JP2011144765A - Marine exhaust gas denitration device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ターボ過給機を備えた舶用2サイクルディーゼルエンジンをはじめ、排ガス温度の低いディーゼルエンジンにも使用可能な舶用排ガス脱硝装置に関するものである。 The present invention relates to a marine exhaust gas denitration apparatus that can be used for a diesel engine having a low exhaust gas temperature, including a marine two-cycle diesel engine equipped with an exhaust turbocharger.
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中の窒素酸化物(NOx)を除去するために、自動車や陸上発電設備などにおいては選択接触還元法(SCR;Selective Catalytic Reduction)を用いた脱硝装置が多用されている。このような脱硝装置の還元剤として、アンモニアガス、アンモニア水または尿素水が用いられる。しかし、アンモニアは刺激臭があり、含有量10%以下のアンモニア水を除いて劇物として扱われるので、市中に流通する含有量25〜30%のアンモニア水を還元剤とする場合、漏洩検知センサや二重配管、換気装置といった特別な設備を要求されることがある。これに対して、尿素水は、アンモニアのように刺激臭がなく劇物として扱われることがないので、付加的な設備が不要となる点でアンモニアに比べて取扱が容易である。舶用ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物が一部の海域で厳格に規制される国際的な方向性が定められる状況において、乗組員の健康と安全を最優先する立場から、自動車用ディーゼルエンジンの脱硝装置の還元剤として商品化されている含有量32.5%尿素水を用いた脱硝装置が切望されている。
下記の特許文献1〜4には、自動車用ディーゼルエンジンの脱硝装置の還元剤として尿素水を用いた技術が開示されている。
In order to remove nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as diesel engines, denitration equipment using selective catalytic reduction (SCR) is used in automobiles and onshore power generation facilities. It is used a lot. As a reducing agent for such a denitration apparatus, ammonia gas, ammonia water or urea water is used. However, ammonia has an irritating odor and is treated as a deleterious substance with the exception of ammonia water with a content of 10% or less, so when using ammonia water with a content of 25-30% circulating in the city as a reducing agent, leakage detection Special equipment such as sensors, double piping, and ventilation equipment may be required. On the other hand, urea water does not have an irritating odor like ammonia and is not handled as a deleterious substance, and is therefore easier to handle than ammonia in that no additional equipment is required. In a situation where international direction is set, in which nitrogen oxides emitted from marine diesel engines are strictly regulated in some sea areas, from the standpoint of placing the highest priority on the health and safety of crew, A denitration apparatus using a 32.5% content aqueous urea solution that has been commercialized as a reducing agent for a denitration apparatus is highly desired.
The following Patent Documents 1 to 4 disclose techniques using urea water as a reducing agent for a denitration device of an automobile diesel engine.
特許文献1及び2では、自動車用ディーゼルエンジンが対象とされている。自動車用ディーゼルエンジンは4サイクルとされており、一般に排気温度が最高で約450℃程度と高いため、尿素水からアンモニアへの改質が十分に期待できる。したがって、特許文献1及び2では、ゼオライト等の金属系脱硝触媒手前の排気管に尿素水を噴射する構成が採用されている。
In
しかし、船舶推進用の主機(舶用主機)としては、排気ターボ過給機を備えた舶用ディーゼルエンジンが多用される。
自動車用ディーゼルエンジンと異なり、このような構成の舶用主機では、例えば2サイクルディーゼルエンジンの場合、単体熱効率に優れているため、排気ターボ過給機を通過した後の排ガス温度が最高で約250℃程度まで低くなる傾向がある。脱硝触媒は250〜420℃、好ましくは320〜400℃の温度域で高活性を示すチタン・バナジウム系を採用するが、尿素水からアンモニアへ改質するための時間・助走距離を必要とし、尿素水噴射ノズルは触媒の排気上流にできる限り離して配置する構成となる。
排ガス温度が低い場合には、尿素水からアンモニアへの改質過程で、ビウレット、シアヌル酸他多様な固体副生成物が生じる。これらの固体副生成物は尿素が分解を始める温度レベル(約133℃)から、シアヌル酸が分解を始める温度レベル(320〜360℃)の範囲内で生成されるものとみられる。
特許文献3によれば、脱硝触媒に対して尿素水を排気管に直接噴霧した場合の現象について、次のとおり記されている。「ノズルから滴下された尿素水は、滴下される際にパイプ内を流通する排気ガスの熱により蒸発し、パイプ内にアンモニアガスが生成される。そして、アンモニアにより窒素酸化物が還元されて脱硝装置において窒素酸化物が脱硝される。尿素水は排気ガスの流速とパイプ内の温度が適度である場合は、尿素水をパイプの内部で十分に蒸発して拡散することができる。反対に燃焼装置の燃焼が弱まったような状態では、排気ガスの流速が小さく温度が下がるので、尿素水の蒸発が適度に行われず、ノズルから尿素水が滴下する。」「ノズルから尿素水が滴下する際に、尿素水がノズルの先端部で固化し、ノズルが閉塞することがあった。また、尿素はパイプ内の温度が下がると重合反応により、シアヌル酸等の副生物を生成する。シアヌル酸が生成してパイプの内周壁に付着すると、窒素酸化物の還元剤となるアンモニアの生成量が減少し、下流側にある脱硝装置の脱硝性能が低下してしまう。すなわち、尿素水の滴下量が多く、パイプの下流(底壁部)に尿素水が溜まると、パイプの周壁は外気と接していることから、パイプの内部と温度差があって、パイプの底壁部に滴下した尿素水がパイプの内周面を冷やしてシアヌル酸を生成することになる。」
頻繁な負荷変動の中で運航する船舶では、常に理想の排ガス温度・触媒温度を維持することは困難である。尿素水を排気管に直接噴射したのでは固体副生成物の生成が避けられず、排気管を船舶停泊時ごとに開放して保守することは困難であるから、固体副生成物の排気管への堆積を回避することが課題である。また、これら固体副生成物を保守不完全により放置しておくと時間の経過とともに固体副生成物が成長し、排気管が閉塞してしまうおそれがある。
However, a marine diesel engine equipped with an exhaust turbocharger is frequently used as a main engine for marine propulsion (marine main engine).
Unlike an automobile diesel engine, a marine main engine having such a configuration, for example, in the case of a two-cycle diesel engine, has excellent single-body thermal efficiency, so the exhaust gas temperature after passing through an exhaust turbocharger is about 250 ° C. at the maximum. There is a tendency to become low to the extent. The denitration catalyst employs a titanium / vanadium system exhibiting high activity in a temperature range of 250 to 420 ° C., preferably 320 to 400 ° C., but requires time and a running distance for reforming from urea water to ammonia. The water injection nozzle is arranged as far away as possible upstream of the catalyst exhaust.
When the exhaust gas temperature is low, various solid by-products such as biuret, cyanuric acid and the like are generated in the reforming process from urea water to ammonia. These solid by-products are considered to be generated within the range of the temperature level at which urea begins to decompose (about 133 ° C.) to the temperature level at which cyanuric acid begins to decompose (320 to 360 ° C.).
According to
It is difficult to always maintain the ideal exhaust gas temperature and catalyst temperature in a ship that operates under frequent load fluctuations. Direct injection of urea water into the exhaust pipe inevitably generates solid by-products, and it is difficult to open and maintain the exhaust pipe every time the ship is anchored. It is a problem to avoid the accumulation of water. Further, if these solid by-products are left unattended due to incomplete maintenance, the solid by-products grow with time and the exhaust pipe may be blocked.
一方、排ガス脱硝のために必要なチタン・バナジウム系脱硝触媒は、前述のとおり排ガス温度が320〜400℃の温度域で高活性を示すが、排ガス温度が320℃未満では、排ガス中の硫黄酸化物(SOx)とアンモニアから生成される重硫酸アンモニウム(酸性硫安)により脱硝触媒が被毒され、250℃レベルでは脱硝装置の性能劣化が著しい。
この問題を回避するため、舶用2サイクルディーゼル機関でも400℃レベルの排ガス温度が期待できる過給機上流側に脱硝装置を配置することがまず考えられるが、脱硝装置の熱容量が大きいため、過給機の応答性が低下、発停時や負荷変動時に排気ターボ過給機が追従せず、掃排気系にハンチングを生じ、機関性能に著しい影響を与え、船舶の安全航行に支障を来たす可能性がある。また、チタン・バナジウム系脱硝触媒の使用温度域としては一般的に400℃レベルの排ガス温度が上限値であり、これ以上の温度域での使用を継続すると触媒のシンタリング(焼結)により失活し、触媒寿命が低下する可能性がある。これらの理由により過給機上流側に脱硝装置を配置するシステムは実用化されていない。
特許文献4では、ディーゼルエンジン特に舶用2サイクルディーゼル機関の排気ターボ過給機下流に配置され、アンモニアを還元剤とする脱硝装置に関して、低温で短期間使用された脱硝触媒であれば、再度昇温すれば酸性硫安により脱硝触媒の活性が低下した状態からもとの活性状態に再生することができる特性を脱硝装置として実用化するために、触媒を収める脱硝装置本体を複数の流路に分割し、各流路で入口部にダンパーを設け、また各流路入口ダンパーの内側で触媒上流側に昇温・再生用の高温ガス注入ノズルを設け、この高温ガスはディーゼル機関の排気ターボ過給機の上流側の排気管より抽気して用いることを提案している。しかしながら、前述したようにアンモニアを還元剤とする舶用排ガス脱硝装置が安全性の点で求められていないことから、特許文献4の提案では不十分である。
On the other hand, the titanium / vanadium denitration catalyst required for exhaust gas denitration shows high activity in the exhaust gas temperature range of 320 to 400 ° C. as described above, but when the exhaust gas temperature is less than 320 ° C., sulfur oxidation in the exhaust gas is performed. The denitration catalyst is poisoned by ammonium bisulfate (acidic ammonium sulfate) generated from the product (SOx) and ammonia, and the performance of the denitration device is significantly deteriorated at the 250 ° C. level.
In order to avoid this problem, it is conceivable to arrange a denitration device upstream of a turbocharger that can expect an exhaust gas temperature of 400 ° C. even in a marine two-cycle diesel engine. The responsiveness of the aircraft is reduced, and the exhaust turbocharger does not follow when starting and stopping or when the load fluctuates, causing hunting in the scavenging and exhausting system, significantly affecting engine performance, and hindering safe navigation of the ship There is. In addition, the exhaust gas temperature at the 400 ° C level is generally the upper limit for the operating temperature range of the titanium / vanadium denitration catalyst, and if it is used in a temperature range higher than this, it will be lost due to sintering (sintering) of the catalyst. And the life of the catalyst may be reduced. For these reasons, a system in which a denitration device is disposed upstream of the supercharger has not been put into practical use.
In Patent Document 4, if a denitration catalyst that is disposed downstream of an exhaust turbocharger of a diesel engine, particularly a marine two-cycle diesel engine and uses ammonia as a reducing agent, has been used at a low temperature for a short period of time, the temperature is raised again. In order to put into practical use as a denitration device, the denitration device body in which the activity of the denitration catalyst has been reduced to the original active state due to acidic ammonium sulfate can be put into practical use. In addition, a damper is provided at the inlet of each flow path, and a high temperature gas injection nozzle for heating and regeneration is provided upstream of the catalyst inside each flow path inlet damper. It is proposed to extract and use from the exhaust pipe on the upstream side. However, as described above, since the marine exhaust gas denitration apparatus using ammonia as a reducing agent is not required in terms of safety, the proposal of Patent Document 4 is insufficient.
舶用ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物が一部の海域で厳格に規制される国際的な方向性が定められる状況において、その海域では使用燃料を従来の硫黄分4.5%以下の残渣油という規定から硫黄分0.1%以下の留出油という規定に代え、NOx規制値を現行から80%削減するという動きになっている。
排ガス温度の低いディーゼルエンジンにも使用可能な舶用排ガス脱硝装置を提供するには、排気ターボ過給機の下流に脱硝装置を配置して排ガス温度が250℃程度の低温でも酸性硫安による脱硝触媒の被毒を回避するという課題と、還元剤として含有量32.5%尿素水を用いるという課題の2つの課題の解決を迫られている。前者の課題は、硫黄分0.1%以下の留出油を使用することで解決の糸口がみつかるが、後者の課題が残っている。
In a situation where the international direction in which nitrogen oxides emitted from marine diesel engines are strictly regulated in some sea areas is determined, the remaining fuel used is the conventional residual oil with a sulfur content of 4.5% or less. Instead of the regulation of distillate oil with a sulfur content of 0.1% or less, the NOx regulation value has been reduced by 80% from the current regulation.
In order to provide a marine exhaust gas denitration device that can also be used for diesel engines with low exhaust gas temperature, a denitration device is placed downstream of the exhaust turbocharger, and even if the exhaust gas temperature is as low as about 250 ° C, the denitration catalyst by acid ammonium sulfate is used. There is an urgent need to solve two problems: the problem of avoiding poisoning and the problem of using urea water with a content of 32.5% as a reducing agent. The former problem can be solved by using a distillate having a sulfur content of 0.1% or less, but the latter problem remains.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、脱硝用還元剤として尿素水を用いた場合に、尿素水噴射ノズルや排気管の閉塞を防止することができる、安全性、保守性を重視した舶用ディーゼルエンジンの舶用排ガス脱硝装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and when urea water is used as a denitration reducing agent, the urea water injection nozzle and the exhaust pipe can be prevented from being blocked, safety, An object of the present invention is to provide a marine exhaust gas denitration device for marine diesel engines that emphasizes maintainability.
上記課題を解決するために、本発明の舶用排ガス脱硝装置は以下の手段を採用する。
本発明の舶用排ガス脱硝装置は、尿素水からアンモニアを生成するリアクタと、該リアクタ内に尿素水を供給する尿素水噴射ノズルと、舶用ディーゼルエンジンの排ガスによって駆動される排気ターボ過給機の下流側の排ガス通路に設けられ、前記リアクタから供給されたアンモニアを用いて排ガス脱硝を行う脱硝触媒部とを備えた舶用排ガス脱硝装置であって、前記リアクタには、前記舶用ディーゼルエンジンから前記排気ターボ過給機に供給される排ガスの一部を抽気した排ガスが導かれることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the marine exhaust gas denitration apparatus of the present invention employs the following means.
A marine exhaust gas denitration apparatus according to the present invention includes a reactor that generates ammonia from urea water, a urea water injection nozzle that supplies urea water into the reactor, and an exhaust turbocharger that is driven by exhaust gas from a marine diesel engine. A marine exhaust gas denitration apparatus provided with a denitration catalyst unit that is provided in a side exhaust gas passage and performs exhaust gas denitration using ammonia supplied from the reactor, the reactor including the marine diesel engine to the exhaust turbo The exhaust gas extracted from a part of the exhaust gas supplied to the supercharger is guided.
舶用ディーゼルエンジンから排気ターボ過給機に供給される排ガスの一部を抽気した排ガスがリアクタに導かれることとしたので、リアクタ内の反応温度を上昇させることができる。これにより、尿素水からアンモニアへの改質過程で生じる固体副生成物の生成を抑制することができ、尿素水噴射ノズルの閉塞を防止することができ、かつ排気管に固体副生成物を持ち込まない構造となっているので排気管の閉塞を防止することができる。
また、排気ターボ過給機に供給される排ガスを一部抽気することによって排気ターボ過給機を通過する排ガス量が低下するので、排気ターボ過給機のタービン仕事が減少してエンジンに供給される空気量が低下するため、排ガス温度を更に上昇させることができる。これにより、さらに固体副生成物の生成を抑制することができる。
Since the exhaust gas extracted from a part of the exhaust gas supplied from the marine diesel engine to the exhaust turbocharger is guided to the reactor, the reaction temperature in the reactor can be raised. As a result, it is possible to suppress the generation of solid by-products generated during the reforming process from urea water to ammonia, to prevent the urea water injection nozzle from being blocked, and to bring solid by-products into the exhaust pipe. Since it has no structure, the exhaust pipe can be prevented from being blocked.
Further, by extracting a part of the exhaust gas supplied to the exhaust turbocharger, the amount of exhaust gas passing through the exhaust turbocharger is reduced, so that the turbine work of the exhaust turbocharger is reduced and supplied to the engine. Since the amount of air to be reduced decreases, the exhaust gas temperature can be further increased. Thereby, the production | generation of a solid by-product can be suppressed further.
本発明によれば、舶用ディーゼルエンジンから排気ターボ過給機に供給される排ガスの一部を抽気した排ガスをリアクタに導きリアクタ内の反応温度を上昇させることとしたので、尿素水からアンモニアへの改質過程で生じる固体副生成物の発生成を抑制し、尿素水噴射ノズルや排気管の閉塞を防止することができる。
また、リアクタ内に固体副生成物が生成されても、開放困難な排気管内に固体副生成物が蓄積されることがないので船舶運航上安全であり、固体副生成物がリアクタ下部に蓄積された場合の処理は船舶停泊時に行える。また触媒の加熱再生の際にも固体副生成物は徐々に融解して排ガス脱硝に寄与する。排気管内に尿素水を直接噴射する方法と比べて保守性に優れる。
According to the present invention, the exhaust gas extracted from a part of the exhaust gas supplied from the marine diesel engine to the exhaust turbocharger is guided to the reactor and the reaction temperature in the reactor is increased. Generation of solid by-products generated in the reforming process can be suppressed, and blockage of the urea water injection nozzle and the exhaust pipe can be prevented.
Even if a solid by-product is generated in the reactor, the solid by-product is not accumulated in the exhaust pipe which is difficult to open, so it is safe for ship operation, and the solid by-product is accumulated in the lower part of the reactor. In the event of a ship berthing. In addition, the solid by-product gradually melts during the heat regeneration of the catalyst and contributes to exhaust gas denitration. Compared with the method of directly injecting urea water into the exhaust pipe, it is excellent in maintainability.
以下に、本発明に係る舶用排ガス脱硝装置の一実施形態について、図1を参照して説明する。
図1には、本実施形態にかかる舶用排ガス脱硝装置1が設けられたディーゼルエンジン3まわりの概略構成が示されている。
船舶内には、船舶推進用の主機とされたディーゼルエンジン3と、ディーゼルエンジン3からの排ガスを脱硝するための脱硝装置1と、ディーゼルエンジン3の排ガスによって駆動される排気ターボ過給機5と、ディーゼルエンジン3の排ガスによって蒸気を生成する排ガスエコノマイザ11とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of a marine exhaust gas denitration apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 shows a schematic configuration around a
In the ship, a
ディーゼルエンジン3は、舶用2サイクルエンジンとされており、下方から給気して上方へ排気するように1方向に掃気されるユニフロー型が採用されている。ディーゼルエンジン3からの出力は、図示しないプロペラ軸を介してスクリュープロペラに直接的または間接的に接続されている。
ディーゼルエンジン3の各気筒のシリンダ部13(図1では1気筒のみを示している。)の排気ポートは排ガス集合管としての排気マニホールド15に接続されている。排気マニホールド15は、第1排気経路L1を介して、排気ターボ過給機5のタービン部5aの入口側と接続されている。なお、図1において、符号8は排気弁、符号9はピストンである。
The
An exhaust port of a cylinder portion 13 (only one cylinder is shown in FIG. 1) of each cylinder of the
一方、各シリンダ部13の掃気ポートは掃気トランク(図示せず)に接続されており、掃気トランクは、掃気経路K1を介して、排気ターボ過給機5のコンプレッサ部5bと接続されている。また、掃気経路K1には空気冷却器(インタークーラ)19が設置されている。
On the other hand, the scavenging port of each
排気ターボ過給機5は、タービン部5aと、コンプレッサ部5bとを備えている。タービン部5a及びコンプレッサ部5bは、回転軸5cによって同軸にて連結されている。タービン部5aは、ディーゼルエンジン3からの排ガスによって駆動され、タービン部5aにて得られたタービン仕事は回転軸5cを介してコンプレッサ部5bに伝達される。コンプレッサ部5bは、外気(空気)を吸い込み所定掃気圧まで昇圧する。
タービン部5aにてタービン仕事を与えた後の排ガスは、第2排気経路L2へと流出する。第2排気経路L2は、分岐点20にて、第3排気経路L3及び第4排気経路L4へと分岐される。分岐点20における排ガス経路の切り替えは、第3排気経路L3に設けられた排ガスエコノマイザ側開閉弁22と、第4排気経路L4に設けられた脱硝側開閉弁24とによって行われる。これらの開閉弁22,24は、択一的に選択されて開閉が行われる。すなわち、排ガスのNOx規制が厳格とされている海域を航行する際のように排ガス脱硝が必要な場合は、脱硝側開閉弁24を開き、排ガスエコノマイザ側開閉弁22を閉じる。一方、排ガスのNOx規制が比較的緩やかな海域を航行する際のように排ガス脱硝を行わない場合は、脱硝側開閉弁24を閉じ、排ガスエコノマイザ側開閉弁22を開ける。
なお、これら開閉弁22,24は、1つの三方弁で代用することも可能である。
The
The exhaust gas after the turbine work is given by the
The on-off
排ガスエコノマイザ11は、排ガスエコノマイザ側開閉弁22の下流側に接続されており、ディーゼルエンジン3から排出された排ガスと、給水管23によって供給された水とを熱交換させて蒸気を発生させる。発生された蒸気は、船内の各所にて利用される。
第4排気経路L4の脱硝側開閉弁24の下流側には、後述するリアクタ2によって生成されたアンモニアガスを排ガスに対して供給するアンモニア供給部6と、選択接触還元法(SCR;Selective Catalytic Reduction)に用いられるSCR触媒部(脱硝触媒部)4とがこの順番で接続されている。
The
On the downstream side of the NOx removal side opening / closing
舶用排ガス脱硝装置1は、上述したSCR触媒部4およびアンモニア供給部6と、尿素水からアンモニアガスを生成するリアクタ2とを備えている。
The marine exhaust gas denitration apparatus 1 includes the SCR catalyst unit 4 and the ammonia supply unit 6 described above, and a
SCR触媒部4では、排ガス中のNOxが触媒により選択的に還元され、無害な窒素と水蒸気に分解される。SCR触媒部4にて脱硝された排ガスは、下流側の合流点29にて、排ガスエコノマイザ11の下流側と合流され、図示しない煙突から外部へと排出される。SCR触媒部4の下流には、合流点29との間に遮断弁25が設けられ、排ガスのNOx規制が比較的緩やかな海域を航行する際に遮断弁を閉じることで、高硫黄分の排ガスが脱硝触媒側に一部流れて触媒を暴露するのを防ぐ。
In the SCR catalyst unit 4, NOx in the exhaust gas is selectively reduced by the catalyst and decomposed into harmless nitrogen and water vapor. The exhaust gas denitrated by the SCR catalyst unit 4 joins the downstream side of the
アンモニア供給部6は、混合容器27と、この混合容器27内に設けられ、多数の噴出孔が形成されたアンモニアガス噴出ノズル26とを備えている。アンモニアガス噴出ノズル26から噴出されたアンモニアガスと、混合容器27内に導かれた排ガスが混合された後に、SCR触媒部4へと導かれる。
The ammonia supply unit 6 includes a mixing
リアクタ2は、リアクタ容器30と、多数の噴射孔が形成された尿素水噴射ノズル32とを備えている。尿素水噴射ノズル32には、尿素水タンク34に貯留された尿素水が尿素水ポンプP1によって供給されるようになっている。また、尿素水ポンプP1の下流側の尿素水供給経路M1もしくは尿素水噴射ノズル32には、圧縮空気供給源36から供給される圧縮空気が合流されるようになっている。
リアクタ2と排気マニホールド15との間には、排ガスの一部を抽気する排ガスバイパス経路B1が設けられている。排ガスバイパス経路B1には、図示しない制御部によって制御され、流量調整可能とされたバイパス制御弁40が設けられている。バイパス制御弁40によって調整される流量は、ディーゼルエンジン3からの排ガスの5〜20%、好ましくは10〜15%の範囲とされる。
The
Between the
次に、上記構成の舶用排ガス脱硝装置1の運用方法について説明する。
ディーゼルエンジン3から排出された排ガスは、排気マニホールド15から第1排気経路L1を介して排気ターボ過給機5のタービン部5aへと導かれる。タービン部5aは、排ガスエネルギーを得て回転させられ、コンプレッサ5bを回転させる。コンプレッサ部5bでは、吸入した空気(外気)を圧縮して空気冷却器19を介してディーゼルエンジン3の掃気トランクへと送る。
Next, an operation method of the marine exhaust gas denitration apparatus 1 having the above configuration will be described.
The exhaust gas discharged from the
排ガスNOx規制が比較的緩やかな海域を航行する場合には、排ガス脱硝を行わない。この場合、排ガスエコノマイザ側開閉弁22を開とし、脱硝側開閉弁24及びバイパス制御弁40を閉とする。
排気ターボ過給機5のタービン部5aから排出された排ガスは、第2排気経路L2から分岐点20を通過して第3排気経路L3を通り、排ガスエコノマイザ側開閉弁22を介して、排ガスエコノマイザ11へと導かれる。排ガスエコノマイザ11では、給水管23から供給される水が排ガスによって加熱されて蒸気が生成される。生成された蒸気は、船内の各所にて使用される。排ガスエコノマイザ11から排出された排ガスは、図示しない煙突から外部へと排出される。
When navigating in a sea area where the exhaust gas NOx regulations are relatively gentle, exhaust gas denitration is not performed. In this case, the exhaust gas economizer side opening / closing
The exhaust gas discharged from the
一方、排ガスNOx規制が厳格な海域を航行する場合には、排ガス脱硝を行う。この場合、排ガスエコノマイザ側開閉弁22を閉とし、脱硝側開閉弁24及びバイパス制御弁40及び遮断弁25を開とする。
On the other hand, when navigating a sea area where exhaust gas NOx regulations are strict, exhaust gas denitration is performed. In this case, the exhaust gas economizer side opening / closing
バイパス制御弁40の開度は、制御部の指令によって適宜調整される。バイパス制御弁40によって流量が調整された後、排ガスバイパス経路B1を介して排ガスがリアクタ2へと導かれる。
リアクタ2内では、尿素水タンク34から導かれる尿素水が圧縮空気供給源36から供給される圧縮空気とともに尿素水噴射ノズル32から排ガスに対して噴射される。そして、リアクタ2内の噴射された尿素水が改質され、アンモニアガスが生成される。この改質反応では、排ガスの顕熱によって加熱されているので、固体副生成物の生成が抑制されている。このように生成されたアンモニアガスは、アンモニア供給部6へと導かれ、アンモニアガス噴射ノズル26から排ガスに向けて噴射される。
The opening degree of the
In the
排気ターボ過給機5のタービン部5aから排出された排ガスは、第2排気経路L2から分岐点20を通過して第4排気経路L4を通り、アンモニア供給部6へと導かれる。アンモニア供給部6にてアンモニアガスと混合された排ガスは、SCR触媒部4へと導かれ、このSCR触媒部4にて脱硝される。脱硝後の排ガスは、合流点29を通過して図示しない煙突から外部へと排出される。
The exhaust gas discharged from the
上述の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
2サイクルとされたディーゼルエンジン3から排気ターボ過給機5に供給される排ガスの一部を抽気した排ガスがリアクタ2に導かれることとしたので、リアクタ2内の反応温度を上昇させることができる。これにより、尿素水からアンモニアへの改質過程で生じる固体副生成物の生成を抑制することができるので、尿素水噴射ノズル32や、リアクタ2よりも下流側に位置する排気管の閉塞を防止することができる。
また、排気ターボ過給機5に供給される排ガスを一部抽気することによって排気ターボ過給機5を通過する排ガス量が低下するので、排気ターボ過給機5のタービン仕事が減少してディーゼルエンジン3に供給される空気量が低下するため、排ガス温度を更に上昇させることができる。これにより、固体副生成物の生成をさらに抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following operational effects are obtained.
Since the exhaust gas extracted from a part of the exhaust gas supplied to the
Further, since the amount of exhaust gas passing through the
1 舶用排ガス脱硝装置
2 リアクタ
3 ディーゼルエンジン(舶用2サイクルディーゼルエンジン)
4 SCR触媒部(脱硝触媒部)
5 排気ターボ過給機
32 尿素水噴射ノズル
34 尿素水タンク
40 バイパス制御弁
B1 排ガスバイパス経路
1 Marine exhaust
4 SCR catalyst part (denitration catalyst part)
5
Claims (1)
該リアクタ内に尿素水を供給する尿素水噴射ノズルと、
舶用ディーゼルエンジンの排ガスによって駆動される排気ターボ過給機の下流側の排ガス通路に設けられ、前記リアクタから供給されたアンモニアを用いて排ガス脱硝を行う脱硝触媒部と、
を備えた舶用排ガス脱硝装置であって、
前記リアクタには、前記舶用ディーゼルエンジンから前記排気ターボ過給機に供給される排ガスの一部を抽気した排ガスが導かれることを特徴とする舶用排ガス脱硝装置。 A reactor for producing ammonia from urea water;
A urea water injection nozzle for supplying urea water into the reactor;
A denitration catalyst unit that is provided in an exhaust gas passage downstream of an exhaust turbocharger driven by exhaust gas from a marine diesel engine, and that performs exhaust gas denitration using ammonia supplied from the reactor;
A marine exhaust gas denitration device comprising:
The marine exhaust gas denitration apparatus, wherein exhaust gas extracted from a part of exhaust gas supplied from the marine diesel engine to the exhaust turbocharger is guided to the reactor.
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