KR20220131688A - 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법 - Google Patents

바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법 Download PDF

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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에서 구성된 3개의 댐퍼의 동작을 제어하여 바이패스 모드, 정화 모드 및 재생 모드로 전환할 수 있는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법에 관한 것이다.

Description

바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법{OPERATING METHOD OF REACTOR FOR BYPASS INTEGRATED EXHAUST GAS PURIFYING DEVICE}
본 발명은 배기가스 정화장치 반응기 내에서 바이패스 유로를 일체화한 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에서 정화 모드, 애쉬 제거 모드 및 바이패스 모드의 전환을 위한 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법에 관한 것이다.
디젤엔진의 질소산화물(NOx, Nitrogen Oxide), 입자상물질(PM, Particulate Matter) 등 대기오염물질의 배출 최소화 및 환경규제 만족을 위해서는 디젤산화촉매(DOC, Diesel Oxidation Catalyst)와 질소산화물 제거촉매(DeNOx Catalyst), 디젤입자상필터(DPF, Diesel Particulate Filter) 등의 공정이 복합적으로 구성된 배기가스 정화장치가 널리 사용되고 있다. 또한 디젤입자상필터(DPF)에 선택적 환원촉매(SCR, Selective Catalytic Reduction)를 코팅하여, 질소산화물(NOx)와 입자상물질(PM)을 동시에 제거할 수 있는 촉매필터로 sDPF(SCR coated DPF)가 개발되어 사용되고 있다.
특히 선박, 육상플랜트 등을 위한 디젤엔진용 배기가스 정화장치는 자동차와 달리, 엔진의 규모와 배기량이 크기 때문에 정화장치의 규모도 증가되어 정화장치의 설치에 있어서 공간제약이 크다. 또한 배기가스 정화장치의 운전 중 오작동, 유지보수, 안전 등을 위하여 배기가스 정화장치를 경유하지 않고, 배출할 수 있는 바이패스 배관은 추가적인 공간을 필요로 하며, 특히 기존 설비에 추가적으로 설치할 경우는 상기 배기가스 정화장치와 바이패스 배관은 협소한 내부공간으로 인하여 제약이 가중된다.
또한 디젤입자상필터(DPF) 또는 sDPF 등의 필터를 사용하는 배기가스 정화장치는 열원을 이용한 강제재생법, 화학반응을 이용한 자연재생법 등으로 내부에 포집된 입자상물질(PM)을 제거하고 연속운전 시에도 배압상승을 최소화한다. 하지만 필터구조에 축적되는 애쉬(Ash)는 연료유, 엔진오일 등에서 유래되는 무기물질(K, Ca 등)로 강제·자연재생법 등으로 제거할 수 없으므로, 배기가스 정화장치를 장기운전 시 필터내부에 축적되고 이는 불가역적인 배압상승을 유발한다. 따라서 반응기에서 필터를 탈거하여 압축공기분사, 워셔액분사, 초음파처리 등의 방법을 이용하여 애쉬(Ash)를 제거한 후 다시 장착하는 과정이 필수적이다.
하지만 선박, 육상플랜트 등은 엔진규모와 배기량이 크기 때문에 촉매 필터 셀을 모듈화하고 이를 적층하여 사용하기 때문에 애쉬(Ash) 제거를 위해서 필터 모듈 전량을 탈거 및 애쉬(Ash) 제거 후 장착하는 것이 용이하지 않고 비용이 높은 문제가 있다. 더 나아가 바이패스 배관을 일체화한 반응기는 바이패스 모드로 운전 중이더라도, 배기가스의 배열로 인하여 촉매 필터 구역의 온도가 높게 유지되어 엔진의 기동 중에 상기 애쉬(Ash) 제거 과정을 수행할 수 없고, 엔진정지가 필수적인 단점이 있다.
또한 협소한 공간조건의 경우에는 필터 모듈의 탈거 및 재장착의 용이성이 더욱 떨어지며, 해당 과정에서 필터의 파손, 열화된 필터모듈을 재장입 과정에서 모듈 간 배기가스 누출로 인한 정화장치 성능저하 등을 유래할 수 있다.
한국출원특허 제10-2018-0020215호
상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 배이패스 유로를 반응기와 일체화하고 배기가스를 정화하는 촉매 필터에 애쉬를 제거하는 애쉬 블로어가 설치된 배기가스 정화용 바이패스 일체형 반응기에서 3개의 댐퍼를 구비하여 엔진의 운전과 상관없이 촉매 필터 내 축적된 애쉬를 제거하고, 정화 모드 및 바이패스 모드로 작동을 제어할 수 있는 배기가스 정화장치용 바이패스 일체형 반응기의 작동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기는 배기가스를 정제하는 반응 유로 내에 설치된 디젤산화촉매(DOC)와 상기 디젤산화촉매(DOC) 후단에 sDPF가 설치되거나 DPF 및 상기 DPF의 후단에 SCR가 설치된 촉매 필터, 배기가스 유입부 후단에 설치되어 바이패스 유로 및 반응 유로의 개폐를 조정하는 제1 댐퍼, 반응 유로 후단에 설치되어 반응 유로의 개폐를 조정하는 제2 댐퍼, 및 반응 유로에서 외부로 애쉬(Ash)를 배출하기 위한 제3 댐퍼를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법은 바이패스 모드, 정화 모드 및 애쉬 제거 모드에 따라 작동한다.
배기가스 정화장치용 바이패스 일체형 반응기가 바이패스 모드로 작동하는 경우에는 상기 제1 댐퍼와 상기 제2 댐퍼에 의해 반응 유로를 폐쇄하고, 바이패스 유로만을 개방시키도록 댐퍼를 구동하여 상기 배기가스 유입부에서 유입된 배기가스를 바이패스 유로만을 거쳐 배기가스 배출부를 통해 바로 배출할 수 있다.
또한, 배기가스 정화장치용 바이패스 일체형 반응기가 바이패스 모드로 작동하는 경우, 상기 제1 댐퍼에 의해 반응 유로를 폐쇄하고, 바이패스 유로만 개방시키되, 상기 반응 유로에서는 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인 경우, 상기 반응 유로 내에 환원제를 주입하고 촉매 필터를 이용하여 상기 반응 유로로 유입된 배기가스를 정화할 수 있다.
상기 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 상기 바이패스 모드 중 애쉬 제거 모드로 전환되는 경우, 상기 환원제 주입을 중단하는 단계; 상기 제1 댐퍼와 상기 제2 댐퍼는 반응 유로 방향으로 닫힌 상태로 유지하고 제3 댐퍼가 개방되는 단계; 및 상기 sDPF의 후단 또는 상기 DPF의 후단 및 상기 SCR 전단에 설치된 애쉬 블로어를 가동하여 애쉬를 제거하는 단계;를 포함하여 작동할 수 있다.
상기 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 바이패스 모드에서 정화 모드로 전환하는 경우, 상기 제1 댐퍼를 작동해 바이패스 유로를 차단하는 단계; 상기 제2 댐퍼를 작동해 상기 반응 유로로부터 상기 바이패스 유로를 개방하는 단계; 및 상기 촉매 필터 온도를 측정하여 측정된 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인지 판단하여 상기 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인 경우 반응 유로 내에 환원제를 주입하여 상기 반응 유로로 유입된 배기가스를 정화하는 단계;를 포함하여 작동 모드를 전환할 수 있다.
상기 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 상기 정화 모드에서 상기 바이패스 모드로 다시 전환되는 경우, 상기 반응 유로 내에 환원제 주입을 중단하는 단계; 및 상기 제1 댐퍼와 제2 댐퍼를 작동해 반응 유로 방향으로 닫아 바이패스 유로만을 개방시키는 단계;를 포함하여 작동 모드를 전환할 수 있다.
상기 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 정화 모드에서 애쉬 제거 모드로 전환하는 경우, 상기 반응 유로 내에 환원제 주입을 중단하는 단계; 상기 제1 댐퍼와 상기 제2 댐퍼는 반응 유로 방향으로 닫힌 상태로 유지하여 상기 바이패스 유로만을 개방하는 단계; 제3 댐퍼가 개방되는 단계; 및 상기 sDPF의 후단 또는 상기 DPF의 후단 및 상기 SCR 전단에 설치된 애쉬 블로어를 가동하여 애쉬를 제거하는 단계;를 포함하여 작동 모드를 전환할 수 있다.
상기 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 애쉬 제거 모드에서 정화 모드로 전환하는 경우, 상기 sDPF의 후단 또는 상기 DPF의 후단 및 상기 SCR 전단에 설치된 애쉬 블로어 가동을 중단하는 단계; 상기 제3 댐퍼를 폐쇄하는 단계; 상기 제2 댐퍼는 바이패스 유로 방향으로 개방하는 단계; 상기 제1 댐퍼를 작동해 상기 바이패스 유로를 차단하고 상기 반응 유로를 개방하는 단계; 상기 반응 유로에서는 촉매 필터 온도를 측정하여 측정된 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인지 판단하고, 상기 촉매 필터 온도가 설정 값 이상이면 반응 유로 내에 환원제를 주입하여 상기 반응 유로로 유입된 배기가스를 정화하는 단계;를 포함하여 작동 모드를 전환할 수 있다.
상기 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 애쉬 제거 모드에서 바이패스 모드로 전환하는 경우, 상기 sDPF의 후단 또는 상기 DPF의 후단 및 상기 SCR 전단에 설치된 애쉬 블로어 가동을 중단하고, 상기 제3 댐퍼가 폐쇄되는 단계;로 댐퍼를 구동할 수 있다.
본 발명의 배기가스 정화장치용 바이패스 일체형 반응기는 하나의 반응기 내부에 바이패스 유로를 구획화함으로써 반응기 내부 구조를 단순화하여 공간 활용성을 높이고, 촉매 필터 모듈의 탈부착 없이 애쉬(Ash)가 제거되도록 애쉬 브로워와 애쉬(Ash) 배출을 위한 댐퍼를 구성하여 효과적으로 촉매 필터의 애쉬를 제거할 수 있다.
또한, 배기가스 정화장치용 바이패스 일체형 반응기에 구성된 3개의 댐퍼의 제어를 통하여 바이패스 모드, 정화 모드 및 재생 모드로 전환할 수 있는 간편한 작동방법을 구현함으로써, 엔진의 운전 여부와 상관없이 재생 과정으로 촉매 필터의 축적된 애쉬를 제거할 수 있도록 하여 배기가스 정화장치의 운영 용이성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 구성도이다.
도 5는 바이패스 모드일 경우 본 발명의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에서 댐퍼의 작동 및 배기가스의 흐름을 나타낸 모식도이다.
도 6a는 바이패스 모드에서 정화 모드로 전환하는 작동방법이고, 도 6b는 바이패스 모드에서 애쉬 제거 모드로 전환하는 작동방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 정화 모드일 경우 본 발명의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에서 댐퍼의 작동 및 배기가스의 흐름을 나타낸 모식도이다.
도 8a은 정화 모드에서 바이패스 모드로 전환하는 작동방법이고, 도 8b는 정화 모드에서 애쉬 제거 모드로 전환하는 작동방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 애쉬 제거 모드일 경우 본 발명의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에서 댐퍼의 작동 및 배기가스의 흐름을 나타낸 모식도이다.
도 10a는 애쉬 제거 모드에서 정화 모드로 전환하는 작동방법이고, 도 10b는 애쉬 제거 모드에서 바이패스 모드로 전환하는 작동방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명은 디젤산화촉매(DOC)와 디젤입자상필터(DPF), 선택적 환원촉매(SCR) 및 sDPF 등 촉매 필터 구조를 포함하는 배기가스 정화장치 반응기에서 공간활용성을 높이고, 촉매 필터에 애쉬(Ash)를 용이하게 제거할 수 있는 바이패스 일체형 반응기의 작동방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 반응기 내부에 격벽 구조를 이용하여 바이패스 유로와 촉매 필터가 설치된 반응 유로로 공간을 구분하고, 댐퍼를 이용하여 유로에서 배기가스의 흐름을 조절하며, 반응기 내부에 애쉬 블로어(Ash blower)와 애쉬(Ash) 배출을 위한 댐퍼를 별도로 설치하여 필터 내부에 포집된 애쉬를 용이하게 제거할 수 있는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서는 설명의 편의 및 구성의 이해에 편의를 위하여 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기는 엔진 후단에 설치되며, 이들의 구체적인 구성의 예시는 도 1 내지 도 4에 도시된 것과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 구성도이다.
실시예 1은 촉매 필터로 디젤산화촉매(DOC) 및 sDPF를 사용한 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기이다.
도 1에 도시된 바와 같이 엔진으로부터 나온 배기가스가 유입되는 배기가스 유입부(11), 배기가스가 배기가스 정화장치용 바이패스 일체형 반응기로부터 배출되는 배기가스 배출부(13), 상기 배기가스 유입부(11)에서 유입된 배기가스를 바이패스 되도록 형성된 바이패스 유로(30), 상기 바이패스 유로와 격벽으로 나누어져 배기가스를 정제하는 촉매 필터가 설치된 반응 유로(50), 상기 반응유로에 설치된 촉매 필터의 내부에 축적된 애쉬(Ash)를 제거하는 애쉬 블로어(60), 상기 배기가스 유입부(11)에 설치되어 바이패스 유로 및 반응 유로의 개폐를 조정하는 제1 댐퍼(71), 상기 반응 유로 후단에 설치되어 반응 유로의 개폐를 조정하는 제2 댐퍼(73), 상기 반응 유로에서 외부로 애쉬(Ash)를 배출하기 위한 제3 댐퍼(75)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기는 격벽구조를 이용하여 반응기 내부 구조를 단순화 및 적용가능성을 높이고, 선박, 도서, 도심지역과 같은 제한적인 공간에서 공간활용성을 높일 수 있다.
상기 반응 유로(50)에는 상기 촉매 필터는 배기가스에 포함된 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)를 산화하는 디젤산화촉매(DOC)(41), 및 상기 DOC(41) 후단에 설치되어 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하고, SCR 촉매가 디젤입자상필터(DPF)의 벽면 상에 복합 코팅된 촉매 코팅층으로 이루어진 sDPF(43)가 구비된다.
상기 DOC(41)과 상기 sDPF(43) 사이에 환원제를 분사하는 환원제 노즐이 형성되어, 환원제 노즐을 통해 NH3(g), NH3(aq), urea(aq), urea(s) 등 암모니아(NH3)계 전구물질 등의 환원제가 분사될 수 있다.
만약 환원제로 우레아(urea)를 사용하는 경우에는 가수분해를 위해서 환원제가 주입되는 환원제 노즐과 sDPF 전단의 충분한 거리를 확보하거나, 별도의 분해장치를 통해서 우레아(urea)를 암모니아로 분해한 후 주입하는 것이 특히 바람직하다.
상기 바이패스 유로(30)와 상기 반응 유로(50)로 나누는 격벽은 연결되는 댐퍼에 따라 제1 격벽(21) 및 제2 격벽(23)으로 구분할 수 있으며, 상기 제1 격벽(21)에서 상기 배기가스 유입부(11) 측에 제1 댐퍼(71)가 설치되고, 상기 제2 격벽(23)의 일측에는 제2 댐퍼(73)가 설치된다.
그리고 제3 댐퍼(75)는 DOC(41)와 sDPF(43) 사이에 형성되어 애쉬 블로어(60)를 통해 상기 촉매 필터에서 떨어진 애쉬(Ash)가 외부로 배출되도록 한다.
상기 애쉬 블로어(60)는 배기가스 흐름의 역방향으로 설치되어 압축공기를 분사하여 상기 반응유로에 설치된 촉매 필터로 sDPF 또는 DPF의 내부에 축적된 애쉬(Ash)를 제거한다.
상기 애쉬 블로어(60)를 통한 촉매 필터에 축적된 애쉬 제거에 있어 필터가 반응기 내부에 장입된 상태에서 용이하게 애쉬를 제거할 수 있으며, 엔진이 운전 중으로 바이패스 모드인 상태에서도 엔진 정지 없이 연속적으로 애쉬 제거를 쉬행할 수 있어 배기가스 정화장치의 공간활용성 및 운영용이성을 높일 수 있다.
본 발명의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에서 댐퍼는 댐퍼 일단이 고정되어 회전 운동하면서 기밀하게 바이패스 유로나 반응 유로를 개방 또는 폐쇄 상태로 만든다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 구성도이다.
실시예 2는 촉매 필터로 DOC(41) 후단에 순차적으로 입자상 물질을 포집하는 DPF(45)와 선택적 환원촉매(SCR)(47)로 이루어지고, DOC(41)와 DPF(45) 사이에 제3 댐퍼(75)를 형성한 점을 제외하고 상기 실시예 1의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기와 동일한 구성을 갖는다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 구성도이다.
실시예 3은 반응 유로의 반응 구역을 구분한 것으로 DOC(41)과 sDPF(43) 사이에 형성된 제3 댐퍼(75) 전단에 환원제가 유입되는 가수분해 배관(90)이 형성한 점을 제외하고 상기 실시예 1의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기와 동일한 구성을 갖는다.
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 구성도이다.
실시예 4에서도 반응 유로의 반응 구역을 구분한 것으로 DOC(41)와 DPF(45) 사이에 형성된 제3 댐퍼(75) 전단에 환원제가 유입되는 가수분해 배관(90)이 형성한 점을 제외하고 상기 실시예 1의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기와 동일한 구성을 갖는다.
본 발명의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법은 바이패스 모드, 정화 모드 및 애쉬 제거 모드에 따라 제1 댐퍼(71), 제2 댐퍼(73), 제3 댐퍼(75)의 방향을 전환시켜 바이패스 유로 및 반응 유로로 배기가스가 이동되도록 작동한다.
엔진의 운전 중에 각각의 바이패스 모드, 정화 모드 및 애쉬 제거 모드로 전환 시 배기가스 유동이 차단되어 배기가스가 정화장치 외부로 배출되지 못하면 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기 내부의 압력증가로 인한 엔진정지, 안전사고 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 상기 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 안정적인 사용을 위해서는 내부 댐퍼의 순차적 전환을 위한 작동방향 및 순서가 중요하다.
아래의 표 1은 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법에 따른 각각 댐퍼의 반응 유로 및 바이패스 유로의 개방 또는 폐쇄 상태 여부를 나타내는 표이다.
운전상태 제1 댐퍼 제2 댐퍼 제3 댐퍼
바이패스 모드 반응 유로를 폐쇄 반응 유로를 폐쇄 폐쇄
정화 모드 바이패스 유로 폐쇄 바이패스 유로 개방 폐쇄
애쉬 제거 모드 바이패스 유로 폐쇄
또는 반응 유로 폐쇄		 반응 유로 폐쇄 개방
본 명세서에서 댐퍼가 개방 또는 폐쇄한다는 것은 댐퍼가 작동하여 회전 운동을 통해 배기가스 정화장치 반응기 내부로 유입된 배기가스의 흐름 방향을 전환하여 바이패스 유로나 반응 유로를 개방 또는 폐쇄한다는 의미로 이해되어야 한다.
도 5는 바이패스 모드일 경우 본 발명의 실시예 1에 따른 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에서 댐퍼의 작동 및 배기가스의 흐름을 나타낸 모식도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기(100)가 바이패스 모드로 작동하는 경우에는, 상기 제1 댐퍼(71)와 상기 제2 댐퍼(73)에 의해 반응 유를 폐쇄하고 바이패스 유로(30)만을 개방시키도록 댐퍼를 구동하여 배기가스 유입부(11)에서 유입된 배기가스를 바이패스 유로(30)를 거쳐 배기가스 배출부(13)를 통해 바로 배출할 수 있다.
도 6a는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 바이패스 모드에서 정화 모드로 전환하는 작동방법을 나타낸 것으로, 제2 댐퍼가 작동하여 바이패스 유로를 개방하는 단계(S11), 상기 제1 댐퍼에 의해 바이패스 유로를 폐쇄하는 단계(S12), 반응 유로의 촉매 필터의 온도를 측정하여 측정된 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인지 판단하는 단계(S13), 상기 촉매 필터 온도가 설정 값 이상으로 판단되면 반응 유로 내에 환원제를 주입하는 단계(S14) 순서로 진행하여 상기 반응 유로로 유입된 배기가스를 정화할 수 있다.
본 발명의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에서 환원제 주입 여부를 판단하는데 온도가 측정되는 촉매 필터는 sDPF(43)이거나 DPF(45)이다.
도 6b는 바이패스 모드에서 애쉬 제거 모드로 전환하는 작동방법을 나타낸 순서도이다.
도 6b에서처럼 상기 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 바이패스 모드에서 애쉬 제거 모드로 전환하는 경우에는, 상기 제1 댐퍼와 상기 제2 댐퍼는 반응 유로가 폐쇄된 상태로 유지하고 제3 댐퍼는 개방되도록 댐퍼를 구동하는 단계(S15) 및 sDPF 후단 또는 DPF의 후단 및 상기 SCR 전단에 설치된 애쉬 블로어를 가동하여 애쉬를 제거하는 단계(S16)를 포함하여 작동 모드를 전환할 수 있다.
도 7은 정화 모드일 경우 본 발명의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에서 댐퍼의 작동 및 배기가스의 흐름을 나타낸 모식도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 상기 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 정화 모드로 작동하는 경우에는 제1 댐퍼(71)에 의해 바이패스 유로를 폐쇄한 후 바로 제2 댐퍼(73)를 작동해 반응 유로로부터 바이패스 유로를 개방하도록 댐퍼를 구동하여, 상기 반응 유로(50) 내에 환원제를 주입하고 반응 유로에 설치된 DOC(41)와 sDPF(43)를 이용하여 배기가스 유입부(11)에서 반응 유로(50)로 유입된 배기가스를 정화한다.
도 8a는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 정화 모드에서 바이패스 모드로 전환하는 작동방법을 나타낸 것으로, 반응 유로 내에 환원제 주입을 중단하는 단계(S21), 제1 댐퍼(71)에 의해 반응 유로를 폐쇄하는 단계(S22) 및 제2 댐퍼(73)에 의해 반응 유로를 폐쇄하는 단계(S23)로 바이패스 유로만을 개방시키도록 댐퍼를 구동하여 작동 모드를 전환할 수 있다.
상기 S21 단계는, 환원제 주입을 중단한 후에 환원제를 주입하는 환원제 노즐의 퍼지(purge)를 수행할 수 있다.
도 8b는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 정화 모드에서 애쉬 제거 모드로 전환하는 작동방법을 나타낸 것으로, 상기 반응 유로 내에 환원제 주입을 중단하는 단계(S21), 상기 제1 댐퍼에 의해 반응 유로가 폐쇄하는 단계(S22), 상기 제2 댐퍼에 의해 반응 유로를 폐쇄하는 단계(S23), 제3 댐퍼는 개방하는 단계(S24)로 댐퍼를 구동한 후, 및 상기 sDPF 후단 또는 DPF의 후단 및 상기 SCR 전단에 설치된 애쉬 블로어를 가동하여 애쉬를 제거하는 단계(S25) 순서로 작동할 수 있다.
도 9는 애쉬 제거 모드일 경우 본 발명의 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에서 댐퍼의 작동 및 배기가스의 흐름을 나타낸 모식도이다.
도 9에 나타낸 바와 같이 애쉬 제거 모드일 때는 상기 제1 댐퍼(71)와 상기 제2 댐퍼(73)에 의해 반응 유로를 폐쇄하고 바이패스 유로(30)만을 개방시키도록 상기 바이패스 모드로 작동하는 중에 제3 댐퍼(75)를 개방시킨 후 sDPF 후단에 설치된 애쉬 블로어를 가동하여, sDPF로 부터 떨어진 애쉬가 상기 개방된 제3 댐퍼(75)를 통해 배출한다.
도 10a는 애쉬 제거 모드에서 정화 모드로 전환하는 작동방법을 나타낸 것이다.
도 10a에 도시된 바와 같이 sDPF 후단 또는 DPF의 후단 및 상기 SCR 전단에 설치된 애쉬 블로어 가동을 중단하는 단계(S31), 상기 제3 댐퍼(75)를 패쇄하는 단계(S32), 상기 제2 댐퍼(73)를 작동해 반응 유로로부터 바이패스 유로를 개방하는 단계(S33), 상기 제1 댐퍼(71)에 의해 바이패스 유로를 폐쇄하는 단계(S34), 상기 촉매 필터 온도를 측정하여 측정된 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인지 판단하는 단계(S35) 및 상기 판단 단계(S35)에서 상기 촉매 필터 온도가 설정 값 이상이면 반응 유로 내에 환원제를 주입하는 단계(S36)를 포함하여 작동 모드를 전환할 수 있다.
도 10b는 애쉬 제거 모드에서 바이패스 모드로 전환하는 작동방법을 나타낸 것으로, 상기 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기가 애쉬 제거 모드에서 바이패스 모드로 전환하는 경우, sDPF 후단 또는 DPF의 후단 및 상기 SCR 전단에 설치된 애쉬 블로어 가동을 중단(S31)한 후에, 및 상기 제3 댐퍼(75)를 패쇄하고(S32), 상기 제1 댐퍼(71)와 상기 제2 댐퍼(73)에 의해 반응 유로가 폐쇄하고, 바이패스 유로만 개방시키도록 댐퍼를 구동할 수 있다.
11 : 배기가스 유입부
13 : 배기가스 배출부
21 : 제1 격벽
23 : 제2 격벽
30 : 바이패스 유로
41 : DOC
43 : sDPF
45 : DPF
47 : SCR
50 : 반응 유로
60 : 애쉬 블로어
71 : 제1 댐퍼
73 : 제2 댐퍼
75 : 제3 댐퍼
90 : 가수분해 배관
100 : 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기

Claims (14)

  1. 배기가스를 정제하는 반응 유로 내에 설치된 디젤산화촉매(DOC)와 상기 디젤산화촉매(DOC) 후단에 sDPF가 설치된 촉매 필터;
    배기가스 유입부 후단에 설치되어 바이패스 유로 및 반응 유로의 개폐를 조정하는 제1 댐퍼;
    반응 유로 후단에 설치되어 반응 유로의 개폐를 조정하는 제2 댐퍼;
    및 반응 유로에서 외부로 애쉬(Ash)를 배출하기 위한 제3 댐퍼;를 포함하여 구성된 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에 있어서,
    상기 배기가스 정화장치용 바이패스 일체형 반응기가 바이패스 모드로 작동하는 경우,
    상기 제1 댐퍼에 의해 반응 유로를 폐쇄하고, 바이패스 유로만을 개방시키되, 상기 반응 유로에서는 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인 경우, 환원제를 주입하여 상기 반응 유로로 유입된 배기가스를 정화하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바이패스 모드 중, 애쉬 제거 모드로 전환되는 경우,
    상기 환원제 주입을 중단하는 단계;
    상기 제3 댐퍼가 개방되는 단계; 및
    상기 sDPF의 후단에 설치된 애쉬 블로어를 가동하여 애쉬를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바이패스 모드에서 정화 모드로 전환되는 경우,
    상기 제1 댐퍼를 작동해 바이패스 유로를 차단하는 단계;
    상기 제2 댐퍼를 작동해 상기 반응 유로로부터 상기 바이패스 유로를 개방하는 단계;
    상기 반응 유로에서는 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인 경우, 환원제를 주입하여 상기 반응 유로로 유입된 배기가스를 정화하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정화 모드로부터 상기 바이패스 모드로 다시 전환되는 경우,
    상기 반응 유로 내에 환원제 주입을 중단하는 단계; 및
    상기 제1 댐퍼와 제2 댐퍼를 작동해 상기 바이패스 유로만을 개방시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 정화 모드에서 애쉬 제거 모드로 전환되는 경우,
    상기 반응 유로 내에 환원제 주입을 중단하는 단계;
    상기 제1 댐퍼와 제2 댐퍼를 작동해 상기 바이패스 유로만을 개방하는 단계;
    상기 제3 댐퍼가 개방되는 단계; 및
    상기 sDPF의 후단에 설치된 애쉬 블로어를 가동하여 애쉬를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 애쉬 제거 모드에서 상기 정화 모드로 전환하는 경우,
    상기 촉매 필터 후단에 설치된 애쉬 블로어 가동을 중단하는 단계;
    상기 제3 댐퍼를 폐쇄하는 단계;
    상기 제2 댐퍼를 개방해 바이패스 유로 방향으로 개방하는 단계;
    상기 제1 댐퍼를 작동해 상기 바이패스 유로를 차단하고 상기 반응유로를 개방하는 단계; 및
    상기 반응 유로에서는 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인 경우, 환원제를 주입하여 상기 반응 유로로 유입된 배기가스를 정화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 애쉬 제거 모드에서 상기 바이패스 모드로 전환하는 경우,
    상기 sDPF의 후단에 설치된 애쉬 블로어를 가동을 중단하고, 상기 제3 댐퍼가 폐쇄되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  8. 배기가스를 정제하는 반응 유로 내에 설치된 디젤산화촉매(DOC)와 상기 디젤산화촉매(DOC) 후단에 DPF 및 상기 DPF의 후단에 SCR이 설치된 촉매 필터;
    배기가스 유입부 후단에 설치되어 바이패스 유로 및 반응 유로의 개폐를 조정하는 제1 댐퍼;
    반응 유로 후단에 설치되어 반응 유로의 개폐를 조정하는 제2 댐퍼;
    및 반응 유로에서 외부로 애쉬(Ash)를 배출하기 위한 제3 댐퍼;를 포함하여 구성된 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기에 있어서,
    상기 배기가스 정화장치용 바이패스 일체형 반응기가 바이패스 모드로 작동하는 경우,
    상기 제1 댐퍼에 의해 반응 유로를 폐쇄하고, 바이패스 유로만을 개방시키되, 상기 반응 유로에서는 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인 경우, 환원제를 주입하여 상기 반응 유로로 유입된 배기가스를 정화하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 바이패스 모드 중, 애쉬 제거 모드로 전환되는 경우,
    상기 환원제 주입을 중단하는 단계;
    상기 제3 댐퍼가 개방되는 단계; 및
    상기 DPF의 후단 및 상기 SCR 전단에 설치된 애쉬 블로어를 가동하여 애쉬를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 바이패스 모드에서 정화 모드로 전환되는 경우,
    상기 제1 댐퍼를 작동해 바이패스 유로를 차단하는 단계;
    상기 제2 댐퍼를 작동해 상기 반응 유로로부터 상기 바이패스 유로를 개방하는 단계; 및
    상기 반응 유로에서는 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인 경우, 환원제를 주입하여 상기 반응 유로로 유입된 배기가스를 정화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 정화 모드로부터 상기 바이패스 모드로 다시 전환되는 경우,
    상기 반응 유로 내에 환원제 주입을 중단하는 단계; 및
    상기 제1 댐퍼와 제2 댐퍼를 작동해 상기 바이패스 유로만을 개방시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 정화 모드에서 애쉬 제거 모드로 전환되는 경우,
    상기 반응 유로 내에 환원제 주입을 중단하는 단계;
    상기 제 1,2 댐퍼를 작동해 상기 바이패스 유로만을 개방하는 단계;
    상기 제3 댐퍼가 개방되는 단계; 및
    상기 DPF의 후단 및 상기 SCR 전단에 설치된 애쉬 블로어를 가동하여 애쉬를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 애쉬 제거 모드에서 상기 정화모드로 전환하는 경우,
    상기 촉매 필터 후단에 설치된 애쉬 블로어 가동을 중단하는 단계;
    상기 제3 댐퍼를 폐쇄하는 단계;
    상기 제2 댐퍼를 개방해 바이패스 유로 방향으로 개방하는 단계;
    상기 제1 댐퍼를 작동해 상기 바이패스 유로를 차단하고 상기 반응유로를 개방하는 단계; 및
    상기 반응 유로에서는 촉매 필터 온도가 설정 값 이상인 경우, 환원제를 주입하여 상기 반응 유로로 유입된 배기가스를 정화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 애쉬 제거 모드에서 상기 바이패스 모드로 전환하는 경우,
    상기 DPF의 후단 및 상기 SCR 전단에 설치된 애쉬 블로어를 가동을 중단하고, 상기 제3 댐퍼가 폐쇄되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 일체형 배기가스 정화장치 반응기의 작동방법.
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