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자체 촉매기술로 컴펙트한 SCR事業  시스템 통합 솔루션 제공

現代自動車グループの一員として現代マテリアルズは社業分野を新環境技術分野に拡大してきました。

船舶と発展所から排出されるガスの汚染物質について現代マテリアルズはト―タル環境ソル―ションを提供します。
成功的なフィールドテストを基づいて当社は排出ガスについて技術ノーハウを蓄積して、2014年からエンジン製造社、造船所と陸上プラントに環境にやさしい設備を供給しています。

TECHNOLOGY OVERVIEW
Applications 最近環境規制は陸上だけでなく海洋にも強化されている趨勢で、NOXとSOXだけでなく、粒子上物質と炭化水素、一酸化炭素までも強化されています。

船舶エンジンあるいは陸上発展エンジンから排出される汚染物質に対して現代マテリアルズの最適のシステムあるいは完璧なソル―ションを提供します。別の技術は独立的に提供出来て、組合された一つの形態にも設計と制作が可能です。

MARINE ENGINES
MARINE ENGINES

Coal Fired Boiler SCR Catalyst

Steel Works Incinerator

Cinerator De-NOx System

High Dust & Low Dust Applications

COAL FIRED POWER PLANTS
COAL FIRED POWER PLANTS

Marine SCR Systems

EGCS(Exhaust Gas Cleaning)

High Speed Engine Solutions

PM & NOx Removal Systems

ENGINE POWER PLANTS
ENGINE POWER PLANTS

Diesel Stationary Plants

Natural Gas Engines(LNG)

PM & NOx Removal

CO / THC / VOCs Removal

Marine EGCS

Exhaust Gas Cleaning System

EGCS (SCRUBBER)

国際海事機関(IMO)はMARPOL73/78‘船舶によって海洋汚染防止ための国際条約に従ってSECA(Sulfur EmissionControl Area)地域内運航される全ての船舶は使用する船舶燃料油の黄含有量について要求事項を満たすために黄含油量が低い燃料を使い、あるいは規制を足れる脱黄システムを備えなければならないです。低硫黄燃料は長期的に運用費用面に負担が大きいためで、高硫黄燃料を使用しながらも、規制を足れるスクラバーシステムが必要です。

Sulphur in Fuell
세계지도
Hyundai Materials EGCS

現代マテリアルズのスクラバーはサイズが小さくて設置空間制約を最小化が可能で、Packing Materialsがなくて排圧が小さくて掛ける長所があります。陸上Pilot Test設備で検証された技術を基づいて最適な脱黄効率を確保し、船舶から発生出来る問題点について検証して最適なソル―ションを提供しています。

Flexible Design for Any Installation

Specification Hyundai Materials EGCS
EGCS Operation Mode Open / Closed / Hybrid
Scrubber Type U-Type / I-Type(In-Line)
Engine Rated Power Up to 40MW
SOx Removal Efficiency 99% (IMO requirements satisfied)
Pressure Drop of Scrubber Meets Engine Requirement
Applications New Building / Retrofit

Benefits of Hyundai Materials EGCS

Compact

IMO規制を満たす脱黄効率を保有しながらも他社対比吸収塔の断面と高さが小さくて設置にとても優れます。(Scrubber BodyのVolumeを比べて約60%水準_30MW エンジン)

Compact
Non Packing Type

一般的な脱黄装置で主に適用されるVentureとPacking Bedを除いて排圧減少と費用節減、維持保守容易性を確保しました。

Non Packing Type
Proven Technology

陸上Pilot Test設備でスクラバーを設置して脱黄効率を検証して最適化を進行して、実際船舶エンジンに装着し実証を通じて信頼性を確保しました。

  • SOx Pilot test bed

    SOx Pilot test bed

  • Engine Demonstration

    Engine Demonstration

System Diagram

ソックスを除去するExhaust Gas Cleaning Systemは洗浄水でSea waterを利用するopen modeと清水にアルカリを添加してWash waterと利用するClose mode、そしてOpen modeとClose modeが転換されて使用ができるHybrid modeと区分されます。現代マテリアルズのEGCは三つタイプ全部設計と供給が可能です。

Non Packing Type
  • Open Loop EGCS

    Open mode SystemはSea waterをWash waterで利用します。これはSea waterの自然的なSOx除去能力を利用する脱黄モードで一般的な運航の時に使用されます。

    Operation for sea going(normal operation)
  • Closed Loop EGCS

    Close mode systemはWash water tankの中のWash waterを 循環して使用します。Wash waterはCoolerを通じてWash water pumpによってScrubberに供給できて、Water Treatment systemを利用してWash waterを浄化します。

    Operation low alkali zones & zero discharge zones

Scrubber Type

Scrubber(吸収塔)は主にI-type(In-line Type), U-type二つで別れて、メインエンジン、補助エンジン、ボイラーなどの構成によって I-typeはsingle stream systemとcombined stream system、 U-typeは single Inlet Systemと Multi Inlet systemと別々構成されます。

  • U Type Scrubber

    U Type Scrubber

    Suitable for multi inlet (integrated) scrubber
    Bypass duct required
    Favorable for building new vessels

    Engine Power A B
    MW Mm mm
    6 2,100 6,600
    12 2,900 7,100
    22 3,800 8,050
    30 4,900 8,850
    40 6,000 9,250
  • In Line Scrubber

    In Line Scrubber

    Suitable for single inlet without bypass
    Dry operation is possible
    Favorable for retrofit due to small footprint

    Engine Power A B
    MW Mm mm
    6 1,900 7,169
    12 2,700 8,487
    22 3,600 9,983
    30 4,600 11,706
    40 5,600 12,830

SCR System Overview

SCR System Overview
SCRは排出ガスの有害物の中で選択的にNOxを低減させる装置です。
SCR(Selective catalytic Reduction)燃料中発生するNOxを節減するためのシステムです。還元剤と触媒によってNOxを人体に無害なN2と水蒸気(H2O)を還元する方法で、還元剤としては主にアンモニアあるいは Ureaを使用します。IMOは2016年1月1日からディーゼルから排出されるNOxを80%以上低減させる協定TierⅢ SCR Solutionを発効して船舶用エンジンにSCRを装着してTierⅢ規制基準条件に符号しなければいけません。現代マテリアルズは小型エンジンから大型エンジンまでSCR全ての製品を生産供給が可能し、お客様の要求と環境規制に適合なsolutionを提供しております。

HM SCR System Features

  • Hybrid design (bypass combined)
  • Optimized control logic (PLC)
  • Convenient installation
  • Easy maintenance & exchange
  • Compact volume (catalyst tech.)
  • Reduced volume and weight

SCR System Key Technologies

  • HM SCR System Features
  • Dosing
    System
    • Cost-cutting precise urea injection
    • Stability through optimized programed logic
    • Compatible with various types of engines
    Chamber
    • Convenient assembly and exchange of catalyst
    • Bypass line combined design
    • Volume and weight reduction
    Mixing
    • Improvement of urea decomposition capability
    • Compact system by static mixer design

SCR System Components

SCR Chamber
SCR Chamber
De-NOx触媒が安定的にMOUNTINGになるような構造物として、排気ガス温度と差圧測定用Thermocoupleと差圧センサーが含めたチェンバーで構成されます。
USU (Urea Supply Unit)
USU (Urea Supply Unit)
De-NOx触媒が安定的にMOUNTINGになるような構造物として、排気ガス温度と差圧測定用Thermocoupleと差圧センサーが含めたチェンで構成されます。
UDU (Urea Dosing Unit)
UDU (Urea Dosing Unit)
Urea Dosing Unitは還元剤を必要な量ぐらい噴射する装置として、制御バルブと流量計、一部の計測器/バルブで構成されて、PID制御有形で、制御パネルlと通信します。エンジン負荷変動について高精密/動的応答を提供します。
Control Panel
Control Panel
Control Panelはエンジンメイン制御室の入力信号を基盤で策動し、信号は他のUnitなどと(SCRチェンバー、UDU,USU)通信します。ControlパネルはNOx低減率について正確な反応を保証します。

Compact SCRfor High Speed Marine Engines

SCRは通常的に容積が大きくて空間をたくさん占めて設置に制約があります。

現代マテリアルズはこのような問題を解決出来るエンジン一体型SCRシステムを提供していて、小型高速エンジンに最適化されています。既存のHONEYCOMB触媒代わりにsingle pieceタイプの金属触媒を適用しているためでサイズがコンパクトし、システムが簡素化されました。また、高速エンジンたちはだいたいガス温度が高いため高温にも可能な触媒性能が求められるが、現代マテリアルズは高温専用触媒を開発と適用して90%以上の低減効率を確報しました。

Compact SCR
Application
600Kw小型高速エンジン(小型船舶、港口非常発展、鉄道車両
Benefits

金属触媒適用でエンジン一体型設計可能

高温専用触媒適用で高速エンジンに最適化された性能

定量ポンプタイプDOSINGシステムで簡素化されたシステム

1Piece触媒タイプで維持保守容易

The commercial decision

The commercial decision
Engine Power Standards
160 ~ 200kw HMCS-A
200 ~ 410kw HMCS-B
410 ~ 500kw HMCS-C
500 ~ 600kw HMCS-D
Metal Substrate Catalyst 現代マテリアルズは従来のセラミック圧出材が持っている短所を克服した新たなタイプの金属触媒を自体開発して供給しています。

Stainless Steelの建物に触媒物質をコーティングしたタイプの触媒で単位CELLが持っている壁厚さが薄いため加工率が高い、セラミック触媒と体積を持っている場合にも表面的が高くてコンパクトな設計が可能です。また金属な建物になっていて耐久強度がとても優秀で既存のセラミック触媒のような破損される場合はなくて、加工率が高くてBack Pressにもとても分があります。

Non Packing Type
Comparison with Honeycomb(conventional type)
Conventional Honeycomb Calayst Metal Structure Calayst Variable Shapes
Non Packing Type
  • General Surface Area
  • Easily Domaged
  • Lower Thermal Conductivity
  • General Life time
  • No Recycling
Non Packing Type
  • Increased Surface Area
  • Higher Strength
  • Higher Conducrivity
  • Longer Life time
  • Catalyst Recycling
Non Packing Type

* 環境とお客様の要求事項に連れてセラミック触媒なお供給がかのです。

Metal Substrate Catalyst

現代マテリアルズは金属触媒はセラミック対比非表面積と技巧率増加、強度、熱安定性側面にセラミック触媒対比優秀し,お客様が求めている多様な形状とCELL密度別で生産が可能です。

Specification Honeycomb Catalyst HM Metal Catalyst Metal Catalyst Benefits
Wall Thickness  0.3 ~ 1.45mm  0.03 ~ 0.1mm  DUSTにより触媒滞り減少
(同一CELL密度基準)
Density  Cell/in2  5 ~100  13 ~100 
Cell/150x150  13 ~ 60  21 ~ 60 
Strength  5~20kgf/cm2 80 ~ 130kgf/cm2 優秀な強度で破損防止
Porosity  73 ~77%  76 ~91%  気孔率増加で排圧減少
Surface Area  300 ~ 1,400m2/m3  630 ~ 1,520m2/m3  非表面積増加で性能向上
Thermal Conductivity  1.0w/mㆍk  23.3w/mㆍk  熱伝導率優秀で早い安定性
(Cold Start 安定化)
Space Velocity  7,000 ~
12,000h-1 
16,000 ~
20,000h-1 
体積減少と重量減少
Element Structure  Full body extrusion

Full body extrusion

Full body extrusion

Metallic structure

再製造可能
Specification HMC - 13 HMC - 20 HMC - 30 HMC - 40 HMC - 50 HMC - 70 HMC - 100
Cell Density[cpsi]1) 13 20 30 40 50 70 100
Number of Cell 20 26 32 37 42 49 59
Wall Thickness[mm] 0.1 ~ 0.03
Surface Area[m2/m3] 583 714 862 986 1,095 1,284 1,520
Void Fraction[%] 80.2 79.7 79.1 78.6 78.1 77.3 76.2
Application COAL OIL GAS

S-DPF (SCR on DPF)for both NOx & PM

排出ガスの中で粒子上物質とNOxを同時に低減する場合にはPMを低減させるDPFとNOxを低減させるSCR触媒が別途で装着されることが一般的で

この場合広い設置空間が必要です。現代マテリアルズはこれを解決しようとDPF FilterにSCR触媒をコーティングしたハイブリッド方式の一体型 Filter型触媒SDPF(SCR ON DPF)を開発して提供しています。体積が35%以上減ってSCR反応をために還元制噴射装置が一つのChamber内部に適用されて簡素化になったシステム構成が可能です。

S-DPF (SCR on DPF)
  • Active Regeneration

    Suitable for All types of Fuels(incl. HFO)

    Active Regeneration
  • Passive Regeneration

    Suitable for Low Sulfur Fuels

    Passive Regeneration
Oxidation System

Total Hydro CarbonとCarbon Monoxide、 Methaneなどと貴金属が含めたDOCを通じて低減できます。
これ以外にもSoot低減ために排気ガスの中のNOをNO2に酸化させてFilterに重ねて撮られた炭素を取り除く役割も修行します。これ以外にも原料を含量を高める場合SCR反応速度を上昇させ(Fast Reaction) NOx低減効率を向上させる効果があります。
天然ガスを燃料で使うエンジンの場合温室ガスMethaneが発生しますが、この場合にも酸化触媒を通じて低減ができます。

Carbon Oxidation(CO) THC(Total Hydro Carbon) Methane(CH4)
一酸化炭素は炭素と酸素が不安定な状態に結合されている分子で血液中に酸素を運版するヘモグロビンと反応して人体に中毒症状を起こすためにとても有害します。Dieselよりガソリンから主に排出され、酸化触媒を通じて酸素と反応をすると無害し、安定的な一酸化炭素に変化されろことになります。 炭化水素は燃料として炭化水素が燃焼しなかった状態で排出される、あるいは化学反応途中に発生した中間物質がそのまま排出したことで、酸素と窒素酸化物と反応するとアルデヒドという込みが強い有害物質に 変わり、光化学スモッグの原因になります。 Methaneは残存時間が長くて赤外線を吸収するために温室ガスで分溜されて、一酸化炭素より排出される量はとても少ないですがMethaneの地球温暖化指数は段位体積当一酸化炭素の21倍でとても大きいです。
Methaneは燃料造成と、密接な関係があって、不完全燃焼によってエンジンから生成されて、特にLNGガスから大きい量がSlipになって放出されます。

Platinum Group Metal (Pt, Pd)

Platinum Group Metal (Pt, Pd)
Other Functions
  • アンモニアSlip低減
  • ガスエンジンMethaneSlip低減
  • 還元制加水分解触媒

REFERENCES

Application Items Ship yard / Site
Marine
Application 
• Plant Supply Vessel(SCR System, 8unit/2 vessel)  Cheongdo ship yard, China 
• Crude Oil Tanker(SCR System, 6unit/2 vessel)  Hyundai Samho 
• Commercial Vessel(SCR System, 8unit/2 vessel)  Hanjin Heavy Industry 
• Crude Oil Tanker(SCR System, 6unit/2 vessel)  DSME 
• Crude Oil Tanker (SCR System, 6unit/2 vessel)  Hyundai Samho 
• Crude Oil Tanker(SCR System, 3unit/1 vessel) Hyundai Samho 
• Container Ship(SCR System,12unit/4 vessel) Hyundai Heavy Industries 
• Crude Oil Tanker (SCR System, 12unit/4 vessel) Hyundai Samho 
• Container Ship(SCR System, 6unit/2 vessel) Hyundai Heavy Industries 
• Crude Oil Tanker (SCR System, 9 unit/3vessel)  DSME 
• DW, SH, S Project order intake (51EA)  HHI, DSME, Samhom etc. 
Stationary
Application
• Coal fired Power Plant De-NOx Catalyst(100m3)  Daegu Dyeing Power Plant 
• Engine Power Plant DOC / DPF / SCR System  Korea Wido Island 
• Regenerated Fuel Engine Power Plant(DOC/DPF)  Korea Yunchun Power Plant 
• Natural Gas Power Plant(Oxidation System) Indonesia 70MW GPP 

Marine SCR Retrofit

SCR製品をモクポ開発して海洋大学実習船に2014年下半期供給と設置して現在まで安定的に運航中です。Retrofit特性上空間制約回避をためにコンパクト設計を通じてエンジンルーム内に製品を設置して最適化しました。

Marine SCR Retrofit

Engine Power Plant All-in-One System

韓国電力で運営する島嶼発展エンジンを対象でPMとNOxを同時に低減出来るSCR+DPFシステムPackageを供給してNOx/PM低減性能を満足していて、韓国電力が運営する島嶼発展エンジン対象で製品拡大適用中です。

Engine Power Plant All-in-One System

Power Plant SCR Catalyst (Metal Substrate Catalyst)

テグ染色団地産業管理公団の熱併合発展所にHigh Dust条件に適合な脱硝金属触媒を供給して2016年から運転していて、石炭火力発展以外にも製鉄所焼結設備など多様な環境に金属触媒を適用しています。

Power Plant SCR Catalyst  (Metal Substrate Catalyst)

Engine Power Plant

国内外再生燃料(乳化油)を燃料で使うエンジン発展所にPM(Particulate Matters)とGas低減システムを供給して大気環境規制を満足しています。(ヨンチョン乳化発展所、デウ発展所など)インドネシアのDual Fuel Engine用CO低減設備なお2018年に設置して海外海外発展所にも当社製品を適用しています。

Engine Power Plant
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