KR20170104587A - Exhaust gas post-treatment method and exhaust gas post-treatment system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내연기관(10)에서 배출되는 배기가스(15)를 후처리 하는 방법에 관한 것으로, 그 배기가스(15)는 배기가스로부터 열에너지를 위한 회수 섹션(11)을 통해 안내된다. 열회수를 위해 배기가스(15)를 컨디셔닝하기 위해, 흡착제(16)가 배기가스(15)의 흐름 방향에서 볼 때 내연기관(10)의 하류측에서 배기가스(15)에 가해져 그 배기가스(15)와 혼합되며, 후속하여, 필터 유닛(13)에서 유해 성분이 흡착된 흡착제가 배기가스 내에 함유된 입자상 성분과 함께 제거된다.The present invention relates to a method for post-treating an exhaust gas (15) discharged from an internal combustion engine (10), the exhaust gas (15) being guided through a recovery section (11) for thermal energy from exhaust gas. The adsorbent 16 is applied to the exhaust gas 15 on the downstream side of the internal combustion engine 10 as viewed in the flow direction of the exhaust gas 15 to condition the exhaust gas 15 for regulating the exhaust gas 15 for heat recovery. And subsequently, the adsorbent adsorbing the harmful component in the filter unit 13 is removed together with the particulate component contained in the exhaust gas.
Description
본 발명은 배기가스 후처리 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 배기가스 후처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas post-treatment method. The present invention also relates to an exhaust gas aftertreatment system.
내연기관의 작동 중에, 배기가스 후처리는 상당히 중요한 역할을 한다. 따라서, 내연기관을 떠나는 배기가스를 배기가스 배출물의 감소를 위해 촉매 컨버터 및/또는 입자 필터를 통해 안내하는 것이 당업계로부터 공지되어 있다. 또한, 배기가스 내에 함유된 유효 열에너지를 획득할 수 있도록 하기 위해 내연기관을 떠나는 배기가스를 열에너지 회수 섹션을 통해 안내하는 것이 다른 배기가스 후처리 시스템으로부터 공지되어 있다.During operation of the internal combustion engine, the exhaust gas after-treatment plays a significant role. Thus, it is known in the art to route exhaust gases leaving the internal combustion engine through a catalytic converter and / or particle filter for reduction of exhaust emissions. It is also known from other exhaust gas aftertreatment systems that the exhaust gas leaving the internal combustion engine is guided through the heat energy recovery section in order to be able to obtain the effective thermal energy contained in the exhaust gas.
그러한 배기가스의 열에너지 회수 섹션을 갖는 배기가스 후처리 시스템의 효율적인 작동이 주요한 과제를 구성하고 현재에도 여전히 상당한 개선의 잠재성을 제공한다. 따라서, 열에너지를 회수 섹션의 영역에서 배기가스로부터 보다 효율적으로 회수할 수 있고, 이 프로세스에 대해 유해한 황 화합물, 입자 및 기타 성분이 그 영역에서 배기가스에서 정화되는, 배기가스 후처리 방법 및 배기가스 후처리 시스템에 대한 필요성이 존재한다. 열회수를 위해 컨디셔닝된 그러한 배기가스는 또한 배기가스 후처리의 다른 모든 후속 처리 단계에 대해서도 유리한 것으로 간주됨에 틀림없다.The efficient operation of the exhaust gas aftertreatment system with the heat energy recovery section of such exhaust gas constitutes a major challenge and still provides significant improvement potential today. Thus, it is possible to more efficiently recover heat energy from the exhaust gas in the area of the recovery section, and to purify the sulfur compounds, particles and other components harmful to the process in the exhaust gas in that area, There is a need for a post-processing system. Such exhaust gases conditioned for heat recovery must also be regarded as advantageous for all other subsequent processing steps of the exhaust gas aftertreatment.
이로부터 시작하여, 본 발명은 배기가스 후처리 방법 및 배기가스 후처리 시스템의 신규한 타입을 제공한다는 과제에 기초한다.Starting from this, the present invention is based on the task of providing a new type of exhaust gas aftertreatment method and exhaust aftertreatment system.
이 과제는 청구항 1에 따른 방법을 통해 해결된다. 본 발명에 따르면, 배기가스 후처리에 있어서의 열회수 및 다른 처리 단계를 위해 배기가스를 컨디셔닝하기 위해, 흡착제를 배기가스의 흐름 방향에서 내연기관의 하류측에서 배기가스 내에 도입하여 그 배기가스와 혼합하며, 이에 후속하여, 황 화합물 및 다른 유해 성분이 흡착된 흡착제를 다른 입자상 배기가스 성분과 함께 여과 장치에 의해 배기가스로부터 제거한다.This problem is solved by the method according to claim 1. According to the present invention, in order to condition the exhaust gas for heat recovery and other treatment steps in the exhaust gas after-treatment, the adsorbent is introduced into the exhaust gas from the downstream side of the internal combustion engine in the flow direction of the exhaust gas, , Followed by removal of the adsorbent adsorbed by the sulfur compound and other harmful components from the exhaust gas by the filtration device together with other particulate exhaust gas components.
흡착제를 도입하고, 그 흡착제를 배기가스 내에 함유된 상기한 바와 같은 오염물질 성분과 반응시키고, 그리고 오염물질 성분이 흡착된 흡착제를 다른 입자상 배기가스 성분과 함께 제거하는 것을 포함하는, 본 발명에 따른 배기가스의 컨디셔닝은, 회수 섹션의 영역에서 배기가스로부터 유효 열에너지를 보다 효율적으로 획득할 수 있게 하고, 배기가스 후처리에 있어서의 다른 모든 처리 단계에 대해 이점도 제공한다. 이를 통해, 내연기관이 장비되고 배기가스 후처리 시스템을 포함하는 에너지 생산 또는 추진 시스템에 대해 높은 전체적 효율이 달성될 수 있다.Introducing an adsorbent, reacting the adsorbent with the contaminant component as described above contained in the exhaust gas, and removing the adsorbent with the contaminant component adsorbed with other particulate exhaust gas components. Conditioning of the exhaust gas enables more efficient acquisition of effective thermal energy from the exhaust gas in the area of the recovery section and also provides advantages for all other processing steps in the exhaust gas aftertreatment. This allows a high overall efficiency to be achieved for an energy production or propulsion system equipped with an internal combustion engine and including an exhaust aftertreatment system.
본 발명의 다른 유리한 개선점에 따르면, 흡착제는 내연기관의 하류측에서 배기가스 내로 도입되어 배기가스와 혼합되며, 흡착제의 도입 중에 배기가스 온도는 250℃보다 높은 것이 바람직하며, 그 흡착제는 황 화합물을 화학적 흡착 환원(chemisorbtive reduction)시키는 기능을 하고 바람직하게는 추가적으로 배기가스 내에 함유된 다른 오염물질 성분을 속박(binding)하는 기능을 한다. 이를 통해, 배기가스 후처리 시스템에 있어서의 열회수 및 모든 추가적 처리 단계를 위한 배기가스의 특히 유리한 컨디셔닝이 가능하다. 바람직하게는, 흡착제는 배기가스 내로 건조 분말 형태로 도입된다. 흡착제로서 건조 분말을 도입하는 것은, 열회수의 범위 내에서 유효 엔탈피의 증가를 가능하게 하고, 이에 의해 전체 시스템의 효율을 증가시킬 수 있다. 다른 긍정적인 효과가 유체 공급 및 폐기를 위한 가능한 기술적 처리 장비의 절감을 통해 얻어진다.According to another advantageous refinement of the invention, the adsorbent is introduced into the exhaust gas at the downstream side of the internal combustion engine and mixed with the exhaust gas, and the temperature of the exhaust gas during introduction of the adsorbent is preferably higher than 250 ° C, Chemisorbtive reduction " function and preferably functions to additionally bind other contaminant components contained in the exhaust gas. This makes it possible to regenerate heat in the exhaust aftertreatment system and particularly advantageous conditioning of the exhaust gases for all additional processing steps. Preferably, the adsorbent is introduced into the exhaust gas in the form of a dry powder. The introduction of the dry powder as an adsorbent enables an increase in effective enthalpy within the range of heat recovery, thereby increasing the efficiency of the overall system. Other positive effects are obtained through the reduction of possible technical processing equipment for fluid supply and disposal.
본 발명의 다른 유리한 개선점에 따르면, 배기가스 온도는 배기가스 정화 필터에서 탈황 및 탈진(de-dusting) 중에도 250℃보다 높다.According to another advantageous refinement of the invention, the exhaust gas temperature is higher than 250 ° C during desulfurization and de-dusting in an exhaust gas purifying filter.
본 발명에 따른 배기가스 후처리 시스템이 청구항 9에 정의되어 있다.An exhaust aftertreatment system according to the present invention is defined in claim 9.
본 발명의 다른 바람직한 개선점들은 종속 청구항 및 이하의 상세한 설명으로부터 얻어진다. 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 이에 한정되는 일 없이 보다 상세하게 설명한다.Other preferred refinements of the invention are derived from the dependent claims and the following detailed description. Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings without being limited thereto.
도 1은 배기가스 후처리 시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of an exhaust aftertreatment system.
본 발명은 내연기관을 떠나는 배기가스의 배기가스 후처리 방법 및 이 방법을 수행하는 배기가스 후처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas aftertreatment method for exhaust gas leaving an internal combustion engine and an exhaust gas aftertreatment system for carrying out the method.
도 1은 내연기관(10) 및 이 내연기관(10)의 배기가스(15)를 정화하는 기능을 하는 배기가스 후처리 시스템으로 이루어진 상당히 개략적인 시스템 블록도를 도시하고 있다. 배기가스 후처리 시스템은 배기가스(15)에 함유된 유효 열에너지를 회수하거나 획득하도록 열에너지 회수 섹션(11)을 포함한다. 이는 예를 들면 열교환기 등일 수 있다.1 shows a highly schematic system block diagram of an
본 발명에 있어서, 디커플링 섹션(11)의 상류측에서 열적 디커플링(thermal decoupling)을 위해 배기가스(15)의 컨디셔닝이 제안된다.In the present invention, the conditioning of the
본 발명에 따라 열회수를 위한 배기가스(15)의 컨디셔닝은, 배기가스의 흐름 방향으로 볼 때 내연기관(10)의 하류측에서 흡착제(16)를, 즉 계량 장치(12)의 도움으로 배기가스(15) 내에 도입하고, 배기가스 내에 도입된 흡착제(16)는 혼합 섹션(14)에서 배기가스(15)와 혼합된다. 바람직하게는, 계량 장치(12)와 여과 유닛(13) 사이의 섹션을 차지하는 혼합 섹션(14)의 영역에서, 오염물질 성분, 특히 황 화합물은 물론 기타 성분이 흡착제에 의해 속박되고, 이어서 여과 유닛(13)에서 배기가스로부터 제거된다.The conditioning of the
흡착제(16)는 내연기관(10)의 하류측에서 하지만 반드시 성분 여과 유닛(13) 및 회수 유닛(11)의 상류측에서, 즉 250℃보다 높은 배기가스 온도에서 배기가스(15) 내로 도입된다. 여기서, 흡착제(16)는 즉 예를 들면 노즐로서 설계된 계량 장치(12)를 통해 건조 분말 형태로 배기가스(15) 내로 도입된다.The
배기가스(15) 내로 도입된 흡착제(16)는 적어도 황 화합물을 화학적 흡착 환원시키는 기능을 하고, 바람직하게는 추가적으로는 배기가스 내에 함유되고 후속 처리 단계에서 문제가 될 수 있는 다른 오염물질 성분을 속박하는 기능을 한다. 그 처리 단계들은 에너지를 회수하도록 기능할 뿐만 아니라 배기가스를 추가적으로 후처리하도록 기능할 수 있다.The
예를 들면, 나트륨 또는 칼슘 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 물질이 흡착제(16)로서 기능할 수 있으며, 개시한 방법의 특히 유리한 실시예에서 그 흡착제는 매우 고운 분말 형태로 존재한다.For example, a material selected from the group consisting of sodium or calcium compounds may function as adsorbent 16, and in a particularly advantageous embodiment of the disclosed method, the adsorbent is present in a very fine powder form.
앞서 설명한 바와 같이, 배기가스(15) 내로 도입된 흡착제(16)는 배기가스(15)와 혼합되어, 혼합 섹션(14)의 영역에서는 물론 계량 장치(12) 및 여과 유닛(13)의 영역에서 배기가스 내에 함유된 오염물질 성분과 대부분 반응한다.The
마찬가지로 앞서 설명한 바와 같이, 황 화합물 및 다른 오염물질 성분이 흡착된 흡착제는 이어서 다른 입자상 배기가스 성분과 함께 필터 유닛에 의해 배기가스로부터 제거되며, 그 필터 유닛(13)은 >> 250℃의 온도에 대해 적합하고 예를 들면 세라믹 또는 금속 재료로 이루어질 수 있는 필터 요소를 이용하는 배기가스 정화 필터이다. 탈황 및 탈진 중에 배기가스 온도는 마찬가지로 250℃보다 높다.Similarly, as described above, the adsorbent adsorbed by the sulfur compound and other contaminant components is then removed from the exhaust gas by the filter unit along with other particulate exhaust gas components, and the
필터 유닛(13)에서 여과 중에, 오염물질 성분이 흡착된 흡착제는 다른 입자상 배기가스 성분과 함께 배기가스로부터 여과되어 배기가스 후처리 시스템으로부터 제거될 수 있다.During filtration in the
이용되는 흡착제에 따라, 그 방법은, 필터 유닛(13)의 영역에서 오염물질 성분을 속박하는 능력을 아직 완전히 소비하지 않아 계량 장치(12)의 영역에서 배기가스(15) 내로 다시 도입될 수 있는 흡착제를 재순환시키는 재순환 시스템에 의해 확장될 수 있다.Depending on the adsorbent used, the method can be introduced again into the
본 발명은 예를 들면 대형 내연기관에 이용된다. 그러한 대형 내연기관은 화석 연료 또는 재생 연료에 기원한 다양한 형태의 액체 또는 가스 연료로 작동되는 발전소 또는 선박 용례에 이용되는 대형 내연기관일 수 있다.The present invention is used, for example, in a large-sized internal combustion engine. Such large internal combustion engines may be power plants operating on various types of liquid or gaseous fuels originating in fossil fuels or renewable fuels or large internal combustion engines used in ship applications.
본 발명에 있어서, 내연기관(10)을 떠나는 배기가스(15)의 회수 섹션(11)의 영역에서 후속한 열에너지 회수를 위한 최적의 컨디셔닝이 가능하다. 게다가, 컨디셔닝된 배기가스의 긍정적인 특성은 배기가스 후처리 프로세스에 있어서의 가능한 추가적인 단계들에 대해 유리한 효과를 갖는다. 이를 위해, 흡착제(16)는 배기가스(15) 내로 바람직하게는 건조 분말 형태로 도입되어 배기가스(15)와 혼합되고, 이어서 필터 유닛(13)에서 오염물질 성분이 흡착된 흡착제와 입자상 성분이 제거된다. 전체 컨디셔닝이 내연기관(10)의 하류측에서 하지만 반드시 열회수 구성 요소(11)의 상류측에서 250℃보다 높은 고온에서 이루어진다. 이를 통해, 배기가스 후처리 프로세스에 있어서의 열회수 및 기능한 추가적 단계를 위한 배기가스(15)의 최적의 컨디셔닝이 가능하다.In the present invention, optimal conditioning for subsequent heat energy recovery in the region of the
Claims (9)
배기가스 후처리 프로세스에 있어서의 열회수 및 가능한 추가적 단계를 위해 상기 배기가스(15)를 컨디셔닝하기 위해, 흡착제(16)를 상기 배기가스(15)의 흐름 방향으로 보았을 때에 상기 내연기관(10)의 하류측에서 상기 배기가스(15) 내에 도입하여 혼합 섹션(14)에서 상기 배기가스(15)와 혼합하고, 이어서 오염물질 성분이 흡착된 상기 흡착제(16)를 다른 입자상 배기가스 성분과 함께 필터 유닛(13)에서 분리하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 방법.A method for the exhaust gas aftertreatment of an exhaust gas (15) leaving an internal combustion engine, the exhaust gas (15) being guided through a recovery section (11) for thermal energy of the exhaust gas,
(10) when viewed in the direction of flow of the exhaust gas (15) in order to condition the exhaust gas (15) for heat recovery and possible further steps in the exhaust gas after- Is introduced into the exhaust gas 15 on the downstream side and mixed with the exhaust gas 15 in the mixing section 14 and then the adsorbent 16 on which the contaminant component is adsorbed is mixed with other particulate exhaust gas components, (13). ≪ / RTI >
상기 배기가스(15)의 흐름 방향으로 볼 때, 상기 내연기관(10)의 하류측에 계량 장치(12)가 배치될 수 있고, 상기 계량 장치(12)를 통해 흡착제(16)가 상기 배기가스(15) 내로 도입되며, 이에 후속하여, 상기 흡착제를 함유한 배기가스는 탈황 및 탈진을 위해 탈황 및 탈황 장치(13)를 통해 안내될 수 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.An exhaust aftertreatment system for exhaust gas aftertreatment of an exhaust gas (15) leaving an internal combustion engine (10), the exhaust aftertreatment system comprising a recovery section (11) for thermal energy of the exhaust gas,
A metering device 12 may be disposed downstream of the internal combustion engine 10 as viewed in the direction of flow of the exhaust gas 15 and an adsorbent 16 may be disposed through the metering device 12, (15), and subsequently the exhaust gas containing said adsorbent can be conducted through a desulfurization and desulfurizer (13) for desulfurization and exhaustion.
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