JP2012193620A - 排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排ガス中のNOxをN2に還元可能な選択還元型触媒19がエンジン11の排気管16に設けられる。流体供給手段21は選択還元型触媒19より排ガス上流側の排気管16に臨む流体噴射ノズル23を有する。この流体供給手段21は上記流体噴射ノズル23から選択還元型触媒19で還元剤として機能する尿素系流体22を排気管16に供給するように構成される。オゾン供給手段41は選択還元型触媒19より排ガス上流側であって流体噴射ノズル23より排ガス上流側又は排ガス下流側の排気管16に臨むオゾン噴射ノズル43を有する。このオゾン供給手段41は上記オゾン噴射ノズル43から排ガス中のNOをNO2に酸化可能なオゾン42を排気管16に供給するように構成される。
【選択図】図1
Description
一方、ポンプ27が駆動され、流体圧力調整弁32が駆動され、流体用開閉弁33が開閉されると、尿素系流体22が流体供給管24を通って排気管16に間欠的に噴射(供給)される。ここで、排気管16に尿素系流体22を供給するのは、排ガス中のNOx(NO及びNO2)をN2に還元する還元剤として機能させるためである。エンジン11から排出された排ガス中に既に含まれているNO及びNO2と、この排ガス中のNOの一部がオゾン42により酸化されたNO2と、尿素系流体22とが選択還元型触媒19に導入されると、排ガス温度が100〜200℃と低いときであっても、反応性の高いNO2が選択還元型触媒19で尿素系流体22と選択還元反応が進行してN2に還元される。この結果、排ガス温度が低いときであってもNOxを効率良く低減できる。
NO+NO2+2NH3 → 2N2+3H2O ……(3)
NO+NO2+2NH3 → 2N2+3H2O ……(4)
上記式(2)は、排ガス温度が100〜200℃と比較的低いため、比較的少ない量であるけれども、尿素水(尿素系流体22)のアンモニアガスへの加水分解が進む化学反応式を示す。また、上記式(3)は、排ガス中のNO及びNO2が選択還元型触媒19で上記尿素水から加水分解したアンモニアガスと反応して、NO及びNO2がN2に還元される化学反応式を示す。更に、上記式(4)は排ガス中のNO及びNO2が選択還元型触媒19でアンモニアガス(尿素系流体22)と反応して、NO及びNO2がN2に還元される化学反応式を示す。ここで、尿素系流体22として尿素水を用いるよりアンモニアガスを用いた方がNO及びNO2のN2への還元反応が速やかに進むので、尿素系流体22としてアンモニアガスを用いた方が好ましい。尿素系流体22として尿素水を用いる場合、尿素水を200℃以上に加熱してアンモニアガスに分解した後に排気管16に供給した方が、NO及びNO2のN2への還元反応が速やかに進むので好ましい。
<実施例1>
図1に示すように、排気量が8000ccである直列6気筒のターボ過給機付ディーゼルエンジン11の排気管16に選択還元型触媒19を設けた。また選択還元型触媒19より排ガス上流側の排気管16に、尿素水22を供給する流体噴射ノズル23を設けた。ここで、選択還元型触媒19は、銅をイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして作製した銅系の触媒であった。また流体噴射ノズル23より排ガス上流側の排気管16に、オゾン42を供給するオゾン噴射ノズル43を設けた。ここで、流体噴射ノズル23から霧状に噴射した尿素水22をアンモニア換算(尿素水22の上記式(2)の反応に基づくアンモニアガスへの加水分解量)で200ppm供給するのに相当する量だけ噴射(供給)し、オゾン噴射ノズル43から噴射したオゾン42の噴射量(供給量)を30ppmとした。この排ガス浄化装置を実施例1とした。
オゾン噴射ノズルから噴射したオゾンの噴射量(供給量)を55ppmとしたこと以外は、実施例1と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を実施例2とした。
流体噴射ノズルからアンモニアガスを噴射するように構成し、この流体噴射ノズルから噴射したアンモニアガスの噴射量(供給量)を200ppmとしたこと以外は、実施例1と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を実施例3とした。
オゾン噴射ノズルから噴射したオゾンの噴射量(供給量)を55ppmとしたこと以外は、実施例3と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を実施例4とした。
オゾン噴射ノズルからオゾンを噴射しなかったこと以外は、実施例1と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を比較例1とした。
オゾン噴射ノズルからオゾンを噴射しなかったこと以外は、実施例3と同一に排ガス浄化装置を構成した。この排ガス浄化装置を比較例2とした。
エンジンの回転速度及び負荷を変化させて、実施例1〜4と比較例1及び2のエンジンの排気管から排出される排ガスの温度を100℃から200℃まで徐々に上昇させたときのNOx低減率をそれぞれ測定した。その結果を図2及び図3に示す。
16 排気管
19 選択還元型触媒
21 流体供給手段
22 尿素系流体
23 流体噴射ノズル
41 オゾン供給手段
42 オゾン
43 オゾン噴射ノズル
Claims (3)
- エンジン(11)の排気管(16)に設けられ排ガス中のNOxをN2に還元可能な選択還元型触媒(19)と、
前記選択還元型触媒(19)より排ガス上流側の排気管(16)に臨む流体噴射ノズル(23)を有しこの流体噴射ノズル(23)から前記選択還元型触媒(19)で還元剤として機能する尿素系流体(22)を前記排気管(16)に供給する流体供給手段(21)と、
前記選択還元型触媒(19)より排ガス上流側であって前記流体噴射ノズル(23)より排ガス上流側又は排ガス下流側の排気管(16)に臨むオゾン噴射ノズル(43)を有しこのオゾン噴射ノズル(43)から前記排ガス中のNOをNO2に酸化可能なオゾン(42)を前記排気管(16)に供給するオゾン供給手段(41)と
を備えた排ガス浄化装置。 - 前記尿素系流体(22)がアンモニアガス又は尿素水のいずれかである請求項1記載の排ガス浄化装置。
- 前記選択還元型触媒(19)がハニカム担体にゼオライト又はジルコニアをコーティングして構成された請求項1記載の排ガス浄化装置。
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