FI124227B - Menetelmä polttomoottorin käyttämiseksi ja polttomoottorijärjestely - Google Patents

Menetelmä polttomoottorin käyttämiseksi ja polttomoottorijärjestely Download PDF

Info

Publication number
FI124227B
FI124227B FI20115804A FI20115804A FI124227B FI 124227 B FI124227 B FI 124227B FI 20115804 A FI20115804 A FI 20115804A FI 20115804 A FI20115804 A FI 20115804A FI 124227 B FI124227 B FI 124227B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
exhaust
exhaust gas
reduction system
Prior art date
Application number
FI20115804A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20115804A0 (fi
FI20115804L (fi
Inventor
Klaus Widjeskog
Original Assignee
Wärtsilä Finland Oy
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 Wärtsilä Finland Oy filed Critical Wärtsilä Finland Oy
Priority to FI20115804A priority Critical patent/FI124227B/fi
Publication of FI20115804A0 publication Critical patent/FI20115804A0/fi
Priority to PCT/FI2012/050628 priority patent/WO2013024199A2/en
Priority to KR1020147006940A priority patent/KR101892327B1/ko
Publication of FI20115804L publication Critical patent/FI20115804L/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI124227B publication Critical patent/FI124227B/fi

Links

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
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • 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
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/04—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using liquids
    • 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
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. by adjusting the dosing of reducing agent
    • 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
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0468—Water separation or drainage means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/08—Air cleaners with means for removing dust, particles or liquids from cleaners; with means for indicating clogging; with by-pass means; Regeneration of cleaners
    • F02M35/088—Water, snow or ice proofing; Separation or drainage of water, snow or ice
    • 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
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

MENETELMÄ POLTTOMOOTTORIN KÄYTTÄMISEKSI JA
POLTTOMOOTTORIJÄRJESTELY
Keksinnön ala 5
Keksintö kohdistuu poltto moottoreiden päästöjen vähentämiseen.
Tarkemmin ilmaistuna keksintö kohdistuu menetelmään polttomoottorin käyttämiseksi käsittäen vaiheet, joissa polttoilmaa syötetään moottorille syöttöilmakanavajär-10 jestelmän kautta, polttoilma paineistetaan syöttöilmakompressorilaitteella syöttöil-makanavajärjestelmässä, polttoainetta poltetaan moottorissa ja pakokaasua johdetaan moottorista pakokaasukanavajärjestelmän kautta, polttoilmassa olevaa vettä järjestetään tiivistymään syöttöilmakanavassa syöttöilmakompressorilaitteen alavirran puolella ja tiivistynyttä vettä poistetaan syöttöilmakanavajärjestelmästä ainakin 15 yhden, syöttöilmakanavajärjestelmässä olevan poistoaukon kautta, ja pakokaasua käsitellään pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmän avulla, joka polttomoottori käsittää syöttöilmakanavajärjestelmän.
Keksintö kohdistuu myös polttomoottorijärjestelyyn, joka käsittää syöttöilmakanava-20 järjestelmän, pakokaasukanavajärjestelmän, syöttöilmakompressorilaitteen syöttöilmakanavajärjestelmässä, syöttöilmakompressorilaitteen alavirran puolelle järjestetyn poistoaukon syöttöilmakanavajärjestelmässä, ja pakokaasukanavajärjestelmään järjestetyn pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmän.
25 Tekniikan taso 't g Mäntämoottoreiden pakokaasupäästövaatimukset tiukentuvat jatkuvasti. Näistä vaa-
C\J
. timuksista selviämiseksi käytettävissä on eri tekniikoita, joilla kaasupäästöjä voidaan ° hallita moottorin käydessä. Toisaalta ei ole toivottavaa, että moottorin kokonaissuori- 30 tuskyky kärsii toimista, joilla pyritään päästöjen vähentämiseen.
X
CC
CL
g Julkaisussa WO 9822209 esitetään prosessi selektiivisen katalyyttisen pelkistystek- uo niikan (SCR) hyödyntämiseksi typen oksidien (NOx) päästöjen vähentämiseksi. Jules kaisussa esitetään erityisesti SCR-tekniikan parantamista eliminoimalla vaarallisen 2 ammoniakin tai muiden sitä korvaavien kalliiden vaihtoehtojen tarve. Sen tilalle ehdotetaan urean käyttöä. NOx-päästöjen vähentämiseen SCR-prosessissa käytettävä urea syötetään säiliöstä kanavan kautta palamiskaasuihin vesipitoisena urealiuok-sena pakosarjan/poistoaukon kohdassa, jossa palamiskaasut ovat n. 120 - 650 5 °C:een lämpötilassa.
Vaikka SCR-tekniikka urearuiskutuksineen on sellaisenaan edullinen, urean käyttäminen vesipitoisena liuoksena on haasteellista tietyissä sovellutuksissa.
10 On myös tunnettua vähentää polttomoottorin rikkipäästöjä. Julkaisussa W02007045721 A1 esitetään polttomoottorin pakokaasujen syöttämistä pakokaa-supesuriin, jossa ne pestään pääasiassa vedellä, ja lisäämällä siihen tiettyjä lisäaineita, esim. natriumhydroksidia (NaOH) tai kalkkikiveä (CaC03) ennen pakokaasujen poistamista ympäristöön.
15
Myös tällaisessa päästöjenhallintajärjestelmässä tarvitaan huomattava määrä vettä. Julkaisussa WO 2007045721 A1 esitetään pakokaasujen jäähdyttämistä pakokaa-supesurissa pakokaasuissa olevan vesihöyryn tiivistämiseksi ja puhtaan veden tal-teenottamiseksi ja näin talteenotetun veden johtamista moottorin syöttöilmaan siten, 20 että syöttöilman jäähdytyksen ja kyllästämisen suorittaa ainakin pääasiassa pako-kaasupesurista talteenotettu vesi. Haihtuessaan ruiskutettu vesi jäähdyttää ilman ja kostuttaa sen lähelle ky 11 ästy sp i stettä. Vesihöyryn kyllästämä syöttöilma laskee pa-lamislämpötiloja sylinterissä, jolloin on mahdollista vähentää typpipäästöjä pala-misilmasta, eli ns. NOx-päästöjä.
25
Esimerkiksi merialuksissa olennaisesti puhtaan makeaveden saatavuus on tyypilli- 't ς sesti rajallista. Tilanne on sama esim. sellaisissa polttomoottorin voimalaitossovel-
C\J
. luksissa, jotka sijaitsevat alueilla, joilla vedensaanti on yleisesti niukkaa.
δ i ^ 30 Julkaisussa GB 2476049 on esitetty moottori, jossa syöttöilmakanavan alimpaan
X
£ kohtaan on järjestetty kondensoituneen nesteen poisto aukko. Julkaisu esittää g myös, mainittu poistoaukko voi olla yhteydessä pakokaasukanavaan. Pakokaasuin kanava voi sisältää myös pakokaasun jäikikäsittelylaitteita. Julkaisun esittämä tar- δ
(M
3 koitus on kontrolloidusti saattaa kondensoituvat aineet poistumaan pakokaasujen sisältämien muiden jäteaineiden mukana.
Keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaansaada sellainen menetelmä polttomootto-5 rin käyttämiseksi, jolla ratkaistaan edellä esitetty tunnettuun tekniikkaan liittyvä ongelma.
Keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaansaada polttomoottorijärjestely, jolla ratkaistaan edellä esitetty tunnettuun tekniikkaan liittyvä ongelma.
10
Keksinnön kuvaus
Keksinnön tavoitteet saavutetaan olennaisesti menetelmällä polttomoottorin käyttämiseksi käsittäen vaiheet, joissa polttoilmaa syötetään moottorille syöttöilmakanava-15 järjestelmän kautta, polttoilma paineistetaan syöttöilmakompressorilaitteella syöt-töilmakanavajärjestelmässä, polttoainetta poltetaan moottorissa ja pakokaasua johdetaan moottorista pakokaasukanavajärjestelmän kautta, polttoilmassa olevaa vettä järjestetään tiivistymään syöttöilmakanavassa syöttöilmakompressorilaitteen alavirran puolella ja tiivistynyt vesi poistetaan syöttöilmakanavajärjestelmästä ainakin yh-20 den, syöttöilmakanavajärjestelmässä olevan poistoaukon kautta, ja pakokaasua käsitellään pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmän avulla, ja jossa tiivistynyttä vettä syötetään syöttöilmakanavasta pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmään ja käytetään pakokaasun käsittelyn yhteydessä pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmäs-sä. Keksinnölle on ominaista, että tiivistynyttä vettä sekoitetaan pelkistysaineeseen, 25 jolloin muodostuu liuos, joka syötetään pakokaasuvirtaan.
ς Tällä tavoin varmistetaan pakokaasun asianmukainen käsittely pakokaasupäästöjen
C\J
. pelkistysjärjestelmän avulla hyödyntämällä polttoilmasta saatavaa tiivistynyttä vettä ° erityisesti vesialus- ja voimalaitosmoottoreissa, joissa vedensaanti on rajallista.
't ^ 30
X
£ Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan tiivistynyttä vettä syötetään jatkuvatoimi- sesti moottorin käydessä.
CO
LO
δ C\1 4
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan tiivistynyttä vettä sekoitetaan pelkistysai-neeseen, jolloin syntyy liuos, joka syötetään pakokaasuvirtaan.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan vettä syötetään pakokaasuun paineiste-5 tun kaasun avulla.
Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan vettä syötetään pakokaasuun paineistetun polttoilman avulla.
10 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan polttoilmaa paineistetaan kahdessa erillisessä vaiheessa.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan tiivistynyt vesi poistetaan vesisumuna paineistetun polttoilman osavirtauksessa.
15
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan tiivistynyt vesi syötetään puskurisäiliöön ennen sen syöttämistä pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmään.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan pakokaasun käsittelyvaihe on selektiivi-20 nen katalyyttinen NOx-päästöjen pelkistysprosessi ja tiivistynyttä vettä syötetään urealiuoksena. Edullisesti tiivistynyttä vettä sekoitetaan hallitusti pelkistysaineeseen, jolloin syntyy liuos sellaisen vesipohjaisen liuoksen muodostamiseksi, jossa urea/vesi-suhde on edullisesti 30 - 50 %.
25 Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan pakokaasun käsittelyvaihe on pakokaasun rikinpoistoprosessi ja tiivistynyttä vettä syötetään alkalisena liuoksena.
δ c\j , Keksinnön vielä erään suoritusmuodon mukaan pakokaasun käsittelyvaihe on yhdis- ° telmä selektiivisestä katalyyttistä NOx-päästöjen pelkistysprosessista ja pakokaasun 30 rikinpoistoprosessista, ja tiivistynyttä vettä käytetään molemmissa prosesseissa.
X
X
Q.
g Keksinnön tavoitteet saavutetaan olennaisesti polttomoottorijärjestelyllä, joka käsitin tää syöttöilmakanavajärjestelmän, pakokaasukanavajärjestelmän, syöttöilmakom- o pressorilaitteen syöttöilmakanavajärjestelmässä, syöttöilmakompressorilaitteen ala- c\j 5 virran puolelle järjestetyn poistoaukon syöttöilmakanavassa, ja pakokaasukanava-järjestelmään järjestetyn pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmän, jossa mainittu syöttö ilmakanavaan järjestetty poistoaukko on virtausyhteydessä pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmän kanssa tiivistyneen veden syöttämiseksi käytettäväksi pa-5 kokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä. Keksinnölle on ominaista, että mainittu poistoaukko on yhteydessä pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä olevaan valmisteluyksikköön, joka on järjestetty yhteyteen pelkistysainelähteen kanssa, jota käytetään vesiliuoksena pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä.
10 Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä on ainakin yksi syöttöyksikkö, joka on liitetty valmisteluyksikköön pakokaasupäästöjen pelkistysaineen syöttämiseksi pakokaasukanavajärjestelmään.
Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan järjestelyssä on ensimmäinen oh-15 jausyksikkö, joka on järjestetty poistoaukon ja valmisteluyksikön toisiinsa liittävän yhdyskanavan yhteyteen, valmisteluyksikölle syötettävän tiivistyneen veden määrän säätämiseksi, toinen ohjausyksikkö valmisteluyksikön yhteydessä pelkistysaineläh-teestä valmisteluyksikölle syötettävän pelkistysaineen määrän säätämiseksi, ja kolmas ohjausyksikkö valmisteluyksikön ja syöttöyksikön toisiinsa liittävän kanavan yh-20 teydessä pakokaasupäästöjen pelkistysaineen syötön säätämiseksi syöttöyksikölle, jossa järjestelyssä ohjausyksiköt on järjestetty ohjausjärjestelmän ohjattaviksi.
Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan päästöjenpelkistysjärjestelmä käsittää selektiivisen katalyyttisen pelkistysjärjestelmän (SCR).
25
Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan päästöjenpelkistysjärjestelmä kä- 't ς sittää savukaasujen rikinpoistopesurin.
(M
° Keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukaan päästöjenpelkistysjärjestelmä 30 käsittää selektiivisen katalyyttisen pelkistysjärjestelmän (SCR) ja savukaasujen ri-
X
£ kinpoistopesurin.
o
CO
LO
δ C\1 6
Piirustusten lyhyt kuvaus
Seuraavassa keksintöä selostetaan viitaten oheisiin esimerkinomaisiin kaavamaisiin piirustuksiin, joista 5 Kuvio 1 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista polttomoottoria,
Kuvio 2 esittää keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaista polttomoottoria, Kuvio 3 esittää keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukaista polttomoottoria, ja
Kuvio 4 esittää keksinnön vielä erään toisen suoritusmuodon mukaista polttomootto-10 ria.
Piirustusten yksityiskohtainen kuvaus
Kuviossa 1 esitetään kaavamaisesti polttomoottori 10, tarkemmin mäntämoottori, 15 jota jatkossa kutsutaan yksinkertaisesti moottoriksi. Moottori käsittää rungon 12 tai moottorilohkon, johon moottorin sinänsä tunnetut eri osat on asennettu. Moottori käsittää lisäksi syöttöilmakanavajärjestelmän 14, pakokaasukanavajärjestelmän 16 ja syöttöilmakompressorilaitteen 18 syöttöilmakanavajärjestelmässä. Syöttöilmakom-pressorilaite on edullisesti moottorin yhteyteen asennetun turboahdinyksikön 19 20 kompressoriosa. Pakokaasukanavajärjestelmässä 16 on pakokaasupäästöjen pel-kistysjärjestelmä 20, joka on järjestetty turboahdinyksikön 19 turbiiniosan 18’ alavirran puolelle. Kuviossa 1 esitetyssä moottorissa on kaksivaiheturboahtausjärjestel-mä, joka käsittää ensimmäisen vaiheen 19’ ja toisen vaiheen 19. Nämä kaksi vaihetta on esitetty erillisinä yksikköinä, mutta on selvää, että vaiheet voidaan integroida 25 yhdeksi yksiköksi. Syöttöilmakanavajärjestelmässä voi olla myös polttoilmanjäähdy- tin 15 kummankin kompressorivaiheen jälkeen.
•ί· δ , Polttomoottoria käytetään siten, että polttoilmaa syötetään moottorille syöttöilma- 9 kanavajärjestelmän 14 kautta ja polttoilma paineistetaan syöttöilmakompressorilait- rj- ^ 30 teella 18 syöttöilmakanavajärjestelmässä. Polttoainemateriaali poltetaan moottoris- | sa, jolloin syntyy pakokaasuja, jotka johdetaan moottorista pakokaasukanavajärjes- ^ telmän 16 kautta, o
CO
LO
o
CM
7
Polttoilmassa olevaa vettä on järjestetty tiivistymään syöttöilmakanavassa polttoil-man jäähdyttämisen avulla. Syöttöilmakanavaan 14 on järjestetty ainakin yksi pois-toaukko 22, jonka avulla vettä voidaan poistaa syöttöilmakanavasta 14. Poistoaukko 22, joka on kuvion 1 suoritusmuodossa järjestetty syöttöilmakanavaan 14 syöttöil-5 makompressorilaitteen 18 alavirran puolelle, on virtausyhteydessä pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmän 20 kanssa tiivistyneen veden syöttämiseksi käytettäväksi pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä 20 pakokaasun käsittelyprosessissa.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmä 10 20 on yhteydessä poistoaukkoon 22 yhdyskanavan 24 välityksellä, joka ulottuu pois- toaukosta 22 pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä 20 olevaan valmisteluyk-sikköön 26. Valmisteluyksikössä 26 on tuloaukko 32, joka on yhteydessä pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä 20 käytettävään pelkistysainelähteeseen 34. Valmisteluyksikkö 26 on keksinnön erään suoritusmuodon mukaan annostelu- ja 15 sekoitusyksikkö, jossa voidaan lisätä vettä syöttöilmakanavasta 14 pelkistysainee-seen, jolloin muodostuu sopiva liuos pakokaasun käsittelemiseksi pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä 20. Tiivistynyttä vettä syötetään siis syöttöilmakanavasta pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmään ja käytetään pakokaasun käsittelyn yhteydessä pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä.
20
Annostelu- ja sekoitusyksikkö 26 on yhteydessä pakokaasun käsittelyjärjestelyyn 36 kanavan 33 välityksellä. Pakokaasupäästöjen pelkistysaineen syöttämiseksi pakokaasuun ja sen sekoittamiseksi kaasuun on ainakin yksi syöttöyksikkö 31. Pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmän 20 pakokaasun käsittelyjärjestely 36 on järjestetty 25 turboahdinyksikön 19 tai -yksikköjen 19, 19’ alavirran puolelle.
't 5 Yhdyskanavassa 24 on puskurisäiliö 30 tiivistynyttä vettä varten. Yhdyskanavassa
C\J
i 24 voi olla puskurisäiliön 30 alavirran puolella myös lisäkäsittely-yksikkö 28. Käsitte- ? ly-yksikkö voi olla esim. suodatinlaite.
^ 30 x £ Vaikka kuviossa ei ole sitä esitetty, niin pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmä 20 g voi käsittää useamman kuin yhden pakokaasun käsittelyjärjestelyn 36 käyttämässä S samaa pelkistysainetta. Sellaisessa tapauksessa kanavassa 33 on haara 33’ yhtey- δ den luomiseksi niihin.
C\J
8
Yhdyskanavan 24 yhteyteen on järjestetty ensimmäinen ohjausyksikkö 42, esim. venttiili, ja siten myös poistoaukon 22 yhteyteen, valmisteluyksikköön 26 syötettävän tiivistyneen veden määrän säätämiseksi. Pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmän 5 yhteydessä on myös toinen ohjausyksikkö 44 valmisteluyksikössä 26 pelkis-tysainelähteestä 34 valmisteluyksikköön 26 syötettävän pelkistysaineen määrän säätämiseksi. Kanavan 33 yhteydessä on vielä kolmas ohjausyksikkö 46 pakokaasupäästöjen pelkistysaineen syötön ohjaamiseksi syöttöyksikköön 31. Ohjausjärjestelmä 40 ohjaa ohjausyksikköjä, jotta aikaansaadaan vesipohjainen liuos, jossa 10 urea/vesi-suhde on edullisesti 30 - 50 %. Ohjausjärjestelmä 40 ja mahdolliset lisä-anturit (ei esitetty) tunnistavat edullisesti urea/vesi-seoksen suhteen ja pitävät sen ennalta määrätyssä ikkunassa säätämällä syöttöilmakanavassa 14 tiivistyvän veden määrää.
15 Kun moottori on käynnissä, ohjausjärjestelmä 40 on järjestetty ohjaamaan ohjausyksikköjä siten, että urea/vesi-seoksen syöttö on 20-40 litraa/MW moottorin teho.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan pakokaasun käsittelyjärjestely 36 käsittää selektiivisen katalyyttisen pelkistysjärjestelmän (SCR), johon kuuluu katalysaattori-20 järjestely pakokaasun NOx-pitoisuuden vähentämiseksi. SCR-järjestelmän yhteydessä käytetty pelkistysaine on edullisesti ammoniakki- tai urea-/vesiliuos. Siten pelkistysainelähteenä 34 voi olla vesipitoisen ammoniakin tai urean varasto. Pakokaasussa oleva NOx reagoi ammoniakin kanssa, joka ruiskutetaan pakokaasuvir-taan ennen katalysaattoria.
25
Kuvion 1 suoritusmuodossa on paineistetun ilman tuloaukko 48 syöttöyksikön 31 «t £ yhteydessä auttamassa pelkistysaineen suihkuttamista kaasuun sopivan kokoisina
CM
, pisaroina. Tuloaukko on liitetty paineistetun ilman lähteeseen 50 ohjausyksikön 52 ° välityksellä, jota myös ohjaa ohjausjärjestelmä 40.
^ 30 x £ Kuviossa 2 on esitetty keksinnön eräs suoritusmuoto, jossa pakokaasun käsittelyjär- g jestely 36 käsittää savukaasun rikinpoistojärjestelmän (FGD), johon kuuluu pesuriin järjestely pakokaasun SOx-pitoisuuden vähentämiseksi. FGD-järjestelmän yhtey- 5 dessä käytetty pelkistysaine on edullisesti alkalinen liuos, kuten kalkkikivi- tai kalk-
CM
9 ki/vesiliuos. Siten pelkistysainelähde 34 voi olla kalkkikivivarasto. Pakokaasussa oleva SOx reagoi alkalisen liuoksen kanssa, joka ruiskutetaan pakokaasuvirtaan FGD-järjestelmän ylävirran puolella.
5 Kuviossa 2 on myös esitetty keksinnön eräs lisäsuoritusmuoto, jonka mukaan tiivistynyt vesi puskurisäiliöstä 30 voidaan ohjata pelkistysaineen valmistukseen pelkis-tysainelähteessä 34. Siten puskurisäiliö 30 on yhteydessä pelkistysainelähteeseen 34 kanavan 25 välityksellä.
10 Kuviossa 3 on esitetty keksinnön eräs suoritusmuoto, jossa pakokaasun käsittelyjär-jestely 36 käsittää sekä selektiivisen katalyyttisen pelkistysjärjestelmän (SCR), johon kuuluu katalysaattorijärjestely pakokaasun NOx-pitoisuuden vähentämiseksi että savukaasun rikinpoistojärjestelmän (FGD), johon kuuluu pesurijärjestely pakokaasun SOx-pitoisuuden vähentämiseksi. Kummassakin pakokaasun käsittelyjärjestelyn 15 osassa tiivistynyttä vettä syötetään syöttöilmakanavasta käytettäväksi pakokaasun käsittelyn yhteydessä pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä. Yksittäiset järjestelmät toimivat kuten edellä on kuvattu erikseen.
Kuviossa 4 on esitetty vielä eräs keksinnön lisäsuoritusmuoto, joka kohdistuu erityi-20 sesti kaksivaiheahtausjärjestelmiin. Paineistettua polttoilmaa käytetään avustamaan ruiskutusta tai jopa ruiskuttamaan tiivistynyttä vettä sisältävää pelkistysainetta mainittuun ainakin yhteen syöttöyksikköön 31 ja edelleen pakokaasuun. Vaikka tässä ei ole sitä esitetty, niin osa pelkistysaineesta tai tiivistyneestä vedestä voidaan ruiskuttaa turbiinivaiheiden väliin. Tässä suoritusmuodossa poistoaukko 22 on liitetty olen-25 naisesti suoraan syöttöyksikköön 31 ilman puskurisäiliöitä, joten tiivistynyttä vettä syötetään olennaisen jatkuvatoimisesti moottorin käydessä. Tiivistynyttä vettä pois-•ί· ς tetaan vesisumuna paineistetun polttoilman osavirtauksessa ja ruiskutetaan pako-
C\J
. kaasuvirtaan.
o 't 30 Vaikka esillä olevaa keksintöä on tässä kuvattu esimerkkien avulla niissä yhteyksis-
X
£ sä, joita tällä hetkellä pidetään sen edullisimpina suoritusmuotoina, on ymmärrettä- g vä, että keksintöä ei ole rajattu esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sen on tarkoitus S kattaa erilaisia sen piirteiden yhdistelmiä tai muunnelmia ja useita muita keksinnön δ suojapiiriin kuuluvia sovellutuksia siten kuin oheisissa patenttivaatimuksissa on
C\J
5 10 määritelty. Minkä tahansa edellä kuvatun suoritusmuodon yhteydessä mainittuja yksityiskohtia voidaan käyttää toisen suoritusmuodon yhteydessä, mikäli kyseinen yhdistelmä on tekniseksi toteuttamiskelpoinen.
't δ c\j δ
X
CC
CL
o
CO
m δ c\j

Claims (15)

1. Menetelmä polttomoottorin (10) käyttämiseksi käsittäen vaiheet, joissa polttoilmaa 5 syötetään moottorille syöttöilmakanavajärjestelmän (14) kautta, polttoilma paineistetaan syöttöilmakompressorilaitteella (18) syöttöilmakanavajärjestelmässä, polttoainetta poltetaan moottorissa ja pakokaasua johdetaan moottorista pakokaasukanava-järjestelmän (16) kautta, polttoilmassa olevaa vettä järjestetään tiivistymään syöt-töilmakanavassa syöttöilmakompressorilaitteen alavirran puolella ja tiivistynyttä vet- 10 tä poistetaan syöttöilmakanavajärjestelmästä (14) ainakin yhden syöttöilmakanavajärjestelmässä olevan poistoaukon (22) kautta, pakokaasua käsitellään pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmän (20) avulla, ja tiivistynyttä vettä syötetään syöttöil-makanavasta (14) pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmään (20) ja käytetään pakokaasun käsittelyn yhteydessä pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä, tun-15 nettu siitä, että tiivistynyttä vettä sekoitetaan pelkistysaineeseen, jolloin muodostuu liuos, joka syötetään pakokaasuvirtaan.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä polttomoottorin (10) käyttämiseksi, tunnettu siitä, että tiivistynyttä vettä syötetään jatkuvatoimisesti moottorin käydessä. 20
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä polttomoottorin (10) käyttämiseksi, tunnettu siitä, että vesi syötetään pakokaasuun paineistetun polttoilman avulla.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä polttomoottorin (10) käyttämiseksi, 25 tunnettu siitä, että polttoilmaa paineistetaan kahdessa erillisessä vaiheessa.
^ 5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä polttomoottorin (10) käyttämi- ™ seksi, tunnettu siitä, että tiivistynyt vesi poistetaan vesisumuna paineistetun polt- 9 toilman osavirtauksessa. ^ 30
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä polttomoottorin (10) käyttämiseksi, rt tunnettu siitä, että tiivistynyt vesi syötetään puskurisäiliöön ennen sen syöttämistä o S pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmään. δ C\J
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä polttomoottorin (10) käyttämiseksi, tunnettu siitä, että vaihe pakokaasun käsittelemiseksi on selektiivinen katalyyttinen NOx-päästöjen pelkistysprosessi ja tiivistynyt vesi syötetään urealiuoksena.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä polttomoottorin (10) käyttämiseksi, tunnettu siitä, että tiivistynyt vesi sekoitetaan ohjatusti pelkistysaineeseen, jolloin syntyy liuos sellaisen vesipohjaisen liuoksen muodostamiseksi, jossa urea/vesi-suhde on edullisesti 30 - 50 %.
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä polttomoottorin (10) käyttämiseksi, tunnettu siitä, että vaihe pakokaasun käsittelemiseksi on prosessi rikin poistamiseksi pakokaasusta ja tiivistynyt vesi syötetään alkalisena liuoksena.
10. Polttomoottorijärjestely (10) käsittäen syöttöilmakanavajärjestelmän (14), pako-15 kaasukanavajärjestelmän (16), syöttöilmakompressorilaitteen (18) syöttöilma-kanavajärjestelmässä, syöttöilmakompressorilaitteen alavirran puolelle järjestetyn poistoaukon (22) syöttöilmakanavassa, pakokaasukanavajärjestelmään järjestetyn pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmän (20), ja mainittu syöttöilmakanavaan järjestetty poistoaukko (22) on virtausyhteydessä pakokaasupäästöjen pelkistysjärjes-20 telmän (20) kanssa tiivistyneen veden syöttämiseksi käytettäväksi pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä, tunnettu siitä, että mainittu poistoaukko (22) on yhteydessä pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä (20) olevaan valmisteluyksik-köön (26), joka on järjestetty yhteyteen pelkistysainelähteen (34) kanssa, jota pelkis-tysainetta käytetään pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä (20) vesiliuokse-25 na.
? 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen polttomoottorijärjestely (10), tunnettu siitä, ^ että pakokaasupäästöjen pelkistysjärjestelmässä on ainakin yksi syöttöyksikkö (31), 9 joka on liitetty valmisteluyksikköön (26) pakokaasupäästöjen pelkistysaineen syöt- rj- 30 tämiseksi pakokaasukanavajärjestelmään. X tr CL «t
12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen polttomoottorijärjestely (10), tunnettu siitä, o ^ että järjestelyssä on ensimmäinen ohjausyksikkö (42), joka on järjestetty poistoau- 1 kon (22) ja valmisteluyksikön (26) toisiinsa liittävän yhdyskanavan (24) yhteyteen C\J valmisteluyksikölle (26) syötettävän tiivistyneen veden määrän säätämiseksi, toinen ohjausyksikkö (44) valmisteluyksikön (26) yhteydessä pelkistysainelähteestä (34) valmisteluyksikölle (26) syötettävän pelkistysaineen määrän säätämiseksi, ja kolmas ohjausyksikkö (46) valmisteluyksikön (26) ja syöttöyksikön (31) toisiinsa liittävän ka-5 navan (33) yhteydessä pakokaasupäästöjen pelkistysaineen syötön säätämiseksi syöttöyksikölle (31), ja että ohjausyksiköt on järjestetty ohjausjärjestelmän (40) ohjattaviksi.
13. Jonkin patenttivaatimuksen 10-12 mukainen polttomoottorijärjestely (10), tun-10 nettu siitä, että päästöjen pelkistysjärjestelmä käsittää selektiivisen katalyyttisen pelkistysjärjestelmän (SCR).
14. Jonkin patenttivaatimuksen 10-12 mukainen polttomoottorijärjestely (10), tunnettu siitä, että päästöjen pelkistysjärjestelmä käsittää savukaasujen rikinpoisto- 15 pesurin.
15. Jonkin patenttivaatimuksen 10-12 mukainen polttomoottorijärjestely (10), tunnettu siitä, että päästöjen pelkistysjärjestelmä käsittää selektiivisen katalyyttisen pelkistysjärjestelmän (SCR) ja savukaasujen rikinpoistopesurin. 20 'ί ο C\J o X X Q. o oo LO δ C\J
FI20115804A 2011-08-17 2011-08-17 Menetelmä polttomoottorin käyttämiseksi ja polttomoottorijärjestely FI124227B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115804A FI124227B (fi) 2011-08-17 2011-08-17 Menetelmä polttomoottorin käyttämiseksi ja polttomoottorijärjestely
PCT/FI2012/050628 WO2013024199A2 (en) 2011-08-17 2012-06-18 Method of operating an internal combustion engine and an internal combustion engine arrangement
KR1020147006940A KR101892327B1 (ko) 2011-08-17 2012-06-18 내연 엔진 및 내연 엔진 배열체를 작동하는 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115804 2011-08-17
FI20115804A FI124227B (fi) 2011-08-17 2011-08-17 Menetelmä polttomoottorin käyttämiseksi ja polttomoottorijärjestely

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20115804A0 FI20115804A0 (fi) 2011-08-17
FI20115804L FI20115804L (fi) 2013-02-18
FI124227B true FI124227B (fi) 2014-05-15

Family

ID=44515438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20115804A FI124227B (fi) 2011-08-17 2011-08-17 Menetelmä polttomoottorin käyttämiseksi ja polttomoottorijärjestely

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101892327B1 (fi)
FI (1) FI124227B (fi)
WO (1) WO2013024199A2 (fi)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014172767A1 (pt) * 2013-04-23 2014-10-30 Leal Ribeiro Gilberto Dispositivo e método de filtragem e depuração dos gases de exaustão de motores de combustão interna, especialmente de motores a diesel
WO2014203963A1 (ja) * 2013-06-20 2014-12-24 株式会社クラレ ３座アミノジカルベン配位子を有する金属錯体及びそれを用いた水素化還元方法
US10975807B2 (en) 2017-05-04 2021-04-13 Clark Equipment Company Source of water for water injection system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2814593C2 (de) * 1978-04-05 1985-12-12 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8900 Augsburg Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
WO1998022209A1 (en) 1996-11-20 1998-05-28 Clean Diesel Technologies, Inc. SELECTIVE CATALYTIC NOx REDUCTION UTILIZING UREA WITHOUT CATALYST FOULING
DE19804950C1 (de) * 1998-02-07 1999-04-29 Mak Motoren Gmbh & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
DE10038741A1 (de) * 2000-08-09 2002-02-21 Porsche Ag Verfahren und Vorrichtung zur Zuführung eines Reduktionsmittels in eine Katalysatoreinrichtung
KR100533267B1 (ko) * 2003-07-08 2005-12-05 한국전력공사 배가스로부터 황산화물을 제거하는 방법
FI120213B (fi) 2005-10-21 2009-07-31 Stx Finland Cruise Oy Menetelmä ja järjestely polttomoottorin syöttöilman ja pakokaasujen käsittelemiseksi
EP2087214B1 (en) * 2006-12-05 2013-07-10 Mack Trucks, Inc. Engine with exhaust cooling and method
FR2953737B1 (fr) * 2009-12-11 2013-03-15 Inst Francais Du Petrole Procede de traitement de polluants contenus dans des gaz d'echappement, notamment d'un moteur a combustion interne, et installation utilisant un tel procede
GB2476049A (en) * 2009-12-08 2011-06-15 Gm Global Tech Operations Inc I.c. gas inlet passage with an outlet port, darin or passage for condensed liquid, eg water

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013024199A9 (en) 2013-06-27
WO2013024199A2 (en) 2013-02-21
WO2013024199A3 (en) 2013-05-23
FI20115804A0 (fi) 2011-08-17
KR101892327B1 (ko) 2018-08-27
KR20140050104A (ko) 2014-04-28
FI20115804L (fi) 2013-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103210189B (zh) 废气净化装置
KR102010198B1 (ko) 선박의 배기가스 정화 장치
US10006389B2 (en) Engine with supercharger
CN106460612A (zh) 用于废气后处理的废气后处理系统和方法
JP2013002355A (ja) 脱硝装置
FI124227B (fi) Menetelmä polttomoottorin käyttämiseksi ja polttomoottorijärjestely
WO2011074310A1 (ja) 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
CN104005817A (zh) 内燃机
KR102373610B1 (ko) 연소 엔진에 의해 작동되는 차량용, 특히 선박용 배기 가스 후처리 시스템
JP2013007335A (ja) 脱硝装置
JP5582854B2 (ja) 排気ガス浄化装置
RU2660215C2 (ru) Способ и устройство для обессеривания потока рециркуляции отработанных газов
JP2011144765A (ja) 舶用排ガス脱硝装置
KR101801629B1 (ko) 배기가스 정화장치
KR101960551B1 (ko) 배기가스 후처리 시스템 및 배기가스 후처리 방법
KR102012274B1 (ko) 에스시알 촉매기의 활성분위기 조성장치
KR101579687B1 (ko) 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치
KR101783595B1 (ko) 배기 시스템 및 선택적인 촉매 환원 방법
JP7149691B2 (ja) 内燃機関の運転方法および内燃機関
KR20150092916A (ko) 2-행정 디젤 엔진용 능동형 scr 시스템
WO2008043937A3 (fr) Systeme de traitement d'oxydes d'azote avec limitation des rejets d'ammoniac
KR20170075501A (ko) 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치
JP2022068826A (ja) 排ガス浄化装置
KR20170111867A (ko) 선택적 촉매 환원 시스템
KR20150092917A (ko) 디젤 엔진용 scr 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 124227

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B