CN105683519B - 排出气体净化系统及具备它的船舶 - Google Patents

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Abstract

一种排出气体净化系统及具备它的船舶。本申请发明的排出气体净化系统，作为船舶(1)搭载用的发动机(25)的排气路径(30)，具备与外部连通的主路径(31)、从主路径(31)的中途部分支的旁通路径(32)和使主路径(31)和旁通路径(32)的双方连通的复合壳体(33)。在复合壳体(33)内的主路径(31)侧收容选择催化剂还原装置(34、35)。在主路径(31)和旁通路径(32)的分支部(53)，配置切换排出气体移动方向的路径切换构件(37、38)。在主路径(31)之中的路径切换构件(37)和复合壳体(33)之间，配置还原剂喷射体(61)。

Description

排出气体净化系统及具备它的船舶
技术领域
本申请发明涉及除去从船舶搭载用的发动机排出的排出气体中的有害成分的排出气体净化系统及具备它的船舶。
背景技术
以往，例如在油船、运输船等船舶中，各种辅机、装卸装置、照明、空调和其它的仪器类消费的电力量是庞大的，为了向这些电气系统供给电力，具备将柴油发动机和由该柴油发动机的驱动进行发电的发电机组合而成的柴油发电机(例如参照专利文献1等)。柴油发动机，众所周知在内燃机中是能量效率最高的发动机之一，包含在每单位输出的排出气体中的二氧化碳量少。而且，因为能使用例如重油的那样的低质的燃料，所以存在经济上也优异的优点。
在柴油发动机的排出气体中，除了二氧化碳以外，也包含很多氮氧化物、硫氧化物及粒子状物质等。它们主要由作为燃料的重油生成，是妨碍环境保护的有害物质。特别是氮氧化物(以下称为NOx)，对人体有害且呈强的酸性，也被认为是酸性雨的原因。因此，例如像船舶的那样，在使柴油发电机驱动的机械中，NOx的排出量非常多，可以理解为给地球环境带来的负担大。
作为大幅度地净化NOx的后处理的手段，作为还原剂使用尿素的选择催化剂还原法(以下称为SCR法)已经一般化了。在SCR法中，一般地，使用由使V、Cr等活性成分承载保持在Ti等的氧化物的载体上的材料构成的蜂窝构造的NOx催化剂。如果向NOx催化剂的上游侧喷射作为还原剂水溶液的尿素水，则尿素水由排出气体的热加水分解而生成氨，氨作为还原剂作用于NOx，将NOx分解成无害的氮和水。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006－341742号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如果关怀地球环境，则需要尽可能除去排出气体中的NOx，最好不管公海领海一律限制，但在现状中，伴随着与柴油发动机有关的高级的排气限制被应用，成为与NOx相关地预先设置限制海域。像上述那样，因为NOx催化剂是蜂窝构造，所以存在由排出气体中的煤烟子、微粒子堵塞的危险。另外，NOx催化剂，因排出气体中的硫磺成分、来源于它的生成物而性能变差。为了尽可能延长NOx催化剂的寿命来实现运转费降低和限制海域中的可靠的限制遵守，可以考虑在限制海域外的航行中在排出气体中不晒NOx催化剂。
因此，本申请的申请人以前提出了如下的方案：在发动机的排气路径中设置收容NOx催化剂的净化壳体，从排气路径之中的净化壳体的上游侧，分支使排出气体不通过NOx催化剂地迂回的旁通路径(例如参照日本特开2010－71149号公报等)。在此情况下，在限制海域内的航行中将排出气体送往净化壳体侧，在限制海域外的航行中将排出气体送往旁通路径侧。因此，能使NOx催化剂长寿命化，具有运转费降低、能长时间维持净化性能的优点。
但是，在上述以往的结构中，因为与排气路径、净化壳体分开地设置使迂回过NOx催化剂的旁通路径，所以不得不将旁通路径的配管距离铺得长，存在着制造成本增大的问题。另外，因为必须与净化壳体分开地确保旁通路径的设置空间，所以例如在船舶等的机舱狭窄的情况下，也存在旁通路径的设置变难的危险。
为了解决课题的手段
本申请发明，其目的在于研究上述的那样的现状而提供一种实施了改善的排出气体净化系统及具备它的船舶。
有关技术方案1的发明的排出气体净化系统，作为船舶搭载用的发动机的排气路径，具备与外部连通的主路径和从上述主路径的中途部分支的旁通路径，另一方面，具备使上述主路径和上述旁通路径的双方连通的复合壳体，在上述复合壳体内的上述主路径侧，收容了促进处于上述发动机的排出气体中的NOx的还原的选择催化剂还原装置，在上述主路径和上述旁通路径的分支部，配置了将排出气体移动方向切换成上述主路径和上述旁通路径的路径切换构件，在上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，配置了向排出气体供给还原剂的还原剂供给装置的还原剂喷射体。
技术方案2的发明，是在技术方案1记载的排出气体净化系统中，在上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，与上述还原剂喷射体相比在排出气体移动方向下游侧，配置了使排出气体和还原剂混合的排气混合机。
技术方案3的发明，是在技术方案1或2记载的排出气体净化系统中，上述复合壳体内由沿着排出气体移动方向延伸的分隔板划分成上述主路径侧和上述旁通路径侧。
技术方案4的发明，是在技术方案1～3之中的任一项记载的排出气体净化系统中，在上述复合壳体的出口部中，使上述主路径和上述旁通路径合流。
技术方案5的发明，是有关船舶的发明，搭载了多台发动机，使技术方案1～4之中的任一项记载的排出气体净化系统相对于上述各发动机一一对应
有关技术方案6的发明的排出气体净化系统，使作为船舶搭载用的多台发动机的排气路径向单一的集合路径合流，作为上述集合路径，具备与外部连通的主路径和从上述主路径的中途部分支的旁通路径，在上述主路径和上述旁通路径的分支部，配置了将排出气体移动方向切换成上述主路径和上述旁通路径的路径切换构件，具备构成上述主路径和上述旁通路径的一部分的复合壳体，在上述复合壳体内的上述主路径侧，收容了促进处于上述发动机的排出气体中的NOx的还原的选择催化剂还原装置。
技术方案7的发明，是在记载于技术方案6的排出气体净化系统中，在上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，从排出气体移动方向上游侧依次配置了向排出气体供给还原剂的还原剂供给装置的还原剂喷射体和使排出气体和还原剂混合的排气混合机。
技术方案8的发明，是在记载于技术方案6或者7的排出气体净化系统中，上述复合壳体内由沿着排出气体移动方向延伸的分隔板划分成上述主路径侧和上述旁通路径侧，在上述复合壳体的出口部中，使上述主路径和上述旁通路径合流。
发明的效果
根据技术方案1的发明，因为作为船舶搭载用的发动机的排气路径，具备与外部连通的主路径和从上述主路径的中途部分支的旁通路径，另一方面，具备使上述主路径和上述旁通路径的双方连通的复合壳体，在上述复合壳体内的上述主路径侧，收容了促进处于上述发动机的排出气体中的NOx的还原的选择催化剂还原装置，在上述主路径和上述旁通路径的分支部，配置了将排出气体移动方向切换成上述主路径和上述旁通路径的路径切换构件，在上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，配置了向排出气体供给还原剂的还原剂供给装置的还原剂喷射体，所以与将上述主路径和上述旁通路径上分开设置在各自的壳体上的情况相比，上述旁通路径的形成是简单的，能实现排出气体的效率良好的处理和上述选择催化剂还原装置的长寿命化，同时能实现制造成本的降低。
另外，因为使上述还原剂供给装置的上述还原剂喷射体位于上述复合壳体外，所以将上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间的路径设定成还原剂尽可能分散地与排出气体恰当地混合的长度变得容易。因为使上述还原剂喷射体位于上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，所以即使在上述路径切换构件中产生了故障等不良状况，也没有向上述旁通路径侧供给尿素水的危险，能消除将未使用的氨向船外原样不变地排出的问题。
根据技术方案2的发明，因为在上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，与上述还原剂喷射体相比在排出气体移动方向下游侧，配置了使排出气体和还原剂混合的排气混合机，所以能由上述排气混合机尽可能均匀地混合排出气体和还原剂，能更短地构成上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间的路径，紧凑地构成上述排气路径整体。进而，能实现上述复合壳体的小型化而减小设置空间。因此，例如在船舶等中，上述复合壳体向狭窄的机舱的搭载变得容易。
根据技术方案3的发明，因为上述复合壳体内由沿着排出气体移动方向延伸的分隔板划分成上述主路径侧和上述旁通路径侧，所以仅由附加上述分隔板就能在上述复合壳体内容易地形成两系统的路径。因此，能降低收容上述选择催化剂还原装置的上述复合壳体的制造成本。
根据技术方案4的发明，因为在上述复合壳体的出口部中使上述主路径和上述旁通路径合流，所以能将通过上述主路径而进行了净化的排出气体和通过了上述旁通路径的排出气体的双方送入与上述复合壳体的上述出口部相连的上述排气路径的下游侧。因此，简化排气结构，有助于制造成本的降低。
可是，在搭载了多台作为发动机的辅机(例如发电用发动机)的船舶的情况下，因为如果是以往构造则分别具有上述主路径和上述旁通路径，所以作为排气路径，需要上述发动机的台数的2倍的条数，并且上述旁通路径必须在造船所中组装，花费作业工时。与此相对，根据技术方案5的发明，因为由上述复合壳体将上述主路径和上述旁通路径收拢到一起，所以作为排气路径，可以是与上述发动机的台数相同的条数。另外，不需要在造船所中的旁通路径组装作业。能削减作业工时而实现成本降低。
根据技术方案6的发明，因为使作为船舶搭载用的多台发动机的排气路径与单一的集合路径合流，作为上述集合路径，具备与外部连通的主路径和从上述主路径的中途部分支的旁通路径，在上述主路径和上述旁通路径的分支部，配置了将排出气体移动方向切换成上述主路径和上述旁通路径的路径切换构件，具备构成上述主路径和上述旁通路径的一部分的复合壳体，在上述复合壳体内的上述主路径侧，收容了促进处于上述发动机的排出气体中的NOx的还原的选择催化剂还原装置，所以例如在搭载了多台作为发动机的辅机的船舶的情况下，因为如果是以往构造则分别具有主路径和旁通路径，所以作为排气路径需要上述发动机的台数的2倍的条数，并且旁通路径必须在造船所中组装，花费作业工时。与此相对，在技术方案1的结构中，因为在使排气路径集合后，由复合壳体将作为集合路径的主路径和旁通路径收拢到一起，所以能非常地简化具有多台发动机的船舶的排气构造。不需要在造船所中的旁通路径组装作业，能削减作业工时而实现成本降低。能紧凑地构成排气路径整体，能实现复合壳体的小型化而减小设置空间。因此，例如在船舶等中复合壳体向狭窄的机舱的搭载变得容易。
根据技术方案7的发明，因为在上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，从排出气体移动方向上游侧依次配置了向排出气体供给还原剂的还原剂供给装置的还原剂喷射体和使排出气体和还原剂混合的排气混合机，使上述还原剂供给装置的上述还原剂喷射体及上述排气混合机位于上述复合壳体外，所以将上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间的路径设定成还原剂尽可能分散地与排出气体恰当地混合的长度变得容易。特别是，因为使上述还原剂喷射体位于上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，所以即使在上述路径切换构件中产生了故障等不良状况，也没有向上述旁通路径侧供给尿素水的危险，能消除将未使用的氨向船外原样不变地排出的问题。
根据技术方案8的发明，因为上述复合壳体内由沿着排出气体移动方向延伸的分隔板划分成上述主路径侧和上述旁通路径侧，在上述复合壳体的出口部中使上述主路径和上述旁通路径合流，所以仅由附加上述分隔板这样的简单的结构，就能在上述复合壳体上容易地形成两系统的路径。因此，能降低收容上述选择催化剂还原装置的上述复合壳体的制造成本。另外，能将通过上述主路径而进行了净化的排出气体和通过了上述旁通路径的排出气体的双方送入与上述复合壳体的上述出口部相连的上述集合路径的下游侧。因此，简化排气结构，有助于制造成本的降低。
附图说明
图1是船舶的整体侧视图。
图2是图1的II－II线正面剖视图。
图3是复合壳体的主视图。
图4是复合壳体的侧视图。
图5是复合壳体的后视图。
图6是复合壳体的侧面剖视图。
图7是表示排气混合机的内部构造的剖视立体图。
图8是从排出气体移动方向上游侧观看排气混合机的主视图。
图9是排气混合机的侧面剖视图。
图10是说明从排气混合机朝向复合壳体的排出气体流动的侧面剖视图。
图11是表示排气混合机的配置状态的第一另一例的侧面剖视图。
图12是表示排气混合机的配置状态的第二另一例的侧面剖视图。
图13是第二实施方式中的船舶的正面剖视图。
具体实施方式
为了实施发明的方式
以下，基于适用于搭载在船舶上的柴油发电机的情况的附图说明将本申请发明进行了具体化的实施方式。
(1)船舶的概要
首先，一边参照图1，一边对第一实施方式中的船舶1的概要进行说明。第一实施方式的船舶1，具备船体2、设置在船体2的船尾侧的驾驶室3(船桥)、配置在驾驶室3的后方的烟囱4(funnel)、设置在船体2的后方下部的螺旋桨5及舵6。在此情况下，在船尾侧的船底7上一体地形成了整流板8。在整流板(踵材)8上，铰接了旋转驱动螺旋桨5的推进轴9。在船体2内的船首侧及中央部，设置了船舱10。在船体2内的船尾侧，设置了机舱11。
在机舱11中，配置了作为螺旋桨5的驱动源的主发动机21(在第一实施方式中是柴油发动机)及减速机22和用于向船体2内的电气系统供给电力的发电装置23。由从主发动机21经由减速机22的旋转动力旋转驱动螺旋桨5。机舱11的内部，由上甲板13、第二甲板14、第三甲板15及内底板16分隔成上下。在第一实施方式中，在机舱11最下段的内底板16上安装了主发动机21及减速机22，在机舱11中段的第三甲板15上安装了发电装置23。另外，详细的图示省略，但船舱10被分割成多个区域。
图2如所示，发电装置23，是具备多台(在第一实施方式中是3台)柴油发电机24的发电装置。柴油发电机24是组合发电用发动机25(在第一实施方式中是柴油发动机)和由发电用发动机25的驱动进行发电的发电机26构成的。柴油发电机24基本上以与船体2内的需要电力量相对应地高效率地工作的方式构成。例如在消费大量的电力的出入航时等，使全部的柴油发电机24工作，在电力消费比较少的停泊时等，使任意的台数的柴油发电机24工作。由各发电机26的工作产生的发电电力向船体2内的电气系统供给。详细的图示省略，但电力转换器与各发电机26电气地连接。电力转换器检测由各发电机26产生的发电电力。
(2)发电装置的排气系统
接着，一边参照图2～图6，一边对发电装置23的排气系统进行说明。在各发电用发动机25上，连接了空气进入用的吸气路径(省略图示)和排出气体排出用的排气路径30。通过吸气路径进入的空气，被送往发电用发动机25的各汽缸内(吸气行程的汽缸内)。在各汽缸的压缩行程结束时，将从燃料箱吸起的燃料由燃料喷射装置压送给每个汽缸的燃烧室内由各燃烧室进行与混合气的自己点火燃烧相伴的膨胀行程。
各发电用发动机25的排气路径30，延伸到烟囱4而与外部直接连通。如上所述，因为发电用发动机25有3台，所以排气路径30存在三根。各发电用发动机25的排气路径30，具备延伸到烟囱4的主路径31、从主路径31的中途部分支的旁通路径32和与主路径31和旁通路径32的双方连通的复合壳体33。即，在第一实施方式中，搭载了多台发电用发动机25，使由主路径31、旁通路径32及复合壳体33等构成的排出气体净化系统相对于各发电用发动机25一一对应。
复合壳体33，由耐热金属材料制品构成为大致筒状(在第一实施方式中是方筒状)，与配置了各发电用发动机25的第三甲板15相比配置在上方。在此情况下，复合壳体33位于机舱11的上部侧(机舱11上段的第二甲板14上)。在复合壳体33内的主路径31侧，收容了作为促进处于发电用发动机25的排出气体中的NOx的还原的选择催化剂还原装置的NOx催化剂34及滑动处理催化剂35(详细情况后述)。旁通路径32，是用于使排出气体不通过NOx催化剂34及滑动处理催化剂35地迂回的路径。在复合壳体33的排气出口部42(与滑动处理催化剂35相比为排出气体移动方向下游侧(以下简单地称为下游侧))，使主路径31和旁通路径32合流。另外，作为选择催化剂还原装置，也可以去掉滑动处理催化剂35而仅是NOx催化剂34。
在处于复合壳体33外的主路径31和旁通路径32的分支部，作为将排出气体移动方向切换成主路径31和旁通路径32的路径切换构件，设置了气体动作式的主侧切换阀37及旁通侧切换阀38。主侧切换阀37，设置在主路径31中的向复合壳体33的入口侧。旁通侧切换阀38，设置在旁通路径32中的向复合壳体33的入口侧。
各切换阀37、38是用于选择排出气体通过的路径的切换阀，构成为如果由来自气体供给源(省略图示)的压缩气体打开一方则关闭另一方的关系。在打开主侧切换阀37而闭合了旁通侧切换阀38的状态下，排气路径30中的排出气体，在通过复合壳体33内的处于主路径31侧的NOx催化剂34及滑动处理催化剂35进行净化处理后，向船舶1外放出。在打开旁通侧切换阀38而闭合了主侧切换阀37的状态下，排气路径30中的排出气体，迂回过NOx催化剂34及滑动处理催化剂35，不进行净化处理地向船舶1外放出。
(3)复合壳体的结构
接着，一边参照图3～图10，一边对复合壳体33的构造进行说明。如上所述，复合壳体33与主路径31和旁通路径32的双方连通。复合壳体33内的主路径31侧，从排出气体移动方向上游侧(以下简单地称为上游侧)依次串联排列地收容了促进排出气体中的NOx的还原的NOx催化剂34；和促进多余供给的还原剂(尿素水(尿素水溶液)更详细地讲是加水分解后的氨)的氧化处理的滑动处理催化剂35。各催化剂34、35成为由多个单元构成的蜂窝构造，该多个单元由多孔性的(可过滤的)隔壁进行了划分，例如具有氧化铝、氧化锆、钒/钛或者沸石等催化剂金属。
NOx催化剂34，通过将由来自后述的尿素水喷射喷嘴61的尿素水的加水分解产生的氨作为还原剂选择还原排出气体中的NOx，净化被送到了复合壳体33内的主路径31侧的排出气体。另外，滑动处理催化剂36，将从NOx催化剂34流出的未反应(剩余)的氨氧化成为无害的氮。在此情况下，在复合壳体33内的主路径31侧，产生下述的反应式：
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2(加水分解)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O(在NOx催化剂34中的反应)
4NH3+3O2→2N2+6H2O(在滑动处理催化剂35中的反应)。
如图6详细所示，在复合壳体33内，并列地设置了主路径31和旁通路径32的双方。在此情况下，在复合壳体33内，配置了沿着排出气体移动方向延伸的分隔板40。由于分隔板40的存在，将复合壳体33内划分成了主路径31侧和旁通路径32侧。通过由分隔板40划分复合壳体33内，在排出气体通过旁通路径32时，可以使用排出气体的热量预热处于主路径31侧的NOx催化剂34及滑动处理催化剂35。因此，不管是否净化排出气体，都能总是预热NOx催化剂34及滑动处理催化剂35，简单地进行活性化状态的维持。当排出气体通过主侧路径31时，因为不需要预热运转，所以能进行快速的排出气体净化。
分隔板40的上游侧端部，与排气入口部41的前部内面对接地固定，该排气入口部41与复合壳体33内的主路径31侧之中的NOx催化剂62相比处于上游侧。复合壳体33内的主路径31侧的排气入口部41，形成为随着趋向上游侧而将截面积缩小的那样的尖细的圆锥状(锥形状)。与此相对，分隔板40的下游侧端部，在与复合壳体33之中的滑动处理催化剂35相比处于下游侧的排气出口部42内中断。因此，在复合壳体33的排气出口部42中，主路径31侧和旁通路径32侧合流。
在复合壳体33的一侧面上，在NOx催化剂34的上游侧和滑动处理催化剂35的上游侧，安装了多个作为喷气体的喷气喷嘴43。在第一实施方式中，在NOx催化剂34的上游侧将3个喷气喷嘴43设置在复合壳体33的一侧面上，在滑动处理催化剂35的上游侧也将3个喷气喷嘴43设置在复合壳体33的一侧面上。由各喷气喷嘴43将来自气体供给源(省略图示)的压缩气体(空气)朝向NOx催化剂34、滑动处理催化剂35吹出。通过喷气喷嘴43的作用，能在使用中将积存在复合壳体33内的主路径31侧的煤尘强制地除去。
在复合壳体33的另一侧面上，形成了多个检修开口窗44(在第一实施方式中是三个部位)。各检修开口窗44，是为了复合壳体33内部、喷气喷嘴43、NOx催化剂34及滑动处理催化剂35的检修及维护而形成的。各检修开口窗44，通常由盖罩45可开闭地堵塞。各盖罩45，由螺栓可装拆地紧固连结在对应的检修开口窗44的周缘部。
在复合壳体33的排气入口部41前面侧，形成了主侧流入口47和旁通侧流入口48。主侧流入口47与复合壳体33内的主路径31侧连通，旁通侧流入口48与复合壳体33内的旁通路径32侧连通。在复合壳体33的排气入口部41的前部外面侧，设置了与主侧流入口47连通的主侧导入管51和与旁通侧流入口48连通的旁通侧导入管52。主侧导入管51和旁通侧导入管52，分别经中继管55、56与二股配管53连结。在此情况下，在二股配管53的主侧出口部57，经法兰紧固连结了主侧中继管55的入口侧。主侧中继管55的另一端侧与主侧导入管51连通。在二股配管53的旁通侧出口部58，经法兰紧固连结了旁通侧中继管56的入口侧。旁通侧中继管56的出口侧，经作为长度调节用的蛇腹构造的调节管69紧固连结了旁通侧导入管52。由于调节管69的存在，吸收了由热膨胀产生的导入管51、52、中继管55、56的延伸。调节管69只要位于主侧或旁通侧的一方就足够了。这是因为主侧和旁通侧都与二股配管53连结。
详细的图示省略，但二股配管53的入口部59，经法兰与主路径31的上游侧连结。二股配管53相当于主路径31和旁通路径32的分支部。在与复合壳体33内的主路径31侧连通的二股配管53的主侧出口部57内，设置了主侧切换阀37。在与复合壳体33内的旁通路径32侧连通的二股配管53的旁通侧出口部58内，设置了旁通侧切换阀38。将切换驱动主侧切换阀37的主侧阀驱动器67设置在主侧中继管55及二股配管53的主侧出口部57的外周侧。切换驱动旁通侧切换阀38的旁通侧阀驱动器68设置在旁通侧中继管56及二股配管53的旁通侧出口部58的外周侧。两阀驱动器67、68，与两中继管55、56同样呈并列状地排列。在复合壳体33的排气出口部42后面侧，靠近主路径31侧地形成了流出口49。在复合壳体33的排气出口部42的后部外面侧，设置了与流出口49连通的排气排出管60。排气排出管60，经法兰与主路径31的下游侧连结。
在主路径31之中的主侧切换阀37和与复合壳体33连结的主侧导入管51之间，从上游侧依次配置了向排出气体供给作为还原剂的尿素水的还原剂供给装置的作为还原剂喷射体的尿素水喷射喷嘴61和使排出气体和尿素水混合的排气混合机62。还原剂供给装置，具备贮存尿素水的尿素水箱(省略图示)、从尿素水箱吸起尿素水的进给泵(省略图示)和设置在主侧中继管55上的尿素水喷射喷嘴61。通过进给泵的驱动，从尿素水箱向尿素水喷射喷嘴61送尿素水，从尿素水喷射喷嘴61向主侧中继管55内呈雾状地喷射尿素水。
另外，在主侧中继管55中，在尿素水喷射喷嘴61的附近，设置了用于尿素水喷射喷嘴61的检修及维护等的喷嘴检修窗63。喷嘴检修窗63也与上述的各检修开口窗44同样，通常由盖罩64可开闭地堵塞。盖罩64，由螺栓可装拆地紧固连结在喷嘴检修窗63的周缘部。
在主侧中继管55和主侧导入管51之间设置了排气混合机62。排气混合机62，从设置在主侧中继管55上的尿素水喷射喷嘴61仅离开规定距离地位于下游侧。在此情况下的规定距离，是使从尿素水喷射喷嘴61喷射的尿素水在主侧中继管55内加水分解成氨所需要的距离。如图7～图10所示，第一实施方式的排气混合机62，具备形成为与主侧中继管55及主侧导入管51相同内径的筒状的混合机管体71；设置在混合机管体71的内周侧的多片混合散热片72(在第一实施方式中是四片)；和位于混合机管体71的轴心的轴心体73，由混合散热片72组及轴心体73在通过排气混合机62的排出气体及雾状的尿素水中产生回旋流。
各混合散热片72，是用于使排出气体的流动成为回旋流的构件，在混合机管体71的内周侧以轴心体73为中心呈放射状地配置。在此情况下，将各混合散热片72的半径方向内侧的侧端面固定在轴心体73上，将各混合散热片72的半径方向外侧的侧端面固定在混合机管体71的内周面上。各混合散热片72，沿着混合机管体72的圆周方向等角度地配置(以轴心体73为中心呈点对称状地配置)。另外，混合散热片72的片数不限于第一实施方式的四片。
各混合散热片72的上游侧和下游侧，以相对于排出气体移动方向(混合机管体71等的轴心方向)分别做成规定角度的方式构成。即，各混合散热片72在排出气体移动方向的中途部弯曲。在此情况下，使各混合散热片72弯曲，以便将上游侧散热片板部72a的相对于排出气体移动方向的角度做成倾斜角θ1，将下游侧散热片板部72b的相对于排出气体移动方向的角度做成倾斜角θ2。与上游侧散热片板部72a的倾斜角θ1相比，将下游侧散热片板部72b的倾斜角θ2设定得大。即，各散热片板部72a、72b的倾斜角θ1、θ2，与上游侧相比下游侧的一方变大。换言之，各散热片板部72a、72b的倾斜角θ1、θ2，随着从上游侧朝向下游侧连续地或者阶段性地变大。
对各混合散热片72的半径方向内侧的侧端面进行支承的轴心体73的上游侧前端部，形成为随着朝向上游侧而缩小截面积的那样的前尖细的圆锥状(锥形状)。另外，轴心体73的下游侧基端部，形成为随着朝向下游侧而缩小截面积的那样的后尖细的圆锥状(锥形状)。因此，向混合机管体71的轴心附近流入的排出气体，由轴心体73的圆锥状的上游侧前端部朝向半径方向外侧的各混合散热片72引导。
如图4及图5所示，在复合壳体33的主路径31侧的排气入口部41，配置了检测向复合壳体33内的主路径31侧流入的排出气体的温度的主侧入口温度传感器65a。在旁通侧中继管56上，配置了检测向复合壳体33内的旁通路径32侧流入的排出气体的温度的旁通侧入口温度传感器65b。在复合壳体33的排气排出管60上，配置了检测通过了主路径31侧或者旁通路径32侧的排出气体的温度的出口温度传感器65c。
如图3～图5所示，在复合壳体33的上部外周侧，一体地设置了多个吊起用配件66。在此情况下，在作为大致方筒状的复合壳体33的处于相互平行的位置关系的二侧面的上部侧，安装了各两个吊起用配件66(共计四个)。在船舶1的组装工厂等中，例如能将吊起用配件66组卡定在链条锁的钩(省略图示)上，由链条锁使复合壳体33升降，将复合壳体33简单地组装在机舱11的上部侧(机舱11上段的第二甲板14上)。
在以上的结构中，在打开主侧切换阀37而闭合了旁通侧切换阀38的情况下，排出气体始终通过主路径31。即，经由二股配管53的主侧出口部57、主侧中继管55、排气混合机62、主侧导入管51及主侧流入口47流入复合壳体33内的主路径31侧，通过NOx催化剂34及滑动处理催化剂35而被进行净化处理。
在此情况下，包含从尿素水喷射喷嘴61喷射的雾状的尿素水的排出气体，通过主侧中继管55被引导到排气混合机62。在各混合散热片72的上游侧散热片板部72a将排出气体移动方向变更成倾斜角θ1的方向后，下游侧散热片板部72b将排出气体移动方向进一步变更成倾斜角θ2的方向，其结果，包含尿素水的排出气体朝向混合机管体71的内周面流动，向沿着混合机管体71的内周面的圆周方向移动。因此，在复合壳体33内的主路径31侧的排气入口部41形成排出气体的回旋流，排出气体和尿素水被顺利地效率良好地混合。复合壳体33内的主路径31侧的排气入口部41，因为是随着朝向上游侧缩小截面积的那样的前尖细的圆锥状(锥形状)，所以排出气体的回旋流的旋转直径变大。其结果，排出气体一边与尿素水更进一步均匀地混合一边遍布在处于复合壳体33内的主路径31侧的NOx催化剂34上。
在第一实施方式中，因为使各混合散热片72的上游侧散热片板部72a和下游侧散热片板部72b的倾斜角θ1、θ2不同，与上游侧散热片板部72a的倾斜角θ1相比将下游侧散热片板部72b的倾斜角θ2设定得大，所以一边由各混合散热片抑制加在排出气体上的流动阻力，一边容易形成大的回旋流。另外，如上述的那样，向混合机管体71的轴心附近流入的排出气体，由于由轴心体73的圆锥状的上游侧前端部朝向半径方向外侧的各混合散热片72引导，所以在此方面，也能提高排出气体和尿素水的混合效率。
净化处理后的排出气体，从复合壳体33的排气出口部42的流出口49经排气排出管60，流入排气路径30的下游侧，向复合壳体33外进而向船舶1外放出。
相反，在打开旁通侧切换阀38而闭合了主侧切换阀37的情况下，排出气体从主路径31向旁通路径32移动。即，经由二股配管53的旁通侧出口部58、旁通侧中继管56、旁通侧导入管52及旁通侧流入口48向复合壳体33内流入，迂回过NOx催化剂34及滑动处理催化剂35不进行净化处理地通过旁通路径32。通过旁通路径32后的排出气体，从复合壳体33的排气出口部42的流出口49经排气排出管60，向排气路径30的下游侧流入，向复合壳体33外进而向船舶1外放出。
因此，通过两切换阀37、38的切换动作，在需要排出气体的净化处理的情况下(例如在规定海域内的航行中)和不需要净化处理的情况下(例如在规定海域外的航行中)，能简单地选择排出气体通过的路径。因此，能与要不要净化处理相应地效率良好地处理排出气体。
另外，实施方式的排气混合机62，从主侧中继管55的尿素水喷射喷嘴61仅离开规定距离地位于下游侧，但不限定于这样的位置关系。例如，如图11所示，也可以在尿素水喷射喷嘴61的上游侧配置排气混合机62，在尿素水喷射前预先使排出气体成为回旋流。如图12所示，也可以夹着尿素水喷射喷嘴61地在上游侧和下游侧的双方，配置排气混合机62。上游侧和下游侧的排气混合机62的构造既可以相同，也可以不同。如果这样地构成，则更进一步容易形成回旋流，能实现排出气体和雾状的尿素水的混合状态的进一步的均匀化。
(4)第一实施方式的作用及效果
根据以上的结构，因为作为船舶1搭载用的发动机25的排气路径30，具备与外部连通的主路径31和从上述主路径31的中途部分支的旁通路径32，另一方面具备使上述主路径31和上述旁通路径32的双方连通的复合壳体33，在上述复合壳体33内的上述主路径31侧，收容促进处于上述发动机25的排出气体中的NOx的还原的选择催化剂还原装置34、35，在上述主路径31和上述旁通路径32的分支部53，配置了将排出气体移动方向切换成上述主路径31和上述旁通路径32的路径切换构件37、38，在上述主路径31之中的上述路径切换构件37和上述复合壳体33之间，配置了向排出气体供给还原剂的还原剂供给装置的还原剂喷射体61，所以与将上述主路径31和上述旁通路径32分开设置在各自的壳体上的情况下相比，上述旁通路径32的形成是简单的，在能实现排出气体的效率良好的处理和上述选择催化剂还原装置34、35的长寿命化的同时，能实现制造成本的降低。
另外，因为使上述还原剂供给装置的上述还原剂喷射体61和上述排气混合机62位于上述复合壳体33外，所以将上述主路径31之中的上述路径切换构件37和上述复合壳体33之间的路径设定成还原剂尽可能分散地与排出气体恰当地混合的长度变得容易。因为使上述还原剂喷射体61位于上述主路径31之中的上述路径切换构件37和上述复合壳体33之间，所以即使在上述路径切换构件37、38上产生了故障等不良状况，也没有向上述旁通路径32侧供给尿素水的危险，能削除使未使用的氨原样不变地向船外排出的问题。
在第一实施方式中，因为在上述主路径31之中的上述路径切换构件37和上述复合壳体33之间，与上述还原剂喷射体61相比在排出气体移动方向下游侧，配置了使排出气体和还原剂混合的排气混合机62，所以能尽可能均匀地混合排出气体和还原剂，能更短地构成上述主路径31之中的上述路径切换构件37和上述复合壳体33之间的路径，能紧凑地构成上述排气路径30整体。进而，能实现上述复合壳体33的小型化而减小设置空间。因此，例如在船舶1等中，上述复合壳体33向狭窄的机舱11的搭载变得容易。
另外，因为上述复合壳体33内由沿着排出气体移动方向延伸的分隔板40划分成上述主路径31侧和上述旁通路径32侧，所以仅由附加上述分隔板40这样的简单的结构，就能在上述复合壳体33内容易地形成两系统的路径31、32。因此，能降低收容上述选择催化剂还原装置34、35的上述复合壳体33的制造成本。
进而，因为在上述复合壳体33的出口部42中，使上述主路径31和上述旁通路径32合流，所以能将通过上述主路径31而进行了净化的排出气体和通过了上述旁通路径32的排出气体的双方送入与上述复合壳体33的上述出口部42相连的上述排气路径30的下游侧。因此，简化排气结构，有助于制造成本的降低。
可是，在搭载了多台作为发动机25的辅机(例如发电用发动机)的船舶1的情况下，因为如果是以往构造则分别具有上述主路径31和上述旁通路径32，所以作为排气路径30，需要上述发动机25的台数的2倍的条数，并且上述旁通路径32必须在造船所中组装，花费作业工时。与此相对，根据第一实施方式，因为将上述主路径31和上述旁通路径32由上述复合壳体33收拢到一起，所以作为排气路径30，可以是与上述发动机25的台数相同的条数。另外，不需要在造船所的旁通路径32组装作业。能削减作业工时而实现成本降低。
(5)第二实施方式中的发电装置的排气系统
接着，一边参照图13，一边对第二实施方式中的发电装置23的排气系统进行说明。在第二实施方式中，各发电用发动机25的排气路径30向单一的集合路径80合流。因为第二实施方式的发电用发动机25有3台，所以排气路径30存在三条。而且，使三条排气路径30向单一的集合路径80集合。在各排气路径30的中途部，设置了止回阀81，该止回阀81只能向从发电用发动机25朝向集合路径80的方向开放。由各止回阀81防止了来自其它发电用发动机25的排出气体的逆流。集合路径80延伸到烟囱4与外部直接连通。集合路径80，具备延伸到烟囱4的主路径31；从主路径31的中途部分支的旁通路径32；和构成主路径31和旁通路径32的一部分，与主路径31和旁通路径32的双方连通的复合壳体33。即，在第二实施方式中搭载了多台发电用发动机25，作为各发电用发动机25的排气系统，汇总成由主路径31、旁通路径32及复合壳体33等构成的单一的排出气体净化系统。其它的结构与第一实施方式大致相同样。
(6)第二实施方式的作用及效果
如在第一实施方式中也说明的那样，例如，在搭载了多台作为发动机25的辅机(例如发电用发动机)的船舶1的情况下，因为如果是以往构造，则分别具有主路径31和旁通路径32，所以作为排气路径需要上述发动机25的台数的2倍的条数，并且旁通路径32必须在造船所中组装，花费作业工时。与此相对，在第二实施方式的结构中，因为在使排气路径30集合后，将作为集合路径80的主路径31和旁通路径32由复合壳体33收拢到一起，所以能非常简化具有多台发动机25的船舶1的排气构造。不需要在造船所中的旁通路径32组装作业，能削减作业工时而实现成本降低。能紧凑地构成排气路径30整体，实现复合壳体33的小型化而减小设置空间。因此，例如在船舶1等中复合壳体33向狭窄的机舱11的搭载变得容易。
另外，在第二实施方式的情况下，也因为在上述主路径31之中的上述路径切换构件37和上述复合壳体33之间，从排出气体移动方向上游侧依次配置了向排出气体供给还原剂的还原剂供给装置的还原剂喷射体61和使排出气体和还原剂混合的排气混合机62，使上述还原剂供给装置的上述还原剂喷射体61及上述排气混合机62位于上述复合壳体33外，所以将上述主路径31之中的上述路径切换构件37和上述复合壳体33之间的路径设定成还原剂尽可能分散地与排出气体恰当地混合的长度变得容易。特别是，因为使上述还原剂喷射体位于上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，所以即使在上述路径切换构件中产生了故障等不良状况，也没有向上述旁通路径32侧供给尿素水的危险，能消除将未使用的氨向船外原样不变地排出的问题。
进而，在第二实施方式的情况下，因为上述复合壳体33内也由沿着排出气体移动方向延伸的分隔板40划分成上述主路径31侧和上述旁通路径32侧，在上述复合壳体33的出口部42中，使上述主路径31和上述旁通路径32合流，所以仅由附加上述分隔板40这样的简单的结构，就能在上述复合壳体33内容易地形成两系统的路径。因此，能降低收容上述选择催化剂还原装置34、35的上述复合壳体33的制造成本。另外，能将通过上述主路径31而进行了净化的排出气体和通过了上述旁通路径32的排出气体的双方送入与上述复合壳体33的上述出口部42相连的上述集合路径80的下游侧。因此，简化排气结构，有助于制造成本的降低。
(7)其他
另外，各部的结构不被图示的实施方式限定，在不脱离本申请发明的宗旨的范围内可以进行各种变更。在上述的各实施方式中，在设置在发电用发动机25的排气路径30中的排出气体净化系统中，适用了本申请发明，但不限于此，例如也可以适用于主发动机21的排气系统中的排出气体净化系统中。
符号的说明：
1：船舶
11：机舱
21：主发动机
22：减速机
23：发电装置
24：柴油发电机
25：发电用发动机
26：发电机
30：排气路径
31：主路径
32：旁通路径
33：复合壳体
34：NOx催化剂
35：滑动处理催化剂
37：主侧切换阀
38：旁通侧切换阀
40：分隔板
61：尿素水喷射喷嘴(还原剂喷射体)
62：排气混合机
80：集合路径
81：止回阀。

Claims (7)

1.一种排出气体净化系统，其特征在于，
作为船舶搭载用的发动机的排气路径，具备与外部连通的主路径和从上述主路径的中途部分支的旁通路径，另一方面，具备使上述主路径和上述旁通路径的双方连通的复合壳体，
在上述复合壳体内的上述主路径侧，收容了促进处于上述发动机的排出气体中的NOx的还原的选择催化剂还原装置，在上述主路径和上述旁通路径的分支部，配置了将排出气体移动方向切换成上述主路径和上述旁通路径的路径切换构件，
在上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，配置了向排出气体供给还原剂的还原剂供给装置的还原剂喷射体，
上述复合壳体内由沿着排出气体移动方向延伸的分隔板划分成上述主路径侧和上述旁通路径侧，上述复合壳体内的上述旁通路径由利用上述复合壳体与上述分隔板包围而成的空间形成，
上述复合壳体内的上述主路径侧的排气入口部形成为随着趋向上游侧而将截面积缩小的圆锥状，通过将上述分隔板的上游侧端部与上述复合壳体内的上述排气入口部的前部内面对接地固定，从而在上述复合壳体内使上述主路径侧的排气入口部与上述旁通路径侧的排气入口部无法连通。
2.如权利要求1记载的排出气体净化系统，其特征在于，在上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，与上述还原剂喷射体相比在排出气体移动方向下游侧，配置了使排出气体和还原剂混合的排气混合机。
3.如权利要求1或2记载的排出气体净化系统，其特征在于，在上述复合壳体的出口部中，使上述主路径和上述旁通路径合流。
4.一种船舶，其特征在于，搭载了多台发动机，使权利要求1～3之中的任一项记载的排出气体净化系统相对于上述各发动机一一对应。
5.一种排出气体净化系统，其特征在于，
使作为船舶搭载用的多台发动机的排气路径向单一的集合路径合流，作为上述集合路径，具备与外部连通的主路径和从上述主路径的中途部分支的旁通路径，在上述主路径和上述旁通路径的分支部，配置了将排出气体移动方向切换成上述主路径和上述旁通路径的路径切换构件，
具备构成上述主路径和上述旁通路径的一部分的复合壳体，在上述复合壳体内的上述主路径侧，收容了促进处于上述发动机的排出气体中的NOx的还原的选择催化剂还原装置，
上述复合壳体内由沿着排出气体移动方向延伸的分隔板划分成上述主路径侧和上述旁通路径侧，上述复合壳体内的上述旁通路径由利用上述复合壳体与上述分隔板包围而成的空间形成，
上述复合壳体内的上述主路径侧的排气入口部形成为随着趋向上游侧而将截面积缩小的圆锥状，通过将上述分隔板的上游侧端部与上述复合壳体内的上述排气入口部的前部内面对接地固定，从而在上述复合壳体内使上述主路径侧的排气入口部与上述旁通路径侧的排气入口部无法连通。
6.如权利要求5记载的排出气体净化系统，其特征在于，在上述主路径之中的上述路径切换构件和上述复合壳体之间，从排出气体移动方向上游侧依次配置了向排出气体供给还原剂的还原剂供给装置的还原剂喷射体和使排出气体和还原剂混合的排气混合机。
7.如权利要求5或6记载的排出气体净化系统，其特征在于，在上述复合壳体的出口部中，使上述主路径和上述旁通路径合流。
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