CN104302880A - 使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可谋求旋风分离器的小型化和高PM捕集率及低燃料消费率的船舶用柴油发动机废气净化装置。特征在于：具有使包含在船舶用柴油发动机的废气中的粒状物质带电的放电电极及对带电的粒状物质进行捕集的管状捕集部，并且具备对从管状捕集部剥离了的粒状物质进行分离和捕集的集尘单元；在管状捕集部的下游侧设置粒状物质的低浓度废气导出管和高浓度废气导出部，设置被设置于高浓度废气导出部的对粒状物质进行捕集的集尘单元和处于船舶用柴油发动机与管状捕集部之间的使净化气体回流的回流配管，还设置对在该回流配管内回流的尾气的动能施加单元，并且做成通过控制被配设在低浓度废气导出管中的挡板的开度及/或控制对于上述尾气的动能施加单元，对向集尘单元的废气流入速度进行控制的构造。

Description

使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置
技术领域
本发明涉及一种船舶用、发电用、产业用等的、特别是使用比重油低质的燃料的大排气量柴油发动机的尾气处理技术，该大排气量柴油发动机的尾气处理技术将包含在柴油发动机的尾气中的以碳为主体的粒状物质(Particulate Matter，以下称为“PM”)、有害气体除去而进行净化，更详细地说，涉及排出高温的尾气的大排气量柴油发动机中的、利用电晕放电的船舶用柴油发动机废气处理装置。
背景技术
柴油发动机作为各种船舶、发电机和大型建筑机械以及各种机动车等的动力源广泛被采用，然而，从此柴油发动机排出的尾气中包含的PM如公知的那样，不仅造成大气污染，而且是对人体极为有害的物质，该尾气的净化极为重要。因此，关于柴油发动机的燃烧方式的改善、各种尾气过滤器的采用、利用电晕放电电气性地处理的方法等，已经提出了许多的方案，其一部分被实际地应用。
在这里，柴油发动机的尾气中的PM(粒状物质)的成分，分成可溶性有机成分(SOF：Soluble Organic Fractions，以下称为“SOF”)和不可溶性有机成分(ISF：Insoluble Organic Fractions，以下称为“ISF”)2种，其中SOF成分是燃料、润滑油的未燃成分为主的成分，包含具有致癌作用的多环芳香族等有害物质。另一方面，ISF成分以电阻率低的碳(碳黑)和硫酸盐(Sulfate)成分为主成分，从其对人体、环境产生的影响考虑，最好尾气中的此SOF成分及ISF成分非常少。特别是关于在机体中的PM的不良影响的程度，在其颗粒直径成为nm尺寸的场合被认为问题特别严重。
作为利用电晕放电来电气性地处理的方法，例如提出有以下记载的方法及装置(专利文献1～6)。
即，在专利文献1中提出了一种柴油发动机的尾气用电气式处理方法及装置，该柴油发动机的尾气用电气式处理方法及装置如在图5中概略地表示的那样，采用了以下方式，即，在尾气通路121上设置由电晕放电部122-1和带电部122-2构成的放电带电部122，由被电晕放电了的电子129使尾气G1中的以碳为主体的PM128带电，由配置在该尾气通路121上的捕集板123对上述带电的PM128进行捕集。并且，该柴油发动机的尾气用电气式处理方法及装置具有以下构成，即，放电带电部122的电极针124的尾气气流的流动方向长度短，而且捕集板123相对于尾气气流的流动方向被配设在直角方向上。图中，附图标记125是密封气体管，附图标记126是高压电源装置，附图标记127是尾气引导管。
另外，在专利文献2中提出了一种柴油发动机的排气PM捕集装置，该柴油发动机的排气PM捕集装置如在图6中概略地表示的那样，具备针式电极131、捕集电极132和高压直流电源134。针式电极131，用于在针尖131-1的周围产生电晕放电135，使尾气中的PM133带电。捕集电极132，用于对带电的PM133进行捕集。高压直流电源134，用于在上述针式电极131与上述捕集电极132之间施加规定的直流高电压。图中，附图标记136是偏向电极。
并且，在专利文献3中提出了一种尾气净化装置，该尾气净化装置如在图7中概略地表示的那样，具备固定圆筒体141、电极棒142、高电压电源部143和刮掉部144。固定圆筒体141，构成设置在排气路径中的PM捕集用的收集电极对的一方。电极棒142，在该固定圆筒体141的中心部沿轴向延伸设置，构成收集电极对的另一方。高电压电源部143，在上述收集电极对之间形成静电场，使尾气中的PM集聚在上述固定圆筒体141的内面上。刮掉部144，沿上述固定圆筒体141的内面相对于该固定圆筒体相对转动，将堆积在该固定圆筒体内面上的PM刮掉。图中，附图标记145是排气管，附图标记146是旋转圆筒部。
另一方面，在专利文献4中提出了一种柴油发动机废气净化装置，该柴油发动机废气净化装置具备电气集尘单元、使被集尘电极捕集而滞留的PM从该集尘电极剥离的单元和对从集尘电极剥离的PM进行分离和捕集的旋风方式的分离捕集单元，该电气集尘单元具有使包含在柴油发动机的废气中的PM带电的放电电极及对带电的PM进行捕集的集尘电极。
此装置如在图8中表示其一例的那样，是以一面使废气向横向流动一面对其进行处理的方式构成的装置，具备用于对PM进行捕集的电气集尘部151和作为分离捕集部的旋风分离器152。电气集尘部151具备集尘电极154和放电电极155。集尘电极154由安装在筒状外壳156的内周面上的筒状金属体157和形成在该筒状金属体的内周面上的凹凸部158构成。放电电极155由沿此集尘电极154的轴线延伸的主电极159和在此主电极159的长度方向上以规定的间隔配设的呈放射状突出的电极针160的群构成。旋风分离器152与将通过了电气集尘部151的气体流153的流动变换成回旋流的导叶161相比构成在下游侧的部位。在此旋风分离器152的下游设置用于排出该旋风分离器内的气体的排气管162和对被离心分离了的PM进行捕集的集灰斗163。附图标记164是使被集尘电极154捕集而滞留的PM从该集尘电极剥离的剥离机构，例如由偏心马达165构成，偏心马达165利用偏心产生振动。附图标记166是用于使排气管162内的废气向集灰斗163的上部空间返回的抽气管。
即，上述构成的废气净化装置是做成以下构造的装置，即，流入到了电气集尘部151的废气中的PM因为集尘电极154与放电电极155之间的放电而被带电，被利用库仑力捕集到集尘电极154上，被捕集了的PM随气体流一起流入到导叶161，由与导叶161相比被构成于下游侧的部位的旋风分离器152对PM进行离心分离，被离心分离了的PM下降到集灰斗163内而被捕集，另一方面，净化了的废气经排气管162放出到外部。
另外，在专利文献5中公开了一种气体处理装置，该气体处理装置为具备带电凝聚部和过滤器部的气体处理装置，该带电凝聚部通过电晕放电使搭载在机动车上的柴油发动机的尾气中的捕集对象成分带电而凝聚，该过滤器部对凝聚了的成分进行捕集。该气体处理装置如以下那样构成，即，如图9、图10所示那样，将带电凝聚部170配设在上游侧，将过滤器部180配设在下游侧，带电凝聚部170的气体通路壁由筒状体171、171a等形成，另外，由配置于气体通路壁的表面近旁的导电性的筒状体171f形成低电压电极的集尘电极，由配置于这些筒状体的内部的线状体的高电压电极形成电晕电极，并且，将上述气体通路壁的筒状体形成为利用自然对流和热辐射的自然地对气体进行冷却的气体冷却部，并且，在上述筒状体的表面或表面近旁，设置对于沿上述气体通路壁的筒状体或上述导电性的筒状体的内侧表面近旁流动的气体流促进紊流的紊流促进单元171e。图中，附图标记171c是气体入口室，附图标记171b是电晕电极，附图标记171d是气体出口室。
另外，在专利文献6中记载了图11所示的使用比重油低质的燃料的柴油发动机废气处理装置，大致划分由构成电气集尘单元的管状捕集部181和构成分离捕集单元的分离捕集部182构成，为了对PM颗粒进行捕集而设置的管状捕集部181具备构成集尘电极的规定长度的、具有捕集壁面181-1k的捕集管181-1和使包含在废气中的PM带电的放电电极181-2。在构成集尘电极的捕集管181-1上，在上游侧(柴油发动机侧)的端部具备废气导入口181-1a，在下游侧的端部的轴心附近连设PM的低浓度废气导出管183，在下游侧的端部的内周面附近连设PM的高浓度废气导出部181-1b。放电电极181-2，由在构成集尘电极的捕集管181-1的轴心附近跨越大体全长延伸的主电极181-2a和在该主电极181-2a的长度方向上以所期望的间隔配设的呈放射状突出的电极针181-2b的群构成。这样构成的放电电极181-2经支承体184支承主电极181-2a的两端部，支承体184垂设于设置在捕集管181-1的废气导入口181-1a那一侧的密封空气导入管部181-1c和设置在低浓度废气导出管183的入口部位的密封空气导入管部183-1。另外，放电电极181-2根据需要由从捕集管181-1的内部绝缘的撑条隔开所期望间隔地支承。另外，放电电极181-2被配线到设置于外部的高压电源装置(未图示)，接受被控制的高压电源的供给。
设置于上述废气的流动方向的管状捕集部181的下游侧的分离捕集部182，由作为分离单元的旋风式捕集单元182-1构成。此旋风式捕集单元182-1由经连通管185-1与捕集管181-1的高浓度废气导出部181-1b连接的1台切线式旋风分离器182-1a构成，并且，在该切线式旋风分离器182-1a与上述低浓度废气导出管183之间配设用于使通过切线式旋风分离器182-1a后的净化气体与在低浓度废气导出管183内流动的低浓度废气汇合的排出管186-1。另外，在上述低浓度废气导出管183中，设置用于对向切线式旋风分离器182-1a的高浓度废气流入量及流入速度和低浓度废气放出量的流量进行调整的流量控制挡板187。
在图12中作为专利文献6的另一装置表示的柴油发动机废气处理装置，除了旋风式捕集单元182-1由2台切线式旋风分离器182-1a构成以外，具有与上述的装置同样的结构。即，在捕集管181-1的高浓度废气导出部181-1b经连通管185-1、185-2并列地连接2台切线式旋风分离器182-1a，构成旋风式捕集单元182-1，并且，在此场合，也配设用于使通过各切线式旋风分离器182-1a后的净化气体分别与在低浓度废气导出管183内流动的低浓度废气汇合的排出管186-1、186-2。
接下来，图13所示的专利文献6的旋风式捕集单元，是由处理能力不同的多个切线式旋风分离器，例如小处理能力切线式旋风分离器182-1b、中处理能力切线式旋风分离器182-1c、大处理能力切线式旋风分离器182-1d的3种旋风分离器构成的单元，成为以下构成，即，捕集管181-1的高浓度废气导出部181-1b经在放射状位置连接的连通管188-1、188-2、188-3连接各切线式旋风分离器182-1b、182-1c、182-1d，在上述各连通管188-1、188-2、188-3的高浓度废气导入口设置流量控制挡板189-1、189-2、189-3。
在这样由处理能力不同的多个切线式旋风分离器构成旋风式捕集单元的场合，不仅可与尾气气流量对应地更适当地选择使用各切线式旋风分离器，而且通过与配设在低浓度废气导出管3中的挡板一起控制对各切线式旋风分离器设置的流量控制挡板189-1、189-2、189-3，可更适当地控制向各切线式旋风分离器的废气的流入切线速度。在这里，尾气气流量与随着船舶用发动机中的主机及辅机的并列运转、单独运转而产生的运转状况的变化、发动机的负荷率对应地进行变化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2006/064805B号公报
专利文献2：日本特开平9-112246号公报
专利文献3：日本特开平6-173637号公报
专利文献4：日本特开2006-136766号公报
专利文献5：日本专利第4529013号
专利文献6：日本专利申请2010-256160号
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在上述的现有技术的柴油发动机废气净化装置中，存在以下记载的缺点。
即，记载于上述专利文献1的柴油发动机的尾气用电气式处理方法及装置具有以下问题，即，由于放电带电部122的电极针124的尾气气流的流动方向长度短，而且捕集板123相对于尾气气流的流动方向配设在直角方向上，另外，尾气气流直接冲击捕集板123，所以，流过阻力(压力损失；压损)大，另外，由于捕集板123薄，尾气气流的流动方向长度短，所以，存在PM过而不停的担心，存在不能充分地提高PM捕集效率的危险，另外，对于一旦通过了捕集板123的PM，不再次通过电晕放电来使其带电进行捕集，而是就这样排出。
另外，在上述专利文献1中，没有公开或暗示以下技术思想，即，将捕集板做成在尾气气流的流动方向上长尺寸的管状，并且，在管状捕集部的管轴方向上设置电极针，呈现出使PM颗粒一面在尾气气流的流动方向上流动，一面重复堆积/剥离的跳跃现象，由此使其成长，利用此成长现象，使尾气气流的管状捕集部内面附近的PM的粒径粗大化以便容易由旋风分离器捕集，并且，使PM的浓度上升，选择性地抽出此PM的粒径大而且浓度浓缩成了高浓度的尾气气流，由旋风分离器对PM颗粒的大部分进行捕集，使没有捕集完而残留了很少量的PM颗粒向导入管(排气管)回流，使其再粗大化/再捕集。
另外，记载于上述专利文献2的排气PM捕集装置及记载于专利文献3的尾气净化装置，具有以下缺点，即，因为放电电压和捕集偏向电压是相同电位，所以，难以将两电压设定为各自的适当条件，另外，为了防止偏向电极与捕集电极之间的火花发生而不得不增大其间隔，因此，没有被捕集而在捕集区间过而不停的PM变多，捕集效率下降，并且，为了提高捕集效率需要增大捕集部的容量，不得不使装置的大型化，作为希望小型轻量化的船舶用部件不适当。
另外，在上述专利文献2中记载有以下内容，即，做成成为排气的通道的隧道状的电极，在捕集电极132的隧道内使得与隧道具有大致相同的轴心地配设针式电极131和偏向电极136的电极结合体，粗而长的电极结合体跨越管状捕集部的大体全长地内插在其中，形成为格子状。另外，在上述专利文献3中记载了以下内容，即，在实施例6的0033段中记载了“……放电电极对及构成收集电极对的各一方的电极棒42沿固定圆筒体41的中心线下垂，……在固定圆筒体41的下部侧面设置大直径的排气口，下游侧排气管45被嵌入到排气口中……。”，在0035段中，记载了“旋转圆筒部46的下部具有小直径的切头圆锥形状，……从旋转圆筒部46的内面向上方立设长尺寸的杆(刮掉部)44，杆44的外缘与固定圆筒体41的大直径部的内面接触。”，在0036段中记载了“……柴油机颗粒在放电空间通过电极棒42与固定圆筒体41……之间的电晕放电……带电了的柴油机颗粒被……静电场吸引而堆积在固定圆筒体41的大直径部的内面上。”，并且，在0037段中记载了“随着旋转圆筒部46的旋转，杆44与固定圆筒体41的大直径部的内面接触着以低速旋转，使堆积在大直径部的内面上的柴油机颗粒层落下，……落下了的柴油机颗粒聚集在收集箱中……可除去。”，虽然形成有管状捕集部，但在记载于专利文献3中技术中，将捕集电极做成在尾气气流的流动方向上长尺寸的固定圆筒部(管状)，并且，在管状捕集部的管轴方向上保持间隔地设置电极针，使PM一面沿尾气气流的流动方向流动一面堆积，用杆将堆积了的PM颗粒刮掉，关于该技术，很担心当被刮掉时飞散的PM颗粒的一部分从被嵌入到设置于收集箱的前方的大直径的排气口中的下游侧排气管排出。
因此，记载于专利文献2、3的技术，也与记载于上述专利文献1的技术同样地没有公开或暗示以下技术思想，即，将捕集板做成在尾气气流的流动方向上长尺寸的管状，并且，在管状捕集部的管轴方向上设置电极针，呈现出使PM颗粒一面在尾气气流的流动方向上流动，一面重复堆积/剥离的跳跃现象，由此使其成长，利用此成长现象，使尾气气流的管状捕集部内面附近的PM的粒径粗大化以便容易由旋风分离器捕集，并且，使PM的浓度上升，选择性地抽出此PM的粒径大而且浓度浓缩成了高浓度的尾气气流，由旋风分离器对PM颗粒的大部分进行捕集，使没有捕集完而残留了很少量的PM颗粒向导入管(排气管)回流，使其再粗大化/再捕集。
另一方面，记载于上述专利文献4的柴油发动机废气净化装置采用以下方式，即，被捕集了的PM颗粒在电气集尘部151的集尘电极154、筒状外壳156的内周壁面(捕集管壁)上形成大的块，此PM块因为自然剥离或机械的剥离机构的作用而从集尘电极154、捕集管壁脱离后进行混合，在旋风分离器152中从废气中离心分离此脱离后进行了混合的PM块，再捕集到集灰斗163中，在此方式中具有以下缺点，即，因为使废气的全部量流往由配设在筒状外壳156内的伴随着全部废气量的混合的导叶161构成的旋风分离器152，使PM进行离心分离，所以，必然需要配置大型的导叶161的大型的旋风分离器152，设备成本及运行成本高，另外，因为构造上不能设置多个旋风分离器152，所以，不能应对由发动机的负荷率的大的变动带来的尾气气流量的大幅度的增减，而且，因为不具备适当地控制旋风分离器导入部的废气气流速的单元，所以，不能维持高的PM捕集率，而且不能消除由在旋风分离器的过大的压损导致的燃料消费率的恶化等问题。
另外，在上述专利文献4中，将捕集板做成在尾气气流的流动方向上长尺寸的管状，并且，在管状捕集部的管轴方向设置电极针，使PM颗粒一面在尾气气流的流动方向上流动一面堆积在管状捕集部内面附近，由旋风分离器进行捕集，但记载于该专利文献4的技术也与记载于上述专利文献1～3的技术同样地没有公开或暗示以下技术思想，即，使尾气气流的PM的粒径粗大化以便容易由旋风分离器捕集，并且，使尾气气流的管状捕集部内面附近的PM的浓度上升，选择性地仅抽出此PM的粒径大而且浓度浓缩成了高浓度的尾气气流的管状捕集部内面附近的流动，集中地由旋风分离器对PM颗粒的大部分进行捕集，使没有捕集完而残留了很少量的PM颗粒向导入管(排气管)回流，使其再粗大化/再捕集。
并且，记载于专利文献5的气体处理装置是车载用的小型的气体处理装置，是涉及以下气体处理装置的技术，即，该气体处理装置通过将带电凝聚部170配设在上游侧、将过滤器部180配设在下游侧来构成，在带电凝聚部170设置将尾气分流成多股的气体入口室171c，并且，气体通路壁由筒状体171f形成，而且该筒状体171f露出在外气中，作为气体通路壁的该筒状体171f形成为通过利用自然对流和热辐射的自然散热对气体进行冷却的气体冷却部，其后使分流了的尾气在气体出口室171d再混合。该气体处理装置，不是从管状捕集部流出的尾气不会在PM颗粒的捕集工序以前进行再混合的技术。记载于此专利文献5的气体处理装置，在筒状体171f的内表面或其内表面的近旁设置对于气体流动的紊流促进单元171e，具有特别是在筒状体的表面近旁促进气体的紊流化、增大流路截面方向的搅拌作用的缺点。
另外，记载于此专利文献5的气体处理装置，尽管将捕集壁做成在尾气气流的流动方向上长尺寸的管状的筒状体，并且，在该管状捕集部的管轴方向设置电极针，使PM颗粒一面沿尾气气流的流动方向流动，一面堆积在该管状捕集部内面附近，对其进行捕集，但此专利文献5也与上述专利文献1～4同样地没有公开或暗示以下技术思想，即，使尾气气流的PM的粒径粗大化以便容易由设置在下游侧的旋风分离器捕集，并且，使尾气气流的管状捕集部内面附近的PM的浓度上升，选择性地仅抽出此PM的粒径大而且PM浓度高的尾气气流的管状捕集部内面附近的流动，集中地由旋风分离器对PM颗粒的大部分进行捕集，使没有捕集完而残留了很少量的PM颗粒向导入管(排气管)回流，使其再粗大化/再捕集。
另一方面，记载于专利文献6的气体处理装置使用复杂的装置，即，在该装置中，作为分离捕集部182，由切线式旋风分离器182-1a或处理能力不同的多个切线式旋风分离器，例如小处理能力切线式旋风分离器182-1b、中处理能力切线式旋风分离器182-1c、大处理能力切线式旋风分离器182-1d的3种旋风分离器构成。另外，需要一面以向各旋风分离器流入的尾气气流速成为最佳的方式进行控制，一面由各旋风分离器确实地捕集PM颗粒，并且，使从各旋风分离器排出的气体的PM的低浓度确实地下降、稀化了的尾气从废气排出管186-1、186-2与低浓度废气导出管183汇合。
并且，记载于此专利文献6的气体处理装置，因为在作为分离捕集部182设置单个切线式旋风分离器182-1a的场合，切线式旋风分离器装置的集尘特性具有流入的气体流的速度依存性，所以，担心获得高的捕集率的发动机的旋转速度、负荷率等的运转条件的变动范围受到一些制约。另一方面，虽然作为分离捕集部182使切线式旋风分离器182-1a为处理能力不同的多个切线式旋风分离器，或由小处理能力切线式旋风分离器182-1b、中处理能力切线式旋风分离器182-1c、大处理能力切线式旋风分离器182-1d的3种旋风分离器构成，由此使得运转条件受到制约的担心减少，但仍然存在装置的大型化及控制复杂化的担心。
本发明就是为了消除上述现有技术的缺点而作出的，其目的在于提供一种船舶用柴油发动机废气处理装置，在该船舶用柴油发动机废气处理装置中，特别是为了替代通过在全部废气量流动的通路内配设导叶来构成旋风分离器的、记载于专利文献4的柴油发动机废气净化装置的方式，以及替代分离捕集部由处理能力不同的多个切线式旋风分离器，例如小处理能力切线式旋风分离器、中处理能力切线式旋风分离器、大型处理能力切线式旋风分离器的3种旋风分离器构成的、记载于专利文献6的气体处理装置等，在管状捕集部的下游侧的轴心附近设置粒状物质的低浓度废气导出管，在该管状捕集部的下游侧的内周面附近设置高浓度废气导出部，在粒状物质的高浓度废气导出部连设对上述粒状物质进行捕集的集尘单元，并且，设置使净化气体从集尘单元向船舶用柴油发动机与管状捕集部之间回流的回流配管，而且设置对在该回流配管内回流的尾气的动能施加单元，并且，做成通过控制配设在上述低浓度废气导出管中的挡板的开度及/或控制对于上述尾气的动能施加单元来控制向上述集尘单元的废气流入速度的构造。
用于解决课题的技术手段
本发明的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置具备电气集尘单元和集尘单元；该电气集尘单元具有使包含在使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机的废气中的粒状物质带电的放电电极和构成对带电的上述粒状物质进行捕集的集尘电极的规定长度的管状捕集部，而且，上述放电电极由在上述管状捕集部内配设在管轴方向上的主电极和在该主电极上隔开间隔配设的呈放射状突出的多根电极针构成；该集尘单元对从上述管状捕集部剥离了的粒状物质进行分离和捕集；该使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置的特征在于：在上述管状捕集部的下游侧的轴心附近设置粒状物质的低浓度废气导出管，在该管状捕集部的下游侧的内周面附近设置高浓度废气导出部，在粒状物质的高浓度废气导出部连设对上述粒状物质进行捕集的集尘单元，并且，设置使通过上述集尘单元后的净化气体从该集尘单元向上述船舶用柴油发动机与上述管状捕集部之间回流的回流配管，而且设置对在该回流配管内回流的尾气的动能施加单元，并且，成为通过控制被配设在上述低浓度废气导出管中的挡板的开度及/或控制对于上述尾气的动能施加单元，来对向上述集尘单元的废气流入速度进行控制的构造。
另外，本发明的船舶用柴油发动机废气处理装置是使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，该使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置具备电气集尘单元和集尘单元；该电气集尘单元具有使包含在使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机的废气中的粒状物质带电的放电电极和构成对带电的上述粒状物质进行捕集的集尘电极的规定长度的管状捕集部，而且，上述放电电极由在上述管状捕集部内配设在管轴方向上的主电极和在该主电极上隔开间隔配设的呈放射状突出的多根电极针构成；该集尘单元对从上述管状捕集部剥离了的粒状物质进行分离和捕集；该使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置的特征在于：在上述管状捕集部的下游侧的轴心附近设置粒状物质的低浓度废气导出管，在该管状捕集部的下游侧的内周面附近设置高浓度废气导出部，在粒状物质的高浓度废气导出部连设对上述粒状物质进行捕集的集尘单元，并且，设置使通过上述集尘单元后的净化气体从该集尘单元向上述船舶用柴油发动机与上述管状捕集部之间回流的回流配管，而且设置对在该回流配管内回流的尾气的动能施加单元，并且，成为通过控制被配设在上述低浓度废气导出管中的挡板的开度及/或控制对于尾气的动能施加单元，来对向上述集尘单元的废气流入速度进行控制的构造，并且，在上述回流配管上设置将通过上述集尘单元后的净化气体的一部分作为EGR气体进行分流的分支部，成为经与该分支部相连的EGR配管及EGR阀使上述EGR气体向发动机的吸气进行回流的结构。
作为上述本发明装置的上述集尘单元，可采用切线式旋风分离器或冲撞式惯性力颗粒分离器。
另外，本发明装置，最好在与船舶用柴油发动机的排气岐管相连的上述管状捕集部的上游设置尾气冷却器，而且在该尾气冷却器的更上游部与上述集尘单元之间配设上述回流配管。
在本发明装置中，作为对在上述回流配管内回流的尾气的动能施加单元，最好采用鼓风机或高压气体喷出管嘴。
另外，最好上述回流配管被配设成，使回流的尾气以相对于上述排气管的倾斜角度为15°至60°的流入角流入。
并且，最好上述回流配管被配设成，向上述排气管内突出且指向尾气流出方向地进行开口。
本发明装置，最好在上述EGR配管上配置对尾气进一步进行净化的洗涤器。
并且，本发明装置最好在上述EGR配管上设置对EGR气体进行冷却的EGR冷却器。
另外，本发明装置最好在上述尾气冷却器与上述电气集尘单元之间的排气管、上述洗涤器与上述EGR冷却器之间的EGR配管以及上述EGR冷却器的后方的EGR配管的至少1处配设将冷凝水分离除去的汽水分离器。
发明的效果
本发明的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置取得以下记载的效果。
(1)在管状捕集部中，废气中的PM被捕集在管状的捕集壁面上成为块状，一面此PM块重复在管状的捕集壁面附着和剥离，一面PM在管状的捕集壁面附近逐渐地浓缩化下去，成为高浓度地包含了PM的废气气流向下游流动。PM的高浓度废气与因为PM在管状捕集部的轴心附近逐渐地稀化下去而仅低浓度含有PM的低浓度废气分离，该分离了的PM的高浓度废气从管状的捕集壁面附近的高浓度排出部向作为集尘单元的切线式旋风分离器或冲撞式惯性力颗粒分离器导入部分流，由鼓风机施加动能而成为高压/高速流，通过被向由切线式旋风分离器或冲撞式惯性力颗粒分离器构成的捕集部引导，PM颗粒的大部分由此捕集部捕集，另外，没有捕集完而残留了很少量的PM颗粒向导入管(排气管)回流，不会出现来自旋风分离器等的排出流与来自管状捕集部的低浓度废气混合排出的情况，所以，在本发明装置中，能够长期稳定地使排出气体中的PM浓度极低，能够维持高的清洁度。
(2)由于使来自旋风分离器等捕集部的排出流向管状捕集部回流，即，即使万一在捕集部的捕集率变低一些而导致PM颗粒残留，也是以来自捕集部的全部废气不排出到外部的方式回流，所以，能够将捕集部构成为小型/简便的装置或简易的控制系统。
(3)通过设置鼓风机，即使使用流过阻力大的集尘单元，也能够使PM颗粒顺利地向导入管回流，而且，能够适当地控制向旋风分离器的流入切线速度或向冲撞式惯性力颗粒分离器的流入速度，即向冲撞板的微颗粒的冲撞速度，能够提高在捕集部中的捕集效率。
(4)通过使回流配管向导入管(排气管)内突出，且使其指向尾气流出方向地进行开口，能够由鼓风机施加动能，使升压/增速了的回流向尾气的流动方向喷出，发挥喷射器效果，通过对在导入管的上游流动的尾气气流进行吸引、使其增速，能够使排气阻力减少，提高发动机效率/燃料消费率。
(5)通过使回流配管相对于导入管(排气管)以锐角(15°≦θ≧60°)配设和开口，使由鼓风机施加动能而升压/增速了的回流以沿尾气的流动方向的速度成分变多的方式倾斜地喷出，由此发挥喷射器效果，通过对在导入管的上游流动的尾气气流进行吸引、使其增速，可使排气阻力减少，提高发动机效率/燃料消费率。
(6)如果向气体冷却器的上游侧回流，则因为通过捕集管/旋风分离器、冲撞式惯性力颗粒分离器等捕集部/回流配管等而降低了温度的气体混流，向气体冷却器的流入气体温度下降，并且，通过气体冷却器的气体流量增加使得流速增加，在传热面的传热特性提高，热交换量增加，从气体冷却器流出的尾气温度下降，流入到放电部的气体的温度下降，可效率更高地除去包含在尾气中的以碳、硫酸盐等ISF成分及SOF成分为主体的作为有害的粒状物质的PM，以高的水平实现/维持尾气的净化率。
(7)如果向气体冷却器的下游侧回流，则通过气体冷却器的气体流量不增加，所以，可使用与向气体冷却器的上游侧回流的场合相比小型的、应对小流量的气体冷却器，能够使装置小型化、廉价。
(8)通过将旋风分离器、冲撞式惯性力颗粒分离器等捕集部的下游作为EGR气体分支，向吸气配管压送/回流，能够降低燃烧温度，对NOx的发生进行抑制，而且使从燃烧室表面的热损失减少，提高燃料消费率。
(9)通过与EGR气体分支部相比在上游侧的回流配管上设置鼓风机，能够由1台鼓风机同时地进行用于提高捕集率的向旋风分离器、冲撞式惯性力颗粒分离器等捕集部的流入速度的增速/适当化以及向捕集管的回流和向EGR气体的吸气管的压送，可谋求装置的小型/轻量化/低成本化。
(10)通过在EGR配管上设置EGR冷却器，能够使EGR气体成为更低温，获得通过吸气温度的下降、高的EGR率的确保等产生的各种作用/效果。
(11)通过在尾气冷却部的下游设置汽水分离器，可预先从通过了气体冷却部的尾气中将因为燃烧而产生的水蒸气、SOF成分、硫酸盐分、碳等悬浮的冷凝水分离除去，能够谋求来自本发明装置的排出气体的清洁化，并且谋求减轻对装置的腐蚀的担心和减轻在EGR规格下洗涤器的负荷。
(12)通过在EGR配管上设置洗涤器，在其下游设置汽水分离器，能够有效地除去未能由集尘单元完全捕集/除去的二氧化硫气体、PM(碳黑、SOF、硫酸盐)等的残存成分，使其含有量进一步减少，EGR气体变得更清洁，并且，使分流的EGR气体的温度进一步下降，可有效地防止SOF、硫酸盐对发动机构成部件的腐蚀，并且，降低燃烧温度，对NOx的发生进行抑制，而且使从燃烧室表面的热损失减少，提高燃料消费率。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施例装置的整体构成的概略纵剖视图。
图2是表示本发明的第2实施例装置的整体构成的概略纵剖视图。
图3是放大地表示本发明的第3的实施例装置的要部的概略纵剖视图。
图4是放大地表示本发明的第4实施例装置的要部的概略纵剖视图。
图5是表示现有技术的柴油发动机废气处理装置的一例的概略纵剖视图。
图6是表示现有技术的柴油发动机废气处理装置的一例的概略纵剖视图。
图7是表示现有技术的柴油发动机废气处理装置的一例的概略纵剖视图。
图8是表示现有技术的柴油发动机废气处理装置的一例的概略纵剖视图。
图9是表示现有技术的柴油发动机废气处理装置的一例的概略纵剖视图。
图10是图9所示的柴油发动机废气处理装置的部分放大剖视图。
图11是表示现有技术的柴油发动机废气处理装置的一例的概略纵剖视图。
图12是表示图11所示的现有技术的柴油发动机废气处理装置的另一例的概略纵剖视图。
图13是示意地表示图11、图12所示的现有技术的柴油发动机废气处理装置中的旋风式捕集单元的另一例的说明图。
具体实施方式
图1所示的本发明的第1实施例装置，例示出使用旋风分离器的回流方式的柴油发动机废气处理装置，该柴油发动机废气处理装置采用了以下方式，即，船舶用柴油发动机废气处理装置具有放电电极及管状捕集部，并且具备旋风方式的分离捕集单元；该放电电极使包含在使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机的废气中的粒状物质带电；该管状捕集部构成对带电的上述粒状物质进行捕集的集尘电极；该旋风方式的分离捕集单元对从管状捕集部剥离了的粒状物质进行分离和捕集；在该船舶用柴油发动机废气处理装置的、来自设置在上述管状捕集部的下游侧的内周面附近的粒状物质的高浓度废气导出部的配管上，设置由切线式旋风分离器构成的旋风式捕集单元，将从高浓度废气导出部排出的高浓度废气气流导入到切线式旋风分离器中，对大直径颗粒进行捕集/处理，并且，由鼓风机对含有未能由该旋风分离器除去的细径颗粒的废气气流施加动能，进行升压/增速，经由回流配管使其向导入管(排气管)压送/回流。
使用此旋风分离器的回流方式的船舶用柴油发动机废气处理装置，大致划分由电气集尘部1和旋风方式的分离捕集单元2构成。为了捕集PM颗粒而设置的电气集尘部1具备构成集尘电极的规定长度的捕集管1-1和使包含在废气中的PM带电的放电电极1-2。构成集尘电极的捕集管1-1，在上游侧(柴油发动机侧)的端部具有废气导入管(排气管)1-1a，在下游侧的端部的轴心附近连设PM的低浓度废气导出管3，在下游侧的端部的内周面附近连设PM的高浓度废气导出部1-1b。放电电极1-2由主电极1-2a和电极针1-2b的群构成。主电极1-2a在构成集尘电极的捕集管1-1的轴心附近跨越大体全长地延伸。电极针1-2b的群，在该主电极1-2a的长度方向上以所期望的间隔配设，以放射状突出。这样构成的放电电极1-2经支承体4支承主电极1-2a的两端部。支承体4垂设于设置在捕集管1-1的废气导入管部1-1a那一侧的密封空气导入管部1-1c和设置在低浓度废气导出管3的入口部位的密封空气导入管部3-1。另外，放电电极1-2根据需要由从捕集管1-1的内部绝缘的撑条隔开所期望间隔地支承。另外，该放电电极1-2被配线到设置在外部的高压电源装置(未图示)，接受被控制的高压电源的供给。
设置在上述废气的流动方向上的电气集尘部1的下游侧与上游侧之间的旋风方式的分离捕集单元2，由作为分离单元的旋风式捕集部2-1和来自旋风式捕集部2-1的回流配管2-2构成。此旋风式捕集部2-1由1台切线式旋风分离器2-1a构成，切线式旋风分离器2-1a经连通管5-1及高浓度废气配管5-2与设置在电气集尘部1的捕集管1-1的下游侧的内周面附近的高浓度废气导出部1-1b连接。并且，在该切线式旋风分离器2-1a与电气集尘部1的捕集管1-1的上游侧的废气导入管1-1a之间配设用于使通过切线式旋风分离器2-1a后的净化气体与在废气导入管1-1a内流动的废气汇合的回流配管2-2及连通管5-3。
另外，鼓风机7设置在上述连通管5-1与切线式旋风分离器2-1a之间的高浓度废气配管5-2上。此鼓风机7用于对废气气流施加动能，使其升压/增速，提高在切线式旋风分离器2-1a中的捕集率，以及经由回流配管2-2使含有未能由切线式旋风分离器2-1a除去的细径颗粒的废气气流向废气导入管1-1a确实地压送/回流。另外，虽然没有图示，但鼓风机7也可设置在回流配管2-2上。另外，虽然没有图示，但除了设置在高浓度废气配管5-2或回流配管2-2上的鼓风机7外，也可设置高压气体喷出管嘴，使高压气体喷出，对废气气流施加动能。并且，在上述低浓度废气导出管3中设置用于对向切线式旋风分离器2-1a的高浓度废气流入量及流入速度和低浓度废气放出量的流量进行调整的流量控制挡板8。
在上述图1所示的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置中，通过构成集尘电极的该捕集管1-1的内壁与放电电极1-2之间的放电，使从废气导入管1-1a流入到了捕集管1-1内的废气中的PM带电，所以，带电的PM颗粒被利用库仑力捕集到捕集管1-1的内壁上。在被捕集在了捕集管1-1的内周壁上的PM颗粒上，随着时间的经过，从轴心附近的尾气气流捕集了的PM颗粒进一步堆积，逐渐地成长而成为块状，此PM块一面重复由排气流进行的剥离和利用通过放电(带电)产生的库仑力进行的在管状捕集壁的再附着，一面在捕集管内壁的近旁浓缩，一面流动下去，成为高浓度地包含了PM的废气气流，同时，在捕集管1-1的大体轴心部附近流动的废气中的PM被捕集到捕集管内壁上，逐渐地稀化，成为仅低浓度地含有PM的废气气流，向下游流动下去。即，从废气导入管1-1a流入到了捕集管1-1内的废气，在流过电气集尘部1的过程中，被分离成PM的高浓度废气气流和低浓度废气气流，高浓度废气气流沿捕集管内壁的近旁流动，低浓度废气气流沿捕集管1-1的大体轴心部附近流动，分别成为分离了的那样的状态，向捕集管1-1的下游流动下去。然后，在捕集管1-1的下游，沿捕集管内壁的近旁流动来的PM的高浓度废气气流被从该捕集管1-1的高浓度废气导出部1-1b经连通管5-1及高浓度废气配管5-2导入到切线式旋风分离器2-1a中，大直径的PM颗粒被进行离心分离。在由此切线式旋风分离器2-1a对大直径的PM颗粒进行捕集后，包含未能由该切线式旋风分离器2-1a除去的细径的PM颗粒的大体净化了的废气气流，在回流配管2-2内流动，经上游侧的连通管5-3与在废气导入管1-1a内流动的废气气流汇合，在此时，由鼓风机7对含有细径的PM颗粒的被净化了的废气气流施加动能，进行升压/增速，由回流配管2-2向废气导入管1-1a压送/回流。
根据上述图1所示的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，取得以下记载的作用效果。
(1)使通过了旋风分离器2-1a的包含细径颗粒的废气气流(回流气体)向来自发动机的尾气气流回流/压送/混合，由捕集管1-1再次重复进行放电→颗粒的带电→在捕集管内壁面的附着→剥离，使其大直径颗粒化，作为高浓度废气气流进行分离，能够由旋风分离器2-1a确实地除去。
(2)通过使旋风分离器2-1a后的废气气流回流，能够一面维持或提高被排出的气体的PM等的捕集率，即，维持或提高低浓度排出气体的清洁度，一面与尾气气流量对应，该尾气气流量与伴随着船舶用发动机中的主机及辅机的并列运转、单独运转的运转状况的变化、发动机的负荷率对应地变化。另外，不用设置多台处理能力不同的各切线式旋风分离器，能够使装置整体小型/紧凑，并且，装置的控制也变得简单，控制软件/装置也变得简单，成为廉价、可靠性高的装置。
(3)通过鼓风机7的设置，即便切线式旋风分离器2-1a的尾气气流的流过阻力大一些，也能够顺利地使含有细径的PM颗粒的被净化了的废气气流向废气导入管1-1a回流，而且能够适当地控制向切线式旋风分离器2-1a的流入切线速度，在该旋风分离器中的捕集效率也上升。另外，鼓风机7的设置位置在旋风分离器前后的哪个位置都可以，在鼓风机设置位置处于旋风分离器上游侧的场合，容易将向旋风分离器的流入切线速度维持得高，获得高捕集率，另一方面，在处于旋风分离器下游侧的场合，鼓风机7的吸引阻力大，尽管有些担心湍振，但PM颗粒等在风机叶片表面的附着少，而且气体的温度降低，所以，鼓风机7容易确保耐久性。
(4)通过使回流配管如图1所示的那样向废气导入管1-1a内突出，而且使其前端开口部以指向尾气流出方向的方式折曲，由鼓风机7施加动能，使升压/增速了的回流喷出，发挥喷射器效果，使其吸引沿废气导入管1-1a流动来的尾气气流，能够使排气阻力减少，谋求发动机效率的上升。
图2所示的本发明的第2实施例装置，例示了使用冲撞式惯性力颗粒分离器的回流方式的船舶用柴油发动机废气处理装置，除了将大直径颗粒的捕集单元变更成冲撞式惯性力颗粒分离方式以外，其它具有与上述第1的实施例装置大体同样的结构。
即，图2所示的本发明的第2实施例装置，采用了以下方式，即，船舶用柴油发动机废气处理装置具有放电电极及管状捕集部；该放电电极使包含在使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机的废气中的粒状物质带电；该管状捕集部构成对带电的上述粒状物质进行捕集的集尘电极；该船舶用柴油发动机废气处理装置还具备对从管状捕集部剥离了的粒状物质进行分离和捕集的单元；在该船舶用柴油发动机废气处理装置的、来自设置在上述管状捕集部的下游侧的内周面附近的粒状物质的高浓度废气导出部的配管上设置由冲撞式惯性力颗粒分离器构成的捕集单元，该冲撞式惯性力颗粒分离器由容器和冲撞板构成，将从高浓度废气导出部排出的高浓度废气气流导入到冲撞式惯性力颗粒分离器中，对大直径颗粒进行捕集/处理，并且，由鼓风机对含有未能由该冲撞式惯性力颗粒分离器除去的细径颗粒的废气气流施加动能，进行升压/增速，经由回流配管，向导入管(排气管)压送/回流。
在此图2所示的本发明的第2实施例装置中，在上述废气的流动方向上的电气集尘部1的下游侧与上游侧之间设置的分离捕集单元12，由冲撞式惯性力颗粒分离器方式的分离捕集单元12-1和来自该分离捕集单元12-1的回流配管12-2构成。此冲撞式惯性力颗粒分离器方式的分离捕集单元12-1由1台冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a构成，冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a经连通管15-1及高浓度废气配管15-2与设置在电气集尘部1的捕集管1-1的下游侧的内面周附近的高浓度废气导出部1-1b连接，并且，在该冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a与电气集尘部1的捕集管1-1的上游侧的废气导入管1-1a之间配设用于使通过冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a后的净化气体与在废气导入管1-1a内流动的废气汇合的回流配管12-2及连通管15-3。冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a具有冲撞板12-1b，冲撞板12-1b使废气与内部冲撞，使含有的PM颗粒等分离/落下而除去。另外，连通管15-3相对于废气导入管1-1a使气体流入角度θ倾斜15°～60°设置。这是为了通过使由设置在高浓度废气配管15-2上的鼓风机7施加动能、升压/增速了的回流倾斜地喷出，发挥喷射器效果。在这里，将气体流入角度θ规定为15°～60°，是因为，当不足15°时，构成汇合部的配管部件的沿捕集管1-1的轴向长度变长，装置大型化，另一方面，如果超过60°，则不能充分地获得喷射器效果。
根据上述图2所示的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，取得以下记载的作用效果。
(1)使通过了冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a的包含细径颗粒的废气气流(回流气体)向来自发动机的尾气气流回流/压送/混合，由捕集管1-1再次重复进行放电→颗粒的带电→在捕集管内壁面的附着→剥离，使其大直径颗粒化，作为高浓度废气气流进行分离，由冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a确实地除去。
(2)通过使冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a后的废气气流回流，能够一面维持或提高被排出的气体的PM等的捕集率，即，维持或提高低浓度排出气体的清洁度，一面与尾气气流量对应，该尾气气流量与伴随着船舶用发动机中的主机及辅机的并列运转、单独运转的运转状况的变化、发动机的负荷率对应地变化。另外，也不用设置多台处理能力不同的各冲撞式惯性力颗粒分离器，能够使装置整体小型/紧凑，并且，装置的控制变得简单，控制软件/装置也变得简单，成为廉价、可靠性高的装置。
(3)通过鼓风机7的设置，即便冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a的尾气气流的流过阻力大一些，也能够使含有细径的PM颗粒的被净化了的废气气流顺利地向废气导入管1-1a回流，而且，能够适当地控制向冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a的流入速度，即微颗粒向冲撞板12-1b的冲撞速度，在冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a中的捕集效率也上升。另外，鼓风机7的设置位置在冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a的前后哪个位置都可以，在鼓风机设置位置处于冲撞式惯性力颗粒分离器上游侧的场合，容易将微颗粒向冲撞板的冲撞速度维持得高，获得高捕集率，另一方面，在处于冲撞式惯性力颗粒分离器下游侧的场合，鼓风机7的吸引阻力大，尽管有些担心湍振，但PM颗粒等在风机叶片表面的附着少，而且气体的温度下降，所以，鼓风机7容易确保耐久性。
(4)通过将回流配管(连通管15-3)的倾斜角度θ(气体流入角度)如图2所示的那样相对于废气导入管1-1a设定为15～60°，由鼓风机7施加动能，使升压/增速了的回流喷出，发挥喷射器效果，通过对沿废气导入管1-1a流动来的尾气气流进行吸引，能够使排气阻力减少，谋求发动机效率的上升。
图3所示的本发明的第3实施例装置是表示上述图2所示的使用冲撞式惯性力颗粒分离器的回流方式的船舶用柴油发动机废气处理装置的另一实施例的装置，除了在管状捕集部的上游侧配置气体冷却器、在该气体冷却器的上游或下游使回流配管开口来构成以外，具有与上述第2的实施例装置大体同样的结构。
即，图3所示的本发明的第3实施例装置采用以下方式：船舶用柴油发动机废气处理装置具有放电电极和管状捕集部；该放电电极使包含在使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机的废气中的粒状物质带电；该管状捕集部构成对带电的上述粒状物质进行捕集的集尘电极；该船舶用柴油发动机废气处理装置还具备对从管状捕集部剥离了的粒状物质进行分离和捕集的单元；在该船舶用柴油发动机废气处理装置的、来自设置在上述管状捕集部的下游侧的内周面附近的粒状物质的高浓度废气导出部的配管上，设置由冲撞式惯性力颗粒分离器构成的捕集单元，该冲撞式惯性力颗粒分离器由容器和冲撞板构成，将从高浓度废气导出部排出的高浓度废气气流导入到冲撞式惯性力颗粒分离器中，对大直径颗粒进行捕集/处理，并且，由鼓风机对含有未能由该冲撞式惯性力颗粒分离器除去的细径颗粒的废气气流施加动能，进行升压/增速，经由回流配管向导入管(排气管)压送/回流。在该方式中，在管状捕集部的上游侧配置气体冷却器，在该气体冷却器的上游或下游使回流配管开口，使由冲撞式惯性力颗粒分离器对大直径颗粒进行捕集后的净化气体向废气导入管回流。
此图3所示的本发明的第3实施例装置，成为以下构成，即，作为设置在上述废气的流动方向上的电气集尘部1的下游侧与上游侧之间的分离捕集单元12，由冲撞式惯性力颗粒分离器方式的分离捕集单元12-1和来自该分离捕集单元12-1的回流配管12-2a构成，并且，在电气集尘部1的上游侧配设用于使尾气的温度下降的气体冷却器(尾气冷却器)18。上述冲撞式惯性力颗粒分离器方式的分离捕集单元12-1，与上述图2所示的使用冲撞式惯性力颗粒分离器的回流方式的船舶用柴油发动机废气处理装置同样地由1台冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a构成，冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a经连通管15-1及高浓度废气配管15-2与设置在电气集尘部1的捕集管1-1的下游侧的内周面附近的高浓度废气导出部1-1b连接。并且，在该冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a与电气集尘部1的捕集管1-1的上游侧的废气导入管1-1a之间，配设用于使通过冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a后的大体被净化了的废气与在废气导入管1-1a内流动的废气汇合的回流配管12-2a、12-2b及连通管15-3a、15-3b。冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a具有冲撞板12-1b，冲撞板12-1b使废气与内部冲撞，使含有的PM颗粒等分离/落下而除去。另外，连通管15-3b与上述第2实施例装置同样地为了发挥喷射器效果而相对于废气导入管1-1a使气体流入角度θ倾斜成15～60°地设置。
为了使尾气的温度下降而设置在电气集尘部1的上游侧的气体冷却器(尾气冷却器)18，如图示的那样设置在废气导入管1-1a上。在此气体冷却器18的上游或下游分别配设回流配管12-2a、12-2b及连通管15-3a、15-3b。众所周知，如果在尾气被导入到电气集尘部1中以前使全部尾气的温度下降，则因为SOF成分、硫酸盐成分的冷凝被促进，所以，废气中的SOF成分及硫酸盐成分的捕集率提高。本实施例装置，是在使用冲撞式惯性力颗粒分离器的回流方式的船舶用柴油发动机废气处理装置中采用此技术的装置。另外，作为使尾气的温度下降的方法，存在以下方法等，即，在船舶中例如将原有的同流换热器等热交换装置作为尾气冷却器设置，或设置水或海水的喷雾装置等，一面使其水滴凝聚一面使其完全地蒸发，那时从尾气吸走气化热，降低温度。
根据上述图3所示的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，取得以下记载的作用效果。
(1)如果使通过了冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a的包含细径颗粒的废气气流(回流气体)向气体冷却器18的上游侧回流，则因为通过捕集管/冲撞式惯性力颗粒分离器/回流配管等而降低了温度的尾气混流，向气体冷却器(尾气冷却器)18的流入气体温度下降，并且因为通过气体冷却器18的气体流量增加，流速增加，在传热面的传热特性提高，热交换量增加，从气体冷却器18流出的尾气的温度下降，流入到放电部的气体的温度下降，可效率更高地将包含在尾气中的以碳、硫酸盐等ISF成分及SOF成分为主体的作为有害的粒状物质的PM除去，能够以高的水平实现尾气的净化率。
(2)如果使通过了冲撞式惯性力颗粒分离器12-1a的包含细径颗粒的废气气流(回流气体)向气体冷却器(尾气冷却器)18的下游侧回流，则由于通过气体冷却器18的气体流量没有增加，所以，可使用小型、应对小流量的气体冷却器，装置小型化，变得廉价。
图4所示的本发明的第4实施例装置，在与上述图1所示的第1实施例装置相同地使用旋风分离器的回流方式的柴油发动机废气处理装置中，采用了上述第3实施例装置的气体冷却方式，并且，附设将由旋风方式的分离捕集单元净化了的废气气流作为EGR气体向吸气配管压送/回流的方式，成为由1台鼓风机进行向废气导入管的回流和EGR压送的方式。
即，图4所示的本发明的第4实施例装置采用了以下方式：船舶用柴油发动机废气处理装置具有放电电极和管状捕集部；该放电电极使包含在使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机的废气中的粒状物质带电；该管状捕集部构成对带电的上述粒状物质进行捕集的集尘电极；该船舶用柴油发动机废气处理装置还具备对从管状捕集部剥离了的粒状物质进行分离和捕集的单元；在船舶用柴油发动机废气处理装置的、来自设置在上述管状捕集部的下游侧的内周面附近的粒状物质的高浓度废气导出部的配管上设置鼓风机7，作为高浓度废气配管15-2，并且，在该高浓度废气配管上设置由切线式旋风分离器构成的旋风式捕集单元，将从高浓度废气导出部排出的高浓度废气气流导入到切线式旋风分离器中，对大直径颗粒进行捕集/处理，并且，由鼓风机对含有未能由该旋风分离器除去的细径颗粒的废气气流施加动能，进行升压/增速，由回流配管向导入管(排气管)压送/回流；在该方式中，在管状捕集部的上游侧配置气体冷却器(尾气冷却器)，使回流配管在该气体冷却器的上游开口，成为使由切线式旋风分离器对大直径颗粒进行捕集后的净化气体向废气导入管回流的方式，并且，在切线式旋风分离器的出口侧的回流配管分支连接EGR配管，将上述捕集后的净化气体作为EGR气体分支，成为由1台鼓风机进行向上述废气导入管的回流和EGR气体的向吸气配管的压送/回流的方式。
如果根据图4说明其具体的装置构成，则成为以下构成，即，从设置在来自旋风式捕集部2-1的回流配管2-2上的分支部19分支连接将尾气的一部分作为EGR气体分流的EGR配管20，最好在该EGR配管20上配设洗涤器21及汽水分离器23，将未能由旋风式捕集部2-1的切线式旋风分离器2-1a完全除去的PM、煤、SOF、硫酸盐等的残存成分除去，一面由EGR阀24对更清洁的EGR气体进行流量控制，一面向吸气配管压送/回流。附图标记22是EGR冷却器。另一方面，在电气集尘部1的上游侧，与上述同样地配设用于使尾气的温度下降的气体冷却器(尾气冷却器)18以及最好还配设汽水分离器23，在该气体冷却器18的上游侧的废气导入管1-1a上配设用于使通过旋风式捕集部2-1的切线式旋风分离器2-1a后的净化气体与在废气导入管1-1a内流动的废气汇合的回流配管2-2及连通管15-3b。另外，连通管15-3b与上述第2实施例装置同样地为了发挥喷射器效果而相对于废气导入管1-1a使气体流入角度θ倾斜成15°～60°地设置。
根据上述图4所示的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，除了与上述图1所示的第1实施例装置同样的作用效果外，还取得以下记载的作用效果。
(1)从设置在回流配管2-2上的分支部19将尾气的一部分作为EGR气体分流，最好由配设在该EGR配管20上的洗涤器21将未能由旋风式捕集部2-1完全除去的PM、煤、SOF、硫酸盐等的残存成分除去，能够一面由EGR阀24对更清洁的EGR气体进行流量控制一面向吸气配管压送/回流，降低燃烧温度，能够对NOx的发生进行抑制。
(2)通过在EGR配管20上设置EGR冷却器22，使EGR气体成为更低温，吸气温度的下降、高的EGR率的确保等成为可能，能够获得可降低燃烧温度，对NOx的发生进行抑制，而且使来自燃烧室表面的热损失减少，提高燃料消费率等各种作用效果。
(3)通过在气体冷却器(尾气冷却器)18的下游设置汽水分离器23，能够预先将从通过了气体冷却器18的尾气中因为燃烧而产生的水蒸气、SOF、碳等悬浮的冷凝水分离除去，能够使排出气体清洁化，并且减轻对装置的腐蚀的担心。
(4)通过在设置在EGR配管20上的洗涤器21的下游配设汽水分离器23，能够将未能由旋风式捕集部2-1完全除去的二氧化硫气体、PM(煤、SOF、硫酸盐)等的残存成分有效地除去，使其含有量进一步减少，EGR气体被进一步清洁化，并且，能够使分流的EGR气体温度进一步下降，有效地防止来自SOF、硫酸盐的对发动机构成部件的腐蚀，并且，可降低燃烧温度，对NOx的发生进行抑制，而且使从燃烧室表面的热损失减少，提高燃料消费率。
附图标记说明：
1  电气集尘部
1-1  捕集管
1-1a  废气导入管
1-1b  高浓度废气导出部
1-1c  密封空气导入管部
1-2  放电电极
1-2a  主电极
1-2b  电极针
2、12  分离捕集单元
2-1  旋风式捕集部
2-1a  切线式旋风分离器
2-2、12-2、12-2a、12-2b  回流配管
3  低浓度废气导出管
3-1  密封空气导入管部
4  支承体
5-1、5-3、15-1、15-3、15-3a、15-3b  连通管
5-2、15-2  高浓度废气配管
7  鼓风机
8  流量控制挡板
12  分离捕集单元
12-1  冲撞式惯性力颗粒分离器方式的分离捕集单元
12-1a  冲撞式惯性力颗粒分离器
12-1b  冲撞板
18  气体冷却器(尾气冷却器)
19  分支部
20  EGR配管
21  洗涤器
22  EGR冷却器
23  汽水分离器
24  EGR阀

Claims (11)

1.一种使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，具备电气集尘单元和集尘单元；该电气集尘单元具有使包含在使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机的废气中的粒状物质带电的放电电极和构成对带电的上述粒状物质进行捕集的集尘电极的规定长度的管状捕集部，而且，上述放电电极由在上述管状捕集部内配设在管轴方向上的主电极和在该主电极上隔开间隔配设的呈放射状突出的多根电极针构成；该集尘单元对从上述管状捕集部剥离了的粒状物质进行分离和捕集；该使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置的特征在于：分别在上述管状捕集部的下游侧的轴心附近设置粒状物质的低浓度废气导出管、在该管状捕集部的下游侧的内周面附近设置高浓度废气导出部，在粒状物质的高浓度废气导出部连设对上述粒状物质进行捕集的集尘单元，进而，设置使通过上述集尘单元后的净化气体从该集尘单元向上述船舶用柴油发动机与上述管状捕集部之间回流的回流配管，而且设置对在该回流配管内回流的尾气的动能施加单元，并且，成为通过控制被配设在上述低浓度废气导出管中的挡板的开度及/或控制对于上述尾气的动能施加单元来对向上述集尘单元的废气流入速度进行控制的构造。
2.一种使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，具备电气集尘单元和集尘单元；该电气集尘单元具有使包含在使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机的废气中的粒状物质带电的放电电极和构成对带电的上述粒状物质进行捕集的集尘电极的规定长度的管状捕集部，而且，上述放电电极由在上述管状捕集部内配设在管轴方向上的主电极和在该主电极上隔开间隔配设的呈放射状突出的多根电极针构成；该集尘单元对从上述管状捕集部剥离了的粒状物质进行分离和捕集；该使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置的特征在于：分别在上述管状捕集部的下游侧的轴心附近设置粒状物质的低浓度废气导出管、在该管状捕集部的下游侧的内周面附近设置高浓度废气导出部，在粒状物质的高浓度废气导出部连设对上述粒状物质进行捕集的集尘单元，进而，设置使通过上述集尘单元后的净化气体从该集尘单元向上述船舶用柴油发动机与上述管状捕集部之间回流的回流配管，而且设置对在该回流配管内回流的尾气的动能施加单元，并且，成为通过控制被配设在上述低浓度废气导出管中的挡板的开度及/或控制对于尾气的动能施加单元来对向上述集尘单元的废气流入速度进行控制的构造，进而，在上述回流配管上设置将通过上述集尘单元后的净化气体的一部分作为EGR气体进行分流的分支部，成为经与该分支部相连的EGR配管及EGR阀使上述EGR气体向发动机的吸气进行回流的结构。
3.根据权利要求1或2所述的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，其特征在于：上述集尘单元是切线式旋风分离器。
4.根据权利要求1或2所述的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，其特征在于：上述集尘单元是冲撞式惯性力颗粒分离器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，其特征在于：在与船舶用柴油发动机的排气岐管相连的上述管状捕集部的上游设置尾气冷却器，而且在该尾气冷却器的更上游部与上述集尘单元之间配设上述回流配管。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，其特征在于：对在上述回流配管内回流的尾气的动能施加单元，为配置鼓风机或高压气体喷出管嘴的结构。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，其特征在于：上述回流配管被配设成，使回流的尾气以相对于上述排气管的倾斜角度为15°至60°的流入角流入。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，其特征在于：上述回流配管被配设成，向上述排气管内突出且指向尾气流出方向地进行开口。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，其特征在于：在上述EGR配管上配置对尾气进一步进行净化的洗涤器。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，其特征在于：在上述EGR配管上设置对EGR气体进行冷却的EGR冷却器。
11.根据权利要求1至11中任一项所述的使用比重油低质的燃料的船舶用柴油发动机废气处理装置，其特征在于：在上述尾气冷却器与上述电气集尘单元之间的排气管、上述洗涤器与上述EGR冷却器之间的EGR配管以及上述EGR冷却器的后方的EGR配管中的至少1处配设将冷凝水分离除去的汽水分离器。
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