CN110291277B - 柴油发动机废气用陶瓷过滤器的再生方法、柴油发动机废气的处理方法以及柴油发动机废气集尘系统 - Google Patents

柴油发动机废气用陶瓷过滤器的再生方法、柴油发动机废气的处理方法以及柴油发动机废气集尘系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种柴油发动机废气用陶瓷过滤器的再生方法、柴油发动机废气的处理方法以及柴油发动机废气集尘系统，其中，附着于陶瓷过滤器的粒子状物质及油分的清洗效果优异，并且，对陶瓷过滤器的损害少。本发明是柴油发动机废气用陶瓷过滤器的再生方法、使用该再生方法的柴油发动机废气的处理方法、以及适合于该再生方法实施的柴油发动机废气集尘系统，其中，再生方法包括：工序A，使用高压气体对附着有废气中的粒子状物质及油分的陶瓷过滤器实施反洗，由此将粒子状物质从陶瓷过滤器去除，其中该废气是以C重油为燃料的柴油发动机的废气；以及工序B，将该陶瓷过滤器加热到300℃～500℃而使油分从该陶瓷过滤器上挥发并去除。

Description

柴油发动机废气用陶瓷过滤器的再生方法、柴油发动机废气 的处理方法以及柴油发动机废气集尘系统
技术领域
本发明涉及对用于捕集柴油发动机废气中的粒子状物质(PM)的陶瓷过滤器进行再生的方法。另外，本发明涉及用于捕集柴油发动机废气中的粒子状物质(PM)的处理方法。另外，本发明涉及用于捕集柴油发动机废气中的粒子状物质(PM)的柴油发动机废气集尘系统。
背景技术
为了捕集从车辆、船舶、工业机械等的发动机排出的高温废气中的粒子状物质，已知有袋式过滤器、陶瓷过滤器、柴油微粒捕集过滤器(DPF)等各种过滤式集尘机。过滤式集尘机中，作为过滤器堵塞时的再生方法，采用：A)利用高压空气的反洗、B)利用高温气体的燃烧再生、以及C)利用电加热的燃烧再生等。
作为A)的方法，可例示日本特许第3066247号公报(专利文献1)中记载的方法。该公报中记载如下方法，即，在陶瓷过滤器的下游侧配设清洗用气体的喷出管，并设置1个或多个封闭室，并且，在该封闭室设置流入流出管，使从所述喷出管喷出的清洗用气体经过流入流出管而向所述封闭室内导入，其中，1个或多个封闭室的该陶瓷过滤器的下游侧端与所有划区或规定划区分别对置。
作为B)的方法，可例示日本特许第3073152号公报(专利文献2)中记载的方法。该公报中记载如下方法，即，将来自柴油机的废气中包含的煤尘用过滤材料捕集，向捕集到煤尘的过滤材料的一部分供给高温的焚烧用气体，由此，将煤尘焚烧而使过滤材料再生。
作为C)的方法，可例示日本特开2011－236787号公报(专利文献3)中记载的方法。该公报中记载有如下过滤器，该过滤器由将下述层叠体折成波纹状并成型为筒状而得的筒体构成，该层叠体包括：金属丝网加热器、从两侧夹持该金属丝网加热器的一对陶瓷无纺布、以及层叠于陶瓷无纺布的外侧的一对支撑用金属丝网。在过滤器的外周侧配置有外周加热器。根据该公报，记载有：在为了使过滤器再生而将粒子状物质焚烧时，通过向金属丝网加热器和外周加热器通电而在过滤器整个区域均等地确保低温燃烧，能够在短时间实现再生。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第3066247号公报
专利文献2：日本特许第3073152号公报
专利文献3：日本特开2011－236787号公报
发明内容
船舶主机发动机通常为二冲程发动机，燃料使用C重油。二冲程发动机存在如下趋势，即，由于燃烧效率高，所以废气温度为250℃前后的较低温度，此外，由于汽缸油飞散，所以废气中的油分(SOF)较多。另外，C重油为劣质燃料，因此，存在燃料中包含大量的钒、镍等金属成分的趋势。因此，现有技术中，在过滤器再生时产生如下问题。
利用高压空气的反洗作为使煤烟灰及灰尘等粒子状物质从过滤器上掉落的技术是有效的，但是，针对附着于过滤器的油分，清洗效果低。另外，针对附着有油分的粒子状物质，也无法得到充分的清洗效果。对于利用电加热或高温气体的燃烧再生，燃烧时的过滤器内部的温度难以控制，有时局部达到高温，有可能导致过滤器破损。特别是使船舶中使用的大型柴油发动机的燃料、即C重油燃烧得到的废气中包含的钒在800℃以上的高温区域对陶瓷带来较大的不良影响，例如，在以堇青石制的过滤器附着有钒的状态进行加热再生的情况下，过滤器有可能因燃烧热而熔化。因此，还需要使用高价的碳化硅等材料。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其课题之一在于，提供一种对附着于陶瓷过滤器的粒子状物质及油分的清洗效果优异、并且对陶瓷过滤器的损害少的柴油发动机废气用陶瓷过滤器的再生方法。另外，本发明的另一课题在于，提供一种使用了上述再生方法的柴油发动机废气的处理方法。另外，本发明的又一课题在于，提供一种柴油发动机废气集尘系统。
本发明的发明人为了解决上述课题进行了潜心研究，结果发现，将高压气体反洗和低温加热组合得到的以下再生方法是有效的。
本发明的第一方案是一种柴油发动机废气用陶瓷过滤器的再生方法，其包括以下工序：工序A，该工序中，使用高压气体对附着有废气中的粒子状物质及油分的陶瓷过滤器实施反洗，由此将粒子状物质从陶瓷过滤器去除，其中该废气是以C重油为燃料的柴油发动机的废气；以及工序B，该工序中，将该陶瓷过滤器加热到300℃～500℃而使油分从该陶瓷过滤器上挥发并去除。
本发明所涉及的再生方法的一实施方式中，所述柴油发动机为船舶用主机发动机。
本发明所涉及的再生方法的另一实施方式中，工序B包括：将所述陶瓷过滤器加热到350℃以上。
本发明所涉及的再生方法的又一实施方式中，包括：将从柴油发动机废气用集尘机的出口排出的集尘后的废气用作工序B的热源。
本发明所涉及的再生方法的又一实施方式中，包括：将辅机发动机废气用作工序B的热源。
本发明所涉及的再生方法的又一实施方式中，工序B包括：使利用加热器加热后的气体穿过所述陶瓷过滤器。
本发明的第二方案是一种柴油发动机废气的处理方法，其使用了二套以上陶瓷过滤器系统，所述柴油发动机废气的处理方法的特征在于，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将以C重油为燃料的通用的柴油发动机的废气导入，
且该处理方法包括：在对该二套以上陶瓷过滤器系统中的至少一套陶瓷过滤器系统实施本发明所涉及的再生方法的过程中，利用有别于正在实施该再生方法的至少一套陶瓷过滤器系统的、至少一套陶瓷过滤器系统对该废气进行处理。
本发明所涉及的柴油发动机废气的处理方法的一实施方式中，所述二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将利用通用的加热器加热后的气体导入，且该处理方法包括：对正在实施本发明所涉及的再生方法的所述至少一套陶瓷过滤器系统导入利用该加热器加热后的气体，实施工序B。
本发明所涉及的柴油发动机废气的处理方法的又一实施方式中，使用1台或2台以上的收纳有二套以上陶瓷过滤器系统的集尘机。
本发明所涉及的柴油发动机废气的处理方法的又一实施方式中，使用2台以上的收纳有一套陶瓷过滤器系统的集尘机。
本发明的第三方案是一种柴油发动机废气集尘系统，其使用了二套以上陶瓷过滤器系统，所述柴油发动机废气集尘系统的特征在于，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将以C重油为燃料的通用的柴油发动机的废气导入，
且该柴油发动机废气集尘系统构成为：在对该二套以上陶瓷过滤器系统中的至少一套陶瓷过滤器系统实施本发明所涉及的再生方法的过程中，能够利用有别于正在实施该再生方法的至少一套陶瓷过滤器系统的、至少一套陶瓷过滤器系统对该废气进行处理。
本发明的第三方案所涉及的柴油发动机废气集尘系统的一实施方式中，所述二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将利用通用的加热器加热后的气体导入，
且该柴油发动机废气集尘系统构成为：能够对正在实施本发明所涉及的再生方法的所述至少一套陶瓷过滤器系统导入利用该加热器加热后的气体，实施工序B。
本发明的第三方案所涉及的柴油发动机废气集尘系统的另一实施方式中，使用1台或2台以上的收纳有二套以上陶瓷过滤器系统的集尘机。
本发明的第三方案所涉及的柴油发动机废气集尘系统的又一实施方式中，使用2台以上的收纳有一套陶瓷过滤器系统的集尘机。
本发明的第四方案是一种柴油发动机废气集尘系统，其具备：二套以上陶瓷过滤器系统、二套以上废气导入阀系统、二套以上再生用气体导入阀系统、二套以上反洗阀系统、反洗气体罐、以及加热器，
所述柴油发动机废气集尘系统的特征在于，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将以C重油为燃料的通用的柴油发动机的废气经由对应的废气导入阀系统而从上游侧导入，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将利用通用的加热器加热到300℃～500℃的气体经由对应的再生用气体导入阀系统而从上游侧导入，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将从反洗气体罐供给来的反洗气体经由对应的反洗阀系统而从下游侧导入。
本发明的第四方案所涉及的柴油发动机废气集尘系统的一实施方式中，具备循环管道，所述循环管道用于将从所述二套以上陶瓷过滤器系统的下游侧排出的集尘后的废气向所述加热器供给。
本发明的第四方案所涉及的柴油发动机废气集尘系统的另一实施方式中，该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将辅机发动机废气经由对应的再生用气体导入阀系统而从上游侧导入。
本发明的第四方案所涉及的柴油发动机废气集尘系统的又一实施方式中，使用1台或2台以上的收纳有二套以上陶瓷过滤器系统的集尘机。
本发明的第四方案所涉及的柴油发动机废气集尘系统的又一实施方式中，使用2台以上的收纳有一套陶瓷过滤器系统的集尘机。
发明效果
对于本发明所涉及的柴油发动机废气用陶瓷过滤器的再生方法，附着于陶瓷过滤器的粒子状物质及油分的清洗效果优异。另外，该再生方法对陶瓷过滤器的损害少。因此，能够长期稳定地捕集油分较多的柴油发动机废气中的粒子状物质，集尘机的维护变得容易。由此，本发明可以优选用于对使船舶中使用的大型柴油发动机的燃料、即C重油燃烧得到的废气中的粒子状物质进行捕集的用途。
附图说明
图1是能够适用本发明所涉及的陶瓷过滤器式集尘机的再生方法的柴油发动机废气集尘系统的构成例。
图2是设置多个陶瓷过滤器式集尘机时的柴油发动机废气集尘系统的构成例。
图3是来自船舶主机的废气中的附着有油分的煤烟灰的TG－DTA测定结果。
图4是对利用柱状陶瓷过滤器进行集尘及反洗的机理进行说明的示意图。
具体实施方式
(1.本发明中作为对象的废气及集尘机)
柴油燃料有轻油、A重油、C重油等。其中，C重油大多用作大型船舶用柴油燃料，使用了C重油的柴油发动机的废气中，存在其油分(SOF)比使用其他柴油燃料时的油分(SOF)多的趋势。例如，利用正己烷吸收重量法(环境署第64号告示)进行测定，在以C重油为燃料的柴油发动机的废气中包含10mg/Nm3以上的油分(正己烷提取物质)，也有时包含20mg/Nm3以上的油分，还有时包含30mg/Nm3以上的油分。另外，由于C重油为劣质燃料，所以存在燃料中包含大量的钒、镍等金属成分的趋势。因此，如果利用具备陶瓷过滤器的集尘机(本说明书中，有时将具备陶瓷过滤器的集尘机称为“陶瓷过滤器式集尘机”。)对以C重油为燃料的柴油发动机废气进行处理，则会产生在其他燃料时不构成问题的过滤器再生时的问题。
通常的过滤式集尘机中，如果被过滤器捕集的粒子状物质的量变大而使得过滤器的上游与下游间的差压变大，则要进行从过滤器去除粒子状物质而使过滤器再生的操作。作为过滤器的再生方法，可以举出利用高压空气的反洗以及利用电加热或高温气体的燃烧再生，不过，如上所述，这些方法不适用于对以C重油为燃料的柴油发动机的废气中的粒子状物质(PM)进行捕集的陶瓷过滤器式集尘机的再生。针对于此，本发明可以优选用于对以C重油为燃料的柴油发动机的废气中的粒子状物质(PM)进行捕集的陶瓷过滤器式集尘机的再生。
C重油是根据JIS标准(K2205：1991)进行的分类。与C重油相对应的国际名称是：MFO(Marine Fuel Oil：船舶用燃料油)、HFO(Heavy Fuel Oil：重质燃料油)以及RFO(Residual Fuel Oil：残渣燃料油)。将与A重油及C重油相对应的国际名称示于表1，以供参考。
表1
Figure GDA0002158247540000061
船舶搭载有：用于使船前进的主机发动机、以及用于产生船中使用的电气的辅机发动机。辅机发动机采用四冲程发动机，废气温度为350℃以上的较高的温度，废气中的油分也较少，而主机发动机通常为二冲程发动机，二冲程发动机的燃烧效率高，因此，废气温度为250℃前后的较低的温度，与使用相同C重油的船舶辅机发动机相比，废气中的油分非常多。因此，本发明可以特别优选地用于对以C重油为燃料的船舶用主机发动机的废气中的粒子状物质(PM)进行捕集的陶瓷过滤器式集尘机的再生。
作为陶瓷过滤器式集尘机，已知有各种陶瓷过滤器式集尘机，本发明可以没有特别限制地用于各种陶瓷过滤器式集尘机。作为陶瓷过滤器的材质，没有限定，可例示堇青石制、碳化硅质制。其中，优选成本便宜的堇青石制。作为陶瓷过滤器的结构，没有限定，可以举出具有由多孔质的隔壁区划形成的多个隔室的蜂窝结构。废气在隔室内经过之际，将粒子状物质(PM)从废气中分离并捕集。陶瓷过滤器的形状没有限定，可以为多棱柱(四棱柱等)、圆柱等柱状。柱状过滤器可以构成为：使处理前的气体从一个底面流入，并使处理后的气体从另一个底面流出，由此能够进行集尘处理。
例示而言，如图4所示，可以举出如下蜂窝结构的柱状陶瓷过滤器400，其具有：多个第一隔室401，它们上游侧的端面呈开口且下游侧的端面被封孔；以及多个第二隔室402，它们上游侧的端面被封孔且下游侧的端面呈开口。此种陶瓷过滤器400中，利用如下机理来捕集粒子状物质404(参照图4的左图)。当向上游侧的端面供给废气时，废气被导入第一隔室401而在第一隔室401内朝向下游前进。由于第一隔室401的下游侧的端面被封孔，所以废气透过将第一隔室401和第二隔室402区划开的多孔质的隔壁而流入第二隔室。由于粒子状物质404无法穿过隔壁，所以在第一隔室401内被捕集。废气中的油分也同样地在第一隔室401内被捕集。流入至第二隔室402的废气在第二隔室402内朝向下游前进，从下游侧的端面排出。
另外，可以如下进行此种陶瓷过滤器400的反洗(参照图4的右图)。当将清洗用气体406朝向陶瓷过滤器400的下游侧的端面喷射时，清洗用气体406在陶瓷过滤器400的第二隔室402内朝向上游前进。由于第二隔室402的上游侧的端面被封孔，所以清洗用气体406透过将第一隔室401和第二隔室402区划开的多孔质的隔壁而流入第一隔室401。流入至第一隔室401的清洗用气体406在第一隔室401内朝向上游前进，夹带在第一隔室401内被捕集的粒子状物质404一同从上游侧的端面排出。但是，在第一隔室401内被捕集的油分在反洗中无法充分地排出。
应予说明，本说明书中，陶瓷过滤器的上游侧是指：集尘前的废气向陶瓷过滤器流入的一侧，陶瓷过滤器的下游侧是指：集尘后的废气从陶瓷过滤器流出的一侧。
(2.陶瓷过滤器的再生方法)
在以使用了C重油的柴油发动机的废气为对象的陶瓷过滤器式集尘机的陶瓷过滤器再生时，如何在避免对过滤器造成损害的同时去除油分是很重要的。本发明中，采用在虽然油分挥发、但石墨不燃烧的程度的较低温度下对陶瓷过滤器进行加热的方法。由此，能够以高效率进行油分去除，而不会对过滤器造成损害。因此，本发明所涉及的柴油发动机废气用陶瓷过滤器的再生方法的一实施方式中，包括以下工序：工序A，该工序中，使用高压气体对附着有废气中的粒子状物质及油分的陶瓷过滤器实施反洗，由此将粒子状物质从陶瓷过滤器去除，其中该废气是以C重油为燃料的柴油发动机的废气；以及工序B，该工序中，将该陶瓷过滤器加热到300℃～500℃，使油分从该陶瓷过滤器上挥发并去除。
工序A中，通过使用高压气体实施反洗而将粒子状物质从陶瓷过滤器去除。作为高压气体，例如可以使用表压为0.1MPa以上、典型的为0.2～1MPa、更典型的为0.3～0.7MPa的压缩气体。作为高压气体的种类，没有限定，除了空气以外，可例示氮及氩等不活泼气体、水蒸气。其中，优选使用成本便宜且具有通用性的空气。1次反洗所需要的时间、反洗的频率根据粒子状物质的捕集量来适当设定即可。
工序A中，主要将粒子状物质从陶瓷过滤器去除。粒子状物质中包含煤烟灰及灰尘。油分自身及附着有大量油分的粒子状物质在反洗中很难充分地从陶瓷过滤器去除。
工序B中，对陶瓷过滤器进行加热而使油分从该陶瓷过滤器上挥发并去除。图3中示出来自船舶主机的废气中的附着有油分的煤烟灰的TG－DTA测定结果。根据TG曲线，观察到从300℃附近重量开始减少，在350℃附近观察到急剧的重量减少。另外，根据DTA曲线，从该温度附近，发热量开始增大，在388.9℃处发热量达到最大。可以认为，该结果显示：如果加热到300℃以上，则煤烟灰中的油分挥发，在390℃附近一部分开始燃烧。
因此，为了使油分从陶瓷过滤器上挥发并去除，优选将陶瓷过滤器加热到300℃以上，更优选加热到350℃以上。
另一方面，如果加热温度过高，则煤烟灰中的石墨发生燃烧，温度因燃烧热而进一步上升，因此，温度难以控制。还无法忽视钒对陶瓷过滤器的损害。另外，用于加热的能耗量也增大，从而不经济。由此，使油分从陶瓷过滤器上挥发并去除时的加热温度优选为500℃以下，更优选为450℃以下。1次加热操作所需要的时间、加热操作的频率根据油分的捕集量来适当设定即可。
在对陶瓷过滤器进行加热时，如果使加热到300～500℃的气体穿过陶瓷过滤器，则挥发的油分容易随同气体而排出，故优选。加热后的气体优选与废气同样地从陶瓷过滤器的上游侧向下游侧流动。作为用于加热陶瓷过滤器的热源，考虑使用利用了液体燃料或电气等的加热器。还可以构成为：使利用加热器加热后的气体穿过陶瓷过滤器。
然而，在通过加热器对外部大气进行加热、或者对过滤器进行直接加热的情况下，需要从周围温度开始加热到300℃以上，所以，能耗量增大。因此，优选利用废热进行加热。例如，可以循环利用从以使用了C重油的柴油发动机的废气为对象的陶瓷过滤器式集尘机的出口排出的清洁废气。从陶瓷过滤器式集尘机的出口排出的废气的温度为例如250℃左右，因此，加热到所需要温度所需的能量较少。
另外，在来自辅机发动机的废气中的油分较少(例：5mg/Nm3以下)的情况下，可以通过该废气穿过陶瓷过滤器来加热陶瓷过滤器。在来自辅机发动机的废气温度为300℃以上的情况下，甚至不需要加热器。如果使来自辅机发动机的废气在陶瓷过滤器穿过，则还可得到如下优点，即，利用陶瓷过滤器捕集该废气中的粒子状物质，并且，能够使陶瓷过滤器内的油分挥发并去除。
实施工序A及工序B的顺序没有特别限制，根据陶瓷过滤器捕集到的粒子状物质及油分的量而将工序A和工序B适当组合来实施即可。因此，可以在实施工序A后实施工序B，也可以在实施工序B后实施工序A。还可以将工序A及工序B交替实施。可以实施多次工序A后实施工序B。也可以实施多次工序B后实施工序A。
(3.柴油发动机废气的处理方法)
为了在陶瓷过滤器的再生中不会耽误柴油发动机废气的处理，优选准备多系统的陶瓷过滤器，使用有别于再生中的陶瓷过滤器的其他陶瓷过滤器进行柴油发动机废气的处理。
因此，本发明还提供一种柴油发动机废气的处理方法，是使用了二套以上陶瓷过滤器系统的柴油发动机废气的处理方法，其中，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将以C重油为燃料的通用的柴油发动机的废气导入，
且该处理方法包括：在对该二套以上陶瓷过滤器系统中的至少一套陶瓷过滤器系统实施本发明所涉及的陶瓷过滤器的再生方法的过程中，利用有别于正在实施该再生方法的至少一套陶瓷过滤器系统的、至少一套陶瓷过滤器系统对该废气进行处理。
所述二套以上陶瓷过滤器系统可以分别构成为：能够将利用加热器加热后的气体导入。通过利用加热器加热后的气体穿过陶瓷过滤器，能够使附着于陶瓷过滤器的油分挥发并除去。还可以在每一套陶瓷过滤器系统各设置1台加热器，但是，不必设想所有陶瓷过滤器系统同时接受用于再生的加热处理。因此，如果考虑经济性，则优选为：所述二套以上集尘机构成为能够将利用通用的加热器加热后的气体导入，并且，向实施陶瓷过滤器的再生方法的至少一套陶瓷过滤器系统选择性地导入利用加热器加热后的气体来实施工序B。
本发明所涉及的柴油发动机废气的处理方法的一实施方式中，二套以上陶瓷过滤器系统的各陶瓷过滤器系统经过用于废气的集尘处理的时间带和用于再生的时间带，并交替反复经过这些时间带。用于废气的集尘处理的时间带和用于再生的时间带的切换根据废气的集尘处理性能的降低程度来适当设定即可，但是，例示而言，可以至少基于时间和/或过滤器差压来进行。
上述的柴油发动机废气的处理方法可以通过使用1台或2台以上的收纳有二套以上陶瓷过滤器系统的集尘机来实施，也可以通过使用2台以上的收纳有一套陶瓷过滤器系统的集尘机来实施。另外，还可以将收纳有二套以上陶瓷过滤器系统的集尘机和收纳有一套陶瓷过滤器系统的集尘机组合来实施。应予说明，一套陶瓷过滤器系统是指：收纳在同一集尘机内的同一腔室内且废气处理及再生的时机相同的陶瓷过滤器。即便在同一腔室内使用多个陶瓷过滤器的情况下，只要满足上述条件，则这些多个陶瓷过滤器也构成一套陶瓷过滤器系统。
(4.柴油发动机废气集尘系统)
以下，参照附图，对利用了本发明所涉及的陶瓷过滤器的再生方法的、柴油发动机废气的处理方法的具体例进行说明。图1中记载有：能够适用本发明所涉及的陶瓷过滤器式集尘机的再生方法的柴油发动机废气集尘系统的构成例。柴油发动机废气集尘系统100具备：与来自使用C重油作为燃料的柴油发动机101的废气管道121连接的入口三通阀102、二系统的废气导入阀103a、103b、二系统的再生用气体导入阀104a、104b、陶瓷过滤器式集尘机110、加热器105、空气罐106、以及二系统的反洗阀107a、107b。陶瓷过滤器式集尘机110具备：罐体112、收纳于罐体112内的二系统的陶瓷过滤器114a、114b、二系统的废气/再生用气体导入口115a、115b、废气出口117、PM回收箱118、以及二系统的反洗气体导入口119a、119b。柴油发动机废气集尘系统100有时为了使对发动机的背压降低而在陶瓷过滤器式集尘机110的下游侧还设置有排气风扇130。
流经废气管道121的来自柴油发动机101的废气在入口三通阀102处进行朝向陶瓷过滤器式集尘机110输送、或者朝向旁通管道122输送的切换。在朝向陶瓷过滤器式集尘机110输送的情况下，对废气进行集尘处理，在紧急时等朝向旁通管道122输送的情况下，废气以未处理的状态从烟囱排出。
陶瓷过滤器式集尘机110在罐体112内具备二系统的陶瓷过滤器114a、114b。罐体112内分为第一系统用的腔室112a和第二系统用的腔室112b，使得两个腔室内的气体在过滤器上游侧不会混合。第一系统的陶瓷过滤器114a可以对经过第一系统的废气导入阀103a并从第一系统的废气/再生用气体导入口115a导入至第一系统用的腔室112a内的废气进行集尘处理。第二系统的陶瓷过滤器114b可以对经过第二系统的废气导入阀103b并从第二系统的废气/再生用气体导入口115b导入至第二系统用的腔室112b内的废气进行集尘处理。
通过二系统的废气导入阀103a、103b的开闭切换，确定由第一系统以及第二系统中的哪一陶瓷过滤器来进行废气的集尘处理。也可以将二系统的废气导入阀103a、103b两者均打开而利用二系统的陶瓷过滤器114a、114b同时进行集尘处理，但是，从避免出现故障考虑，优选为：在利用一个陶瓷过滤器进行集尘处理的过程中，使另一个陶瓷过滤器处于再生的过程中，从而交替地进行集尘处理。
废气在陶瓷过滤器114a、114b接受集尘处理而清洁化后，从陶瓷过滤器式集尘机110的废气出口117排出。从陶瓷过滤器式集尘机110的废气出口117排出的废气可以经过废气管道124最终从烟囱释放到大气中。
柴油发动机废气集尘系统100可以进一步具备：用于将从陶瓷过滤器114a、114b的下游侧排出的集尘后的废气向加热器105供给的循环管道125。循环管道125可以构成为：一方与废气管道124连结，另一方与陶瓷过滤器式集尘机110直接或间接地连结。在循环管道125的中途设置有再生风扇131、加热器105。从废气出口117排出的清洁废气流经循环管道125，在经过加热器105时被加热至所需要温度。加热后的废气可以通过二系统的再生用气体导入阀104a、104b的开闭切换而向第一系统以及第二系统中的任意一个或两个陶瓷过滤器中供给。
第一系统的陶瓷过滤器114a可以通过下述再生用气体而接受加热再生处理(工序B)，该再生用气体经过第一系统的再生用气体导入阀104a并从第一系统的废气/再生用气体导入口115a导入至第一系统用的腔室112a内。第二系统的陶瓷过滤器114b可以通过下述再生用气体而接受加热再生处理(工序B)，该再生用气体经过第二系统的再生用气体导入阀104b并从第二系统的废气/再生用气体导入口115b导入至第二系统用的腔室112b内。
如图1所示，第一系统的废气导入阀103a处于“开”，第一系统的再生用气体导入阀104a处于“闭”。因此，可知：来自柴油发动机101的废气向第一系统的陶瓷过滤器114a流入，正在通过第一系统的陶瓷过滤器114a实施集尘处理。另外，第二系统的废气导入阀103b处于“闭”，第二系统的再生用气体导入阀104b处于“开”。因此，可知：第二系统的陶瓷过滤器114b正在使用利用加热器105加热后的再生用气体实施工序B(油分的挥发去除)。
柴油发动机废气集尘系统100可以构成为：可以设置用于供给外部大气的外部大气管道127代替循环管道125而向陶瓷过滤器式集尘机110供给外部大气，或者，除了设置循环管道125以外，还可以设置用于供给外部大气的外部大气管道127而向陶瓷过滤器式集尘机110供给外部大气。图1所示的柴油发动机废气集尘系统100中，能够供外部大气流动的外部大气管道127在加热器105的前段与循环管道125连结，该外部大气是利用再生风扇131产生的吸引力而从外部大气取入口128取入的。加热器105的前段处，在循环管道125及外部大气管道127分别设置有阀129a、129b，根据阀129a、129b的开闭或开度，可以调整从两者经过加热器105的气体流量。根据该构成，能够仅使来自循环管道125的废气向加热器105流动，也可以仅使来自外部大气管道127的外部大气向加热器105流动，或者，还可以使来自循环管道125的废气和来自外部大气管道127的外部大气同时向加热器105流动。
另外，在二系统的陶瓷过滤器114a、114b的下游侧分别配置有反洗气体导入口119a、119b。第一系统的陶瓷过滤器114a通过下述压缩空气接受反洗，该压缩空气离开空气罐106后，流经反洗气体管道126，经过第一系统的反洗阀107a，从第一系统的反洗气体导入口119a流入。第二系统的陶瓷过滤器114b通过下述压缩空气接受反洗，该压缩空气离开空气罐106后，流经反洗气体管道126，经过第二系统的反洗阀107b，从第二系统的反洗气体导入口119b流入。通过二系统的反洗阀107a、107b的开闭切换，确定将压缩空气向第一系统以及第二系统中的哪一陶瓷过滤器输送。
通过反洗而从陶瓷过滤器114a、114b的上游侧排出的粒子状物质因重力而落下，可以回收于在罐体112的底部所设置的PM回收箱118内。
接下来，图2中示出能够适用本发明所涉及的陶瓷过滤器式集尘机的再生方法的柴油发动机废气集尘系统的另一构成例。图1所示的柴油发动机废气集尘系统100是如下系统，即，在一台陶瓷过滤器式集尘机110内设置有二系统的陶瓷过滤器114a、114b，对二系统的陶瓷过滤器114a、114b交替地切换集尘处理和过滤器再生，由此能够持续地继续进行废气处理。而图2所示的柴油发动机废气集尘系统200中，一台陶瓷过滤器式集尘机仅具有一系统的陶瓷过滤器，且像这样的陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c多台并排配置。通过对多台陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c依次切换集尘处理和过滤器再生，能够持续地继续进行废气处理。
柴油发动机废气集尘系统200具备：入口三通阀202，其与来自船舶主机的二冲程柴油发动机201的废气管道221连接；三系统的废气导入阀203a、203b、203c；三系统的再生用气体导入阀204a、204b、204c；三台陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c；加热器205；空气罐206；以及三系统的反洗阀207a、207b、207c。陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c分别具备：一系统的废气/再生用气体导入口215a、215b、215c、一系统的废气出口217a、217b、217c、以及一系统的反洗气体导入口219a、219b、219c。柴油发动机废气集尘系统200有时为了使对发动机的背压降低而在陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c的下游侧还设置有排气风扇230。
流经废气管道221的来自柴油发动机201的废气在入口三通阀202处进行朝向陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c输送、或者朝向旁通管道222输送的切换。在朝向陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c输送的情况下，对废气进行集尘处理，在紧急时等朝向旁通管道222输送的情况下，废气以未处理的状态从烟囱排出。
三台陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c分别具有一系统的陶瓷过滤器214a、214b、214c。第一系统的陶瓷过滤器214a可以对经过第一系统的废气导入阀203a并从第一系统的废气/再生用气体导入口215a导入至第一系统的陶瓷过滤器式集尘机210a内的废气进行集尘处理。第二系统的陶瓷过滤器214b可以对经过第二系统的废气导入阀203b并从第二系统的废气/再生用气体导入口215b导入至第二系统的陶瓷过滤器式集尘机210b内的废气进行集尘处理。第三系统的陶瓷过滤器214c可以对经过第三系统的废气导入阀203c并从第三系统的废气/再生用气体导入口215c导入至第三系统的陶瓷过滤器式集尘机210c内的废气进行集尘处理。
通过三系统的废气导入阀203a、203b、203c的开闭切换，确定由第一系统、第二系统以及第三系统中的哪一陶瓷过滤器来进行废气的集尘处理。也可以将三系统的废气导入阀203a、203b、203c全部打开而利用三系统的陶瓷过滤器214a、214b、214c同时进行集尘处理，也可以仅将二系统的废气导入阀打开而利用二系统的陶瓷过滤器同时进行集尘处理，还可以仅将一系统的废气导入阀打开而利用一系统的陶瓷过滤器进行集尘处理。
废气在陶瓷过滤器214a、214b、214c接受集尘处理而清洁化后，从陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c的废气出口217a、217b、217c排出。从废气出口217a、217b、217c排出的废气可以经过废气管道224最终从烟囱释放到大气中。
另外，三台陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c分别与来自船舶辅机的四冲程柴油发动机220的废气管道223连结。流经废气管道223的废气可以通过三系统的再生用气体导入阀204a、204b、204c的开闭切换而向第一系统、第二系统以及第三系统中的任何一个、两个或所有陶瓷过滤器供给。在来自船舶辅机的四冲程柴油发动机220的废气中的油分较少、且该废气的温度在300～500℃的范围的情况下，可以将该废气直接用作再生用气体。
第一系统的陶瓷过滤器214a可以通过下述再生用气体而接受加热再生处理(工序B)，该再生用气体经过第一系统的再生用气体导入阀204a并从第一系统的废气/再生用气体导入口215a导入至第一系统的陶瓷过滤器式集尘机210a内。第二系统的陶瓷过滤器214b可以通过下述再生用气体而接受加热再生处理(工序B)，该再生用气体经过第二系统的再生用气体导入阀204b并从第二系统的废气/再生用气体导入口215b导入至第二系统的陶瓷过滤器式集尘机210b内。第三系统的陶瓷过滤器214c可以通过下述再生用气体而接受加热再生处理(工序B)，该再生用气体经过第三系统的再生用气体导入阀204c并从第三系统的废气/再生用气体导入口215c导入至第三系统的陶瓷过滤器式集尘机210c内。
如图2所示，第一系统的废气导入阀203a及第二系统的废气导入阀203b处于“开”，第一系统的再生用气体导入阀204a及第二系统的再生用气体导入阀204b处于“闭”。因此，可知：来自柴油发动机201的废气向第一系统的陶瓷过滤器式集尘机210a及第二系统的陶瓷过滤器式集尘机210b流入，正在通过第一系统的陶瓷过滤器214a及第二系统的陶瓷过滤器214b实施集尘处理。另外，第三系统的废气导入阀203c处于“闭”，第三系统的再生用气体导入阀204c处于“开”。因此，可知：再生用气体向第三系统的陶瓷过滤器式集尘机210c流入，第三系统的陶瓷过滤器214c正在使用再生用气体实施工序B(油分的挥发去除)。不过，第三系统的陶瓷过滤器214c在再生中也能够捕集来自船舶辅机的四冲程柴油发动机220的废气中的粒子状物质。
柴油发动机废气集尘系统200可以构成为：可以设置用于供给外部大气的外部大气管道227代替废气管道223而向陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c供给外部大气，或者，除了设置废气管道223以外，还可以设置用于供给外部大气的外部大气管道227而向陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c供给外部大气。图2所示的柴油发动机废气集尘系统200中，能够供外部大气流动的外部大气管道227与废气管道223连结，该外部大气是利用再生风扇231产生的吸引力而从外部大气取入口228取入的。在外部大气管道227的中途且在再生风扇231的后段，设置有加热器205，能够将所取入的外部大气加热至所需要温度。在外部大气管道227设置有阀229a，根据阀229a的开闭或开度，可以调整外部大气的导入量。外部大气的导入量根据来自船舶辅机的四冲程柴油发动机220的废气的温度、流量、油分浓度等并按满足作为再生用气体适当的条件的方式调整即可。
柴油发动机废气集尘系统200可以进一步具备：用于将从陶瓷过滤器214a、214b、214c的下游侧排出的集尘后的废气向加热器205供给的循环管道225。循环管道225可以构成为：一方与废气管道224连结，另一方与陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c直接或间接地连结。图示的实施方式中，循环管道225在再生风扇231的前段且在加热器205的前段与外部大气管道227连结。在与外部大气管道227连结的前段处，且在循环管道225设置有阀229b，通过阀229b的开闭或开度，可以调整经由循环管道225并经过加热器205的气体流量。
另外，在三系统的陶瓷过滤器式集尘机210a、210b、210c的下游侧分别配置有反洗气体导入口219a、219b、219c。第一系统的陶瓷过滤器214a通过下述压缩空气接受反洗，该压缩空气离开空气罐206后，流经反洗气体管道226，经过第一系统的反洗阀207a，从第一系统的反洗气体导入口219a向第一系统的陶瓷过滤器式集尘机210a流入。第二系统的陶瓷过滤器214b通过下述压缩空气接受反洗，该压缩空气离开空气罐206后，流经反洗气体管道226，经过第二系统的反洗阀207b，从第二系统的反洗气体导入口219b向第二系统的陶瓷过滤器式集尘机210b流入。第三系统的陶瓷过滤器214c通过下述压缩空气接受反洗，该压缩空气离开空气罐206后，流经反洗气体管道226，经过第三系统的反洗阀207c，从第三系统的反洗气体导入口219c向第三系统的陶瓷过滤器式集尘机210c流入。通过三系统的反洗阀207a、207b、207c的开闭切换，确定将压缩空气向第一系统、第二系统以及第三系统中的哪一陶瓷过滤器输送。
实施例
以下，通过实施例对本发明进一步具体地进行说明，但是，本发明并不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
将图1所示的柴油发动机废气集尘系统设置于船舶，进行来自使用了C重油的主机的二冲程柴油发动机的废气的集尘处理，由此验证本发明的效果。对该废气进行取样，依据JIS Z8808：2013测定灰尘浓度，结果为110mg/Nm3，依据正己烷吸收重量法测定油分，结果为35mg/Nm3。应予说明，依据JIS Z8808：2013测定的灰尘中还包含煤烟灰。
运转条件如下。
·柴油发动机废气温度：在150～350℃左右，因时间带而变动
·过滤器：日本碍子株式会社制堇青石制过滤器(商品名：CERALLEC)
·反洗(工序A)频率：1次/30分钟左右
·反洗方法：利用1次反洗处理，将表压0.5MPa的压缩空气喷射0.1秒钟
·加热再生(工序B)频率：1次/6小时左右
·加热再生方法：以如下方式实施，即，每1次加热再生，向过滤器通入30分钟左右利用电加热器加热到450℃的外部大气。
·二系统的过滤器114a、114b的集尘/再生的切换时机：在实施加热再生的时机进行切换
以上述的运转条件进行废气的集尘处理，结果，从试验开始到1100小时，过滤器的差压稳定，能够持续地进行废气的集尘处理。
(比较例1)
停止过滤器的加热再生处理，除此以外，以与实施例1相同的运转条件进行废气的集尘处理。这种情况下，在运转时间为100小时左右，过滤器的差压上升到约2倍，因此，将柴油发动机废气集尘系统的运转停止。
由以上的试验结果可理解：本发明针对以C重油为燃料的船舶主机二冲程柴油发动机的废气的集尘处理具有极高的实用性。
符号说明
100 柴油发动机废气集尘系统
101 柴油发动机
102 入口三通阀
103a、103b 废气导入阀
104a、104b 再生用气体导入阀
105 加热器
106 空气罐
107a、107b 反洗阀
110 陶瓷过滤器式集尘机
112 罐体
114a、114b 陶瓷过滤器
115a、115b 废气/再生用气体导入口
117 废气出口
118 PM回收箱
119a、119b 反洗气体导入口
121 废气管道
122 旁通管道
124 废气管道
125 循环管道
126 反洗气体管道
127 外部大气管道
128 外部大气取入口
129a、129b 阀
130 排气风扇
131 再生风扇
200 柴油发动机废气集尘系统
201 二冲程柴油发动机
202 入口三通阀
203a、203b、203c 废气导入阀
204a、204b、204c 再生用气体导入阀
210a、210b、210c 陶瓷过滤器式集尘机
205 加热器
206 空气罐
207a、207b、207c 反洗阀
210a、210b、210c 陶瓷过滤器式集尘机
214a、214b、214c 陶瓷过滤器
215a、215b、215c 废气/再生用气体导入口
217a、217b、217c 废气出口
219a、219b、219c 反洗气体导入口
220 四冲程柴油发动机
221 废气管道
222 旁通管道
223 废气管道
224 废气管道
225 循环管道
226 反洗气体管道
227 外部大气管道
228 外部大气取入口
229a、229b 阀
230 排气风扇
231 再生风扇
400 柱状陶瓷过滤器
401 第一隔室
402 第二隔室
404 粒子状物质
406 清洗用气体

Claims (20)

1.一种柴油发动机废气用陶瓷过滤器的再生方法，其特征在于，包括以下工序：
工序A，该工序中，使用高压气体对附着有废气中的粒子状物质及油分的陶瓷过滤器实施反洗，由此将粒子状物质从陶瓷过滤器去除，其中该废气是以C重油为燃料的柴油发动机的废气；以及
工序B，该工序中，将该陶瓷过滤器加热到300℃～500℃而使油分从该陶瓷过滤器上挥发并去除，
所述柴油发动机为船舶用主机发动机，
将辅机发动机废气直接用作工序B的热源而使所述陶瓷过滤器内的油分挥发并去除，并利用所述陶瓷过滤器来捕集所述辅机发动机废气中的粒子状物质。
2.根据权利要求1所述的再生方法，其特征在于，
工序B包括：将所述陶瓷过滤器加热到350℃以上。
3.根据权利要求1或2所述的再生方法，其特征在于，
包括：将从柴油发动机废气用集尘机的出口排出的集尘后的废气用作工序B的热源。
4.根据权利要求1或2所述的再生方法，其特征在于，
工序B包括：使利用加热器加热后的气体穿过所述陶瓷过滤器。
5.根据权利要求3所述的再生方法，其特征在于，
工序B包括：使利用加热器加热后的气体穿过所述陶瓷过滤器。
6.一种柴油发动机废气的处理方法，其使用了二套以上陶瓷过滤器系统，
所述柴油发动机废气的处理方法的特征在于，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将以C重油为燃料的通用的柴油发动机的废气导入，
且该处理方法包括：在对该二套以上陶瓷过滤器系统中的至少一套陶瓷过滤器系统实施权利要求1～5中的任意一项所述的再生方法的过程中，利用有别于正在实施该再生方法的至少一套陶瓷过滤器系统的、至少一套陶瓷过滤器系统对该废气进行处理。
7.根据权利要求6所述的柴油发动机废气的处理方法，其特征在于，
所述二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将利用通用的加热器加热后的气体导入，
且该处理方法包括：对正在实施权利要求1～5中的任意一项所述的再生方法的所述至少一套陶瓷过滤器系统导入利用该加热器加热后的气体，实施工序B。
8.根据权利要求6或7所述的柴油发动机废气的处理方法，其特征在于，
使用1台或2台以上的收纳有二套以上陶瓷过滤器系统的集尘机。
9.根据权利要求6或7所述的柴油发动机废气的处理方法，其特征在于，
使用2台以上的收纳有一套陶瓷过滤器系统的集尘机。
10.根据权利要求8所述的柴油发动机废气的处理方法，其特征在于，
使用2台以上的收纳有一套陶瓷过滤器系统的集尘机。
11.一种柴油发动机废气集尘系统，其使用了二套以上陶瓷过滤器系统，
所述柴油发动机废气集尘系统的特征在于，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将以C重油为燃料的通用的柴油发动机的废气导入，
且该柴油发动机废气集尘系统构成为：在对该二套以上陶瓷过滤器系统中的至少一套陶瓷过滤器系统实施权利要求1～5中的任意一项所述的再生方法的过程中，能够利用有别于正在实施该再生方法的至少一套陶瓷过滤器系统的、至少一套陶瓷过滤器系统对该废气进行处理。
12.根据权利要求11所述的柴油发动机废气集尘系统，其特征在于，
所述二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将利用通用的加热器加热后的气体导入，
且该柴油发动机废气集尘系统构成为：能够对正在实施权利要求1～5中的任意一项所述的再生方法的所述至少一套陶瓷过滤器系统导入利用该加热器加热后的气体，实施工序B。
13.根据权利要求11或12所述的柴油发动机废气集尘系统，其特征在于，
使用1台或2台以上的收纳有二套以上陶瓷过滤器系统的集尘机。
14.根据权利要求11或12所述的柴油发动机废气集尘系统，其特征在于，
使用2台以上的收纳有一套陶瓷过滤器系统的集尘机。
15.根据权利要求13所述的柴油发动机废气集尘系统，其特征在于，
使用2台以上的收纳有一套陶瓷过滤器系统的集尘机。
16.一种柴油发动机废气集尘系统，其具备：二套以上陶瓷过滤器系统、二套以上废气导入阀系统、二套以上再生用气体导入阀系统、二套以上反洗阀系统、反洗气体罐、以及加热器，
所述柴油发动机废气集尘系统的特征在于，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将以C重油为燃料的通用的柴油发动机的废气经由对应的废气导入阀系统而从上游侧导入，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将利用通用的加热器加热到300℃～500℃的气体经由对应的再生用气体导入阀系统而从上游侧导入，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将辅机发动机废气经由对应的再生用气体导入阀系统而从上游侧直接导入而使所述陶瓷过滤器系统中的陶瓷过滤器内的油分挥发并去除，并利用所述陶瓷过滤器来捕集所述辅机发动机废气中的粒子状物质，
该二套以上陶瓷过滤器系统构成为：能够将从反洗气体罐供给来的反洗气体经由对应的反洗阀系统而从下游侧导入，
所述柴油发动机为船舶用主机发动机。
17.根据权利要求16所述的柴油发动机废气集尘系统，其特征在于，
具备循环管道，所述循环管道用于将从所述二套以上陶瓷过滤器系统的下游侧排出的集尘后的废气向所述加热器供给。
18.根据权利要求16或17所述的柴油发动机废气集尘系统，其特征在于，
使用1台或2台以上的收纳有二套以上陶瓷过滤器系统的集尘机。
19.根据权利要求16或17所述的柴油发动机废气集尘系统，其特征在于，
使用2台以上的收纳有一套陶瓷过滤器系统的集尘机。
20.根据权利要求18所述的柴油发动机废气集尘系统，其特征在于，
使用2台以上的收纳有一套陶瓷过滤器系统的集尘机。
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