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KR102488787B1 - After-treatment apparatus for exhaust gas and after-treatment method for exhaust gas using the same - Google Patents

After-treatment apparatus for exhaust gas and after-treatment method for exhaust gas using the same Download PDF

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KR102488787B1
KR102488787B1 KR1020160105703A KR20160105703A KR102488787B1 KR 102488787 B1 KR102488787 B1 KR 102488787B1 KR 1020160105703 A KR1020160105703 A KR 1020160105703A KR 20160105703 A KR20160105703 A KR 20160105703A KR 102488787 B1 KR102488787 B1 KR 102488787B1
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이정빈
김준한
엄용석
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 폐가스 처리 장치 및 이를 이용한 폐가스 처리 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 폐가스 처리 장치는 가열수단이 구비되고, 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거하는 한 쌍의 디젤입자필터(DPF, Diesel Particulate Filter) 유닛; 상기 한 쌍의 디젤입자필터 유닛과 제2 라인을 통해 연결되며, 환원제가 투입되는 환원제 투입부가 구비되고, 선택적 환원 촉매(Selective Catalytic Reduction, SCR) 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여, 상기 배기가스 중 질소 산화물 등의 유해 성분을 제거하는 SCR 유닛;을 포함하며, 상기 한 쌍의 디젤입자필터 유닛은 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 이루어지고, 상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 상기 제2 디젤입자필터 유닛은 제1 라인을 통해 병렬 연결된다.The present invention relates to a waste gas treatment device and a waste gas treatment method using the same. In one embodiment, the waste gas treatment device includes a pair of diesel particulate filter (DPF) units equipped with a heating means and burning and removing particulate matter from exhaust gas; It is connected to the pair of diesel particle filter units through a second line, has a reducing agent input unit into which a reducing agent is introduced, and contacts exhaust gas and a reducing agent under a selective catalytic reduction (SCR), so that among the exhaust gas and an SCR unit for removing harmful components such as nitrogen oxides, wherein the pair of diesel particle filter units includes a first diesel particle filter unit and a second diesel particle filter unit, wherein the first diesel particle filter unit and The second diesel particle filter units are connected in parallel through a first line.

Description

배기가스 후처리 장치 및 이를 이용한 배기가스 후처리 방법 {AFTER-TREATMENT APPARATUS FOR EXHAUST GAS AND AFTER-TREATMENT METHOD FOR EXHAUST GAS USING THE SAME}Exhaust gas post-treatment device and exhaust gas post-treatment method using the same

본 발명은 배기가스 후처리 장치 및 이를 이용한 배기가스 후처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas post-treatment device and an exhaust gas post-treatment method using the same.

도서내연발전소 디젤 발전기는 현재 도서 지역 전력 공급에 중요한 역할을 하고 있다. 디젤 발전기에서 배출되는 디젤 가스는, 주로 질소 산화물(NOX) 및 그을음(soot) 등이 주로 발생하게 되는데, 도서 지역 특성상 디젤 발전기는 최소의 발전 단위설비 구성으로 설치되며, 환경관련 설비는 대부분 설치되지 않고 있는 실정이다.Island internal combustion power plant diesel generators currently play an important role in supplying electricity to island regions. Diesel gas discharged from diesel generators mainly consists of nitrogen oxides (NO X ) and soot. Due to the characteristics of island regions, diesel generators are installed with the minimum power generation unit configuration, and most of the environment-related facilities are installed. Currently it is not happening.

한편, 국제적인 환경 규제가 강화되고 있으며 2016년 이후 미국 및 유럽 등지에서 디젤 발전 및 선박 내 디젤 기관에 대한 질소 산화물의 규제를 강화할 예정이며, 이에 따라 국내 도서내연 디젤발전에 대한 규제가 예상된다.Meanwhile, international environmental regulations are being strengthened, and regulations on nitrogen oxides for diesel power generation and diesel engines in ships are expected to be strengthened in the US and Europe after 2016, and accordingly, regulations on island internal combustion diesel power generation in Korea are expected.

질소 산화물 저감을 위한 기술적인 방법은 탈질설비를 설치하는 것이나, 디젤 발전 배가스의 경우, 기존 석탄화력 발전소의 배가스 성상과 상이한 점 등, 저감설비 설치 조건이 상이하기 때문에, 디젤 발전소에 적합한 전용 탈질 촉매 개발 및 탈질 설비를 현장에 설치하여 적용하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.The technical method for reducing nitrogen oxides is to install a denitrification facility, but in the case of diesel power generation exhaust gas, since the conditions for installing the abatement facility are different, such as the characteristics of the exhaust gas from existing coal-fired power plants, a dedicated denitration catalyst suitable for diesel power plants It is necessary to develop technology to install and apply denitrification facilities to the site.

석탄화력 발전과 달리 디젤 발전은 그을음(soot) 등, 매연 물질의 발생에 의해 촉매 비활성화가 촉진되어, 촉매의 수명이 급격하게 감소하게 되므로, 촉매 설계시 촉매 비활성화를 억제 및 방지하는 방안이 필수적으로 고려되어야 한다. 특히, 도서 지역 디젤발전기 및 선박 내 디젤 기관의 경우에는 유휴부지 및 설비 내 공간이 협소하여 그을음 제거를 위한 컴팩트한 설비가 요구된다.Unlike coal-fired power generation, in diesel power generation, catalyst deactivation is accelerated by the generation of soot and soot, which dramatically reduces the lifespan of the catalyst. should be considered In particular, in the case of diesel generators in island regions and diesel engines in ships, compact facilities for removing soot are required due to the narrow space in idle sites and facilities.

한편 디젤 발전과 유사한 시스템인 디젤 차량 등의 이동 오염원의 경우, EGR(Exhaust gas recirculation)을 통해 배가스를 흡기로 재순환시켜 낮은 온도에서 연소가 일어나게 함으로써 고온에서의 질소 산화물 발생을 감소시키는 방식이 이용되나, 디젤 발전에 적용시 출력이 저하되기 때문에 적용이 불가한 실정이다.On the other hand, in the case of mobile pollutants such as diesel vehicles, which is a system similar to diesel power generation, a method is used to reduce nitrogen oxide generation at high temperatures by recirculating the exhaust gas to the intake air through EGR (Exhaust Gas Recirculation) to cause combustion at a low temperature. However, when applied to diesel power generation, the output is reduced, so it is not applicable.

본 발명과 관련한 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제2016-0032504호(2016.03.24. 공개, 발명의 명칭: 선박용 디젤 엔진의 배기가스 처리 장치)에 개시되어 있다.Prior art related to the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 2016-0032504 (published on March 24, 2016, title of the invention: Exhaust gas treatment device of marine diesel engine).

본 발명의 목적은 공정 운전시 에너지 효율성 및 경제성이 우수한 배기가스 후처리 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an exhaust gas post-treatment device with excellent energy efficiency and economy during process operation.

본 발명의 다른 목적은 디젤 가스에 함유된 오염 물질의 처리 효율이 우수한 배기가스 후처리 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an exhaust gas post-treatment device with excellent treatment efficiency of pollutants contained in diesel gas.

본 발명의 또 다른 목적은 후처리 장치에 구비된 촉매의 재생 주기 및 재생 시간을 단축할 수 있는 배기가스 후처리 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an exhaust gas post-treatment device capable of reducing a regeneration cycle and a regeneration time of a catalyst included in the post-treatment device.

본 발명의 또 다른 목적은 처리 시설의 소규모화가 가능한 배기가스 후처리 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an exhaust gas post-treatment device capable of reducing the size of a treatment facility.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 배기가스 후처리 장치를 이용한 배기가스 후처리 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an exhaust gas post-treatment method using the exhaust gas post-treatment device.

본 발명의 하나의 관점은 배기가스 후처리 장치에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 배기가스 후처리 장치는 가열수단이 구비되고, 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거하는 한 쌍의 디젤입자필터(DPF, Diesel Particulate Filter) 유닛; 상기 한 쌍의 디젤입자필터 유닛과 제2 라인을 통해 연결되며, 환원제가 투입되는 환원제 투입부가 구비되고, 선택적 환원 촉매(Selective Catalytic Reduction, SCR) 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여, 상기 배기가스 중 질소 산화물 등의 유해 성분을 제거하는 SCR 유닛;을 포함하며, 상기 한 쌍의 디젤입자필터 유닛은 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 이루어지고, 상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 상기 제2 디젤입자필터 유닛은 제1 라인을 통해 병렬 연결된다.One aspect of the present invention relates to an exhaust gas aftertreatment device. In one embodiment, the exhaust gas post-treatment device includes a pair of diesel particulate filter (DPF) units equipped with a heating means and burning and removing particulate matter from exhaust gas; It is connected to the pair of diesel particle filter units through a second line, has a reducing agent input unit into which a reducing agent is introduced, and contacts exhaust gas and a reducing agent under a selective catalytic reduction (SCR), so that among the exhaust gas and an SCR unit for removing harmful components such as nitrogen oxides, wherein the pair of diesel particle filter units includes a first diesel particle filter unit and a second diesel particle filter unit, wherein the first diesel particle filter unit and The second diesel particle filter units are connected in parallel through a first line.

한 구체예에서 상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛과, 상기 SCR 유닛은 단차를 가질 수 있다.In one embodiment, the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit and the SCR unit may have a step difference.

한 구체예에서 상기 제2 라인에는 배기가스의 유속을 저하시키기 위한 방해판이 구비되며, 상기 방해판은 익형(blade type)의 단면을 가질 수 있다.In one embodiment, a baffle plate for reducing the flow rate of exhaust gas is provided in the second line, and the baffle plate may have a blade-type cross section.

한 구체예에서 배기가스는 상기 제1 라인을 통해 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 각각 유입되어 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거되며, 상기 입자상 물질이 제거된 배기가스는 상기 제2 라인을 통해 SCR 유닛으로 유입되어, 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 상기 배기가스중 질소 산화물을 제거하며, 상기 입자상 물질이 제거된 배기가스는 상기 SCR 유닛으로 유입되기 전, 상기 제2 라인에 구비된 방해판을 통과할 수 있다.In one embodiment, the exhaust gas is respectively introduced into the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit through the first line to burn and remove particulate matter in the exhaust gas, and the exhaust gas from which the particulate matter is removed is It is introduced into the SCR unit through the second line to contact exhaust gas and a reducing agent under a selective reduction catalyst to remove nitrogen oxides from the exhaust gas, and the exhaust gas from which the particulate matter is removed is introduced into the SCR unit, It may pass through the baffle plate provided in the second line.

한 구체예에서 배기가스는 SCR 유닛으로 유입되어 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 질소 산화물이 제거되며, 상기 질소 산화물이 제거된 배기가스는 제2 라인을 통해 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 각각 유입되어 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거되며, 상기 질소 산화물이 제거된 배기가스는 상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 유입되기 전, 상기 제2 라인에 구비된 방해판을 통과할 수 있다.In one embodiment, the exhaust gas is introduced into the SCR unit, and nitrogen oxides are removed by contacting the exhaust gas and the reducing agent under a selective reduction catalyst, and the exhaust gas from which the nitrogen oxides are removed is passed through a second line to the first diesel particle filter unit and Each is introduced into the second diesel particle filter unit to burn and remove particulate matter from the exhaust gas, and the exhaust gas from which the nitrogen oxides are removed is introduced into the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit, It can pass through the baffle plate provided in the second line.

한 구체예에서 상기 선택적 환원 촉매는 이산화티타늄과, 산화몰리브덴 및 이산화규소 중 하나 이상 포함하는 담체에 활성 성분 및 조촉매가 담지된 것이며, 상기 활성성분은 바나데이트(vanadate) 또는 희토류-바나데이트 화합물을 포함하고, 상기 조촉매는 산화몰리브덴 및 산화텅스텐 중 하나 이상 포함할 수 있다.In one embodiment, the selective reduction catalyst is one in which an active ingredient and a cocatalyst are supported on a carrier containing at least one of titanium dioxide, molybdenum oxide, and silicon dioxide, and the active ingredient is vanadate or a rare earth-vanadate compound. Including, the cocatalyst may include at least one of molybdenum oxide and tungsten oxide.

본 발명의 다른 관점은 상기 배기가스 후처리 장치를 이용한 배기가스 후처리 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 배기가스 후처리 방법은 배기가스를 제1 라인을 통해 병렬 연결된 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 각각 유입하여, 상기 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거하는 단계; 및 상기 입자상 물질이 제거된 배기가스를 제2 라인을 통해 SCR 유닛으로 유입하여, 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 상기 배기가스중 질소 산화물을 제거하는 단계;를 포함하며, 상기 입자상 물질이 제거된 배기가스는 상기 SCR 유닛으로 유입되기 전, 상기 제2 라인에 구비된 방해판을 통과한다.Another aspect of the present invention relates to an exhaust gas post-treatment method using the exhaust gas post-treatment device. In one embodiment, the exhaust gas post-treatment method includes introducing exhaust gas into a first diesel particle filter unit and a second diesel particle filter unit connected in parallel through a first line, respectively, to burn and remove particulate matter in the exhaust gas. step; and introducing the exhaust gas from which the particulate matter has been removed into an SCR unit through a second line to contact the exhaust gas and a reducing agent under a selective reduction catalyst to remove nitrogen oxides from the exhaust gas. The removed exhaust gas passes through a baffle plate provided in the second line before being introduced into the SCR unit.

다른 구체예에서 상기 배기가스 후처리 방법은 배기가스를 SCR 유닛으로 유입하여 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 질소 산화물을 제거하는 단계; 및 상기 질소 산화물이 제거된 배기가스를 제2 라인을 통해 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 각각 유입하여 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거하는 단계;를 포함하며, 상기 질소 산화물이 제거된 배기가스는 상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 유입되기 전, 상기 제2 라인에 구비된 방해판을 통과한다.In another embodiment, the exhaust gas post-treatment method includes introducing exhaust gas into an SCR unit to contact the exhaust gas and a reducing agent under a selective reduction catalyst to remove nitrogen oxides; and introducing the exhaust gas from which the nitrogen oxides have been removed into a first diesel particle filter unit and a second diesel particle filter unit through a second line, respectively, to burn and remove particulate matter in the exhaust gas. Exhaust gas from which oxides are removed passes through baffle plates provided in the second line before being introduced into the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit.

한 구체예에서 상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛과, 상기 SCR 유닛은 단차를 가질 수 있다.In one embodiment, the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit and the SCR unit may have a step difference.

한 구체예에서 상기 방해판은 익형(blade type)의 단면을 가질 수 있다.In one embodiment, the baffle plate may have a blade-type cross section.

한 구체예에서 상기 선택적 환원 촉매는 이산화티타늄과, 산화몰리브덴 및 이산화규소 중 하나 이상 포함하는 담체에 활성 성분 및 조촉매가 담지된 것이며, 상기 활성성분은 바나데이트(vanadate) 또는 희토류-바나데이트 화합물을 포함하고, 상기 조촉매는 산화몰리브덴 및 산화텅스텐 중 하나 이상 포함할 수 있다.In one embodiment, the selective reduction catalyst is one in which an active ingredient and a cocatalyst are supported on a carrier containing at least one of titanium dioxide, molybdenum oxide, and silicon dioxide, and the active ingredient is vanadate or a rare earth-vanadate compound. Including, the cocatalyst may include at least one of molybdenum oxide and tungsten oxide.

본 발명의 배기가스 후처리 장치를 적용하여 디젤 발전기의 배출 가스를 처리시, 디젤 가스에 함유된 질소 산화물 및 그을음 등 오염 물질의 제거 효율이 우수하며, 배기가스 후처리 장치의 체적을 최소하여, 후처리 장치 중 DPF 제거 유닛의 재생 주기 및 재생 시간을 단축하여 처리 효율성이 우수하며, 처리 시설의 소규모화가 가능하며, 에너지 효율성 및 경제성이 우수할 수 있다.When the exhaust gas post-treatment device of the present invention is applied to treat exhaust gas from a diesel generator, the removal efficiency of pollutants such as nitrogen oxides and soot contained in diesel gas is excellent, and the volume of the exhaust gas post-treatment device is minimized, Among the post-processing devices, the regeneration cycle and regeneration time of the DPF removal unit are shortened so that the treatment efficiency is excellent, the treatment facility can be reduced in size, and energy efficiency and economy are excellent.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 배기가스 후처리 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 배기가스 후처리 장치를 나타낸 것이다.
도 3(a)는 본 발명의 한 구체예에 따른 방해판의 단면을 나타낸 것이며, 도 3(b)는 본 발명의 한 구체예에 따른 방해판을 나타낸 것이다.
1 shows an exhaust gas post-treatment device according to one embodiment of the present invention.
2 shows an exhaust gas post-treatment device according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 (a) shows a cross-section of a baffle plate according to one embodiment of the present invention, Figure 3 (b) shows a baffle plate according to one embodiment of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator, so the definitions should be made based on the content throughout this specification describing the present invention.

배기가스 후처리 장치Exhaust gas after-treatment device

본 발명의 하나의 관점은 배기가스 후처리 장치에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 배기가스 후처리 장치를 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 배기가스 후처리 장치(100)는 가열수단(미도시)이 구비되고, 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거하는 한 쌍의 디젤입자필터(DPF, Diesel Particulate Filter) 유닛(20, 22); 한 쌍의 디젤입자필터 유닛(20, 22)과 제2 라인(30)을 통해 연결되며, 환원제가 투입되는 환원제 투입부(42, 44)가 구비되고, 선택적 환원 촉매(Selective Catalytic Reduction, SCR) 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여, 상기 배기가스 중 질소 산화물 등의 유해 성분을 제거하는 SCR 유닛(40);을 포함하며, 한 쌍의 디젤입자필터 유닛(20, 22)은 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)으로 이루어지고, 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)은 제1 라인(10)을 통해 병렬 연결된다.One aspect of the present invention relates to an exhaust gas aftertreatment device. 1 shows an exhaust gas post-treatment device according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the exhaust gas post-processing device 100 is provided with a heating means (not shown) and is a pair of diesel particulate filter (DPF) units that burn and remove particulate matter from the exhaust gas. (20, 22); It is connected through a pair of diesel particle filter units (20, 22) and the second line (30), and is provided with a reducing agent input unit (42, 44) into which a reducing agent is introduced, and a selective catalytic reduction (SCR) and an SCR unit 40 that removes harmful components such as nitrogen oxides from the exhaust gas by contacting the exhaust gas and the reducing agent under the unit 20 and the second diesel particle filter unit 22, the first diesel particle filter unit 20 and the second diesel particle filter unit 22 are connected in parallel through the first line 10.

상기 도 1을 참조하면, 가변 운전에 따라 환원제를 투입하기 위히여, 제1 환원제 투입부(42) 및 제2 환원제 투입부(44)가 SCR 유닛(40)의 전단 및 후단에 각각 구비될 수 있다.Referring to FIG. 1, in order to input reducing agent according to variable operation, a first reducing agent input unit 42 and a second reducing agent input unit 44 may be provided at the front and rear ends of the SCR unit 40, respectively. there is.

한 구체에에서 SCR 유닛(40)의 후단에는 암모니아 슬립 촉매(ammonia slip catalyst, ASC)가 더 구비될 수 있다. 상기 암모니아 슬립 촉매는 투입된 환원제 중 미반응된 암모니아(NH3)가 SCR 제거 유닛 내부에서 다른 성분과 반응하여 환경 유해 물질을 생성하는 현상을 방지할 수 있다.In one embodiment, an ammonia slip catalyst (ASC) may be further provided at the rear end of the SCR unit 40. The ammonia slip catalyst can prevent a phenomenon in which unreacted ammonia (NH 3 ) among the introduced reducing agents reacts with other components inside the SCR removal unit to generate environmentally harmful substances.

본 발명의 한 구체예에서 SCR 유닛(40)에는 SCR 유닛(40)의 내부 온도를 측정하기 위한 온도측정계; SCR 유닛(40)의 전단 및 후단 사이의 차압을 측정하기 위한 압력측정계; 스위칭 운전으로 인한 유로 변경시 SCR 유닛(40) 내부의 배압을 해소하기 위한 바이패스 밸브(bypass valve);가 더 구비될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the SCR unit 40 includes a thermometer for measuring the internal temperature of the SCR unit 40; a pressure measuring instrument for measuring the differential pressure between the front and rear ends of the SCR unit 40; A bypass valve may be further provided to relieve back pressure inside the SCR unit 40 when a flow path is changed due to a switching operation.

본 발명의 한 구체예에서 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)에는 디젤입자필터 유닛의 내부 온도를 측정하기 위한 온도측정계; 상기 디젤입자필터 유닛의 전단 및 후단 사이의 차압을 측정하기 위한 압력측정계; 스위칭 운전으로 인한 유로 변경시, 디젤입자필터 유닛 내부의 배압을 해소하기 위한 바이패스 밸브(bypass valve);가 더 구비될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first diesel particle filter unit 20 and the second diesel particle filter unit 22 include a thermometer for measuring the internal temperature of the diesel particle filter unit; a pressure measuring instrument for measuring a differential pressure between a front end and a rear end of the diesel particle filter unit; When a flow path is changed due to a switching operation, a bypass valve for relieving back pressure inside the diesel particle filter unit may be further provided.

상기 도 1과 같이, 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)과, 상기 SCR 유닛(40)은 단차를 가질 수 있다. 상기 단차 형성시, 배기가스에 포함된 그을음(soot)이 단차 형성에 의해 하부에 침전되어, 배기가스 처리 효율이 우수할 수 있다. 상기 침전된 그을음은, SCR 유닛 하부에 스트레이너(미도시) 등을 구비하여 이를 통해 드레인(drain) 하여 제거할 수 있다. 상기와 같이 단차 형성시, 배압 증가에 따른 강제 재생 주기를 감소시킨 효과를 가질 수 있다.As shown in FIG. 1, the first diesel particle filter unit 20 and the second diesel particle filter unit 22 and the SCR unit 40 may have a step difference. When the step difference is formed, soot included in the exhaust gas is precipitated at the bottom by the step difference formation, and the exhaust gas treatment efficiency may be excellent. The precipitated soot may be removed by draining through a strainer (not shown) provided under the SCR unit. When the step is formed as described above, an effect of reducing a forced regeneration cycle according to an increase in back pressure may be obtained.

상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 제2 라인(30)에는 배기가스의 유속을 저하시키기 위한 방해판(32)이 구비될 수 있다. 도 3(a)는 본 발명의 한 구체예에 따른 방해판의 단면을 나타낸 것이며, 도 3(b)는 본 발명의 한 구체예에 따른 방해판을 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 방해판(32)은 익형(blade type)의 단면을 가질 수 있다. 상기 형태의 방해판을 구비시, 직선 형태의 배기가스 흐름을 저해하여, 난류를 형성하여, 제2 라인 내부 체류시간 조절이 용이할 수 있다. 한 구체예에서 상기 방해판의 일면에 형성된 각도 조절부(34)를 제어하여, 제2 라인(30)에 유입된 배기가스의 체류시간 조절이 용이할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , a baffle plate 32 for reducing the flow rate of exhaust gas may be provided in the second line 30 . Figure 3 (a) shows a cross-section of a baffle plate according to one embodiment of the present invention, Figure 3 (b) shows a baffle plate according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , the baffle plate 32 may have a blade-shaped cross section. When the baffle plate of the above type is provided, it is possible to easily control the residence time inside the second line by inhibiting the linear exhaust gas flow and forming turbulent flow. In one embodiment, it is possible to easily adjust the residence time of the exhaust gas introduced into the second line 30 by controlling the angle adjuster 34 formed on one surface of the baffle plate.

한 구체예에서 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)은, 450~600℃의 온도에서 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거할 수 있다. 상기 온도 조건에서 입자상 물질 제거 효율이 우수할 수 있다.In one embodiment, the first diesel particle filter unit 20 and the second diesel particle filter unit 22 may burn and remove particulate matter in the exhaust gas at a temperature of 450 to 600°C. Under the above temperature conditions, particulate matter removal efficiency may be excellent.

한 구체예에서 SCR 유닛(40)은, 350~450℃의 온도에서 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여, 상기 배기가스 중 질소 산화물 등의 유해 성분을 제거할 수 있다. 상기 온도 범위에서 질소 산화물 제거 효율이 우수할 수 있다.In one embodiment, the SCR unit 40 may contact exhaust gas and a reducing agent under a selective reduction catalyst at a temperature of 350 to 450° C. to remove harmful components such as nitrogen oxides from the exhaust gas. Nitrogen oxide removal efficiency may be excellent in the above temperature range.

상기 도 1을 참조하면, 배기가스는 제3 라인(50)을 통해 SCR 유닛(40)으로 유입되어, 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 질소 산화물이 제거되며, 상기 질소 산화물이 제거된 배기가스는 제2 라인(30)을 통해 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)으로 각각 유입되어 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거될 수 있다. 한 구체예에서 상기 입자상 물질이 제거된 배기가스는, 제1 라인(10)으로 유입되어 배출될 수 있다.Referring to FIG. 1, the exhaust gas is introduced into the SCR unit 40 through the third line 50, and nitrogen oxide is removed by contacting the exhaust gas and the reducing agent under a selective reduction catalyst, and the nitrogen oxide is removed. Exhaust gas flows into the first diesel particle filter unit 20 and the second diesel particle filter unit 22 through the second line 30, respectively, and particulate matter in the exhaust gas can be burned and removed. In one embodiment, the exhaust gas from which the particulate matter is removed may be introduced into the first line 10 and discharged.

한 구체예에서 상기 질소 산화물이 제거된 배기가스는 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)으로 유입되기 전, 제2 라인(30)에 구비된 방해판(32)을 통과할 수 있다. 상기 배기가스가 방해판(32)을 통과시, 와류가 형성되며, 제1 및 제2 디젤입자필터 유닛(20, 22)으로 균일한 유량의 배기가스가 유입되어, 처리 효율성이 우수할 수 있다.In one embodiment, the exhaust gas from which nitrogen oxides are removed is introduced into the first diesel particle filter unit 20 and the second diesel particle filter unit 22, before being introduced into the baffle plate 32 provided in the second line 30. ) can pass through. When the exhaust gas passes through the baffle plate 32, a vortex is formed, and the exhaust gas at a uniform flow rate flows into the first and second diesel particle filter units 20 and 22, so that treatment efficiency can be excellent. .

도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 배기가스 후처리 장치(200)를 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 배기가스는 제1 라인(10)에 형성된 제1 유입구(12)를 통해 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)으로 각각 유입되어 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거되며, 상기 입자상 물질이 제거된 배기가스는 제2 라인(30)을 통해 SCR 유닛(40)으로 유입되어, 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 상기 배기가스중 질소 산화물을 제거할 수 있다.2 shows an exhaust gas post-treatment device 200 according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, exhaust gas flows into the first diesel particle filter unit 20 and the second diesel particle filter unit 22 through the first inlet 12 formed in the first line 10, respectively, and is exhausted. Particulate matter in the gas is removed by combustion, and the exhaust gas from which the particulate matter is removed flows into the SCR unit 40 through the second line 30 and contacts the exhaust gas and the reducing agent under a selective reduction catalyst to remove the exhaust gas. heavy nitrogen oxides can be removed.

한 구체예에서 상기 입자상 물질이 제거된 배기가스는 SCR 유닛(40)으로 유입되기 전, 제2 라인(30)에 구비된 방해판(32)을 통과할 수 있다. In one embodiment, the exhaust gas from which the particulate matter is removed may pass through the baffle plate 32 provided in the second line 30 before being introduced into the SCR unit 40 .

한 구체예에서 SCR 유닛(40)에서 질소 산화물이 제거된 배기가스는, 제3 라인(50)을 통해 외부로 배출될 수 있다. In one embodiment, the exhaust gas from which nitrogen oxides are removed from the SCR unit 40 may be discharged to the outside through the third line 50 .

선택적 환원 촉매selective reduction catalyst

상기 선택적 환원 촉매는 이산화티타늄(TiO2)과, 산화몰리브덴(MoO3) 및 이산화규소(SiO2) 중 하나 이상을 포함하는 지지체에 활성 성분 및 조촉매가 담지된 것을 사용할 수 있다.The selective reduction catalyst may be used in which an active component and a cocatalyst are supported on a support containing at least one of titanium dioxide (TiO 2 ), molybdenum oxide (MoO 3 ) and silicon dioxide (SiO 2 ).

한 구체예에서 상기 종류의 지지체를 적용시, 지지체 점도가 낮아지게 되어 촉매를 용이하게 지지할 수 있어, 디젤 발전기 후단 등 배기가스 유속이 빠른 부위에 적용하기 위해 촉매 로딩(loading)량을 증가하는 경우 유리하다. 또한, 상기 지지체의 비표면적이 증가하여 반응성을 향상시킬 수 있으며, 특히 이산화규소는 활성물질 중 희토류 금속 산화물과 강한 결합 구조를 형성할 수 있어 500℃ 이상의 고온 조건에서도 활성이 우수할 수 있다.In one embodiment, when the above type of support is applied, the viscosity of the support is lowered to easily support the catalyst, so that the catalyst loading is increased for application to areas where the exhaust gas flow rate is high, such as at the rear end of a diesel generator. advantageous if In addition, the specific surface area of the support may be increased to improve reactivity. In particular, since silicon dioxide may form a strong bonding structure with rare earth metal oxides among active materials, activity may be excellent even at a high temperature of 500° C. or higher.

한 구체예에서 상기 지지체는 이산화티타늄 100 중량부에 대하여 산화몰리브덴 0.1~10 중량부 및 이산화규소 0.1~25 중량부 포함될 수 있다. 상기 중량범위로 포함시 활성성물을 용이하게 지지하며, 비표면적이 증가하여 반응성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 이산화티타늄 100 중량부에 대하여 산화몰리브덴 1~4 중량부 및 이산화규소 3~12 중량부 포함될 수 있다.In one embodiment, the support may include 0.1 to 10 parts by weight of molybdenum oxide and 0.1 to 25 parts by weight of silicon dioxide based on 100 parts by weight of titanium dioxide. When included in the above weight range, the active material can be easily supported, and the specific surface area can be increased, resulting in excellent reactivity. For example, 1 to 4 parts by weight of molybdenum oxide and 3 to 12 parts by weight of silicon dioxide may be included based on 100 parts by weight of the titanium dioxide.

한 구체예에서 상기 활성성분은 바나데이트(vanadate) 또는 희토류-바나데이트 화합물을 포함할 수 있다. 상기 활성성분을 적용시 배기가스중 질소산화물의 환원 효율이 우수할 수 있다.In one embodiment, the active ingredient may include vanadate or a rare earth-vanadate compound. When the active ingredient is applied, reduction efficiency of nitrogen oxides in exhaust gas may be excellent.

한 구체예에서 상기 SCR 유닛의 운전 온도가 300~450℃인 경우, 바나듐산염을 포함할 수 있다. 다른 구체예에서 상기 SCR 유닛의 운전 온도가 500℃ 이상인 경우, 희토류-바나데이트 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 구체예에서 상기 DPF 제거 유닛-SCR 제거 유닛 순서로 운전하는 경우 희토류-바나데이트 화합물을 포함할 수 있다.In one embodiment, when the operating temperature of the SCR unit is 300 to 450 ° C, vanadate may be included. In another embodiment, when the operating temperature of the SCR unit is 500° C. or higher, a rare earth-vanadate compound may be included. In another embodiment, when the operation is performed in the order of the DPF removal unit and the SCR removal unit, a rare earth-vanadate compound may be included.

한 구체예에서 상기 희토류는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 및 란타넘(La)부터 루테튬(Lu)까지 란타넘족 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 희토류-바나데이트 화합물로는 네오디뮴-바나데이트(NdVO4) 및 세륨-바나데이트(CeVO4) 등을 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 희토류-바나데이트 화합물은 바나데이트/희토류 비가 3~4일 수 있다. 상기 범위에서 배기가스 중 질소산화물의 환원 효율이 우수할 수 있다.In one embodiment, the rare earth may include at least one of scandium (Sc), yttrium (Y), and lanthanide groups ranging from lanthanum (La) to lutetium (Lu). In one embodiment, neodymium-vanadate (NdVO 4 ) and cerium-vanadate (CeVO 4 ) may be used as the rare earth-vanadate compound. In one embodiment, the rare earth-vanadate compound may have a vanadate/rare earth ratio of 3 to 4. Within the above range, reduction efficiency of nitrogen oxides in exhaust gas may be excellent.

한 구체예에서 상기 활성성분은 상기 지지체 100 중량부에 대하여 1~15 중량부 포함될 수 있다. 상기 중량범위로 포함시 선택적 촉매 환원 효율이 우수할 수 있다.In one embodiment, the active ingredient may be included in an amount of 1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the support. When included in the above weight range, selective catalytic reduction efficiency may be excellent.

상기 조촉매는 활성물질의 선택적 촉매 환원 효율을 향상시키는 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 조촉매는 산화몰리브덴(MoO3), 산화철 및 산화텅스텐(WO3) 중 하나 이상 포함할 수 있다.The cocatalyst may be included for the purpose of improving the selective catalytic reduction efficiency of the active material. In one embodiment, the cocatalyst may include at least one of molybdenum oxide (MoO 3 ), iron oxide, and tungsten oxide (WO 3 ).

한 구체예에서 상기 조촉매는 상기 지지체 100 중량부에 대하여 1~8 중량부 포함될 수 있다. 상기 중량범위로 포함시 선택적 촉매 환원 효율이 우수할 수 있다.In one embodiment, the cocatalyst may be included in an amount of 1 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the support. When included in the above weight range, selective catalytic reduction efficiency may be excellent.

배기가스 후처리 장치를 이용한 배기가스 후처리 방법Exhaust gas post-treatment method using an exhaust gas post-treatment device

본 발명의 다른 관점은 상기 배기가스 후처리 장치를 이용한 배기가스 후처리 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 배기가스 후처리 방법은 배기가스를 제1 라인을 통해 병렬 연결된 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 각각 유입하여, 상기 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거하는 단계; 및 상기 입자상 물질이 제거된 배기가스를 제2 라인을 통해 SCR 유닛으로 유입하여, 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 상기 배기가스중 질소 산화물을 제거하는 단계;를 포함하며, 상기 입자상 물질이 제거된 배기가스는 상기 SCR 유닛으로 유입되기 전, 상기 제2 라인에 구비된 방해판을 통과한다.Another aspect of the present invention relates to an exhaust gas post-treatment method using the exhaust gas post-treatment device. In one embodiment, the exhaust gas post-treatment method includes introducing exhaust gas into a first diesel particle filter unit and a second diesel particle filter unit connected in parallel through a first line, respectively, to burn and remove particulate matter in the exhaust gas. step; and introducing the exhaust gas from which the particulate matter has been removed into an SCR unit through a second line to contact the exhaust gas and a reducing agent under a selective reduction catalyst to remove nitrogen oxides from the exhaust gas. The removed exhaust gas passes through a baffle plate provided in the second line before being introduced into the SCR unit.

다른 구체예에서 상기 배기가스 후처리 방법은 배기가스를 SCR 유닛으로 유입하여 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 질소 산화물을 제거하는 단계; 및 상기 질소 산화물이 제거된 배기가스를 제2 라인을 통해 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 각각 유입하여 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거하는 단계;를 포함하며, 상기 질소 산화물이 제거된 배기가스는 상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 유입되기 전, 상기 제2 라인에 구비된 방해판을 통과한다.In another embodiment, the exhaust gas post-treatment method includes introducing exhaust gas into an SCR unit to contact the exhaust gas and a reducing agent under a selective reduction catalyst to remove nitrogen oxides; and introducing the exhaust gas from which the nitrogen oxides have been removed into a first diesel particle filter unit and a second diesel particle filter unit through a second line, respectively, to burn and remove particulate matter in the exhaust gas. Exhaust gas from which oxides are removed passes through baffle plates provided in the second line before being introduced into the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit.

한 구체예에서 상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛과, 상기 SCR 유닛은 단차를 가질 수 있다.In one embodiment, the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit and the SCR unit may have a step difference.

한 구체예에서 상기 방해판은 익형(blade type)의 단면을 가질 수 있다.In one embodiment, the baffle plate may have a blade-type cross section.

한 구체예에서 상기 선택적 환원 촉매는 이산화티타늄과, 산화몰리브덴 및 이산화규소 중 하나 이상 포함하는 담체에 활성 성분 및 조촉매가 담지된 것이며, 상기 활성성분은 바나데이트(vanadate) 또는 희토류-바나데이트 화합물을 포함하고, 상기 조촉매는 산화몰리브덴 및 산화텅스텐 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 선택적 환원 촉매는 전술한 것과 동일한 성분 및 함량으로 사용할 수 있다.In one embodiment, the selective reduction catalyst is one in which an active ingredient and a cocatalyst are supported on a carrier containing at least one of titanium dioxide, molybdenum oxide, and silicon dioxide, and the active ingredient is vanadate or a rare earth-vanadate compound. Including, the cocatalyst may include at least one of molybdenum oxide and tungsten oxide. The selective reduction catalyst may be used with the same components and contents as described above.

한 구체예에서, 본 발명의 SCR 제거 유닛으로의 환원제 투입 및 DPF 제거 유닛의 재생을 위한 히터(heater) 또는 버너(burner) 등의 가열수단 가동은, 제약 조건이 반영된 제어로직을 통해 제어될 수 있다.In one embodiment, the operation of a heating means such as a heater or burner for inputting a reducing agent into the SCR removal unit and regenerating the DPF removal unit of the present invention can be controlled through a control logic reflecting constraint conditions. there is.

상기 환원제 중 우레아(urea)는 낮은 어는점으로 인해 겨울철이나 혹한 지역에서 DPF 제거 유닛의 가동시, 투입된 우레아가 석출될 수 있다. 이러한 경우 우레아 석출물이 정상적인 흐름으로 유동하다가 SCR 제거 유닛의 조절밸브(control valve) 내 트림(trim)부 등에서 흐름을 방해하여, 유량(flow rate)가 감소하게 된다. 이후 조절밸브 궤도(control valve opening) 값이 증가함에도 불구하고, 유량이 감소하다가 빠져나가면서 질량제어를 위한 계측값에 영향을 주어 실질적인 흐름이 아니지만, 밀도가 다른 이물질에 의해 순간적으로 큰 유량 측정값을 주게 되고, 이에 따라 제어를 위한 제어밸브 거동이 크게 흔들리는 노이즈(Noise)가 발생하게 된다.Among the reducing agents, urea may precipitate when the DPF removal unit is operated in winter or in a cold region due to its low freezing point. In this case, the urea precipitate flows in a normal flow, but the flow rate is reduced by interfering with the flow at the trim part in the control valve of the SCR removal unit. Afterwards, despite the increase in the value of the control valve opening, the flow rate decreases and then escapes, affecting the measured value for mass control, so it is not a real flow, but a large flow rate measurement value instantaneously due to foreign substances with different densities As a result, noise is generated in which the behavior of the control valve for control is greatly shaken.

일반적으로 상기 트림부를 막을 정도의 크기보다 작은 이물질의 경우에는 적은 노이즈를 발생하기 때문에 큰 노이즈를 해결 대상으로 잡고자 한다. 일반적인 제어에 있어서 노이즈 밴드가 2% 이하인 경우, 비례 적분제어(PI Controller)의 동작에 큰 영향을 주지 않는다. 그러나 이 공정의 경우 설정치(Setting Value, SV)가 작은 값을 가지고 있어, 잡음으로 비례 적분제어(PI Controller) 값에 영향을 주게 된다. 또한 유량(Flow Rate)의 특성상 응답이 아주 빠른 제어가 필요하고 스캔 타임(Scan Time)도 대략 0.25~0.5초 이내의 값을 가지게 되므로 강인한(robust) 제어가 중요하다.In general, in the case of a foreign substance smaller than the size enough to block the trim part, a small amount of noise is generated, so a large noise is to be solved. In general control, if the noise band is less than 2%, it does not greatly affect the operation of the proportional integral control (PI Controller). However, in the case of this process, the setting value (SV) has a small value, so the PI controller value is affected by noise. In addition, due to the characteristics of the flow rate, a control with a very fast response is required, and the scan time also has a value within about 0.25 to 0.5 seconds, so robust control is important.

한 구체예에서, 환원제 투입부를 통해 SCR 제거 유닛으로 투입되는 환원제(우레아) 투입량(urea dosing)은 질소산화물(NOx) 측정값에 따라 당량을 조절(0.7~0.9)하여 PID 제어를 이용한 피드백 제어(Feedback Control)을 이용하여 제어할 수 있다.In one embodiment, the reducing agent (urea) input (urea dosing) injected into the SCR removal unit through the reducing agent input unit adjusts the equivalent amount (0.7 to 0.9) according to the nitrogen oxide (NOx) measurement value, and feedback control using PID control ( Feedback Control) can be used to control.

한 구체예에서 상기 SCR 유닛 내부에 여파기(filter block)를 삽입하여 상기 환원제 투입부를 통해 투입되는 환원제 투입량을 제어할 수 있다.In one embodiment, a filter block may be inserted into the SCR unit to control the amount of reducing agent injected through the reducing agent input unit.

한 구체예에서 상기 여파기의 이상 기준은 하기 식 1의 조절밸브궤도(control valve opening)값 기준 및 식 2의 유량값 변화 기준에 의해 결정될 수 있다:In one embodiment, the abnormality criterion of the filter may be determined by the control valve opening value criterion of Equation 1 below and the flow rate value change criterion of Equation 2:

[식 1][Equation 1]

Figure 112016080874233-pat00001
Figure 112016080874233-pat00001

[식 2] [Equation 2]

Figure 112016080874233-pat00002
Figure 112016080874233-pat00002

(상기 식 2에서, PV는 설정치이다).(In Equation 2 above, PV is a set value).

한 구체예에서 상기 DPF 제거 유닛의 재생을 위한 히터(heater) 또는 버너(burner) 등의 가열수단 가동은 기설정값에 도달 시, On/Off 되는 방식으로 이루어질 수 있다. 한 구체예에서 경험에 의한 재생주기 데이터를 이용하여 설정할 수 있다. 다른 구체예에서 측정되는 차압값으로부터 설정할 수 있다. 또 다른 구체예에서 상기 두 가지 경우를 조합하고, 가중치를 부여한 조건에 의해서 제어할 수 있다.In one embodiment, heating means such as a heater or burner for regeneration of the DPF removal unit may be turned on/off when a predetermined value is reached. In one embodiment, it may be set using empirical reproduction cycle data. It can be set from the differential pressure value measured in another embodiment. In another embodiment, the above two cases may be combined and controlled by weighted conditions.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention. However, this is presented as a preferred example of the present invention and cannot be construed as limiting the present invention by this in any sense.

제조예manufacturing example 1~5 1 to 5

이산화티타늄, 산화몰리브덴 및 이산화규소를 하기 표 1의 함량으로 포함하는 지지체를 제조하였다. 상기 제조예 1~5에서 제조된 지지체에 대하여, 400℃의 온도 조건에서 표면적(BET 법)을 측정하여 그 결과를 표 1에 함께 나타내었다.A support containing titanium dioxide, molybdenum oxide and silicon dioxide in the contents shown in Table 1 below was prepared. With respect to the supports prepared in Preparation Examples 1 to 5, the surface area (BET method) was measured at a temperature of 400 ° C., and the results are shown in Table 1 together.

구분
(단위: 중량부)
division
(unit: parts by weight)
이산화티타늄
(TiO2)
titanium dioxide
(TiO 2 )
산화몰리브덴
(MoO3)
molybdenum oxide
(MoO 3 )
이산화규소
(SiO2)
silicon dioxide
(SiO 2 )
지지체 표면적(m2/g)@400℃Support surface area (m 2 /g)@400℃
제조예 1Preparation Example 1 100100 1.71.7 1010 8484 제조예 2Preparation Example 2 100100 -- -- 6161 제조예 3Preparation Example 3 100100 1.71.7 -- 8585 제조예 4Production Example 4 100100 3.43.4 -- 8787 제조예 5Preparation Example 5 100100 -- 1010 7070

상기 표 1의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 이산화티타늄, 산화몰리브덴 및 이산화규소 중 하나 이상을 포함하는 제조예 1 및 3~5의 지지체는, 제조예 2의 지지체에 비해 표면적이 증가함을 알 수 있었다.Referring to the results of Table 1, the surface area of the supports of Preparation Examples 1 and 3 to 5 containing at least one of titanium dioxide, molybdenum oxide and silicon dioxide according to the present invention is increased compared to the support of Preparation Example 2. Could know.

실시예Example and 비교예comparative example

실시예Example

도 1과 같은 배기가스 후처리 장치(100)를 적용하여, 디젤 발전시 발생하는 배기가스를 처리하였다.An exhaust gas post-processing device 100 as shown in FIG. 1 was applied to treat exhaust gas generated during diesel power generation.

제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)은 제1 라인(10)을 통해 병렬로 구성하였고, 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)과 SCR 유닛(40)은 단차를 갖도록 형성하였으며, 선택적 환원 촉매는, 이산화티타늄 100 중량부, 산화몰리브덴 1.7 중량부 및 이산화규소 10 중량부를 포함하는 지지체 100 중량부에 활성 성분(NdVO4) 5 중량부 및 조촉매(WO3) 4 중량부가 담지된 것을 사용하였다.The first diesel particle filter unit 20 and the second diesel particle filter unit 22 are configured in parallel through the first line 10, and the first diesel particle filter unit 20 and the second diesel particle filter unit ( 22) and the SCR unit 40 are formed to have a step difference, and the selective reduction catalyst includes an active component (NdVO 4 ) in 100 parts by weight of a support including 100 parts by weight of titanium dioxide, 1.7 parts by weight of molybdenum oxide, and 10 parts by weight of silicon dioxide. 5 parts by weight and 4 parts by weight of a cocatalyst (WO 3 ) were used.

그을음(soot): 9.07g/Nm3, 질소산화물(NOX) 농도: 1,070ppm를 포함하는 배기가스를 제3 라인(50)을 통해 SCR 유닛(40)으로 유입하고, 내부온도 350℃에서 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 상기 배기가스중 질소 산화물을 제거하여 제2 라인(30)을 통해 배출하였다. 그 다음에, 제2 라인에서 분기하여, 체적이 동일한 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)으로 각각 유입하고, 가열 수단에 의해 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)을 450~600℃로 승온하여, 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거하였다. 그 다음에, 상기 입자상 물질이 제거된 배기가스를 제1 라인으로 배출하였다. 상기 입자상 물질이 제거된 배기가스는 제1 디젤입자필터 유닛(20) 및 제2 디젤입자필터 유닛(22)으로 유입되기 전, 제2 라인(30)에 구비된 방해판(32)을 통과하여 와류를 형성하여, 동일한 유량으로 분기되어 유입되었다.Soot: 9.07g/Nm 3 , Nitrogen oxide (NO X ) concentration: Exhaust gas containing 1,070 ppm is introduced into the SCR unit 40 through the third line 50, and selectively at an internal temperature of 350 ° C. Under the reduction catalyst, the exhaust gas and the reducing agent are contacted to remove nitrogen oxides from the exhaust gas, and discharged through the second line (30). Then, it diverges from the second line, flows into the first diesel particle filter unit 20 and the second diesel particle filter unit 22 having the same volume, respectively, and heats the first diesel particle filter unit 20 ) and the second diesel particle filter unit 22 were heated to 450 to 600° C. to burn and remove particulate matter in the exhaust gas. Then, the exhaust gas from which the particulate matter was removed was discharged through the first line. The exhaust gas from which the particulate matter is removed passes through the baffle plate 32 provided in the second line 30 before being introduced into the first diesel particle filter unit 20 and the second diesel particle filter unit 22, By forming a vortex, it diverged and flowed in at the same flow rate.

비교예comparative example

실시예 디젤입자필터 유닛 체적의 2배를 갖는 디젤입자필터 유닛과 SCR 유닛을 단차를 갖지 않고, 직렬로 연결한 배기가스 후처리 장치를 적용한 것을 제외하고, 실시예와 동일한 방법으로 배기가스를 처리하였다.EXAMPLE Exhaust gas is treated in the same manner as in Example, except that an exhaust gas post-processing device in which a diesel particle filter unit having twice the volume of the diesel particle filter unit and an SCR unit are connected in series without a step is applied. did

상기 실시예 및 비교예에 따른 배기가스 후처리 방법을 적용시 DPF 제거 유닛의 재생주기(입자성 물질의 연소 제거 주기), 재생시간(입자성 물질의 연소 제거 시간)과, 질소산화물 제거율 및 그을음 제거율을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.When applying the exhaust gas post-treatment method according to the above examples and comparative examples, the DPF removal unit's regeneration cycle (cycle for removing particulate matter by burning), regeneration time (time for burning and removing particulate matter), nitrogen oxide removal rate and soot The removal rate was measured and the results are shown in Table 2 below.

구분division 실시예Example 비교예comparative example 모델링결과modeling result 시험결과Test result 재생주기(hr)Regeneration cycle (hr) 21.221.2 20.520.5 2929 재생시간(min)Playing time (min) 8.48.4 19.519.5 2323 질소산화물 제거율(%)Nitrogen oxide removal rate (%) 80.580.5 80.580.5 9292 그을음 제거율(%)Soot removal rate (%) 99.999.9 99.999.9 100100

상기 표 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치를 이용한 배기가스 처리시, SCR 유닛 및 디젤입자필터 유닛을 직렬로 배치하는 비교예에 비하여, 상기 디젤입자필터 유닛의 SVR(swept volume ratio)는 유지하면서, 기존 시스템보다 컴팩트한 체적을 가지고 전체 시스템 배압(back pressure)는 유지하면서, 비교예 디젤입자필터 유닛에 비해 체적이 1/2로 감소하여, 상기 디젤입자필터 유닛 체적을 600℃ 이상으로 승온시켜 유지하는 시간이 감소하여 상기 디젤입자필터 유닛의 재생시간을 단축할 수 있음을 알 수 있었다.Referring to Table 2, when processing exhaust gas using the exhaust gas post-treatment device according to the embodiment of the present invention, compared to the comparative example in which the SCR unit and the diesel particle filter unit are arranged in series, the SVR of the diesel particle filter unit While maintaining the swept volume ratio, having a more compact volume than the conventional system, and maintaining the overall system back pressure, the volume is reduced by 1/2 compared to the diesel particle filter unit of the comparative example, and the diesel particle filter unit It was found that the time required to raise and maintain the volume at 600° C. or higher was reduced, thereby shortening the regeneration time of the diesel particle filter unit.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily performed by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be considered to be included in the scope of the present invention.

10: 제1 라인 12: 제1 유입구
20: 제1 디젤입자필터 유닛 22: 제2 디젤입자필터 유닛
30: 제2 라인 32: 방해판
34: 각도 조절부 40: SCR 유닛
42: 제1 환원제 투입부 44: 제2 환원제 투입부
50: 제3 라인
100: 배기가스 후처리 장치
200: 배기가스 후처리 장치
10: first line 12: first inlet
20: first diesel particle filter unit 22: second diesel particle filter unit
30: second line 32: baffle plate
34: angle adjusting unit 40: SCR unit
42: first reducing agent input unit 44: second reducing agent input unit
50: third line
100: Exhaust gas post-processing device
200: Exhaust gas post-processing device

Claims (11)

가열수단이 구비되고, 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거하는 한 쌍의 디젤입자필터(DPF, Diesel Particulate Filter) 유닛;
상기 한 쌍의 디젤입자필터 유닛과 제2 라인을 통해 연결되며, 환원제가 투입되는 환원제 투입부가 구비되고, 선택적 환원 촉매(Selective Catalytic Reduction, SCR) 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여, 상기 배기가스 중 질소 산화물 및 그을음(soot)을 제거하는 SCR 유닛;을 포함하며,
상기 한 쌍의 디젤입자필터 유닛은 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 이루어지고, 상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 상기 제2 디젤입자필터 유닛은 제1 라인을 통해 병렬 연결되며,
상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛과, 상기 SCR 유닛은 단차를 가지며,
상기 단차 형성에 의해 배기가스 중 그을음이 상기 SCR 유닛 하부에 침전되어 제거되며,
상기 제2 라인에는 배기가스의 유속을 저하시키기 위한 방해판이 구비되며,
상기 방해판은 익형(blade type)의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 장치.
A pair of diesel particulate filter (DPF) units equipped with a heating means and burning and removing particulate matter from exhaust gas;
It is connected to the pair of diesel particle filter units through a second line, has a reducing agent input unit into which a reducing agent is introduced, and contacts exhaust gas and a reducing agent under a selective catalytic reduction (SCR), so that among the exhaust gas Includes; SCR unit to remove nitrogen oxides and soot,
The pair of diesel particle filter units includes a first diesel particle filter unit and a second diesel particle filter unit, and the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit are connected in parallel through a first line. ,
The first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit and the SCR unit have a step difference,
By the formation of the step, the soot in the exhaust gas is precipitated and removed from the lower part of the SCR unit,
The second line is provided with a baffle plate for reducing the flow rate of exhaust gas,
The exhaust gas aftertreatment device, characterized in that the baffle plate has a blade-type cross section.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 배기가스는 상기 제1 라인을 통해 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 각각 유입되어 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거되며,
상기 입자상 물질이 제거된 배기가스는 상기 제2 라인을 통해 SCR 유닛으로 유입되어, 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 상기 배기가스중 질소 산화물을 제거하며,
상기 입자상 물질이 제거된 배기가스는 상기 SCR 유닛으로 유입되기 전, 상기 제2 라인에 구비된 방해판을 통과하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 장치.
The method of claim 1, wherein the exhaust gas flows into the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit through the first line, respectively, and burns and removes particulate matter in the exhaust gas,
The exhaust gas from which the particulate matter is removed is introduced into the SCR unit through the second line, and nitrogen oxides in the exhaust gas are removed by contacting the exhaust gas and a reducing agent under a selective reduction catalyst,
Exhaust gas from which the particulate matter is removed passes through a baffle plate provided in the second line before being introduced into the SCR unit.
제1항에 있어서, 배기가스는 SCR 유닛으로 유입되어 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 질소 산화물이 제거되며,
상기 질소 산화물이 제거된 배기가스는 제2 라인을 통해 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 각각 유입되어 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거되며,
상기 질소 산화물이 제거된 배기가스는 상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 유입되기 전, 상기 제2 라인에 구비된 방해판을 통과하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 장치.
The method of claim 1, wherein the exhaust gas flows into the SCR unit and nitrogen oxide is removed by contacting the exhaust gas and the reducing agent under a selective reduction catalyst,
The exhaust gas from which the nitrogen oxides have been removed flows into the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit through a second line, respectively, and burns and removes particulate matter in the exhaust gas,
The exhaust gas post-processing device of claim 1 , wherein the exhaust gas from which nitrogen oxides are removed passes through a baffle plate provided in the second line before flowing into the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit.
제1항에 있어서, 상기 선택적 환원 촉매는 이산화티타늄과, 산화몰리브덴 및 이산화규소 중 하나 이상 포함하는 담체에 활성 성분 및 조촉매가 담지된 것이며,
상기 활성성분은 바나데이트(vanadate) 또는 희토류-바나데이트 화합물을 포함하고,
상기 조촉매는 산화몰리브덴 및 산화텅스텐 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 장치.
The method of claim 1, wherein the selective reduction catalyst is one in which an active ingredient and a cocatalyst are supported on a carrier containing at least one of titanium dioxide, molybdenum oxide and silicon dioxide,
The active ingredient includes vanadate or a rare earth-vanadate compound,
The exhaust gas aftertreatment device, characterized in that the cocatalyst contains at least one of molybdenum oxide and tungsten oxide.
배기가스를 제1 라인을 통해 병렬 연결된 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 각각 유입하여, 상기 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거하는 단계; 및
상기 입자상 물질이 제거된 배기가스를 제2 라인을 통해 SCR 유닛으로 유입하여, 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 상기 배기가스중 질소 산화물을 제거하는 단계;를 포함하며,
상기 입자상 물질이 제거된 배기가스는 상기 SCR 유닛으로 유입되기 전, 상기 제2 라인에 구비된 방해판을 통과하는 것이며,
상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛과, 상기 SCR 유닛은 단차를 가지며,
상기 단차 형성에 의해 배기가스 중 그을음(soot)이 상기 SCR 유닛 하부에 침전되어 제거되며,
상기 방해판은 익형(blade type)의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 방법.
introducing exhaust gas into a first diesel particle filter unit and a second diesel particle filter unit connected in parallel through a first line, respectively, to burn and remove particulate matter in the exhaust gas; and
Introducing exhaust gas from which the particulate matter has been removed into an SCR unit through a second line, and removing nitrogen oxides from the exhaust gas by contacting the exhaust gas and a reducing agent under a selective reduction catalyst,
The exhaust gas from which the particulate matter is removed passes through a baffle plate provided in the second line before flowing into the SCR unit,
The first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit and the SCR unit have a step difference,
Due to the formation of the step, soot in the exhaust gas is precipitated and removed at the bottom of the SCR unit,
The exhaust gas post-treatment method according to claim 1, wherein the baffle plate has a blade-shaped cross section.
배기가스를 SCR 유닛으로 유입하여 선택적 환원 촉매 하에서 배기가스 및 환원제를 접촉하여 질소 산화물을 제거하는 단계; 및
상기 질소 산화물이 제거된 배기가스를 제2 라인을 통해 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 각각 유입하여 배기가스 중 입자상 물질을 연소하여 제거하는 단계;를 포함하며,
상기 질소 산화물이 제거된 배기가스는 상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛으로 유입되기 전, 상기 제2 라인에 구비된 방해판을 통과하는 것이며,
상기 제1 디젤입자필터 유닛 및 제2 디젤입자필터 유닛과, 상기 SCR 유닛은 단차를 가지며,
상기 단차 형성에 의해 배기가스 중 그을음(soot)이 상기 SCR 유닛 하부에 침전되어 제거되며,
상기 방해판은 익형(blade type)의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 방법.
removing nitrogen oxides by introducing the exhaust gas into the SCR unit and contacting the exhaust gas and the reducing agent under a selective reduction catalyst; and
Injecting the exhaust gas from which the nitrogen oxides have been removed into a first diesel particle filter unit and a second diesel particle filter unit through a second line, respectively, to burn and remove particulate matter in the exhaust gas;
The exhaust gas from which the nitrogen oxides are removed passes through the baffle plate provided in the second line before being introduced into the first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit,
The first diesel particle filter unit and the second diesel particle filter unit and the SCR unit have a step difference,
Due to the formation of the step, soot in the exhaust gas is precipitated and removed at the bottom of the SCR unit,
The exhaust gas post-treatment method according to claim 1, wherein the baffle plate has a blade-shaped cross section.
삭제delete 삭제delete 제7항 및 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 선택적 환원 촉매는 이산화티타늄과, 산화몰리브덴 및 이산화규소 중 하나 이상 포함하는 담체에 활성 성분 및 조촉매가 담지된 것이며,
상기 활성성분은 바나데이트(vanadate) 또는 희토류-바나데이트 화합물을 포함하고,
상기 조촉매는 산화몰리브덴 및 산화텅스텐 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 방법.
The method of any one of claims 7 and 8, wherein the selective reduction catalyst is one in which an active ingredient and a cocatalyst are supported on a carrier containing at least one of titanium dioxide, molybdenum oxide and silicon dioxide,
The active ingredient includes vanadate or a rare earth-vanadate compound,
The exhaust gas post-treatment method, characterized in that the cocatalyst contains at least one of molybdenum oxide and tungsten oxide.
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