KR102197385B1 - Selective catalytic reduction system corresponding to multiple turbo chargers - Google Patents

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Abstract

SCR 시스템은 복수의 엔진 터보차저에 대응하여 구성되는 것으로서, 엔진; 엔진의 배기가스에 의해 구동되는 복수의 터보차저; 및 엔진의 배기가스를 처리하여 배기가스 중의 질소산화물을 저감하는 복수의 SCR 반응기를 포함한다. 복수의 SCR 반응기의 처리용량 합산값에 의해 엔진의 배기량에 상응하는 총 처리용량을 만족시키도록 구성된다.
이에 따라, 공간 활용성을 높이고 다양한 설계를 지원하며 엔진 대형화 여부와 무관하게 균일한 운전 성능과 반응 효율을 유지할 수 있다.The SCR system is configured to correspond to a plurality of engine turbochargers, comprising: an engine; A plurality of turbochargers driven by the exhaust gas of the engine; And a plurality of SCR reactors for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas by treating exhaust gas of the engine. It is configured to satisfy the total processing capacity corresponding to the displacement of the engine by the sum of processing capacity of the plurality of SCR reactors.
Accordingly, it is possible to increase space utilization, support various designs, and maintain uniform driving performance and reaction efficiency regardless of whether the engine is enlarged.

Description

복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템{SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM CORRESPONDING TO MULTIPLE TURBO CHARGERS}SCR system for multiple engine turbochargers {SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM CORRESPONDING TO MULTIPLE TURBO CHARGERS}

본 발명은 SCR 시스템에 관한 것으로, 특히 한정된 선박 엔진 룸 및 선박 공간 활용성을 높이고, SCR 시스템의 타입(고압/저압)에 관계없이 다양한 설계를 가능하게 하며 엔진 대형화 여부와 무관하게 균일한 운전 성능과 반응 효율을 유지할 수 있도록 하는 SCR 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an SCR system, and in particular, improves limited ship engine room and ship space utilization, enables various designs regardless of the type of SCR system (high pressure/low pressure), and uniform operation performance regardless of whether the engine is enlarged or not. It relates to an SCR system to maintain the hyperreaction efficiency.

SCR(Selective Catalyst Reduction) 시스템은 환원제를 사용하여 질소산화물(NOx)을 선택적으로 환원시키는 것으로서, 선박의 엔진에서 배출되는 배기가스 중의 질소산화물을 저감하기 위해 사용된다.The SCR (Selective Catalyst Reduction) system is used to selectively reduce nitrogen oxides (NOx) using a reducing agent, and is used to reduce nitrogen oxides in exhaust gas discharged from a ship's engine.

이러한 SCR 시스템은 배기 라인 중에 설치되는 촉매가 내장된 SCR 반응기와 환원제를 공급하기 위한 환원제 공급 장치를 구비하는 것이 일반적이다.Such an SCR system generally includes an SCR reactor in which a catalyst is installed in an exhaust line and a reducing agent supply device for supplying the reducing agent.

엔진으로부터 배출되어 SCR 반응기로 향하는 배기가스에 환원제(우레아 수용액, 암모니아수 등)를 분무하면, 분무된 환원제의 미세입자가 배기가스와 섞여 SCR 반응기로 들어가 촉매를 통과하게 된다. 그리고, SCR 반응기의 촉매를 통과하는 과정에서 환원제로부터 가수분해된 암모니아와 배기가스가 반응을 일으켜 배기가스 중의 유해물질인 질소산화물이 질소와 수증기로 환원되어 제거된다.When a reducing agent (urea aqueous solution, ammonia water, etc.) is sprayed on the exhaust gas discharged from the engine and headed to the SCR reactor, fine particles of the sprayed reducing agent are mixed with the exhaust gas to enter the SCR reactor and pass through the catalyst. In the process of passing through the catalyst of the SCR reactor, ammonia hydrolyzed from the reducing agent and exhaust gas react, so that nitrogen oxides, which are harmful substances in the exhaust gas, are reduced to nitrogen and water vapor to be removed.

SCR 반응기는 엔진 터보차저(T/C: Turbo Charger)의 전/후단에 설비될 수 있는데, SCR 반응기가 터보차저 후단에 설치되는 경우 SCR 반응기로 유입되는 배기가스의 압력이 낮기 때문에 저압 SCR 시스템으로 불린다. 반면, SCR 반응기가 터보차저 전단에 설치되는 경우에는 유입되는 배기가스의 압력이 상대적으로 높기 때문에 고압 SCR 시스템으로 불린다.The SCR reactor can be installed at the front/rear end of the engine turbocharger (T/C). When the SCR reactor is installed at the rear end of the turbocharger, the pressure of the exhaust gas flowing into the SCR reactor is low. Is called. On the other hand, when the SCR reactor is installed in front of the turbocharger, it is called a high-pressure SCR system because the pressure of the inflowing exhaust gas is relatively high.

한편, 엔진이 대형화되어 배기량이 많아지고 엔진에 부착되는 터보차저 수가 증가할수록 배기가스 처리에 필요한 SCR 반응기 역시 대형화되며, 이로 인해 SCR 반응기의 설치에 공간적인 제약이 발생한다.On the other hand, as the engine becomes larger and the displacement increases and the number of turbochargers attached to the engine increases, the SCR reactor required for exhaust gas treatment also becomes larger, thereby creating space restrictions on the installation of the SCR reactor.

SCR 반응기의 체적(부피)은 처리용량 증가분에 비해 높은 비율로 증대된다.The volume (volume) of the SCR reactor is increased at a high rate compared to the increase in processing capacity.

예컨대 엔진 배기량이 2배 증가하여 해당 배기량 처리를 위해 필요한 SCR 반응기의 처리용량이 2배 증가하는 경우 2배 처리용량을 갖는 SCR 반응기의 체적은 실질적으로 2배 이상(예를 들어 3~4배) 증가해 체적 증가분이 과도해지고 공간 활용성이 크게 떨어진다.For example, if the engine displacement is doubled and the SCR reactor's processing capacity required to treat the displacement is doubled, the volume of the SCR reactor with double processing capacity is substantially 2 or more (e.g. 3-4 times). As it increases, the volume increase becomes excessive and space utilization is greatly reduced.

즉 협소한 공간에 사이즈가 과대한 SCR 반응기를 무리하게 배치하여야 하며, 심지어, 터보차저가 2개 이상 설치되는 경우에는 협소한 공간으로 인해 적정 처리용량을 갖는 SCR 반응기를 설비하는 것이 원천적으로 불가능할 수도 있다.In other words, it is necessary to forcefully arrange an SCR reactor of an excessive size in a narrow space, and even if two or more turbochargers are installed, it may be fundamentally impossible to install an SCR reactor with an appropriate treatment capacity due to the narrow space. have.

또한, SCR 반응기가 대형화할수록 배치 및 구성이 복잡해지고, SCR 시스템의 다른 구성 요소인 열교환 장치나 도징 유닛(Dosing unit), 또는 액체/고체 우레아(Urea) 및 암모니아(NH3) 등의 환원제를 공급하는 환원제 공급 장치 등도 대형화되며, 연결되는 배기 라인의 직경도 증가하여 전체적인 시스템의 안정적인 운영에 어려움이 있다.In addition, the larger the size of the SCR reactor, the more complicated the arrangement and configuration, and the other components of the SCR system, such as a heat exchange device or a dosing unit, or a reducing agent such as liquid/solid urea and ammonia (NH3). The reducing agent supply device is also enlarged, and the diameter of the connected exhaust line is also increased, making it difficult to operate the entire system stably.

또한, 대용량 SCR 반응기의 사용시 경우 내부 온도, 질소산화물/환원제 균일도 등의 문제로 균일한 운전 성능과 반응 효율을 유지하도록 설계하기가 어려운 문제점이 있다.In addition, when a large-capacity SCR reactor is used, it is difficult to design it to maintain uniform operation performance and reaction efficiency due to problems such as internal temperature and nitrogen oxide/reducing agent uniformity.

한국 공개특허공보 제10-2014-0046651호 (공개일: 2014.04.21.)Korean Patent Application Publication No. 10-2014-0046651 (Publication date: 2014.04.21.)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 설치 공간을 확보하고 공간 활용성을 높임과 더불어 설계 유연성을 강화해 다양한 설계를 가능하게 하는, 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art as described above, and its object is to secure an installation space, increase space utilization, and enhance design flexibility to enable various designs. It is to provide an SCR system corresponding to the charger.

본 발명의 다른 목적은 엔진 대형화 여부와 무관하게 SCR 반응기, 도징 유닛, 환원제 공급 장치 등을 유연하게 적용하여 균일한 운전 성능과 반응 효율을 유지할 수 있도록 하는, 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is an SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers to maintain uniform operation performance and reaction efficiency by flexibly applying an SCR reactor, a dosing unit, a reducing agent supply device, etc. regardless of whether the engine is enlarged Is to provide.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. I will be able to.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템은 엔진; 상기 엔진의 배기가스에 의해 구동되는 복수의 터보차저; 및 상기 엔진의 배기가스를 처리하여 배기가스 중의 질소산화물을 저감하는 복수의 SCR 반응기를 포함하되, 상기 복수의 SCR 반응기의 처리용량 합산값에 의해 상기 엔진의 배기량에 상응하는 총 처리용량을 만족시키도록 구성된다.An SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers according to the present invention for achieving the above object includes an engine; A plurality of turbochargers driven by the exhaust gas of the engine; And a plurality of SCR reactors for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas by processing the exhaust gas of the engine, wherein the total processing capacity corresponding to the exhaust amount of the engine is satisfied by the sum of the processing capacities of the plurality of SCR reactors. Is configured to

본 발명에 따른 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템에서, 상기 복수의 SCR 반응기는 동일한 단위 처리용량을 가지고, 단위 처리용량 합산값에 의해 상기 엔진의 배기량에 상응하는 총 처리용량을 만족시키도록 구성될 수 있다.In the SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers according to the present invention, the plurality of SCR reactors have the same unit processing capacity and satisfy the total processing capacity corresponding to the displacement of the engine by the sum of the unit processing capacity. Can be configured.

본 발명에 따른 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템에서, 각 단위 처리용량(C_used)은 목표 처리용량(C_target)을 균등 분할한 값일 수 있다. 이때, 목표 처리용량(C_target)은 단위 처리용량(C_used), SCR 반응기 수(M)에 대해 "C_used × M = C_target"를 만족하고, 상기 엔진의 배기량에 상응하는 총 처리용량(C_total)에 대해 "C_total ≤ C_target ＜ C_total + C_used"을 만족할 수 있다.In the SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers according to the present invention, each unit processing capacity C_used may be a value obtained by equally dividing the target processing capacity C_target. At this time, the target processing capacity (C_target) satisfies "C_used × M = C_target" for the unit processing capacity (C_used) and the number of SCR reactors (M), and the total processing capacity (C_total) corresponding to the engine displacement "C_total ≤ C_target <C_total + C_used" may be satisfied.

본 발명에 따른 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템에서, 상기 복수의 SCR 반응기 각각은 선택적으로 사용 가능하도록 구성될 수 있다.In the SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers according to the present invention, each of the plurality of SCR reactors may be configured to be selectively used.

본 발명에 따른 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템은 상기 복수의 SCR 반응기 중 일부 SCR 반응기의 고장 발생시 다른 SCR 반응기의 사용이 가능하도록 구성될 수 있다.The SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers according to the present invention may be configured to enable use of other SCR reactors when some of the plurality of SCR reactors fail.

본 발명에 따른 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템에서, SCR 반응기와 터보차저는 1:1로 매칭되어 연결될 수 있다.In the SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers according to the present invention, the SCR reactor and the turbocharger may be matched and connected 1:1.

본 발명에 따른 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템에서, SCR 반응기와 터보차저가 1:N(N은 2 이상의 자연수)으로 매칭되어 연결될 수 있다.In the SCR system corresponding to the plurality of engine turbochargers according to the present invention, the SCR reactor and the turbocharger may be matched and connected to 1:N (N is a natural number of 2 or more).

본 발명에 따른 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템에서, 각 SCR 반응기는 터보차저 전단에 설치될 수 있다.In the SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers according to the present invention, each SCR reactor may be installed in front of the turbocharger.

본 발명에 따른 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템에서, 각 SCR 반응기는 터보차저 후단에 설치될 수 있다.In the SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers according to the present invention, each SCR reactor may be installed at a rear stage of the turbocharger.

본 발명에 따른 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템에서, 상기 엔진의 배기량이 클수록 또는 터보차저 수가 증가할수록, SCR 반응기 수가 증가할 수 있다.In the SCR system corresponding to the plurality of engine turbochargers according to the present invention, as the engine displacement increases or the number of turbochargers increases, the number of SCR reactors may increase.

본 발명에 의한 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템에 따르면, 하나의 대용량 SCR 반응기 대신 복수의 소용량 SCR 반응기를 적용함으로써, 설치 공간을 확보하고 공간 활용성을 높임과 더불어 설계 유연성을 강화해 다양한 설계가 가능하도록 지원할 수 있다.According to the SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers according to the present invention, by applying a plurality of small-capacity SCR reactors instead of one large-capacity SCR reactor, an installation space is secured, space utilization is increased, and design flexibility is strengthened. You can support to make the design possible.

또한, 본 발명에 의한 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템에 따르면, 엔진 대형화 여부와 무관하게 SCR 반응기, 도징 유닛, 환원제 공급 장치 등을 유연하게 적용하여 균일한 운전 성능과 반응 효율을 유지할 수 있다.In addition, according to the SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers according to the present invention, it is possible to maintain uniform operation performance and reaction efficiency by flexibly applying an SCR reactor, a dosing unit, and a reducing agent supply device, regardless of whether the engine is enlarged or not. have.

또한, 본 발명에 의한 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템에 따르면, 하나의 SCR 반응기에서 고장이 발생하더라도 다른 SCR 반응기를 사용할 수 있어 유연하고 효율적인 운용이 가능하다.In addition, according to the SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers according to the present invention, even if a failure occurs in one SCR reactor, another SCR reactor can be used, thereby enabling flexible and efficient operation.

또한, 대형 선박 등 엔진이 대형화되는 경우에도 그에 맞추어 대용량 SCR 반응기를 별도 제작할 필요 없이 상용화된 소용량 SCR 반응기를 그대로 활용할 수 있어 비용이 절감되고 유지보수가 용이한 장점이 있다.In addition, even when an engine such as a large ship becomes larger, it is possible to use a commercially available small-capacity SCR reactor without the need to separately manufacture a large-capacity SCR reactor accordingly, thereby reducing cost and easy maintenance.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 적용되는 SCR 시스템의 배치 및 구성 원리를 설명하기 위한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략적인 구성도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략적인 구성도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 SCR 시스템의 개략적인 구성도.1A and 1B are conceptual diagrams for explaining the arrangement and configuration principle of an SCR system applied to the present invention.
2 is a schematic configuration diagram of an SCR system according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic configuration diagram of an SCR system according to another embodiment of the present invention.
4 is a schematic configuration diagram of an SCR system according to another embodiment of the present invention.
5 is a schematic configuration diagram of an SCR system according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SCR 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, an SCR system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 적용되는 SCR 시스템의 배치 및 구성 원리를 설명하기 위한 개념도이다.1A and 1B are conceptual diagrams for explaining the arrangement and configuration principle of an SCR system applied to the present invention.

대형 엔진일수록 배기량이 크고 필요한 터보차저 수가 많다.The larger the engine, the larger the displacement and the larger the number of turbochargers required.

또한, SCR 반응기의 체적(부피) 및 설치 공간의 사이즈는 처리용량에 따라 좌우되고, SCR 반응기의 사이즈가 크면 클수록 그에 비례하여 처리용량이 크기 때문에, 대형화된 엔진에서 배출되는 배기가스를 처리하기 위한 후처리 장치인 SCR 반응기 역시 당연히 대형화된다.In addition, the volume (volume) of the SCR reactor and the size of the installation space depend on the processing capacity, and the larger the size of the SCR reactor, the larger the processing capacity is in proportion to it, so it is necessary to treat the exhaust gas discharged from the large-sized engine. The SCR reactor, which is a post-treatment device, is of course enlarged.

이로 인해, 대형 엔진에 적용되는 SCR 시스템의 경우 설치 공간의 제약이 크며, 협소한 설치 공간으로 인해, 터보차저 수가 늘어나면 배기가스 처리에 필요한 대용량의 SCR 반응기를 설치하는 것이 물리적으로 불가능한 상황이 발생할 수도 있다.For this reason, in the case of an SCR system applied to a large engine, the installation space is limited, and due to the narrow installation space, when the number of turbochargers increases, it is physically impossible to install a large-capacity SCR reactor required for exhaust gas treatment. May be.

이에 본 발명에서는 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템을 구현하되, 단일 대용량의 SCR 반응기를 설치하는 대신 소용량의 SCR 반응기 여러 개로 나누어 설치하여, 설치 공간을 확보하고 공간 활용성을 높이면서, 동시에 엔진의 배기량에 따라 SCR 반응기와 터보차저 간 연결을 유기적으로 구성할 수 있도록 한다.Accordingly, in the present invention, an SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers is implemented, but instead of installing a single large-capacity SCR reactor, it is divided into several small-capacity SCR reactors to secure installation space and increase space utilization, while simultaneously Depending on the engine displacement, the connection between the SCR reactor and the turbocharger can be organically configured.

이때 복수의 SCR 반응기의 처리용량 합산값에 의해 엔진의 배기량에 상응하는 총 처리용량을 만족시킬 수 있도록 구성한다.At this time, it is configured to satisfy the total processing capacity corresponding to the engine displacement by the sum of the processing capacity of the plurality of SCR reactors.

나아가 단일 대용량의 SCR 반응기를 대체하는 복수의 SCR 반응기는 동일한 단위 처리용량을 가지도록 하고, 복수의 SCR 반응기의 단위 처리용량 합산값에 의해 엔진의 배기량에 상응하는 총 처리용량을 만족시키도록 구성할 수도 있다.Further, a plurality of SCR reactors replacing a single large-capacity SCR reactor should have the same unit processing capacity, and the total processing capacity corresponding to the engine displacement may be satisfied by the sum of the unit processing capacity of the plurality of SCR reactors. May be.

도 1a의 (a)와 (b)를 참조하면, 제한된 설치 공간(R)(예컨대, 선박의 엔진 룸 등) 중, 엔진이 설치되는 영역(RA)과 터보차저가 설치되는 영역(RB)이 예시되어 있다.Referring to (a) and (b) of FIG. 1A, of the limited installation space R (eg, the engine room of a ship), an area RA and a turbocharger are installed. It is illustrated.

그리고, 도 1a의 (a)에서, RC는 단일 대용량, 즉 해당 엔진의 배기가스 처리에 필요한 총 처리용량을 갖는 SCR 반응기가 설치되는 경우 필요한 사용 영역을 예시한 것이다.In addition, in (a) of FIG. 1A, the RC exemplifies a necessary use area when an SCR reactor having a single large capacity, that is, a total processing capacity required for treatment of exhaust gas of the engine is installed.

한편, 도 1a의 (b)에서, RD는 엔진 배기가스 처리에 필요한 총 처리용량을 4등분한 단위 처리용량을 갖는 소형의 단위 SCR 반응기 4개로 나누어 설치하는 경우의 사용 영역을 예시한 것이다.On the other hand, in (b) of FIG. 1A, RD is an example of a usage area when the total processing capacity required for engine exhaust gas treatment is divided into four small unit SCR reactors having a unit processing capacity divided by four.

(a)와 (b)를 함께 참조하면, 동일 처리용량에 대해 SCR 반응기 설치에 소요되는 영역이 "RC"와 "RD×4"로 대비되어 설치 공간이 크게 절감됨을 알 수 있다.Referring to (a) and (b) together, it can be seen that the area required for installing the SCR reactor for the same processing capacity is compared to "RC" and "RD×4", so that the installation space is greatly reduced.

또한, 도 1b의 (a)와 (b)를 참조하면, 제한된 설치 공간(R)(예컨대, 선박의 엔진 룸 등) 중, 엔진이 설치되는 영역(RA)과 터보차저가 설치되는 영역(RB)으로 인해 SCR 반응기(RC)를 설치할 수 없는 좁은 공간이 예시되어 있다.In addition, referring to (a) and (b) of FIG. 1B, of the limited installation space R (eg, the engine room of a ship), the area RA and the turbocharger are installed RB. ), a narrow space in which the SCR reactor (RC) cannot be installed is illustrated.

특히 격벽에 의해 설치가 불가능한 경우 일부 RD를 격벽 외부의 일부 공간에 분산시켜 선박 구조의 설계를 변경하지 않고 SCR 시스템을 구성할 수 있다.In particular, when installation is not possible due to bulkheads, some RDs can be distributed in some spaces outside the bulkhead to configure the SCR system without changing the design of the ship structure.

소형의 단위 SCR 반응기는 대용량 SCR 반응기에 비해 체적을 동일하게 하거나 훨씬 소형화시킬 수 있기 때문에, 하나의 엔진에 설치된 터보차저 수에 맞추어 각 터보차저의 전단(고압 SCR 시스템) 또는 후단(저압 SCR 시스템)에 자유롭게 적용되어 설치 공간을 크게 절감하고 다양한 배치를 가능하게 할 수 있다.Since the small unit SCR reactor can have the same volume or much smaller size than the large-capacity SCR reactor, the front end (high pressure SCR system) or the rear end (low pressure SCR system) of each turbocharger according to the number of turbochargers installed in one engine It can be applied freely to greatly reduce the installation space and enable various arrangements.

그외 SCR 반응기와 연계되는 열교환 장치, 환원제 공급 장치 등은 각 SCR 반응기마다 별개로 구비될 수도 있고, 일부 공유될 수도 있다. 이에 따라, 설치가 불가능한 공간에 SCR 시스템을 적용할 수 있으며, 설치 공간이 최소화되어 공간 활용성이 더욱 높아질 수 있다.In addition, a heat exchange device, a reducing agent supply device, etc. linked to the SCR reactor may be separately provided for each SCR reactor or may be partially shared. Accordingly, the SCR system can be applied to a space where installation is impossible, and the installation space is minimized, so that space utilization can be further improved.

또한, 소형의 단위 SCR 반응기를 사용함에 따라, 단위 SCR 반응기와 터보차저 간 연결은 1:1로 매칭하거나 1:N(N은 2 이상의 자연수)로 매칭하여 다양하게 설계할 수 있다.In addition, as a small unit SCR reactor is used, the connection between the unit SCR reactor and the turbocharger can be variously designed by matching 1:1 or 1:N (N is a natural number of 2 or more).

또한, 여러 개의 소용량 단위 SCR 반응기들을 구비하면, 복수로 구비되는 소형의 단위 SCR 반응기 각각에 대해서 사용/비사용 여부를 선택할 수 있으며, 이로 인해 보다 유연하고 효율적인 운용이 가능하다.In addition, if a plurality of small-capacity unit SCR reactors are provided, it is possible to select whether to use or not use each of the small unit SCR reactors provided in plural, and thus, more flexible and efficient operation is possible.

이와 같이, 대용량 SCR 반응기를 대신하여 복수의 소용량 단위 SCR 반응기들을 구비하면, 전체적인 설계 유연성이 강화되어 설치 환경에 따라 더욱 폭넓은 설계가 가능해질 수 있다.In this way, if a plurality of small-capacity unit SCR reactors are provided in place of the large-capacity SCR reactor, overall design flexibility is reinforced and a wider design may be possible according to the installation environment.

또한, 대형 선박 등 엔진이 대형화되는 경우에도 그에 맞추어 대용량 SCR 반응기를 별도 제작할 필요 없이 상용화된 소용량 SCR 반응기를 그대로 활용할 수 있어 비용이 절감되고 유지보수가 용이한 장점이 있다.In addition, even when an engine such as a large ship becomes larger, it is possible to use a commercially available small-capacity SCR reactor without the need to separately manufacture a large-capacity SCR reactor accordingly, thereby reducing cost and easy maintenance.

도 2 내지 도 5는 도 1의 원리를 적용시킨, 본 발명의 실시예들에 따른 SCR 시스템의 개략적인 구성도를 나타내고 있다.2 to 5 are schematic diagrams of an SCR system according to embodiments of the present invention to which the principle of FIG. 1 is applied.

도 2는 단위 SCR 반응기가 터보차저의 전단으로 설치되는 고압 SCR 시스템을 예시한 것으로서, 하나의 엔진(10)에 2개의 터보차저(30a, 30b)가 설치되고, 소용량의 단위 SCR 반응기(20a, 20b)와 터보차저(30a, 30b) 간 연결이 1:1로 매칭된 경우이다.2 is an illustration of a high-pressure SCR system in which a unit SCR reactor is installed at the front end of a turbocharger, in which two turbochargers 30a and 30b are installed in one engine 10, and a small-capacity unit SCR reactor 20a, This is the case where the connection between 20b) and the turbochargers 30a and 30b is 1:1 matched.

SCR 반응기(20a, 20b)는 엔진(10)의 배기 측에 연결되는 SCR 라인(LA, LB) 상에 설치되며, 엔진(10)에서 SCR 라인(LA, LB)으로 배출되는 배기가스를 처리하여 배기가스 중의 질소산화물을 저감한다.SCR reactors (20a, 20b) are installed on the SCR lines (LA, LB) connected to the exhaust side of the engine 10, by processing the exhaust gas discharged from the engine 10 to the SCR lines (LA, LB) Reduces nitrogen oxides in exhaust gas.

엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스는 SCR 반응기(20a, 20b)를 경유하거나 SCR 반응기(20a, 20b)를 거치지 않고 곧바로 터보차저(30a, 30b)를 거쳐 배출될 수 있다.The exhaust gas discharged from the engine 10 may be discharged directly through the turbochargers 30a and 30b without passing through the SCR reactors 20a and 20b or without passing through the SCR reactors 20a and 20b.

즉, 배기가스 중의 질소산화물을 제거하고자 할 때에는, SCR 반응기(20a, 20b) 전/후의 입구/출구라인(LA, LB)을 열고, 터보차저(30a, 30b)로 연결된 바이패스 라인(LC)을 닫음으로써(예컨대 각 라인별 밸브 개폐), 배기가스를 SCR 반응기(20a, 20b)로 통과시켜 SCR 반응기(20a, 20b) 내부의 촉매와 반응하도록 한다.That is, to remove nitrogen oxides in exhaust gas, open the inlet/outlet lines (LA, LB) before/after the SCR reactors (20a, 20b), and the bypass line (LC) connected to the turbochargers (30a, 30b). By closing (for example, valve opening and closing for each line), exhaust gas is passed through the SCR reactors 20a and 20b to react with the catalyst inside the SCR reactors 20a and 20b.

이에 따라, SCR 반응기(20a, 20b)의 사용시, 엔진(10)으로부터 발생되는 배기가스는 SCR 라인(LA, LB)으로 유입되어 질소산화물 저감 처리되고, 터보차저(30a, 30b)로 공급되어 터보차저(30a, 30b)를 구동한 후 터보차저(30a, 30b) 후단의 배기 라인(LD)을 통해 배출된다.Accordingly, when using the SCR reactors (20a, 20b), the exhaust gas generated from the engine (10) is introduced into the SCR lines (LA, LB) to reduce nitrogen oxides, and is supplied to the turbochargers (30a, 30b) to After driving the chargers 30a and 30b, they are discharged through the exhaust line LD at the rear end of the turbochargers 30a and 30b.

또한, SCR 반응기(20a, 20b)를 사용하지 않을 때에는, SCR 반응기(20a, 20b) 전후의 라인(LA, LB)을 차단하고, 터보차저(30a, 30b)로 연결된 바이패스 라인(LC)은 열어, 배기가스가 SCR 반응기(20a, 20b)를 거치지 않고 배출되도록 한다. 엔진(10)에서 배출된 배기가스는 SCR 반응기(20a, 20b)를 거치지 않고 곧바로 바이패스 라인(LC)을 통과해 터보차저(30a, 30b)로 공급된다.In addition, when the SCR reactors (20a, 20b) are not used, the lines (LA, LB) before and after the SCR reactors (20a, 20b) are blocked, and the bypass line (LC) connected to the turbochargers (30a, 30b) is By opening, exhaust gas is discharged without going through the SCR reactors 20a and 20b. The exhaust gas discharged from the engine 10 passes through the bypass line LC directly without passing through the SCR reactors 20a and 20b and is supplied to the turbochargers 30a and 30b.

SCR 라인(LA, LB)과 접속되는 배기 라인(LD) 상에는 엔진(10)의 배기가스에 의해 구동되는 복수의 터보차저(30a, 30b)가 설치된다.A plurality of turbochargers 30a and 30b driven by exhaust gas of the engine 10 are installed on the exhaust line LD connected to the SCR lines LA and LB.

각 터보차저(30a, 30b)는 배기 라인(LD)을 지나가는 배기가스의 유동 에너지에 의해 회전하는 터빈과, 터빈의 회전에 의해 공기를 압축하는 압축기로 이루어진다. 터보차저(30a, 30b)의 터빈을 구동한 배기가스는 터보차저(30a, 30b) 후단의 배기 라인(LD)을 통해 배출된다.Each of the turbochargers 30a and 30b includes a turbine that rotates by flow energy of exhaust gas passing through the exhaust line LD, and a compressor that compresses air by rotation of the turbine. Exhaust gas driving the turbine of the turbochargers 30a and 30b is discharged through the exhaust line LD at the rear end of the turbochargers 30a and 30b.

이와 같은 SCR 시스템에 있어서, 복수의 SCR 반응기들 각각은 서로 동일한 단위 처리용량을 가지고, 이들의 단위 처리용량 합산값에 의해 엔진(10)의 배기량에 상응하는 총 처리용량을 만족시키도록 구성된다.In such an SCR system, each of the plurality of SCR reactors has the same unit processing capacity and is configured to satisfy a total processing capacity corresponding to the displacement of the engine 10 by the sum of their unit processing capacity.

그리고, 엔진(10)의 배기량에 상응하는 총 처리용량으로부터 각 SCR 반응기의 단위 처리용량 및 SCR 반응기의 개수가 결정될 수 있다.In addition, the unit processing capacity of each SCR reactor and the number of SCR reactors may be determined from the total processing capacity corresponding to the displacement of the engine 10.

일례로, 단위 처리용량을 C_used, 목표 처리용량을 C_target, 총 처리용량을 C_total, SCR 반응기 수를 M개라 할 때, 단위 처리용량(C_used)은 목표 처리용량(C_target)을 균등 분할한 값일 수 있다.For example, when the unit processing capacity is C_used, the target processing capacity is C_target, the total processing capacity is C_total, and the number of SCR reactors is M, the unit processing capacity (C_used) may be a value obtained by equally dividing the target processing capacity (C_target). .

SCR 반응기 수가 M개라고 하면, 엔진(10)의 배기량이나 엔진(10)에 장착된 터보차저 수를 고려할 때 필요한 목표 처리용량(C_target)을 M으로 균등하게 나누어 단위 처리용량을 구하고, 이를 만족하는 성능을 가지는 기종을 단위 SCR 반응기로 선정하는 것이다.If the number of SCR reactors is M, when considering the displacement of the engine 10 or the number of turbochargers installed in the engine 10, the required target processing capacity (C_target) is equally divided by M to obtain the unit processing capacity. It is to select a model with performance as a unit SCR reactor.

이 경우 목표 처리용량(C_target)은 SCR 반응기 수(M)에 대해 "C_used × M = C_target"를 만족한다.In this case, the target processing capacity (C_target) satisfies "C_used × M = C_target" for the number of SCR reactors (M).

또한, 엔진(10)의 배기량에 상응하는 총 처리용량(C_total)에 대해 "C_total ≤ C_target ＜ C_total + C_used"을 만족하도록 선정할 수 있다.In addition, it may be selected to satisfy "C_total ≤ C_target <C_total + C_used" for the total processing capacity C_total corresponding to the displacement of the engine 10.

이때, 목표 처리용량(C_target)이 좌측 하한값보다 작으면 원하는 질소산화물 저감율을 충족시킬 수 없고, 우측 상한값 이상이면 처리용량이 초과되어 설치 공간이나 비용 등이 불필요하게 과다 소요된다.At this time, if the target processing capacity (C_target) is less than the left lower limit, the desired nitrogen oxide reduction rate cannot be satisfied, and if it is more than the right upper limit, the processing capacity is exceeded, and installation space or cost is unnecessarily excessive.

배기량은 흔히 cc나 ℓ로 표기하며, 엔진(10)은 여러 개의 실린더로 구성되어 있기 때문에 각 실린더의 배기량에 실린더의 수를 곱한 총량으로 계산된다.The displacement is often expressed as cc or ℓ, and since the engine 10 is composed of several cylinders, it is calculated as the total amount obtained by multiplying the displacement of each cylinder by the number of cylinders.

일례로, 엔진(10)이 배기량 12ℓ급 대형 엔진이고, 이 엔진(10)에 적용되는 SCR 시스템에 필요한 총 처리용량(C_total)은 40ℓ 이상이라고 가정하자.As an example, assume that the engine 10 is a large engine with a displacement of 12 L, and the total processing capacity C_total required for the SCR system applied to the engine 10 is 40 L or more.

이 경우, 엔진(10)의 배기량에 상응하는 목표 처리용량(C_target)은 40ℓ 이상, 예컨대 40ℓ(또는 45ℓ)로 결정될 수 있으며, 목표 처리용량(C_target)을 균등 분할하여 단위 처리용량(C_used)을 20ℓ(또는 15ℓ)로 산정할 수 있다.In this case, the target processing capacity (C_target) corresponding to the displacement of the engine 10 may be determined to be 40ℓ or more, for example, 40ℓ (or 45ℓ), and the unit processing capacity (C_used) is divided equally by dividing the target processing capacity (C_target). It can be calculated as 20ℓ (or 15ℓ).

그리고, 40ℓ 이상의 처리용량을 가지는 대용량 SCR 반응기를 사용하는 대신, 20ℓ의 처리용량을 가지는 소형의 단위 SCR 반응기를 2개 사용하거나, 15ℓ의 처리용량을 가지는 소형의 단위 SCR 반응기를 3개 사용할 수 있을 것이다.And, instead of using a large-capacity SCR reactor with a processing capacity of 40ℓ or more, two small unit SCR reactors with a processing capacity of 20ℓ can be used, or three small unit SCR reactors with a processing capacity of 15ℓ can be used. will be.

이하의 도 3 내지 도 5에서, SCR 라인(LA, LB), 바이패스 라인(LC) 및 배기 라인(LD) 등은 도 2와 실질적으로 동일하므로, 대응하는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.In FIGS. 3 to 5 below, the SCR lines LA and LB, the bypass line LC, and the exhaust line LD are substantially the same as those of FIG. 2, so the same reference numerals are used for corresponding components. And, a detailed description thereof will be omitted.

도 3은 하나의 엔진(10)에 2개의 터보차저(31a, 31b)가 장착되고, 소용량의 단위 SCR 반응기(21a, 21b)와 터보차저(31a, 31b) 간 연결이 1:1로 매칭된 고압 SCR 시스템을 예시한 것이다.3 shows that two turbochargers 31a and 31b are installed in one engine 10, and the connection between the small-capacity unit SCR reactors 21a and 21b and the turbochargers 31a and 31b is 1:1 matched. The high-pressure SCR system is illustrated.

전술한 바와 같이, 여러 개의 소용량 단위 SCR 반응기들을 구비하면, 복수로 구비되는 소용량 단위 SCR 반응기 각각에 대해서 사용/비사용 여부를 독립적으로 선택할 수 있다.As described above, if several small-capacity unit SCR reactors are provided, it is possible to independently select whether to use/not use each of the small-capacity unit SCR reactors provided in plurality.

이에 따라, 복수의 단위 SCR 반응기 중 일부 SCR 반응기의 고장 발생시 다른 SCR 반응기를 사용하여 배기가스를 처리할 수 있다.Accordingly, when some of the SCR reactors among the plurality of unit SCR reactors fail, other SCR reactors can be used to treat the exhaust gas.

예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 소용량의 단위 SCR 반응기(21a, 21b)를 2개 사용하여 엔진(10)의 배기량에 상응하는 총 처리용량을 만족시키도록 구성하고, 이들 단위 SCR 반응기(21a, 21b)의 전단을 연결 라인(LE)을 통해 서로 연결한 상태에서, 제1 SCR 반응기(21a)의 고장이 발생한 경우, 제2 SCR 반응기(21b)를 사용하여 엔진(10)에서 배출되는 총 배기가스를 임시 처리할 수 있다(이때, 밸브(V1) 개방).For example, as shown in FIG. 3, two small-capacity unit SCR reactors 21a and 21b are used to satisfy the total processing capacity corresponding to the displacement of the engine 10, and these unit SCR reactors 21a , In a state in which the front ends of 21b) are connected to each other through the connection line LE, when a failure of the first SCR reactor 21a occurs, the total discharged from the engine 10 using the second SCR reactor 21b The exhaust gas can be temporarily treated (at this time, valve V1 is opened).

이 경우, 고장난 제1 SCR 반응기(21a) 전/후단의 SCR 라인(LA, LB)과 두 SCR 반응기(21a, 21b)의 바이패스 라인(LC)은 모두 닫은 상태에서, 정상 동작하는 제2 SCR 반응기(21b) 전/후단의 SCR 라인(LA, LB)과 제1 SCR 반응기(21a)와 제2 SCR 반응기(21b) 간 연결 라인(LE)를 열어(예컨대 각 라인별 밸브 개폐), 제2 SCR 반응기(21b)만 사용하도록 할 수 있다. 엔진(10)으로부터 발생되는 배기가스는 제2 SCR 반응기(21b)를 통과하여 터보차저(31a, 31b)를 구동한 후 터보차저(31a, 31b) 후단의 배기 라인(LD)을 통해 배출된다.In this case, the first SCR reactor (21a) before and after the failure of the SCR lines (LA, LB) and the bypass line (LC) of the two SCR reactors (21a, 21b) are both closed, the second SCR operating normally Open the SCR lines (LA, LB) at the front/rear end of the reactor (21b) and the connection line (LE) between the first SCR reactor (21a) and the second SCR reactor (21b) (e.g., opening and closing valves for each line), and the second It can be made to use only the SCR reactor (21b). The exhaust gas generated from the engine 10 passes through the second SCR reactor 21b, drives the turbochargers 31a and 31b, and is discharged through the exhaust line LD at the rear end of the turbochargers 31a and 31b.

이와 같이, 여러 개의 소용량 단위 SCR 반응기들을 사용함으로써 보다 유연하고 효율적인 운용이 가능함을 알 수 있다.As such, it can be seen that more flexible and efficient operation is possible by using several small-capacity unit SCR reactors.

도 4는 SCR 반응기가 터보차저의 전단으로 설치되는 고압 SCR 시스템을 예시한 것으로서, 하나의 엔진(10)에 4개의 터보차저(32a 내지 32d)가 설치되고, 단위 SCR 반응기(22a, 22b)와 터보차저(32a 내지 32d) 간 연결이 1:2로 매칭된 경우이다.4 is an illustration of a high-pressure SCR system in which the SCR reactor is installed at the front end of the turbocharger, in which four turbochargers 32a to 32d are installed in one engine 10, and unit SCR reactors 22a and 22b This is the case where the connection between the turbochargers 32a to 32d is 1:2 matched.

도 5는 SCR 반응기가 터보차저의 후단으로 설치되는 저압 SCR 시스템을 예시한 것으로서, 하나의 엔진(10)에 2개의 터보차저(33a, 33b)가 설치되고, 단위 SCR 반응기(23a, 23b)와 터보차저(33a, 33b) 간 연결이 1:1로 매칭된 경우이다.5 is an illustration of a low-pressure SCR system in which the SCR reactor is installed at the rear end of the turbocharger, in which two turbochargers 33a and 33b are installed in one engine 10, and unit SCR reactors 23a and 23b This is the case where the connection between the turbochargers 33a and 33b is 1:1 matched.

도 5와 같은 저압 SCR 시스템의 경우에도, 도 2에 예시한 고압 SCR 시스템과 마찬가지로 여러 개의 소용량 단위 SCR 반응기들을 구비하여 각 단위 SCR 반응기에 대해서 사용/비사용 여부를 독립적으로 선택할 수 있으며, 복수의 단위 SCR 반응기 중 일부 SCR 반응기의 고장 발생시 다른 SCR 반응기를 사용하여 배기가스를 처리할 수 있다.In the case of the low-pressure SCR system as shown in FIG. 5, as in the high-pressure SCR system illustrated in FIG. 2, several small-capacity unit SCR reactors are provided, so that use/non-use of each unit SCR reactor can be independently selected. When some of the unit SCR reactors fail, other SCR reactors can be used to treat the exhaust gas.

예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 소용량의 단위 SCR 반응기(23a, 23b)를 2개 사용하여 엔진(10)의 배기량에 상응하는 총 처리용량을 만족시키도록 구성하고, 이들 단위 SCR 반응기(23a, 23b)의 전단을 연결 라인(LE)을 통해 서로 연결한 상태에서, 두 단위 SCR 반응기 중 하나(예컨대 23a)에서 고장이 발생한 경우, 다른 하나의 단위 SCR 반응기(예컨대 23b)를 사용하여 엔진(10)에서 배출되는 총 배기가스를 임시 처리할 수 있다(이때, 밸브(V1) 개방).For example, as shown in FIG. 5, two small-capacity unit SCR reactors 23a and 23b are used to satisfy the total processing capacity corresponding to the displacement of the engine 10, and these unit SCR reactors 23a , In a state in which the front ends of 23b) are connected to each other through the connection line LE, when a failure occurs in one of the two unit SCR reactors (for example, 23a), the engine ( The total exhaust gas discharged from 10) can be temporarily treated (at this time, the valve V1 is opened).

이 경우, 엔진(10)으로부터 발생되는 배기가스는 터보차저(33a, 33b)를 거친 후 정상 작동하는 단위 SCR 반응기(예컨대 23b)로 유입되어 질소산화물 저감 처리된 후 배기 라인(LD)을 통해 배출된다.In this case, the exhaust gas generated from the engine 10 passes through the turbochargers 33a and 33b and then flows into a unit SCR reactor (e.g. 23b) that operates normally, undergoes nitrogen oxide reduction treatment, and is then discharged through the exhaust line LD. do.

단위 SCR 반응기와 터보차저 간 연결에 있어서는, 엔진(10)이 대형화되어 배기량이 클수록 또는 이로 인해 터보차저 개수가 증가할수록, 단위 처리용량을 갖는 소형 SCR 반응기의 개수를 증가시켜 설치 공간을 확보하면서 전체적인 목표 처리용량을 충족시킬 수 있다.In the connection between the unit SCR reactor and the turbocharger, the larger the engine 10 is and the larger the displacement or the number of turbochargers is increased, the more the number of small SCR reactors having a unit processing capacity is increased to secure the installation space. It can meet the target processing capacity.

본 발명에 따른 SCR 시스템의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The configuration of the SCR system according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications within the range allowed by the technical idea of the present invention.

10: 엔진
20a, 20b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b: SCR 반응기
30a, 30b, 31a, 31b, 32a 내지 32d, 33a, 33b: 터보차저
LA, LB: SCR 라인
LC: 바이패스 라인
LD: 배기 라인10: engine
20a, 20b, 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b: SCR reactor
30a, 30b, 31a, 31b, 32a to 32d, 33a, 33b: turbocharger
LA, LB: SCR line
LC: bypass line
LD: Exhaust line

Claims (10)

하나의 엔진(10);
상기 하나의 엔진(10)의 하나의 배기 측으로부터 연장되는 복수의 SCR 입구 라인(LA, LA) 상에 각각 설치되고, 배기가스 중의 질소산화물을 저감하는 복수의 고압용 SCR 반응기(21a, 21b);
상기 복수의 고압용 SCR 반응기(21a, 21b)의 후단으로부터 연장되는 복수의 SCR 출구 라인(LB, LB)에 설치되고, 상기 복수의 고압용 SCR 반응기(21a, 21b)를 통과한 배기가스에 의해 구동되는 복수의 터보차저(31a, 31b); 및
상기 하나의 엔진(10)의 배기 측으로부터 상기 복수의 고압용 SCR 반응기(21a, 21b)를 우회하여 상기 복수의 터보차저(31a, 31b)에 각각 연결되는 바이패스 라인(LC, LC); 을 포함하며,
상기 복수의 고압용 SCR 반응기(21a, 21b) 전단의 SCR 입구 라인(LA, LA)은 연결 라인(LE)을 통해 서로 연결되고, 상기 연결라인(LE)에 밸브(V1)가 설치되며, 상기 연결 라인(LE) 양측의 고압용 SCR 반응기(21a, 21b) 중 어느 하나의 SCR 반응기를 사용할 수 없는 경우, 상기 연결 라인(LE) 및 밸브(V1)를 통해 나머지 하나의 SCR 반응기로 배기가스가 들어가 처리되도록 구성되고,
상기 복수의 고압용 SCR 반응기(21a, 21b) 각각은 선택적으로 사용 가능하도록 구성되며,
상기 복수의 고압용 SCR 반응기(21a, 21b)는 각각 동일한 단위 처리용량(C_used)을 가지고, 각 단위 처리용량(C_used)의 합산 값에 의해 상기 엔진의 배기량에 상응하는 총 처리용량(C_total)을 만족시키되,
각 단위 처리용량(C_used)은 아래의 <조건>에 의해 산정되는 것을 특징으로 하는 복수의 엔진 터보차저에 대응하는 SCR 시스템.
<조건>
각 단위 처리용량(C_used)은 목표 처리용량(C_target)을 균등 분할한 값이며,
목표 처리용량(C_target)은 단위 처리용량(C_used), SCR 반응기 수(M)에 대해 "C_used × M = C_target"를 만족하고, 상기 엔진의 배기량에 상응하는 총 처리용량(C_total)에 대해 "C_total ≤ C_target ＜ C_total + C_used"을 만족하는 용량으로 산정.One engine 10;
A plurality of high-pressure SCR reactors (21a, 21b) installed on a plurality of SCR inlet lines (LA, LA) extending from one exhaust side of the one engine 10, respectively, and reducing nitrogen oxides in exhaust gas ;
It is installed in a plurality of SCR outlet lines (LB, LB) extending from the rear end of the plurality of high-pressure SCR reactors (21a, 21b), by the exhaust gas passing through the plurality of high-pressure SCR reactors (21a, 21b) A plurality of driven turbochargers 31a and 31b; And
Bypass lines (LC, LC) connected to the plurality of turbochargers 31a and 31b by bypassing the plurality of high-pressure SCR reactors 21a and 21b from the exhaust side of the one engine 10; Including,
SCR inlet lines (LA, LA) in front of the plurality of high-pressure SCR reactors (21a, 21b) are connected to each other through a connection line (LE), a valve (V1) is installed in the connection line (LE), the When one of the high-pressure SCR reactors 21a and 21b on both sides of the connection line LE cannot be used, exhaust gas is discharged to the other SCR reactor through the connection line LE and the valve V1. Is configured to enter and process,
Each of the plurality of high-pressure SCR reactors (21a, 21b) is configured to be selectively used,
The plurality of high-pressure SCR reactors 21a and 21b each have the same unit processing capacity (C_used), and a total processing capacity (C_total) corresponding to the displacement of the engine is determined by the sum of the unit processing capacity (C_used). Please,
Each unit processing capacity (C_used) is an SCR system corresponding to a plurality of engine turbochargers, characterized in that calculated by the following <condition>.
<condition>
Each unit processing capacity (C_used) is equally divided by the target processing capacity (C_target),
The target processing capacity (C_target) satisfies "C_used × M = C_target" for the unit processing capacity (C_used) and the number of SCR reactors (M), and "C_total" for the total processing capacity (C_total) corresponding to the engine displacement. ≤ C_target <C_total + C_used". 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102432770B1 (en) * 2017-12-07 2022-08-17 대우조선해양 주식회사 Method of reducing fuel for a ship including lp scr
KR102432772B1 (en) * 2017-12-07 2022-08-17 대우조선해양 주식회사 Method of reducing fuel for a ship including hp scr
KR102569467B1 (en) * 2018-11-15 2023-08-24 한화오션 주식회사 Exhaust Gas Discharging System for Ship

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006002728A (en) * 2004-06-21 2006-01-05 Toyota Motor Corp Control device for diesel engine
JP2009013865A (en) * 2007-07-04 2009-01-22 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP4392689B2 (en) * 2004-05-25 2010-01-06 明男 石田 Cylinder group individually controlled engine
JP2010038019A (en) * 2008-08-04 2010-02-18 Komatsu Ltd Exhaust gas purifier for internal combustion engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140046651A (en) 2012-10-09 2014-04-21 현대중공업 주식회사 Urea injection device for scr reactor of large-size marine diesel engine and it's control method
KR20150118634A (en) * 2014-04-14 2015-10-23 현대중공업 주식회사 Low pressure selective catalytic reduction rectangular reactor and engine system having the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4392689B2 (en) * 2004-05-25 2010-01-06 明男 石田 Cylinder group individually controlled engine
JP2006002728A (en) * 2004-06-21 2006-01-05 Toyota Motor Corp Control device for diesel engine
JP2009013865A (en) * 2007-07-04 2009-01-22 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2010038019A (en) * 2008-08-04 2010-02-18 Komatsu Ltd Exhaust gas purifier for internal combustion engine

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