CN102695855A - 往复式内燃机的废气净化方法和废气净化系统 - Google Patents

往复式内燃机的废气净化方法和废气净化系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102695855A
CN102695855A CN2010800483488A CN201080048348A CN102695855A CN 102695855 A CN102695855 A CN 102695855A CN 2010800483488 A CN2010800483488 A CN 2010800483488A CN 201080048348 A CN201080048348 A CN 201080048348A CN 102695855 A CN102695855 A CN 102695855A
Authority
CN
China
Prior art keywords
urea
aqueous solution
waste gas
combustion engine
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010800483488A
Other languages
English (en)
Inventor
石田裕幸
长船信之介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Publication of CN102695855A publication Critical patent/CN102695855A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D2041/1468—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an ammonia content or concentration of the exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

一种往复式内燃机的废气净化方法和废气净化系统。目的在于利用SCR系统要把具备增压器的往复式内燃机废气中的NOX除去的情况下，能够抑制往复式内燃机的过度特性恶化并且把废气中的NOX除去。在把增压器（30）设置在排气管（38、44、48）的往复式船用柴油机（10）中，在透平（34）上游侧的排气管（38）设置尿素水溶液供给部（42），并从尿素水溶液罐（40）供给尿素水溶液b。利用废气的潜势热来使尿素水溶液b蒸发并水解成氨气。使氨气在透平（34）的强紊流场与废气均匀混合。然后，使废气在设置于增压器（30）下游侧排气管（44）的SCR催化剂转化器（46）中，由氨气使废气中的NOX还原，被变成氨和水蒸气。由于把尿素水溶液b向透平（34）上游侧的排气管（38）供给，所以能够不需要助燃喷嘴等追加的加热设备而产生氨气。

Description

往复式内燃机的废气净化方法和废气净化系统
技术领域
本发明涉及例如船用柴油机等往复式内燃机所适用的废气净化方法和废气净化系统。
背景技术
柴油机由于比汽油机在燃料消耗费上有优势，所以在运输业界等被船舶用、机动车用等广泛使用。但废气中所包含的未燃烧燃料等粒子状物质（PM：Paticulate Matter）和作为氮氧化物所知道的NOX（NO、NO2）等成为问题。于是，作为从排气把该NOX除去的手段，知道有利用把尿素水水解得到氨气而使废气中所包含的NOX在催化剂上还原除去的方法。周知的是该方法作为SCR（Selective Catalytic Reduction：选择性还原催化剂）系统。
专利文献1（特开2009-209896号公报）公开了该SCR系统。该SCR系统在排气路径中的前段侧把柴油机废气中的PM和气体状的碳氢化合物成分除去后，在设置在后段侧的SCR催化剂上使氨气与NOX反应，把NOX还原而得到氮和水。
由于氨气具有毒性，所以处理并不容易，为此而需要设定双重配管，或者为了防止氨的蒸发而把配管和容器保持在低温。因此，把尿素水溶液（CO（NH2）2·aq）向废气喷雾成雾状以利用废气的热来把尿素水溶液气化，并把该尿素水溶液水解来得到氨气。
由于能够向大气释放的氨气浓度被规定有非常严格的标准，所以为了相对废气中的NOX的氨气量是当量以下，就需要调整尿素水溶液的供给量，以使还原反应后不残留有氨。
往复式低速船用柴油机在排气路径设置有增压器的排气路径的情况下，由于后述的理由而把SCR催化剂配置在增压器排气路径的下游侧。把该结构表示在图6和图7。
图6和图7中，两冲程往复式船用柴油机100由多个气缸102、换气室114和排气集合管116构成。在气缸102的下部设置有曲轴室104，在曲轴室104内设置曲轴108。被设置在气缸102内部的活塞106经由活塞杆110而与曲轴108连接。
在各气缸102的上部设置有气缸头12a，各气缸头12a经由排气支管118而与排气集合管116连接。在气缸头12a的出口设置有排气阀112。
被增压器120的压缩机122压缩的被压缩空气a经由换气管126和换气室114而向气缸102供给。被从气缸102排出的废气则经由排气支管118而向排气集合管116排出。从排气集合管116向排气管128排出的废气在驱动增压器120的透平124后，被向排气管130排出。向排气管130排气的废气则到达内置有SCR催化剂的SCR催化剂转化器132。向排气管130喷雾尿素水溶液b或氨水溶液c，使尿素水溶液b被废气的温度蒸发并水解而变成氨气。
接着，在被SCR催化剂转化器132所内置的SCR催化剂上使氨气与废气中的NOX反应，把NOX还原成氮和水蒸气。被这样除去了NOX的废气经由排气管134而从烟筒136排出。图中的数值表示沿排气管128或130流动的废气的温度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-209896号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在把SCR催化剂转化器132配置在增压器120下游侧的排气管130的情况下，排气温度降低到250℃左右，没有达到SCR催化剂能够发挥其催化剂功能的温度即320℃左右。因此，SCR催化剂不能发挥其催化剂功能。特别是与具有毒性的氨相比而使用比较容易处理的尿素水的情况下，从尿素水变换成氨的化学反应则需要更高的温度（350℃以上）。
为了满足该温度条件，有时有设置助燃喷嘴等追加的加热设备来对废气加热的方法，但该方法导致往复式内燃机的总燃料消耗费恶化。
因此，考虑有把SCR催化剂转化器132设置在透平124上游侧的排气管128的方案。但该方案虽然满足了排气温度的条件，但由于热容量大的SCR催化剂夺去了应该向透平124供给的热量，所以担心船用柴油机100的过度特性的恶化。
即使由供给尿素水和SCR催化剂构成的组合位于增压器的上游侧或下游侧的任一处，也各自都有上述的问题。
本发明鉴于该现有技术的课题，目的在于利用SCR系统要把具备增压器的内燃机废气中的NOX除去的情况下，能够不使内燃机有过度特性恶化地把废气中的NOX除去。
解决问题的技术方案
为了达到该目的，本发明往复式内燃机的废气净化方法向设置有增压器的往复式内燃机的排气路径供给还原剂，利用还原催化剂使该还原剂与排气中的NOX反应而把NOX除去，其中包括有：
尿素分解步骤，其向往复式内燃机与增压器之间的排气路径供给尿素水溶液，利用废气的潜势热来把尿素水溶液水解成氨气；
混合步骤，其把所述氨气向在该增压器的透平内形成的废气紊流场导入并与废气均匀混合；
还原步骤，其在该透平下游侧的排气路径并且在还原催化剂的存在下，利用氨气还原并除去废气中的NOX。
本发明的方法向往复式内燃机与增压器之间的排气路径供给尿素水溶液，并在尿素水溶液直至到达增压器的透平为止，利用废气的潜势热来使尿素水溶液蒸发并水解成氨气。接着，把生成的氨气在透平内形成的强紊流场与废气均匀混合，以该状态并且在还原催化剂的存在下，使氨气与排气中的NOX反应而使NOX还原。
通过这样把尿素水溶液供给部配置在增压器的上游侧，能够把尿素水溶液向更高温的废气中喷雾，能够高效率地生成氨气。由于被气化的氨气向透平进入并在透平内的强紊流场中暴露且进入SCR催化剂，所以更能够促进废气与氨气的混合。这时，为了使喷雾的尿素水在到达增压器之前被气化，设定尿素水供给位置是更有效的。
由于把热容量大的SCR催化剂配置在增压器的下游侧，所以与把尿素水溶液供给部和SCR催化剂都配置在增压器上游侧的情况相比，能够抑制往复式内燃机的过度特性恶化。
其结果是，不必追加与内燃机燃料消耗费恶化相关联的助燃喷嘴等加热设备，就能够充分确保废气净化性能。
本发明的方法中，检测还原步骤后废气中的氨浓度，根据该检测值来调整尿素水溶液的供给量以降低废气中残留的氨浓度为好。由此，能够降低废气中残留的氨浓度，能够把具有毒性的氨向外部的排放量减少到极微量。
本发明的方法中，检测往复式内燃机的运转状态，根据该检测值来把尿素水溶液的供给量调整成预先设定的量，以降低废气中NOX的浓度和残留的氨浓度为好。通过这样依据往复式内燃机的运转状态来调整尿素水溶液的供给量，则即使往复式内燃机的运转状态有变化，也能够向NOX的还原反应供给足够的尿素，且能够降低废气中残留的氨浓度。
作为表示往复式内燃机运转状态的状态量，例如有往复式内燃机的转速、输出和废气温度。能够从该转速和输出来求废气量。通过对于根据从这些状态量求出的废气量和废气温度，作为预先设定的尿素水溶液供给量，能够同时减少NOX量和残留氨量。
对于实施本发明方法而能够直接使用的本发明往复式内燃机的废气净化系统在设置有增压器的往复式内燃机的排气路径设置有还原剂供给部和还原部，该还原部，其设置在该还原剂供给部的下游侧，利用还原催化剂来使废气与还原剂反应以减少NOX，其中，具备有：尿素水溶液供给部，其被设置在往复式内燃机与增压器之间的排气路径而把尿素水溶液向废气中供给；尿素分解区域，其被设置在该尿素水溶液供给部与增压器之间的排气路径，在向排气路径供给的尿素水溶液直至到达增压器为止，利用废气的热来使尿素水溶液蒸发以水解成氨气；还原部，其被设置在增压器下游侧的排气路径，在还原催化剂的存在下，利用氨气把废气的NOX还原并除去。
本发明的系统中，把尿素水溶液供给部设置在往复式内燃机与增压器之间的废气温度高的排气路径，利用高温的废气来使尿素水溶液蒸发，并水解成氨气。接着，使生成的氨气在增压器的透平的强紊流场与废气均匀混合，以该状态并且在还原催化剂的存在下，使氨气与排气中的NOX反应而使NOX还原。
通过这样把尿素水溶液供给部配置在增压器的上游侧，能够把尿素水溶液向更高温的废气中喷雾，能够高效率地生成氨气。由于被气化的氨气向透平进入并在透平内的强紊流场暴露且进入SCR催化剂，所以更能够促进废气与氨气的混合。
由于把热容量大的SCR催化剂配置在增压器的下游侧，所以能够抑制往复式内燃机的过度特性恶化。其结果是，不必追加与内燃机燃料消耗费恶化相关联的助燃喷嘴等加热设备，就能够充分确保废气净化性能。
本发明的系统中，把尿素水溶液供给部设置在与往复式内燃机和排气集合管连接的排气支管上，而且设置有检测往复式内燃机的曲轴相位的相位检测传感器，与往复式内燃机的排气阀打开时间一致地来把尿素水溶液向排气支管供给为好。
由此，由于与把废气向排气路径排出的时间一致地来把还原剂水溶液向排气路径供给，所以使尿素水溶液没有浪费地有效产生氨气与NOX的还原反应，能够减少废气中的NOX浓度。
本发明的系统中，为了在尿素水溶液供给部把尿素水溶液向废气中喷雾，以把尿素水溶液供给部的位置设定在被喷雾的尿素水溶液到达增压器之前能够被气化的位置为好。由此，在尿素水溶液直至到达增压器为止，就能够从尿素水溶液有效地产生氨气。因此，不需要助燃喷嘴等追加的加热设备，能够抑制内燃机的燃料消耗费恶化。
根据本发明的方法，向设置有增压器的往复式内燃机的排气路径供给还原剂，利用还原催化剂使该还原剂与排气中的NOX反应而把NOX除去，其中包括有：尿素分解步骤，其向往复式内燃机与增压器之间的排气路径供给尿素水溶液，利用废气的潜势热来把尿素水溶液水解成氨气；混合步骤，其把氨气向在该增压器的透平内形成的废气紊流场导入并与废气均匀混合；还原步骤，其在该透平下游侧的排气路径并且在还原催化剂的存在下，利用氨气还原并除去废气中的NOX，因此，能够把尿素水溶液在高温的废气中高效率地变换成氨气，而且由于在使被气化的氨气与排气在透平内强紊流场均匀混合的状态下能够导入SCR催化剂，所以利用SCR催化剂能够促进NOX的还原反应，由此，能够提高减少NOX的效果。
由于把热容量大的SCR催化剂配置在增压器的下游侧，所以能够抑制往复式内燃机的过度特性恶化。其结果是，不必追加与内燃机燃料消耗费恶化相关联的助燃喷嘴等加热设备，就能够充分确保废气净化性能。
根据本发明的系统，在设置有增压器的往复式内燃机的排气路径设置有还原剂供给部和还原部，该还原部设置在该还原剂供给部的下游侧并且利用还原催化剂来使废气与还原剂反应以减少NOX，其中，具备有：尿素水溶液供给部，其被设置在往复式内燃机与增压器之间的排气路径而把尿素水溶液向废气中供给；尿素分解区域，其被设置在该尿素水溶液供给部与增压器之间的排气路径，在向排气路径供给的尿素水溶液直至到达增压器为止，利用废气的潜势热来使尿素水溶液水解成氨气；还原部，其被设置在增压器下游侧的排气路径，在还原催化剂的存在下利用氨气把废气的NOX还原并除去，由此，能够得到与上述本发明方法同样的作用效果。
附图说明
图1是表示本发明方法和装置的第一实施例往复式船用柴油机的废气处理装置的系统图；
图2是上述第一实施例往复式船用柴油机的主视说明图；
图3是表示本发明方法和装置的第二实施例往复式船用柴油机的废气处理装置的系统图；
图4是表示本发明方法和装置的第三实施例往复式船用柴油机的废气处理装置的系统图；
图5是上述第三实施例控制装置的方块线图；
图6是表示往复式船用柴油机的现有废气处理装置的系统图；
图7是图6往复式船用柴油机的主视说明图。
具体实施方式
以下使用图示的实施例来详细说明本发明。但本实施例所记载的结构零件的尺寸、材质、形状及其相对配置等只要没有特别地特定记载，则意味着不是把本发明的范围仅限定于此。
（实施例1）
按照图1和图2来说明把本发明方法和本发明系统应用在两冲程往复式船用柴油机的第一实施例。图1和图2中，两冲程的往复式船用柴油机10具有多个气缸12、换气室24和排气集合管26。在气缸12的下部设置有曲轴室14，在曲轴室14内设置曲轴18。被设置在气缸12内部的活塞16经由活塞杆20而与曲轴18连接。
在各气缸12的上部设置有气缸头12a，各气缸头12a经由排气支管28而与排气集合管26连接。在气缸头12a的出口设置有排气阀22。
被增压器30的压缩机32压缩的被压缩空气a经由换气管36和换气室14而向气缸12供给。被从气缸12排出的废气则经由排气支管28而向排气集合管26排出。从排气集合管26向排气管38排出的废气在使增压器30的透平34动作后，被向排气管44排出。向排气管44排出的废气则到达内置有SCR催化剂的SCR催化剂转化器46。
在排气管38设置有尿素水溶液供给部42，尿素水溶液供给部42经由配管41而与尿素水溶液罐40连接。通过图示省略的泵等而把尿素水溶液b从尿素水溶液罐40向尿素水溶液供给部42供给。在尿素水溶液供给部42把尿素水溶液b向排气管38内喷雾。图中的数值表示沿排气管38或44流动的废气的温度。
尿素水溶液b利用在排气管38流动的废气的潜势热而被蒸发，并被水解成氨气。排气管38具有足够的长度和内径，以利用废气的潜势热使尿素水溶液b蒸发并水解成氨气。生成的氨气向透平34流入。氨气被透平34内的强紊流场所搅拌而与废气均匀混合。从透平34出来的氨气到达SCR催化剂转化器46，在内置于SCR催化剂转化器46的SCR催化剂上，与废气中的NOX反应，把NOX还原成氮和水蒸气。被这样除去了NOX的废气经由排气管48而从烟筒50向外部排出。
根据本实施例，由于把尿素水溶液b向排气管38供给，利用在排气管38流动的废气的高潜势热而被蒸发，并被水解成氨气，且使生成的氨气在透平34的强紊流场与废气搅拌混合，因此，能够促进在SCR催化剂转化器46的氨气与NOX的还原反应。
通过这样仅把尿素水溶液供给部42配置在废气潜势热高的增压器30上游侧的排气管38，能够把尿素水溶液b向更高温的废气中喷雾，能够在尿素水溶液b直至到达增压器30为止，使尿素水溶液b高效率地变换成氨气。由于被气化的氨气进入透平34并暴露在透平34内的强紊流场且向SCR催化剂转化器46进入，所以能够更促进废气与氨气的混合，能够降低NOX的浓度。
由于把热容量大的SCR催化剂转化器46配置在增压器30的下游侧，所以能够抑制往复式船用柴油机10的过度特性恶化。这些结果是，不必追加与往复式船用柴油机10燃料消耗费恶化相关联的助燃喷嘴等加热设备，就能够充分确保废气净化性能。
（实施例2）
接着，通过图3来说明本发明方法和本发明系统的第二实施例。图3中在多个排气支管28的各个设置有多个尿素水溶液供给部54。把尿素水溶液b从尿素水溶液供给装置52经由配管56向各尿素水溶液供给部54供给。
在向曲轴室14的外部突出的曲轴18安装有稳定器58。在曲轴18的近旁设置有曲轴相位传感器62，通过由曲轴相位传感器62检测安装在稳定器58的检测标记（图示省略）来检测曲轴18的相位。
把曲轴相位传感器62的相位检测信号向控制器60发送，控制器60则根据该相位检测信号来向尿素水溶液供给装置52发送控制信号。利用该控制信号，使与设置在气缸头12a的排气阀22打开时间一致地把尿素水溶液b向尿素水溶液供给部54供给。
在本实施例中，上述以外的结构与上述第一实施例相同，对于相同的部位或机器则付与相同的符号。
根据本实施例，由于把尿素水溶液b向比排气管38废气温度高的排气支管26供给，所以容易使尿素水溶液b蒸发并水解成氨气。
由于从被供给尿素水溶液b的排气支管28到透平34的距离长，所以能够促进废气与尿素水溶液b的混合，能够有效地产生氨气。因此，能够促进在SCR催化剂转化器46的NOX的还原反应，能够提高废气中减少NOX的效果。
由于与排气阀22的打开时间一致地把尿素水溶液b向排气支管26供给，所以能够不浪费尿素水溶液地使氨气与NOX有效地产生还原反应，能够降低废气中NOX的浓度。
（实施例3）
接着，通过图4和图5来说明本发明方法和本发明系统的第三实施例。图4中的本实施例在把尿素水溶液供给部54设置在排气支管28这一点上，与上述第二实施例相同。与第二实施例不同的点是代替曲轴相位传感器62而设置有检测曲轴18转速的转速传感器72。且设置有检测在各排气支管28流动的废气温度的排气温度传感器74，并在SCR催化剂转化器46下游侧的排气路径48安装有氨浓度传感器76。其他结构则与第二实施例相同。
本实施例中，作为运转中的往复式船用柴油机10的运转状态量，而由转速传感器72检测曲轴18的转速，而且由排气温度传感器74来检测在各排气支管28流动的废气温度，把这些检测信号向控制器70发送。
如图5所示，预先制作：表示SCR催化剂转化器46的出口氨计量值与所必要的尿素水溶液供给量关系的相关图、表示往复式船用柴油机10的曲轴转速与输出关系和相对这些值的所必要的尿素水溶液供给量关系的相关图、表示废气温度与所必要的尿素水溶液供给量关系的相关图，并存储在控制器70。
控制器70以转速传感器72的检测值为基础并根据已知的曲轴转速与往复式船用柴油机10输出的相关关系来求往复式船用柴油机10的输出。
对于往复式船用柴油机10的输出和废气温度等的运转状态则预先从所述相关图来求出尿素水溶液的必要供给量，并根据这些相关图来设定尿素水溶液的供给量，由控制器70来控制尿素水溶液供给装置52以使成为该设定值。
利用氨浓度传感器76检测残留的氨浓度，并根据所述相关图而由控制器70来控制尿素水溶液供给装置52以降低残留的氨浓度。
根据本实施例，由于在第二实施例得到的作用效果的基础上再加上能够供给与当时往复式船用柴油机10的运转状态一致地预先设定的最佳尿素水溶液，所以能够促进废气中的NOX的还原反应，能够减少残留的NOX量。
由于为了降低SCR催化剂转化器46下游侧的残留氨浓度而由控制器70来控制尿素水溶液的供给量，所以能够把向外部释放的残留氨浓度也减少到极微量。
上述实施例都是把本发明应用往复式船用柴油机，但本发明的应用范围并不限定于船用柴油机，固定式发电用、车辆用等其他往复式柴油机也能够适用。
产业上利用的可能性
根据本发明，把增压器设置在排气路径的往复式内燃机中，不降低增压器性能地使用SCR系统就能够高效率地把废气中的NOX除去。

Claims (6)

1.一种往复式内燃机的废气净化方法，向设置有增压器的往复式内燃机的排气路径供给还原剂，利用还原催化剂使该还原剂与排气中的NOX反应而把NOX除去，其特征在于，包括有：
尿素分解步骤，其向所述往复式内燃机与增压器之间的排气路径供给尿素水溶液，利用废气的潜势热来把尿素水溶液水解成氨气；
混合步骤，其把所述氨气向在该增压器的透平内形成的废气紊流场导入并与废气均匀混合；
还原步骤，其在该透平下游侧的排气路径并且在还原催化剂的存在下，利用氨气还原并除去废气中的NOX。
2.如权利要求1所述的往复式内燃机的废气净化方法，其特征在于，检测所述还原步骤后废气中的氨浓度，根据该检测值来调整尿素水溶液的供给量以降低废气中残留的氨浓度。
3.如权利要求1或2所述的往复式内燃机的废气净化方法，其特征在于，检测往复式内燃机的运转状态量，根据该检测值来把尿素水溶液的供给量调整成按照该运转状态量而预先设定的供给量，以降低废气中NOX的浓度和残留的氨浓度。
4.一种往复式内燃机的废气净化系统，在设置有增压器的往复式内燃机的排气路径设置有还原剂供给部和还原部，该还原部设置在该还原剂供给部的下游侧并且利用还原催化剂来使废气与还原剂反应以减少NOX，其特征在于，具备有：
尿素水溶液供给部，其被设置在往复式内燃机与增压器之间的排气路径而把尿素水溶液向废气中供给；
尿素分解区域，其被设置在该尿素水溶液供给部与增压器之间的排气路径，在向排气路径供给的尿素水溶液直至到达增压器为止，利用废气的潜势热来使尿素水溶液水解成氨气；
还原部，其被设置在增压器下游侧的排气路径，在还原催化剂的存在下利用氨气把废气的NOX还原并除去。
5.如权利要求4所述的往复式内燃机的废气净化系统，其特征在于，把所述尿素水溶液供给部设置在与往复式内燃机和排气集合管连接的排气支管上，而且设置有检测往复式内燃机的曲轴相位的相位检测传感器，
与往复式内燃机的排气阀打开时间一致地来把尿素水溶液向排气支管供给。
6.如权利要求4或5所述的往复式内燃机的废气净化系统，其特征在于，为了在所述尿素水溶液供给部把尿素水溶液向废气中喷雾，把尿素水溶液供给部的位置设定在被喷雾的尿素水溶液到达增压器之前能够被气化的位置。
CN2010800483488A 2009-12-16 2010-10-05 往复式内燃机的废气净化方法和废气净化系统 Pending CN102695855A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-285303 2009-12-16
JP2009285303A JP2011127471A (ja) 2009-12-16 2009-12-16 往復動内燃機関の排ガス浄化方法及び排ガス浄化システム
PCT/JP2010/067422 WO2011074310A1 (ja) 2009-12-16 2010-10-05 往復動内燃機関の排ガス浄化方法及び排ガス浄化システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102695855A true CN102695855A (zh) 2012-09-26

Family

ID=44167076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800483488A Pending CN102695855A (zh) 2009-12-16 2010-10-05 往复式内燃机的废气净化方法和废气净化系统

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2514935A4 (zh)
JP (1) JP2011127471A (zh)
KR (1) KR20120058624A (zh)
CN (1) CN102695855A (zh)
WO (1) WO2011074310A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104005817A (zh) * 2013-02-22 2014-08-27 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 内燃机
CN105545437A (zh) * 2014-10-07 2016-05-04 温特图尔汽柴油公司 活塞式内燃机和用于废气总管的导流箱
US9387438B2 (en) 2014-02-14 2016-07-12 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Modular system for reduction of sulphur oxides in exhaust

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5878860B2 (ja) * 2011-12-08 2016-03-08 エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー・ティスクランド 排気ガス浄化機能を有するターボ過給式大型２ストロークディーゼルエンジン
JP5961995B2 (ja) * 2011-12-12 2016-08-03 いすゞ自動車株式会社 内燃機関とその制御方法
JP6019594B2 (ja) * 2012-01-27 2016-11-02 株式会社Ihi 脱硝装置
JP6136960B2 (ja) 2014-01-31 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気系構造
EP3351760A1 (en) * 2017-01-18 2018-07-25 Winterthur Gas & Diesel Ltd. Propulsion system, method for reducing nox, ship comprising a propulsion system and control system for controlling the injection of a reducing agent
CN115126574B (zh) * 2022-06-23 2023-04-25 江苏航运职业技术学院 一种船舶废气脱硝装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03229911A (ja) * 1990-01-31 1991-10-11 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd ディーゼルエンジン排ガス中の窒素酸化物除去方法
JP2592119B2 (ja) * 1988-12-07 1997-03-19 三菱重工業株式会社 内燃機関の排気脱硝装置
JP2004239109A (ja) * 2003-02-04 2004-08-26 Hino Motors Ltd エンジンの排ガス浄化装置
JP2005061362A (ja) * 2003-08-19 2005-03-10 Hino Motors Ltd 排気浄化装置
CN1800598A (zh) * 2004-12-18 2006-07-12 赫多特普索化工设备公司 控制还原剂喷入内燃机废气中的方法
JP2007321647A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Hitachi Ltd エンジン用の排気処理装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03213614A (ja) * 1990-01-18 1991-09-19 Fuel Tec Japan Kk ディーゼルエンジンの排気処理装置
JP2000282843A (ja) * 1999-03-31 2000-10-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP3552649B2 (ja) * 1999-06-23 2004-08-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE10321105A1 (de) * 2003-05-09 2004-12-02 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Regeneration einer Partikelfalle
DE10357402A1 (de) * 2003-12-09 2005-07-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors und Verbrennungsmotor
JP2009209896A (ja) 2008-03-06 2009-09-17 Toyo Kiko Kk 窒素酸化物還元装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2592119B2 (ja) * 1988-12-07 1997-03-19 三菱重工業株式会社 内燃機関の排気脱硝装置
JPH03229911A (ja) * 1990-01-31 1991-10-11 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd ディーゼルエンジン排ガス中の窒素酸化物除去方法
JP2004239109A (ja) * 2003-02-04 2004-08-26 Hino Motors Ltd エンジンの排ガス浄化装置
JP2005061362A (ja) * 2003-08-19 2005-03-10 Hino Motors Ltd 排気浄化装置
CN1800598A (zh) * 2004-12-18 2006-07-12 赫多特普索化工设备公司 控制还原剂喷入内燃机废气中的方法
JP2007321647A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Hitachi Ltd エンジン用の排気処理装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104005817A (zh) * 2013-02-22 2014-08-27 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 内燃机
CN104005817B (zh) * 2013-02-22 2017-04-19 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 内燃机
US9387438B2 (en) 2014-02-14 2016-07-12 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Modular system for reduction of sulphur oxides in exhaust
CN105545437A (zh) * 2014-10-07 2016-05-04 温特图尔汽柴油公司 活塞式内燃机和用于废气总管的导流箱
CN105804838A (zh) * 2014-10-07 2016-07-27 温特图尔汽柴油公司 活塞式内燃机以及尤其是混合管路的混合段
CN105545437B (zh) * 2014-10-07 2020-06-16 温特图尔汽柴油公司 活塞式内燃机和用于废气总管的导流箱
CN105804838B (zh) * 2014-10-07 2021-04-09 温特图尔汽柴油公司 活塞式内燃机以及尤其是混合管路的混合段

Also Published As

Publication number Publication date
EP2514935A1 (en) 2012-10-24
JP2011127471A (ja) 2011-06-30
EP2514935A4 (en) 2014-06-11
KR20120058624A (ko) 2012-06-07
WO2011074310A1 (ja) 2011-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102695855A (zh) 往复式内燃机的废气净化方法和废气净化系统
KR101671271B1 (ko) 배기가스 정화기능을 갖는 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진
US8327631B2 (en) Air pollution control system for ocean-going vessels
US6843966B1 (en) Apparatus for post-treating exhaust gases of an internal combustion engine
US8250857B2 (en) Exhaust aftertreatment system
CN101292078B (zh) 颗粒过滤器的再生方法
CN102220895B (zh) 用于涡轮增压发动机的紧密连接的排气后处理系统
JP5349675B2 (ja) 排気ガス浄化機能を有するターボ過給式大型２ストロークディーゼルエンジン
CN102817681A (zh) 柴油机固体scr控制系统
CN100408834C (zh) 排气净化装置
CN101617104B (zh) 用于在机动车的内燃机中产生废气处理用氨的方法和设备
CN102575544A (zh) 发动机的排气净化装置
CN104005817A (zh) 内燃机
EP3519685A1 (en) Multiple bank exhaust system comprising reductant supply system arranged upstream of a turbine
CN203978568U (zh) 排气系统
JP5582854B2 (ja) 排気ガス浄化装置
CN107035518B (zh) 具有位于排气接收器的下游的scr反应器的二冲程内燃机
KR101526103B1 (ko) 열분해 가스 생성 실린더 및 배기 가스 정화 시스템을 갖는 내연기관
CN102656345A (zh) 发动机的排气净化装置
US10876453B1 (en) Vehicle having an engine-integrated exhaust treatment system with in-cylinder ammonia creation
WO2013035199A1 (ja) 排気ガス浄化装置
JP2000120426A (ja) 排気ガス中のＮＯｘ分を還元するための反応器を持つ内燃エンジン及びＮＯｘ分還元方法
CN109356750A (zh) 一种用于乘用车的燃料电池耦合发动机喷水的方法
CN103998733A (zh) 排气系统和选择性催化还原方法
CN108729981A (zh) 一种废气处理系统及处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120926