KR20170034691A - Apparatus for exhaust gas purification and exhaust gas purification method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디젤엔진과 연결된 배기가스 배출관의 전단부에 위치하고, 상기 배기가스에 혼합환원제를 분사하는 제1처리부; 및 상기 배출관의 후단부에 위치하고, 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재에 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 구비한 제2처리부; 를 포함하는 배기가스 정화 장치 및 이를 이용한 배기가스 정화방법에 관한 것이다. 이를 통해, 본 발명은 넓은 온도범위에서 질소산화물 및 입자상 물질 제거 효율이 우수하고, 외부 열원을 생략하면서도 그을음을 제거할 수 있어, 설비가 간단한 동시에 정화 효율 및 경제성이 우수한 배기가스 정화 장치 및 배기가스 정화 방법을 제공할 수 있다.The present invention relates to a diesel engine, comprising: a first processing unit located at a front end of an exhaust gas discharge pipe connected to a diesel engine and injecting a mixed reducing agent into the exhaust gas; And a diesel particulate filter disposed at a rear end of the exhaust pipe and coated with a catalyst for selective catalytic reduction; And an exhaust gas purifying method using the same. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus and exhaust gas purifying apparatus which are excellent in the efficiency of removing nitrogen oxides and particulate matter in a wide temperature range, can remove soot while omitting the external heat source, A purification method can be provided.
Description
본 발명은 배기가스 정화 장치 및 배기가스 정화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus and an exhaust gas purification method.
디젤발전은 디젤기관을 통해 발생하는 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 방식이다. 디젤기관은 내연기관의 일종으로서 실린더 안의 공기를 압축하여 고온 및 고압의 상태로 만든 뒤, 액체연료를 분사하여 발생하는 열팽창에너지를 기계적 운동으로 변화시키는 역할을 수행한다. 이러한 과정은 고온 및 고압에서 연소반응에 의해 이루어지기 때문에, 디젤기관은 질소산화물(NOx) 및 입자상 물질(particulate matter; PM) 등의 유해물질을 생성하게 된다.Diesel power generation is a method of generating electricity using energy generated by a diesel engine. A diesel engine is a type of internal combustion engine that compresses air in a cylinder to a state of high temperature and high pressure and then changes the thermal expansion energy generated by injecting the liquid fuel into mechanical motion. Since this process is carried out by combustion reaction at high temperature and high pressure, the diesel engine generates harmful substances such as nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM).
질소산화물은 일산화질소, 이산화질소 및 기타의 산화질소를 포함하는 것으로, 대기 중에서 수분과 반응할 경우 산성비의 주요 원인이 되며, 질산의 형태로 구름입자가 될 경우 오존층을 파괴하는 요인이 될 수 있다. 또한, 질소산화물은 그 자체가 인체에 작용하여 폐기종, 기관지염 등의 호흡기 질환을 유발하는 원인이 될 수 있다.Nitrogen oxides contain nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, and other nitrogen oxides. When they react with moisture in the atmosphere, they become a major cause of acid rain. If they become cloud particles in the form of nitric acid, they can be a factor to destroy the ozone layer. In addition, nitrogen oxides themselves act on the human body and cause respiratory diseases such as emphysema and bronchitis.
이와 같은 질소산화물을 처리하기 위해 선택적 비촉매 환원(Selective Non-Catalytic Reduction; SNCR)용 환원제를 사용하는 SNCR 방식 또는 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction; SCR)용 촉매를 사용하는 SCR 방식을 사용하는 배기가스 정화 장치가 이용되고 있다. 이러한 SNCR 방식 또는 SCR 방식의 배기가스 정화 장치는 디젤엔진과 연결된 배출관에 설치되어 배기가스 중의 질소산화물을 저감하는 역할을 수행한다.In order to treat such nitrogen oxides, an exhaust gas using an SCCR system using a selective catalytic reduction (SCR) catalyst or an SNCR system using a reducing agent for selective non-catalytic reduction (SNCR) A gas purifier is used. The exhaust gas purifying apparatus of the SNCR system or the SCR system is installed in a discharge pipe connected to the diesel engine to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas.
상기 SNCR 방식은 환원제의 종류에 따라서 처리 효율이 달라지는 특성이 있다. 환원제는 주로 암모니아와 요소가 사용되며, 일반적으로 암모니아가 요소보다 높은 효율을 보이지만, 저장 및 취급 관리가 용이한 요소가 많이 이용된다. 그러나 종래의 SNCR 방식은 탈질효율이 낮아 환원제를 과량으로 투입하게 된다. 이러한 경우, 환원제 소요량이 높아 운영비 상승의 원인이 되며, 과량으로 투입되는 환원제로 인하여 대량의 암모니아가 보일러 튜브를 손상시키고 공기예열기에서 황산암모늄을 생성시켜 열소자 부식과 막힘 현상이 빈번히 발생할 수 있다.The SNCR system is characterized in that the treatment efficiency varies depending on the kind of the reducing agent. Ammonia and urea are mainly used as the reducing agent, and ammonia is generally higher in efficiency than the element, but elements that are easy to store and manage are used. However, the conventional SNCR system has a low denitrification efficiency, which causes excessive addition of a reducing agent. In this case, the amount of the reducing agent is high, which causes the operating cost to increase, and due to the excessive reducing agent, a large amount of ammonia damages the boiler tube and generates ammonium sulfate in the air preheater, which may cause thermal element corrosion and clogging frequently.
상기 SCR 방식은 질소산화물에 특이적인 촉매를 사용함으로써 질소산화물 저감 효율이 우수하나, 배기가스의 온도를 적정 수준으로 유지하여야 하는 어려움이 있다. 예를 들면, 촉매활성온도 미만에서 운전 시 암모니아와 배기가스 중의 황산화물(SOx)이 황산암모늄을 형성하여 촉매를 피독시키거나 촉매 또는 공기예열기의 막힘현상 등을 유발할 수 있으며, 촉매활성온도 이상에서 운전 시 질소산화물 제거 활성이 저감되고 수열안정성이 낮아질 수 있다.The SCR system is excellent in nitrogen oxide reduction efficiency by using a catalyst specific to nitrogen oxides, but it is difficult to maintain the exhaust gas temperature at an appropriate level. For example, when operating at a temperature lower than the catalytic activation temperature, ammonia and sulfur oxides (SOx) in the exhaust gas may form ammonium sulfate to poison the catalyst or cause clogging of the catalyst or air preheater, The nitrogen oxide removal activity during operation may be reduced and the hydrothermal stability may be lowered.
본 발명의 하나의 목적은 질소산화물 및 입자상 물질 제거 효율이 우수하고, 활성온도 범위가 넓으며, 외부 열원을 생략하면서도 그을음을 제거할 수 있어, 설비가 간단한 동시에 정화 효율 및 경제성이 우수한 배기가스 정화 장치 및 배기가스 정화 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus which is excellent in the removal efficiency of nitrogen oxides and particulate matter, has a wide active temperature range, can remove soot while omitting an external heat source, And a method for purifying exhaust gas.
본 발명의 일 구현예는 디젤엔진과 연결된 배기가스 배출관의 전단부에 위치하고, 상기 배기가스에 혼합환원제를 분사하는 저감하는 제1처리부; 및 상기 배출관의 후단부에 위치하고, 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재에 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 구비하는 제2처리부; 를 포함하는 배기가스 정화 장치에 관한 것이다.In one embodiment of the present invention, there is provided a diesel engine comprising: a first processing unit located at a front end of an exhaust gas discharge pipe connected to a diesel engine, for reducing the amount of mixed reducing agent sprayed to the exhaust gas; And a diesel particulate filter disposed at a rear end of the discharge pipe and coated with a catalyst for selective catalytic reduction; And the exhaust gas purifying apparatus.
상기 혼합환원제는 요소용액 70 중량% 내지 85 중량%, 알코올 10 중량% 내지 20 중량%, 폴리에틸렌글리콜 2.5 중량% 내지 5 중량% 및 알킬벤센설폰산 2.5 중량% 내지 5 중량%을 포함할 수 있다.The mixed reducing agent may include 70 wt% to 85 wt% of urea solution, 10 wt% to 20 wt% of alcohol, 2.5 wt% to 5 wt% of polyethylene glycol, and 2.5 wt% to 5 wt% of alkylbenzenesulfonic acid.
상기 배출관의 전단부는 배기가스의 온도가 600℃ 내지 850℃인 고온영역이고, 상기 고온영역의 질소산화물:요소의 몰비는 1:1 내지 1:1.2일 수 있다.The front end of the exhaust pipe may be a high temperature region where the temperature of the exhaust gas is 600 ° C. to 850 ° C. and a molar ratio of the nitrogen oxide: urea in the high temperature region may be 1: 1 to 1: 1.2.
상기 배출관의 후단부는 배기가스의 온도가 200℃ 내지 550℃인 중저온영역이고, 상기 중저온영역의 질소산화물:요소의 몰비는 1:0.7 내지 1:0.9 일 수 있다.The rear end of the exhaust pipe may be a middle / low temperature region where the temperature of the exhaust gas is 200 to 550 DEG C, and a molar ratio of the nitrogen oxide / urea in the middle / low temperature region may be 1: 0.7 to 1: 0.9.
상기 디젤 파티큘레이트 필터의 기재는 코르디어라이트(cordierite), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 애씨큘러멀라이트(acicular mullite), 알루미늄 티타네이트(aluminum titanate) 및 알로이 폼(alloy foam) 중 하나 이상을 포함하는 것이고, 평균 기공 크기가 10㎛ 내지 30㎛ 이며, 하니컴 구조를 갖는 것일 수 있다.The substrate of the diesel particulate filter may comprise at least one of cordierite, silicon carbide, acicular mullite, aluminum titanate and alloy foam. And has an average pore size of 10 탆 to 30 탆, and may have a honeycomb structure.
상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)이 담체 표면에 이온 교환된 것이고, 상기 담체는 모더나이트(mordenite), 베타-제올라이트 및 ZSM-5 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The catalyst for selective catalytic reduction may be one obtained by ion-exchanging copper (Cu) or iron (Fe) on the surface of a support, and the support may include at least one of mordenite, beta-zeolite and ZSM-5.
상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)을 15 중량% 내지 35 중량%로 포함할 수 있다.The selective catalytic reduction catalyst may include 15 to 35% by weight of copper (Cu) or iron (Fe).
상기 배기가스 정화 장치는 디젤엔진에 설치되고, 디젤엔진에 연료를 직접 분사하여 순간 연소시킴으로써, 배기가스의 온도를 순간적으로 높여 상기 디젤 파티큘레이트 필터를 재생시키는 재생 장치를 추가로 포함할 수 있다.The exhaust gas purifying apparatus may further include a regenerating device installed in the diesel engine for directly injecting fuel into the diesel engine to instantaneously combust the exhaust gas to instantaneously raise the temperature of the exhaust gas to regenerate the diesel particulate filter .
본 발명의 다른 구현예는 디젤엔진과 연결된 배기가스 배출관의 전단부에서, 상기 배기가스에 혼합환원제를 분사하여 질소산화물을 저감하는 제1처리 단계; 및 상기 배출관의 후단부에서, 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재에 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 이용하여 질소산화물 및 입자상 물질을 저감하는 제2처리 단계; 를 포함하는 배기가스 정화 방법에 관한 것이다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for reducing nitrogen oxides in a diesel engine, the method comprising: a first processing step of reducing a nitrogen oxide by injecting a mixed reducing agent into the exhaust gas at a front end of an exhaust gas discharge pipe connected to a diesel engine; And a second treatment step of, at a rear end of the discharge pipe, reducing nitrogen oxides and particulate matter using a diesel particulate filter coated with a catalyst for selective catalytic reduction; To a method for purifying exhaust gas.
상기 배기가스 정화 방법은 상기 혼합환원제가 요소용액 70 중량% 내지 85 중량%, 알코올 10 중량% 내지 20 중량%, 폴리에틸렌글리콜 2.5 중량% 내지 5 중량% 및 알킬벤센설폰산 2.5 중량% 내지 5 중량%를 포함하도록 혼합하는 것을 포함할 수 있다.The exhaust gas purifying method is characterized in that the mixed reducing agent comprises 70 to 85% by weight of urea solution, 10 to 20% by weight of alcohol, 2.5 to 5% by weight of polyethylene glycol and 2.5 to 5% by weight of alkylbenzenesulfonic acid, As shown in FIG.
상기 제1처리 단계는 배기가스의 온도가 600℃ 내지 850℃인 고온영역에서, 질소산화물:요소의 몰비를 1:1 내지 1:1.2로 제어하는 것을 포함할 수 있다.The first treatment step may comprise controlling the molar ratio of nitrogen oxide: urea from 1: 1 to 1: 1.2 in a high temperature region where the temperature of the exhaust gas is 600 캜 to 850 캜.
상기 제2처리 단계는 배기가스의 온도가 200℃ 내지 550℃인 중저온영역에서, 질소산화물:요소의 몰비를 1:0.7 내지 1:0.9로 제어하는 것을 포함할 수 있다.The second treatment step may comprise controlling the molar ratio of nitrogen oxide: urea to 1: 0.7 to 1: 0.9 in a medium to low temperature range where the temperature of the exhaust gas is 200 ° C to 550 ° C.
상기 배기가스 정화 방법에서 디젤 파티큘레이트 필터의 기재는 코르디어라이트(cordierite), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 애씨큘러멀라이트(acicular mullite), 알루미늄 티타네이트(aluminum titanate) 및 알로이 폼(alloy foam) 중 하나 이상을 포함하는 것이고, 평균 기공 크기가 10㎛ 내지 30㎛ 이며, 하니컴 구조를 갖는 것일 수 있다.The base material of the diesel particulate filter in the exhaust gas purification method is cordierite, silicon carbide, acicular mullite, aluminum titanate, and alloy foam ), An average pore size of 10 to 30 mu m, and a honeycomb structure.
상기 배기가스 정화 방법에서 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)이 담체 표면에 이온 교환된 것이고, 상기 담체는 모더나이트(mordenite), 베타-제올라이트 및 ZSM-5 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the exhaust gas purifying method, the catalyst for selective catalytic reduction is one in which copper (Cu) or iron (Fe) is ion-exchanged on the surface of the support, and the support contains at least one of mordenite, beta-zeolite and ZSM- .
상기 배기가스 정화 방법에서 상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)을 15 중량% 내지 35 중량%로 포함할 수 있다.In the exhaust gas purifying method, the selective catalytic reduction catalyst may include 15 to 35% by weight of copper (Cu) or iron (Fe).
상기 배기가스 정화 방법은 디젤엔진에 액체연료를 직접 분사하여 순간 연소시킴으로써, 배기가스의 온도를 순간적으로 높여 상기 디젤 파티큘레이트 필터를 재생시키는 제3처리 단계를 더 포함할 수 있다.The exhaust gas purifying method may further include a third processing step of instantly combusting the liquid fuel directly injected into the diesel engine, thereby instantaneously raising the temperature of the exhaust gas to regenerate the diesel particulate filter.
상기 제3처리 단계는 순간 연소를 통해, 배출관의 후단부의 배기가스 온도를 순간적으로 600℃ 내지 650℃로 상승시켜 상기 디젤 파티큘레이트 필터의 그을음(soot)를 연소하는 것일 수 있다.The third process may be to instantaneously raise the temperature of the exhaust gas at the rear end of the exhaust pipe to 600 ° C to 650 ° C through instantaneous combustion to burn the soot of the diesel particulate filter.
본 발명은 넓은 온도범위에서 질소산화물 및 입자상 물질 제거 효율이 우수하고, 활성온도 범위가 넓으며, 외부 열원을 생략하면서도 그을음을 제거할 수 있어, 설비가 간단한 동시에 정화 효율 및 경제성이 우수한 배기가스 정화 장치 및 배기가스 정화 방법을 제공할 수 있다.The present invention provides an exhaust gas purifying apparatus which is excellent in the removal efficiency of nitrogen oxides and particulate matter in a wide temperature range, has a wide activation temperature range, can remove soot while omitting an external heat source, A device and an exhaust gas purifying method.
도 1은 본 발명 일 실시예의 배기가스 정화 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an exhaust gas purifying apparatus of an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 구현예는 디젤엔진과 연결된 배기가스 배출관의 전단부에 위치하고, 상기 배기가스에 혼합환원제를 분사하는 제1처리부; 및 상기 배출관의 후단부에 위치하고, 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재에 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 이용하는 제2처리부; 를 포함하는 배기가스 정화 장치에 관한 것이다.In an embodiment of the present invention, a first processing unit is disposed at a front end of an exhaust gas discharge pipe connected to a diesel engine, and injects a mixed reducing agent into the exhaust gas. And a second processing unit located at a rear end of the discharge pipe and using a diesel particulate filter coated with a catalyst for selective catalytic reduction; And the exhaust gas purifying apparatus.
이러한 일 구현예의 배기가스 정화 장치는 질소산화물 및 입자상 물질 제거 효율이 우수하고, 질소산화물 및 입자상 물질의 제거 활성도가 우수한 온도범위가 넓으며, 외부 열원을 생략하면서도 그을음을 제거할 수 있어, 설비가 간단한 동시에 정화 효율 및 경제성이 우수하다.The exhaust gas purifying apparatus of this embodiment is excellent in the removal efficiency of nitrogen oxides and particulate matter, has a wide temperature range excellent in the removal activity of nitrogen oxides and particulate matter, can remove soot while omitting the external heat source, It is simple, at the same time, has excellent purification efficiency and economical efficiency.
이하, 본 발명 일 실시예의 배기가스 정화 장치를 나타내는 도 1을 참조하여, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Fig. 1 showing an exhaust gas purifying apparatus of an embodiment of the present invention.
일 실시예의 배기가스 정화 장치는 디젤엔진(100)과 연결되어 디젤엔진(100)에서 발생하는 배기가스를 배출하는 배출관(200)에 설치되어 질소산화물 및 입자상 물질을 제거한다. 디젤엔진(100)에서는 외부의 공기를 유입하여 연료와 함께 연소한 후, 상기 연소에 의해 발생하는 질소산화물 및 입자상 물질을 포함하는 배기가스를 배출관(200)을 통해 배출한다. 배기가스는 상기 배출관(200)을 지나는 과정에서 제1처리부(21) 및 제2처리부(22)를 포함하는 일 실시예의 배기가스 정화 장치를 거침으로써, 질소산화물 및 입자상 물질이 저감된 상태로 배출된다. The exhaust gas purifying apparatus of one embodiment is connected to the
구체적으로, 상기 배출관(200)은 디젤엔진과 연결된 배출관의 전단부에 위치하고, 배기가스에 혼합환원제를 분사하여 질소산화물을 저감하는 제1처리부(21); 및 상기 배출관의 후단부에 위치하고, 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재에 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 이용하여 질소산화물 및 입자상 물질을 저감하는 제2처리부(22);를 포함한다. Specifically, the
상기 제1처리부(21)는 배기가스에 혼합환원제를 직접 분사하여 질소산화물을 화학적 환원시키는 동시에, 일부 비산입자를 포착하는 역할을 한다. The
상기 혼합환원제는 요소용액 70 중량% 내지 85 중량%, 알코올 10 중량% 내지 20 중량%, 폴리에틸렌글리콜 2.5 중량% 내지 5 중량% 및 알킬벤센설폰산 2.5 중량% 내지 5 중량%을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 제1처리부의 배기가스 온도에서 질소산화물 저감 효과가 더욱 우수할 수 있다. 또한, 상기 배합의 혼합환원제는 저장 및 취급 관리가 용이하면서도, 질소산화물 저감효율이 높아 환원제의 소모량을 저감할 수 있으므로, 과량의 환원제로 인한 장치의 손상을 방지할 수 있다.The mixed reducing agent may include 70 wt% to 85 wt% of urea solution, 10 wt% to 20 wt% of alcohol, 2.5 wt% to 5 wt% of polyethylene glycol, and 2.5 wt% to 5 wt% of alkylbenzenesulfonic acid. In this case, the nitrogen oxide reduction effect can be more excellent at the exhaust gas temperature of the first treatment section. In addition, since the mixed reducing agent can easily be stored and handled, it is possible to reduce the consumption amount of the reducing agent due to the high efficiency of reducing nitrogen oxides, so that damage to the apparatus due to excessive reducing agent can be prevented.
일 구체예에서, 상기 혼합환원제는 요소용액 80 중량% 내지 85 중량%, 알코올 10 중량% 내지 15 중량%, 폴리에틸렌글리콜 2.5 중량% 내지 5 중량% 및 알킬벤센설폰산 2.5 중량% 내지 5 중량%을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 초기 배기가스 중 질소산화물을 70 중량% 이상 저감할 수 있어, 질소산화물 저감효율이 매우 우수하다. In one embodiment, the mixed reducing agent comprises 80% to 85% by weight of urea solution, 10% to 15% by weight of alcohol, 2.5% to 5% by weight of polyethylene glycol and 2.5% to 5% by weight of alkylbenzenesulfonic acid . In this case, the nitrogen oxide in the initial exhaust gas can be reduced by 70 wt% or more, and the nitrogen oxide reduction efficiency is excellent.
상기 배출관(200)의 전단부는 배기가스의 온도가 600℃ 내지 850℃인 고온영역일 수 있다. 이러한 경우, 혼합환원제가 제1처리부에서 배기가스를 환원시키는 효율이 더욱 우수할 수 있다. 또한, 전술한 배합의 혼합환원제를 사용하는 경우, 보다 넓은 고온영역(600℃ 내지 850℃)에서 고효율로 질소산화물을 제거할 수 있다.The front end of the
일 구체예에서, 상기 배출관(200)의 전단부는 배기가스의 온도가 700℃ 내지 800℃일 수 있다. 상기 범위 내에서, 전술한 혼합환원제를 사용하였을 때 제1처리부에서의 질소산화물 저감효과를 더욱 향상시킬 수 있다.In one embodiment, the front end of the
상기 고온영역에서 질소산화물:요소의 몰비는 1:1 내지 1:1.2일 수 있다. 이러한 경우, 초기 배기가스 중 질소산화물을 70 중량% 이상의 우수한 효율로 저감할 수 있을 뿐 아니라, 배출관 후단부에서의 질소산화물:요소의 몰비를 1:0.9 이하로 저감할 수 있다. 이를 통해, 후술하는 제2처리부에서의 질소산화물 저감효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 전체 배기가스 정화 장치 및 제2처리부의 디젤 파티큘레이트 필터의 수명을 연장시킬 수 있다.The molar ratio of nitrogen oxide: urea in the high temperature region may be from 1: 1 to 1: 1.2. In this case, the nitrogen oxide in the initial exhaust gas can be reduced to an excellent efficiency of not less than 70 wt%, and the molar ratio of nitrogen oxide to urea at the rear end of the discharge pipe can be reduced to 1: 0.9 or less. This makes it possible to further improve the nitrogen oxide reduction effect in the second treatment unit described later and extend the service life of the entire exhaust gas purification apparatus and the diesel particulate filter of the second treatment unit.
상기 제2처리부(22)는 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재에 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 이용하여 질소산화물을 선택적 촉매 환원 방식으로 제거하는 동시에 입자상 물질을 여과하여 제거한다. 이를 통해, 질소산화물 저감 효과를 90% 이상으로 향상시키는 동시에 입자상 미립자를 제거할 수 있다.The
상기 배출관의 후단부(200)는 배기가스의 온도가 200℃ 내지 550℃인 중저온영역일 수 있다. 상기 범위 내에서, 선택적 촉매 환원용 촉매를 포함하는 제2처리부에 의한 질소산화물 저감 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.The
상기 중저온영역의 질소산화물:요소의 몰비는 1:0.7 내지 1:0.9 일 수 있다. 이러한 경우, 후술하는 제2처리부에서의 질소산화물 저감효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 전체 배기가스 정화 장치 및 제2처리부의 디젤 파티큘레이트 필터의 수명을 연장시킬 수 있다.The molar ratio of nitrogen oxide: urea in the middle low temperature region may be 1: 0.7 to 1: 0.9. In this case, the nitrogen oxide reduction effect in the second treatment section described later can be further improved, and the service life of the diesel particulate filter of the entire exhaust gas purification apparatus and the second treatment section can be prolonged.
상기 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재에 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터는 선택적 촉매 환원용 촉매를 이용하여 질소산화물의 화학적 제거를 수행하고, 동시에 파티큘레이트 필터를 이용하여 입자상 물질 및 그을음 등의 물리적 제거를 수행한다.The diesel particulate filter coated with the catalyst for selective catalytic reduction is characterized in that chemical removal of nitrogen oxides is carried out using a catalyst for selective catalytic reduction and at the same time physical removal of particulate matter and soot is performed using a particulate filter .
상기 디젤 파티큘레이트 필터의 기재는 코르디어라이트(cordierite, Cd, 2MgO·2Al2O3·5SiO2), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC), 애씨큘러멀라이트(acicular mullite, ACM, Al2SiO5), 알루미늄 티타네이트(aluminum titanate, AT, Al2TiO5) 및 알로이 폼(alloy foam) 중 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 이러한 경우, 디젤 파티큘레이트 필터는 입자상 미립자를 제거하는 효과가 우수할 뿐 아니라, 수열안정성이 우수할 수 있다. 또한, 순간적인 고온에서 우수한 내열성을 구현하여, 후술하는 경우와 같이 배기가스의 온도를 순간적으로 높이는 방법에 의해 손상되지 않으며, 재생이 가능하다.Base of the diesel particulate filter is cordierite (cordierite, Cd, 2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2), silicon carbide (silicon carbide, SiC), aessi particulate reomeol light (acicular mullite, ACM, Al 2 SiO 5 ), aluminum titanate (AT, Al 2 TiO 5 ), and alloy foam. In this case, the diesel particulate filter not only has an excellent effect of removing particulate matter, but also has excellent hydrothermal stability. In addition, excellent heat resistance at instantaneous high temperature is realized, and it is not damaged by the method of instantaneously increasing the temperature of the exhaust gas as described later, and it is possible to regenerate.
상기 디젤 파티큘레이트 필터의 기재는 평균 기공 크기가 10㎛ 내지 30㎛ 이며, 하니컴 구조를 갖는 것일 수 있다. 이러한 경우, 입자상 물질의 제거효과가 더욱 우수할 뿐 아니라, 선택적 촉매 환원용 촉매와 배기가스의 접촉영역을 증대하여 정화 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 범위의 평균 기공 크기를 갖는 경우, 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재 표면에 코팅되는 경우에도 배기가스 정화 장치 내에 압력강하가 발생하지 않아 배기 효율이 더욱 우수할 수 있다.The substrate of the diesel particulate filter may have a honeycomb structure with an average pore size of 10 mu m to 30 mu m. In this case, not only is the effect of removing particulate matter better, but also the area of contact between the catalyst for selective catalytic reduction and the exhaust gas is increased to further improve the purification efficiency. Also, in the case where the average pore size is within the above-mentioned range, even when the catalyst for selective catalytic reduction is coated on the surface of the substrate, no pressure drop occurs in the exhaust gas purifying device, and the exhaust efficiency can be further improved.
상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)이 담체 표면에 이온 교환된 것이고, 상기 담체는 모더나이트(mordenite), 베타-제올라이트 및 ZSM-5 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서, 촉매의 수열안정성이 우수할 뿐 아니라 질소산화물에 대한 제거효율이 더욱 향상될 수 있다. 특히, 순간적인 고온에서 우수한 내열성을 구현하여, 후술하는 경우와 같이 배기가스의 온도를 순간적으로 높이는 방법에 의해 디젤 파티큘레이터 필터를 재생하는 경우에도 우수한 촉매 활성을 유지할 수 있다.The catalyst for selective catalytic reduction may be one obtained by ion-exchanging copper (Cu) or iron (Fe) on the surface of a support, and the support may include at least one of mordenite, beta-zeolite and ZSM-5. Within the above range, not only the hydrothermal stability of the catalyst is excellent, but also the removal efficiency against nitrogen oxides can be further improved. In particular, excellent catalytic activity can be maintained even when the diesel particulate filter is regenerated by a method of realizing excellent heat resistance at an instantaneous high temperature and instantaneously increasing the temperature of the exhaust gas as described later.
상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)을 15 중량% 내지 35 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서 질소산화물에 대한 제거효율이 더욱 향상될 수 있다. 예를 들면, 상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)을 15 중량% 내지 35 중량%, 20 중량% 내지 35 중량%, 20 중량% 내지 30 중량% eh는 25 중량% 내지 35 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 질소산화물에 대한 제거효율이 더욱 향상될 수 있으며, 압력강하 발생률이 낮아 배기 효율이 더욱 향상될 수 있다.The selective catalytic reduction catalyst may include 15 to 35% by weight of copper (Cu) or iron (Fe). The removal efficiency for nitrogen oxides can be further improved within the above range. For example, the catalyst for selective catalytic reduction may include 15 wt% to 35 wt%, 20 wt% to 35 wt%, 20 wt% to 30 wt% eh of copper (Cu) or iron (Fe) 35% by weight. In the above range, the removal efficiency for nitrogen oxides can be further improved, and the rate of occurrence of the pressure drop can be lowered, so that the exhaust efficiency can be further improved.
일 구체예에서, 상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 예를 들면, 전술한 담체를 구리(Cu) 또는 철(Fe)을 포함하는 이온교환용액에 투입한 뒤, 상온(예를 들면, 20℃) 이상의 온도에서 교반하여 제조된 것 일 수 있다. 이온교환이 완료된 선택적 촉매 환원용 촉매는 진공여과기를 이용하여 탈이온수로 세정을 하고, 디젤 파티큘레이트 필터의 기재에 코팅할 수 있다. 상기와 같이 선택적 촉매 환원용 촉매가 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터의 기재는 건조기에서 110℃ 내지 120℃의 온도로 20 내지 24 시간 동안 건조 된 후, 약 400℃ 내지 약 600℃에서 소성된 후 사용할 수 있다.In one embodiment, the catalyst for selective catalytic reduction can be obtained by, for example, introducing the carrier described above into an ion exchange solution containing copper (Cu) or iron (Fe) Lt; / RTI > may be prepared by stirring at a temperature. The catalyst for selective catalytic reduction having completed the ion exchange may be cleaned with deionized water using a vacuum filter and coated on the base material of the diesel particulate filter. The base material of the diesel particulate filter coated with the catalyst for selective catalytic reduction as described above is dried in a drier at a temperature of 110 ° C to 120 ° C for 20 to 24 hours and then calcined at about 400 ° C to about 600 ° C .
상기 배기가스 정화 장치는 도면에 도시하지는 않았으나 디젤엔진에 설치되어, 디젤엔진에 연료를 직접 분사하여 순간 연소시킴으로써, 배기가스의 온도를 순간적으로 높여 상기 디젤 파티큘레이트 필터를 재생시키는 재생 장치를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 재생 장치는 디젤엔진의 연료분사장치를 이용하여 동력 스트로크 후의 실린더에 연료를 직접 분사할 수 있다. 이러한 경우, 제2처리부의 배기가스 온도를 순간적으로 600℃ 내지 650℃로 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 디젤 파티큘레이트 필터에 쌓인 그을음(soot)를 연소시켜 디젤 파티큘레이트 필터를 쉽게 재생할 수 있다. 이러한 배기가스 정화 장치는 종래의 디젤 파티큘레이트 필터를 연소하여 재생하기 위해 사용하던 버너와 같은 외부 열원 장치를 생략할 수 있어 설비면에서 경제성이 있을 뿐 아니라, 재생을 위한 연소 시 발생하는 질소산화물 및 연소입자 등을 미연에 방지할 수 있어 더욱 효율성이 우수하다.Although not shown in the drawing, the exhaust gas purifying apparatus is installed in a diesel engine and directly injects fuel to the diesel engine to instantaneously burn the gas, thereby instantaneously raising the temperature of the exhaust gas to regenerate the diesel particulate filter As shown in FIG. Such a regenerating apparatus can inject fuel directly to a cylinder after a power stroke by using a fuel injection device of a diesel engine. In this case, the temperature of the exhaust gas of the second processing section can be instantaneously increased to 600 to 650 占 폚. This allows the diesel particulate filter to be easily regenerated by burning the soot deposited in the diesel particulate filter. Such an exhaust gas purifying apparatus can omit an external heat source device such as a burner used for burning and regenerating a conventional diesel particulate filter, so that it is economical in view of facilities, And combustion particles can be prevented in advance, thereby being more excellent in efficiency.
상기 배기가스 정화 장치는 선택적 촉매 환원용 촉매가 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 사용하는 제2처리부 및 디젤엔진에 연료를 직접 분사하는 방식으로 필터를 재생하는 재생 장치의 복합적인 작용을 통해 종래의 디젤 파티큘레이트 필터의 전단부에 설치하던 DOC 장치를 생략할 수 있는 장점이 있다. 이러한 경우, 배기가스 정화 장치 내의 압력강하 발생률을 더욱 낮추어 배기효율을 향상시키고, 설비를 더욱 단순하게 저감하면서도 효율성을 높일 수 있다.The exhaust gas purifying apparatus includes a second processing unit using a diesel particulate filter coated with a catalyst for selective catalytic reduction, and a regenerating unit for regenerating the filter by directly injecting fuel into the diesel engine. There is an advantage that the DOC device installed at the front end of the diesel particulate filter can be omitted. In this case, the rate of occurrence of the pressure drop in the exhaust gas purifier can be further reduced to improve the exhaust efficiency, and the efficiency can be improved while simplifying the facility.
또한, 상기 배기가스 정화 장치는 전술한 제1처리부 및 제2처리부; 또는 제1처리부, 제2처리부 및 제3처리부의 복합적인 작용을 통해, 배출관 전단부에서 질소산화물을 70 중량% 이상 제거할 수 있고, 최종적으로 질소산화물을 90중량% 이상 저감할 수 있으며, 동시에 입자상 물질을 90 중량% 이상 또는 100% 제거할 수 있다.The exhaust gas purifying apparatus may further include: a first processing unit and a second processing unit; Alternatively, it is possible to remove at least 70% by weight of nitrogen oxide from the front end of the discharge pipe through the combined action of the first treatment section, the second treatment section and the third treatment section, and finally reduce the nitrogen oxide by 90% 90% by weight or more or 100% of the particulate matter can be removed.
본 발명의 다른 구현예는 디젤엔진과 연결된 배기가스 배출관의 전단부에서, 상기 배기가스에 혼합환원제를 분사하여 질소산화물을 저감하는 제1처리 단계; 및 상기 배출관의 후단부에서, 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재에 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 이용하여 질소산화물 및 입자상 물질을 저감하는 제2처리 단계; 를 포함하는 배기가스 정화 방법에 관한 것이다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for reducing nitrogen oxides in a diesel engine, the method comprising: a first processing step of reducing a nitrogen oxide by injecting a mixed reducing agent into the exhaust gas at a front end of an exhaust gas discharge pipe connected to a diesel engine; And a second treatment step of, at a rear end of the discharge pipe, reducing nitrogen oxides and particulate matter using a diesel particulate filter coated with a catalyst for selective catalytic reduction; To a method for purifying exhaust gas.
이러한 배기가스 정화 방법은 전술한 일 구현예의 배기가스 정화 장치를 통해 수행될 수 있다. Such an exhaust gas purifying method can be performed through the exhaust gas purifying apparatus of one embodiment described above.
상기 제1처리 단계는 전술한 제1처리부(21)에서 수행될 수 있다. 제1처리 단계는 제1처리부를 지나는 배기가스에 혼합환원제를 직접 분사하여 질소산화물을 화학적 환원시키는 동시에, 일부 비산입자를 포착한다. The first processing step may be performed in the
상기 배기가스 정화 방법의 제1처리 단계는 상기 혼합환원제가 요소용액 70 중량% 내지 85 중량%, 알코올 10 중량% 내지 20 중량%, 폴리에틸렌글리콜 2.5 중량% 내지 5 중량% 및 알킬벤센설폰산 2.5 중량% 내지 5 중량%를 포함하도록 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 제1처리부의 배기가스 온도에서 질소산화물 저감 효과가 더욱 우수할 수 있다. 또한, 상기 배합의 혼합환원제는 저장 및 취급 관리가 용이하면서도, 질소산화물 저감효율이 높아 환원제의 소모량을 저감할 수 있으므로, 과량의 환원제로 인한 장치의 손상을 방지할 수 있다.The first treatment step of the exhaust gas purifying method is characterized in that the mixed reducing agent comprises 70 to 85% by weight of urea solution, 10 to 20% by weight of alcohol, 2.5 to 5% by weight of polyethylene glycol and 2.5 by weight of alkylbenzenesulfonic acid % To 5% by weight of the composition. In this case, the nitrogen oxide reduction effect can be more excellent at the exhaust gas temperature of the first treatment section. In addition, since the mixed reducing agent can easily be stored and handled, it is possible to reduce the consumption amount of the reducing agent due to the high efficiency of reducing nitrogen oxides, so that damage to the apparatus due to excessive reducing agent can be prevented.
일 구체예에서, 상기 제1처리 단계는 요소용액 80 중량% 내지 85 중량%, 알코올 10 중량% 내지 15 중량%, 폴리에틸렌글리콜 2.5 중량% 내지 5 중량% 및 알킬벤센설폰산 2.5 중량% 내지 5 중량%을 혼합하여 제조된 혼합환원제를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 초기 배기가스 중 질소산화물을 70 중량% 이상 저감할 수 있어, 질소산화물 저감효율이 매우 우수하다. In one embodiment, the first treatment step comprises the steps of: 80% to 85% by weight of the urea solution, 10% to 15% by weight of alcohol, 2.5% to 5% by weight of polyethylene glycol and 2.5% % Of a mixed reducing agent prepared by mixing. In this case, the nitrogen oxide in the initial exhaust gas can be reduced by 70 wt% or more, and the nitrogen oxide reduction efficiency is excellent.
상기 제1처리 단계는 배기가스의 온도가 600℃ 내지 850℃인 고온영역에서, 질소산화물:요소의 몰비를 1:1 내지 1:1.2로 제어하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 초기 배기가스 중 질소산화물을 70 중량% 이상의 우수한 효율로 저감할 수 있을 뿐 아니라, 배출관 후단부에서의 질소산화물:요소의 몰비를 1:0.9 이하로 저감할 수 있다. 이를 통해, 후술하는 제2처리부에서의 질소산화물 저감효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 전체 배기가스 정화 장치 및 제2처리부의 디젤 파티큘레이트 필터의 수명을 연장시킬 수 있다.The first treatment step may comprise controlling the molar ratio of nitrogen oxide: urea from 1: 1 to 1: 1.2 in a high temperature region where the temperature of the exhaust gas is 600 캜 to 850 캜. In this case, the nitrogen oxide in the initial exhaust gas can be reduced to an excellent efficiency of not less than 70 wt%, and the molar ratio of nitrogen oxide to urea at the rear end of the discharge pipe can be reduced to 1: 0.9 or less. This makes it possible to further improve the nitrogen oxide reduction effect in the second treatment unit described later and extend the service life of the entire exhaust gas purification apparatus and the diesel particulate filter of the second treatment unit.
상기 제2처리 단계는 전술한 제2처리부(22)에서 수행될 수 있다. 제2처리 단계는 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재에 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 이용하여 질소산화물을 선택적 촉매 환원 방식으로 제거하는 동시에 입자상 물질을 여과하여 제거한다. 이를 통해, 질소산화물 저감 효과를 90% 이상으로 향상시키는 동시에 입자상 미립자를 제거할 수 있다.The second processing step may be performed in the
상기 제2처리 단계는 배기가스의 온도가 200℃ 내지 550℃인 중저온영역에서, 질소산화물:요소의 몰비를 1:0.7 내지 1:0.9로 제어하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 후술하는 제2처리부에서의 질소산화물 저감효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 전체 배기가스 정화 장치 및 제2처리부의 디젤 파티큘레이트 필터의 수명을 연장시킬 수 있다.The second treatment step may comprise controlling the molar ratio of nitrogen oxide: urea to 1: 0.7 to 1: 0.9 in a medium to low temperature range where the temperature of the exhaust gas is 200 ° C to 550 ° C. In this case, the nitrogen oxide reduction effect in the second treatment section described later can be further improved, and the service life of the diesel particulate filter of the entire exhaust gas purification apparatus and the second treatment section can be prolonged.
상기 배기가스 정화 방법에서 디젤 파티큘레이트 필터의 기재는 코르디어라이트(cordierite), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 애씨큘러멀라이트(acicular mullite), 알루미늄 티타네이트(aluminum titanate) 및 알로이 폼(alloy foam) 중 하나 이상을 포함하는 것이고, 평균 기공 크기가 10㎛ 내지 30㎛ 이며, 하니컴 구조를 갖는 것일 수 있다. 이러한 경우, 디젤 파티큘레이트 필터는 입자상 미립자를 제거하는 효과가 우수할 뿐 아니라, 수열안정성이 우수할 수 있다. 또한, 순간적인 고온에서 우수한 내열성을 구현하여, 후술하는 경우와 같이 배기가스의 온도를 순간적으로 높이는 방법에 의해 손상되지 않으며, 재생이 가능하다.The base material of the diesel particulate filter in the exhaust gas purification method is cordierite, silicon carbide, acicular mullite, aluminum titanate, and alloy foam ), An average pore size of 10 to 30 mu m, and a honeycomb structure. In this case, the diesel particulate filter not only has an excellent effect of removing particulate matter, but also has excellent hydrothermal stability. In addition, excellent heat resistance at instantaneous high temperature is realized, and it is not damaged by the method of instantaneously increasing the temperature of the exhaust gas as described later, and it is possible to regenerate.
상기 배기가스 정화 방법에서 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)이 담체 표면에 이온 교환된 것이고, 상기 담체는 모더나이트(mordenite), 베타-제올라이트 및 ZSM-5 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 촉매의 수열안정성이 우수할 뿐 아니라 질소산화물에 대한 제거효율이 더욱 향상될 수 있다. 특히, 순간적인 고온에서 우수한 내열성을 구현하여, 후술하는 경우와 같이 배기가스의 온도를 순간적으로 높이는 방법에 의해 디젤 파티큘레이터 필터를 재생하는 경우에도 우수한 촉매 활성을 유지할 수 있다.In the exhaust gas purifying method, the catalyst for selective catalytic reduction is one in which copper (Cu) or iron (Fe) is ion-exchanged on the surface of the support, and the support contains at least one of mordenite, beta-zeolite and ZSM- . In this case, not only the hydrothermal stability of the catalyst is excellent, but also the removal efficiency against nitrogen oxides can be further improved. In particular, excellent catalytic activity can be maintained even when the diesel particulate filter is regenerated by a method of realizing excellent heat resistance at an instantaneous high temperature and instantaneously increasing the temperature of the exhaust gas as described later.
상기 배기가스 정화 방법에서 상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)을 15 중량% 내지 35 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서 질소산화물에 대한 제거효율이 더욱 향상될 수 있다. 예를 들면, 상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)을 15 중량% 내지 35 중량%, 20 중량% 내지 35 중량%, 20 중량% 내지 30 중량% 또는 25 중량% 내지 35 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위에서, 질소산화물에 대한 제거효율이 더욱 향상될 수 있으며, 압력강하 발생률이 낮아 배기 효율이 더욱 향상될 수 있다.In the exhaust gas purifying method, the selective catalytic reduction catalyst may include 15 to 35% by weight of copper (Cu) or iron (Fe). The removal efficiency for nitrogen oxides can be further improved within the above range. For example, the catalyst for selective catalytic reduction may comprise 15 wt% to 35 wt%, 20 wt% to 35 wt%, 20 wt% to 30 wt%, or 25 wt% to 35 wt% of copper (Cu) By weight. In the above range, the removal efficiency for nitrogen oxides can be further improved, and the rate of occurrence of the pressure drop can be lowered, so that the exhaust efficiency can be further improved.
상기 배기가스 정화 방법은 디젤엔진에 액체연료를 직접 분사하여 순간 연소시킴으로써, 배기가스의 온도를 순간적으로 높여 상기 디젤 파티큘레이트 필터를 재생시키는 제3처리 단계를 더 포함할 수 있다.The exhaust gas purifying method may further include a third processing step of instantly combusting the liquid fuel directly injected into the diesel engine, thereby instantaneously raising the temperature of the exhaust gas to regenerate the diesel particulate filter.
상기 제3처리 단계는 순간 연소를 통해, 배출관의 후단부의 배기가스 온도를 순간적으로 600℃ 내지 650℃로 상승시켜 상기 디젤 파티큘레이트 필터의 그을음(soot)를 연소하는 것일 수 있다.The third process may be to instantaneously raise the temperature of the exhaust gas at the rear end of the exhaust pipe to 600 ° C to 650 ° C through instantaneous combustion to burn the soot of the diesel particulate filter.
이러한 제3처리 단계는 디젤엔진에 설치된 재생장치를 통해 수행될 수 있으며, 상기 재생장치는 연료분사장치를 이용하여 동력 스트로크 후의 실린더에 연료를 직접 분사할 수 있다. 이러한 경우, 제2처리부의 배기가스 온도를 순간적으로 600℃ 내지 650℃로 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 디젤 파티큘레이트 필터에 쌓인 그을음(soot)를 연소시켜 디젤파티큘레이트 필터를 쉽게 재생할 수 있다. 이러한 방법은 종래의 디젤 파티큘레이트 필터를 연소하여 재생하기 위해 사용하던 버너와 같은 외부 열원 장치를 생략할 수 있어 설비면에서 경제성이 있을 뿐 아니라, 재생을 위한 연소 시 발생하는 질소산화물 및 연소입자 등을 미연에 방지할 수 있어 더욱 효율성이 우수하다.This third processing step can be performed through a regenerating device installed in the diesel engine, and the regenerating device can directly inject the fuel into the cylinder after the power stroke using the fuel injecting device. In this case, the temperature of the exhaust gas of the second processing section can be instantaneously increased to 600 to 650 占 폚. This allows the diesel particulate filter to be easily regenerated by burning the soot deposited in the diesel particulate filter. Such a method can omit an external heat source device such as a burner used for burning and regenerating a conventional diesel particulate filter, which is not only economical in terms of facility but also contributes to reduction of nitrogen oxides and combustion particles So that the efficiency can be further improved.
상기 배기가스 정화 방법은 선택적 촉매 환원용 촉매가 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 사용하는 제2처리 단계 및 디젤엔진에 연료를 직접 분사하는 방식으로 필터를 재생하는 제3처리 단계의 복합적 작용을 통해, 종래의 디젤 파티큘레이트 필터의 전단부에 설치하던 DOC 장치를 생략할 수 있는 장점이 있다. 이러한 경우, 배기가스 정화 장치 내의 압력강하 발생률을 더욱 낮추어 배기효율을 향상시키고, 설비를 더욱 단순하게 저감하면서도 효율성을 높일 수 있다.The exhaust gas purifying method includes a second process of using a diesel particulate filter coated with a catalyst for selective catalytic reduction and a third process of regenerating the filter by directly injecting fuel into the diesel engine , There is an advantage that the DOC device installed at the front end of the conventional diesel particulate filter can be omitted. In this case, the rate of occurrence of the pressure drop in the exhaust gas purifier can be further reduced to improve the exhaust efficiency, and the efficiency can be improved while simplifying the facility.
또한, 상기 배기가스 정화 방법은 전술한 제1처리 단계 및 제2처리 단계; 또는 제1처리 단계, 제2처리 단계 및 제3처리 단계의 복합적인 작용을 통해, 배출관 전단부에서 질소산화물을 70 중량% 이상 제거할 수 있고, 최종적으로 질소산화물을 90중량% 이상 저감할 수 있으며, 동시에 입자상 물질을 90 중량% 이상 또는 100% 제거할 수 있다. The exhaust gas purifying method may further include: a first processing step and a second processing step; Alternatively, it is possible to remove at least 70% by weight of nitrogen oxide from the front end of the discharge tube through the combined action of the first treatment step, the second treatment step and the third treatment step, and ultimately reduce the nitrogen oxide by 90% And at the same time, 90 wt% or more or 100% of the particulate matter can be removed.
실시예Example
이하에서는, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들은 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로 제공되는 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples. It should be understood, however, that these examples are provided for illustration only and are not intended to limit the scope of the present invention.
제조예Manufacturing example 1 내지 5 : 혼합환원제의 제조 1 to 5: Preparation of mixed reducing agent
하기 표 1에 기재된 조성비에 따라 요소, 알코올, 폴리에틸렌글리콜 및 알킬 벤젠설폰산을 혼합하여 혼합환원제를 제조하였다. (이때, 요소는 30% 농축된 것을 사용하였다)A mixed reducing agent was prepared by mixing urea, alcohol, polyethylene glycol and alkylbenzenesulfonic acid according to the composition ratios shown in Table 1 below. (At this time, the element was 30% concentrated)
(중량%)Element
(weight%)
(중량%)Alcohol
(weight%)
(중량%)Polyethylene glycol
(weight%)
(중량%)Alkylbenzenesulfonic acid
(weight%)
실시예Example 1 내지 4 1 to 4
선택적 촉매 환원용 촉매를 제조하기 위하여, ZSM-5를 Cu(NO3)2에 투입한 후, 상온 이상의 온도에서 교반하면서 이온교환하였다. 이온교환이 완료된 촉매를 필터가 부착된 감압여과 장치에서 탈이온수(Deionized Water)를 공급해 세정을 하고, CordieriteDPF에 코팅을 하였다. 이후, 촉매가 코팅된 CordieriteDPF를 건조기에 넣고 110℃ 내지 120℃의 온도에서 24 시간 건조하였다. 건조 후 완료된 샘플은 약 500℃에서 수 시간 동안 소성하여 선택적 촉매 환원용 촉매가 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 제조하였다. 이때, 촉매의 구리 담지량은 하기 표 2에 표시된 담지량으로 제어하였다. In order to prepare a catalyst for selective catalytic reduction, ZSM-5 was added to Cu (NO 3 ) 2 and then ion-exchanged with stirring at a temperature of room temperature or higher. The ion-exchanged catalyst was washed with deionized water in a vacuum filtration apparatus equipped with a filter, and coated on Cordierite DPF. Then, the Cordierite DPF coated with the catalyst was placed in a drier and dried at a temperature of 110 to 120 DEG C for 24 hours. The dried sample was calcined at about 500 ° C. for several hours to prepare a diesel particulate filter coated with a catalyst for selective catalytic reduction. At this time, the amount of copper supported on the catalyst was controlled by the amount of support shown in Table 2 below.
도서지역에서 운영중인 디젤발전기에 혼합환원제 주입설비와 상기에서 제조한 선택적 촉매 환원용 촉매가 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터 및 제어설비를 장착하여 배기가스 정화 장치를 구비하였다.A diesel particulate filter and a control unit coated with a catalyst for selective catalytic reduction prepared in the above-described manner, and an exhaust gas purifier were provided to the diesel generator operated in the island area.
상기 배기가스 정화 장치에, 반응온도 600℃ 내지 850℃, 약 4,000Nm3/h에서 질소산화물:요소 몰비 1:2.4인 배기가스(질소산화물 1000ppm, PM 5mg/m3, 산소 13.0%, 수분 11%, 일산화탄소 100ppm등)를 주입하고, 배출관의 전단부에서 표 2와 같이 제조예 1 내지 4의 혼합환원제를 분사하여 제1단계 처리하였다. 이후, 상기 제1단계 처리된 배기가스(500℃)를 선택적 촉매 환원용 촉매가 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터가 설치된 배출관의 후단부를 통과시켜 제2단계 처리하는 방식으로 약 1,000시간 동안 운영시험을 하였다. (Nitrogen oxide: 1000 ppm, PM: 5 mg / m 3 , oxygen: 13.0%, moisture: 11%) at a reaction temperature of 600 ° C to 850 ° C and about 4,000 Nm 3 / %,
(중량%)Cu
(weight%)
비교예Comparative Example 1 One
도서지역에서 운영중인 디젤발전기에 단일환원제 주입설비와 선택적 촉매 환원용 촉매가 코팅되지 않은 일반 디젤 파티큘레이트 필터 및 제어설비를 장착하여 배기가스 정화 장치를 구비하였다.The diesel generator in operation in the island area was equipped with a common diesel particulate filter and a control system that was not coated with a single reducing agent injection system and a catalyst for selective catalytic reduction, and equipped with an exhaust gas purifier.
상기 배기가스 정화 장치에, 반응온도 600℃ 내지 850℃, 약 4,000Nm3/h에서 질소산화물:요소 몰비 1:2.4인 배기가스(질소산화물 1000ppm, PM 5mg/m3, 산소 13.0%, 수분 11%, 일산화탄소 100ppm등)를 주입하고, 표 3과 같이 제조예 5의 혼합환원제를 분사하여 제1단계 처리하였다. 이후, 상기 제1단계 처리된 배기가스(500℃)를 선택적 촉매 환원 장치 및 디젤 파티큘레이트 필터가 별도로 설치된 배출관 후단부를 통과시켜 약 1,000시간 동안 운영시험을 하였다. (Nitrogen oxide: 1000 ppm, PM: 5 mg / m 3 , oxygen: 13.0%, moisture: 11%) at a reaction temperature of 600 ° C to 850 ° C and about 4,000 Nm 3 / %, Carbon monoxide 100ppm, etc.) was injected and the mixed reducing agent of Production Example 5 was sprayed as shown in Table 3 and treated in the first step. The exhaust gas treated at the first stage (500 ° C) was passed through a rear end of a discharge pipe equipped with a selective catalytic reduction apparatus and a diesel particulate filter, and the apparatus was operated for about 1,000 hours.
(중량%)Cu
(weight%)
<초기 질소산화물 제거율 평가><Evaluation of initial nitrogen oxide removal rate>
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 사용된 혼합환원제 각각의 질소산화물 제거율을 평가하여 표 4에 나타내었다.The nitrogen oxide removal rates of the mixed reducing agents used in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were evaluated and shown in Table 4.
환원제 분사 장치가 설치된 배기가스 정화 장치에서, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 사용된 혼합환원제를 반응온도 500℃, 600℃, 700℃ 및 800℃로 조절하여 분사하였다. 이때 배기가스는 반응온도를 600℃ 내지 850℃에서 약 4,000Nm3/h에서 질소산화물:요소 몰비 1:2.4이었다(질소산화물 1000ppm, PM 5mg/m3, 산소 13.0%, 수분 11%, 일산화탄소 100ppm등).In the exhaust gas purifying apparatus equipped with the reducing agent injecting apparatus, the mixed reducing agent used in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 was sprayed while adjusting the reaction temperatures to 500 ° C, 600 ° C, 700 ° C and 800 ° C. At this time, the exhaust gas had a nitrogen oxide: urea molar ratio of 1: 2.4 at a reaction temperature of about 4,000 Nm 3 / h at 600 캜 to 850 캜 (nitrogen oxide 1000 ppm, PM 5 mg / m 3 , oxygen 13.0%, moisture 11%,
상기 질소산화물의 농도는 비분산적외선법을 사용하는 계측기를 사용하여 측정하였다. The concentration of the nitrogen oxide was measured using a non-dispersive infrared meter.
<최종 질소산화물 제거율 및 입자상 미립자 제거율 평가>≪ Evaluation of final nitrogen oxide removal rate and particulate matter removal rate &
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 실시한 배기가스 정화 방법에 대하여, 최종으로 배출된 배기가스의 질소산화물 농도 및 입자상 미립자 농도를 측정하여, 질소산화물 제거율 및 입자상 미립자 제거율을 평가하였다. 결과는 표 5에 나타내었다.The nitrogen oxide concentration and the particulate matter concentration of the discharged exhaust gas were finally measured for the exhaust gas purifying method in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 to evaluate the nitrogen oxide removal rate and the particulate matter removal rate. The results are shown in Table 5.
제거율(%)Nitrogen oxide
Removal rate (%)
제거율(%)Particulate fine particles
Removal rate (%)
100: 디젤엔진
200: 배출관
21: 제1처리부
22: 제2처리부100: Diesel engine
200: discharge pipe
21: First processing section
22:
Claims (17)
상기 배출관의 후단부에 위치하고, 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재에 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터가 구비된 제2처리부; 를 포함하는 배기가스 정화 장치.
A first processing unit located at a front end of an exhaust gas discharge pipe connected to the diesel engine and injecting a mixed reducing agent into the exhaust gas; And
A second processing unit located at a rear end of the discharge pipe and having a diesel particulate filter coated with a catalyst for selective catalytic reduction; And an exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas.
상기 혼합환원제는 요소용액 70 중량% 내지 85 중량%, 알코올 10 중량% 내지 20 중량%, 폴리에틸렌글리콜 2.5 중량% 내지 5 중량% 및 알킬벤센설폰산 2.5 중량% 내지 5 중량%을 포함하는 배기가스 정화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the mixed reducing agent is an exhaust gas purifying agent comprising 70% by weight to 85% by weight of an urea solution, 10% by weight to 20% by weight of alcohol, 2.5% by weight to 5% by weight of polyethylene glycol and 2.5% Device.
상기 배출관의 전단부는 배기가스의 온도가 600℃ 내지 850℃인 고온영역이고, 상기 고온영역의 질소산화물:요소의 몰비는 1:1 내지 1:1.2인 배기가스 정화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the front end of the exhaust pipe is a high-temperature region where the temperature of the exhaust gas is 600 ° C to 850 ° C, and the molar ratio of nitrogen oxide: urea in the high-temperature region is 1: 1 to 1: 1.2.
상기 배출관의 후단부는 배기가스의 온도가 200℃ 내지 550℃인 중저온영역이고, 상기 중저온영역의 질소산화물:요소의 몰비는 1:0.7 내지 1:0.9 인 배기가스 정화 장치.
The method according to claim 1,
And the rear end of the exhaust pipe is a middle / low temperature region where the temperature of the exhaust gas is 200 ° C to 550 ° C, and a molar ratio of the nitrogen oxide / urea in the middle / low temperature region is 1: 0.7 to 1: 0.9.
상기 디젤 파티큘레이트 필터의 기재는 코르디어라이트(cordierite), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 애씨큘러멀라이트(acicular mullite), 알루미늄 티타네이트(aluminum titanate) 및 알로이 폼(alloy foam) 중 하나 이상을 포함하는 것이고,
평균 기공 크기가 10㎛ 내지 30㎛ 이며, 하니컴 구조를 갖는 것인 배기가스 정화 장치.
The method according to claim 1,
The substrate of the diesel particulate filter may comprise at least one of cordierite, silicon carbide, acicular mullite, aluminum titanate and alloy foam. Lt; / RTI >
And an average pore size of 10 占 퐉 to 30 占 퐉, and has a honeycomb structure.
상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)이 담체 표면에 이온 교환된 것이고,
상기 담체는 모더나이트(mordenite), 베타-제올라이트 및 ZSM-5 중 하나 이상을 포함하는 것인 배기가스 정화 장치.
The method according to claim 1,
The selective catalytic reduction catalyst may be one wherein copper (Cu) or iron (Fe) is ion-exchanged on the surface of the support,
Wherein the carrier comprises at least one of mordenite, beta-zeolite and ZSM-5.
상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)을 15 중량% 내지 35 중량%로 포함하는 것인 배기가스 정화 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the catalyst for selective catalytic reduction comprises copper (Cu) or iron (Fe) in an amount of 15 wt% to 35 wt%.
상기 배기가스 정화 장치는 디젤엔진에 설치되고, 디젤엔진에 연료를 직접 분사하여 순간 연소시킴으로써, 배기가스의 온도를 순간적으로 높여 상기 디젤 파티큘레이트 필터를 재생시키는 재생 장치를 추가로 포함하는 것인 배기가스 정화 장치.
The method according to claim 1,
The exhaust gas purifying apparatus further includes a regenerating device installed in the diesel engine for directly injecting fuel into the diesel engine for instantaneous combustion to thereby instantaneously raise the temperature of the exhaust gas to regenerate the diesel particulate filter Exhaust gas purifier.
상기 배출관의 후단부에서, 선택적 촉매 환원용 촉매가 기재에 코팅된 디젤 파티큘레이트 필터를 이용하여 질소산화물 및 입자상 물질을 저감하는 제2처리 단계; 를 포함하는 배기가스 정화 방법.
A first treatment step of spraying a mixed reducing agent to the exhaust gas at a front end of an exhaust gas discharge pipe connected to the diesel engine to reduce nitrogen oxides; And
A second treatment step of, at a rear end of the discharge pipe, reducing nitrogen oxides and particulate matter using a diesel particulate filter coated with a catalyst for selective catalytic reduction; And exhausting the exhaust gas.
상기 혼합환원제는 요소용액 70 중량% 내지 85 중량%, 알코올 10 중량% 내지 20 중량%, 폴리에틸렌글리콜 2.5 중량% 내지 5 중량% 및 알킬벤센설폰산 2.5 중량% 내지 5 중량%의 혼합물인 배기가스 정화 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the mixed reducing agent is a mixture of 70 wt% to 85 wt% urea solution, 10 wt% to 20 wt% alcohol, 2.5 wt% to 5 wt% polyethylene glycol, and 2.5 wt% to 5 wt% alkylbenzenesulfonic acid Way.
상기 제1처리 단계는 배기가스의 온도가 600℃ 내지 850℃인 고온영역에서, 질소산화물:요소의 몰비를 1:1 내지 1:1.2로 제어하는 것을 포함하는 것인 배기가스 정화 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the first treatment step comprises controlling the molar ratio of nitrogen oxide: urea to 1: 1 to 1: 1.2 in a high temperature region where the temperature of the exhaust gas is 600 占 폚 to 850 占 폚.
상기 제2처리 단계는 배기가스의 온도가 200℃ 내지 550℃인 중저온영역에서, 질소산화물:요소의 몰비를 1:0.7 내지 1:0.9로 제어하는 것을 포함하는 것인 배기가스 정화 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the second treatment step comprises controlling the molar ratio of nitrogen oxide: urea to 1: 0.7 to 1: 0.9 in a medium to low temperature range where the temperature of the exhaust gas is 200 ° C to 550 ° C.
상기 디젤 파티큘레이트 필터의 기재는 코르디어라이트(cordierite), 실리콘 카바이드(silicon carbide), 애씨큘러멀라이트(acicular mullite), 알루미늄 티타네이트(aluminum titanate) 및 알로이 폼(alloy foam) 중 하나 이상을 포함하는 것이고,
평균 기공 크기가 10㎛ 내지 30㎛ 이며, 하니컴 구조를 갖는 것인 배기가스 정화 방법.
10. The method of claim 9,
The substrate of the diesel particulate filter may comprise at least one of cordierite, silicon carbide, acicular mullite, aluminum titanate and alloy foam. Lt; / RTI >
And an average pore size of 10 mu m to 30 mu m, and has a honeycomb structure.
상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)이 담체 표면에 이온 교환된 것이고,
상기 담체는 모더나이트(mordenite), 베타-제올라이트 및 ZSM-5 중 하나 이상을 포함하는 것인 배기가스 정화 방법.
10. The method of claim 9,
The selective catalytic reduction catalyst may be one wherein copper (Cu) or iron (Fe) is ion-exchanged on the surface of the support,
Wherein the carrier comprises at least one of mordenite, beta-zeolite and ZSM-5.
상기 선택적 촉매 환원용 촉매는 구리(Cu) 또는 철(Fe)을 15 중량% 내지 35 중량%로 포함하는 것인 배기가스 정화 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the catalyst for selective catalytic reduction comprises copper (Cu) or iron (Fe) in an amount of 15 wt% to 35 wt%.
상기 배기가스 정화 방법은 디젤엔진에 액체연료를 직접 분사하여 순간 연소시킴으로써, 배기가스의 온도를 순간적으로 높여 상기 디젤 파티큘레이트 필터를 재생시키는 제3처리 단계를 더 포함하는 것인 배기가스 정화 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the exhaust gas purifying method further includes a third treatment step of instantly raising the temperature of the exhaust gas by regenerating the diesel particulate filter by directly injecting the liquid fuel into the diesel engine to instantaneously combust the exhaust gas, .
상기 제3처리 단계는 순간 연소를 통해, 배출관의 후단부의 배기가스 온도를 순간적으로 600℃ 내지 650℃로 상승시켜 상기 디젤 파티큘레이트 필터의 그을음(soot)를 연소하는 것인 배기가스 정화 방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the third treatment step instantaneously raises the temperature of the exhaust gas at the rear end of the exhaust pipe from 600 ° C to 650 ° C through instantaneous combustion to burn the soot of the diesel particulate filter.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108104907A (en) * | 2018-01-26 | 2018-06-01 | 上海电力学院 | Diesel generator exhaust gas processing device |
| WO2021013914A1 (en) * | 2019-07-24 | 2021-01-28 | Total Marketing Services | System for dispening a urea solution comprising a transportable container and associated dispensing device |
| CN114100266A (en) * | 2021-10-20 | 2022-03-01 | 舟山中远海运重工有限公司 | Ship anti-pollution system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007023831A (en) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Mazda Motor Corp | Engine fuel injection control device |
| KR20110065985A (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 전남대학교산학협력단 | Integrated catalytic purifier to remove particulate matter and nitrogen oxides |
| JP2013521996A (en) * | 2010-02-01 | 2013-06-13 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | Extruded SCR filter |
| KR20150025796A (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-11 | 이광춘 | Manufacturing method of Additive to prevent freezing of Urea and Additive to prevent freezing of Urea manufactured by the same |
-
2015
- 2015-09-21 KR KR1020150133327A patent/KR102360435B1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007023831A (en) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Mazda Motor Corp | Engine fuel injection control device |
| KR20110065985A (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 전남대학교산학협력단 | Integrated catalytic purifier to remove particulate matter and nitrogen oxides |
| JP2013521996A (en) * | 2010-02-01 | 2013-06-13 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | Extruded SCR filter |
| KR20150025796A (en) * | 2013-08-30 | 2015-03-11 | 이광춘 | Manufacturing method of Additive to prevent freezing of Urea and Additive to prevent freezing of Urea manufactured by the same |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108104907A (en) * | 2018-01-26 | 2018-06-01 | 上海电力学院 | Diesel generator exhaust gas processing device |
| WO2021013914A1 (en) * | 2019-07-24 | 2021-01-28 | Total Marketing Services | System for dispening a urea solution comprising a transportable container and associated dispensing device |
| FR3099068A1 (en) * | 2019-07-24 | 2021-01-29 | Total Marketing Services | Urea solution distribution system comprising a transportable container and associated distribution facility |
| CN114174214A (en) * | 2019-07-24 | 2022-03-11 | 道达尔销售服务公司 | System for distributing urea solution comprising a mobile container and associated distribution means |
| CN114100266A (en) * | 2021-10-20 | 2022-03-01 | 舟山中远海运重工有限公司 | Ship anti-pollution system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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