KR102538614B1 - Exhaust gas treatment system - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 배기가스 처리 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 처리 시스템은, 연소기관에서 발생한 수트(soot)가 포함된 배기가스를 선택적촉매환원반응기로 공급하는 배기관과, 배기관 상에 설치되어 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 회전날개부와, 회전날개부 후단에 배기관의 내측 중앙에 설치되어 배기가스의 진행을 막아 배기가스를 배기관의 내측벽으로 유도하는 가스유도부와, 가스유도부에 설치되어 가스유도부를 지나온 배기가스에 암모니아를 분사하는 노즐부, 및 가스유도부 외측에 배기관 중 적어도 일부가 개구되어 형성된 배출구가 형성되고, 배출구 외측에 포집공간이 형성되어 배기가스에 포함된 수트가 포집되는 수트포집부를 포함할 수 있다.An exhaust gas treatment system is provided by one embodiment of the present invention.
An exhaust gas treatment system according to an embodiment of the present invention includes an exhaust pipe for supplying exhaust gas containing soot generated from a combustion engine to a selective catalytic reduction reactor, and installed on the exhaust pipe to generate centrifugal force by rotating the exhaust gas. Rotating blades that generate, a gas guiding unit that is installed at the inner center of the exhaust pipe at the rear end of the rotating blades to block the progress of the exhaust gas and guides the exhaust gas to the inner wall of the exhaust pipe, and a gas guiding unit that is installed on the gas guiding unit and passes through the gas guiding unit It may include a nozzle unit for spraying ammonia, and a discharge port formed by opening at least a portion of the exhaust pipe outside the gas induction unit, and a collection space formed outside the discharge port to collect soot included in the exhaust gas. .

Description

배기가스 처리 시스템{Exhaust gas treatment system}Exhaust gas treatment system

본 발명은 배기가스 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스에 포함된 발화원이 되는 수트(soot)를 효과적으로 분리하여 선택적촉매환원반응기에서의 질소산화물 제거 효과를 향상시킬 수 있는 배기가스 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas treatment system, and more particularly, to an exhaust gas treatment system capable of improving the nitrogen oxide removal effect in a selective catalytic reduction reactor by effectively separating soot, which is an ignition source, contained in exhaust gas. It is about.

일반적으로, 선박에 설치되는 각종 엔진은 연료를 연소하여 동력을 생성하며, 연료의 연소과정에서 발생되는 배기가스는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등의 유해물질을 포함하고 있다. 이러한 유해물질은 대기를 오염시키는 주요 원인이 되므로, 배기가스로부터 제거할 필요가 있다. 황산화물의 경우, 통상, 습식 스크러버(wet scrubber)를 이용하여 제거하며, 질소산화물의 경우, 통상, 선택적 촉매 환원 시스템(SCR; Selective Catalytic Reduction)을 이용하여 제거한다. 선택적 촉매 환원 시스템은 엔진에서 배출되는 배기가스에 요소수를 분사한 후 선택적촉매환원반응기를 통과하도록 하여, 요소수가 열분해되어 생성된 암모니아와 질소산화물을 반응시켜 물과 질소로 변환시킨다.In general, various engines installed in ships generate power by burning fuel, and exhaust gas generated during the combustion of fuel contains harmful substances such as nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx). Since these harmful substances are a major cause of air pollution, it is necessary to remove them from exhaust gas. In the case of sulfur oxides, it is usually removed using a wet scrubber, and in the case of nitrogen oxides, it is usually removed using a selective catalytic reduction (SCR) system. The selective catalytic reduction system injects urea water into exhaust gas discharged from an engine and then passes through a selective catalytic reduction reactor to convert ammonia and nitrogen oxides generated by thermal decomposition of urea water into water and nitrogen by reacting with nitrogen oxides.

한편, 연료의 불완전 연소에 따른 발화원이 되는 수트(soot)도 함께 선택적촉매환원반응기로 유입되는데, 발화원이 되는 수트는 선택적촉매환원반응기의 촉매에 접착되어 암모니아와 질소산화물의 반응을 방해한다. 따라서, 종래에는 선택적촉매환원반응기에 수트 블로워(soot blower)를 설치하여 촉매에 접착된 발화원이 되는 수트를 분리하였으나, 별도의 수트 블로워를 설치함에 따라 구조적으로 복잡해지고 제작 및 설치 비용이 증가하는 문제점이 있다.On the other hand, soot, which is an ignition source due to incomplete combustion of fuel, also flows into the selective catalytic reduction reactor. The soot, which is an ignition source, adheres to the catalyst of the selective catalytic reduction reactor to interfere with the reaction of ammonia and nitrogen oxides. Therefore, in the prior art, a soot blower was installed in the selective catalytic reduction reactor to separate the soot, which is an ignition source attached to the catalyst, but the installation of a separate soot blower causes structural complexity and increases manufacturing and installation costs. there is

이에, 간단한 구조로 배기가스에 포함된 발화원이 되는 수트를 분리하여 질소산화물 제거 효과를 향상시킬 수 있는 시스템이 필요하게 되었다.Accordingly, there is a need for a system capable of improving the effect of removing nitrogen oxides by separating soot, which is an ignition source included in exhaust gas, with a simple structure.

대한민국 등록특허 제10-1758217호 (2017. 07. 10.)Republic of Korea Patent No. 10-1758217 (2017. 07. 10.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배기가스에 포함된 발화원이 되는 수트(soot)를 효과적으로 분리하여 선택적촉매환원반응기에서의 질소산화물 제거 효과를 향상시킬 수 있는 배기가스 처리 시스템을 제공하는 것이다.A technical problem to be achieved by the present invention is to provide an exhaust gas treatment system capable of improving the nitrogen oxide removal effect in a selective catalytic reduction reactor by effectively separating soot, which is an ignition source, contained in exhaust gas.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리 시스템은, 연소기관에서 발생한 수트(soot)가 포함된 배기가스를 선택적촉매환원반응기로 공급하는 배기관; 상기 배기관 상에 설치되어 상기 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 회전날개부; 상기 회전날개부 후단에 상기 배기관의 내측 중앙에 설치되어 상기 배기가스의 진행을 막아 상기 배기가스를 상기 배기관의 내측벽으로 유도하는 가스유도부; 상기 가스유도부에 설치되어 상기 가스유도부를 지나온 상기 배기가스에 암모니아를 분사하는 노즐부; 및 상기 가스유도부 외측에 상기 배기관 중 적어도 일부가 개구되어 형성된 배출구가 형성되고, 상기 배출구 외측에 포집공간이 형성되어 상기 배기가스에 포함된 수트가 포집되는 수트포집부를 포함한다.An exhaust gas treatment system according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem includes an exhaust pipe for supplying exhaust gas containing soot generated from a combustion engine to a selective catalytic reduction reactor; Rotating blades installed on the exhaust pipe to generate centrifugal force by rotating the exhaust gas; a gas guiding unit installed in the inner center of the exhaust pipe at the rear end of the rotor blades to prevent the exhaust gas from progressing and guide the exhaust gas to the inner wall of the exhaust pipe; a nozzle unit installed in the gas guiding unit and injecting ammonia into the exhaust gas passing through the gas guiding unit; and a soot collection unit having an outlet formed by opening at least a portion of the exhaust pipe outside the gas induction unit, and a collection space formed outside the outlet to collect soot included in the exhaust gas.

상기 가스유도부는 상기 회전날개부를 향하는 면이 콘 형상으로 형성될 수 있다.The gas guiding part may be formed in a cone shape on a surface facing the rotor blades.

상기 노즐부는 상기 배기가스의 배출방향을 향하여 상기 암모니아를 분사할 수 있다.The nozzle unit may inject the ammonia toward a discharge direction of the exhaust gas.

상기 회전날개부는 나선형으로 비틀린 판 형상으로 형성되며, 복수 개가 상기 배기관의 내측벽에 각각 부착되어 상기 배기관의 중앙부로 연장되고, 상기 가스유도부는 상기 배기관의 내측벽으로부터 연장된 상기 회전날개부와 적어도 일부가 중첩될 수 있다.The rotary blades are formed in a spirally twisted plate shape, and a plurality of them are attached to the inner wall of the exhaust pipe and extend to the center of the exhaust pipe, and the gas guiding part is attached to the inner wall of the exhaust pipe and extends from the inner wall of the exhaust pipe. Some may overlap.

상기 수트포집부는 상기 포집공간이 상기 배출구보다 크게 형성되어 상기 회전날개부 외측에 배치될 수 있다.The soot collecting part may be disposed outside the rotating blade part so that the collecting space is formed larger than the discharge port.

본 발명에 따르면, 배기가스에 포함된 발화원이 되는 수트가 선택적촉매환원반응기 전단에서 분리되어 수트포집부에 포집되므로, 발화원이 되는 수트가 선택적촉매환원반응기의 촉매에 접착되어 암모니아와 질소산화물의 반응을 방해하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 회전날개부에 의해 회전되면서 진행하는 배기가스가 가스유도부에 막혀 배기관의 내측벽으로 진행하는 흐름으로 유도되고, 상대적으로 무겁고 입자가 큰 발화원이 되는 수트가 원심력에 의해 배기가스로부터 분리되어 배기관 측으로 유동하게 된다. 수트포집부는 배기관의 일부가 개구되어 형성된 배출구의 외측에 포집공간이 형성되므로, 배기관 측으로 유동한 발화원이 되는 수트는 포집공간에 용이하게 포집될 수 있다. 따라서, 선택적촉매환원반응기에서 배기가스에 포함된 질소산화물이 효과적으로 제거될 수 있다.According to the present invention, since soot, which is an ignition source included in exhaust gas, is separated from the front end of the selective catalytic reduction reactor and collected in the soot collecting unit, soot, which is an ignition source, is attached to the catalyst of the selective catalytic reduction reactor to react ammonia and nitrogen oxides. can be prevented from interfering with That is, the exhaust gas that proceeds while being rotated by the rotor blades is blocked by the gas guiding part and guided to the flow going to the inner wall of the exhaust pipe, and the soot, which is a relatively heavy and large-particle ignition source, is separated from the exhaust gas by centrifugal force. moves to the side. Since the collection space is formed outside the outlet formed by opening a part of the exhaust pipe in the soot collection unit, the soot flowing toward the exhaust pipe and serving as an ignition source can be easily collected in the collection space. Therefore, in the selective catalytic reduction reactor, nitrogen oxides contained in exhaust gas can be effectively removed.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 종 방향 단면도이다.
도 3은 회전날개부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 3의 회전날개부의 회전날개의 형상을 도시한 도면이다.
도 5의 도 2의 가스유도부가 암모니아 공급관에 의해 배기관에서 지지된 상태를 도시한 단면도이다.
도 6는 도 4의 가스유도부를 지지하는 암모니아 공급관의 일례의 배치형상을 도시한 상면도이다.
도 7은 배기가스 처리 시스템의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.1 is a diagram schematically illustrating an exhaust gas treatment system according to an embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal cross-sectional view of part A of FIG. 1;
3 is a cross-sectional view for explaining the rotor blades.
Figure 4 is a view showing the shape of the rotary blades of the rotary blades of FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the gas guiding part of FIG. 2 is supported in the exhaust pipe by the ammonia supply pipe.
FIG. 6 is a top view showing an example arrangement of an ammonia supply pipe supporting the gas guiding unit of FIG. 4 .
7 is an operating diagram for explaining the operation of the exhaust gas treatment system.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리 시스템에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an exhaust gas treatment system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating an exhaust gas treatment system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 배기가스 처리 시스템(1)은 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거하는 시스템으로, 예를 들어, 선박 등에 적용될 수 있다.An exhaust gas treatment system 1 according to an embodiment of the present invention is a system for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas, and may be applied to ships, for example.

배기가스 처리 시스템(1)은 배기가스에 포함된 발화원이 되는 수트가 선택적촉매환원반응기(SCR) 전단에서 분리되어 수트포집부(50)에 포집되므로, 발화원이 되는 수트가 선택적촉매환원반응기(SCR)의 촉매에 접착되어 암모니아와 질소산화물의 반응을 방해하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 선택적촉매환원반응기(SCR)에서 배기가스에 포함된 질소산화물이 효과적으로 제거될 수 있는 특징이 있다.In the exhaust gas treatment system 1, soot, which is an ignition source included in the exhaust gas, is separated from the front end of the selective catalytic reduction reactor (SCR) and collected in the soot collection unit 50, so that soot, which is an ignition source, is separated from the selective catalytic reduction reactor (SCR). ) can be prevented from interfering with the reaction of ammonia and nitrogen oxides. Therefore, the selective catalytic reduction reactor (SCR) has a feature in that nitrogen oxides included in the exhaust gas can be effectively removed.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 배기가스 처리 시스템(1)에 관하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2 to 6 , the exhaust gas treatment system 1 will be described in detail.

도 2는 도 1의 A 부분의 종 방향 단면도이고, 도 3은 회전날개부를 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 도 3의 회전날개부의 회전날개의 형상을 도시한 도면, 도 5의 도 2의 가스유도부가 암모니아 공급관에 의해 배기관에서 지지된 상태를 도시한 단면도이고, 도 6는 도 4의 가스유도부를 지지하는 암모니아 공급관의 일례의 배치형상을 도시한 상면도이다.FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of part A of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the rotor blades, and FIG. 4 is a view showing the shape of the rotor blades of FIG. 3, FIG. 5 of FIG. 2 A cross-sectional view showing a state in which the gas guiding part is supported in the exhaust pipe by the ammonia supply pipe, and FIG. 6 is a top view showing an example of the arrangement of the ammonia supply pipe supporting the gas guiding part of FIG. 4 .

본 발명에 따른 배기가스 처리 시스템(1)은 배기관(10), 회전날개부(20), 가스유도부(30), 노즐부(40) 및 수트포집부(50)를 포함한다.An exhaust gas treatment system 1 according to the present invention includes an exhaust pipe 10, a rotary blade unit 20, a gas guide unit 30, a nozzle unit 40, and a soot collecting unit 50.

배기관(10)은 연소기관(E)에서 발생한 발화원이 되는 수트(soot)를 포함하는 배기가스를 선택적촉매환원반응기(SCR)로 공급하는 관으로, 일단이 연소기관(E)에 연결되고 타단이 선택적촉매환원반응기(SCR)에 연결된다. 연소기관(E)은 통상 화석연료를 연소하여 선박에 필요한 각종 동력을 발생시키므로, 화석연료의 연소에 따른 배기가스를 생성한다. 연소기관(E)에서 생성된 배기가스는 다량의 질소산화물을 포함하고 있으므로, 선택적촉매환원반응기(SCR)를 통과시켜 질소산화물을 제거할 필요가 있다. 또한, 연소기관(E)에서 생성된 배기가스는 화석연료의 불완전 연소에 의해 다량의 발화원이 되는 수트도 포함하고 있으므로, 이를 제거할 필요가 있다. 배기관(10)은 양단이 각각 연소기관(E)과 선택적촉매환원반응기(SCR)에 연결되어 연소기관(E)에서 발생한 질소산화물과 발화원이 되는 수트를 포함하는 배기가스를 선택적촉매환원반응기(SCR)로 공급한다. 선택적촉매환원반응기(SCR)는 공지된 기술이므로, 자세한 설명은 생략한다. 배기관(10) 상에는 회전날개부(20)가 설치된다.The exhaust pipe 10 is a pipe that supplies exhaust gas containing soot, which is an ignition source generated in the combustion engine E, to a selective catalytic reduction reactor (SCR), one end of which is connected to the combustion engine E and the other end It is connected to the selective catalytic reduction reactor (SCR). The combustion engine (E) generates various powers required for ships by burning fossil fuels, and thus generates exhaust gases according to the combustion of fossil fuels. Since the exhaust gas generated from the combustion engine E contains a large amount of nitrogen oxides, it is necessary to pass through a selective catalytic reduction reactor (SCR) to remove nitrogen oxides. In addition, since the exhaust gas generated by the combustion engine E includes a large amount of soot, which is a source of ignition due to incomplete combustion of fossil fuel, it is necessary to remove it. Both ends of the exhaust pipe 10 are connected to the combustion engine E and the selective catalytic reduction reactor (SCR), respectively, so that nitrogen oxides generated in the combustion engine E and exhaust gas including soot serving as an ignition source are transferred to the selective catalytic reduction reactor (SCR). ) is supplied. Since the selective catalytic reduction reactor (SCR) is a known technology, a detailed description thereof will be omitted. On the exhaust pipe 10, rotary blades 20 are installed.

회전날개부(20)는 배기관(10)을 유동하는 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 것으로, 배기관(10) 상에 적어도 하나가 고정 설치된다. 회전날개부(20)가 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시킨다. 회전날개부(20)의 형상은 한정될 것은 아니나, 회전날개부(20)의 회전날개는 나선형으로 비틀린 판 형상으로 형성되어 회전날개에 의해 배기가스의 회전력을 증가시킬 수 있으며, 복수 개가 배기관의 내측벽에 각각 부착되어 배기관의 중앙부로 연장되는 구조를 가질 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 회전날개부(20)는 배기관(10)에 고정된 원통형의 몸체(21)와, 몸체(21)의 내측에 방사형으로 배열되며 배기관(10)의 원주 방향을 따라 굴절된 다수 개의 블레이드(22)로 이루어질 수 있다. 여기서, 다수의 블레이드(22) 각각은 도 4와 같이 비틀린 형상으로 몸체(21)에 배치하여 통과되는 배기가스의 회전력을 증가시킬 수 있다. Rotating blades 20 generate centrifugal force by rotating the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 10, and at least one of them is fixedly installed on the exhaust pipe 10. Rotating blades 20 rotate the exhaust gas to generate centrifugal force. The shape of the rotor blade unit 20 is not limited, but the rotor blade of the rotor blade unit 20 is formed in a spirally twisted plate shape to increase the rotational force of the exhaust gas by the rotor blade, and a plurality of the rotor blades of the exhaust pipe It may have a structure that is attached to each inner wall and extends to the central portion of the exhaust pipe. In addition, as shown in FIG. 3, the rotor blades 20 are radially arranged inside the cylindrical body 21 fixed to the exhaust pipe 10 and the body 21, and the circumferential direction of the exhaust pipe 10 It may be made of a plurality of blades 22 refracted along. Here, each of the plurality of blades 22 may be disposed on the body 21 in a twisted shape as shown in FIG. 4 to increase the rotational force of the passing exhaust gas.

회전날개부(20) 후단의 배기관(10)의 내측 중앙에는 가스유도부(30)가 설치되고 배기가스의 진행을 막아 배기가스를 배기관의 내측벽으로 유도한다. 이때, 배기가스에 함유된 상대적으로 무겁고 입자가 큰 발화원이 되는 수트가 배기가스로부터 분리되어 배기관(10) 측으로 유동하여 후술할 수트포집부(50)에 포집될 수 있다. 즉, 회전날개부(20) 및 가스유도부(30)에 의해 발화원이 되는 수트가 수트포집부(50)에포집됨으로써 노즐부(40) 후단으로 이동하는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해, 발화원이 되는 수트가 선택적촉매환원반응기(SCR)로 공급되지 않아 후술할 노즐부(40)에서 분사된 암모니아와 질소산화물의 반응이 증대될 수 있다. A gas guiding unit 30 is installed at the inner center of the exhaust pipe 10 at the rear end of the rotor blades 20 and prevents the exhaust gas from progressing, leading the exhaust gas to the inner wall of the exhaust pipe. At this time, soot, which is a relatively heavy and large-particle ignition source contained in the exhaust gas, is separated from the exhaust gas and flows toward the exhaust pipe 10 to be collected in the soot collector 50 to be described later. That is, soot, which is an ignition source by the rotary blade unit 20 and the gas induction unit 30, can be prevented from moving to the rear end of the nozzle unit 40 by being collected in the soot collecting unit 50, whereby the ignition source Since soot is not supplied to the selective catalytic reduction reactor (SCR), the reaction between ammonia and nitrogen oxides injected from the nozzle unit 40 to be described later may increase.

가스유도부(30)는 배기가스의 진행방향과 반대방향인 회전날개부(20)를 향하는 면이 콘(Cone) 형상으로 형성될 수 있으며, 회전날개부(20)에 의해 회전되는 배기가스는 콘 형상의 가스유도부(30)에 막혀 배기관(10)의 내측벽으로 진행하는 흐름으로 유도되고, 상대적으로 무겁고 입자가 큰 발화원이 되는 수트가 원심력에 의해 배기가스로부터 분리되어 배기관(10) 측으로 유동하여 후술할 수트포집부(50)에 포집될 수 있다. 여기서, 일부의 발화원이 되는 수트는 콘 형상의 가스유도부(30)와 충돌되어 수트포집부(50)에 저장된다. 가스유도부(30)는 배기관(10)의 내측벽으로부터 연장된 회전날개부(20)의 회전날개와 적어도 일부가 중첩되도록 하여 회전날개부(20)에 의해 배기가스가 회전되어 원심력에 의해 발화원이 되는 수트가 수트포집부(50)에 포집되거나 배기가스가 가스유도부(30)에 의해 배기관(10) 내측벽으로 유도되어 발화원이 되는 수트가 수트포집부(50)에 포집되도록 하여 발화원이 되는 수트의 포집률을 증가시킬 수 있다.The gas guiding unit 30 may be formed in a cone shape with a surface facing the rotor blades 20, which is opposite to the direction in which the exhaust gas travels, and the exhaust gas rotated by the rotor blades 20 is cone-shaped. The soot, which is blocked by the shaped gas induction part 30 and guided to the flow going to the inner wall of the exhaust pipe 10, and is relatively heavy and has large particles, is separated from the exhaust gas by the centrifugal force and flows toward the exhaust pipe 10. It may be collected in a soot collecting unit 50 to be described later. Here, some of the soot, which is an ignition source, collides with the cone-shaped gas induction unit 30 and is stored in the soot collection unit 50. The gas guiding unit 30 overlaps at least a portion of the rotor blades of the rotor blades 20 extending from the inner wall of the exhaust pipe 10 so that the exhaust gas is rotated by the rotor blades 20 and the ignition source is prevented by centrifugal force. The soot that becomes a source of ignition is collected by the soot collecting unit 50 or the exhaust gas is guided to the inner wall of the exhaust pipe 10 by the gas guiding unit 30 so that the soot that becomes the ignition source is collected by the soot collecting unit 50 to become the ignition source can increase the collection rate of

노즐부(40)는 배기가스의 진행방향인 회전날개부(20)를 향하는 가스유도부(30)의 반대면에 형성되고 배기가스의 배출방향을 향하여 암모니아를 분사하도록 가스유도부(30)에 설치되어 가스유도부(30)를 지나온 배기가스에 암모니아를 분사하여 발화원이 되는 수트를 하류로 전진하지 못하게 한다. 또한, 회전날개부(20)를 통과한 배기가스를 향하여 노즐부(40)에서 암모니아를 분사하여 암모니아와 배기가스에 함유된 질소산화물의 반응이 증대됨에 따라 선택적촉매환원반응기(SCR)에서 배기가스에 포함된 질소산화물이 효과적으로 제거될 수 있다. 여기서, 노즐부(40)가 암모니아를 분사하는 것으로 한정될 것은 아니며, 예를 들어, 저장탱크로부터 요소수를 공급받아 배기가스에 분사할 수도 있다. 노즐부(40)가 요소수를 분사하는 경우, 요소수가 고온의 배기가스와 접촉하며 열분해되어 암모니아를 생성할 수 있다. The nozzle unit 40 is formed on the opposite side of the gas guiding unit 30 toward the rotating blade 20, which is the direction in which the exhaust gas travels, and is installed on the gas guiding unit 30 to inject ammonia toward the discharge direction of the exhaust gas. Ammonia is injected into the exhaust gas passing through the gas guiding unit 30 to prevent the soot, which is an ignition source, from advancing downstream. In addition, ammonia is sprayed from the nozzle unit 40 toward the exhaust gas that has passed through the rotary blade unit 20, so that the reaction between ammonia and nitrogen oxides contained in the exhaust gas increases, so that the exhaust gas in the selective catalytic reduction reactor (SCR) Nitrogen oxide contained in can be effectively removed. Here, the nozzle unit 40 is not limited to injecting ammonia, and for example, it may receive urea water from a storage tank and inject it into the exhaust gas. When the nozzle unit 40 sprays urea water, the urea water may be thermally decomposed in contact with high-temperature exhaust gas to generate ammonia.

수트포집부(50)는 배기가스로부터 분리된 발화원이 되는 수트가 포집되는 곳으로, 가스유도부(30)의 측방향에 대향되는 배기관(10) 영역에 형성된다. 수트포집부(50)는 배기관(10)의 적어도 일부가 개구되어 형성된 배출구(10a)가 형성되고, 배출구(10a)의 외측에 포집공간(40a)이 형성되어 발화원이 되는 수트가 포집될 수 있다. 수트포집부(50)의 배출구(10a)는 가스유도부(30)에 대향되는 배기관(10) 영역에 형성될 수 있다. The soot collecting unit 50 is a place where soot, which becomes an ignition source separated from exhaust gas, is collected, and is formed in a region of the exhaust pipe 10 opposite to the lateral direction of the gas guiding unit 30 . In the soot collecting unit 50, an outlet 10a formed by opening at least a portion of the exhaust pipe 10 is formed, and a collection space 40a is formed outside the outlet 10a so that soot serving as an ignition source can be collected. . The outlet 10a of the soot collecting unit 50 may be formed in an area of the exhaust pipe 10 opposite to the gas guiding unit 30 .

상술한 바와 같이, 회전날개부(20)에서 배기관(10)을 유동하는 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키고, 회전날개부(20)에 의해 회전되면서 진행하는 배기가스가 가스유도부(30)에 막혀 배기관(10)의 내측벽으로 진행하는 흐름으로 유도되고, 상대적으로 무겁고 입자가 큰 발화원이 되는 수트가 원심력에 의해 배기가스로부터 분리되어 배기관(10) 측으로 유동하게 된다. 수트포집부(50)는 배기관(10)의 일부가 개구되어 형성된 배출구(10a)의 외측에 포집공간(40a)이 형성되므로, 배기관(10) 측으로 유동한 발화원이 되는 수트는 포집공간(40a)에 용이하게 포집될 수 있다. 여기서, 수트포집부(50)의 배출구(10a)는 가스유도부(30)에 대향되는 배기관(10) 영역에 형성될 수 있다. 배출구(10a)가 가스유도부(30)에 대향되어 형성됨으로써, 회전날개부(20)를 통과하지 못한 발화원이 되는 수트가 배출구(10a)를 통해 수트포집부(50)에 포집될 수 있다. 또한, 수트포집부(50)는 포집공간(40a)이 배출구(10a)보다 크게 형성되어 회전날개부(20) 외측에 배치되고 배기관(10)의 외측에서 회전날개부(20)를 향하여 연장될 수 있다. 포집공간(40a)이 배출구(10a)보다 크게 형성되어 배기관(10)의 외측에서 회전날개부(20)를 향하여 연장됨으로써, 배출구(10a)를 통해 포집공간(40a)에 포집된 발화원이 되는 수트가 배출구(10a)로 다시 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.As described above, centrifugal force is generated by rotating the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 10 in the rotating blade unit 20, and the exhaust gas moving while being rotated by the rotating blade unit 20 passes through the gas guiding unit 30. The clogged soot, which is induced to flow toward the inner wall of the exhaust pipe 10 and is a relatively heavy and large-particle ignition source, is separated from the exhaust gas by centrifugal force and flows toward the exhaust pipe 10. In the soot collecting unit 50, since the collecting space 40a is formed outside the outlet 10a formed by opening a part of the exhaust pipe 10, the soot flowing toward the exhaust pipe 10 and serving as an ignition source is collected in the collecting space 40a. can be easily captured. Here, the outlet 10a of the soot collecting unit 50 may be formed in an area of the exhaust pipe 10 opposite to the gas guiding unit 30 . Since the outlet 10a is formed to face the gas guiding unit 30, soot that has not passed through the rotor blade 20 and becomes an ignition source can be collected in the soot collecting unit 50 through the outlet 10a. In addition, in the soot collecting unit 50, the collecting space 40a is formed larger than the outlet 10a, is disposed outside the rotary blade unit 20, and extends from the outside of the exhaust pipe 10 toward the rotary blade unit 20. can The collecting space 40a is formed larger than the outlet 10a and extends from the outside of the exhaust pipe 10 toward the rotor blade 20, so that the soot becomes an ignition source collected in the collecting space 40a through the outlet 10a. can be prevented from escaping back to the outlet 10a.

또한, 가스유도부(30)가 배기관(10) 내에서 지지되기 위한 구조는 다양하게 구현할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 노즐부(40)로 암모니아 를 공급하는 암모니아 공급관(70)을 이용하여 가스유도부(30)를 지지할 수 있는 지지구조를 구현할 수 있다. 암모니아 공급관(70)은 배기관(10) 외측으로 연장되어 암모니아 저장탱크와 연결되어 노즐부(40)로 암모니아를 공급한다. 여기서, 배기관(10)에서 가스유도부(30)를 지지할 수 있는 지지구조의 전부 또는 일부를 암모니아 공급관(70)으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이 암모니아 공급관(70)을 가이드형 링구조(71) 및 링구조(71)에 연결되어 가스유도부(30)를 지지하기 위한 십자형 구조(72)로 구현할 수 있고, 십자형 구조(72)의 암모니아 공급관의 교차점에서 노즐관(40)으로 암모니아를 공급할 수 있도록 구성할 수 있다. 여기서, 암모니아가 공급되지 않는 더비(dummy) 공급관도 포함될 수 있다.In addition, a structure for supporting the gas guiding unit 30 within the exhaust pipe 10 may be implemented in various ways. For example, as shown in FIG. 5 , a support structure capable of supporting the gas guiding unit 30 may be implemented using an ammonia supply pipe 70 for supplying ammonia to the nozzle unit 40 . The ammonia supply pipe 70 extends outside the exhaust pipe 10 and is connected to the ammonia storage tank to supply ammonia to the nozzle unit 40 . Here, all or part of the support structure capable of supporting the gas guide part 30 in the exhaust pipe 10 may be used as the ammonia supply pipe 70 . For example, as shown in FIG. 6, the ammonia supply pipe 70 can be implemented as a guide type ring structure 71 and a cross structure 72 connected to the ring structure 71 to support the gas guide part 30, and Ammonia can be supplied to the nozzle pipe 40 at the intersection of the ammonia supply pipes of the structure 72. Here, a dummy supply pipe that does not supply ammonia may also be included.

이하, 도 7을 참조하여, 배기가스 처리 시스템(1)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 7, the operation of the exhaust gas treatment system 1 will be described in more detail.

도 7은 배기가스 처리 시스템의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.7 is an operating diagram for explaining the operation of the exhaust gas treatment system.

본 발명에 따른 배기가스 처리 시스템(1)은 배기가스에 포함된 발화원이 되는 수트가 선택적촉매환원반응기(SCR) 전단에서 분리되어 수트포집부(50)에 포집되므로, 발화원이 되는 수트가 선택적촉매환원반응기(SCR)의 촉매에 접착되어 암모니아와 질소산화물의 반응을 방해하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 선택적촉매환원반응기(SCR)에서 배기가스에 포함된 질소산화물이 효과적으로 제거될 수 있다.In the exhaust gas treatment system 1 according to the present invention, since soot, which is an ignition source included in the exhaust gas, is separated from the front end of the selective catalytic reduction reactor (SCR) and collected in the soot collector 50, soot, which is an ignition source, is a selective catalyst. It can be prevented from interfering with the reaction of ammonia and nitrogen oxide by being attached to the catalyst of the reduction reactor (SCR). Therefore, nitrogen oxides included in the exhaust gas can be effectively removed in the selective catalytic reduction reactor (SCR).

배기관(10)을 통해 연소기관(E)에서 발생한 질소산화물과 발화원이 되는 수트를 포함하는 배기가스는 선택적촉매환원반응기(SCR)으로 진행된다. 선택적촉매환원반응기(SCR)의 전단의 배기관(10)에 위치된 회전날개부(20)에서 유동하는 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키고, 회전날개부(20)에 의해 회전되면서 진행하는 배기가스가 가스유도부(30)에 막혀 배기관(10)의 내측벽으로 진행하는 흐름으로 유도되고, 상대적으로 무겁고 입자가 큰 발화원이 되는 수트가 원심력에 의해 배기가스로부터 분리되어 배기관(10) 측으로 유동시켜, 무겁고 입자가 큰 발화원이 되는 수트가 배기가스로부터 분리되어 배기관(10)에 형성된 배출구(10a)를 통해 수트포집부(50)의 포집공간(40a)에 포집된다. 수트포집부(50)의 배출구(10a)가 가스유도부(30)의 측방향에 대향되는 배기관(10) 영역에 형성되므로, 가스유도부(30)에서 유도된 배기가스에 포함된 발화원이 되는 수트가 배출구(10a)를 통해 수트포집부(50)에 포집될 수 있다.Through the exhaust pipe 10, exhaust gas containing nitrogen oxides generated in the combustion engine E and soot serving as an ignition source proceeds to the selective catalytic reduction reactor (SCR). The exhaust gas flowing in the rotating blades 20 located in the exhaust pipe 10 at the front of the selective catalytic reduction reactor (SCR) is rotated to generate centrifugal force, and the exhaust gas moving while being rotated by the rotating blades 20 is blocked by the gas guiding part 30 and guided to the flow going to the inner wall of the exhaust pipe 10, and soot, which is a relatively heavy and large-particle ignition source, is separated from the exhaust gas by centrifugal force and flows toward the exhaust pipe 10, Soot, which is a heavy and large-particle ignition source, is separated from the exhaust gas and collected in the collecting space 40a of the soot collecting unit 50 through the outlet 10a formed in the exhaust pipe 10 . Since the outlet 10a of the soot collector 50 is formed in the area of the exhaust pipe 10 opposite to the side of the gas guiding unit 30, soot, which is an ignition source included in the exhaust gas induced by the gas guiding unit 30, It may be collected in the soot collecting unit 50 through the outlet 10a.

발화원이 되는 수트가 제거되고 질소산화물만 포함하는 배기가스는 가스유도부(30)와 수트포집부(50) 또는 배기관(10) 측 사이를 통과하고, 노즐부(40)에서 분사되는 암모니아와 혼합되어 선택적촉매환원반응기(SCR)로 공급된다. 발화원이 되는 수트가 노즐부(40) 전단에서 포집공간(40a)에 포집되어 선택적촉매환원반응기(SCR)로 공급되지 않음으로써, 선택적촉매환원반응기(SCR)에서 암모니아와 질소산화물의 반응이 증대되어 배기가스에 포함된 질소산화물이 효과적으로 제거될 수 있다.Soot, which is a source of ignition, is removed and the exhaust gas containing only nitrogen oxide passes between the gas guiding unit 30 and the soot collecting unit 50 or the exhaust pipe 10 side, and is mixed with ammonia sprayed from the nozzle unit 40 It is supplied to the selective catalytic reduction reactor (SCR). Soot, which is an ignition source, is collected in the collecting space 40a at the front of the nozzle unit 40 and is not supplied to the selective catalytic reduction reactor (SCR), so that the reaction of ammonia and nitrogen oxides in the selective catalytic reduction reactor (SCR) increases Nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be effectively removed.

1: 배기가스 처리 시스템
10: 배기관 10a: 배출구
20: 회전날개부 30: 가스유도부
40: 노즐부 40: 수트포집부
40a: 포집공간 70: 암모니아 공급관
E: 연소기관 SCR: 선택적촉매환원반응기1: Exhaust gas treatment system
10: exhaust pipe 10a: outlet
20: rotary blade unit 30: gas induction unit
40: nozzle part 40: soot collecting part
40a: collection space 70: ammonia supply pipe
E: combustion engine SCR: selective catalytic reduction reactor

Claims (5)

연소기관에서 발생한 수트(soot)가 포함된 배기가스를 선택적촉매환원반응기로 공급하는 배기관;
상기 배기관 상에 설치되어 상기 배기가스를 회전시켜 원심력을 발생시키는 회전날개부;
상기 회전날개부 후단에 상기 배기관의 내측 중앙에 설치되어 상기 배기가스의 진행을 막아 상기 배기가스를 상기 배기관의 내측벽으로 유도하는 가스유도부;
상기 가스유도부에 설치되어 상기 가스유도부를 지나온 상기 배기가스에 암모니아를 분사하는 노즐부; 및
상기 가스유도부 외측에 상기 배기관 중 적어도 일부가 개구되어 형성된 배출구가 형성되고, 상기 배출구 외측에 포집공간이 형성되어 상기 배기가스에 포함된 수트가 포집되는 수트포집부를 포함하는 배기가스 처리 장치..An exhaust pipe for supplying exhaust gas containing soot generated from a combustion engine to a selective catalytic reduction reactor;
Rotating blades installed on the exhaust pipe to generate centrifugal force by rotating the exhaust gas;
a gas guiding unit installed in the inner center of the exhaust pipe at the rear end of the rotor blades to prevent the exhaust gas from progressing and guide the exhaust gas to the inner wall of the exhaust pipe;
a nozzle unit installed in the gas guiding unit and injecting ammonia into the exhaust gas passing through the gas guiding unit; and
Exhaust gas treatment device including a soot collection unit having an outlet formed by opening at least a part of the exhaust pipe outside the gas induction unit, and a collection space formed outside the outlet to collect soot included in the exhaust gas. 제1항에 있어서,
상기 가스유도부는 상기 회전날개부를 향하는 면이 콘 형상으로 형성된 배기가스 처리 장치.According to claim 1,
The exhaust gas treatment device of claim 1 , wherein a surface of the gas guiding unit facing the rotary blade is formed in a cone shape. 제1항에 있어서,
상기 노즐부는 상기 배기가스의 배출방향을 향하여 상기 암모니아를 분사하는 배기가스 처리 장치.According to claim 1,
The nozzle unit injects the ammonia toward the discharge direction of the exhaust gas. 제1항에 있어서,
상기 회전날개부는 나선형으로 비틀린 판 형상으로 형성되며, 복수 개가 상기 배기관의 내측벽에 각각 부착되어 상기 배기관의 중앙부로 연장되고,
상기 가스유도부는 상기 배기관의 내측벽으로부터 연장된 상기 회전날개부와 적어도 일부가 중첩되는 배기가스 처리 장치.According to claim 1,
The rotor blades are formed in a spirally twisted plate shape, and a plurality of them are attached to the inner wall of the exhaust pipe and extend to the center of the exhaust pipe,
The gas guiding part overlaps at least a part with the rotary blade part extending from the inner wall of the exhaust pipe. 제1 항에 있어서,
상기 수트포집부는 상기 포집공간이 상기 배출구보다 크게 형성되어 상기 회전날개부 외측에 배치되는 배기가스 처리 장치.According to claim 1,
The soot collecting unit is an exhaust gas treatment device in which the collecting space is formed larger than the discharge port and is disposed outside the rotary blade unit.
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