KR20190106290A - System for monitoring a state of catalytic reaction in power plant DeNOx facilities, and method thereof - Google Patents

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Abstract

A system for monitoring a catalytic reaction state of a facility according to an embodiment of the present invention comprises: a catalyst module having a plurality of lattices through which exhaust gas passes; an ammonia supply unit supplying ammonia gas to the catalyst module; an image acquisition unit for acquiring a temperature change resulting from a catalytic reaction between the exhaust gas and the ammonia gas as an image; and a control unit configured to control the ammonia supply unit by determining a degree of the catalytic reaction of each of the lattices based on the obtained image.

Description

발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템 및 그 방법{System for monitoring a state of catalytic reaction in power plant DeNOx facilities, and method thereof}System for monitoring a state of catalytic reaction in power plant DeNOx facilities, and method

본 발명은 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 발전소 탈질 설비 내에 암모니아 촉매의 반응 상태를 카메라를 통해 촬영하고, 촬영된 영상을 세부 구역별 상태에 대한 데이터로 처리하여, 해당 데이터를 기반으로 최적 반응을 위한 각 밸브의 암모니아 투입량을 자동으로 제어함으로써 발전소 탈질 설비 내 각 세부 구역별 암모니아 과다 투입 및 암모니아 가스가 질소산화물의 환원에 관여하지 않고 촉매 모듈을 통과하는 슬립(Slip) 발생을 최소화할 수 있도록 하는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalytic reaction state monitoring system and method of a denitrification plant in power plant. More specifically, the reaction state of the ammonia catalyst in the denitrification plant in a power plant is photographed through a camera, and the photographed image is taken as data for the state of each subregion. By automatically controlling the ammonia input amount of each valve for the optimum reaction based on the data, the ammonia overload and the ammonia gas in each subdivision zone of the power plant denitrification plant are passed through the catalyst module without being involved in the reduction of nitrogen oxides. The present invention relates to a catalytic reaction state monitoring system and method of a power plant denitrification plant, which can minimize slip occurrence.

일반적으로 보일러, 가스 터빈, 가스 엔진, 디젤 엔진 등과 같은 연소 설비나, 내연 기관으로부터 배출되는 배기가스에는 질소산화물(NO, NO2)이 포함되어 있는데, 이러한 오염 물질들은 대기 중으로 배출되기 전에 배출 규제농도 이하로 처리되어야 한다.In general, combustion gases such as boilers, gas turbines, gas engines, diesel engines, and exhaust gases from internal combustion engines contain nitrogen oxides (NO, NO 2 ). These pollutants are regulated before they are released into the atmosphere. It should be treated below concentration.

질소산화물에는 NO, NO2, NO3, N2O, N2O3, N2O5 등이 존재하는 것으로 알려져 있으나, 대기 중에서 검출되는 것은 N2O(nitrous oxide), NO(nitric oxide), NO2(nitrogen dioxide) 등이다. 이중 NO나 NO2는 독성이 있고 대기 중에서 광화학 반응을 일으키지만, N2O는 독성이 없고 광화학 반응과 무관하기 때문에 N2O가 대기 중에 상당한 양이 존재하지만, 대기오염물질로 간주하지 않는다. 따라서 질소산화물이라고 말할 때에는 NO와 NO2를 뜻하며 통상 NOx라고 표기한다.NO, NO 2 , NO 3 , N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 5, etc. are known to be present in the nitrogen oxides. However, N 2 O (nitrous oxide) and NO (nitric oxide) are detected in the atmosphere. NO 2 (nitrogen dioxide). Although NO and NO 2 are toxic and cause photochemical reactions in the atmosphere, N 2 O is not considered to be an air pollutant, although N 2 O is present in a large amount because it is not toxic and independent of photochemical reactions. Therefore, when referred to as nitrogen oxides means NO and NO 2 and is usually written as NOx.

배기가스 중의 전형적인 NOx 구성은 95% NO와 5% NO2이다. NO는 무색무취의 기체로서 대기 중에서 쉽게 황갈색의 NO2로 전환된다. 또한 산성비의 원인이 되기도 하며, O3, HCHO, PAN 등의 각종 산화제를 생성하여 2차 오염을 유발시키고, 광화학 스모그를 유발시킨다.Typical NOx configurations in the exhaust are 95% NO and 5% NO 2 . NO is a colorless, odorless gas that easily converts into tan brown NO 2 in the atmosphere. It may also cause acid rain, produce various oxidants such as O 3 , HCHO, PAN, and cause secondary pollution, and cause photochemical smog.

NOx 제어 방법은 연소 전 탈질, 연소 조건 개선, 그리고 연소 후 탈질의 세 개 분야로 나눌 수 있으며, 이중 연소 후 처리 방법이 효율 면에서 가장 우수하다.The NOx control method can be divided into three areas: pre-combustion denitrification, improved combustion conditions, and post-combustion denitrification. The dual post-combustion method is the best in terms of efficiency.

연소 후 처리법에는 촉매 분해법(catalytic decomposition), 흡착법(adsorption), 복사법(radiation), 선택적 무촉매환원법(selective non-catalytic reduction : SNCR), 비선택적 촉매 환원법(non-selective catalytic reduction : NSCR), 선택적 촉매 환원법(selective catalytic reduction : SCR) 등이 있다. 이 중 가장 효과적인 방법은 선택적 촉매 환원법(SCR)으로 현재까지 많은 연구가 진행되어 왔다. 고정원에서 배출되는 NOx를 90% 이상 제거할 수 있는 기술은 현재로서는 SCR이 유일하다.Post combustion treatments include catalytic decomposition, adsorption, radiation, selective non-catalytic reduction (SNCR), non-selective catalytic reduction (NSCR), Selective catalytic reduction (SCR). The most effective of these is the selective catalytic reduction (SCR) has been studied a lot until now. At present, SCR is the only technology that can remove more than 90% of NOx from fixed sources.

SCR은 상기의 다른 건식법에 비하여 고정자산 투자와 운전비가 저렴하고, 암모니아(NH3) 공급기와 반응기만이 필요한 단순 공정이며, 90% 이상의 높은 NOx 처리율을 얻을 수 있고, 또한 폐수 등의 부산물이 없다.SCR is cheaper in fixed asset investment and operation cost than other dry methods described above, and is a simple process requiring only ammonia (NH 3 ) feeder and reactor, and can achieve high NOx treatment rate of more than 90%, and there are no by-products such as waste water. .

SCR은 도 1에 도시된 바와 같이 NOx가 함유된 배기가스에 암모니아 등의 환원제를 분사하여 촉매 상에서 NOx를 질소(N2)로 환원시키는 방법으로 다음의 수학식1에 따른 화학 반응식으로 보통 표현된다. 도 1은 일반적인 발전소 탈질 설비 내에서 촉매 층에서의 암모니아 및 NOx 반응 과정을 나타낸 도면이다. SCR is a method of reducing NOx to nitrogen (N 2 ) on a catalyst by injecting a reducing agent such as ammonia into the exhaust gas containing NOx, as shown in FIG. 1, and is generally expressed by a chemical reaction formula according to Equation 1 below. . 1 is a view showing the ammonia and NOx reaction process in the catalyst bed in a general power plant denitrification facility.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, 측면 효과식(Side Effect Formula)은 다음 수학식 2에 따른 화학 반응식으로 나타낼 수 있다.Here, the side effect formula may be represented by a chemical reaction according to Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

SCR은 환원제를 이용한다는 점에서 SNCR과 유사하나 촉매를 이용한다는 점과, 따라서 반응 온도가 SNCR보다 낮다는 점이 다르며, 또한 적정 온도에서 매우 높은 NOx 처리율을 보인다.SCR is similar to SNCR in that it uses a reducing agent, but differs in that it uses a catalyst, and thus the reaction temperature is lower than that of SNCR, and also shows a very high NOx treatment rate at an appropriate temperature.

그런데, 대부분의 발전소에서는 탈질 설비에 대해 1 개 내지 2 개 지점에 NOx 계측 센서를 설치하고, 이를 통한 NOx 계측 값만으로 암모니아 투입량을 제어하며, 세부 구역 별 상태 변화와 무관하게 각 밸브 제어를 고정적으로 제어하고 있다. However, in most power plants, NOx measuring sensors are installed at one or two points for the denitrification facility, and the amount of ammonia input is controlled using only the NOx measurement value through this, and the control of each valve is fixed stably regardless of the state change in each subregion. I'm in control.

또한, 모든 계측 지점에 NOx 계측 센서를 설치하는 것에는 한계가 있으며, NOx 계측 값으로 촉매 상태를 추정하기에는 어려움이 있다.In addition, there is a limit to installing the NOx measurement sensor at every measurement point, and it is difficult to estimate the catalyst state by the NOx measurement value.

또한, NOx 계측 센서에 의한 계측 값에 의존하기 때문에 발전소 탈질 설비의 핵심인 촉매 층에서의 세부 구역 별 상태 진단이 어렵다는 문제점이 있다.In addition, since it depends on the measured value by the NOx measurement sensor, there is a problem that it is difficult to diagnose the status of each subdivision in the catalyst bed which is the core of the power plant denitrification facility.

그리고, 촉매 반응 시에 암모니아의 슬립(Slip) 발생 증가로 촉매 성능 저하 및 고장이 자주 발생하고, 이에 따라 매년 수 차례의 정비 기간에 촉매를 육안으로 진단 및 교체하기 때문에 비용이 발생하는 문제점이 있다.In addition, catalyst performance decreases and failures frequently occur due to an increase in slip of ammonia during the catalyst reaction, and accordingly, there is a problem in that costs are generated because the catalyst is visually diagnosed and replaced during several maintenance periods each year. .

한국 등록특허공보 제10-0601054호(등록일 : 2006년07월07일Korean Patent Publication No. 10-0601054 (Registration Date: July 07, 2006)

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 발전소 탈질 설비 내에 암모니아 촉매의 반응 상태를 카메라를 통해 촬영하고, 촬영된 영상을 세부 구역별 상태에 대한 데이터로 처리하며, 해당 데이터를 기반으로 최적 반응을 위한 각 밸브의 암모니아 투입량을 자동으로 제어함으로써 발전소 탈질 설비 내 각 세부 구역별 암모니아 과다 투입 및 암모니아 가스가 질소산화물의 환원에 관여하지 않고 촉매 모듈을 통과하는 슬립 발생을 최소화할 수 있도록 하는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the above-mentioned problems, photographing the reaction state of the ammonia catalyst in the power plant denitrification equipment through the camera, and processes the photographed image as data on the state of each subdivision, and optimal By automatically controlling the ammonia input amount of each valve for the reaction, it is possible to minimize the ammonia overload of each subdivision zone in the power plant denitrification facility and slip generation through the catalyst module without ammonia gas being involved in the reduction of nitrogen oxides. The present invention provides a system and method for monitoring a catalytic reaction state of a power plant denitrification plant.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템은, 배기가스가 통과하는 복수의 격자들을 갖는 촉매 모듈; 상기 촉매 모듈에 암모니아 가스를 공급하는 암모니아 공급부; 상기 배기가스와 상기 암모니아 가스 간의 촉매 반응으로 나타나는 온도 변화를 영상으로 획득하는 영상 획득부; 및 상기 획득된 영상을 기초로 상기 격자들 각각의 상기 촉매 반응의 정도를 판단하여 상기 암모니아 공급부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a catalytic reaction state monitoring system for a power plant denitrification system, including: a catalyst module having a plurality of lattices through which exhaust gas passes; An ammonia supply unit supplying ammonia gas to the catalyst module; An image acquisition unit for acquiring a temperature change resulting from a catalytic reaction between the exhaust gas and the ammonia gas as an image; And a controller configured to control the ammonia supply unit by determining a degree of the catalytic reaction of each of the grids based on the obtained image.

또한, 상기 촉매 모듈의 각 격자들에 대한 픽셀 영역 위치와, 이에 대응된 상기 암모니아 공급부의 각 공급 밸브의 위치가 매핑된 매핑 테이블이 저장된 저장부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a storage unit configured to store a mapping table in which pixel region positions of the grids of the catalyst module and positions of the supply valves of the ammonia supply unit corresponding thereto are mapped.

또한, 상기 영상 획득부는, 상기 격자들 각각에서 상기 촉매 반응의 반응성에 따라 색상이 상이한 상기 영상을 획득할 수 있다.The image acquisition unit may acquire the image having a different color according to the reactivity of the catalytic reaction in each of the gratings.

또한, 상기 제어부는, 상기 획득된 영상에 대해 각 격자별 색상 차이에 따른 명도값들을 비교하여 상기 촉매 반응의 반응성 정도를 분석하는 영상 분석부; 및 상기 분석된 각 격자별 촉매 반응의 반응성 정도에 따라 각 격자의 픽셀 영역 위치에 대응된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어부를 포함할 수 있다.The controller may further include an image analyzer configured to analyze the degree of reactivity of the catalytic reaction by comparing brightness values according to color differences of the grids with respect to the obtained image; And a valve control unit controlling opening and closing of the corresponding supply valve of the ammonia supply unit corresponding to the pixel region position of each lattice according to the degree of reactivity of the catalytic reaction for each lattice.

또한, 상기 영상 분석부는 상기 격자들 중 상기 명도가 높은 경우 상기 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고, 상기 격자들 중 상기 명도가 낮은 경우 상기 촉매 반응의 반응성이 높은 것으로 판단할 수 있다.The image analyzer may determine that the reactivity of the catalytic reaction is low when the brightness of the lattice is high, and that the catalytic reaction is high when the brightness of the lattice is low.

또한, 상기 암모니아 공급부는, 상기 촉매 모듈의 격자 단위당 특정 개수의 공급 밸브가 설치될 수 있다.In addition, the ammonia supply unit, a specific number of supply valves per grid unit of the catalyst module may be installed.

또한, 상기 암모니아 공급부는, 복수 개로 이루어진 상기 격자들에 대해 암모니아 가스의 공급을 위한 공급 라인이 각 격자들을 경유하도록 배치되고, 상기 각 격자들 마다 상기 공급 라인을 통해 공급되는 암모니아 가스를 분사하기 위한 공급 밸브가 각각 배치될 수 있다.The ammonia supply unit may be configured such that a supply line for supplying ammonia gas to the plurality of grids is provided via the grids, and injects the ammonia gas supplied through the supply line for each grid. Feed valves may be arranged respectively.

그리고, 상기 제어부는, 상기 영상을 격자 단위로 분석하여 색상 차이에 따른 명도가 높은 격자를 상기 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고, 상기 명도가 높은 격자의 픽셀 영역 위치에 대응된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브를 인식하여, 인식된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브의 유지보수가 필요하다는 메시지를 생성할 수 있다.The controller may analyze the image in a lattice unit to determine that the lattice having high brightness according to the color difference is low in reactivity of the catalytic reaction, and that the ammonia supply unit corresponding to the pixel area of the lattice having high brightness The supply valve may be recognized to generate a message indicating that maintenance of the supply valve of the recognized ammonia supply unit is required.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 방법은, 배기가스가 통과하는 복수의 격자들을 갖는 촉매 모듈과, 상기 촉매 모듈에 암모니아 가스를 공급하는 암모니아 공급부를 포함하는 시스템의 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 방법으로서, 상기 암모니아 공급부가, 배기가스가 상기 복수의 격자들을 통과하는 상기 촉매 모듈에 암모니아 가스를 공급하는 단계; 영상 획득부가, 상기 배기가스와 상기 암모니아 가스 간의 촉매 반응으로 나타나는 온도 변화를 영상으로 획득하는 단계; 제어부가, 상기 영상을 격자 단위로 분석하는 단계; 및 상기 제어부가, 상기 획득된 영상을 기초로 상기 격자들 각각의 상기 촉매 반응의 정도를 판단하여 상기 암모니아 공급부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.On the other hand, the catalytic reaction state monitoring method of the power plant denitrification facility according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the catalyst module having a plurality of grids through which the exhaust gas, and supplying ammonia gas to the catalyst module A method of monitoring a catalytic reaction state of a power plant denitrification facility of a system comprising an ammonia supply unit, the method comprising: supplying ammonia gas to the catalyst module through which the exhaust gas passes through the plurality of grids; Acquiring, by an image acquisition unit, a temperature change resulting from a catalytic reaction between the exhaust gas and the ammonia gas as an image; Analyzing, by the controller, the image in grid units; And controlling, by the control unit, the ammonia supply unit by determining the degree of the catalytic reaction of each of the grids based on the obtained image.

또한, 상기 영상으로 획득하는 단계는, 상기 영상 획득부가 상기 격자들 각각에서 상기 촉매 반응의 반응성에 따라 색상이 상이한 상기 영상을 획득할 수 있다. In the obtaining of the image, the image obtaining unit may obtain the image having a different color according to the reactivity of the catalytic reaction in each of the gratings.

또한, 상기 분석하는 단계는, 상기 제어부의 영상 분석부가 상기 획득된 영상에 대해 각 격자별 색상 차이에 따른 명도값들을 비교하여 상기 촉매 반응의 반응성 정도를 분석할 수 있다.In the analyzing, the image analysis unit of the controller may analyze the degree of reactivity of the catalytic reaction by comparing the brightness values according to the color difference of each grid with respect to the obtained image.

또한, 상기 분석하는 단계는, 상기 영상 분석부가 상기 격자들 중 상기 명도가 높은 경우 상기 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고, 상기 격자들 중 상기 명도가 낮은 경우 상기 촉매 반응의 반응성이 높은 것으로 판단할 수 있다.The analyzing may include determining that the reactivity of the catalytic reaction is low when the brightness of the gratings is high, and that the catalytic reaction is high when the brightness of the gratings is low. can do.

또한, 상기 제어하는 단계는, 밸브 제어부가 상기 분석된 각 격자별 촉매 반응의 반응성 정도에 따라 각 격자의 픽셀 영역 위치에 대응된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브의 개폐를 제어할 수 있다.In the controlling step, the valve control unit may control the opening and closing of the corresponding supply valve of the ammonia supply unit corresponding to the pixel region position of each lattice according to the degree of reactivity of the catalytic reaction for each lattice.

그리고, 상기 분석하는 단계는 상기 제어부가 상기 영상을 격자 단위로 분석하여 색상 차이에 따른 명도가 높은 격자를 상기 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고, 상기 제어하는 단계는 상기 제어부가 상기 명도가 높은 격자의 픽셀 영역 위치에 대응된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브를 인식하여, 인식된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브의 유지보수가 필요하다는 메시지를 생성할 수 있다.In the analyzing, the controller analyzes the image in a lattice unit, and determines that the lattice having high brightness according to the color difference is low in reactivity of the catalytic reaction. The corresponding supply valve of the ammonia supply unit corresponding to the position of the pixel region of the grid may be recognized to generate a message indicating that maintenance of the corresponding supply valve of the recognized ammonia supply unit is required.

본 발명의 다른 양상들, 장점들 및 특징들은 다음의 섹션들: 도면의 간단한 설명, 상세한 설명 및 청구범위를 포함하는 전체 출원 명세서에 기재된 내용에 기초하여 보다 명백해질 것이다.Other aspects, advantages and features of the present invention will become more apparent on the basis of the following sections: Contents set forth in the entire application specification, including the following brief description, detailed description and claims.

본 발명에 의하면, 발전소 탈질 설비 내 촉매 상태 확인을 위한 특수 카메라 계측 방식을 이용하고, 실시간 영상 이미지 처리 기술을 통해 촉매 층의 세부 구역 별 반응 상태를 데이터화 하고, 해당 데이터를 기반으로 최적 반응을 위한 각 밸브의 암모니아 가스의 투입량을 자동으로 제어할 수 있다.According to the present invention, a special camera measuring method for checking the catalyst state in a power plant denitrification facility is used, and the reaction state of each zone of the catalyst layer is data-processed through real-time image processing technology, and the optimum reaction is performed based on the corresponding data. The input amount of ammonia gas in each valve can be controlled automatically.

따라서, 촉매의 각 세부 구역 별 반응 상태에 따라 암모니아 공급 밸브를 자동으로 제어함에 따라 과다 투입, 슬립 발생을 최소화 할 수 있으며, 발전소 운전 비용을 감소할 수 있으며, 고장을 예방할 수 있다.Therefore, by automatically controlling the ammonia supply valve according to the reaction state of each subdivision of the catalyst, it is possible to minimize the excessive input, the occurrence of slip, reduce the operating cost of the power plant, and prevent the failure.

그리고, 각 세부 구역 별로 촉매 반응 상태를 확인할 수 있게 됨에 따라 촉매 교체가 필요한 시기를 예측할 수 있으며, 그에 따라 정비 비용을 감소할 수 있다.And, as it is possible to confirm the catalytic reaction state for each subdivision, it is possible to predict when the catalyst needs to be replaced, thereby reducing maintenance costs.

도 1은 일반적인 발전소 탈질 설비 내에서 촉매 층에서의 암모니아 및 NOx 반응 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 촉매의 반응 상태를 카메라로 촬영하는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 공급부의 각 공급 밸브가 배치된 예를 나타낸 촉매 모듈의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 촉매 모듈의 격자 단위 촉매 반응율을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the ammonia and NOx reaction process in the catalyst bed in a general power plant denitrification facility.
Figure 2 is a block diagram schematically showing the configuration of a catalytic reaction state monitoring system of a power plant denitrification apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an example of photographing the reaction state of the ammonia catalyst according to an embodiment of the present invention with a camera.
4 is a plan view of a catalyst module showing an example in which each supply valve of the ammonia supply unit according to the embodiment of the present invention is disposed.
5 is a flowchart illustrating an operation of a method for monitoring a catalytic reaction state of a power plant denitrification facility according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a lattice unit catalytic reaction rate of a catalyst module according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.

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 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.When a portion is referred to as being "above" another portion, it may be just above the other portion or may be accompanied by another portion in between. In contrast, when a part is mentioned as "directly above" another part, no other part is involved between them.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.Terms such as first, second, and third are used to describe various parts, components, regions, layers, and / or sections, but are not limited to these. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as the second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the invention.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for reference only to specific embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of "comprising" embodies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and / or component, and the presence of other characteristics, region, integer, step, operation, element and / or component It does not exclude the addition.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating relative space such as "below" and "above" may be used to more easily explain the relationship of one part to another part shown in the drawings. These terms are intended to include other meanings or operations of the device in use with the meanings intended in the figures. For example, if the device in the figure is reversed, any parts described as being "below" of the other parts are described as being "above" the other parts. Thus, the exemplary term "below" encompasses both up and down directions. The device can be rotated 90 degrees or at other angles, the terms representing relative space being interpreted accordingly.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Commonly defined terms used are additionally interpreted to have a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed contents, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 촉매의 반응 상태를 카메라로 촬영하는 예를 나타낸 도면이다.Figure 2 is a block diagram schematically showing the overall configuration of the catalytic reaction state monitoring system of the power plant denitrification apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a camera for photographing the reaction state of the ammonia catalyst according to an embodiment of the present invention An example is shown.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템(200)은, 촉매 모듈(110), 암모니아 공급부(120), 영상 획득부(130), 저장부(140), 제어부(150)를 포함할 수 있다.2 and 3, the catalytic reaction state monitoring system 200 of a power plant denitrification facility according to an embodiment of the present invention includes a catalyst module 110, an ammonia supply unit 120, an image acquisition unit 130, and storage. The unit 140 and the controller 150 may be included.

촉매 모듈(110)는 배기가스가 통과하는 복수의 격자들(112)을 포함할 수 있다. 촉매 모둘(110)은 격자 들(112)이 연속되는 벌집 모양의 구조를 가질 수 있다. 여기서, 배기가스는 터빈의 연소 장치에서 배출되는 연소 배기가스를 의미할 수 있으며, 질소산화물(NOx)을 함유할 수 있다.The catalyst module 110 may include a plurality of grids 112 through which the exhaust gas passes. Catalyst module 110 may have a honeycomb structure in which the lattice 112 is continuous. Here, the exhaust gas may mean a combustion exhaust gas discharged from the combustion device of the turbine, and may contain nitrogen oxides (NOx).

암모니아 공급부(120)는 촉매 모듈(110)에 암모니아 가스를 공급할 수 있다. 즉, 암모니아 공급부(120)는 배기가스 중에 함유된 질소산화물(NOx)을 제거하기 위한 암모니아 가스를 촉매로 배기가스가 통과하는 촉매 모듈(110)에 공급할 수 있다. 이때 암모니아 공급부(120)는 촉매 모듈(110)의 격자 단위당 특정 개수로 설치되는 공급 밸브를 포함할 수 있다.The ammonia supply unit 120 may supply ammonia gas to the catalyst module 110. That is, the ammonia supply unit 120 may supply ammonia gas for removing nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas to the catalyst module 110 through which the exhaust gas passes as a catalyst. In this case, the ammonia supply unit 120 may include a supply valve installed in a specific number per grid unit of the catalyst module 110.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 촉매 모듈(110)를 통과하는 질소산화물(NOx)을 함유하는 배기가스에 대하여 암모니아 공급부(120)에서 촉매로서 암모니아 가스를 환원제로 분사하여 수학식1에 따른 화학 반응이 일어나는 것을 영상 획득부(130)를 통해 탐지할 수 있다. 이 때, 촉매 모듈(110)에서는 촉매로 사용된 암모니아 가스가 NOx를 질소(N2)로 환원시킴으로써 배기가스 중의 질소산화물(NOx)을 제거하는 공정이 수행될 수 있다. 이러한 공정에서 암모니아 촉매의 반응 상태를 카메라로 촬영하여 진단하는 것이 본 발명의 목적이라 할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the ammonia supply unit 120 injects ammonia gas as a catalyst in the ammonia supply unit 120 with respect to the exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx) passing through the catalyst module 110 to the chemical reaction according to equation (1). This may be detected through the image acquisition unit 130. At this time, in the catalyst module 110, a process of removing nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas may be performed by ammonia gas used as a catalyst to reduce NOx to nitrogen (N 2 ). In this process, it is an object of the present invention to diagnose the reaction state of the ammonia catalyst by photographing the camera.

암모니아 공급부(120)는, 촉매 모듈(110)의 복수 개로 이루어진 격자들(112)에 대해 암모니아 가스의 공급을 위한 공급 라인이 각 격자들(112)을 경유하도록 배치되고, 촉매 모듈(110)의 각 격자들(112) 마다 공급 라인을 통해 공급되는 암모니아 가스를 분사하기 위한 공급 밸브가 각각 배치될 수 있다.The ammonia supply part 120 is arranged such that a supply line for supplying ammonia gas to each of the gratings 112 formed of the plurality of catalyst modules 110 passes through the gratings 112. Each grating 112 may be provided with a supply valve for injecting ammonia gas supplied through the supply line, respectively.

영상 획득부(130)는 배기가스와 암모니아 가스 간의 촉매 반응으로 나타나는 온도 변화를 영상으로 획득할 수 있다. 즉, 영상 획득부(120)는, 열에 따른 온도 변화를 촬영하는 카메라를 구비하고, 격자들(112) 각각에서 촉매 반응의 반응성에 따라 카메라를 통해 색상이 상이한 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 카메라는 예를 들면, 열을 추적, 탐지하여 열의 온도 데이터에 따라 영상을 생성하는 열화상 카메라를 포함할 수 있다. 열화상 카메라는 열원으로부터 복사되는 열 에너지를 검출하는데, 열 에너지를 전자파의 일종인 적외선 파장으로 검출하여 피사체 표면의 복사열 강도에 따라 각각의 색상으로 표출한다. 다만, 카메라의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 영상 획득부(130)는 격자들(112) 간의 반응성 차이로 인한 온도 변화를 감지할 수 있는 카메라를 포함할 수 있다.The image acquisition unit 130 may acquire a temperature change resulting from the catalytic reaction between the exhaust gas and the ammonia gas as an image. That is, the image acquisition unit 120 may include a camera photographing a temperature change according to heat, and may acquire an image having a different color through the camera according to the reactivity of the catalytic reaction in each of the gratings 112. Here, the camera may include, for example, a thermal imaging camera that tracks and detects heat to generate an image according to the temperature data of the heat. The thermal imaging camera detects thermal energy radiated from a heat source. The thermal imager detects thermal energy as an infrared wavelength, which is a kind of electromagnetic waves, and displays each color according to the intensity of radiant heat on the surface of a subject. However, the type of camera is not particularly limited, and the image acquisition unit 130 may include a camera capable of detecting a temperature change due to a difference in reactivity between the gratings 112.

촉매 모듈(110)에서는 배기가스의 질소산화물(NOx)과 촉매로서의 암모니아 가스가 수학식1과 같이 서로 반응하여 흡열 반응에 따른 온도 변화가 발생할 수 있다. 이때, 화학 반응에 따른 온도는 올라가고, 그에 따라 카메라를 통해 획득한 영상에서는 온도가 높은 부분은 붉은색 계통으로 나타나고, 온도가 낮은 부분은 푸른색 계통으로 나타날 수 있다.In the catalyst module 110, the nitrogen oxide (NOx) of the exhaust gas and the ammonia gas as the catalyst may react with each other as in Equation 1 to generate a temperature change due to an endothermic reaction. At this time, the temperature according to the chemical reaction is increased, and accordingly, in the image acquired through the camera, a high temperature portion may appear as a red system, and a low temperature portion may appear as a blue system.

이에, 영상 획득부(130)는 배기가스가 촉매 모듈(110)의 격자들(112)을 통과할 때 암모니아 공급부(120)에서 공급되는 암모니아 가스와 배기가스의 질소산화물(NOx) 간의 촉매 반응에 따라 나타나는 온도 변화를 카메라로 촬영하여 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 카메라의 설치는 다음과 같은 위치에 설치할 수 있다. 평면적으로, 촉매 모듈(110)를 기준으로 가운데에 한 개의 카메라를 설치할 수 있다. 또한 촉매 모듈(110)를 기준으로 테두리에 하나씩 설치될 수 있다.Thus, the image acquisition unit 130 is a catalyst reaction between the ammonia gas supplied from the ammonia supply unit 120 and the nitrogen oxide (NOx) of the exhaust gas when the exhaust gas passes through the grids 112 of the catalyst module 110. An image may be acquired by photographing the temperature change that appears according to the camera. Here, the installation of the camera can be installed in the following positions. In plan view, one camera may be installed in the center of the catalyst module 110. In addition, the catalyst module 110 may be installed one by one on the rim.

저장부(140)는 촉매 모듈(110)의 각 격자들(112)에 대한 픽셀 영역 위치와, 픽셀 영역 위치에 대응된 암모니아 공급부(120)의 각 공급 밸브의 위치가 매핑된 매핑 테이블이 저장될 수 있다.The storage unit 140 may store a mapping table in which pixel region positions of the grids 112 of the catalyst module 110 and positions of respective supply valves of the ammonia supply unit 120 corresponding to the pixel region positions are mapped. Can be.

제어부(150)는 획득된 영상을 기초로 격자들(112) 각각의 촉매 반응의 정도를 판단하여 암모니아 공급부(120)를 제어할 수 있다. 제어부(150)는 저장부(140)에 저장된 공급 밸브의 위치 및 영상 획득부(120)가 획득한 격자들(112) 간의 촉매 반응의 반응성 차이를 기초로 격자들(112) 각각에 공급되는 암모니아 가스의 양을 조절할 수 있다.The controller 150 may control the ammonia supply unit 120 by determining the degree of catalytic reaction of each of the gratings 112 based on the obtained image. The controller 150 supplies ammonia to each of the gratings 112 based on the position of the supply valve stored in the storage 140 and the reactivity difference of the catalytic reaction between the gratings 112 obtained by the image obtaining unit 120. The amount of gas can be controlled.

제어부(150)는 영상 분석부(152) 및 밸브 제어부(154)를 포함할 수 있다. The controller 150 may include an image analyzer 152 and a valve controller 154.

영상 분석부(152)는 획득된 영상에 대해 각 격자별(112) 색상 차이에 따른 명도값들을 비교하여 촉매 반응의 반응성 정도를 분석할 수 있다. 예를 들면, 영상 분석부(152)는 온도 변화에 따른 색상이 푸른색에 해당하는 격자 픽셀 영역과, 온도 변화에 따른 색상이 붉은색에 해당하는 격자 픽셀 영역으로 구분할 수 있다.The image analyzer 152 may analyze the degree of reactivity of the catalytic reaction by comparing the brightness values according to the color difference of each grid 112 with respect to the obtained image. For example, the image analyzer 152 may divide the grid pixel area corresponding to a blue color according to the temperature change and the grid pixel area corresponding to a red color according to the temperature change.

영상 분석부(152)는 격자들(112) 중 명도가 높은 경우 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고, 격자들(112) 중 명도가 낮은 경우 촉매 반응의 반응성이 높은 것으로 판단할 수 있다.The image analyzer 152 may determine that the reactivity of the catalytic reaction is low when the brightness of the gratings 112 is high, and may determine that the reactivity of the catalytic reaction is high when the brightness of the gratings 112 is low.

밸브 제어부(154)는 영상 분석부(152)의 분석된 각 격자별(112) 촉매 반응의 반응성 정도에 따라 각 격자들(112)의 픽셀 영역 위치에 대응된 암모니아 공급부(120)의 해당 공급 밸브의 개폐를 제어할 수 있다.The valve control unit 154 may supply a corresponding supply valve of the ammonia supply unit 120 corresponding to the pixel region position of each of the grids 112 according to the degree of reactivity of each of the grids 112 analyzed by the image analyzer 152. Can control the opening and closing of the

그리고, 제어부(150)는, 영상을 격자 단위로 분석하여 색상 차이에 따른 명도가 높은 격자(112)을 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고, 명도가 높은 격자(112)의 픽셀 영역 위치에 대응된 암모니아 공급부(120)의 해당 공급 밸브를 인식하고, 인식된 암모니아 공급부(120)의 해당 공급 밸브의 유지보수가 필요하다는 메시지를 생성하여 담당자 단말기 또는 관리 장치로 전송해 줄 수 있다.In addition, the controller 150 analyzes the image in a lattice unit to determine that the grating 112 having high brightness according to the color difference is low in reactivity of the catalytic reaction, and corresponds to the pixel region position of the grating 112 having high brightness. Recognizing the corresponding supply valve of the ammonia supply unit 120, and generates a message that the maintenance of the corresponding supply valve of the recognized ammonia supply unit 120 may be generated and transmitted to the person in charge terminal or management device.

도 2에 도시하지는 않았지만, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템(200)은 질소 산화물(NOx)의 배출량을 검출하는 질소 산화물(NOx) 계측 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 질소 산화물(NOx) 계측 센서(미도시)는 질소 산화물(NOx)의 농도를 실시간으로 측정하거나 질소 산화물(NOx)의 배출량을 검출하고, 검출된 질소산화물 검출신호를 제어부(150)에 전달할 수 있다.Although not shown in FIG. 2, the catalytic reaction state monitoring system 200 of a power plant denitrification facility may include a nitrogen oxide (NOx) measurement sensor (not shown) that detects an emission of nitrogen oxides (NOx). The nitrogen oxide (NOx) measurement sensor (not shown) may measure the concentration of nitrogen oxide (NOx) in real time or detect the emission of nitrogen oxide (NOx), and may transmit the detected nitrogen oxide detection signal to the controller 150. .

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 공급부의 각 공급 밸브가 배치된 예를 나타낸 촉매 모듈의 평면도이다.4 is a plan view of a catalyst module showing an example in which each supply valve of the ammonia supply unit according to the embodiment of the present invention is disposed.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 암모니아 공급부(120)는, 격자 형상의 격자(112)가 복수 개로 이루어진 촉매 모듈(110)의 표면 상에, 암모니아 가스의 공급을 위한 공급 라인(122)이 각 격자들(112)을 경유하도록 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4, the ammonia supply unit 120 according to an embodiment of the present invention may include a supply line for supplying ammonia gas on the surface of the catalyst module 110 including a plurality of lattice-shaped lattice 112. 122 may be arranged to pass through each of the gratings 112.

또한, 공급 밸브(124)는 공급 라인(122)에 복수 개로 제공될 수 있다. 공급 밸브(124)는 촉매 모듈(110)의 각 격자들(112)마다 각각 배치될 수 있다. 공급 밸브(124)는 별도의 제어를 통해 각각의 격자들(112)에 공급하는 암모니아 가스의 양을 조절할 수 있다.In addition, a plurality of supply valves 124 may be provided in the supply line 122. Feed valve 124 may be disposed for each of the gratings 112 of the catalyst module 110, respectively. The supply valve 124 may adjust the amount of ammonia gas supplied to each of the gratings 112 through separate control.

이때, 공급 밸브(124)는 도 4에 도시된 바와 같이 격자 형상의 모든 격자들(112)에 각각 하나씩 배치되어 있는 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 두 개의 격자(112)마다 배치되거나, 그 이상의 격자(112)마다 하나씩 배치될 수 있다. 즉, 촉매 모듈(110)에서 격자 단위의 모든 격자들(112)을 경유하도록 공급 라인(122)이 배치되고, 그 공급 라인(122) 상에 하나 이상의 격자 단위로 공급 밸브(124)가 각각 배치될 수 있다.In this case, as illustrated in FIG. 4, the supply valve 124 is illustrated as being disposed one by one on all the gratings 112 having a grid shape. However, the supply valve 124 is not limited thereto and may be disposed every two gratings 112 or more. One per grid 112 may be disposed. That is, the supply line 122 is disposed in the catalyst module 110 via all the grids 112 in the lattice unit, and the supply valve 124 is disposed in the one or more lattice units on the supply line 122, respectively. Can be.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.5 is a flowchart illustrating an operation of a method for monitoring a catalytic reaction state of a power plant denitrification facility according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템(200)에서, 암모니아 공급부(120)는 배기가스가 복수의 격자들(112)을 통과하는 촉매 모듈(110)에 암모니아 가스를 공급할 수 있다(S510).2 to 5, in the catalytic reaction state monitoring system 200 of a power plant denitrification facility according to an embodiment of the present invention, the ammonia supply unit 120 includes a catalyst through which exhaust gas passes through a plurality of grids 112. Ammonia gas may be supplied to the module 110 (S510).

즉, 암모니아 공급부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 촉매 모듈(110)의 각 격자들(112)마다 경유하는 공급 라인(122) 상에 설치된 각각의 공급 밸브(124)를 통해 암모니아 가스를 각각 분사하여 각 격자들(112)에 공급할 수 있다.That is, the ammonia supply unit 120 supplies ammonia gas through each supply valve 124 installed on the supply line 122 passing through each of the gratings 112 of the catalyst module 110 as shown in FIG. 4. Each spray may be supplied to the gratings 112.

이어, 영상 획득부(130)는 배기가스와 암모니아 가스 간의 촉매 반응으로 나타나는 온도 변화를 촉매 반응 영상으로 획득할 수 있다(S520).Subsequently, the image acquisition unit 130 may acquire a temperature change, which is indicated by the catalytic reaction between the exhaust gas and the ammonia gas, as the catalytic reaction image (S520).

즉, 영상 획득부(130)는 배기가스가 촉매 모듈(110)의 각 격자들(112)을 통과할 때 암모니아 공급부(120)에서 공급되는 암모니아 가스와 배기가스의 질소산화물(NOx) 간의 촉매 반응에 따라 나타나는 온도 변화를 카메라로 촬영하여 촉매 반응 영상을 획득할 수 있다. That is, the image acquisition unit 130 is a catalytic reaction between the ammonia gas supplied from the ammonia supply unit 120 and the nitrogen oxide (NOx) of the exhaust gas when the exhaust gas passes through the grids 112 of the catalyst module 110. The change in temperature that appears according to the camera can be obtained by the catalytic reaction image.

이때, 영상 획득부(130)는 격자들(112) 각각에서 촉매 반응의 반응성에 따라 색상이 상이한 촉매 반응 영상을 획득할 수 있다. In this case, the image acquisition unit 130 may obtain a catalytic reaction image having a different color according to the reactivity of the catalytic reaction in each of the gratings 112.

암모니아 가스의 촉매 반응에 따라 획득한 촉매 반응 영상은 촉매 모듈(110)의 각 격자들(112)마다 예를 들면, 온도가 높은 부분의 색상은 붉은색 계통으로 나타나고, 온도가 낮은 부분의 색상은 푸른색 계통으로 나타날 수 있다. 즉, 촉매 모듈(110)에 대해 열화상 카메라를 통해 촬영하여 획득한 촉매 반응 영상은 암모니아 가스가 충분히 공급되는 격자(112) 부분에는 촉매 반응이 활발히 일어나므로 온도가 높아 붉은색 계통으로 나타날 수 있고, 암모니아 가스가 충분히 공급되지 못하는 격자(112) 부분에는 촉매 반응이 활발히 일어나지 않으므로 온도가 낮아 푸른색 계통으로 나타날 수 있다.The catalytic reaction image acquired according to the catalytic reaction of ammonia gas is displayed in each of the grids 112 of the catalyst module 110, for example, the color of the high temperature part is represented by a red color system, and the color of the low temperature part is May appear blue. That is, the catalytic reaction image obtained by photographing the catalyst module 110 through the thermal imaging camera may be a red system due to the high temperature because the catalytic reaction occurs actively in the portion of the grating 112 which is sufficiently supplied with ammonia gas. In addition, since the catalytic reaction does not occur actively in the portion of the grating 112 that is not sufficiently supplied with ammonia gas, the temperature may be low and may appear as a blue system.

이어, 제어부(150)는 획득한 촉매 반응 영상을 격자 단위로 분석할 수 있다(S530).Subsequently, the controller 150 may analyze the obtained catalytic reaction image in units of grids (S530).

즉, 제어부(150)에서 영상 분석부(152)는 획득된 영상에 대해 각 격자별(112) 색상 차이에 따른 명도값들을 비교하여 촉매 반응의 반응성 정도를 분석할 수 있다. 예를 들면, 격자 단위 별로 촉매 반응으로 나타나는 온도 변화가 상이하여 영상에 나타나는 색상이 격자들(112) 별로 차이가 발생할 수 있다. 이 때, 명도값이 낮은 픽셀 영역과, 명도값이 높은 픽셀 영역으로 구분될 수 있다.That is, the image analyzer 152 in the controller 150 may analyze the degree of reactivity of the catalytic reaction by comparing the brightness values according to the color difference of each grid 112 with respect to the obtained image. For example, since the temperature change caused by the catalytic reaction is different for each lattice unit, the color appearing in the image may be different for each lattice 112. In this case, the pixel region may be divided into a low brightness region and a high brightness region.

또한, 제어부(150)는 촉매 모듈(110)에 대한 촉매 반응 영상에 대해 도 6에 도시된 바와 같이 격자 단위로 촉매 반응율을 산출할 수 있다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 촉매 모듈의 격자 단위 촉매 반응율을 나타낸 도면이다. 즉, 제어부(150)는 각 격자들(112) 별로 명도값을 분석하여, 그 명도값에 따라 격자별 촉매 반응율을 산출할 수 있다. 제어부(150)는 격자들(112) 간의 촉매 반응율을 기초로 격자들(112) 각각에 제공하는 암모니아 가스의 양을 제어할 수 있다.In addition, the controller 150 may calculate the catalytic reaction rate in units of lattice as shown in FIG. 6 with respect to the catalytic reaction image of the catalyst module 110. FIG. 6 is a diagram illustrating a lattice unit catalytic reaction rate of a catalyst module according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. That is, the controller 150 may analyze the brightness value for each of the grids 112 and calculate the catalytic reaction rate for each grid according to the brightness value. The controller 150 may control the amount of ammonia gas provided to each of the gratings 112 based on the catalytic reaction rate between the gratings 112.

또한, 제어부(150)는 촉매 모듈(110)의 각 격자들(112)에 설치된 질소산화물(NOx) 계측 센서를 통해 촉매 반응에 공급되는 암모니아 가스의 공급량을 검출하여 격자 단위로 촉매 반응율을 산출할 수 있다.In addition, the controller 150 may detect the amount of ammonia gas supplied to the catalytic reaction through a nitrogen oxide (NOx) measuring sensor installed in each of the grids 112 of the catalyst module 110 to calculate the catalytic reaction rate in units of grids. Can be.

이어, 제어부(150)는 촉매 반응 영상의 분석 결과에 따라 각 격자 별 촉매 반응의 반응성 정도를 판단할 수 있다(S540).Subsequently, the controller 150 may determine the degree of reactivity of the catalytic reaction for each lattice according to the analysis result of the catalytic reaction image (S540).

즉, 영상 분석부(152)는 격자들(112) 중 명도가 높은 격자를 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고, 격자들(112) 중 명도가 낮은 격자를 촉매 반응의 반응성이 높은 것으로 판단할 수 있다. That is, the image analyzer 152 may determine that the lattice having high brightness among the gratings 112 has low reactivity of the catalytic reaction, and that the image having low brightness among the gratings 112 may have high reactivity of the catalytic reaction. Can be.

예를 들면, 영상 분석부(152)는 다른 격자들(112)에 비해 명도값이 높은 격자(112)를 촉매 반응의 반응성이 낮은 영역으로 판단할 수 있다. 즉, 영상 분석부(152)는 영상의 격자들(112) 중 암모니가 가스가 충분히 공급되지 않아 촉매 반응이 활발하지 못하거나 암모니아 가스가 완전히 소모되지 않고 대기중으로 방출되어 촉매 반응이 활발하지 못한 상태로 획득된 영상의 색상이 명도가 높은 푸른색 계통으로 나타난 격자(112)를 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단할 수 있다. 이때, 암모니아 촉매 반응에서 암모니아 가스가 완전히 소모되지 않고 대기 중으로 방출되는 것을 "암모니아 슬립(ammonia slip)"이라고 한다.For example, the image analyzer 152 may determine the grating 112 having a higher brightness value than the other gratings 112 as a region having low reactivity of the catalytic reaction. That is, the image analyzing unit 152 is in a state in which the ammonia of the gratings 112 of the image is not sufficiently supplied with the catalyst and thus the catalytic reaction is not active or the ammonia gas is not completely consumed and is released into the atmosphere so that the catalytic reaction is not active. The lattice 112 represented by the blue color having a high brightness of the obtained image may be determined to have low reactivity of the catalytic reaction. At this time, the release of ammonia gas into the atmosphere without being completely consumed in the ammonia catalyst reaction is referred to as "ammonia slip".

또한, 영상 분석부(152)는 다른 격자들(112)에 비해 명도값이 낮은 격자(112)를 촉매 반응의 반응성이 높은 영역으로 판단할 수 있다. 즉, 영상 분석부(152)는 영상의 격자들(112) 중 암모니아 가스가 충분히 공급되어 촉매 반응이 활발함에 따라 획득된 영상의 색상이 명도가 낮은 진한 붉은색 계통으로 나타난 격자(112)를 촉매 반응의 반응성이 높은 것으로 판단할 수 있다.In addition, the image analyzer 152 may determine the grating 112 having a lower brightness than the other gratings 112 as a region having high reactivity of the catalytic reaction. That is, the image analyzer 152 catalyzes the grating 112 represented by a dark red system having a low brightness as the color of the obtained image is sufficiently supplied with ammonia gas among the gratings 112 of the image. It can be judged that the reaction is highly reactive.

이때, 제어부(150)는 저장부(140)에 저장된 테이블을 기초로 명도값이 높은 픽셀 영역에 대응된 암모니아 공급부(120)의 해당 공급 밸브를 인식하고, 인식된 암모니아 공급부(120)의 해당 공급 밸브의 유지보수가 필요하다는 메시지를 생성하여 담당자 단말기 또는 관리 장치로 전송해 줄 수 있다.At this time, the controller 150 recognizes the corresponding supply valve of the ammonia supply unit 120 corresponding to the pixel area having a high brightness value based on the table stored in the storage unit 140, and supplies the corresponding supply of the recognized ammonia supply unit 120. A message indicating that the valve is in need of maintenance can be generated and sent to the operator's terminal or management device.

이어, 제어부(150)는 판단된 각 격자들(112) 별 촉매 반응의 반응성 정도에 따라 암모니아 공급부(120)의 해당 공급 밸브의 개폐를 제어할 수 있다(S550). Subsequently, the controller 150 may control the opening and closing of the corresponding supply valve of the ammonia supply unit 120 according to the determined degree of reactivity of the catalytic reaction for each of the gratings 112 (S550).

즉, 제어부(150)는 촉매 반응의 반응성이 낮은 격자(112)에 대응된 공급 밸브를 개방시키고, 촉매 반응의 반응성이 높은 격자(112)에 대응된 공급 밸브에 대해서는 개방 상태를 그대로 유지하거나 공급 밸브의 조절해 암모니아 가스의 공급량을 줄이도록 제어할 수 있다.That is, the controller 150 opens the supply valve corresponding to the grating 112 having low reactivity of the catalytic reaction, and maintains or supplies the open state of the supply valve corresponding to the grating 112 having the high reactivity of the catalytic reaction. The valve can be controlled to reduce the supply of ammonia gas.

예를 들면, 제어부(150)는 촉매 반응 영상에서 명도가 높은 격자(112)를 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고, 명도가 높은 격자(112)의 픽셀 영역 위치에 대응된 암모니아 공급부(120)의 해당 공급 밸브를 개방하여, 해당 격자(112)로 암모니아 가스가 더 공급되도록 제어할 수 있다.For example, the controller 150 determines that the lattice 112 having high brightness is low in the catalytic reaction in the catalytic reaction image, and the ammonia supply unit 120 corresponding to the pixel region position of the lattice 112 having high brightness is determined. By opening the corresponding supply valve of, it can be controlled to supply more ammonia gas to the grating 112.

또한, 제어부(1500는 명도가 높은 격자(112)의 픽셀 영역 위치에 대응된 암모니아 공급부(120)의 해당 공급 밸브를 인식하여, 인식된 암모니아 공급부(120)의 해당 공급 밸브의 유지보수가 필요하다는 메시지를 생성하여 관리 장치 또는 담당자 단말기로 전송하도록 제어할 수 있다.In addition, the control unit 1500 recognizes the corresponding supply valve of the ammonia supply unit 120 corresponding to the pixel area position of the high-lattice grating 112, and thus maintenance of the corresponding supply valve of the recognized ammonia supply unit 120 is necessary. A message may be generated and controlled to be transmitted to the management device or the person in charge.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 발전소 탈질 설비 내에 암모니아 촉매의 반응 상태를 카메라를 통해 촬영하고, 촬영된 영상을 세부 구역별 상태에 대한 데이터로 처리하며, 해당 데이터를 기반으로 최적 반응을 위한 각 밸브의 암모니아 투입량을 자동으로 제어함으로써 발전소 탈질 설비 내 각 세부 구역별 암모니아 과다 투입 및 암모니아 가스가 질소산화물의 환원에 관여하지 않고 촉매 모듈을 통과하는 슬립(Slip) 발생을 최소화할 수 있도록 하는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 진단 시스템 및 그 방법을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, the reaction state of the ammonia catalyst in the power plant denitrification facility is photographed through a camera, the photographed image is processed as data on the state of each subdivision, and the angle for optimal reaction based on the corresponding data. Automatic control of the ammonia input of the valve allows the plant to minimize the ammonia overload of each subdivision within the power plant denitrification facility and to minimize the occurrence of slip through the catalyst module without the ammonia gas being involved in the reduction of nitrogen oxides. The system and method for diagnosing the catalytic reaction state of the denitrification plant can be realized.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, the embodiments described above should be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. Should be. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .

200 : 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템
110 : 촉매 모듈
112 : 격자
120 : 암모니아 공급부
130 : 영상 획득부
140 : 저장부
150 : 제어부
152 : 영상 분석부
154 : 밸브 제어부200: catalytic reaction status monitoring system of power plant denitrification equipment
110: catalyst module
112: grid
120: ammonia supply unit
130: image acquisition unit
140: storage unit
150: control unit
152: image analysis unit
154: valve control unit

Claims (14)

배기가스가 통과하는 복수의 격자들을 갖는 촉매 모듈;
상기 촉매 모듈에 암모니아 가스를 공급하는 암모니아 공급부;
상기 배기가스와 상기 암모니아 가스 간의 촉매 반응으로 나타나는 온도 변화를 영상으로 획득하는 영상 획득부; 및
상기 획득된 영상을 기초로 상기 격자들 각각의 상기 촉매 반응의 정도를 판단하여 상기 암모니아 공급부를 제어하는 제어부;
를 포함하는 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템.A catalyst module having a plurality of gratings through which exhaust gas passes;
An ammonia supply unit supplying ammonia gas to the catalyst module;
An image acquisition unit for acquiring a temperature change resulting from a catalytic reaction between the exhaust gas and the ammonia gas as an image; And
A controller for controlling the ammonia supply unit by determining a degree of the catalytic reaction of each of the grids based on the obtained image;
Catalytic reaction state monitoring system of the power plant denitrification plant comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 촉매 모듈의 각 격자들에 대한 픽셀 영역 위치와, 상기 픽셀 영역 위치에 대응된 상기 암모니아 공급부의 각 공급 밸브의 위치가 매핑된 매핑 테이블이 저장된 저장부;
를 더 포함하는 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템.The method of claim 1,
A storage unit which stores a mapping table in which pixel region positions of the grids of the catalyst module and positions of respective supply valves of the ammonia supply unit corresponding to the pixel region positions are mapped;
Catalytic reaction state monitoring system of the power plant denitrification plant further comprising. 제 1 항에 있어서,
상기 영상 획득부는, 상기 격자들 각각에서 상기 촉매 반응의 반응성에 따라 색상이 상이한 상기 영상을 획득하는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The image acquisition unit, the catalyst reaction state monitoring system of a power plant denitrification facility to obtain the image having a different color according to the reactivity of the catalytic reaction in each of the grids. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 획득된 영상에 대해 각 격자별 색상 차이에 따른 명도값들을 비교하여 상기 촉매 반응의 반응성 정도를 분석하는 영상 분석부; 및
상기 분석된 각 격자별 촉매 반응의 반응성 정도에 따라 각 격자의 픽셀 영역 위치에 대응된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어부;
를 포함하는 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The control unit,
An image analyzer for analyzing the degree of reactivity of the catalytic reaction by comparing brightness values according to color differences of the grids with respect to the obtained image; And
A valve control unit for controlling opening and closing of the corresponding supply valve of the ammonia supply unit corresponding to the position of the pixel region of each lattice according to the degree of reactivity of the catalytic reaction for each lattice;
Catalytic reaction state monitoring system of the power plant denitrification plant comprising a. 제 4 항에 있어서,
상기 영상 분석부는 상기 격자들 중 상기 명도가 높은 격자를 상기 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고, 상기 격자들 중 상기 명도가 낮은 격자를 상기 촉매 반응의 반응성이 높은 것으로 판단하는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템.The method of claim 4, wherein
The image analyzer may determine that the higher lattice of the lattice is less responsive to the catalytic reaction, and the lower lattice of the lattice is deemed to be more responsive to the catalytic reaction. Catalytic Reaction Status Monitoring System. 제 1 항에 있어서,
상기 암모니아 공급부는, 상기 촉매 모듈의 격자 단위당 특정 개수의 공급 밸브가 설치되는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The ammonia supply unit is a catalytic reaction state monitoring system of a power plant denitrification facility, a specific number of supply valves are installed per grid unit of the catalyst module. 제 1 항에 있어서,
상기 암모니아 공급부는, 복수 개로 이루어진 상기 격자들에 대해 암모니아 가스의 공급을 위한 공급 라인이 각 격자들을 경유하도록 배치되고,
상기 각 격자들 마다 상기 공급 라인을 통해 공급되는 암모니아 가스를 분사하기 위한 공급 밸브가 각각 배치된, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The ammonia supply unit is arranged such that a supply line for supplying ammonia gas to each of the plurality of gratings passes through the gratings,
And each of the grids has a supply valve for injecting ammonia gas supplied through the supply line, respectively. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 영상을 격자 단위로 분석하여 색상 차이에 따른 명도가 높은 격자를 상기 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고, 상기 명도가 높은 격자의 픽셀 영역 위치에 대응된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브를 인식하여, 인식된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브의 유지보수가 필요하다는 메시지를 생성하는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The control unit analyzes the image in a lattice unit to determine that the high brightness lattice according to the color difference is low in reactivity of the catalytic reaction, and supplies the corresponding ammonia supply unit corresponding to the pixel area position of the high brightness lattice. A system for monitoring catalytic reaction status of a power plant denitrification plant that recognizes a valve and generates a message that maintenance of the corresponding supply valve of the recognized ammonia supply is necessary. 배기가스가 통과하는 복수의 격자들을 갖는 촉매 모듈과, 상기 촉매 모듈에 암모니아 가스를 공급하는 암모니아 공급부를 포함하는 시스템의 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 방법으로서,
상기 암모니아 공급부가, 배기가스가 상기 복수의 격자들을 통과하는 상기 촉매 모듈에 암모니아 가스를 공급하는 단계;
영상 획득부가, 상기 배기가스와 상기 암모니아 가스 간의 촉매 반응으로 나타나는 온도 변화를 영상으로 획득하는 단계;
제어부가, 상기 영상을 격자 단위로 분석하는 단계; 및
상기 제어부가, 상기 획득된 영상을 기초로 상기 격자들 각각의 상기 촉매 반응의 정도를 판단하여 상기 암모니아 공급부를 제어하는 단계;
를 포함하는 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 방법.A method for monitoring a catalytic reaction state of a power plant denitrification system of a system comprising a catalyst module having a plurality of lattices through which exhaust gas passes, and an ammonia supply unit supplying ammonia gas to the catalyst module
The ammonia supply unit supplying ammonia gas to the catalyst module through which exhaust gas passes through the plurality of grids;
Acquiring, by an image acquisition unit, a temperature change resulting from a catalytic reaction between the exhaust gas and the ammonia gas as an image;
Analyzing, by the controller, the image in grid units; And
Controlling, by the controller, the ammonia supply unit by determining a degree of the catalytic reaction of each of the grids based on the obtained image;
Catalytic reaction state monitoring method of the power plant denitrification plant comprising a. 제 9 항에 있어서,
상기 영상으로 획득하는 단계는,
상기 영상 획득부가 상기 격자들 각각에서 상기 촉매 반응의 반응성에 따라 색상이 상이한 상기 영상을 획득하는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 방법.The method of claim 9,
Acquiring the image,
And the image acquisition unit acquires the image having a different color according to the reactivity of the catalytic reaction in each of the grids. 제 9 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는,
상기 제어부의 영상 분석부가 상기 획득된 영상에 대해 각 격자별 색상 차이에 따른 명도값들을 비교하여 상기 촉매 반응의 반응성 정도를 분석하는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 방법.The method of claim 9,
The analyzing step,
And an image analyzing unit of the control unit analyzes the degree of reactivity of the catalytic reaction by comparing brightness values according to color differences for each lattice with respect to the obtained image. 제 11 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는,
상기 영상 분석부가 상기 격자들 중 상기 명도가 높은 격자를 상기 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고, 상기 격자들 중 상기 명도가 낮은 격자를 상기 촉매 반응의 반응성이 높은 것으로 판단하는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 방법.The method of claim 11,
The analyzing step,
Wherein the image analyzer determines that the higher lattice of the lattice is less responsive to the catalytic reaction, and that the lower lattice of the lattice is responsive to the catalytic reaction. How to monitor catalytic reaction status. 제 11 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
밸브 제어부가 상기 분석된 각 격자별 촉매 반응의 반응성 정도에 따라 각 격자의 픽셀 영역 위치에 대응된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브의 개폐를 제어하는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 방법.The method of claim 11,
The controlling step,
And a valve control unit controls the opening and closing of the corresponding supply valve of the ammonia supply unit corresponding to the pixel region position of each lattice according to the degree of reactivity of the catalytic reaction for each lattice. 제 9 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는 상기 제어부가 상기 영상을 격자 단위로 분석하여 색상 차이에 따른 명도가 높은 격자를 상기 촉매 반응의 반응성이 낮은 것으로 판단하고,
상기 제어하는 단계는 상기 제어부가 상기 명도가 높은 격자의 픽셀 영역 위치에 대응된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브를 인식하여, 인식된 상기 암모니아 공급부의 해당 공급 밸브의 유지보수가 필요하다는 메시지를 생성하는, 발전소 탈질 설비의 촉매 반응 상태 모니터링 방법.

The method of claim 9,
In the analyzing, the controller analyzes the image in a lattice unit and determines that the lattice having high brightness according to color difference is low in reactivity of the catalytic reaction.
The controlling may include the controller recognizing a corresponding supply valve of the ammonia supply unit corresponding to the position of the pixel region of the bright grid, and generating a message indicating that maintenance of the corresponding supply valve of the recognized ammonia supply unit is necessary. To monitor catalytic reaction status in power plant denitrification plants.

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