KR102550061B1 - 선택적 촉매 환원 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스가 통과하는 메인 배관과, 상기 메인 배관 상에 배치되며 내부에 촉매가 설치된 반응기와, 상기 반응기를 우회하여 배기가스가 통과하는 우회 배관과, 상기 메인 배관 상에 설치된 이코노마이저와, 상기 반응기 후방의 메인 배관에서 분기되어 상기 반응기 전방의 메인 배관에 합류된 순환 배관과, 상기 메인 배관 상에 설치된 필터, 상기 순환 배관 상에 설치된 환원제 분해챔버, 그리고 상기 순환 배관 상에 설치되어 상기 환원제 분해챔버와 상기 필터 그리고 상기 이코노마이저 중 어느 하나 이상으로 열에너지를 공급하는 열 공급부를 포함한다.

Description

선택적 촉매 환원 시스템{SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM}
본 발명의 실시예는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분해챔버 내부에 공급되는 열에너지를 필터 또는 이코노마이저의 재생시 활용할 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스에 포함된 질소산화물을 선택적으로 저감시킨다. 구체적으로, 엔진과 같은 동력발생장치는 공급된 연료를 연소시켜 동력을 생산하고, 이에 따라 배출되는 배기가스에는 질소산화물이 포함된다. 이러한 질소산화물은 인체에 유해하여 배출가스의 규제대상이 된다.
선택적 촉매 환원 시스템은 질소산화물을 선택적으로 저감 시키기 위해 환원제를 배기가스에 분사시켜 촉매를 통과하도록 하여, 질소 또는 물(수증기) 등으로 환원 분해되도록 한다.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템에는 배기가스에 포함된 수트(soot) 또는 이물질을 제거하기 위해 필터가 설치될 수 있다. 하지만, 이러한 필터에 수트 또는 이물질이 필터 내부의 유로를 폐색시켜 선택적 촉매 환원 시스템 전체의 동작시 문제가 발생된다.
또한, 선박 또는 발전장치와 같은 대형 플랜트에 설치되는 배기가스 배출장치에는 이코노마이저가 설치된다. 이코노마이저는 배기가스가 갖는 열에너지를 회수한다. 따라서, 이코노마이저는 선박 또는 발전장치 내부에 설치된 보일러 또는 열에너지가 필요한 다른 장비에 배기가스의 폐열을 회수시켜 공급하여 에너지를 절감한다.
하지만, 이코노마이저의 내부가 배기가스에 포함된 수트 또는 이물질로부터 오염되는 경우 이를 제거하는데 문제점이 있다. 구체적으로, 이코노마이저 내부에 수트 또는 이물질이 퇴적되는 경우, 배기가스의 이동을 제한하여 배기관의 과부하 또는 엔진과 같은 동력장치의 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감 시키기 위한 선택적 촉매 환원 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스가 통과하는 메인 배관과, 상기 메인 배관 상에 배치되며 내부에 촉매가 설치된 반응기와, 상기 반응기를 우회하여 배기가스가 통과하는 우회 배관과, 상기 메인 배관 상에 설치된 이코노마이저와, 상기 반응기 후방의 메인 배관에서 분기되어 상기 반응기 전방의 메인 배관에 합류된 순환 배관과, 상기 메인 배관 상에 설치된 필터, 상기 순환 배관 상에 설치된 환원제 분해챔버, 그리고 상기 순환 배관 상에 설치되어 상기 환원제 분해챔버와 상기 필터 그리고 상기 이코노마이저 중 어느 하나 이상으로 열에너지를 공급하는 열 공급부를 포함한다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 열 공급부 전방의 순환 배관에서 분기되어 상기 필터 또는 상기 이코노마이저로 열에너지의 이동을 안내하는 재생 배관을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터는 상기 반응기 후방의 메인 배관 상에 설치될 수 있다.
또한, 상기 재생 배관은 상기 열 공급부의 열에너지를 상기 이코노마이저로 공급하는 이코노마이저 재생라인과, 상기 열 공급부의 열에너지를 상기 필터로 공급하는 필터 재생라인을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 필터 전방의 메인 배관으로부터 분기되어 상기 필터 후방의 메인 배관에 합류하는 분기 배관을 더 포함할 수 있다.
또는, 상기 필터는 상기 반응기 전방의 메인 배관 상에 설치될 수 있다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 필터 전방 및 후방의 압력 정보를 검출하는 필터 압력 검출부재와, 상기 필터 전방 및 후방의 온도 정보를 검출하는 필터 온도 검출부재, 그리고 상기 필터 압력 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 필터의 재생 필요를 판단하고 상기 필터 온도 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 필터의 재생 상태를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
또는, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 이코노마이저 전방 및 후방의 압력 정보를 검출하는 이코노마이저 압력 검출부재와, 상기 필터 전방 및 후방의 온도 정보를 검출하는 이코노마이저 온도 검출부재, 그리고 상기 이코노마이저 압력 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 이코노마이저의 재생 필요를 판단하고 상기 이코노마이저 온도 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 이코노마이저의 재생 상태를 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스가 통과하는 메인 배관과, 상기 메인 배관 상에 배치되며 내부에 촉매가 설치된 반응기와, 상기 반응기를 우회하여 배기가스가 통과하는 우회 배관과, 상기 반응기 후단의 메인 배관에서 분기되어 상기 반응기 전방의 메인 배관에 합류된 순환 배관과, 상기 메인 배관 상에 설치된 필터와, 상기 순환 배관 상에 설치된 환원제 분해챔버, 그리고 상기 순환 배관 상에 설치되어 상기 환원제 분해챔버 또는 상기 필터중 어느 하나 이상으로 열에너지를 공급하는 열 공급부를 포함한다.
또한, 상술한 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 필터 전방 및 후방의 압력 정보를 검출하는 필터 압력 검출부재와, 상기 필터 전방 및 후방의 온도 정보를 검출하는 필터 온도 검출부재, 그리고 상기 필터 압력 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 필터의 재생 필요를 판단하고 상기 필터 온도 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 필터의 재생 상태를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 선택적 촉매 환원 시스템은 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)을 설명한다.
선택적 촉매 환원 시스템(101)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 메인 배관(100)과 반응기(200)와 우회 배관(300)과 이코노마이저(400)와 순환 배관(500)과 필터(600)와 분해챔버(750) 그리고 열 공급부(700)를 포함한다.
메인 배관(100)은 배기가스가 통과한다. 구체적으로, 메인 배관(100)은 연료를 연소시켜 동력을 생산하는 동력발생장치(10)에서 배출되는 배기가스가 통과한다. 이러한, 배기가스는 질소산화물 및 수트(soot) 등을 포함한다.
반응기(200) 내부에는 촉매가 설치된다. 구체적으로, 촉매는 질소산화물을 저감시킬 수 있는 선택적 촉매가 설치될 수 있다. 또한, 반응기(200)는 메인 배관(100) 상에 설치된다. 즉, 반응기(200)로 메인 배관(100)을 통과하는 배기가스가 유입될 수 있다.
우회 배관(300)은 반응기(200)를 우회하여 배기가스가 반응기(200) 후방의 메인 배관(100)을 통과하도록 안내한다. 구체적으로, 우회 배관(300)은 반응기(200) 전방의 메인 배관(100)에서 분기되어 반응기(200) 후방의 메인 배관(100)에서 합류한다. 즉, 우회 배관(300)은 동력발생장치(10)에서 배출되는 배기가스가 반응기(200)를 우회하여 외부로 배출되도록 안내할 수 있다.
이코노마이저(400)는 메인 배관(100) 상에 설치된다. 구체적으로, 반응기(200) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다. 또한, 이코노마이저(Economizer)(400)는 메인 배관(100)을 통해 외부로 배출되는 배기가스가 갖는 열에너지를 회수하여 선택적 촉매 환원 시스템(101)이 설치된 선박 또는 플랜트 설비 내에 설치된 보일러와 같은 다른 구성에 활용한다.
순환 배관(500)은 반응기(200) 후방의 메인 배관(100)에서 분기되어 반응기(200) 전방의 메인 배관(100)에 합류된다. 구체적으로, 순환 배관(500)은 반응기(200)를 통과한 배기가스가 반응기(200) 전방으로 유입되도록 안내한다.
필터(600)는 메인 배관(100) 상에 설치된다. 또한, 필터(600)는 메인 배관(100)을 통과하는 배기가스에 포함된 수트(soot)를 제거한다. 구체적으로, 필터(600)는 디젤 미립자 필터(DPF: Diesel Particulate Filter) 또는 촉매 디젤 미립자 필터(cDPF: Catalyzed Diesel Particulate Filter) 중 어느 하나 일 수 있다.
분해챔버(750)는 순환 배관(500) 상에 설치된다. 분해챔버(750)는 내부가 중공형으로 형성되고, 도시되지 않은 환원제 공급부에 의해 환원제가 분해챔버(750) 내부로 공급된다. 구체적으로, 환원제 공급부에 의해 공급된 환원제는 배기가스에 포함된 질소산화물을 선택적으로 저감시킬 수 있는 환원제일 수 있다. 일예로, 분해챔버(750) 내부로 공급되는 환원제는 우레아(urea) 또는 암모니아 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
열 공급부(700)는 열에너지를 공급한다. 구체적으로, 열 공급부(700)는 버너 또는 히터와 같은 열 발생장치를 포함할 수 있다. 그리고 열 공급부(700)는 순환 배관(500)으로 유입된 배기가스가 반응기(200) 전방으로 공급될 수 있도록 유체의 흐름을 발생시킬 수 있는 블로워를 더 포함할 수 있다.
또한, 열 공급부(700)는 순환 배관(500) 상에 설치된다. 그리고 열 공급부(700)는 분해챔버(750)와 필터(600) 그리고 이코노마이저(400) 중 어느 하나로 열에너지를 공급한다. 구체적으로, 열 공급부(700)는 열에너지를 분해챔버(750)와 필터(600) 그리고 이코노마이저(400) 중 어느 하나 이상으로 열 에너지를 공급한다.
구체적으로, 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지는 분해챔버(750)로 보내져 분해챔버(750) 내부로 공급된 환원제의 열분해에 이용될 수 있다. 또한, 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지는 필터(600)로 보내져 필터(600)의 재생시 이용될 수 있다. 그리고, 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지는 이코노마이저(400)로 보내져 이코노마이저(400)의 재생시 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 재생 배관(800)을 더 포함할 수 있다.
재생 배관(800)은 열 공급부(700) 전방의 순환 배관(500)에서 분기되어 필터(600) 또는 이코노마이저(400)로 열에너지의 이동을 안내할 수 있다. 즉, 재생 배관(800)은 열 공급부(700)에서 발생되는 열에너지가 필터(600) 또는 이코노마이저(400)로 전달될 수 있도록 안내할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 필터(600)는 반응기(200) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다.
필터(600)는 반응기(200)와 이코노마이저(400) 사이의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로, 필터(600)는 반응기(200)를 통과한 배기가스에 포함된 수트가 제거된 배기가스가 메인 배관(100)에 설치된 이코노마이저(400)로 공급되도록 할 수 있다. 즉, 필터(600)는 질소산화물이 저감된 배기가스가 외부로 배출되기 전 이에 포함된 수트가 제거된 후 배출되도록 할 수 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 재생 배관(800)은 이코노마이저 재생라인(820)과 필터 재생라인(810)을 포함할 수 있다.
필터 재생라인(810)은 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지를 필터(600)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 필터 재생라인(810)의 일단은 분해챔버(750)와 열 공급부(700) 사이에서 분기되고 필터 재생라인(810)의 타단은 필터(600)와 연결될 수 있다. 즉, 필터 재생라인(810)은 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지가 필터(600)로 공급되도록 안내할 수 있다. 또는, 필터 재생라인(810)의 일단은 열 공급부(700)에서 직접 분기될 수 있다.
이코노마이저 재생라인(820)은 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지를 이코노마이저(400)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 이코노마이저 재생라인(820)의 일단은 필터 재생라인(810)에서 분기되고 이코노마이저 재생라인(820)의 타단은 이코노마이저(400)와 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 분기 배관(350)을 더 포함할 수 있다.
분기 배관(350)은 필터(600) 전방의 메인 배관(100)으로부터 분기되어 필터(600) 후방의 메인 배관(100)에 합류할 수 있다. 구체적으로, 분기 배관(350)은 반응기(200)를 통과한 배기가스가 필터(600)를 우회하여 외부로 배출될 수 있도록 안내할 수 있다.
분기 배관(350)은 선택적 촉매 환원 시스템(101)이 선택적 촉매 환원 동작(SCR)을 수행하는 경우에도, 필터(600)의 재생을 위해 열에너지를 공급하며 선택적 촉매 환원 동작을 효과적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 필터 압력 검출부재(910,930)와 필터 온도 검출부재(920,940)를 더 포함할 수 있다.
필터 압력 검출부재(910,930)는 필터(600)의 전방 및 후방을 통과하는 배기가스의 압력을 검출할 수 있다. 구체적으로, 필터 압력 검출부재(910,930)는 제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)를 포함할 수 있다.
제1 압력 검출부재(910)는 필터(600) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)로 유입되는 배기가스의 압력을 검출할 수 있다. 제2 압력 검출부재(930)는 필터(600) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)를 통과한 배기가스의 압력을 검출할 수 있다.
필터 온도 검출부재(920,940)는 필터(600) 전방 및 후방을 통과하는 배기가스의 온도를 검출할 수 있다. 구체적으로, 필터 온도 검출부재(920,940)는 제1 온도 검출부재(920)와 제2 온도 검출부재(940)를 포함할 수 있다.
제1 온도 검출부재(920)는 필터(600) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)로 유입되는 배기가스의 온도를 검출할 수 있다. 제2 온도 검출부재(940)는 필터(600) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)를 통과한 배기가스의 온도를 검출할 수 있다.
제어부(900)는 필터 압력 검출부재(910,930)와 필터 온도 검출부재(920,940)에서 검출한 정보를 전달받을 수 있다. 또한, 제어부(900)는 필터 압력 검출부재(910,930)가 검출한 정보에 따라 필터(600)에 열에너지의 공급이 필요한 재생시점을 판단하고, 필터 온도 검출부재(920,940)에서 검출한 정보에 따라 필터(600)에 열에너지의 공급이 이뤄지는 재생 상태를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(900)는 필터 온도 검출부재(920,940)에서 검출한 정보에 따라 열 공급부(700)가 발생하는 열에너지를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 이코노마이저 압력 검출부재(950,970)와 이코노마이저 온도 검출부재(960,980)와 제어부(900)를 더 포함할 수 있다.
이코노마이저 압력 검출부재(950,970)는 이코노마이저(400)의 전방 및 후방을 통과하는 배기가스의 압력을 검출할 수 있다. 구체적으로, 이코노마이저 압력 검출부재(950,970)는 제3 압력 검출부재(950)와 제4 압력 검출부재(970)를 포함할 수 있다.
제3 압력 검출부재(950)는 이코노마이저(400) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 이코노마이저(400)로 유입되는 배기가스의 압력을 검출할 수 있다. 제4 압력 검출부재(970)는 이코노마이저(400) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 이코노마이저(400)를 통과한 배기가스의 압력을 검출할 수 있다.
이코노마이저 온도 검출부재(960,980)는 이코노마이저(400) 전방 및 후방을 통과하는 배기가스의 온도를 검출할 수 있다. 구체적으로, 이코노마이저 온도 검출부재(960,980)는 제3 온도 검출부재(960)와 제4 온도 검출부재(980)를 포함할 수 있다.
제3 온도 검출부재(960)는 이코노마이저(400) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 이코노마이저(400)로 유입되는 배기가스의 온도를 검출할 수 있다. 제4 온도 검출부재(980)는 이코노마이저(400) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 이코노마이저(400)를 통과한 배기가스의 온도를 검출할 수 있다.
제어부(900)는 이코노마이저 압력 검출부재(950,970)와 이코노마이저 온도 검출부재(960,980)에서 검출한 정보를 전달받을 수 있다. 또한, 제어부(900)는 이코노마이저 압력 검출부재(950,970)가 검출한 정보에 따라 이코노마이저(400)에 열에너지의 공급이 필요한 재생시점을 판단하고, 이코노마이저 온도 검출부재(960,980)에서 검출한 정보에 따라 이코노마이저(400)에 열에너지의 공급이 이뤄지는 재생 상태를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(900)는 이코노마이저 온도 검출부재(960,980)에서 검출한 정보에 따라 열 공급부(700)가 발생하는 열에너지를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(900)는 SCR 동작 중에는 분해챔버(750)로 열에너지가 공급되도록 하고, 이코노마이저(400)의 재생이 필요하다고 판단한 경우 이코노마이저(400)로 열에너지가 공급되도록 하고, 필터(600)의 재생이 필요하다고 판단한 경우 필터(600)로 열에너지가 공급되도록 할 수 있다.
이하, 도 5를 참고하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)을 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)은 앞서 상술한 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 메인 배관(100)과 반응기(200)와 우회 배관(300)과 이코노마이저(400)와 순환 배관(500)과 필터(600)와 분해챔버(750)와 열 공급부(700)와 제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)와 제3 압력 검출부재(950)와 제4 압력 검출부재(970)와 제1 온도 검출부재(920)와 제2 온도 검출부재(940)와 제3 온도 검출부재(960) 그리고 제4 온도 검출부재(980)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)의 필터(600)는 반응기(200) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다.
필터(600)는 반응기(200)로 유입되기 전의 배기가스에 포함된 수트를 제거하여 반응기(200)로 유입되도록 안내할 수 있다.
또한, 필터 재생라인(810)은 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지를 필터(600)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 필터 재생라인(810)의 일단은 분해챔버(750)와 열 공급부(700) 사이에서 분기되고 필터 재생라인(810)의 타단은 필터(600)와 연결될 수 있다. 즉, 필터 재생라인(810)은 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지가 필터(600)로 공급되도록 안내할 수 있다. 또는, 필터 재생라인(810)의 일단은 열 공급부(700)에서 직접 분기될 수 있다.
이코노마이저 재생라인(820)은 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지를 이코노마이저(400)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 이코노마이저 재생라인(820)의 일단은 필터 재생라인(810)에서 분기되고 이코노마이저 재생라인(820)의 타단은 이코노마이저(400)와 연결될 수 있다. 또는, 이코노마이저 재생라인(820)의 일단은 열 공급부(700)에서 직접 분기될 수도 있다.
이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 메인 배관(100)과 반응기(200)와 우회 배관(300)과 순환 배관(500)과 필터(600)와 분해챔버(750)와 분기 배관(350) 그리고 열 공급부(700)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)의 메인 배관(100)과 반응기(200)와 우회 배관(300)과 순환 배관(500)과 필터(600)와 분기 배관(350) 그리고 분해챔버(750)는 앞서 서술한 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)과 동일하다. 그리고, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 분기 배관(350) 상에 설치된 분기 밸브(270)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)의 열 공급부(700)는 순환 배관(500) 상에 설치될 수 있다. 또한, 열 공급부(700)는 열에너지를 분해챔버(750) 또는 필터(600) 중 어느 하나 이상으로 공급할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 재생 배관(800)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 재생 배관(800)은 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지가 필터(600)로 공급되도록 안내할 수 있는 필터 재생라인(810)을 더 포함할 수 있다.
필터 재생라인(810)의 일단은 분해챔버(750)와 열 공급부(700) 사이의 순환 배관(500) 또는 열 공급부(700)로부터 분기되고, 재생 배관(800)의 타단은 필터(600)와 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 앞서 상술한 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 필터 압력 검출부재(910,930)와 필터 온도 검출부재(920,940) 그리고 제어부(900)를 더 포함할 수 있다.
필터 압력 검출부재(910,930)는 필터(600)의 전방 및 후방을 통과하는 배기가스의 압력을 검출할 수 있다. 구체적으로, 필터 압력 검출부재(910,930)는 제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)를 포함할 수 있다.
제1 압력 검출부재(910)는 필터(600) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)로 유입되는 배기가스의 압력을 검출할 수 있다. 제2 압력 검출부재(930)는 필터(600) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)를 통과한 배기가스의 압력을 검출할 수 있다.
필터 온도 검출부재(920,940)는 필터(600) 전방 및 후방을 통과하는 배기가스의 온도를 검출할 수 있다. 구체적으로, 필터 온도 검출부재(920,940)는 제1 온도 검출부재(920)와 제2 온도 검출부재(940)를 포함할 수 있다.
제1 온도 검출부재(920)는 필터(600) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)로 유입되는 배기가스의 온도를 검출할 수 있다. 제2 온도 검출부재(940)는 필터(600) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)를 통과한 배기가스의 온도를 검출할 수 있다.
제어부(900)는 필터 압력 검출부재(910,930)와 필터 온도 검출부재(920,940)에서 검출한 정보를 전달받을 수 있다. 또한, 제어부(900)는 필터 압력 검출부재(910,930)가 검출한 정보에 따라 필터(600)에 열에너지의 공급이 필요한 재생시점을 판단하고, 필터 온도 검출부재(920,940)에서 검출한 정보에 따라 필터(600)에 열에너지의 공급이 이뤄지는 재생 상태를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(900)는 필터 온도 검출부재(920,940)에서 검출한 정보에 따라 열 공급부(700)가 발생하는 열에너지를 제어할 수 있다.
이하, 도 11을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)을 설명한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)의 메인 배관(100)과 반응기(200)와 우회 배관(300)과 순환 배관(500) 그리고 분해챔버(750)는 앞서 서술한 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)과 동일하다. 또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)은 필터(600)를 포함한다. 필터(600)는 반응기(200) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다.
그리고, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)은, 도 11에 도시한 바와 같이, 열 공급부(700)는 순환 배관(500) 상에 설치되고 열에너지를 생성하여 필터(600)로 안내되도록 할 수 있다. 또는, 열 공급부(700)는 생성된 열에너지를 분해챔버(750)로 보낼 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)은 재생 배관(800)을 더 포함할 수 있다. 즉, 재생 배관(800)은 열 공급부(700)에서 생성된 열 에너지를 필터(600)로 공급되도록 안내할 수 있는 필터 재생라인(810)을 더 포함할 수 있다.
필터 재생라인(810)은 일단이 열 공급부(700)와 분해챔버(750) 사이의 순환 배관(500) 상에서 분기되고 타단이 필터(600)와 연결될 수 있다. 따라서, 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지는 재생 배관(800)을 통해 필터(600)로 공급될 수 있다.
또한, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)은 앞서 상술한 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 필터 압력 검출부재(910,930)와 필터 온도 검출부재(920,940) 그리고 제어부(900)를 더 포함할 수 있다.
필터 압력 검출부재(910,930)는 필터(600)의 전방 및 후방을 통과하는 배기가스의 압력을 검출할 수 있다. 구체적으로, 필터 압력 검출부재(910,930)는 제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)를 포함할 수 있다.
제1 압력 검출부재(910)는 필터(600) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)로 유입되는 배기가스의 압력을 검출할 수 있다. 제2 압력 검출부재(930)는 필터(600) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)를 통과한 배기가스의 압력을 검출할 수 있다.
필터 온도 검출부재(920,940)는 필터(600) 전방 및 후방을 통과하는 배기가스의 온도를 검출할 수 있다. 구체적으로, 필터 온도 검출부재(920,940)는 제1 온도 검출부재(920)와 제2 온도 검출부재(940)를 포함할 수 있다.
제1 온도 검출부재(920)는 필터(600) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)로 유입되는 배기가스의 온도를 검출할 수 있다. 제2 온도 검출부재(940)는 필터(600) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치되어 필터(600)를 통과한 배기가스의 온도를 검출할 수 있다.
제어부(900)는 필터 압력 검출부재(910,930)와 필터 온도 검출부재(920,940)에서 검출한 정보를 전달받을 수 있다. 또한, 제어부(900)는 필터 압력 검출부재(910,930)가 검출한 정보에 따라 필터(600)에 열에너지의 공급이 필요한 재생시점을 판단하고, 필터 온도 검출부재(920,940)에서 검출한 정보에 따라 필터(600)에 열에너지의 공급이 이뤄지는 재생 상태를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(900)는 필터 온도 검출부재(920,940)에서 검출한 정보에 따라 열 공급부(700)가 발생하는 열에너지를 제어할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참고하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 동작 과정을 나타낸다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 제어부(900)에 의해 제어되는 제1 밸브(210)와 제2 밸브(220)와 제3 밸브(230)와 제4 밸브(260)와 제5 밸브(270)와 제6 밸브(240) 그리고 제7 밸브(250)를 더 포함할 수 있다.
제1 밸브(210)는 우회 배관(300) 상에 설치될 수 있다. 제1 밸브(210)는 우회 배관(300)을 개방 또는 폐쇄시켜 우회 배관(300)을 통과하는 배기가스의 흐름을 제어할 수 있다.
제2 밸브(220)는 반응기(200) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다. 제2 밸브(220)는 메인 배관(100)을 개방 또는 폐쇄시켜 메인 배관(100)을 통과하는 배기가스의 흐름을 제어할 수 있다.
제3 밸브(230)는 필터 재생라인(810) 상에 설치될 수 있다. 제3 밸브(230)는 필터 재생라인(810)을 개방 또는 폐쇄시켜 필터 재생라인(810)을 따라 이동되는 열 공급부(700)가 생성한 열에너지의 공급을 제어할 수 있다.
제4 밸브(260)는 필터(600) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제4 밸브(260)는 필터(600)와 반응기(200) 사이의 메인 배관(100) 상에 설치되어 메인 배관(100)을 통과하는 배기가스의 흐름을 제어할 수 있다. 또한, 제4 밸브(260)는 분기 배관(350)의 분기점 보다 메인 배관(100) 상에 하방에 위치할 수 있다.
제5 밸브(270)는 필터(600) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제5 밸브(270)는 필터(600)와 이코노마이저(400) 사이의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다. 또한, 제5 밸브(270)는 분기 배관(350)의 합류점 보다 메인 배관(100) 상에 하방에 위치할 수 있다.
제6 밸브(240)는 필터 재생라인(810) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제6 밸브(240)는 제3 밸브(230) 보다 필터(600)와 인접하게 배치될 수 있다.
제7 밸브(250)는 이코노마이저 재생라인(820) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제7 밸브(250)는 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지가 이코노마이저(400)로 선택적으로 공급되도록 할 수 있다.
도 1를 참조하여, 본 발명의 제1 실 시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 선택적 촉매 환원 동작(SCR)을 설명한다.
선택적 촉매 환원 동작을 수행 중인 경우, 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 닫고, 제2 밸브(220)와 제4 밸브(260) 그리고 제5 밸브(270)를 열고, 제3 밸브(230)와 제6 밸브(240) 그리고 제7 밸브(250)를 닫는다. 즉, 제어부(900)는 동력발생장치(10)에서 발생된 배기가스가 메인 배관(100)을 통과한다. 이때, 제어부(900)는 열 공급부(700)에서 발생한 열에너지를 분해챔버(750)로 공급한다. 그리고 분해챔버(750) 내부로 우레아가 공급되고 이렇게 공급된 환원제는 열분해되어 암모니아를 생성한다.
순환 배관(500)을 통과하는 암모니아와 반응기(200)를 통과한 배기가스는 다시 반응기(200) 전방의 메인 배관(100)으로 재유입된다. 암모니아와 혼합된 배기가스는 반응기(200)로 유입되어 질소와 물(또는 수증기)로 분해된다. 이렇게 질소산화물이 저감된 배기가스는 분기 배관(350)을 통과하거나, 메인 배관(100)을 통해 필터(600)로 유입되거나, 순환 배관(500)으로 재유입될 수 있다.
분기 배관(350)을 통과하거나 필터(600)를 통과한 질소산화물이 저감된 배기가스는 이코노마이저(400)를 통과하며 열교환이 이뤄진다.
이때, 제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)에서 검출한 필터(600) 전방 및 후방의 압력 정보 차가 기설정된 값 이상인 경우, 제어부(900)는 필터(600)의 재생이 필요하다고 판단한다. 구체적으로, 제어부(900)는 필터(600) 내부에 침착된 수트가 필터(600)를 통과하는 배기가스의 흐름을 저해한다고 판단한다.
제어부(900)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 필터 재생을 실행한다. 구체적으로, 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 개방하고, 제2 밸브(220)를 닫고, 제3 밸브(230)를 열고, 제4 밸브(260)와 제5 밸브(270)를 닫고, 제6 밸브(240)를 열고, 제7 밸브(250)를 닫는다.
제어부(900)는 필터(600)의 전방과 후방의 메인 배관(100)을 폐쇄하고, 열 공급부(700)에서 생성한 열에너지가 필터(600)로 공급되도록 할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 필터(600) 내부에 침착된 수트가 연소될 수 있도록, 제1 온도 검출부재(920)와 제2 온도 검출부재(940)가 검출한 정보를 기초로 하여, 필터(600) 내부가 약 300도 내지 600도 범위의 온도를 유지할 수 있도록 열 공급부(700)를 제어할 수 있다. 이러한 온도 영역으로 열에너지를 기설정된 시간 동안 공급한 후, 제어부(900)는 필터 재생을 완료할 수 있다.
그리고, 제어부(900)는 필터(600) 재생이 완료 되었다고 판단한 경우, 필터(600)로 공급되는 열 에너지의 공급을 차단하고, 제4 밸브(260)와 제5 밸브(270)를 개방시킬 수 있다.
또는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(900)는, 제3 압력 검출부재(950)와 제4 압력 검출부재(970)에서 검출한 이코노마이저(400) 전방 및 후방의 압력 정보 차가 기설정된 값 이상인 경우, 제어부(900)는 이코노마이저(400)의 재생이 필요하다고 판단한다. 구체적으로, 제어부(900)는 이코노마이저(400) 내부에 침착된 수트가 이코노마이저(400) 를 통과하는 배기가스의 흐름을 저해한다고 판단한다.
제어부(900)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 이코노마이저 재생을 실행한다. 구체적으로, 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 열고, 제2 밸브(220)를 닫고, 제3 밸브(230)를 열고, 제4 밸브(260)와 제5 밸브(270) 그리고 제6 밸브(240)를 닫고, 제7 밸브(250)를 연다.
제어부(900)는 열 공급부(700)에서 생성한 열에너지가 이코노마이저(400)로 공급되도록 할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 이코노마이저(400) 내부에 침착된 수트가 연소될 수 있도록, 제3 온도 검출부재(960)와 제4 온도 검출부재(980)가 검출한 정보를 기초로 하여, 이코노마이저(400) 내부가 약 300도 내지 600도 범위의 온도를 유지할 수 있도록 열 공급부(700)를 제어할 수 있다. 이러한 온도 영역으로 열에너지를 기설정된 시간 동안 공급한 후, 제어부(900)는 이코노마이저 재생을 완료할 수 있다.
그리고 제어부(900)는 이코노마이저(400)의 재생이 완료되었다고 판단 한 후, 이코노마이저(400)로 공급되는 열에너지의 공급을 차단시킬 수 있다.
또는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(900)는, 제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)가 검출한 압력 정보 차가 기설정된 값 이상이고 제3 압력 검출부재(950)와 제4 압력 검출부재(970)가 검출한 압력 정보 차가 기설정된 값 이상인 경우, 필터 및 이코노마이저 재생을 동시에 수행한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 필터 및 이코노마이저를 동시해 재생하는 경우, 제1 밸브(210)를 개방하고, 제2 밸브(220)를 닫고, 제3 밸브(230)를 열고, 제4 밸브(260)를 닫고, 제5 밸브(270)와 제6 밸브(240) 그리고 제7 밸브(250)를 연다.
열 공급부(700)에서 생성된 열에너지는 필터 재생라인(810)을 통해 공급되어 필터(600)로 유입되고, 필터 재생라인(810)을 통한 열에너지가 이코노마이저 재생라인(820)을 통해 분기되어 이코노마이저(400)에도 공급된다. 그리고, 필터(600)를 통과한 열에너지는 이코노마이저(400)를 통과해 메인 배관(100)으로 배출될 수 있다. 제어부(900)는 제1 온도 검출부재(920)와 제2 온도 검출부재(940)와 제3 온도 검출부재(960) 그리고 제4 온도 검출부재(980)가 검출한 온도 정보를 기초로 열 공급부(700)가 생산하는 열에너지를 제어한다.
따라서, 제어부(900)는 필터뿐만 아니라 이코노마이저도 함께 재생할 수 있다.
상술한, 제어부(900)의 필터 재생, 이코노마이저 재생, 그리고 필터 및 이코노마이저 재생은 선택적 촉매 환원 동작이 중지된 경우에 관해 서술하였다. 하지만, 선택적 촉매 환원 동작을 수행중인 경우에도 제어부(900)는 필터 또는 이코노마이저 중 어느 하나 이상을 재생시킬 수 있다.
구체적으로, 선택적 촉매 환원 동작 수행중 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 닫고, 제2 밸브(220)와 제4 밸브(260) 그리고 제5 밸브(270)를 열고, 제3 밸브(230)와 제6 밸브(240) 그리고 제7 밸브(250)를 닫는다. 이때, 제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)가 검출한 압력정보 차가 기설정된 값 이상인 경우, 제어부(900)는 필터(600)의 재생이 필요하다고 판단한다. 그리고, 제어부(900)는 제3 밸브(230)와 제6 밸브(240)를 열고 제4 밸브(260)와 제5 밸브(270)를 닫는다.
반응기(200)를 통과한 질소산화물이 저감된 배기가스는 분기 배관(350)을 통해 이코노마이저(400)로 유입된다. 그리고, 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지는 분해챔버(750) 및 필터(600)로 공급된다.
이후, 제어부(900)는 제1 온도 검출부재(920)와 제2 온도 검출부재(940)가 검출한 온도정보를 기초로 필터(600) 내부의 온도가 300도 내지 600도 범위를 갖도록 열 공급부(700)를 제어한다.
또는, 선택적 촉매 환원 동작을 수행중인 경우 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 닫고, 제2 밸브(220)와 제4 밸브(260) 그리고 제5 밸브(270)를 열고, 제3 밸브(230)와 제6 밸브(240) 그리고 제7 밸브(250)를 닫는다. 구체적으로, 선택적 촉매 환원 동작 수행중, 제어부(900)는 제3 압력 검출부재(950)와 제4 압력 검출부재(970)가 압력 정보 차가 기설정된 압력값 이상인 경우 이코노마이저(400)의 재생이 필요하다고 판단한다.
이때, 제어부(900)는 제3 밸브(230)를 열고, 제6 밸브(240)를 닫고, 제7 밸브(250)를 연다. 따라서, 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지는 분해챔버(750) 및 이코노마이저(400)로 공급될 수 있다. 제6 밸브(240)가 닫혀있어, 필터 재생라인(810)을 통과한 열에너지가 필터(600)로 공급되지 않고, 이코노마이저(400)로 공급될 수 있다.
또는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)은 선택적 촉매 환원 동작 수행 중 필터(600) 및 이코노마이저(400)의 재생이 필요한 경우, 제1 밸브(210)를 닫고, 제2 밸브(220)를 열고, 제3 밸브(230)를 열고, 제4 밸브(260)를 닫고, 제5 밸브(270)와 제6 밸브(240) 그리고 제7 밸브(250)를 연다. 그리고 이의 재생과정 및 완료는 상술한 바와 동일하다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참고하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)의 동작 과정을 나타낸다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)은 제어부(900)에 의해 제어되는 제1 밸브(210)와 제2 밸브(220)와 필터 재생밸브(231)와 이코노마이저 재생밸브(232) 그리고 제4 밸브(260)를 더 포함할 수 있다.
제1 밸브(210)는 우회 배관(300) 상에 설치될 수 있다. 제1 밸브(210)는 우회 배관(300)을 개방 또는 폐쇄시켜 우회 배관(300)을 통과하는 배기가스의 흐름을 제어할 수 있다.
제2 밸브(220)는 필터(600) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다. 제2 밸브(220)는 메인 배관(100)을 개방 또는 폐쇄시켜 메인 배관(100)을 통과하는 배기가스의 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 필터(600)는 반응기(200) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다.
필터 재생밸브(231)는 필터 재생라인(810) 상에 설치될 수 있다. 필터 재생밸브(231)는 필터 재생라인(810)을 개방 또는 폐쇄시켜 필터 재생라인(810)을 따라 이동되는 열 공급부(700)가 생성한 열에너지의 공급을 제어할 수 있다.
제4 밸브(260)는 반응기(200) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로, 반응기(200)를 통과하여 메인 배관(100)을 통과하는 배기가스의 흐름을 제어할 수 있다.
이코노마이저 재생밸브(232)는 이코노마이저 재생라인(820)에 설치될 수 있다. 이코노마이저 재생밸브(232)는 이코노마이저 재생라인(820)을 개방 또는 폐쇄시켜 이코노마이저 재생라인(820)을 따라 이동되는 열 공급부(700)가 생성한 열에너지의 공급을 제어할 수 있다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)의 선택적 촉매 환원 동작(SCR)을 설명한다.
선택적 촉매 환원 동작을 수행 중인 경우, 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 닫고, 제2 밸브(220)와 제4 밸브(260)를 열고, 필터 재생밸브(231)와 이코노마이저 재생밸브(232)를 닫는다. 즉, 제어부(900)는 동력발생장치(10)에서 발생된 배기가스가 메인 배관(100)을 통과하며 필터(600)를 통과한다다. 이때, 제어부(900)는 열 공급부(700)에서 발생한 열에너지를 분해챔버(750)로 공급한다. 그리고 분해챔버(750) 내부로 우레아가 공급되고 이렇게 공급된 환원제는 열분해되어 암모니아를 생성한다.
순환 배관(500)을 통과하는 암모니아와 반응기(200)를 통과한 배기가스는 다시 반응기(200) 전방의 메인 배관(100)으로 재유입된다. 암모니아와 혼합된 배기가스는 반응기(200)로 유입되어 질소와 물(또는 수증기)로 분해된다. 이렇게 질소산화물이 저감된 배기가스는 메인 배관(100)을 통해 순환 배관(500)으로 재유입될 수 있다. 또는, 질소산화물이 저감된 배기가스는 이코노마이저(400)를 통과하며 열교환이 이뤄진다.
제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)에서 검출한 필터(600) 전방 및 후방의 압력 정보 차가 기설정된 값 이상인 경우, 제어부(900)는 필터(600)의 재생이 필요하다고 판단한다. 구체적으로, 제어부(900)는 필터(600) 내부에 침착된 수트가 필터(600)를 통과하는 배기가스의 흐름을 저해한다고 판단한다.
제어부(900)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 필터 재생을 실행한다. 구체적으로, 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 개방하고, 제2 밸브(220)와 이코노마이저 재생밸브(232)를 닫고, 필터 재생밸브(231)와 제4 밸브(260)를 연다.
제어부(900)는 필터(600)의 전방의 메인 배관(100)을 폐쇄하고, 열 공급부(700)에서 생성한 열에너지가 필터(600)로 공급되도록 할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 필터(600) 내부에 침착된 수트가 연소될 수 있도록, 제1 온도 검출부재(920)와 제2 온도 검출부재(940)가 검출한 정보를 기초로 하여, 필터(600) 내부가 약 300도 내지 600도 범위의 온도를 유지할 수 있도록 열 공급부(700)를 제어할 수 있다. 이러한 온도 영역으로 열에너지를 기설정된 시간 동안 공급한 후, 제어부(900)는 필터 재생을 완료할 수 있다.
또는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)의 제어부(900)는, 제3 압력 검출부재(950)와 제4 압력 검출부재(970)에서 검출한 이코노마이저(400) 전방 및 후방의 압력 정보 차가 기설정된 값 이상인 경우, 제어부(900)는 이코노마이저(400)의 재생이 필요하다고 판단한다. 구체적으로, 제어부(900)는 이코노마이저(400) 내부에 침착된 수트가 이코노마이저(400)를 통과하는 배기가스의 흐름을 저해한다고 판단한다.
제어부(900)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 이코노마이저 재생을 실행한다. 구체적으로, 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 열고, 제2 밸브(220)와 필터 재생밸브(231)를 닫고, 제4 밸브(260)와 이코노마이저 재생밸브(232)를 연다.
제어부(900)는 열 공급부(700)에서 생성한 열에너지가 이코노마이저(400)로 공급되도록 할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 이코노마이저(400) 내부에 침착된 수트가 연소될 수 있도록, 제3 온도 검출부재(960)와 제4 온도 검출부재(980)가 검출한 정보를 기초로 하여, 이코노마이저(400) 내부가 약 300도 내지 600도 범위의 온도를 유지할 수 있도록 열 공급부(700)를 제어할 수 있다. 이러한 온도 영역으로 열에너지를 기설정된 시간 동안 공급한 후, 제어부(900)는 이코노마이저 재생을 완료할 수 있다.
또는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(102)의 제어부(900)는, 제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)가 검출한 압력 정보가 기설정된 값 이상이고 제3 압력 검출부재(950)와 제4 압력 검출부재(970)가 검출한 압력 정보 차가 기설정된 값 이상인 경우, 필터 및 이코노마이저 재생을 동시에 수행한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 필터 및 이코노마이저를 동시 재생하는 경우, 제1 밸브(210)를 개방하고, 제2 밸브(220)를 닫고, 제4 밸브(260)와 필터 재생밸브(231)와 이코노마이저 재생밸브(232)를 연다.
열 공급부(700)에서 생성된 열에너지는 필터 재생라인(810)을 통해 공급되어 필터(600)로 유입되고, 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지가 이코노마이저 재생라인(820)을 통해 분기되어 이코노마이저(400)에도 공급된다. 또한, 제어부(900)는 제1 온도 검출부재(920)와 제2 온도 검출부재(940)와 제3 온도 검출부재(960) 그리고 제4 온도 검출부재(980)가 검출한 온도 정보를 기초로 열 공급부(700)가 생산하는 열에너지를 제어한다.
따라서, 제어부(900)는 필터뿐만 아니라 이코노마이저도 함께 재생할 수 있다.
상술한, 제어부(900)의 필터 재생, 이코노마이저 재생, 그리고 필터 및 이코노마이저 재생은 선택적 촉매 환원 동작이 중지된 경우에 관해 서술하였다. 하지만, 선택적 촉매 환원 동작을 수행중인 경우에도 제어부(900)는 필터 또는 이코노마이저 중 어느 하나 이상을 재생시킬 수 있다. 즉, 제어부(900)는 선택적 촉매 환원 수행 중인 경우에도, 필터(600)의 재생이 필요한 경우 열 공급부(700)가 생성한 열에너지를 필터 재생라인(810)을 통해 필터(600)로 보낼 수 있고 이코노마이저(400)의 재생이 필요한 경우 열 공급부(700)가 생성한 열에너지를 이코노마이저 재생라인(820)을 통해 이코노마이저(400)로 보낼 수 있다.
또는, 제어부(900)는 선택적 촉매 환원 수행 중인 경우에도, 필터(600)뿐만 아니라 이코노마이저(400)에도 열 공급부(700)에서 생성한 열에너지를 공급할 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10을 참고하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)의 동작 과정을 나타낸다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 제어부(900)에 의해 제어되는 제1 밸브(210)와 제2 밸브(220)와 제3 밸브(230)와 제4 밸브(260)와 제5 밸브(270)와 제6 밸브(240) 그리고 분기 밸브(290)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 밸브(210)와 제2 밸브(220)와 제3 밸브(230)와 제4 밸브(260)와 제5 밸브(270) 그리고 제6 밸브(240)는 앞서 서술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101)과 동일하다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 분기 밸브(290)를 더 포함한다. 분기 밸브(290)는 분기 배관(350) 상에 설치되어, 분기 배관(350)을 통과한 배기가스가 메인 배관(100)으로 합류되는 것을 선택적으로 제어할 수 있다.
도 9를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)의 선택적 촉매 환원 동작(SCR)을 설명한다.
선택적 촉매 환원 동작을 수행 중인 경우, 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 닫고, 제2 밸브(220)와 제4 밸브(260) 그리고 제5 밸브(270)를 열고, 제3 밸브(230)와 제6 밸브(240) 그리고 분기 밸브(290)를 닫는다. 즉, 제어부(900)는 동력발생장치(10)에서 발생된 배기가스가 메인 배관(100)을 통과한다. 이때, 제어부(900)는 열 공급부(700)에서 발생한 열에너지를 분해챔버(750)로 공급한다. 그리고 분해챔버(750) 내부로 우레아가 공급되고 이렇게 공급된 환원제는 열분해되어 암모니아를 생성한다.
순환 배관(500)을 통과하는 암모니아와 반응기(200)를 통과한 배기가스는 다시 반응기(200) 전방의 메인 배관(100)으로 재유입된다. 암모니아와 혼합된 배기가스는 반응기(200)로 유입되어 질소와 물(또는 수증기)로 분해된다. 이렇게 질소산화물이 저감된 배기가스는 메인 배관(100)을 통해 필터(600)로 유입되거나, 순환 배관(500)으로 재유입될 수 있다. 또한, 필터(600)를 통과한 질소산화물이 저감된 배기가스는 이코노마이저(400)를 통과하며 열교환이 이뤄진다.
이때, 제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)에서 검출한 필터(600) 전방 및 후방의 압력 정보 차가 기설정된 값 이상인 경우, 제어부(900)는 필터(600)의 재생이 필요하다고 판단한다. 구체적으로, 제어부(900)는 필터(600) 내부에 침착된 수트가 필터(600)를 통과하는 배기가스의 흐름을 저해한다고 판단한다.
제어부(900)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 필터 재생을 실행한다. 구체적으로, 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 개방하고, 제2 밸브(220)를 닫고, 제3 밸브(230)를 열고, 제4 밸브(260)와 제5 밸브(270)를 닫고, 제6 밸브(240)를 열고, 분기 밸브(290)를 닫는다.
제어부(900)는 필터(600)의 전방과 후방의 메인 배관(100)을 폐쇄하고, 열 공급부(700)에서 생성한 열에너지가 필터(600)로 공급되도록 할 수 있다. 구체적으로, 제어부(900)는 필터(600) 내부에 침착된 수트가 연소될 수 있도록, 제1 온도 검출부재(920)와 제2 온도 검출부재(940)가 검출한 정보를 기초로 하여, 필터(600) 내부가 약 300도 내지 600도 범위의 온도를 유지할 수 있도록 열 공급부(700)를 제어할 수 있다. 이러한 온도 영역으로 열에너지를 기설정된 시간 동안 공급한 후, 제어부(900)는 필터 재생을 완료할 수 있다.
또는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 선택적 촉매 환원 동작 수행 중 필터(600)의 재생이 필요한 경우, 제어부(900)는, 필터 재생을 실행한다. 구체적으로, 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 닫고, 제2 밸브(220)를 열고, 제3 밸브(230)를 열고, 제4 밸브(260)와 제5 밸브(270)를 닫고, 제6 밸브(240)를 열고, 분기 밸브(290)를 닫는다.
즉, 제어부(900)는 선택적 촉매 환원 동작 수행 중 필터(600)의 전방과 후방의 메인 배관(100)을 폐쇄하여 열 공급부(700)에서 생성된 열 에너지가 필터 재생라인(810)을 통해 필터(600)로 공급되도록 한다. 이때, 반응기(200)를 통과한 배기가스는 분기 배관(350)을 통해 필터(600)를 우회하여 메인 배관(100)을 통과하고 이코노마이저(400)를 통과한 후 외부로 배출되거나, 순환 배관(500)으로 재유입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(103)은 분기 배관(350) 및 분기 밸브(290)를 포함하고 있어, 선택적 촉매 환원 수행 중에도 효과적으로 필터(600)의 재생을 수행할 수 있다.
이하, 도 11 및 도 12를 참고하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)의 동작 과정을 나타낸다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)은 제어부(900)에 의해 제어되는 제1 밸브(210)와 제2 밸브(220)와 제3 밸브(230) 그리고 제4 밸브(260)를 더 포함할 수 있다.
제1 밸브(210)는 우회 배관(300) 상에 설치될 수 있다. 제1 밸브(210)는 우회 배관(300)을 개방 또는 폐쇄시켜 우회 배관(300)을 통과하는 배기가스의 흐름을 제어할 수 있다.
제2 밸브(220)는 필터(600) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다. 제2 밸브(220)는 메인 배관(100)을 개방 또는 폐쇄시켜 메인 배관(100)을 통과하는 배기가스의 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 필터(600)는 반응기(200) 전방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다.
제3 밸브(230)는 필터 재생라인(810) 상에 설치될 수 있다. 필터 재생밸브(231)는 필터 재생라인(810)을 개방 또는 폐쇄시켜 필터 재생라인(810)을 따라 이동되는 열 공급부(700)가 생성한 열에너지의 공급을 제어할 수 있다.
제4 밸브(260)는 반응기(200) 후방의 메인 배관(100) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로, 반응기(200)를 통과하여 메인 배관(100)을 통과하는 배기가스의 흐름을 제어할 수 있다.
도 11을 참조하여, 본 발명의 제4 실 시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(104)의 선택적 촉매 환원 동작(SCR)을 설명한다.
선택적 촉매 환원 동작을 수행 중인 경우, 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 닫고, 제2 밸브(220)와 제4 밸브(260)를 열고, 제3 밸브(230)는 닫는다. 즉, 제어부(900)는 동력발생장치(10)에서 발생된 배기가스가 메인 배관(100)을 통과하며 필터(600)를 통과한다. 이때, 제어부(900)는 열 공급부(700)에서 발생한 열에너지를 분해챔버(750)로 공급한다. 그리고 분해챔버(750) 내부로 우레아가 공급되고 이렇게 공급된 환원제는 열분해되어 암모니아를 생성한다.
순환 배관(500)을 통과하는 암모니아와 반응기(200)를 통과한 배기가스는 다시 반응기(200) 전방의 메인 배관(100)으로 재유입된다. 암모니아와 혼합된 배기가스는 반응기(200)로 유입되어 질소와 물(또는 수증기)로 분해된다. 이렇게 질소산화물이 저감된 배기가스는 순환 배관(500)으로 재유입될 수 있다.
반응기(200)를 통과하여 질소산화물이 저감된 배기가스는 이코노마이저(400)를 통과하며 열교환이 이뤄진다.
제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)에서 검출한 필터(600) 전방 및 후방의 압력 정보 차가 기설정된 값 이상인 경우, 제어부(900)는 필터(600)의 재생이 필요하다고 판단한다. 구체적으로, 제어부(900)는 필터(600) 내부에 침착된 수트가 필터(600)를 통과하는 배기가스의 흐름을 저해한다고 판단한다.
제어부(900)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 필터 재생을 실행한다. 구체적으로, 제어부(900)는 제1 밸브(210)를 개방하고, 제2 밸브(220)를 닫고, 제3 밸브(230)와 제4 밸브(260)를 연다.
따라서, 제어부(900)는 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지가 필터 재생라인(810)을 통해 필터(600)로 공급되도록 할 수 있다. 필터(600)의 재생 과정은 상술한 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템들과 동일하다.
제1 압력 검출부재(910)와 제2 압력 검출부재(930)에서 검출한 필터(600) 전방 및 후방의 압력 정보 차가 기설정된 값 이상인 경우, 제어부(900)는 필터(600)의 재생이 필요하다고 판단한다.
이러한 필터(600)의 재생은 선택적 촉매 환원 동작을 수행하는 중에도 열 공급부(700)에서 생성된 열에너지가 필터(600)로 공급되도록 할 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예들에 따른 선택적 촉매 환원 시스템(101,102,103,104)들은 촉매 또는 이코노마이저를 재생시켜 선택적 촉매 환원 시스템의 질소산화물 저감 효율을 효과적으로 향상시킬 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.
100: 메인 배관 101,102,103,104: 선택적 촉매 환원 시스템
200: 반응기 300: 우회 배관
350: 분기 배관 400: 이코노마이저
500: 순환 배관 600: 필터
700: 열 공급부 750: 분해챔버
800: 재생 배관 810: 필터 재생라인
820: 이코노마이저 재생라인 900: 제어부
910,930: 필터 압력 검출부재 920,940: 필터 온도 검출부재
950,970: 이코노마이저 압력 검출부재 960,980: 이코노마이저 온도 검출부재

Claims (10)

  1. 배기가스가 통과하는 메인 배관;
    상기 메인 배관 상에 배치되며, 내부에 촉매가 설치된 반응기;
    상기 반응기를 우회하여 배기가스가 통과하는 우회 배관;
    상기 메인 배관 상에 설치된 이코노마이저;
    상기 반응기 후방의 메인 배관에서 분기되어 상기 반응기 전방의 메인 배관에 합류된 순환 배관;
    상기 메인 배관 상에 설치된 필터;
    상기 순환 배관 상에 설치된 환원제 분해챔버;
    상기 순환 배관 상에 설치되어 상기 환원제 분해챔버와, 상기 필터 그리고 상기 이코노마이저 중 어느 하나 이상으로 열에너지를 공급하는 열 공급부; 및
    상기 열 공급부 전방의 순환 배관에서 분기되어 상기 필터 또는 상기 이코노마이저로 열에너지의 이동을 안내하는 재생 배관
    을 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 필터는 상기 반응기 후방의 메인 배관 상에 설치된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 재생 배관은,
    상기 열 공급부의 열에너지를 상기 이코노마이저로 공급하는 이코노마이저 재생라인; 및
    상기 열 공급부의 열에너지를 상기 필터로 공급하는 필터 재생라인을 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 필터 전방의 메인 배관으로부터 분기되어 상기 필터 후방의 메인 배관에 합류하는 분기 배관을 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 필터는 상기 반응기 전방의 메인 배관 상에 설치된 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  7. 제1항, 제3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에서,
    상기 필터 전방 및 후방의 압력 정보를 검출하는 필터 압력 검출부재;
    상기 필터 전방 및 후방의 온도 정보를 검출하는 필터 온도 검출부재; 및
    상기 필터 압력 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 필터의 재생 필요를 판단하고 상기 필터 온도 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 필터의 재생 상태를 판단하는 제어부
    를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  8. 제1항, 제3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에서,
    상기 이코노마이저 전방 및 후방의 압력 정보를 검출하는 이코노마이저 압력 검출부재;
    상기 필터 전방 및 후방의 온도 정보를 검출하는 이코노마이저 온도 검출부재; 및
    상기 이코노마이저 압력 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 이코노마이저의 재생 필요를 판단하고 상기 이코노마이저 온도 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 이코노마이저의 재생 상태를 판단하는 제어부
    를 더 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  9. 배기가스가 통과하는 메인 배관;
    상기 메인 배관 상에 배치되며, 내부에 촉매가 설치된 반응기;
    상기 반응기를 우회하여 배기가스가 통과하는 우회 배관;
    상기 반응기 후단의 메인 배관에서 분기되어 상기 반응기 전방의 메인 배관에 합류된 순환 배관;
    상기 메인 배관 상에 설치된 필터;
    상기 순환 배관 상에 설치된 환원제 분해챔버;
    상기 순환 배관 상에 설치되어 상기 환원제 분해챔버 또는 상기 필터 중 어느 하나 이상으로 열에너지를 공급하는 열 공급부;
    상기 열 공급부의 열에너지를 상기 필터로 이동되도록 안내하는 재생 배관;
    상기 필터 전방 및 후방의 압력 정보를 검출하는 필터 압력 검출부재;
    상기 필터 전방 및 후방의 온도 정보를 검출하는 필터 온도 검출부재; 및
    상기 필터 압력 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 필터의 재생 필요를 판단하여 상기 필터의 재생시 상기 재생 배관을 통해 열에너지가 상기 필터로 공급 가능하도록 하고, 상기 필터 온도 검출부재에서 검출한 정보를 기초로 상기 필터의 재생 상태를 판단하는 제어부
    를 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템.
  10. 삭제
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