KR20200014513A - Scr 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템에 따르면, SCR 촉매의 국부적인 열화를 감지하여 SCR 촉매의 손상을 예방 또는 방재함으로써, SCR 촉매 전체 또는 시스템 전체의 교체 등의 유지 보수를 간단하게 대체할 수 있으므로, SCR 촉매의 수명 연장 및 시스템의 운전시간을 연장할 수 있다.

Description

SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템 {A system for sensing and preventing fire of SCR catalyst}
본 발명은 배기가스의 선택적 촉매 환원(SCR: Selective Catalytic Reduction) 시스템에서 촉매의 열화 감지 및 방재를 하기 위한 것이다.
통상 소결공정의 배기가스에 포함된 황산화물(Sox) 및 질소산화물(NOx)을 정화하기 위해 탈황설비 및 선택적 촉매 환원 시스템을 병용한다.
선택적 촉매 환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리한다.
이러한 선택적 촉매 환원 시스템이 소결공정에 사용될 경우, 소결공정에서 배출되는 질소산화물(NOx)의 배출량이 환경규제를 만족시킬 수 있도록 이의 성능과 운용이 요구되고 있다.
또한, 선택적 촉매 환원 시스템은 성능 및 경제성 등을 고려하여 섭씨 250도 내지 섭씨 350도 범위 내의 활성 온도를 갖는 고온 활성 촉매를 주로 이용하고 있다. 여기서, 활성 온도는 촉매가 피독되지 않고 안정적으로 질소산화물을 환원시킬 수 있는 온도를 말한다.
한편, 탈황설비는 다양하게 존재하지만, 경제성 측면에서 활성탄이 주로 사용되고 있다. 이러한 활성탄은 탈황 성능은 우수하지만, 미분 활성탄이 배기가스와 함께 후속하는 촉매 환원 시스템에 도입됨으로써, SCR 촉매 상에 침착되는 문제가 발생한다.
이러한 침착된 미분 활성탄은 SCR 촉매를 통과하는 배기가스의 유로를 막음으로써 SCR 촉매 활성을 저하시키거나, 침착된 미분 활성탄의 국부적 열화로 인해 SCR 촉매를 손상시키게 된다.
종래, 자동차의 배기가스 처리 장치에서 SCR 촉매의 열화 정도를 추정하기 위한 다양한 시도가 있었으나, 이들 기술은 자동차에 국한되어 있고, 구체적 열화 방재 수단으로 SCR 촉매의 교체를 단순히 제시하고 있을 뿐이다.
한국등록특허 제10-0992812호 중국공개특허 제106815413호
본 발명은 상기 소결가스 배기처리 시스템에서 발생하는 문제를 해결하고자, SCR 촉매의 국부적인 열화를 감지하여 SCR 촉매의 손상을 에방 및 방재하기 위한 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템은 SCR 촉매층; SCR 촉매층 상에 인접한 열화 감지 수단; 및 SCR 촉매층 상에 인접한 방재 수단을 포함한다.
상기 방재 수단은 질소 퍼지 수단이 바람직하다.
상기 SCR 촉매층과 열화 감지 수단, 또는 SCR 촉매층과 방재 수단, 또는 이들 모두가 교체 가능한 모듈형으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 열화 감지 수단은 SCR 촉매층을 통과하여 모듈상 연결되는 것이 바람직하다.
상기 열화 감지 수단으로는 열화상 카메라 또는 광케이블 센서인 것이 바람직하다.
상기 광케이블 센서는 SCR 촉매층 상에 지그제그로 설치되는 것이 바람직하다.
상기 열화 감지 수단 및 방재 수단은 수평 또는 수직 교호적으로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 방재 수단은 공기 및 스팀 공급과 질소 공급 사이에 전환 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
상기 SCR 촉매층의 열화 감지 및 방재 시스템에는 배기가스의 바이패스 수단을 추가로 포함할 수 있다.
상기 바이패스 수단은 열화 발생시에 배기처리 시스템 전체 또는 SCR 시스템을 선택적으로 바이패스 하도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 SCR 촉매 전단에 탈황 설비가 배치되는 것이 바람직하다.
상기 탈황 설비는 활성탄을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템에 따르면, SCR 촉매의 국부적인 열화를 감지하여 SCR촉매의 손상을 예방 또는 방재함으로써, SCR 촉매 전체 또는 시스템 전체의 교체 등의 유지 보수를 간단하게 대체할 수 있으므로, SCR 촉매의 수명 연장 및 시스템의 운전시간을 연장할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 SCR 촉매의 열화 감지 수단의 일 구체예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 SCR 촉매의 열화 감지 수단의 또다른 구체예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 SCR 촉매의 질소 퍼지 수단의 일 구체예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 배기처리 시스템에서 본 발명에 따른 바이패스 수단의 일 구체예를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따라 중복되는 부가적인 설명은 아래에서 생락된다. 아래에서 참조되는 도면들에서는 축적비가 적용되지 않는다.
본 발명을 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 SCR 촉매층의 열화 감지 및 방재 시스템은 SCR 촉매층(1); SCR 촉매층 상에 인접한 열화 감지 수단(2); 및 SCR 촉매층 상에 인접한 질소 퍼지 수단(3)을 포함한다.
상기 SCR 촉매층은 배기처리 설비의 요구에 따라 단수 또는 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 따라서 열화 감지 수단 및 질소 퍼지 수단도 SCR 촉매 층과 같이 단수 또는 복수로 구성될 수 있다.
SCR 촉매의 열화가 심각한 경우 SCR 촉매를 교체해야 하므로, 복수의 SCR 촉매층의 경우에는, 상기 SCR 촉매층과 열화 감지 수단, 또는 SCR 촉매층과 질소 퍼지 수단, 또는 이들 모두가 교체 가능한 모듈형으로 구성되는 것이 경제적으로 바람직하다.
도 1 및 도 2의 바람직한 구체예에서, 상기 열화 감지 수단으로서, 광케이블 센서를 적용한 예를 도시하였으나, 상기 열화 감지 수단으로서 열화상 카메라도 바람직하며, 당업자가 인식하는 범위내에서 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광케이블 센서는 SCR 촉매층의 국부 열화를 누락없이 감지하기 위해 SCR 촉매층 상에 지그제그로 설치되는 것이 바람직하다. 상기 광케이블 센서의 간격 및 배치는 SCR 촉매층의 국부 열화를 감지할 수 있다면, 특별히 제한되지 않는다.
한편, 도 3을 참조하면, 본 발명의 SCR 촉매층이 모듈형으로 구성된 경우, 상기 열화 감지 수단은 개별 모듈 상에 배치되어 모듈간 연결되도록 배치될 수 있다. 상기 열화 감지 수단의 간격 및 배치는 SCR 촉매층의 국부 열화를 감지할 수 있다면, 특별히 제한되지 않는다.
상기 열화 감지 수단 및 질소 퍼지 수단은 수평 또는 수직 교호적으로 배치되는 것이 바람직하다.
도 1을 참조하면, 수직 교호적 배치로서, SCR 촉매층(1) 위에 질소 퍼지 수단(3)을 배치한 후, 상기 질소 퍼지 수단(3) 위에 열화 감지 수단(2)을 배치하였다. 그러나, 적용예에 따라 질소 퍼지 수단과 열화 감지 수단을 반대로 배치하는 것도 가능하다.
또한, 수평 교호적 배치로서, 열화 감지 수단이 수평으로 배열된 상태에서, 그 사이에 질소 퍼지 수단을 배치할 수 있다. 구체적인 배치는 당업자가 실제 적용에 있어서 합목적적으로 적절히 조정하는 것이 가능하다.
도 4를 참조하여 본 발명의 질소 퍼지 수단을 구체적으로 설명하면, 상기 질소 퍼지 수단은 공기 및 스팀 공급과 질소 공급 사이에 전환 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
통상의 배기처리 시스템에서 SCR 촉매층에는 상기 질소 퍼지 수단을 통해 공기 및 스팀이 공급되어 질소산화물을 제거한다. 그러나, 본 발명의 열화 감지 수단에 의해 SCR 촉매층의 국부적 열화가 감지되는 경우, 국부적 열화를 해소하기 위해 상기 질소 퍼지 수단을 통해 질소가 퍼지된다.
상기 SCR 촉매층의 열화 감지 및 방재 시스템에는 배기가스의 바이패스 수단을 추가로 포함할 수 있다.
도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 바이패스 수단은 열화 발생시에 배기처리 시스템 전체 또는 SCR 시스템을 선택적으로 바이패스 하도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, SCR 촉매 시스템의 유지보수 등과 같은 경우에는 SCR 바이패스만을 허용하면 되고, 배기처리 시스템 전체의 가동 중지 등의 경우에는 시스템 바이패스를 허용하면 된다.
전체 배기처리 시스템에서, 상기 SCR 촉매층의 전단에는 탈황 설비가 배치되는 것이 배기가스처리에 보다 바람직하다. 이 경우, 상기 탈황 설비는 통상 활성탄을 포함하는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
1 : SCR 촉매층 2 : 열화 감지 수단
3 : 질소 퍼지 수단

Claims (12)

  1. SCR 촉매층;
    SCR 촉매층 상에 인접한 열화 감지 수단; 및
    SCR 촉매층 상에 인접한 방재 수단을 포함하는 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방재 수단이 질소 퍼지 수단인, SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, SCR촉매층과 열화 감지 수단, 또는 SCR 촉매층과 방재 수단, 또는 이들 모두가 교체 가능한 모듈형으로 구성되는 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 열화 감지 수단이 SCR 촉매층을 통과하여 모듈상 연결되는, SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 열화 감지 수단이 열화상 카메라 또는 광케이블 센서인 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 광케이블 센서는 SCR 촉매층 상에 지그제그로 설치되는 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 열화 감지 수단 및 방재 수단이 수평 또는 수직 교호적으로 배치되는 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 방재 수단이 공기 및 스팀 공급과 질소 공급 사이에 전환 가능하게 구성되는 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 배기가스의 바이패스 수단을 추가로 포함하는 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 바이패스 수단이 열화 발생시에 배기처리 시스템 전체 또는 SCR 시스템을 선택적으로 바이패스 하도록 구성되는 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서, SCR 촉매 전단에 탈황 설비가 배치되는 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 탈황 설비가 활성탄을 포함하는 SCR 촉매의 열화 감지 및 방재 시스템.
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