KR102447703B1 - 선택적 촉매 환원 반응기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 반응기에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따르면 선택적 촉매 환원 반응기는 일측에 배기가스가 배출되는 배출구가 형성되고 일 영역이 개구된 용기 형상의 제1 본체부와, 일측에 배기가스가 유입되는 유입구가 형성되고 상기 제1 본체부의 개구된 일 영역에 결합된 제2 본체부와, 상기 제1 본체부의 일측과 상기 제2 본체부의 일측 사이에 마련되어 상기 제1 본체부의 내부 공간과 상기 제2 본체부의 내부 공간을 일부 구분하는 격벽부와, 상기 제1 본체부의 타측 및 상기 제2 본체부의 타측에 마련되어 상기 제2 본체부의 상기 유입구로 유입된 배기가스의 이동 방향을 상기 제1 본체부의 상기 배출구 방향으로 변환시키는 가이드 베인(guide vane)과, 상기 제1 본체부의 내부에 배치된 촉매, 그리고 상기 제2 본체부의 상기 유입구에 설치되어 환원제를 분사하는 환원제 분사부를 포함한다.

Description

선택적 촉매 환원 반응기{REACTION FOR SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION}
본 발명은 선택적 촉매 환원 반응기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위해 사용되는 선택적 촉매 환원 반응기에 관한 것이다.
산업화가 급속하게 진전됨에 따라 석유나 석탄과 같은 각종 화석 연료의 사용량이 증가하게 되었다. 이로 인하여 화석 연료의 연소 과정에서 배출되는 각종 유해 가스가 심각한 대기 오염을 야기하고 있다. 대표적인 예로서 스모그(Smog) 현상이나 산성비 등을 들 수 있다.
대기 오염의 주범으로는 차량 및 선박의 엔진 또는 화력 발전소나 공장 등으로부터 배출되는 배기가스의 황산화물(SOx)이나 질소산화물(NOx)이 있다.
근래에는 환경 보존에 대한 인식이 높아짐에 따라 이러한 황산화물과 질소산화물에 대한 배출규제가 도입되고 있다.
특히, 질소산화물을 저감시키기 위한 대표적인 설비로 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템이 있다. 선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.
이러한 선택적 촉매 환원 시스템이 선박에 사용될 경우, 선박용 디젤 엔진에서 배출되는 질소산화물(NOx)의 배출량이 국제 해사 기구(International Maritime Organization)에서 규정한 엔진 국제 대기 오염 방지 3차 규제(IMO Tier-III)를 만족시킬 수 있어야 하므로, 저비용 고효율의 탈질 설비와 함께 효과적인 운용 방법이 요구되고 있다.
한편, 선박의 한정된 공간으로 인하여, 선박에 사용되는 선택적 촉매 환원 시스템에는 간소화가 요구되고 있다.
그런데, 종래의 선택적 촉매 환원 시스템에서는, 요소수 형태로 분사되는 환원제를 암모니아로 분해시키거나 암모니아수 형태로 분사되는 환원제를 기화시키기 위한 기화기와, 암모니아와 질소산화물의 반응을 촉진시키기 위한 촉매가 내장된 반응기가 별도로 분리되어 있다.
이와 같이, 기화기와 반응기가 별도로 분리되어 설치됨에 따라, 선택적 촉매 환원 시스템의 전체적인 설치 공간이 증가된다. 또한, 기화기와 반응기를 각각 별도로 유지 관리하여야 하므로, 기화기와 반응기를 각각 유지 관리하기 위한 공간도 별도로 요구된다. 그리고 기화기와 반응기를 별도로 유지 관리하기 위해 요구되는 시간과 노력도 커지게 된다.
또한, 배관을 통해 기화기의 후단을 반응기의 전단과 연결해야 하는데, 설치 공간의 제약으로 기화기와 반응기의 설치에 제약이 따르거나 이들을 연결하기 위한 배관이 불필요하게 길어지거나 복잡해지는 문제점도 있다.
본 발명의 실시예는 공간 활용도를 높여 설치에 요구되는 공간을 최소화함으로써, 설치 및 유지 보수의 용이성을 향상시킨 선택적 촉매 환원 반응기를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 반응기는 일측에 배기가스가 배출되는 배출구가 형성되고 일 영역이 개구된 용기 형상의 제1 본체부와, 일측에 배기가스가 유입되는 유입구가 형성되고 상기 제1 본체부의 개구된 일 영역에 결합된 제2 본체부와, 상기 제1 본체부의 일측과 상기 제2 본체부의 일측 사이에 마련되어 상기 제1 본체부의 내부 공간과 상기 제2 본체부의 내부 공간을 일부 구분하는 격벽부와, 상기 제1 본체부의 타측 및 상기 제2 본체부의 타측에 마련되어 상기 제2 본체부의 상기 유입구로 유입된 배기가스의 이동 방향을 상기 제1 본체부의 상기 배출구 방향으로 변환시키는 가이드 베인(guide vane)과, 상기 제1 본체부의 내부에 배치된 촉매, 그리고 상기 제2 본체부의 상기 유입구에 설치되어 환원제를 분사하는 환원제 분사부를 포함한다.
상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부가 결합되면 양 밑면이 외측으로 볼록하게 만곡된 원통 형상일 수 있다.
또한, 상기 격벽부는 상기 제2 본체부와 일체로 형성되며, 상기 제2 본체부가 상기 제1 본체부로부터 분리되면 상기 제1 본체부의 내부에 설치된 상기 촉매가 드러날 수 있다.
상기 가이드 베인은 상기 유입구 또는 상기 배출구 방향에 반대 방향으로 볼록하게 만곡된 유선형 구조를 포함할 수 있다.
상기 가이드 베인은 복수개가 이격 배치되며, 상기 복수의 가이드 베인은 상기 유입구 또는 상기 배출구로부터 멀어질수록 크기가 증가할 수 있다.
또한, 상기 제2 본체부의 내부 공간은 상기 제1 본체부의 내부 공간 보다 작게 형성될 수 있다. 그리고 상기 제2 본체부의 내부 공간이 갖는 체적은 상기 제1 본체부의 내부 공간이 갖는 체적의 1/2 내지 1/4 범위 내에 속할 수 있다.
상기한 선택적 촉매 환원 반응기에 있어서, 상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부는 서로 분리 가능하게 결합되며, 상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부가 서로 결합되는 부위에는 각각 제1 플랜지와 제2 플랜지가 형성될 수 있다.
상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지는 볼트 및 너트를 사용하여 서로 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 반응기는 공간 활용도를 높여 설치에 요구되는 공간을 최소화함으로써, 설치 및 유지 보수의 용이성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 반응기는 환원제를 분해 또는 기화시키고 질소산화물을 환원시키는데 소모되는 전체적인 열에너지의 불필요한 낭비를 억제할 수 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기를 나타낸 사시도이다.
도 2은 도 1의 선택적 촉매 환원 반응기의 측면도이다.
도 3는 도 1의 선택적 촉매 환원 반응기의 분해 사시도이다.
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 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 3를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 동력 장치에서 배출된 배기가스에 함유된 질소산화물(NOx)를 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 시스템에 사용된다. 일례로, 동력 장치는 선박에 추진력을 공급하는 주동력원으로 사용되는 디젤 엔진일 수 있다. 또한, 디젤 엔진은 선박용 2행정 저속 디젤 엔진일 수 있다.
하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 동력 장치는 플랜트용 내연기관이거나 차량용 엔진일 수도 있다. 즉, 동력 장치로는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 다양한 종류의 엔진이 사용될 수 있다.
동력 장치에서 배출된 질소산화물(NOx)을 함유한 배기가스는 배기 유로를 통해 이동한다. 즉, 배기 유로는 동력 장치인 디젤 엔진의 배기구와 연결되어 디젤 엔진의 배기가스를 배출시키며 선택적 촉매 환원 반응기(101)와 연결될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 제1 본체부(310), 제2 본체부(320), 격벽부(400), 가이드 베인(450), 촉매(500), 및 환원제 분사부(710)를 포함한다.
제1 본체부(310)는 일측에 배기가스가 배출되는 배출구(319)가 형성되고, 일 영역이 개구된 용기 형상을 갖는다. 구체적으로, 제1 본체부(310)는 원통의 일부가 길이 방향으로 잘린 형상을 갖는다.
제2 본체부(320)는 일측에 배기가스가 유입되는 유입구(321)가 형성되고, 제1 본체부(310)의 개구된 일 영역에 결합될 수 있다. 구체적으로, 제2 본체부(320)도 원통의 일부가 길이 방향으로 잘린 형상을 갖는다. 그리고 제1 본체부(310)와 제2 본체부(320)가 결합되면 하나의 원통 형상이 된다.
하지만, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 제1 본체부(310)와 제2 본체부(320)가 결합된 형상이 타원통 형상이거나 육면체 이상의 다면체 형상일 수도 있다.
또한, 제1 본체부(310)가 차지하는 크기가 상대적으로 더 클 수 있다. 즉, 제2 본체부(320)의 내부 공간은 제1 본체부(310)의 내부 공간 보다 작게 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 본체부(320)의 내부 공간이 갖는 체적은 제1 본체부(310)의 내부 공간이 갖는 체적의 1/2 내지 1/4 범위 내에 속할 수 있다.
또한, 제1 본체부(310)와 제2 본체부(320)가 결합되어 형성된 원통 형상의 양 밑면은 외측으로 볼록하게 만곡된 형상일 수 있다. 여기서, 외측으로 볼록하게 만곡된 형상은 반구형상 또는 곡판 형상을 포함할 수 있다.
또한, 배출구(319)와 유입구(321)는 각각 제1 본체부(310)와 제2 본체부(320)가 결합되어 형성된 원통 형상의 외측으로 볼록하게 만곡된 양 밑면 중 동일한 밑면에 형성될 수 있다. 그리고 유입구(321)와 배출구(319)는 각각 배기가스가 이동하는 배기 유로와 연결될 수 있다.
또한, 제1 본체부(310)와 제2 본체부(320)는 서로 분리 가능하게 결합될 수 있다. 그리고 제1 본체부(310)와 제2 본체부(320)가 서로 결합되는 부위에는 각각 제1 플랜지(315)와 제2 플랜지(325)가 형성될 수 있다. 제1 플랜지(315)와 제2 플랜지(325)는 볼트(810) 및 너트(820)를 사용하여 서로 결합될 수 있다.
하지만, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 플랜지(315)와 제2 플랜지(325) 중 하나에 결합용 슬릿이 형성되고, 제1 플랜지(315) 및 제2 플랜지(325) 중 다른 하나의 일부가 결합용 슬릿에 삽입되는 방식으로 결합될 수도 있다. 이러한 방법 외에도 제1 플랜지(315)와 제2 플랜지(325)는 해당 기술분야에서 종사하는 자에게 공지된 다양한 방법으로 분리 가능하게 결합될 수 있다.
격벽부(400)는 제1 본체부(310)의 일측과 제2 본체부(320)의 일측 사이에 마련되어 제1 본체부(310)의 내부 공간과 제2 본체부(320)의 내부 공간을 일부 구분한다. 이때, 제1 본체부(310)의 내부 공간이 제2 본체부(320)의 내부 공간보다 상대적으로 클 수 있다. 또한, 격벽부(400)는 제2 본체부(320)와 일체로 형성되거나 분리 가능하게 결합될 수 있다. 그리고 격벽부(400)는 제2 본체부(320)와 일체로 형성된 경우, 제2 본체부(320)가 제1 본체부(310)로부터 분리되면 제1 본체부(310)의 내부에 설치된 후술할 촉매(500)가 외부로 드러날 수 있다.
가이드 베인(guide vane, 450)은 제1 본체부(310)의 타측 및 제2 본체부(320)의 타측에 마련된다. 즉, 가이드 베인(450)은 제2 본체부(320)의 타측으로부터 제1 본체부(310)의 타측에 걸쳐 형성된다. 그리고 가이드 베인(450)은 제2 본체부(320)의 유입구(321)로 유입된 배기가스의 이동 방향을 제1 본체부(310)의 배출구(319) 방향으로 변환시킬 수 있다.
구체적으로, 가이드 베인(450)은 유입구(321) 또는 배출구(319) 방향에 반대 방향으로 볼록하게 만곡된 유선형 구조를 포함할 수 있다. 그리고 가이드 베인(450)은 복수개가 이격 배치되며, 복수의 가이드 베인(450)은 유입구(321) 또는 배출구(319)로부터 멀어질수록 크기가 증가할 수 있다.
촉매(500)는 제1 본체부(310)의 내부에 배치된다. 촉매(500)는 모듈 형태로 배치될 수 있으며, 복수의 촉매 모듈이 제1 본체부(310) 내부에서 배기가스가 이동하는 방향에 교차하는 방향으로 적재되어 복수의 촉매층을 형성한다. 이러한 복수의 촉매층은 제1 본체부(310) 내부에서 배기가스가 이동하는 방향을 기준으로 이격 배열된다.
또한, 복수의 촉매 모듈은 육면체로 형성될 수 있다. 일례로, 복수의 촉매 모듈은 직육면체 또는 정육면체일 수 있다. 이와 같이 촉매 모듈을 직육면체 또는 정육면체로 형성하면, 촉매 모듈을 적재하기 용이할 뿐만 아니라 촉매 모듈의 교체 및 운반이 용이하고, 촉매 모듈에 포함된 촉매(500)의 효율을 극대화시킬 수 있다.
또한, 촉매(500)는 제올라이트(Zeolite), 바나듐(Vanadium), 및 백금(Platinum) 등과 같이 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 소재로 만들어질 수 있다. 일례로, 촉매(500)는 섭씨 200도 내지 섭씨 500도 범위 내의 활성 온도를 가질 수 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매(500)가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다. 촉매(500)가 활성 온도 범위 밖에서 반응하면, 촉매(500)가 피독되면서 효율이 저하된다.
예를 들어, 섭씨 150도 이상 섭씨 250도 미만의 상대적으로 낮은 온도에서 배기가스가 함유한 질소산화물을 저감시키기 위한 환원 반응이 일어나면, 배기가스의 황산화물(SOx)과 환원제인 암모니아(NH3)가 반응하여 촉매 피독 물질이 생성된다. 구체적으로, 촉매(500)를 피독시키는 피독 물질은 황산암모늄(Ammonium sulfate, (NH4)2SO4)과 아황산수소암모늄(Ammonium bisulfate, NH4HSO4) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매 피독 물질은 촉매(500)에 흡착되어 촉매(500)의 활성을 저하시킨다. 촉매 피독 물질은 상대적으로 높은 온도, 즉 섭씨 350도 내지 섭씨 450도 범위 내의 온도에서 분해되므로, 반응기 내의 촉매(500)를 승온시켜 피독된 촉매(500)를 재생할 수 있다.
환원제 분사부(710)는 제2 본체부(320)의 유입구(321)에 설치되어 환원제를 분사한다. 구체적으로, 환원제 분사부(710)는 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액을 분사할 수 있다. 촉매(500)에서 질소산화물과 직접 반응하는 환원제로는 암모니아(NH3)가 사용되지만, 암모니아 자체가 오염 물질로 보관과 운반이 용이하지 않기 때문에 안정적인 우레아 수용액을 사용하는 것이 보편적이다. 즉, 우레아 수용액은 환원제 전구체에 해당한다. 환원제 분사부(710)에서 분사된 우레아(urea, CO(NH2)2) 수용액은 제2 본체부(320) 내에서 이동하면서 가수분해 또는 열분해되어 암모니아(NH3)와 이소시안산(Isocyanic acid, HNCO)을 생성한다. 그리고 이소시안산(HNCO)은 다시 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 분해한다. 즉, 우레아를 분해시켜 질소산화물과 반응하는 환원제인 암모니아를 생성하게 된다.
하지만, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 환원제 분사부(710)는 암모니아 수용액을 분사할 수도 있다. 환원제 분사부(710)가 암모니아 수용액을 분사하면, 분사된 암모니아 수용앤은 제2 본체부(320) 내에서 이동하면서 기화된다.
이와 같이, 환원제 분사부(710)가 환원제를 분사하면, 제2 본체부(320)는 환원제를 분해 또는 기화시키기 위한 기화기의 역할을 함께 수행할 수 있으며, 배기가스와 환원제를 효과적으로 혼합시킬 수도 있다.
환원제 분사부(710)에서 우레아 수용액을 분사할 경우, 분사된 우레아수용액은 촉매(500)에서 질소산화물과 반응하는 암모니아로 분해되는 과정을 먼저 거쳐야 한다. 그런데 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유입구(321)로 유입된 배기가스와 환원제 분사부(710)에서 분사된 환원제가 제2 본체부(320)의 내부 공간을 따라 이동하다가 가이드 베인(450)을 거쳐 제1 본체부(310)로 이동하여 제1 본체부(310) 내부에 마련된 촉매(500)를 향하게 된다.
따라서, 환원제 분사부(710)에서 우레아 수용액이 분사된 지점으로부터 촉매(500)에 도달하기까지의 거리를 제1 본체부(310)와 제2 본체부(320)로 구분되지 않은 반응기 내에 촉매를 설치한 구조와 대비하여 상대적으로 길게 확보할 수 있다. 즉, 환원제 분사부(710)로부터 분사된 우레아 수용액이 열분해 또는 가수분해되기 위한 체류 시간을 안정적으로 확보할 수 있다.
또한, 제1 본체부(310)의 내부는 원활한 환원 반응을 위하여 촉매(500)의 활성 온도, 예를 들어 섭씨 200도 내지 섭씨 500도 범위 내의 온도로 유지된다. 그런데 본 발명의 일 실시예에서는, 제2 본체부(320)가 제1 본체부(310)와 결합되어 하나의 원통 형상을 형성하므로, 제2 본체부(320)의 내부 온도도 제1 본체부(310)의 내부 온도에 근접하게 유지될 수 있다. 즉, 제2 본체부(320)의 유입구(321)에서 분사된 환원제를 분해시키기 위하여 별도의 열에너지를 공급할 필요없이 제1 본체부(310)의 내부 온도를 통해 환원제 분사부(710)가 분사한 환원제를 분해 또는 기화시킬 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 환원제를 분해하기 위한 열에너지와 제1 본체부(310)의 내부 온도를 촉매(500)의 활성 온도 범위로 유지하기 위한 열에너지를 별개로 공급할 필요없이 제1 본체부(310)의 내부 온도를 유지하는 것만으로 환원제도 분해 또는 기화시킬 수 있게 된다. 이때, 제1 본체부(310)와 제2 본체부(320)를 구획하는 격벽부(400)는 제1 본체부(310) 및 제2 본체부(320)보다 열전도성이 상대적으로 우수한 소재로 만들어질 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 본체부(310), 제2 본체부(320), 및 격벽부(400)가 동일한 소재 또는 동일한 열전도성을 갖는 소재로 만들어질 수도 있으며, 이 경우에는 제1 본체부(310)와 제2 본체부(320)의 내벽면 또는 외벽면에 단열재가 배치될 수도 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 공간 활용도를 높여 설치에 요구되는 공간을 최소화함으로써, 설치 및 유지 보수의 용이성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 반응기(101)의 내부에 분해 챔버 또는 기화기 역할을 수행하는 공간을 마련함으로써, 환원제를 분해 및 기화시키기 위한 분해 챔버 또는 기화기를 별도로 마련할 필요가 없다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서, 제2 본체부(320)는 기화기의 역할을 수행하게 된다. 따라서, 선택적 촉매 환원 반응기(101)를 선택적 촉매 환원 시스템에 적용하면 별도의 기화기를 설치할 필요가 없게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 본체부(320)의 유입구(321)로 유입된 배기가스는 격벽부(400)에 의해 제1 본체부(310)의 내부 공간으로 바로 이동하지 못하고 제2 본체부(320)의 내부에서 타측 방향으로 이동한 후 가이드 베인(450)을 따라 제1 본체부(310)의 타측으로 이동하게 된다.
따라서, 환원제 분사부(710)에서 우레아 수용액이 분사된 지점으로부터 촉매(500)에 도달하기까지의 거리를 상대적으로 길게 확보하여 환원제 분사부(710)로부터 분사된 우레아 수용액이 열분해 또는 가수분해되기 위한 체류 시간을 안정적으로 확보할 수 있다.
또한, 유입구(321)을 통해 제2 본체부(320)의 내부로 유입된 배기가스와 환원제는 외측으로 볼록하게 만곡된 원통 형상의 밑면과, 유입구(321) 또는 배출구(319) 방향에 반대 방향으로 볼록하게 만곡된 유선형 구조를 포함하는 가이드 베인(450)에 의해 이동 방향이 변환되면서 우레아가 암모니아로 분해되기 위한 체류 시간을 더욱 확보할 수 있을 뿐만 아니라 배기가스와 환원제가 효과적으로 혼합될 수 있다.
또한, 배기가스와 환원제가 외측으로 볼록하게 만곡된 원통 형상의 밑면과 가이드 베인(450)에 부딪혀 방향이 전환되는 과정에서 밑면 및 가이드 베인(450)이 갖는 형상에 따라 선회류가 생성될 수도 있다. 이 경우 배기가스와 환원제는 더욱 효과적으로 혼합될 수 있다. 또한, 선회류가 형성되면 배기가스와 환원제가 혼합된 후 촉매(500)에 고르게 분포되면서 전달될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 반응기(101)는 환원제를 분해 또는 기화시키고 질소산화물을 환원시키는데 소모되는 전체적인 열에너지의 불필요한 낭비를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 분사된 환원제가 열분해 또는 가수분해되기 위한 체류 시간을 확보하기 위하여 불필요하게 배기 유로를 길게 형상할 필요도 없다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배기가스와 환원제를 혼합하기 위한 믹서도 생략할 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.
101: 선택적 촉매 환원 반응기
310: 제1 본체부
315: 제1 플랜지
319: 배출구
320: 제2 본체부
321: 유입구
325: 제2 플랜지
400: 격벽부
450: 가이드 베인
500: 촉매
710: 환원제 분사부

Claims (9)

  1. 배기가스에 함유된 질소산화물을 저감시키기 위한 선택적 촉매 환원 반응기에 있어서,
    일측에 배기가스가 배출되는 배출구가 형성되고, 일 영역이 개구된 용기 형상의 제1 본체부;
    일측에 배기가스가 유입되는 유입구가 형성되고, 상기 제1 본체부의 개구된 일 영역에 결합된 제2 본체부;
    상기 제1 본체부의 일측과 상기 제2 본체부의 일측 사이에 마련되어 상기 제1 본체부의 내부 공간과 상기 제2 본체부의 내부 공간을 일부 구분하는 격벽부;
    상기 제1 본체부의 타측 및 상기 제2 본체부의 타측에 마련되어 상기 제2 본체부의 상기 유입구로 유입된 배기가스의 이동 방향을 상기 제1 본체부의 상기 배출구 방향으로 변환시키는 가이드 베인(guide vane);
    상기 제1 본체부의 내부에 배치된 촉매; 및
    상기 제2 본체부의 상기 유입구에 설치되어 환원제를 분사하는 환원제 분사부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부가 결합되면 양 밑면이 외측으로 볼록하게 만곡된 원통 형상인 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 격벽부는 상기 제2 본체부와 일체로 형성되며,
    상기 제2 본체부가 상기 제1 본체부로부터 분리되면 상기 제1 본체부의 내부에 설치된 상기 촉매가 드러나는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 베인은 상기 유입구 또는 상기 배출구 방향에 반대 방향으로 볼록하게 만곡된 유선형 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가이드 베인은 복수개가 이격 배치되며,
    상기 복수의 가이드 베인은 상기 유입구 또는 상기 배출구로부터 멀어질수록 크기가 증가하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 본체부의 내부 공간은 상기 제1 본체부의 내부 공간 보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 본체부의 내부 공간이 갖는 체적은 상기 제1 본체부의 내부 공간이 갖는 체적의 1/2 내지 1/4 범위 내에 속하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부는 서로 분리 가능하게 결합되며,
    상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부가 서로 결합되는 부위에는 각각 제1 플랜지와 제2 플랜지가 형성된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지는 볼트 및 너트를 사용하여 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 반응기.
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