한다. 분해 챔버(400)는 환원제 전구체인 우레아(urea, CO(NH2)2)를 공급받아 이를 가수분해하여 암모니아(NH3)를 생성한다. 분해 챔버(400) 내의 온도가 섭씨 300도 내지 섭씨 500도 범위 내로 유지되면, 우레아가 용이하게 가수분해되면서 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)이 생성되고, 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해된다.The decomposition chamber 400 generates a reducing agent to be supplied to the reducing agent spraying unit 710. The decomposition chamber 400 receives urea (CO (NH 2 ) 2 ), which is a reducing agent precursor, and hydrolyzes it to produce ammonia (NH 3 ). When the temperature in the decomposition chamber 400 is maintained within the range of 300 ° C. to 500 ° C., urea is easily hydrolyzed to generate ammonia (NH 3 ) and isocyanic acid (HNCO) HNCO) is decomposed again into ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ).

환원제 전구체 공급부(450)는 분해 챔버(400)에 환원제 전구체인 우레아를 공급한다.The reducing agent precursor supply unit 450 supplies urea, which is a reducing agent precursor, to the decomposition chamber 400.

환원제 공급 유로(640)는 분해 챔버(400)와 환원제 분사부(710)를 연결하여 분해 챔버(400)에서 생성된 환원제를 환원제 분사부에 전달한다.The reducing agent supply passage 640 connects the decomposition chamber 400 and the reducing agent spraying section 710 to transfer the reducing agent generated in the decomposition chamber 400 to the reducing agent spraying section.

열유량 공급원(500)은 환원제 전구체인 우레아를 분해시켜 환원제를 생성하기 위해 필요한 열유량을 분해 챔버(400)에 공급한다.The heat flow source 500 supplies the heat flow rate required to decompose the urea, which is the reducing agent precursor, to the decomposition chamber 400 to produce a reducing agent.

본 발명의 제1 실시예에서, 열유량 공급원(500)으로는 분해 챔버(400)에 열유량을 공급할 수 있는 해당 기술분야의 종사자에게 공지된 다양한 수단이 모두 사용될 수 있다.In the first embodiment of the present invention, the heat flow source 500 may be any of various means known to those skilled in the art which are capable of supplying heat flow to the decomposition chamber 400.

예를 들어, 블로워를 사용하여 외부에서 신기를 끌어 들이거나 반응기(300)를 거친 배기가스를 재순환시키고, 이를 버너 또는 히터와 같은 가열 부재로 가열하여 분해 챔버(400)에 공급할 수 있다.For example, a blower may be used to draw a foreign substance from the outside, recycle the exhaust gas through the reactor 300, and supply it to the decomposition chamber 400 by heating with a heating member such as a burner or a heater.

또한, 배기가스 배출원(100)이 선박용 디젤 엔진일 경우, 디젤 엔진에서 배출되고 과급기를 거치기 전의 배기가스를 일부 분기시키고, 이를 버너 또는 히터와 같은 가열 부재로 가열하여 분해 챔버(400)에 공급할 수도 있다.When the exhaust gas emission source 100 is a marine diesel engine, the exhaust gas discharged from the diesel engine and before passing through the supercharger may be partly diverted and heated by a heating member such as a burner or a heater to be supplied to the decomposition chamber 400 have.

본 발명의 제1 실시예에서, 열유량 공급원(500)이 분해 챔버(400)에 공급하는 열유량은 섭씨 400도 내지 섭씨 600도 범위 내의 온도를 가질 수 있다.In the first embodiment of the present invention, the heat flow rate that the heat flow source 500 supplies to the decomposition chamber 400 may have a temperature in the range of 400 degrees Celsius to 600 degrees Celsius.

열유량 공급 유로(650)는 열유량 공급원(500)과 분해 챔버(400)를 연결한다. 그리고 열유량 우회 유로(680)는 열유량 공급 유로(650)에서 분기되어 열유량 공급 유로(650)를 통해 분해 챔버(400)에 공급되는 열유량을 조절한다.The heat flow supply channel 650 connects the heat flow source 500 and the decomposition chamber 400. The heat flow bypass flow path 680 is branched from the heat flow supply flow path 650 and regulates the heat flow rate supplied to the decomposition chamber 400 through the heat flow supply flow path 650.

본 발명의 제1 실시예에서, 열유량 우회 유로(680)는 환원제 분사부(710) 전방의 메인 배기 유로(610)에 합류할 수 있다.In the first embodiment of the present invention, the heat flow bypass flow path 680 can join the main exhaust flow path 610 in front of the reducing agent spraying section 710.

제1 유량 제어 밸브(810)는 열유량 우회 유로(680)와 열유량 공급 유로(650)의 분기점과 분해 챔버(400) 사이의 열유량 공급 유로(650) 상에 설치되고, 제2 유량 제어 밸브(820)는 열유량 우회 유로(680) 상에 설치될 수 있다.The first flow control valve 810 is installed on the heat flow amount supply flow path 650 between the heat flow bypass flow path 680 and the branch point between the heat flow supply flow path 650 and the decomposition chamber 400, The valve 820 may be installed on the heat flow bypass flow path 680.

제1 유량 제어 밸브(810)는 분해 챔버(400)에 공급되는 열유량을 조절하고, 제2 열유량 제어 밸브(820)는 열유량 우회 유로(680)를 통해 이동하는 열유량을 조절한다.The first flow control valve 810 regulates the heat flow rate supplied to the decomposition chamber 400 and the second heat flow control valve 820 regulates the heat flow rate flowing through the heat flow bypass flow path 680.

본 발명의 제1 실시예에서, 제1 유량 제어 밸(810)브 또는 제2 유량 제어 밸브(820) 중 하나는 생략될 수도 있다.In the first embodiment of the present invention, one of the first flow control valve 810 or the second flow control valve 820 may be omitted.

유량계(850)는 열유량 우회 유로(680) 상에 설치되며, 열유량 우회 유로(680)를 통해 우회되는 열유량의 정밀한 제어를 위해 사용될 수 있다.The flow meter 850 is installed on the heat flow bypass flow path 680 and can be used for precise control of the heat flow rate bypassed through the heat flow bypass flow path 680. [

즉, 본 발명의 제1 실시예에서는, 제1 유량 제어 밸브(810), 제2 유량 제어 밸브(820), 및 유량계(850)를 사용하여 분해 챔버(400)가 환원제 생성에 필요한 적절한 온도를 유지할 수 있도록 분해 챔버(400)에 공급되는 열유량을 제어할 수 있다.That is, in the first embodiment of the present invention, by using the first flow control valve 810, the second flow control valve 820, and the flow meter 850, the decomposition chamber 400 can regulate the temperature The amount of heat supplied to the decomposition chamber 400 can be controlled.

또한, 본 발명의 제1 실시예에서는, 열유량 우회 유로(680)가 환원제 분사부(710) 전방의 메인 배기 유로(610)에 합류하므로, 분해 챔버(400)를 우회하여 이동한 열유량은 메인 배기 유로(610)를 이동하는 배기가스를 승온 시키는데 부수적으로 활용될 수 있다.In the first embodiment of the present invention, since the heat flow bypass flow path 680 joins the main exhaust flow path 610 in front of the reducing agent spraying section 710, the heat flow amount moved by bypassing the decomposition chamber 400 becomes And can be utilized additionally to raise the temperature of the exhaust gas flowing through the main exhaust passage 610.

이와 같이, 승온된 배기가스는 분해 챔버(400)에서 우레아가 분해되어 생성된 암모니아 이외에 이소시안산을 재차 분해하여 암모니아를 생성하는데 필요한 열원으로 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the heated exhaust gas can be usefully used as a heat source for generating ammonia again by decomposing isocyanic acid in addition to ammonia generated by decomposition of urea in the decomposition chamber 400.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 환원제를 생성하기 위한 분해 챔버(400)에 공급되는 열유량을 효과적으로 조절할 수 있다.With such a construction, the selective catalytic reduction system 101 according to the first embodiment of the present invention can effectively control the heat flow rate supplied to the decomposition chamber 400 for generating the reducing agent.

구체적으로, 환원제 전구체인 우레아를 분해하여 환원제인 암모니아를 생성하는 분해 챔버(400)의 온도를 우레아 가수분해 반응 온도 범위 내로 효과적으로 유지시킬 수 있다.Specifically, the temperature of the decomposition chamber 400, which decomposes urea, which is a reducing agent precursor, to produce ammonia as a reducing agent, can be effectively maintained within the urea hydrolysis reaction temperature range.

특히, 분해 챔버(400)에 과도한 열유량이 공급되므로 인하여, 압력이 지나치게 증가하여 전체적인 시스템에 무리를 주거나 오히려 가수분해 반응이 일어나지 않는 현상을 미연에 효과적으로 방지할 수 있다.In particular, since the excessive heat flow rate is supplied to the decomposition chamber 400, the pressure is excessively increased to effectively prevent the phenomenon that the entire system is overloaded or the hydrolysis reaction does not occur.

또한, 열유량 우회 유로(680)를 통해 이동한 열유량을 메인 배기 유로(610)를 이동하는 배기가스를 승온 시키는데 부수적으로 활용할 수 있다.Further, the heat flow rate moved through the heat flow bypass flow path 680 can be utilized additionally for raising the exhaust gas flowing through the main exhaust flow path 610.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction system 102 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)에서는, 열유량 우회 유로(680)가 열유량 공급 유로(650)에서 분기되어 분해 챔버(400)를 우회하고 환원제 분사부(710)와 반응기(300) 사이의 메인 배기 유로(610)에 합류한다.2, in the selective catalytic reduction system 102 according to the second embodiment of the present invention, the heat flow bypass flow path 680 is branched from the heat flow supply flow path 650 to connect the decomposition chamber 400 And joins the main exhaust flow path 610 between the reducing agent spraying part 710 and the reactor 300.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에서는, 열유량 우회 유로(680)가 환원제 분사부(710)와 반응기(300) 사이의 메인 배기 유로(610)에 합류하므로, 분해 챔버(400)를 우회하여 이동한 열유량은 환원제 분사부(710)에서 분사된 환원제가 메인 배기 유로(610)를 따라 흐르는 배기가스와 효과적으로 혼합될 수 있도록 돕는다.As described above, in the second embodiment of the present invention, the heat flow bypass flow path 680 joins the main exhaust flow path 610 between the reducing agent spraying portion 710 and the reactor 300, So that the reducing agent injected from the reducing agent spraying portion 710 can be effectively mixed with the exhaust gas flowing along the main exhaust gas passage 610. [

본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)은 분기된 열유량 우회 유로(680)의 합류점을 제외하면 제1 실시예와 동일하다.The selective catalytic reduction system 102 according to the second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment except for the confluence point of the branched heat flow bypass flow path 680.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)도 환원제를 생성하기 위한 분해 챔버(400)에 공급되는 열유량을 효과적으로 조절할 수 있다.With such a configuration, the selective catalytic reduction system 102 according to the second embodiment of the present invention can also effectively control the heat flow rate supplied to the decomposition chamber 400 for generating the reducing agent.

또한, 열유량 우회 유로(680)를 통해 이동한 열유량을 환원제와 배기가스를 혼합시키는데 활용할 수 있다.In addition, the heat flow rate moved through the heat flow bypass flow path 680 can be utilized to mix the reducing agent and the exhaust gas.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)을 설명한다.Hereinafter, a selective catalytic reduction system 103 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)에서는, 열유량 우회 유로(680)가 열유량 공급 유로(650)에서 분기되어 분해 챔버(400)를 우회하고 반응기(300)에 직접 연결된다.3, in the selective catalytic reduction system 103 according to the third embodiment of the present invention, the heat flow bypass flow path 680 is branched from the heat flow supply flow path 650 to flow into the decomposition chamber 400 And is directly connected to the reactor 300.

이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에서는, 열유량 우회 유로(680)가 반응기(300)에 직접 연결되므로, 분해 챔버(400)를 우회하여 이동한 열유량은 반응기(300) 내부의 온도를 상승시키는데 부수적으로 활용될 수 있다.As described above, in the third embodiment of the present invention, since the heat flow bypass flow path 680 is directly connected to the reactor 300, the heat flow rate moved by bypassing the decomposition chamber 400 can be controlled by the temperature inside the reactor 300 Can be used as an adjunct.

예를 들어, 열유량 우회 유로(680)를 통해 반응기(300)에 직접 공급된 열유량은 반응기(300) 내에 설치된 촉매를 재생하는데 활용될 수 있다.For example, the heat flow rate directly supplied to the reactor 300 through the heat flow bypass flow path 680 can be utilized to regenerate the catalyst installed in the reactor 300.

촉매에서 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. 촉매 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 피독 물질은 촉매에 흡착되어 촉매의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해되므로, 반응기(300)의 촉매를 승온시켜 피독된 촉매를 재생할 수 있다.Occurs, the reduction reaction for reducing the nitrogen oxide-containing exhaust gas at a relatively low temperature of less than ° C 250 150 ° C in the catalyst, the exhaust gas sulfur oxides (SOx) and ammonia (NH 3) to react with catalyst Poisonous material is generated. The catalyst poisoning material may include at least one of ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 and ammonium hydrogen sulfite (NH 4 HSO 4 ). Such a catalyst poisoning material is adsorbed on the catalyst to lower the activity of the catalyst. Since the catalyst poisonous substance is decomposed at a relatively high temperature, that is, at a temperature within a range of from 350 degrees Celsius to 450 degrees Celsius, the catalyst of the reactor 300 can be heated to regenerate the poisoned catalyst.

본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 분기된 열유량 우회 유로(680)의 합류점을 제외하면 제1 실시예와 동일하다.The selective catalytic reduction system 103 according to the third embodiment of the present invention is the same as the first embodiment except for the confluence point of the branched heat flow bypass flow path 680.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)도 환원제를 생성하기 위한 분해 챔버(400)에 공급되는 열유량을 효과적으로 조절할 수 있다.With this configuration, the selective catalytic reduction system 103 according to the third embodiment of the present invention can also effectively control the heat flow rate supplied to the decomposition chamber 400 for generating the reducing agent.

또한, 열유량 우회 유로(680)를 통해 이동한 열유량을 반응기(300) 내 촉매의 재생에 활용할 수 있다.Further, the heat flow rate moved through the heat flow bypass flow path 680 can be utilized for regeneration of the catalyst in the reactor 300.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)을 설명한다.The selective catalytic reduction system 104 according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)에서는, 열유량 우회 유로(680)가 열유량 공급 유로(650)에서 분기되어 분해 챔버(400)를 우회하고 다시 환원제 공급 유로(640)와 합류한다.4, in the selective catalytic reduction system 104 according to the fourth embodiment of the present invention, the heat flow bypass flow path 680 branches from the heat flow supply flow path 650 to the decomposition chamber 400 And then joins the reducing agent supply passage 640 again.

이와 같이, 본 발명의 제4 실시예에서는, 열유량 우회 유로(680)가 환원제 공급 유로(640)와 합류하므로, 분해 챔버(400)를 우회하여 이동한 열유량은 분해 챔버(400)에서 우레아가 분해되어 생성된 암모니아 이외에 이소시안산을 재차 분해하여 암모니아를 생성하는데 필요한 열원으로 유용하게 사용될 수 있다.As described above, in the fourth embodiment of the present invention, the heat flow bypass flow path 680 joins with the reducing agent supply flow path 640, so that the heat flow amount moved by bypassing the decomposition chamber 400 is reduced in the decomposition chamber 400 by the urea Can be usefully used as a heat source for generating ammonia by decomposing isocyanic acid again in addition to ammonia generated by decomposition.

또한, 본 발명의 제4 실시예에서는, 선택적 촉매 환원 시스템(104)의 전체적인 배관 설계를 상대적으로 간소화할 수 있다.Further, in the fourth embodiment of the present invention, the overall piping design of the selective catalytic reduction system 104 can be relatively simplified.

본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)은 분기된 열유량 우회 유로(680)의 합류점을 제외하면 제1 실시예와 동일하다.The selective catalytic reduction system 104 according to the fourth embodiment of the present invention is the same as the first embodiment except for the confluence point of the branched heat flow bypass flow path 680.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)도 환원제를 생성하기 위한 분해 챔버(400)에 공급되는 열유량을 효과적으로 조절할 수 있다.With this structure, the selective catalytic reduction system 104 according to the fourth embodiment of the present invention can also effectively control the heat flow rate supplied to the decomposition chamber 400 for generating the reducing agent.

또한, 선택적 촉매 환원 시스템(104)의 전체적인 배관 설계를 상대적으로 간소화할 수 있다.In addition, the overall piping design of the selective catalytic reduction system 104 can be relatively simplified.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. will be.

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.It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

100: 배기가스 배출원
101, 102, 103, 104: 선택적 촉매 환원 시스템
300: 반응기
400: 분해 챔버
450: 환원제 전구체 공급부
500: 열유량 공급원
610: 메인 배기 유로
640: 환원제 공급 유로
650: 열유량 공급 유로
680: 열유량 우회 유로
710: 환원제 분사부
810: 제1 유량 제어 밸브
820: 제2 유량 제어 밸브
850: 유량계100: exhaust gas emission source
101, 102, 103, 104: selective catalytic reduction system
300: reactor
400: decomposition chamber
450: Reducing agent precursor supply part
500: Heat flow source
610: Main exhaust channel
640: Reducing agent supply channel
650: Heat flow rate supply channel
680: Heat flow bypass flow
710: Reducing agent dispensing part
810: first flow control valve
820: second flow control valve
850: Flowmeter

Claims (8)

배기가스 배출원이 배출한 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키는 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서,
상기 배기가스 배출원의 배기가스가 이동하는 메인 배기 유로;
상기 메인 배기 유로 상에 설치되어 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 촉매를 포함하는 반응기;
상기 메인 배기 유로 상에 설치되어 상기 반응기로 이동하는 배기가스에 환원제를 분사하는 환원제 분사부;
환원제 전구체를 공급받아 분해하여 상기 환원제 분사부에 공급할 환원제를 생성하는 분해 챔버;
상기 분해 챔버에 환원제 전구체를 분해하는데 필요한 열에너지를 공급하는 열유량 공급원;
상기 열유량 공급원과 상기 분해 챔버를 연결하는 열유량 공급 유로;
상기 열유량 공급 유로에서 분기되어 상기 열유량 공급원으로부터 공급된 열유량이 상기 분해 챔버를 우회하게 하는 열유량 우회 유로; 및
상기 열유량 공급 유로 및 상기 열유량 우회 유로 중 하나 이상을 통과하는 열유량을 조절하도록 설치된 유량 제어 밸브
를 포함하며,
상기 유량 제어 밸브는 상기 분해 챔버의 온도가 상기 환원제 전구체의 분해 반응 온도 범위의 상한을 벗어난 경우 상기 열유량 공급 유로를 통과하는 열유량을 감소시키고 상기 열유량 우회 유로를 통과하는 열유량을 증가시키도록 동작하고, 상기 분해 챔버의 온도가 상기 분해 반응 온도 범위의 하한을 벗어난 경우 상기 열유량 공급 유로를 통과하는 열유량을 증가시키고 상기 열유량 우회 유로를 통과하는 열유량을 감소시키도록 동작하는 선택적 촉매 환원 시스템.A selective catalytic reduction system for reducing nitrogen oxides contained in an exhaust gas discharged from an exhaust gas emission source,
A main exhaust passage through which the exhaust gas of the exhaust gas emission source moves;
A reactor provided on the main exhaust flow path and including a catalyst for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas;
A reducing agent spraying unit installed on the main exhaust flow path and spraying a reducing agent to the exhaust gas moving to the reactor;
A decomposition chamber for supplying a reducing agent precursor to decompose and generate a reducing agent to be supplied to the reducing agent spraying unit;
A heat flow source for supplying heat energy necessary for decomposing the reducing agent precursor to the decomposition chamber;
A heat flow rate supply passage connecting the heat flow source and the decomposition chamber;
A heat flow bypass flow path branched from the heat flow supply flow path and allowing the heat flow rate supplied from the heat flow supply source to bypass the decomposition chamber; And
A flow rate control valve provided to adjust a heat flow rate passing through at least one of the heat flow rate supply passage and the heat flow bypass passage,
/ RTI >
Wherein the flow control valve reduces a heat flow rate passing through the heat flow supply passage and increases a heat flow rate passing through the heat flow bypass passage when the temperature of the decomposition chamber is out of the upper limit of the decomposition reaction temperature range of the reducing agent precursor And selectively operates to increase the heat flow rate through the heat flow supply flow path and decrease the heat flow rate through the heat flow bypass flow path when the temperature of the decomposition chamber is out of the lower limit of the decomposition reaction temperature range Catalytic reduction system. 제1항에서,
상기 분해 챔버에 환원제 전구체를 공급하는 환원제 전구체 공급부를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.The method of claim 1,
And a reducing agent precursor supply unit for supplying a reducing agent precursor to the decomposition chamber. 제1항에서,
상기 유량 제어 밸브는,
상기 열유량 우회 유로와 상기 열유량 공급 유로의 분기점과 상기 분해 챔버 사이의 상기 열유량 공급 유로 상에 설치된 제1 유량 제어 밸브; 및
상기 열유량 우회 유로 상에 설치된 제2 유량 제어 밸브
중 하나 이상을 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.The method of claim 1,
Wherein the flow control valve includes:
A first flow control valve provided on the heat flow rate bypass passage and between the branch point of the heat flow rate supply passage and the decomposition chamber; And
A second flow control valve provided on the heat flow bypass flow path,
≪ / RTI > 제3항에서,
상기 열유량 우회 유로 상에 설치된 유량계를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.4. The method of claim 3,
And a flow meter installed on the heat flow bypass flow path. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
상기 열유량 우회 유로는 상기 환원제 분사부 전방의 상기 메인 배기 유로에 합류하는 선택적 촉매 환원 시스템.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the heat flow bypass flow path joins the main exhaust flow path in front of the reducing agent spraying portion. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
상기 열유량 우회 유로는 상기 환원제 분사부와 상기 반응기 사이의 상기 메인 배기 유로에 합류하는 선택적 촉매 환원 시스템.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the heat flow bypass flow path joins the main exhaust flow path between the reducing agent spraying section and the reactor. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
상기 열유량 우회 유로는 상기 반응기에 직접 연결된 선택적 촉매 환원 시스템.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the heat flow bypass flow path is directly connected to the reactor. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
상기 분해 챔버와 상기 환원제 분사부를 연결하는 환원제 공급 유로를 더 포함하며,
상기 열유량 우회 유로는 상기 분해 챔버를 우회하여 상기 환원제 공급 유로와 합류하는 선택적 촉매 환원 시스템.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Further comprising a reducing agent supply passage connecting the decomposition chamber and the reducing agent injection unit,
Wherein the heat flow bypass flow path bypasses the decomposition chamber and merges with the reducing agent supply flow path.
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