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KR102234783B1 - Apparatus for Energy Saving Ammonia Generation in SCR System - Google Patents

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KR102234783B1
KR102234783B1 KR1020150146229A KR20150146229A KR102234783B1 KR 102234783 B1 KR102234783 B1 KR 102234783B1 KR 1020150146229 A KR1020150146229 A KR 1020150146229A KR 20150146229 A KR20150146229 A KR 20150146229A KR 102234783 B1 KR102234783 B1 KR 102234783B1
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hydrolysis
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water vapor
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주원호
정몽규
장광필
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한국조선해양 주식회사
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Abstract

본 발명은 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치에 관한 것이다.
본 발명은 공급받은 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 수용함과 함께 공급받은 수증기를 수용하여 가수분해용 열원에 의한 가열에 의해 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생하는 반응실과; 제어기의 제어에 따라 에너지 소모를 조절하여서 상기 반응실에 수증기와 함께 있는 우레아를 가열하여 가수분해시키는 가수분해용 열원과; 제어기로부터의 제어신호에 따라, 폐열을 이용한 수증기 발생용 열교환기로부터 상기 반응실로의 수증기 공급을 단속하는 밸브와; 상기 반응실에 공급되는 수증기의 온도를 검출하여서 해당 온도 검출신호를 제어기에 인가하는 온도센서와; 상기 반응실에 공급되는 수증기의 압력을 검출하여 해당 압력 검출신호를 제어기에 인가하는 압력센서와; 상기 밸브에 제어신호를 인가하여 밸브에 의해 열교환기로부터 반응실로의 수증기 공급을 단속함과 아울러, 상기 온도 검출신호에 의해 파악한 수증기 온도와 상기 압력 검출신호에 의해 파악한 수증기 압력에 대응하여 상기 가수분해용 열원의 발열량을 조절하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 반응실에 공급하고, 가수분해용 열원에 의해 가열하여 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생하는 경우에, 엔진 배기가스의 폐열로 물을 가열하여 수증기를 생성하는 열교환기에 의해 얻어지는 수증기를 우레아와 함께 반응실에 공급함으로써 우레아를 암모니아로 가수분해함에 요구되는 열원의 에너지 소모를 감소시켜 경제성을 향상시키게 된다.The present invention relates to an energy saving ammonia generator for an SCR system.
The present invention accommodates the supplied solid, sol, or gel urea and receives the supplied water vapor and hydrolyzes urea by heating by a heat source for hydrolysis to ammonia. A reaction chamber for generating a; A heat source for hydrolysis that heats and hydrolyzes urea in the reaction chamber by controlling energy consumption under the control of a controller; A valve for controlling the supply of steam to the reaction chamber from a heat exchanger for generating steam using waste heat in accordance with a control signal from the controller; A temperature sensor that detects the temperature of the steam supplied to the reaction chamber and applies a corresponding temperature detection signal to the controller; A pressure sensor that detects a pressure of steam supplied to the reaction chamber and applies a corresponding pressure detection signal to the controller; By applying a control signal to the valve, the valve regulates the supply of water vapor from the heat exchanger to the reaction chamber, and the hydrolysis in response to the water vapor temperature determined by the temperature detection signal and the water vapor pressure determined by the pressure detection signal. It provides an energy-saving ammonia generator for an SCR system, comprising a controller that adjusts the heating value of the heat source for use.
According to the present invention, when urea in solid state, sol state, or gel state is supplied to the reaction chamber and heated by a heat source for hydrolysis, urea is hydrolyzed to generate ammonia. , Water vapor obtained by a heat exchanger that generates water vapor by heating water with waste heat from engine exhaust gas is supplied to the reaction chamber together with urea, thereby reducing the energy consumption of the heat source required to hydrolyze urea into ammonia, thereby improving economic efficiency. .

Description

SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치{Apparatus for Energy Saving Ammonia Generation in SCR System}Energy Saving Ammonia Generation in SCR System{Apparatus for Energy Saving Ammonia Generation in SCR System}

본 발명은 선박에 설치된 엔진의 구동시에 발생하는 엔진 배기가스의 질소산화물(NOx)을 정화 처리하는 SCR 시스템(Selective Catalytic Reduction System)에서 엔진 배기가스의 질소산화물을 정화 처리함에 사용되는 암모니아를 발생하는 암모니아 발생장치에 관한 것으로, 특히 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 반응실에 공급하고, 가수분해용 열원에 의해 가열하여 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생하는 경우에, 엔진 배기가스의 폐열로 물을 가열하여 수증기를 생성하는 열교환기에 의해 얻어지는 수증기를 우레아와 함께 반응실에 공급함으로써 우레아를 암모니아로 가수분해함에 요구되는 열원의 에너지 소모를 감소시키도록 하는 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치에 관한 것이다.The present invention generates ammonia used to purify and treat nitrogen oxides of engine exhaust gas in a SCR system (Selective Catalytic Reduction System) that purifies nitrogen oxides (NOx) of engine exhaust gas generated when an engine installed on a ship is driven. Relates to an ammonia generator, in particular, supplying urea in a solid, sol or gel state to a reaction chamber and heating by a heat source for hydrolysis to hydrolyze urea to generate ammonia. In this case, water vapor obtained by a heat exchanger that generates water vapor by heating water with waste heat of engine exhaust gas is supplied to the reaction chamber together with urea, thereby reducing the energy consumption of the heat source required to hydrolyze urea into ammonia. It relates to an energy-saving ammonia generator of an SCR system.

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

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

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

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

SCR 시스템에서는 배기가스를 SCR 반응기에 인가하는 경우 암모니아 발생장치에 의하여 발생한 암모니아를 환원제로서 함께 SCR 반응기에 인가하되, 암모니아 발생장치는 우레아를 가수 분해하여 암모니아를 발생하고 해당 암모니아를 엔진 배기가스와 함께 환원제로서 SCR 반응기에 인가함으로써, SCR 반응기에서 암모니아를 환원제로 사용하여 엔진 배기가스의 질소산화물을 질소(N2)와 물(H2O)로 환원시켜서 정화하여 배출케 한다.In the SCR system, when the exhaust gas is applied to the SCR reactor, ammonia generated by the ammonia generator is applied to the SCR reactor together as a reducing agent, but the ammonia generator hydrolyzes urea to generate ammonia, and the ammonia is mixed with the engine exhaust gas. By applying it to the SCR reactor as a reducing agent, ammonia is used as a reducing agent in the SCR reactor to reduce nitrogen oxides of engine exhaust gas to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) to be purified and discharged.

이처럼 우레아를 가수분해하여 암모니아를 발생하는 종래의 암모니아 발생장치(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 반응실(11)과 가수분해용 열원(12)을 포함하여 이루어진다. 암모니아 발생장치(10)는 반응실(11)에 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 주입함과 함께 물을 반응실(11)에 주입하고, 가수분해용 열원(12)에 의해 열을 발생하여 반응실(11)에 물과 함께 있는 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아를 가열함으로써 우레아를 가수 분해시켜 암모니아를 발생케 한다. 반응실(11)에서 발생되는 암모니아는 SCR 시스템 측으로 공급되어 엔진 배기가스의 질소산화물을 제거하기 위한 환원제로서 사용된다.The conventional ammonia generator 10 for generating ammonia by hydrolyzing urea as described above includes a reaction chamber 11 and a heat source 12 for hydrolysis, as shown in FIG. 1. The ammonia generator 10 injects urea in a solid state, a sol state, or a gel state into the reaction chamber 11 and injects water into the reaction chamber 11 and hydrolyzes it. Heat is generated by the melting heat source 12 to hydrolyze urea to generate ammonia by heating solid, sol, or gel urea with water in the reaction chamber 11 . Ammonia generated in the reaction chamber 11 is supplied to the SCR system and is used as a reducing agent for removing nitrogen oxides from engine exhaust gas.

가수분해용 열원(12)으로서는 마이크로파 발생기, 전열기 또는 버너를 사용할 수 있는데, 해당 가수분해용 열원(12)에 대응되는 에너지를 공급함으로써, 반응실(21)에 물과 함께 있는 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아를 가열하여 해당 우레아를 가수 분해시켜 암모니아를 발생한다.As the heat source 12 for hydrolysis, a microwave generator, an electric heater, or a burner can be used. By supplying energy corresponding to the heat source 12 for hydrolysis, the reaction chamber 21 is in a solid state with water, a sol ( Ammonia is generated by heating urea in a sol or gel state to hydrolyze the urea.

가수분해용 열원(12)으로서 마이크로파 발생기 또는 전열기를 사용하는 경우에는 해당 가수분해용 열원(12)에 전력을 에너지로서 공급하고, 가수분해용 열원(12)으로서 버너를 사용하는 경우에는 해당 가수분해용 열원(12)에 석유, 천연가스 등의 화석연료를 에너지로서 공급한다.When a microwave generator or electric heater is used as the heat source for hydrolysis (12), power is supplied to the heat source for hydrolysis (12) as energy, and when a burner is used as the heat source for hydrolysis (12), the corresponding hydrolysis Fossil fuels such as petroleum and natural gas are supplied as energy to the heat source 12 for use.

상술한 종래의 암모니아 발생장치(10)는 우레아를 가수 분해하기 위하여 반응실(11)에 있는 물과 우레아를 가수분해용 열원(12)을 이용하여 가열하는데, 가수분해 열원(12)에 의해 가해지는 열 중에서, 우레아와 물의 조성비에 따라서 차이가 있지만 일반적으로 우레아의 가열을 위해서는 30% 미만의 열을 소모하고, 물의 가열을 위하여 70%의 열을 소모하며, 가수분해용 열원(12) 만을 이용하여 가수 분해하여서 암모니아를 발생하므로, 암모니아 발생시에 가수분해용 열원(12)의 에너지가 물을 분해하는데 많이 소모되어 경제성이 저하되는 문제점이 있다.The above-described conventional ammonia generator 10 heats water and urea in the reaction chamber 11 using a heat source 12 for hydrolysis to hydrolyze urea, and is applied by the hydrolysis heat source 12. Among the ground heat, there is a difference depending on the composition ratio of urea and water, but in general, less than 30% of heat is consumed for heating urea, 70% of heat is consumed for heating of water, and only the heat source for hydrolysis (12) is used. Thus, since ammonia is generated by hydrolysis, energy of the heat source 12 for hydrolysis is consumed a lot to decompose water when ammonia is generated, thereby reducing economic efficiency.

또한, 종래의 암모니아 발생장치(10)는 반응실(11)에 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 주입함과 함께 수증기를 반응실(11)에 주입하고, 가수분해용 열원(12)에 의해 열을 발생하여 반응실(21)에 수증기와 함께 있는 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아를 가열함으로써 우레아를 가수 분해시켜 암모니아를 발생하기도 하는데, 이런 경우 반응실(11)에 공급되는 수증기는 별도의 수증기 생성용 열원(도면에 도시하지 않음)에 의해 물을 끓여서 수증기를 발생하여야 하므로, 암모니아 발생시에 가수분해용 열원(12)과 수증기 생성용 열원을 함께 사용해야 되어 에너지 소모가 많아서 경제성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, the conventional ammonia generator 10 injects urea in a solid state, a sol state, or a gel state into the reaction chamber 11 and injects water vapor into the reaction chamber 11. And, by heating urea in a solid, sol, or gel state with water vapor in the reaction chamber 21 by generating heat by the hydrolysis heat source 12, urea is hydrolyzed to ammonia. In this case, the steam supplied to the reaction chamber 11 must be boiled with water by a separate heat source for steam generation (not shown in the drawing) to generate steam, so when ammonia is generated, the heat source for hydrolysis (12) ) And the heat source for steam generation are used together, so there is a problem that the economy is deteriorated due to high energy consumption.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 반응실에 공급하고, 가수분해용 열원에 의해 가열하여 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생하는 경우에, 엔진 배기가스의 폐열로 물을 가열하여 수증기를 생성하는 열교환기에 의해 얻어지는 수증기를 우레아와 함께 반응실에 공급함으로써 우레아를 암모니아로 가수분해함에 요구되는 열원의 에너지 소모를 감소시키도록 하는 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, supplying urea in a solid state, a sol state, or a gel state to a reaction chamber, and to a heat source for hydrolysis. When the urea is hydrolyzed by heating to generate ammonia, water vapor obtained by a heat exchanger that generates water vapor by heating water with waste heat of engine exhaust gas is supplied to the reaction chamber together with urea to hydrolyze urea to ammonia An object of the present invention is to provide an energy-saving ammonia generator for an SCR system that reduces the energy consumption of a required heat source.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 공급받은 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 수용함과 함께 공급받은 수증기를 수용하여 가수분해용 열원에 의한 가열에 의해 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생하는 반응실과; 제어기의 제어에 따라 에너지 소모를 조절하여서 상기 반응실에 수증기와 함께 있는 우레아를 가열하여 가수분해시키는 가수분해용 열원과; 제어기로부터의 제어신호에 따라, 폐열을 이용한 수증기 발생용 열교환기로부터 상기 반응실로의 수증기 공급을 단속하는 밸브와; 상기 반응실에 공급되는 수증기의 온도를 검출하여 해당 온도 검출신호를 제어기에 인가하는 온도센서와; 상기 반응실에 공급되는 수증기의 압력을 검출하여 해당 압력 검출신호를 제어기에 인가하는 압력센서와; 상기 밸브에 제어신호를 인가하여 밸브에 의해 열교환기로부터 반응실로의 수증기 공급을 단속함과 아울러, 상기 온도 검출신호에 의해 파악한 수증기 온도와 상기 압력 검출신호에 의해 파악한 수증기 압력에 대응하여 상기 가수분해용 열원의 발열량을 조절하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치를 제공한다.In order to achieve the object as described above, the present invention accommodates the supplied urea in a solid state, a sol state, or a gel state, and receives the supplied water vapor to a heat source for hydrolysis. A reaction chamber for generating ammonia by hydrolyzing urea by heating; A heat source for hydrolysis that heats and hydrolyzes urea in the reaction chamber by controlling energy consumption under the control of a controller; A valve for controlling the supply of steam to the reaction chamber from the heat exchanger for generating steam using waste heat in accordance with a control signal from the controller; A temperature sensor that detects the temperature of the steam supplied to the reaction chamber and applies a corresponding temperature detection signal to the controller; A pressure sensor that detects the pressure of steam supplied to the reaction chamber and applies a corresponding pressure detection signal to the controller; A control signal is applied to the valve to regulate the supply of water vapor from the heat exchanger to the reaction chamber by the valve, and the hydrolysis in response to the water vapor temperature determined by the temperature detection signal and the water vapor pressure determined by the pressure detection signal. It provides an energy-saving ammonia generator for an SCR system, comprising a controller for controlling the heating value of a heat source for use.

본 발명에 따른 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치에 의하면, 상기 가수분해용 열원은 마이크로파 발생기, 전열기 및 버너 중의 하나이다.According to the energy saving ammonia generator of the SCR system according to the present invention, the heat source for hydrolysis is one of a microwave generator, an electric heater, and a burner.

또한, 본 발명에 따른 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치에 의하면, 상기 제어기는 반응실에 공급되는 수증기의 온도 및 압력이 증가하면 그에 대응하여 상기 가수분해용 열원의 에너지 소모를 감소시켜 발열량을 감소시키고, 반응실에 공급되는 수증기의 온도 및 압력이 감소하면 그에 대응하여 상기 가수분해용 열원의 에너지 소모를 증가시켜 발열량을 증가시킨다.In addition, according to the energy-saving ammonia generating device of the SCR system according to the present invention, the controller reduces the amount of heat generated by reducing the energy consumption of the heat source for hydrolysis in response to an increase in the temperature and pressure of the steam supplied to the reaction chamber. And, when the temperature and pressure of the steam supplied to the reaction chamber decrease, the energy consumption of the heat source for hydrolysis is increased to increase the calorific value.

본 발명에 의하면, 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 반응실에 공급하고, 가수분해용 열원에 의해 가열하여 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생하는 경우에, 엔진 배기가스의 폐열로 물을 가열하여 수증기를 생성하는 열교환기에 의해 얻어지는 수증기를 우레아와 함께 반응실에 공급함으로써 우레아를 암모니아로 가수분해함에 요구되는 열원의 에너지 소모를 감소시켜 경제성을 향상시키게 된다.According to the present invention, when urea in a solid state, sol state, or gel state is supplied to the reaction chamber and heated by a heat source for hydrolysis, urea is hydrolyzed to generate ammonia. , Water vapor obtained by a heat exchanger that generates water vapor by heating water with waste heat from engine exhaust gas is supplied to the reaction chamber together with urea, thereby reducing the energy consumption of the heat source required to hydrolyze urea into ammonia, thereby improving economic efficiency. .

도 1은 종래 SCR 시스템의 암모니아 발생장치를 도시한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치를 예시한 도이다.1 is a diagram showing an ammonia generator of a conventional SCR system.
2 is a diagram illustrating an energy-saving ammonia generator of an SCR system according to the present invention.

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

본 발명은 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 반응실에 공급하고, 가수분해용 열원에 의해 가열하여 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생하는 경우에, 엔진 배기가스의 폐열로 물을 가열하여 수증기를 생성하는 열교환기에 의해 얻어지는 수증기를 우레아와 함께 반응실에 공급함으로써 우레아를 암모니아로 가수분해함에 요구되는 열원의 에너지 소모를 감소시켜 경제성을 향상시키도록 구현된다.The present invention supplies solid, sol, or gel urea to the reaction chamber, and heats it by a heat source for hydrolysis to hydrolyze urea to generate ammonia. It is implemented to improve economy by reducing the energy consumption of the heat source required to hydrolyze urea into ammonia by supplying water vapor obtained by a heat exchanger that generates water vapor by heating water with waste heat of exhaust gas to the reaction chamber together with urea. .

이와 같이 구현하기 위한 본 발명에 따른 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치(100)는, 도 2에 예시된 바와 같이, 반응실(111), 가수분해용 열원(112), 제어기(113), 온도센서(114), 열교환기(115), 밸브(116) 및 압력센서(117)를 포함하여 이루어진다.The energy-saving ammonia generator 100 of the SCR system according to the present invention for implementing as described above, as illustrated in FIG. 2, is a reaction chamber 111, a heat source 112 for hydrolysis, a controller 113, and a temperature It comprises a sensor 114, a heat exchanger 115, a valve 116 and a pressure sensor 117.

반응실(111)은 공급받은 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 수용함과 함께 공급받은 수증기를 수용하여 가수분해용 열원(112)에 의한 가열에 의해 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생하여서 SCR 시스템에 엔진 배기가스의 정화 처리를 위한 환원제로서 공급한다.The reaction chamber 111 accommodates the supplied solid, sol, or gel urea and receives the supplied water vapor by heating by the heat source 112 for hydrolysis. Urea is hydrolyzed to generate ammonia and supplied to the SCR system as a reducing agent for purification of engine exhaust gas.

가수분해용 열원(112)은 제어기(113)의 제어에 따라 에너지 소모를 조절하여서 반응실(111)에 수증기와 함께 있는 우레아를 가열함으로써 우레아를 가수분해시킨다.The heat source for hydrolysis 112 hydrolyzes urea by heating urea with steam in the reaction chamber 111 by controlling energy consumption under the control of the controller 113.

열교환기(115)는 선박에 설치된 엔진의 구동시에 발생하는 엔진 배기가스의 폐열을 이용하여 물을 가열하여서 수증기를 생성하고, 해당 수증기를 밸브(116)를 통해 반응실(111)에 공급한다.The heat exchanger 115 generates steam by heating water using waste heat of engine exhaust gas generated when the engine installed on the ship is driven, and supplies the steam to the reaction chamber 111 through the valve 116.

밸브(116)는 제어기(113)로부터 인가되는 제어신호에 따라, 열교환기(115)로부터 반응실(111)로의 수증기 공급을 단속한다. 그리고, 온도센서(114)는 반응실(111)에 수증기를 공급하는 배관에 설치되어 반응실(111)에 공급되는 수증기의 온도를 검출하여서 해당 온도 검출신호를 제어기(113)에 인가하며, 압력센서(117)는 반응실(111)에 수증기를 공급하는 배관에 설치되어 반응실(111)에 공급되는 수증기의 압력을 검출하여서 해당 압력 검출신호를 제어기(113)에 인가한다.The valve 116 regulates the supply of steam from the heat exchanger 115 to the reaction chamber 111 according to a control signal applied from the controller 113. In addition, the temperature sensor 114 is installed in a pipe supplying water vapor to the reaction chamber 111, detects the temperature of the water vapor supplied to the reaction chamber 111, and applies the corresponding temperature detection signal to the controller 113, and the pressure The sensor 117 is installed in a pipe supplying steam to the reaction chamber 111 and detects the pressure of the steam supplied to the reaction chamber 111 and applies a corresponding pressure detection signal to the controller 113.

제어기(113)는 가수분해용 열원(112)의 제반 구동을 제어하되, 밸브(116)에 제어신호를 인가하여 밸브(116)에 의해 열교환기(115)로부터 반응실(111)로의 수증기 공급을 단속함과 함께, 온도센서(114)로부터의 온도 검출신호에 의해 반응실(111)에 공급되는 수증기의 온도를 파악함과 아울러 압력센서(117)로부터의 압력 검출신호에 의해 반응실(111)에 공급되는 수증기의 압력을 파악하고, 해당 수증기 온도 및 압력에 대응하여 가수분해용 열원(112)의 에너지 소모를 조절하여서 발열량을 조절하여 반응실(111)에 수증기와 함께 있는 우레아를 가수분해용 열원(112)에 의해 가열함으로써 우레아를 가수분해 시킨다.The controller 113 controls all driving of the heat source 112 for hydrolysis, but applies a control signal to the valve 116 to supply water vapor from the heat exchanger 115 to the reaction chamber 111 by the valve 116. In addition to the control, the temperature of the water vapor supplied to the reaction chamber 111 is detected by the temperature detection signal from the temperature sensor 114, and the reaction chamber 111 is detected by the pressure detection signal from the pressure sensor 117. For hydrolysis of urea in the reaction chamber 111 by checking the pressure of water vapor supplied to the water vapor and controlling the energy consumption of the hydrolysis heat source 112 in response to the corresponding water vapor temperature and pressure to adjust the calorific value. By heating by the heat source 112, urea is hydrolyzed.

가수분해용 열원(112)으로서는 마이크로파 발생기, 전열기 또는 버너를 사용할 수 있으며, 해당 가수분해용 열원(112)에 대응되는 에너지를 공급함으로써, 반응실(111)에 수증기와 함께 있는 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아를 가수분해용 열원(112)에 의해 가열하여 해당 우레아를 가수 분해시켜 암모니아를 발생한다.As the heat source 112 for hydrolysis, a microwave generator, an electric heater, or a burner may be used, and by supplying energy corresponding to the heat source 112 for hydrolysis, a solid state, sol ( The urea in the state of sol or gel is heated by the heat source 112 for hydrolysis to hydrolyze the urea to generate ammonia.

가수분해용 열원(112)으로서 마이크로파 발생기 또는 전열기를 사용하는 경우에는 해당 가수분해용 열원(112)에 전력을 에너지로서 공급하되, 제어기(113)가 반응실(111)에 공급되는 수증기의 온도 및 압력에 대응하여 가수분해용 열원(112)의 전력 소모를 조절함으로써 가수분해용 열원(112)의 발열량을 조절하고, 해당 가수분해용 열원(112)에 의해 발생된 열로 우레아를 가열하여서 가수분해시켜 암모니아를 발생한다.In the case of using a microwave generator or an electric heater as the heat source for hydrolysis 112, power is supplied to the heat source for hydrolysis 112 as energy, but the controller 113 controls the temperature of the steam supplied to the reaction chamber 111 and By controlling the power consumption of the hydrolysis heat source 112 in response to the pressure, the calorific value of the hydrolysis heat source 112 is controlled, and the urea is heated with heat generated by the hydrolysis heat source 112 to hydrolyze. It generates ammonia.

그리고, 가수분해용 열원(112)으로서 버너를 사용하는 경우에는 해당 가수분해용 열원(112)에 석유, 천연가스 등의 화석연료를 에너지로서 공급하되, 제어기(113)가 반응실(111)에 공급되는 수증기의 온도 및 압력에 대응하여 가수분해용 열원(112)의 화석연료 소모를 조절함으로써 가수분해용 열원(112)의 발열량을 조절하고, 해당 가수분해용 열원(112)에 의해 발생된 열로 우레아를 가열하여서 가수분해시켜 암모니아를 발생한다.And, in the case of using a burner as the heat source 112 for hydrolysis, fossil fuels such as petroleum and natural gas are supplied as energy to the heat source 112 for hydrolysis, but the controller 113 is used in the reaction chamber 111. By controlling the fossil fuel consumption of the hydrolysis heat source 112 in response to the temperature and pressure of the supplied steam, the calorific value of the hydrolysis heat source 112 is controlled, and the heat generated by the hydrolysis heat source 112 Urea is heated and hydrolyzed to generate ammonia.

예를 들어, 열교환기(115)에서 엔진 배기가스의 폐열을 이용하여 생성한 수증기가 온도 및 압력이 낮은 상태로 반응실(111)에 공급되는 경우에는, 제어기(113)가 해당 수증기의 낮은 온도 및 압력에 대응하여 가수분해용 열원(112)의 에너지 소모를 증가시켜 가수분해용 열원(112)의 발열량을 증가시킴으로써, 가수분해 가능 온도로 우레아를 가열하여서 가수분해시켜 암모니아를 발생케 한다.For example, when water vapor generated by the heat exchanger 115 using waste heat of engine exhaust gas is supplied to the reaction chamber 111 with a low temperature and pressure, the controller 113 And by increasing the energy consumption of the hydrolysis heat source 112 in response to the pressure to increase the calorific value of the hydrolysis heat source 112, urea is heated to a hydrolyzable temperature and hydrolyzed to generate ammonia.

또한, 예를 들어, 열교환기(115)에서 엔진 배기가스의 폐열을 이용하여 생성한 수증기가 온도 및 압력이 높은 상태로 반응실(111)에 공급되는 경우에는, 제어기(113)가 해당 수증기의 높은 온도 및 압력에 대응하여 가수분해용 열원(112)의 에너지 소모를 감소시켜 가수분해용 열원(112)의 발열량을 감소시킴으로써, 가수분해 가능 온도로 우레아를 가열하여서 가수분해시켜 암모니아를 발생케 한다.In addition, for example, when water vapor generated by using waste heat of engine exhaust gas from the heat exchanger 115 is supplied to the reaction chamber 111 in a state of high temperature and pressure, the controller 113 In response to high temperature and pressure, the energy consumption of the hydrolysis heat source 112 is reduced to reduce the calorific value of the hydrolysis heat source 112, thereby heating urea to a hydrolyzable temperature and hydrolyzing to generate ammonia. .

이와 같이, 제어기(113)는 밸브(116)를 제어하여 열교환기(115)로부터의 수증기를 반응실(111)에 공급하면서 온도센서(114) 및 압력센서(117)를 통해 반응실(111)에 공급되는 수증기의 온도 및 압력을 파악하여, 해당 수증기의 온도 및 압력에 대응하여 가수분해용 열원(112)의 열 발생을 제어하되, 수증기의 온도 및 압력에 대응하여 가수분해용 열원(112)의 에너지 소모를 조절하여 발열량을 조절함으로써, 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생함에 소요되는 가수분해용 열원(112)의 에너지 소모를 감소시킨다.In this way, the controller 113 controls the valve 116 to supply steam from the heat exchanger 115 to the reaction chamber 111, while the temperature sensor 114 and the pressure sensor 117 provide the reaction chamber 111. By grasping the temperature and pressure of water vapor supplied to the water vapor, the heat generation of the hydrolysis heat source 112 is controlled in response to the temperature and pressure of the water vapor, but the hydrolysis heat source 112 is corresponding to the temperature and pressure of the water vapor. Energy consumption of the heat source 112 for hydrolysis required to generate ammonia by hydrolyzing urea is reduced by controlling the energy consumption of

반응실(111)의 우레아를 가수분해하기 위하여 가수분해 열원(112)에 의해 반응실(111)에 가해지는 열 중에서, 우레아의 가열을 위하여 30%의 열을 소모하고, 물의 가열을 위하여 70%의 열을 소모하는데, 열교환기(115)에서 엔진 배기가스의 폐열을 이용하여 생성되는 수증기를 반응실(111)에 공급하여 우레아를 가수분해하므로, 물의 가열을 위하여 소모되는 70%의 열을 가수분해 열원(112)이나 별도의 수증기 생성용 열원에 의해 발생하지 않아도 되어 우레아 가수분해를 위한 에너지 소모를 대폭 감소시킬 수 있다.Among the heat applied to the reaction chamber 111 by the hydrolysis heat source 112 to hydrolyze the urea in the reaction chamber 111, 30% of heat is consumed for heating urea, and 70% for the heating of water. The heat of the heat exchanger 115 is supplied to the reaction chamber 111 by supplying steam generated by using the waste heat of the engine exhaust gas to hydrolyze urea, so that 70% of the heat consumed for heating water is hydrolyzed. Since it does not have to be generated by the decomposition heat source 112 or a separate heat source for generating steam, energy consumption for hydrolysis of urea can be significantly reduced.

상술한 바와 같이, 본 발명은 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 반응실에 공급하고, 가수분해용 열원에 의해 가열하여 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생하는 경우에, 엔진 배기가스의 폐열로 물을 가열하여 수증기를 생성하는 열교환기(115)에 의해 얻어지는 수증기를 우레아와 함께 반응실(111)에 공급함으로써 우레아를 암모니아로 가수분해함에 요구되는 열원의 에너지 소모를 감소시켜 경제성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention generates ammonia by supplying urea in a solid state, a sol state, or a gel state to the reaction chamber and heating it by a heat source for hydrolysis to hydrolyze the urea. In this case, water vapor obtained by the heat exchanger 115 that generates water vapor by heating water with waste heat of engine exhaust gas is supplied to the reaction chamber 111 together with urea to hydrolyze urea into ammonia. It can improve economy by reducing energy consumption.

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

본 발명은 선박 등에서 디젤엔진의 배기가스에 존재하는 질소산화물을 제거하기 위한 SCR 시스템에 질소산화물 제거용의 환원제로서 암모니아를 발생하여 공급하는 경우에 매우 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 반응실에 공급하고, 가수분해용 열원에 의해 가열하여 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생하는 경우에, 엔진 배기가스의 폐열로 물을 가열하여 수증기를 생성하는 열교환기에 의해 얻어지는 수증기를 우레아와 함께 반응실에 공급함으로써 우레아를 암모니아로 가수분해함에 요구되는 열원의 에너지 소모를 감소시켜 경제성을 향상시키게 된다.The present invention may be very usefully applied in the case of generating and supplying ammonia as a reducing agent for removing nitrogen oxides to an SCR system for removing nitrogen oxides present in exhaust gas of a diesel engine in a ship or the like. According to the present invention, when urea in a solid state, sol state, or gel state is supplied to the reaction chamber and heated by a heat source for hydrolysis, urea is hydrolyzed to generate ammonia. , Water vapor obtained by a heat exchanger that generates water vapor by heating water with waste heat of engine exhaust gas is supplied to the reaction chamber together with urea, thereby reducing the energy consumption of the heat source required to hydrolyze urea into ammonia, thereby improving economic efficiency. .

100; 에너지 절감 암모니아 발생장치
111; 반응실
112; 가수분해용 열원
113; 제어기
114; 온도센서
115; 열교환기
116; 밸브
117; 압력센서100; Energy saving ammonia generator
111; Reaction chamber
112; Heat source for hydrolysis
113; Controller
114; temperature Senser
115; heat exchanger
116; valve
117; Pressure sensor

Claims (3)

공급받은 고체 상태, 졸(Sol) 상태 또는 젤(Gel) 상태의 우레아(Urea)를 수용함과 함께 공급받은 수증기를 수용하여 가수분해용 열원에 의한 가열에 의해 우레아를 가수분해시켜 암모니아를 발생하는 반응실과;
제어기의 제어에 따라 에너지 소모를 조절하여서 상기 반응실에 수증기와 함께 있는 우레아를 가열하여 가수분해시키는 가수분해용 열원과;
제어기로부터의 제어신호에 따라, 폐열을 이용한 수증기 발생용 열교환기로부터 상기 반응실로의 수증기 공급을 단속하는 밸브와;
상기 반응실에 공급되는 수증기의 온도를 검출하여서 해당 온도 검출신호를 제어기에 인가하는 온도센서와;
상기 반응실에 공급되는 수증기의 압력을 검출하여 해당 압력 검출신호를 제어기에 인가하는 압력센서와;
상기 밸브에 제어신호를 인가하여 밸브에 의해 열교환기로부터 반응실로의 수증기 공급을 단속함과 아울러, 상기 온도 검출신호에 의해 파악한 수증기 온도와 상기 압력 검출신호에 의해 파악한 수증기 압력에 대응하여 상기 가수분해용 열원의 발열량을 조절하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치.
It contains the supplied solid, sol, or gel urea and receives the supplied water vapor and hydrolyzes urea by heating by a heat source for hydrolysis to generate ammonia. Reaction chamber;
A heat source for hydrolysis that heats and hydrolyzes urea in the reaction chamber by controlling energy consumption under the control of a controller;
A valve for controlling the supply of steam to the reaction chamber from a heat exchanger for generating steam using waste heat in accordance with a control signal from the controller;
A temperature sensor that detects the temperature of the steam supplied to the reaction chamber and applies a corresponding temperature detection signal to the controller;
A pressure sensor that detects a pressure of steam supplied to the reaction chamber and applies a corresponding pressure detection signal to the controller;
By applying a control signal to the valve, the valve regulates the supply of water vapor from the heat exchanger to the reaction chamber, and the hydrolysis in response to the water vapor temperature determined by the temperature detection signal and the water vapor pressure determined by the pressure detection signal. Energy-saving ammonia generator of the SCR system, comprising a controller that adjusts the heating value of the heat source for use.
 제1항에 있어서,
상기 가수분해용 열원은 마이크로파 발생기, 전열기 및 버너 중의 하나인 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치.
The method of claim 1,
The heat source for hydrolysis is one of a microwave generator, an electric heater, and a burner.
 제1항에 있어서,
상기 제어기는 반응실에 공급되는 수증기의 온도 및 압력이 증가하면 그에 대응하여 상기 가수분해용 열원의 에너지 소모를 감소시켜 발열량을 감소시키고, 반응실에 공급되는 수증기의 온도 및 압력이 감소하면 그에 대응하여 상기 가수분해용 열원의 에너지 소모를 증가시켜 발열량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 SCR 시스템의 에너지 절감 암모니아 발생장치.The method of claim 1,
When the temperature and pressure of the steam supplied to the reaction chamber increase, the controller reduces the amount of heat generated by reducing the energy consumption of the heat source for hydrolysis, and responds when the temperature and pressure of the steam supplied to the reaction chamber decreases. Thus, the energy saving ammonia generator of the SCR system, characterized in that to increase the amount of heat by increasing the energy consumption of the heat source for hydrolysis.
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