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KR102231907B1 - Gas Phase Reducing Agent Injection Equipment in Selective Catalytic Reduction System - Google Patents

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KR102231907B1
KR102231907B1 KR1020150124280A KR20150124280A KR102231907B1 KR 102231907 B1 KR102231907 B1 KR 102231907B1 KR 1020150124280 A KR1020150124280 A KR 1020150124280A KR 20150124280 A KR20150124280 A KR 20150124280A KR 102231907 B1 KR102231907 B1 KR 102231907B1
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Abstract

본 발명은 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치에 관한 것이다.
본 발명은 배기관의 외주에 설치되어 가스상의 환원제를 상기 배기관의 내부에 주입하는 주입 헤드와; 상기 배기관의 내벽에 설치되어 있되 상기 주입 헤드의 위치에 대응되게 설치되어 배기관을 통과하는 배기가스의 흐름을 변화시켜, 상기 가스상의 환원제와 배기가스를 혼합하는 혼합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 엔진 배기가스의 질소산화물(NOx)을 제거하는 SCR 시스템에서 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 가스상의 환원제를 주입하는 경우에 짧은 배관거리 내에서 가스상의 환원제를 배기가스와 균일하게 혼합할 수 있으므로 SCR 반응기에 배기가스를 유입시키는 배기관의 길이를 단축하여도 되어 SCR 시스템의 설치 공간을 감소시키고, 배기관의 외부에 설치된 주입 설비에 의해 배기관 내부에 가스상 환원제를 주입할 수 있어서 가스상 환원제 주입 설비의 설치 및 유지 보수에 용이하게 된다.The present invention relates to an apparatus for injecting a gaseous reducing agent in an SCR system.
The present invention is provided on the outer periphery of the exhaust pipe and an injection head for injecting a gaseous reducing agent into the inside of the exhaust pipe; SCR system, characterized in that it comprises a mixer installed on the inner wall of the exhaust pipe and installed corresponding to the position of the injection head to change the flow of the exhaust gas passing through the exhaust pipe to mix the gaseous reducing agent and the exhaust gas It provides a gaseous reducing agent injection device of.
According to the present invention, in the case of injecting a gaseous reducing agent into engine exhaust gas flowing into the SCR reactor in an SCR system that removes nitrogen oxides (NOx) from engine exhaust gas, the gaseous reducing agent is uniformly distributed with the exhaust gas within a short pipe distance. Since it can be mixed together, the length of the exhaust pipe that introduces the exhaust gas into the SCR reactor can be shortened, reducing the installation space of the SCR system, and the gaseous reducing agent can be injected into the exhaust pipe by the injection facility installed outside the exhaust pipe. It becomes easy to install and maintain the reducing agent injection facility.

Description

SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치{Gas Phase Reducing Agent Injection Equipment in Selective Catalytic Reduction System}Gas Phase Reducing Agent Injection Equipment in Selective Catalytic Reduction System

본 발명은 SCR 시스템(Selective Catalytic Reduction System)의 가스상 환원제 주입장치에 관한 것으로, 특히 엔진 배기가스의 질소산화물(NOx)을 제거하는 SCR 시스템에서 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 가스상의 환원제를 주입하는 경우에 짧은 배관거리 내에서 가스상의 환원제를 배기가스와 균일하게 혼합함과 아울러 설치 및 유지 보수에 용이하도록 하는 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gaseous reducing agent injection device of an SCR system (Selective Catalytic Reduction System), and in particular, injecting a gaseous reducing agent into engine exhaust gas flowing into the SCR reactor in an SCR system that removes nitrogen oxides (NOx) from engine exhaust gas. In this case, it relates to a gaseous reducing agent injection device of an SCR system that uniformly mixes a gaseous reducing agent with exhaust gas within a short piping distance and facilitates installation and maintenance.

일반적으로 선박에 사용되는 디젤 엔진에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물과 황산화물은 국제연합(UN)의 산하기관인 IMO(International Maritime Organization, 국제 해사기구)로부터 배출규제를 받고 있는 대표적인 대기 오염물질들이다.In general, nitrogen oxides and sulfur oxides among the exhaust gases emitted from diesel engines used in ships are representative air pollutants that are subject to emission regulations from the International Maritime Organization (IMO), an affiliate of the United Nations (UN).

질소산화물은 NO, NO2, NO3, N2O, N2O3, N2O4, N2O5를 통칭하지만 대부분의 질소산화물은 NO와 NO2이다. 황산화물은 석탄과 석유와 같은 연료에 포함된 황성분이 연소과정에서 산화된 것으로 주로 SO2이다.Nitrogen oxides are collectively referred to as NO, NO 2 , NO 3 , N 2 O, N 2 O 3 , N 2 O 4 and N 2 O 5 , but most of the nitrogen oxides are NO and NO 2 . Sulfur oxides are mainly SO 2 as sulfur components contained in fuels such as coal and petroleum are oxidized during combustion.

질소산화물은, 고온 영역에서 공기 중 질소와 산소가 반응하여 생성되는 Thermal NOx, 연료에서 발생되는 탄화수소가 공기 중의 질소와 반응하여 생성되는 Prompt NOx, 연료에 포함된 질소성분이 연소과정에서 산화되어 생성된 Fuel NOx로 구분된다.Nitrogen oxides are produced by thermal NOx produced by reacting nitrogen and oxygen in the air in a high temperature range, Prompt NOx produced by reacting hydrocarbons generated from fuel with nitrogen in the air, and nitrogen components contained in the fuel oxidized during the combustion process. It is divided into fuel NOx.

화석연료의 연소반응으로 생성된 질소산화물을 제거하기 위하여 SCR 시스템이 이용되고 있다. SCR 시스템은 환원제와 섞인 배기가스를 SCR 반응기에 설치된 촉매층으로 통과시켜 질소산화물을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시키는데, 암모니아 (NH3)를 환원제로 사용한다.SCR systems are used to remove nitrogen oxides generated by the combustion reaction of fossil fuels. The SCR system reduces nitrogen oxides to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) by passing the exhaust gas mixed with the reducing agent through the catalyst layer installed in the SCR reactor, and ammonia (NH 3 ) is used as the reducing agent.

SCR 반응기 촉매의 질소산화물 제거 성능을 최대화하기 위하여 환원제 주입장치는 농도 균일도 0.98 이상을 만족시키도록 환원제와 배기가스를 균일하게 혼합시킬 것을 요구받는다.In order to maximize the nitrogen oxide removal performance of the SCR reactor catalyst, the reducing agent injection device is required to uniformly mix the reducing agent and the exhaust gas so as to satisfy the concentration uniformity of 0.98 or higher.

종래에는 배기가스에 암모니아의 가스상 환원제를 주입하여 SCR 반응기에 인가하는 경우 도 1에 도시된 바와 같은 환원제 주입장치를 사용하였다.Conventionally, in the case of injecting a gaseous reducing agent of ammonia into exhaust gas and applying it to the SCR reactor, a reducing agent injection device as shown in FIG. 1 was used.

해당 환원제 주입장치는 배기관(10)에 가스상의 환원제를 주입하기 위한 복수의 주입 구멍을 구비하는 주입관(20)을 설치하고, 주입관(20)으로부터 일정 거리만큼 떨어진 위치에 가스상의 환원제와 배기가스를 일차로 혼합하기 위한 복수의 가이드 베인(Guide Vane)으로 이루어진 혼합기(40)를 설치하고, 해당 혼합기(40)로부터 일정 거리만큼 떨어진 위치에 가스상의 환원제와 배기가스를 이차로 혼합하기 위한 복수의 가이드 베인으로 이루어진 혼합기(42)를 설치하여 구성된다.The reducing agent injection device is provided with an injection pipe 20 having a plurality of injection holes for injecting a gaseous reducing agent into the exhaust pipe 10, and the gaseous reducing agent and exhaust gas at a position separated from the injection pipe 20 by a predetermined distance. A mixer 40 consisting of a plurality of guide vanes for primary mixing of gas is installed, and a plurality of gaseous reducing agents and exhaust gases are secondarily mixed at a position separated from the mixer 40 by a predetermined distance. It is configured by installing a mixer 42 made of a guide vane.

배기관(10)의 입구(11)를 통해 엔진의 배기가스가 유입되는 경우, 환원제 공급관(23)을 통해 주입관(20)에 인가되는 가스상의 환원제를 주입관(20)의 구멍을 통해 배기가스에 주입하고, 혼합기(40)에 의해 가스상의 환원제와 배기가스를 일차로 혼합한 후에, 혼합기(42)에 의해 해당 가스상의 환원제와 배기가스를 이차로 혼합하여서, 배기관(10)의 출구(13)를 통해 SCR 반응기에 인가함으로써, 해당 환원제와 혼합된 배기가스가 SCR 반응기의 촉매를 통과함에 따라 정화 처리되어서 배기가스의 질소산화물이 질소(N2)와 물(H2O)로 환원된다.When the exhaust gas of the engine is introduced through the inlet 11 of the exhaust pipe 10, the gaseous reducing agent applied to the injection pipe 20 through the reducing agent supply pipe 23 is exhausted through the hole of the injection pipe 20. And the gaseous reducing agent and exhaust gas are first mixed by the mixer 40, the gaseous reducing agent and the exhaust gas are secondarily mixed by the mixer 42, and the outlet 13 of the exhaust pipe 10 ) Through the SCR reactor, the exhaust gas mixed with the corresponding reducing agent is purified as it passes through the catalyst of the SCR reactor, so that the nitrogen oxides of the exhaust gas are reduced to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O).

이와 같은 종래 SCR 시스템에서의 환원제 주입장치는 SCR 반응기 촉매의 질소산화물 제거 성능을 최대화하기 위해서 농도 균일도 0.98 이상을 만족시키도록 가스상의 환원제와 배기가스를 균일하게 혼합하여 SCR 반응기에 유입시켜야 하는데, 가스상 환원제를 배기가스에 주입함에 있어서 복수의 구멍을 구비한 주입관(20)의 형상에 의존하는 바가 크고, 특히 지름이 큰 대구경의 배기관(10)에 적용할 경우에는 가스상의 환원제를 배기가스에 균일하게 혼합함에 있어서 배기관(10) 배관 직경의 10배 이상에 해당하는 길이의 배기관(10)이 소요되기도 한다. 이처럼, 종래 SCR 시스템에서의 환원제 주입장치는 가스상 환원제와 배기가스의 균일한 혼합을 위해 긴 길이의 배기관(10)이 소요되므로, SCR 시스템을 선박에 설치함에 있어서 많은 설치 공간이 소요되는 문제점이 있다.In such a conventional SCR system, the reducing agent injection device must uniformly mix the gaseous reducing agent and the exhaust gas so as to satisfy the concentration uniformity of 0.98 or higher in order to maximize the nitrogen oxide removal performance of the SCR reactor catalyst and introduce it into the SCR reactor. When injecting the reducing agent into the exhaust gas, it is largely dependent on the shape of the injection pipe 20 having a plurality of holes, and in particular, when applied to the large diameter exhaust pipe 10 with a large diameter, the gaseous reducing agent is uniformly applied to the exhaust gas. In the case of mixing, the exhaust pipe 10 having a length corresponding to 10 times or more of the pipe diameter of the exhaust pipe 10 may be required. As such, since the reducing agent injection device in the conventional SCR system requires a long exhaust pipe 10 for uniform mixing of the gaseous reducing agent and exhaust gas, there is a problem that a large amount of installation space is required when installing the SCR system on the ship. .

또한, 종래 SCR 시스템에서의 환원제 주입장치는 가스상 환원제를 배기가스에 주입하기 위하여 복수의 구멍을 구비한 주입관(20)을 배기관(10) 내에 관통 삽입하여 설치하여야 되어서, 주입관(20) 설치에 어려움이 있고 주입관(20)의 유지 보수에 있어서도 어려움이 있다는 문제점이 있다.In addition, the reducing agent injection device in the conventional SCR system must be installed by inserting the injection pipe 20 having a plurality of holes through the exhaust pipe 10 to inject the gaseous reducing agent into the exhaust gas, so that the injection pipe 20 is installed. There is a problem in that there is a difficulty in the maintenance of the injection pipe 20 is also difficult.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엔진 배기가스의 질소산화물(NOx)을 제거하는 SCR 시스템에서 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 가스상의 환원제를 주입하는 경우에 짧은 배관거리 내에서 가스상의 환원제를 배기가스와 균일하게 혼합함과 아울러 설치 및 유지 보수에 용이하도록 하는 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, in the case of injecting a gaseous reducing agent into engine exhaust gas flowing into the SCR reactor in an SCR system for removing nitrogen oxides (NOx) from engine exhaust gas It is an object of the present invention to provide a gaseous reducing agent injection device of an SCR system that uniformly mixes a gaseous reducing agent with exhaust gas within a short piping distance and facilitates installation and maintenance.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배기관의 외주에 설치되어 가스상의 환원제를 상기 배기관의 내부에 주입하는 주입 헤드와; 상기 배기관의 내벽에 설치되어 있되 상기 주입 헤드의 위치에 대응되게 설치되어 배기관을 통과하는 배기가스의 흐름을 변화시켜, 상기 가스상의 환원제와 배기가스를 혼합하는 혼합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치를 제공한다.In order to achieve the object as described above, the present invention is provided on the outer periphery of the exhaust pipe and an injection head for injecting a gaseous reducing agent into the inside of the exhaust pipe; SCR system, characterized in that it comprises a mixer installed on the inner wall of the exhaust pipe and installed corresponding to the position of the injection head to change the flow of exhaust gas passing through the exhaust pipe to mix the gaseous reducing agent and the exhaust gas It provides a gaseous reducing agent injection device of.

본 발명에 따른 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치에 의하면, 상기 주입 헤드는 링(ring) 형상의 배관으로 이루어지고, 가스상 환원제를 유입시키기 위한 유입구와, 상기 유입구로부터 공급되는 가스상의 환원제를 배기관의 내부에 주입하기 위한 복수의 주입 노즐을 구비한다.According to the gaseous reducing agent injection device of the SCR system according to the present invention, the injection head is made of a ring-shaped pipe, an inlet for introducing the gaseous reducing agent, and the gaseous reducing agent supplied from the inlet inside the exhaust pipe. And a plurality of injection nozzles for injecting into.

그리고, 본 발명에 따른 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치에 의하면, 상기 주입 노즐은 상기 배기관 벽면의 구멍에 삽입하여서 상기 배기관의 내부에 가스상의 환원제를 주입하도록 설치한다.Further, according to the gaseous reducing agent injection device of the SCR system according to the present invention, the injection nozzle is installed to inject the gaseous reducing agent into the inside of the exhaust pipe by inserting it into a hole in the wall of the exhaust pipe.

또한, 본 발명에 따른 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치에 의하면, 상기 주입 헤드는 원형 링 형상이거나 다각형 링 형상이다.Further, according to the gaseous reducing agent injection device of the SCR system according to the present invention, the injection head has a circular ring shape or a polygonal ring shape.

한편, 본 발명에 따른 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치에 의하면, 상기 주입 헤드는 각 주입 노즐에 가스상 환원제의 유량을 균등하게 분배하기 위한 유량 분배 조절 부재를 더 구비한다.On the other hand, according to the gaseous reducing agent injection device of the SCR system according to the present invention, the injection head further includes a flow rate distribution control member for evenly distributing the flow rate of the gaseous reducing agent to each injection nozzle.

본 발명에 따른 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치에 의하면, 상기 유량 분배 조절 부재는 주입 헤드를 이루는 배관에 설치되어 있되, 오리피스(orifice), 벤츄리관(ventury tube), 밸브 또는 리듀서(reducer)를 이용하여 구현된다.According to the gaseous reducing agent injection device of the SCR system according to the present invention, the flow distribution control member is installed in a pipe constituting the injection head, and uses an orifice, a ventury tube, a valve or a reducer. Is implemented.

그리고, 본 발명에 따른 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치에 의하면, 상기 혼합기는 배기관의 내벽에 가이드 베인(guide vane)을 일정 간격을 두어서 일정 각도로 경사지게 설치하여 이루어지며, 주입 헤드는 주입 노즐을 통해 가이드 베인의 배면을 향하여 가스상 환원제를 주입한다.And, according to the gaseous reducing agent injection device of the SCR system according to the present invention, the mixer is made by installing a guide vane on the inner wall of the exhaust pipe inclined at a predetermined angle at a predetermined interval, and the injection head has an injection nozzle. A gaseous reducing agent is injected toward the back of the guide vane.

본 발명에 의하면, 엔진 배기가스의 질소산화물(NOx)을 제거하는 SCR 시스템에서 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 가스상의 환원제를 주입하는 경우에 짧은 배관거리 내에서 가스상의 환원제를 배기가스와 균일하게 혼합할 수 있으므로 SCR 반응기에 배기가스를 유입시키는 배기관의 길이를 단축하여도 되어 SCR 시스템의 설치 공간을 감소시키고, 배기관의 외부에 설치된 주입 설비에 의해 배기관 내부에 가스상 환원제를 주입할 수 있어서 가스상 환원제 주입 설비의 설치 및 유지 보수에 용이하게 된다.According to the present invention, in the case of injecting a gaseous reducing agent into engine exhaust gas flowing into the SCR reactor in an SCR system that removes nitrogen oxides (NOx) from engine exhaust gas, the gaseous reducing agent is uniformly distributed with the exhaust gas within a short pipe distance. Since it can be mixed together, the length of the exhaust pipe that introduces the exhaust gas into the SCR reactor can be shortened, reducing the installation space of the SCR system, and the gaseous reducing agent can be injected into the exhaust pipe by the injection facility installed outside the exhaust pipe. It becomes easy to install and maintain the reducing agent injection facility.

도 1은 종래 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치를 도시한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치를 예시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치를 예시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 가스상 환원제 주입장치에 적용된 주입 헤드를 예시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 가스상 환원제 주입장치에 적용된 혼합기를 예시한 사시도이다. 1 is a diagram showing a gaseous reducing agent injection device of a conventional SCR system.
2 is a perspective view illustrating a gaseous reducing agent injection device of the SCR system according to the present invention.
3 is a plan view illustrating a gaseous reducing agent injection device of the SCR system according to the present invention.
4 is a perspective view illustrating an injection head applied to the gaseous reducing agent injection device of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a mixer applied to the gaseous reducing agent injection device of the present invention.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 하나의 실시예로서 설명하는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is described as an embodiment, by which the technical idea of the present invention and its core configuration and operation are not limited.

본 발명은 엔진 배기가스의 질소산화물(NOx)을 제거하는 SCR 시스템에서 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 가스상의 환원제를 주입하는 경우에 짧은 배관거리 내에서 가스상의 환원제를 배기가스와 균일하게 혼합함과 아울러 설치 및 유지 보수에 용이하도록 구현된다.The present invention uniformly mixes the gaseous reducing agent with the exhaust gas within a short piping distance when injecting a gaseous reducing agent into engine exhaust gas flowing into the SCR reactor in an SCR system that removes nitrogen oxides (NOx) from engine exhaust gas. In addition, it is implemented for easy installation and maintenance.

이와 같이 구현하기 위한 본 발명에 따른 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치는, 도 2에 예시된 바와 같이, 배기관(100) 내부의 벽면에 일정 각도로 경사지게 설치된 복수의 가이드 베인(Guide Vane)(301)으로 이루어져서 가스상의 환원제와 배기가스를 혼합하는 혼합기와, 배기관(100)의 외주에 설치되어 가스상의 환원제를 배기관(100)의 내부에 분사하는 주입 헤드(200)를 포함하여 구성된다.The gaseous reducing agent injection device of the SCR system according to the present invention for implementing as described above, as illustrated in FIG. 2, includes a plurality of guide vanes 301 installed inclined at a predetermined angle on the wall surface inside the exhaust pipe 100 And a mixer configured to mix the gaseous reducing agent and exhaust gas, and an injection head 200 installed on the outer periphery of the exhaust pipe 100 to inject the gaseous reducing agent into the interior of the exhaust pipe 100.

도 3의 평면도에 예시된 바와 같이, 주입 헤드(200)는 링(ring) 형상의 배관으로 이루어져서 배기관(100)의 외주에 설치되는데, 자체에 구비된 복수의 주입 노즐(201)을 배기관(100) 벽면의 구멍에 삽입하여서 고정 설치한다. 주입 헤드(200)의 주입 노즐(201)을 통해 배출되는 가스상의 환원제는 배기관(100)의 내부에 주입된다.As illustrated in the plan view of FIG. 3, the injection head 200 is formed of a ring-shaped pipe and is installed on the outer periphery of the exhaust pipe 100, and a plurality of injection nozzles 201 provided therein are provided in the exhaust pipe 100 ) Install it by inserting it into the hole on the wall. The gaseous reducing agent discharged through the injection nozzle 201 of the injection head 200 is injected into the exhaust pipe 100.

주입 헤드(200)는, 도 4에 예시된 바와 같이, 링(ring) 형상의 배관으로 이루어지고, 배기관(100)의 내부에 가스상의 환원제를 주입하기 위한 복수의 주입 노즐(201)을 구비함과 아울러 가스상 환원제를 유입시키기 위한 유입구(203)를 구비하여서, 유입구(203)를 통해 인가되는 가스상의 환원제를 주입 노즐(201)을 통해 배기관(100)의 내부에 주입함으로써, 배기관(100)을 흐르는 배기가스에 가스상의 환원제를 주입한다.The injection head 200 is made of a ring-shaped pipe, as illustrated in FIG. 4, and includes a plurality of injection nozzles 201 for injecting a gaseous reducing agent into the exhaust pipe 100 In addition, by providing an inlet 203 for introducing the gaseous reducing agent, the gaseous reducing agent applied through the inlet 203 is injected into the interior of the exhaust pipe 100 through the injection nozzle 201, thereby providing the exhaust pipe 100 A gaseous reducing agent is injected into the flowing exhaust gas.

또한, 주입 헤드(200)는 각 주입 노즐(201)에 가스상 환원제의 유량을 균등하게 분배하기 위한 복수의 유량 분배 조절 부재(205)를 구비한다. 유량 분배 조절 부재(205)는 주입 헤드(200)를 이루는 배관에 설치되어, 해당 배관을 통해 각 주입 노즐(201)에 인가되는 가스상 환원제의 유량을 균등하게 조절하는데, 오리피스(orifice), 벤츄리관(ventury tube), 밸브 또는 리듀서(reducer) 등을 이용하여 구현할 수 있다.In addition, the injection head 200 includes a plurality of flow rate distribution control members 205 for evenly distributing the flow rate of the gaseous reducing agent to each injection nozzle 201. The flow rate distribution control member 205 is installed in a pipe constituting the injection head 200 and equally adjusts the flow rate of the gaseous reducing agent applied to each injection nozzle 201 through the pipe, an orifice, a venturi pipe. It can be implemented using a (ventury tube), a valve, or a reducer.

아울러, 도면에는 주입 헤드(200)가 원형 링 형상으로 구현된 것으로 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 그 외에 다양한 다각형 링 형상으로도 구현할 수 있다.In addition, although the drawings illustrate that the injection head 200 is implemented in a circular ring shape, the injection head 200 is not limited thereto, and may also be implemented in various polygonal ring shapes.

그리고, 배기관(100)의 내부에 구비된 혼합기는, 도 5에 예시된 바와 같이, 배기관(100)의 내벽에 가이드 베인(301)을 일정 간격을 두어서 일정 각도로 경사지게 설치하여 이루어지되, 해당 가이드 베인(301)은 도면에 예시한 형태 이외에도 배기가스의 흐름에 난류를 발생하는 다양한 형태로 구현할 수 있다. 이처럼 복수의 가이드 베인(301)으로 구성된 혼합기는 배기관(100) 내부의 배기가스 흐름에 난류를 발생시켜 배기가스와 가스상 환원제의 혼합을 촉진한다. 또한, 혼합기는 가이드 베인(301) 이외의 다른 형태로 구현할 수도 있는데, 배기가스의 흐름에 난류 또는 와류를 발생하여 배기가스의 흐름을 변화시켜서 배기가스와 가스상 환원제를 혼합할 수 있는 형태이면 형태에 제한됨이 없이 적용할 수 있을 것이다.And, the mixer provided inside the exhaust pipe 100, as illustrated in FIG. 5, is made by installing the guide vanes 301 on the inner wall of the exhaust pipe 100 to be inclined at a predetermined angle at a predetermined interval, The guide vane 301 may be implemented in various forms that generate turbulence in the flow of exhaust gas in addition to the form illustrated in the drawings. In this way, the mixer composed of a plurality of guide vanes 301 generates turbulent flow in the exhaust gas flow inside the exhaust pipe 100 to promote mixing of the exhaust gas and the gaseous reducing agent. In addition, the mixer may be implemented in a form other than the guide vane 301, if it is a form capable of mixing the exhaust gas and the gaseous reducing agent by changing the flow of the exhaust gas by generating turbulent or eddy currents in the flow of the exhaust gas. It will be applicable without limitation.

주입 헤드(200)는 유입구(203)를 통해 유입된 가스상의 환원제를 주입 노즐(201)을 통해 배기관(100)의 내부에 주입하는데, 이를 위해서 배기관(100)의 벽면에 구멍을 뚫고 해당 구멍에 주입 노즐(201)을 삽입하여 설치한다.The injection head 200 injects the gaseous reducing agent introduced through the inlet 203 into the interior of the exhaust pipe 100 through the injection nozzle 201. To this end, a hole is made in the wall surface of the exhaust pipe 100 and The injection nozzle 201 is inserted and installed.

주입 노즐(201)은 혼합기를 이루는 각 가이드 베인(301)에 대응되게 설치하되 각 가이드 베인(301)의 배면을 향하여 설치하는 것이 바람직하다. 이는 배기가스가 배기관(100) 내부를 따라 흐르는 경우 가이드 베인(301)의 배면 부위에 부압이 형성되므로, 가이드 베인(301)의 배면에 가스상의 환원제를 주입하면 환원제를 원활히 주입할 수 있기 때문이다.The injection nozzle 201 is installed to correspond to each guide vane 301 constituting the mixer, but is preferably installed toward the rear surface of each guide vane 301. This is because when the exhaust gas flows along the inside of the exhaust pipe 100, a negative pressure is formed at the rear portion of the guide vane 301, so if a gaseous reducing agent is injected into the rear surface of the guide vane 301, the reducing agent can be smoothly injected. .

주입 노즐(201)을 통해 주입된 가스상의 환원제는 배기가스 흐름 방향으로 흐르는데, 혼합기를 이루는 가이드 베인(301)에 의해 발생하는 난류로 인하여 가스상 환원제의 주입 위치를 기준으로 배기관(100)의 일정 거리 이내에서 배기가스와 균일하게 혼합된다.The gaseous reducing agent injected through the injection nozzle 201 flows in the exhaust gas flow direction. Due to the turbulence generated by the guide vanes 301 forming the mixer, a certain distance of the exhaust pipe 100 based on the injection position of the gaseous reducing agent It is uniformly mixed with exhaust gas within.

그리고, 도면에는 배기관(100)의 내부에 하나의 혼합기를 구비하는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 혼합기를 구비할 수도 있다. 배기관(100)의 내부에 복수의 혼합기를 구비하는 경우 각 혼합기의 형상을 달리하여 배기가스에 대해 좀더 많은 난류 또는 와류를 발생하여 배기가스의 흐름을 좀더 많이 변화시키도록 설치하되, 해당 복수의 혼합기를 주입 노즐(201)에 근접한 위치에 서로 근접되게 설치하여 많은 난류 또는 와류를 발생하여 배기가스의 흐름을 많이 변화시킴으로써, 주입 노즐(201)을 통한 가스상 환원제의 주입 위치를 기준으로 배기관(100)의 일정 거리 내에서 배기가스와 가스상 환원제가 균일하게 혼합되게 할 수 있다.In addition, although the drawings illustrate that one mixer is provided inside the exhaust pipe 100, the present invention is not limited thereto, and a plurality of mixers may be provided. When a plurality of mixers are provided inside the exhaust pipe 100, the shape of each mixer is changed to generate more turbulence or eddy currents for the exhaust gas, so that the flow of the exhaust gas is more changed, but the plurality of mixers The exhaust pipe 100 based on the injection position of the gaseous reducing agent through the injection nozzle 201 by changing the flow of the exhaust gas by generating a lot of turbulence or vortex by installing in close proximity to each other at a position close to the injection nozzle 201 The exhaust gas and the gaseous reducing agent can be uniformly mixed within a certain distance of.

상술한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치는 SCR 반응기에 유입되는 배기가스에 가스상의 환원제를 주입하는 경우에 다음과 같이 작용한다.The gaseous reducing agent injection device of the SCR system according to the present invention made as described above works as follows when the gaseous reducing agent is injected into the exhaust gas flowing into the SCR reactor.

선박 엔진으로부터의 배기가스는 배기관(100)을 경유하여 SCR 반응기에 인가된다. 이처럼 배기관(100)에 배기가스가 유입됨과 함께, 주입 헤드(200)의 유입구(203)를 통해 유입되는 가스상의 환원제가 복수의 주입 노즐(201)을 통해 배기관(100)의 내부에 주입된다.Exhaust gas from the ship engine is applied to the SCR reactor via the exhaust pipe 100. In this way, while the exhaust gas flows into the exhaust pipe 100, a gaseous reducing agent introduced through the inlet 203 of the injection head 200 is injected into the exhaust pipe 100 through the plurality of injection nozzles 201.

이때, 혼합기를 이루는 각 가이드 베인(301)에 대응되게 설치되어 있는 각각의 주입 노즐(201)은 각 가이드 베인(301)의 배면을 향하여 가스상의 환원제를 주입하는데, 배기가스가 배기관(100) 내부를 따라 흐르면서 가이드 베인(301)의 배면 부위에 부압이 형성됨에 기인하여, 가스상의 환원제를 배기관(100) 내에 원활히 주입할 수 있다.At this time, each injection nozzle 201 installed to correspond to each guide vane 301 constituting the mixer injects a gaseous reducing agent toward the rear surface of each guide vane 301, and the exhaust gas is inside the exhaust pipe 100. Due to the negative pressure being formed in the rear portion of the guide vane 301 while flowing along, the gaseous reducing agent can be smoothly injected into the exhaust pipe 100.

이와 같이 주입 노즐(201)을 통해 주입된 가스상의 환원제는 배기가스의 흐름 방향으로 흐르게 되며, 혼합기를 이루는 가이드 베인(301)에 의해 발생하는 난류로 인하여 배기가스의 흐름이 변화되어서 배기가스와 가스상 환원제가 혼합되는데, 가스상 환원제의 주입 위치를 기준으로 배기관(100)의 일정 거리 이내에서 배기가스와 균일하게 혼합된다.In this way, the gaseous reducing agent injected through the injection nozzle 201 flows in the flow direction of the exhaust gas, and the flow of the exhaust gas is changed due to the turbulence generated by the guide vanes 301 forming the mixer. The reducing agent is mixed, and it is uniformly mixed with the exhaust gas within a certain distance of the exhaust pipe 100 based on the injection position of the gaseous reducing agent.

배기관(100) 내에서 가스상 환원제와 혼합된 배기가스는 SCR 반응기에 인가되며, 해당 가스상 환원제와 혼합된 배기가스는 SCR 반응기에 설치된 촉매층을 통과하되 촉매에 의해 배기가스의 질소산화물을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시킴으로써 배기가스를 정화 처리한다.The exhaust gas mixed with the gaseous reducing agent in the exhaust pipe 100 is applied to the SCR reactor, and the exhaust gas mixed with the gaseous reducing agent passes through the catalyst layer installed in the SCR reactor, but the nitrogen oxide of the exhaust gas is converted to nitrogen (N 2 ) And water (H 2 O) to purify the exhaust gas.

이상과 같이, 본 발명은 엔진 배기가스의 질소산화물(NOx)을 제거하는 SCR 시스템에서 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 가스상의 환원제를 주입하는 경우에 가스상의 환원제를 주입하기 위한 주입 노즐(201)에 근접하여 배기가스와 가스상 환원제의 혼합을 위한 혼합기를 설치하여서, 주입 노즐(201)을 통해 주입된 가스상의 환원제를 혼합기에 의해 근거리 내에서 배기가스와 균일하게 혼합하므로, 짧은 배관거리 내에서 가스상의 환원제를 배기가스와 균일하게 혼합할 수 있다. 이에, 본 발명은 선박의 SCR 시스템에 적용하는 경우 SCR 반응기에 배기가스를 가스상의 환원제와 혼합하여 유입시키기 위한 배기관의 길이를 기존보다 많이 단축할 수 있어서 SCR 시스템의 설치 공간을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention provides an injection nozzle 201 for injecting a gaseous reducing agent in the case of injecting a gaseous reducing agent into engine exhaust gas flowing into the SCR reactor in an SCR system for removing nitrogen oxides (NOx) from engine exhaust gas. ), a mixer for mixing the exhaust gas and the gaseous reducing agent is installed, and the gaseous reducing agent injected through the injection nozzle 201 is uniformly mixed with the exhaust gas within a short distance by the mixer. The gaseous reducing agent can be uniformly mixed with the exhaust gas. Accordingly, when the present invention is applied to the SCR system of a ship, the length of the exhaust pipe for mixing and introducing the exhaust gas into the SCR reactor can be shortened more than before, thereby reducing the installation space of the SCR system. There is this.

또한, 본 발명은 복수의 주입 노즐(201)을 구비하는 주입 헤드(200)를 배기관(100)의 외주에 설치하여서 가스상의 환원제를 배기관(100)의 내부에 주입하므로, 주입 헤드(200)의 설치 및 유지 보수를 매우 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.In addition, in the present invention, since the injection head 200 having a plurality of injection nozzles 201 is installed on the outer circumference of the exhaust pipe 100 to inject a gaseous reducing agent into the exhaust pipe 100, the injection head 200 It has the advantage of making installation and maintenance very easy.

본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당된다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above description, and those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains may implement the present invention by modifying the present invention in various forms within the scope not departing from the spirit of the present invention. It will be possible, and it will be said that such a change is within the technical scope of the present invention.

본 발명은 선박에 SCR 시스템을 설치하여 엔진 배기가스를 정화하는 경우에 매우 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 엔진 배기가스의 질소산화물(NOx)을 제거하는 SCR 시스템에서 SCR 반응기에 유입되는 엔진 배기가스에 가스상의 환원제를 주입하는 경우에 짧은 배관거리 내에서 가스상의 환원제를 배기가스와 균일하게 혼합할 수 있으므로 SCR 반응기에 배기가스를 유입시키는 배기관의 길이를 단축하여도 되어 SCR 시스템의 설치 공간을 감소시키고, 배기관의 외부에 설치된 주입 설비에 의해 배기관 내부에 가스상 환원제를 주입할 수 있어서 가스상 환원제 주입 설비의 설치 및 유지 보수에 용이하게 된다.The present invention may be very usefully applied when an SCR system is installed on a ship to purify engine exhaust gas. According to the present invention, in the case of injecting a gaseous reducing agent into engine exhaust gas flowing into the SCR reactor in an SCR system that removes nitrogen oxides (NOx) from engine exhaust gas, the gaseous reducing agent is uniformly distributed with the exhaust gas within a short pipe distance. Since it can be mixed together, the length of the exhaust pipe that introduces the exhaust gas into the SCR reactor can be shortened, reducing the installation space of the SCR system, and the gaseous reducing agent can be injected into the exhaust pipe by the injection facility installed outside the exhaust pipe. It becomes easy to install and maintain the reducing agent injection facility.

100; 배기관 200; 주입 헤드
201; 주입 노즐 203; 유입구
205; 유량 분배 조절 부재 301; 가이드 베인100; Exhaust pipe 200; Injection head
201; Injection nozzle 203; Inlet
205; Flow distribution control member 301; Guide vane

Claims (8)

배기관의 외주에 설치되어 가스상의 환원제를 상기 배기관의 내부에 주입하는 주입 헤드와;
상기 배기관의 내벽에 설치되어 있되 상기 주입 헤드의 위치에 대응되게 설치되어 배기관을 통과하는 배기가스의 흐름을 변화시켜, 상기 가스상의 환원제와 배기가스를 혼합하는 혼합기를 포함하며,
상기 주입 헤드는 링(ring) 형상의 배관으로 이루어지고, 가스상 환원제를 유입시키기 위한 유입구와, 상기 유입구로부터 공급되는 가스상의 환원제를 배기관의 내부에 주입하기 위한 복수의 주입 노즐을 구비하고,
상기 주입 헤드는 각 주입 노즐에 가스상 환원제의 유량을 균등하게 분배하기 위한 유량 분배 조절 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치.
An injection head installed on the outer periphery of the exhaust pipe to inject a gaseous reducing agent into the exhaust pipe;
It is installed on the inner wall of the exhaust pipe, but is installed to correspond to the position of the injection head to change the flow of the exhaust gas passing through the exhaust pipe, including a mixer for mixing the gaseous reducing agent and the exhaust gas,
The injection head is made of a ring-shaped pipe, and includes an inlet for introducing a gaseous reducing agent, and a plurality of injection nozzles for injecting a gaseous reducing agent supplied from the inlet into the interior of the exhaust pipe,
The injection head further comprises a flow rate distribution control member for evenly distributing the flow rate of the gaseous reducing agent to each injection nozzle.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 주입 노즐은 상기 배기관 벽면의 구멍에 삽입하여서 상기 배기관의 내부에 가스상의 환원제를 주입하도록 설치한 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치.
The method of claim 1,
The injection nozzle is installed to inject a gaseous reducing agent into the inside of the exhaust pipe by being inserted into a hole in the wall of the exhaust pipe.
 제1항에 있어서,
상기 주입 헤드는 원형 링 형상이거나 다각형 링 형상인 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치.
The method of claim 1,
The injection head is a gaseous reducing agent injection device of the SCR system, characterized in that the circular ring shape or the polygonal ring shape.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유량 분배 조절 부재는 주입 헤드를 이루는 배관에 설치되어 있되, 오리피스(orifice), 벤츄리관(ventury tube), 밸브 또는 리듀서(reducer)를 이용하여 구현되는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치.
The method of claim 1,
The flow distribution control member is installed in a pipe forming the injection head, but is implemented using an orifice, a ventury tube, a valve, or a reducer. .
 제1항에 있어서,
상기 혼합기는 배기관의 내벽에 가이드 베인(guide vane)을 일정 간격을 두어서 일정 각도로 경사지게 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치.
The method of claim 1,
The mixer is a gaseous reducing agent injection device of the SCR system, characterized in that the guide vane (guide vane) is installed at a predetermined angle at a predetermined interval on the inner wall of the exhaust pipe inclined.
 제7항에 있어서,
주입 헤드는 주입 노즐을 통해 가이드 베인의 배면을 향하여 가스상 환원제를 주입하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 가스상 환원제 주입장치.The method of claim 7,
The injection head injects a gaseous reducing agent toward the rear surface of the guide vane through an injection nozzle.
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