JP2010216274A - 動力発生システムおよびその発生方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、燃料としてアンモニアを用いる動力発生装置であって、当該燃料であるアンモニアと、助燃材としてアンモニアを接触分解して得られた水素を用いて、当該動力発生装置から動力を得た後、動力発生装置から排出される窒素酸化物、未燃のアンモニアを除去する排ガス浄化装置を合わせ持つ動力発生装置である。
【選択図】図1
Description
アンモニア分解部分は、「アンモニア気化A工程」、「空気供給A工程」、「混合A工程」、「アンモニア分解工程」および「アンモニア分解ガス導入工程」からなる部分である。当該各工程があれば更に付加的な工程を加えてもよい。
液化アンモニアボンベからアンモニアを液体状態で取り出し、気化器でガス化する工程である。アンモニアの沸点は−33.3℃であり常温で気化出来るが、蒸発潜熱が大きく(1268 J/g,0℃)液体を大量に取り出した場合には気化部分の凍結により蒸発熱を供給できなくなるため気化器が必要である。気化器の形式としては、特に指定はないが、一般的な空温式気化器や温水式気化器などが用いられる。
空温式気化器は、フィン付伝熱管を組合せ、伝熱管周囲の空気を熱源として気化させるシンプルな気化器である。通風用ファンを持たない自然通風型や気化効率の向上のため、ファンを設け熱源となる空気を強制的に伝熱管へ送入する強制通風型も使用できる。
温水式気化器は温水を熱源とする気化器で、伝熱管コイルを温水が流動する槽内に設置し、温水と直接熱交換させ気化させる。温水の生成には内燃機関の廃熱を利用でき、また、加熱源として温水を使用するため、空温式気化器では十分な性能が得られない寒冷地でも安定した気化が可能である。
空気を取り込む工程であり、その手段としては、送風機や圧縮機等の一般に用いられる気体の供給装置が使用できる。
送風機の形式としては、特に指定はないが、一般的な遠心ファン、軸流ファン、斜流ファン、クロス・フロー・ファン等のファンや遠心ブロワ、軸流ブロワ、容積ブロワ等のブロワ等が用いられる。
当該アンモニア気化A工程により得られたアンモニアガスと、当該空気供給A工程から導入される空気とを混合する工程である。混合する方法は単に双方の工程を結合すればよく、例えば当該アンモニア気化A工程後の系内に当該空気供給A工程から導入される空気を導入し、次の工程にガスを導くことでたりる。また、混合する際に緩衝部分を設けて双方のガスを十分に混合することもでき、一般的な気体用の混合器を用いて均一のガス組成にした後、次工程にガスを導くことが好ましい。
アンモニア気化A工程の後、アンモニアガスを分解して水素を得る工程である。当該工程は吸熱反応であることから熱を供給する必要がある。
当該混合A工程の後、混合されたガスを触媒上で燃焼させ燃焼熱を得る工程である。
当該アンモニア分解工程で得られた主に水素を含むガスを、当該アンモニア燃焼工程で生じたガスとを混合する工程であり、混合後のガスを当該動力発生部分燃焼工程に導入するものである。
燃料燃焼部分は、「アンモニア気化B工程」、「空気供給B工程」、「混合B1工程」、アンモニア分解工程からの分解ガスを当該混合B工程後のガスを混合する「混合B2工程」、「動力発生工程」および「排気工程」からなる部分である。当該各工程があれば更に付加的な工程を加えてもよい。
アンモニア気化A工程と同様の工程を用いることができる。
空気供給A工程と同様の工程を用いることができる。
混合A工程と同様の工程を用いることができる。
当該混合B2工程は、アンモニア分解工程からの分解ガスを当該混合B工程後のガスを混合するための工程である。混合されたガスは動力発生工程に導かれる。
燃料であるアンモニアを燃焼させるため、着火源となる助燃剤の水素を上記アンモニア分解工程で発生させ、アンモニア、空気と共に内燃機関に供給し、内燃機関で動力に変換する工程である。
動力発生工程から生じる排気ガスを排出する工程である。複数の動力発生部分を有するものは、それに応じた排気ガス排出部を有す、これらの排出部を一つまたは複数の排出部に集合し次の工程に排ガスを流すものである。
「アンモニア気化C工程」、「アンモニア導入C工程」および「排ガス処理工程」からなる部分である。当該各工程があれば更に付加的な工程を加えてもよい。
アンモニア気化A工程と同様の工程を用いることができる。
アンモニア気化C工程でガス化したアンモニアを当該動力発生部分排気工程に導入する工程である。
アンモニア導入C工程後のガスに含まれる窒素酸化物を、窒素酸化物処理触媒を用いて窒素と水に分解する工程である。当該窒素酸化物処理触媒としては、触媒成分が、モリブデン、バナジウム、タングステン、ニッケル、コバルト、鉄、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金およびイリジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の触媒活性成分と、耐火性無機酸化物とを含むことが好ましい。当該処理温度は250℃から800℃が好ましく、400℃から700℃がより好ましい。
電気ヒーターで加熱するアンモニア分解器で水素を発生させ、排気量2.0Lの放電点火システムを持つ内燃機関を用いて動力測定試験を毎分1,500回転で行った。このときの条件は、アンモニア分解器には、アンモニアガスを毎分23.7リットル供給し、内燃機関には、分解器から導かれた水素含有ガスに加えアンモニアガス毎分319.6リットルと、空気毎分1144.2リットルを供給するものであった。軸出力を測定したところ19.6kWの出力を得た。
アンモニア燃焼器で加熱するアンモニア分解器で水素を発生させ、排気量2.0Lの放電点火システムを持つ内燃機関を用いて動力測定試験を毎分1,500回転で行った。このときの条件は、アンモニア燃焼器には、アンモニアガスを毎分29.2リットルと、空気毎分20.9リットルを供給し、内燃機関には、分解器から導かれた水素含有ガスに加えアンモニアガス毎分315.5リットルと、空気毎分1129.5リットルを供給するものであった。軸出力を測定したところ19.3kWの出力を得た。
実施例1および2において、アンモニア分解部分からのガスを混合せす、動力発生工程に導入して動力を得るものである。
当該実施例1および2の動力発生装置の排ガスに含まれる窒素酸化物1モルに対してアンモニア1モル導入した後、窒素酸化物処理触媒であるバナジウムとチタンとの複合酸化物に200℃で接触させ窒素酸化物を処理する。
2.燃料燃焼部分におけるアンモニア気化B工程を示す。
21.燃料燃焼部分における空気供給B工程を示す。
3.アンモニア分解部分におけるアンモニア気化A工程を示す。
31.アンモニア分解部分におけるアンモニア分解工程を示す。
32.アンモニア分解部分における空気供給A工程を示す。
4.排ガス処理部分を示す。
Claims (7)
- アンモニアを燃料とする動力発生装置であって、助燃材としてアンモニアを接触分解して得られた水素を用いることを特徴とした動力発生システム。
- 燃焼反応から生じる熱を、当該アンモニアを接触分解することに用いることを特徴とする請求項1記載の動力発生システム。
- 当該燃焼反応がアンモニアの燃焼反応であることを特徴とした請求項2記載の動力発生システム。
- 当該動力発生装置が内燃機関であることを特徴とする請求項1記載の動力発生システム。
- 当該動力発生装置から生じる窒素酸化物を含む排気ガスにアンモニア又は尿素を添加し窒素にすること機能を有することを特徴とする請求項1記載の動力発生システム。
- 請求項1記載の動力発生システムを用いるアンモニアを燃料として用いることを特徴とする動力発生方法。
- 内燃機関の窒素酸化物を含んだ排気ガスを排気ガス浄化システムで窒素と水に処理をすることを特徴とする請求項6の動力発生方法。
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