JP2013160224A - Turbo supercharging type large-sized two-stroke diesel engine with exhaust gas emission control function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はクロスヘッド型ターボ過給式大型2ストローク内燃ピストン機関に関し、これは好適には排気ガス浄化システムを有するディーゼルエンジンであり、特に、排気ガスのNOxを浄化するSCR(選択的触媒還元)リアクターを有するクロスヘッド式大型2ストロークディーゼルエンジンに関する。 The present invention relates to a crosshead turbocharged large two-stroke internal combustion piston engine, which is preferably a diesel engine having an exhaust gas purification system, and in particular, an SCR (Selective Catalytic Reduction) for purifying NOx of exhaust gas. The present invention relates to a crosshead large two-stroke diesel engine having a reactor.
クロスヘッド式大型2ストロークエンジンは、典型的に、大型船舶の推進システムや、電力プラントの主要機関として使用される。排出に関する規制、特に窒素酸化物(NOx)レベルに関する規制はこれまでも厳しく、これからもますます厳しくなることが予想されている。 A crosshead type large two-stroke engine is typically used as a propulsion system for a large ship or a main engine of a power plant. Regulations on emissions, particularly on nitrogen oxide (NOx) levels, have been stricter and are expected to become increasingly strict.
環境問題に対する公衆の関心は急速に高まっている。国際海事機関(IMO)においても、海洋における大気汚染に関する排出規制の議論が行われている。世界中の様々な場所において、当局が同様のことを行っている。例えば、米国の環境保護庁(EPA)が、現在議論されていることを制度化しようと提案している。 Public interest in environmental issues is growing rapidly. The International Maritime Organization (IMO) is also discussing emission regulations regarding air pollution in the ocean. The authorities are doing the same in various places around the world. For example, the US Environmental Protection Agency (EPA) proposes to institutionalize what is currently being discussed.
排気ガス中のNOxは、一次的低減装置及び/又は二次的低減装置によって減少させることができる。一次的な手法として、エンジンの燃焼過程に直接影響を及ぼす手法がある。実際にどれくらい減少させることができるかは、エンジンのタイプや低減手法に依存するが、およそ10%から80%以上にもわたって様々に異なる。二次的な手法とは、最適化された燃料セッティングによるエンジンの性能の変化を伴うことなしに排出レベルを減少させる手段であり、エンジン自体の一部をなす装置ではない装置を用いた手法である。これまでに最も成功した二次的手法は、NOxを減少させる手法である、SCR(選択的触媒還元)法である。この手法は、排気ガスを触媒コンバーターに入れる前に、アンモニアや尿素を排気ガスに加える手法であり、NOxレベルを95%以上減少させることができる。 NOx in the exhaust gas can be reduced by a primary reduction device and / or a secondary reduction device. As a primary method, there is a method that directly affects the combustion process of the engine. How much can actually be reduced depends on the type of engine and the reduction technique, but varies from about 10% to over 80%. The secondary method is a method that uses a device that is not a part of the engine itself, and is a means of reducing the emission level without changing the engine performance due to the optimized fuel setting. is there. The most successful secondary method to date is the SCR (Selective Catalytic Reduction) method, which is a method for reducing NOx. This method is a method of adding ammonia or urea to the exhaust gas before entering the exhaust gas into the catalytic converter, and can reduce the NOx level by 95% or more.
SCRリアクターは複数の層の触媒を備える。触媒の体積、すなわち結果的にはリアクターのサイズは、触媒の活性や要求されるNOx減少度に応じて異なる。触媒は通常、一体構造(monolithic structure)を有するが、それは、壁面に触媒活性を有する非常に多くの並列チャネルを有する触媒の区画から構成されることを意味する。 The SCR reactor comprises multiple layers of catalyst. The volume of the catalyst, and consequently the size of the reactor, varies depending on the activity of the catalyst and the required NOx reduction. The catalyst usually has a monolithic structure, which means that it is composed of a compartment of the catalyst having a large number of parallel channels with catalytic activity on the wall.
排気ガスは、硫黄含有量に応じて、少なくとも280−350℃の温度を有していなければならない。すなわち、NOxを効率的に窒素と水に変換するには、SCRリアクターの入り口における排気ガスの温度は、硫黄含有量が高い場合は温度が高くなければならず、硫黄含有量が低い場合は温度はそれより低くてもよい。 The exhaust gas must have a temperature of at least 280-350 ° C., depending on the sulfur content. That is, in order to efficiently convert NOx into nitrogen and water, the temperature of the exhaust gas at the inlet of the SCR reactor must be high when the sulfur content is high, and the temperature when the sulfur content is low. May be lower.
ターボ過給機のタービンの高圧側における排気ガスの温度は、およそ350−450℃である。おお、ターボ過給機のタービン低圧側における排気ガスの温度は、通常、およそ250−300℃である。 The temperature of the exhaust gas on the high pressure side of the turbocharger turbine is approximately 350-450 ° C. Oh, the temperature of the exhaust gas on the turbine low pressure side of the turbocharger is usually approximately 250-300 ° C.
このため、ターボ過給機のタービンの高圧側にSCRリアクターを設置することは好ましいことである。しかし、SCRリアクターは非常に多くのパイプや容器を内部に有するが、これをタービンの高圧側に設置するとなると、これらのパイプや容器はおよそ4気圧の圧力に耐えることができなければならず、また20℃から400℃までもの温度変化にさらされることになる。このため、タービンの高圧側にSCRリアクターを設置するという構成には、多くの複雑な問題がある。温度による膨張や収縮は、設計上大きな問題を引き起こす。 For this reason, it is preferable to install an SCR reactor on the high pressure side of the turbine of the turbocharger. However, the SCR reactor has a very large number of pipes and containers inside, but when installed on the high pressure side of the turbine, these pipes and containers must be able to withstand a pressure of approximately 4 atmospheres, Moreover, it will be exposed to temperature changes from 20 ° C to 400 ° C. For this reason, there are many complicated problems in the configuration in which the SCR reactor is installed on the high pressure side of the turbine. The expansion and contraction due to temperature causes a big design problem.
通常、還元剤は、排気ガスシステムの中のSCRリアクターの上流で噴射および霧化される。本発明は、アンモニアを排気ガスに混合して、均一な混合を得る一方で、(圧力降下に関して)コストを最小化するという課題に対処する。通常、還元剤はアンモニアであり、噴射した尿素が蒸発して分解したときに得られる。この過程には時間が必要であり、また、堆積物の発生を避けるために、蒸発中は排気ガスシステムの壁との接触を避けねばならない。液体還元剤と排気ガスシステムの壁との接触は、排気ガスシステムの内壁に不要な堆積物を生じさせうるので、アンモニアまたは尿素等の還元剤を正しく添加することは非常に重要である。 Usually, the reducing agent is injected and atomized upstream of the SCR reactor in the exhaust gas system. The present invention addresses the problem of mixing ammonia into the exhaust gas to obtain uniform mixing while minimizing costs (in terms of pressure drop). Usually, the reducing agent is ammonia, which is obtained when the injected urea evaporates and decomposes. This process takes time, and in order to avoid deposits, contact with the walls of the exhaust system must be avoided during evaporation. It is very important to correctly add a reducing agent such as ammonia or urea, as contact between the liquid reducing agent and the exhaust system wall can cause unwanted deposits on the inner wall of the exhaust system.
このような背景のため、SCRシステムには、洗練された、しかし高価な散布システムを採用することが提案されてきている。この散布システムは、アンモニアや尿素を排気ガスの流れに一様に散布することができる。また既存のSCRシステムは、下流側において十分な混合がなされるようにするために、混合ユニット(mixing unit)と呼ばれる専用のユニットを用いている。これは通常、かなり大きなものである。この混合ユニットは、排気系の全体的なヘッドロス(圧力損失)をもたらすが、これはターボ過給機の効率を減少させることに等しい。このようなターボ過給機の効率の損失は、燃料効率の観点からは受け入れがたいことである。さらに、圧力損失は、(廃熱利用のために)バイパスされた排気ガス流により駆動されるパワータービンの利用可能性についても制限する。 Because of this background, it has been proposed to employ a sophisticated but expensive spraying system for the SCR system. This spraying system can uniformly spray ammonia and urea in the flow of exhaust gas. Further, the existing SCR system uses a dedicated unit called a mixing unit so that sufficient mixing is performed on the downstream side. This is usually quite large. This mixing unit results in an overall head loss (pressure loss) of the exhaust system, which is equivalent to reducing the efficiency of the turbocharger. Such a loss of efficiency of the turbocharger is unacceptable from the viewpoint of fuel efficiency. Furthermore, pressure loss also limits the availability of power turbines driven by bypassed exhaust gas flows (for waste heat utilization).
かかる背景の下、本発明の目的は、SCRリアクターを有するエンジンであって、上述の問題を克服するか少なくとも減少させるエンジンを提供することを目的とする。 Under such background, it is an object of the present invention to provide an engine having an SCR reactor, which overcomes or at least reduces the above-mentioned problems.
この目的は、次のような、クロスヘッドを有するターボ過給式大型2ストロークユニフローディーゼルエンジンを提供することにより達成される。このエンジンは、直列に並んだ複数のシリンダと;排気ガスにより駆動されるタービンと前記タービンにより駆動されるコンプレッサーを有し、前記シリンダに給気を供給するターボ過給機と;前記前記複数のシリンダの各々と各自の排気ダクトを介して連結しており、前記複数のシリンダの列に沿って延在する長尺の円筒状排気ガス受けであって、前記排気ダクトが、前記円筒状排気ガス受けの中の排気ガスに渦流を生じさせるために、前記シリンダからの排気ガスを前記円筒状排気ガス受けの中へと接線方向に方向付ける、円筒状排気ガス受けと;中央部の軸方向ダクトの周囲に複数のベーンを備えるユニットと;を有し;前記ユニットは、前記排気ガス受けの中で前記排気ガスダクトの下流側に設置され;前記ユニットは、該ユニットの長手方向側で前記排気ガスダクトが存在する混合区間と、該ユニットの長手方向の他方の側の出口区間とに長手方向に分割し;前記出口区間は、前記排気ガス受けの外部に存在する選択触媒還元リアクターの入口に接続される出口を含み;前記選択触媒還元リアクターの出口は、前記ターボ過給機の前記タービンの入口に接続され;前記ユニットは、前記混合区間から前記出口区間までの間に、前記ベーンに沿って排気ガスの渦流が流れるように配され;前記ユニットはさらに、前記混合領域から前記出口領域へと前記ベーンに沿って通過する前記排気ガスに、その渦流を消失させて、圧力を獲得させるように構成され、前記獲得された圧力は、前記ベーンに沿って通過した前記排気ガスの一部を、前記軸方向ダクトを介して前記出口領域から前記混合領域へと逆流させ、それによって、前記ベーンに沿って通過した前記排気ガスの他の部分が、前記出口を介して前記出口領域から前記外部選択触媒還元リアクターへと流れるように構成され;前記エンジンは更に、還元剤導入ポイントで前記排気ガスに添加される還元剤の供給源を備え、ただし前記出口区間から前記混合区間まで逆流する前記排気ガスの前記一部と還元剤とが混合することが可能となるように、前記還元剤導入ポイントは前記軸方向ダクトの中に設けられる。 This object is achieved by providing a turbocharged large two-stroke uniflow diesel engine having a crosshead as follows. The engine includes a plurality of cylinders arranged in series; a turbocharger having a turbine driven by exhaust gas and a compressor driven by the turbine, and supplying air to the cylinders; Each of the cylinders is connected to each other via its own exhaust duct, and is a long cylindrical exhaust gas receiver extending along the row of the plurality of cylinders, wherein the exhaust duct is the cylindrical exhaust gas A cylindrical exhaust gas receiver that directs exhaust gas from the cylinder into the cylindrical exhaust gas receiver in a tangential direction to produce a vortex in the exhaust gas in the receiver; A unit comprising a plurality of vanes around the periphery of the exhaust gas duct; and the unit is installed downstream of the exhaust gas duct in the exhaust gas receiver; Split in the longitudinal direction into a mixing section where the exhaust gas duct is present on the longitudinal side and an outlet section on the other side of the longitudinal direction of the unit; the outlet section is a selective catalyst present outside the exhaust gas receiver An outlet connected to an inlet of the reduction reactor; an outlet of the selective catalytic reduction reactor is connected to an inlet of the turbine of the turbocharger; the unit is between the mixing section and the outlet section , Arranged such that a swirl of exhaust gas flows along the vane; the unit further dissipates the swirl in the exhaust gas passing along the vane from the mixing region to the outlet region; Configured to acquire pressure, wherein the acquired pressure passes a portion of the exhaust gas that has passed along the vane to the outlet region via the axial duct. From the outlet region to the external selective catalytic reduction reactor via the outlet, whereby the other portion of the exhaust gas that has passed along the vane is configured to flow back to the mixing region. The engine further comprises a supply of reducing agent added to the exhaust gas at a reducing agent introduction point, wherein the reducing agent mixes with the part of the exhaust gas flowing back from the outlet section to the mixing section; The reducing agent introduction point is provided in the axial duct so that it can be made.
排気ガス受けの中の渦流から隔離された中央ダクトの中に還元剤を噴射することによって、還元剤は、排気ガス受けの壁と接触できるようになる前に蒸発する。 By injecting the reducing agent into a central duct that is isolated from the vortex in the exhaust gas receiver, the reducing agent evaporates before it can contact the wall of the exhaust gas receiver.
ある実施形態によれば、前記軸方向ダクトを通って逆流し、還元剤が添加された前記排気ガスは、前記混合区間の中で前記渦流混合ガスと混合することが可能になる。 According to an embodiment, the exhaust gas flowing backward through the axial duct and added with a reducing agent can be mixed with the vortex mixed gas in the mixing section.
別の実施形態によれば、前記軸方向ダクトは前記混合区間へと軸方向に延伸する。 According to another embodiment, the axial duct extends axially into the mixing section.
別の実施形態によれば、前記軸方向ダクトは、前記混合区間の中へ延在する同心管の一部であり、前記排気ガスは、前記同心管の周囲で渦流を成す。 According to another embodiment, the axial duct is part of a concentric tube extending into the mixing section, and the exhaust gas forms a vortex around the concentric tube.
好ましくは、前記管は、管を出るまでに還元剤が蒸発するために十分な長さを有する。 Preferably, the tube has a length sufficient for the reducing agent to evaporate before exiting the tube.
別の実施形態によれば、前記同心管の中の排気ガスの流れは渦流ではない。 According to another embodiment, the flow of exhaust gas in the concentric tube is not a vortex.
別の実施形態によれば、前記ベーンは、前記排気ガス受けの内壁へ向かって前記ダクトから径方向に延びている。 According to another embodiment, the vane extends radially from the duct towards the inner wall of the exhaust gas receiver.
別の実施形態によれば、前記ベーンは、上流における曲がった区間と、下流における曲がっていない区間とを有する。 According to another embodiment, the vane has a bent section upstream and an unbent section downstream.
別の実施形態によれば、前記ブレードは、前記ブレードを通り越して流れる前記渦流排気ガスにその渦流を消失させて、圧力を獲得させるように構成される。 According to another embodiment, the blade is configured to cause the vortex exhaust gas flowing past the blade to lose its vortex and gain pressure.
別の実施形態によれば、前記エンジンは、直列に並んだ2つまたはそれ以上の排気ガス受けを備える。 According to another embodiment, the engine comprises two or more exhaust gas receivers arranged in series.
前記排気ガス受けは、前記ターボ過給機のタービンに接続するバイパス導管に前記混合区間を接続するバイパス出口を備える。 The exhaust gas receiver includes a bypass outlet that connects the mixing section to a bypass conduit that connects to a turbine of the turbocharger.
この目的は、クロスヘッドを有するターボ過給式大型2ストロークユニフローディーゼルエンジンのための次のような排気ガス受けを提供することによっても達成される。この排気ガス受けは:長尺の円筒状排気ガス受けハウジングであって、前記エンジンの前記シリンダから排気ガスを接線方向に受け入れ、それによって前記排気ガス受けの内側で前記排気ガスに渦流を生じさせるための複数の開口部が、個々に前記排気ガス受けの長さの長手方向の一部に沿って配されている、排気ガス受けハウジングと;中央部の軸方向ダクトの周囲に複数のベーンを備えるユニットと;を有し;前記ユニットは、前記排気ガス受けの中で前記排気開口部の下流側に設置され;前記ユニットは、該ユニットの長手方向側で前記排気ガスダクトが存在する混合区間と、該ユニットの長手方向の他方の側の出口区間とに長手方向に分割し;前記出口区間は、前記排気ガス受けの外部への出口を含み;前記ユニットは、前記混合区間から前記出口区間までの間に、前記ベーンに沿って排気ガスの渦流が流れるように配され;前記ユニットはさらに、前記混合領域から前記出口領域へと前記ベーンに沿って通過する前記排気ガスに、その渦流を消失させて、圧力を獲得させるように構成され、前記獲得された圧力は、前記ベーンに沿って通過した前記排気ガスの一部を、前記軸方向ダクトを介して前記出口領域から前記混合領域へと逆流させ、それによって、前記ベーンに沿って通過した前記排気ガスの他の部分が、前記出口を介して前記出口領域から出て行くように構成され;前記エンジンは更に、前記出口区間から前記混合区間まで逆流する前記排気ガスと還元剤とが混合することが可能となるように、前記軸方向ダクトの中に設けられる前記還元剤導入ポイントを備える。 This object is also achieved by providing the following exhaust gas receiver for a turbocharged large two-stroke uniflow diesel engine with a crosshead. The exhaust gas receiver is a long cylindrical exhaust gas receiver housing that receives exhaust gas tangentially from the cylinder of the engine, thereby creating a vortex in the exhaust gas inside the exhaust gas receiver An exhaust gas receiving housing, wherein a plurality of openings are individually disposed along a longitudinal portion of the length of the exhaust gas receiver; and a plurality of vanes around the central axial duct A unit comprising: a unit that is installed downstream of the exhaust opening in the exhaust gas receiver; and the unit is a mixing section in which the exhaust gas duct exists on a longitudinal side of the unit; A longitudinally divided outlet section on the other longitudinal side of the unit; the outlet section including an outlet to the outside of the exhaust gas receiver; the unit comprising the mixing section From the mixing zone to the outlet zone; the unit is further adapted to the exhaust gas passing along the vane from the mixing zone to the outlet zone. The vortex flow disappears and is configured to acquire pressure, the acquired pressure passing a portion of the exhaust gas that has passed along the vane from the outlet region via the axial duct. Backflow to the mixing zone, whereby the other part of the exhaust gas that has passed along the vane is configured to exit the outlet zone via the outlet; The reducing agent introduction point provided in the axial duct is provided so that the exhaust gas flowing backward from the outlet section to the mixing section can be mixed with the reducing agent. That.
排気ガス受けの中の乱流から隔離された中央ダクトの中に還元剤を噴射することによって、還元剤は、排気ガス受けの壁と接触できるようになる前に蒸発する。 By injecting the reducing agent into the central duct isolated from the turbulent flow in the exhaust gas receiver, the reducing agent evaporates before it can contact the wall of the exhaust gas receiver.
本発明の別の目的は、排気ガス受けを通る排気ガスの流れのエネルギー損失を抑えることのできる排気ガス受けを提供することである。 Another object of the present invention is to provide an exhaust gas receiver capable of suppressing energy loss in the flow of exhaust gas through the exhaust gas receiver.
この目的は、クロスヘッドを有する次のようなターボ過給式大型2ストロークユニフローディーゼルエンジンを提供することによって達成される。このエンジンは、直列に並んだ複数のシリンダと;排気ガスにより駆動されるタービンと前記タービンにより駆動されるコンプレッサーを有し、前記シリンダに給気を供給するターボ過給機と;前記前記複数のシリンダの各々と各自の排気ダクトを介して接続しており、前記複数のシリンダの列に沿って延在する長尺の円筒状排気ガス受けであって、前記円筒状排気ガス受けの内部は、前記排気ガス受けの内側の流れに対していかなる障害物もないように構成され、前記排気ダクトの各々は、前記排気ガス受けの中の排気ガスに渦流を生じさせるために、前記シリンダからの前記排気ガスを前記円筒状排気ガス受けの中へ接線方向に方向付けるように構成される、円筒状排気ガス受けと;前記ターボ過給機の前記タービンに繋がる導管に接続される、接線方向に向けられた出口と;を備える。 This object is achieved by providing a turbocharged large two-stroke uniflow diesel engine having a crosshead as follows. The engine includes a plurality of cylinders arranged in series; a turbocharger having a turbine driven by exhaust gas and a compressor driven by the turbine, and supplying air to the cylinders; Each of the cylinders is connected to each other through its own exhaust duct, and is a long cylindrical exhaust gas receiver that extends along the row of the plurality of cylinders, and the inside of the cylindrical exhaust gas receiver includes: The exhaust duct is configured to be free of any obstruction to the flow inside the exhaust gas receiver, and each of the exhaust ducts is adapted to create a vortex in the exhaust gas in the exhaust gas receiver. A cylindrical exhaust receiver configured to direct exhaust gas tangentially into the cylindrical exhaust receiver; and connected to a conduit leading to the turbine of the turbocharger Is, an outlet directed tangentially; comprises.
排気ガスが出口に向かって渦流運動を行うことを可能にする、接線方向の入口を排気ガス受けに設けることによって、また出口を接線方向に配置することによって、排気ガス流は、最小のエネルギー損失で排気ガス受けを通過することができる。 By providing a tangential inlet to the exhaust gas receiver that allows the exhaust gas to perform vortex motion towards the outlet, and by arranging the outlet tangentially, the exhaust gas flow has minimal energy loss. Can pass through the exhaust gas receiver.
ある実施形態では、前記接線方向に方向付けられた出口は、前記渦流排気ガスが、流動方向の最小変化を伴って前記排気ガス受けから出ることを可能にするように配され構成される。 In an embodiment, the tangentially directed outlet is arranged and configured to allow the vortex exhaust gas to exit the exhaust gas receiver with minimal change in flow direction.
本願の開示に従うエンジンや排気ガス受けに関するさらなる課題や特徴、利点、性質は、後の詳細説明により明らかになる。 Further problems, features, advantages, and properties of the engine and exhaust gas receiver according to the present disclosure will become apparent from the detailed description that follows.
本明細書における以下の詳細説明部分において、本発明を、添付図面に描かれた例示的実施形態を参照してより詳細に説明する。 In the following detailed description section of the specification, the present invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments depicted in the accompanying drawings.
以下の詳細説明において、例示的実施形態を用いて大型2ストロークエンジンを説明する。図1−3は、ターボ過給式大型低速2ストロークディーゼルエンジンを示す。このエンジンは、クランクシャフト52及びクロスヘッド43を備える。図3は、ターボ過給式大型低速2ストロークディーゼルエンジンのダイアグラム表現であり、吸気系及び排気系が描かれている。この例示的実施形態において、エンジンは、直列に6本のシリンダ1を備える。ターボ過給式大型2ストロークディーゼルエンジンは、典型的に、直列に配された5本から16本のシリンダを有する。これらはエンジンフレーム45に支えられる。このようなエンジンは、例えば、外洋船舶のメインエンジンとして用いられる。また、発電所において発電機を回すための固定式エンジンとして用いられる。このようなエンジンの全出力は、例えば、5,000kWから110,000kWにまで及ぶ。
In the following detailed description, a large two-stroke engine will be described using an exemplary embodiment. FIG. 1-3 shows a turbocharged large-sized low-speed two-stroke diesel engine. This engine includes a
このようなタイプのエンジンは、2ストロークユニフロー型であり、シリンダ1の下部領域に掃気ポートを有し、また、シリンダ1の上部には排気バルブ4を備える。給気は、給気受け2から、各シリンダ1の掃気ポート(図示されていない)へと導かれる。シリンダ1のピストン51が給気を圧縮すると、燃料が噴射されて燃焼が生じ、排気ガスが生成される。排気弁4が開くと排気ガスは、シリンダ1に対応する排気ダクト35を通って排気受け3流れ込み、さらに、SCRリアクターを含む第一の排気管18を通ってターボ過給機5のタービン6へと進み、さらにそこから排気ガスは、第二の排気管7を通って流れ出る。タービン6は、シャフト8を介して、吸気口10を介して設けられるコンプレッサー9を回す。コンプレッサー9は、圧縮された給気を、給気受け2へと続く給気管11へ供給する。
This type of engine is a two-stroke uniflow type, has a scavenging port in the lower region of the
管11の給気は、冷却のためにインタークーラー12に通される。これにより、コンプレッサーを出たときに200℃程度あった給気温度が、36−80℃まで下げられる。
The air supply to the
冷却された吸気は、電気モーターにより駆動される補助ブロワ16に導かれる。補助ブロワ16は、低負荷条件または部分負荷条件において、給気受け2へ導かれる吸気を圧縮する。ターボ過給機が高負荷になっている場合は、コンプレッサー9は十分な掃気を供給することができるので、補助ブロワ16は、逆止め弁15によってバイパスされる。
The cooled intake air is guided to an
図3は、SCRシステムのレイアウトを示す。このシステムはSCR(選択的触媒還元)リアクター19を備える。アンモニアや尿素などの還元剤は、SCRリアクター19に入る前に排気ガスに加えられる。排気ガスは、SCRリアクター19を通過する前に、アンモニアなどの還元剤と混合されなければならない。SCRリアクター19内で化学反応を促進するために、温度レベルは、排気ガス中の硫黄含有量に応じて、200℃から400℃の間になければならない。本実施形態において、アンモニアのソースは、水ベースの尿素の溶液である。
FIG. 3 shows the layout of the SCR system. This system comprises an SCR (Selective Catalytic Reduction)
図3に描かれる実施形態において、タンク26には尿素の水溶液が貯蔵されている。管25がタンク26をポンプ24の入口へと繋いでいる。ポンプ24は実質的に一定の圧力を提供するように構成されている。ポンプ24の出口は供給管22に接続されており、供給管22は、加圧された要素水溶液を、電子制御弁23を介して噴射弁21へと運ぶ(図4参照)。本実施形態における電子制御弁23は、オン/オフ型のものであるが、比例弁を用いることもできる。電子制御弁23は、電子制御ユニット(処理コンピュータ)50からの信号によって制御される。電子制御弁は油圧弁や空気圧弁であってもよく、また、純粋に電気的に動作する弁であってもよい。噴射弁21は排気受け3の内部に設置される。噴射弁21には、ノズル孔を備えるノズルが設けられる。このノズル孔によって、排気ガス受け3に噴射される尿素水溶液が霧状にされる。噴射弁21は、圧力が閾値を超えたときのみ噴射を行うように構成される。これは、尿素水溶液を霧状にするために十分な圧力があるときのみ、噴射が行われるようにするためである。第二の排気管7にはNOx及び酸素解析機が接続されており、解析の結果が電子制御ユニット50へと伝えられる。SCRリアクター19の上流又は下流で、且つターボチャージャー6よりも上流において、センサ32が、管18中の排気ガスのNOx含有量を測定してもよい。
In the embodiment depicted in FIG. 3, the
排気ガスに噴射される還元剤の量は、電子制御ユニット50によって制御され、それは、実際の動作条件(負荷条件)におけるNOx生成量に基づいて行われる。動作条件(負荷条件)に対するNOx生成量の関係は、エンジンのテスト運転の際に測定された、様々な動作条件(負荷条件)におけるNOx生成量の測定から導き出される。排気ガスに噴射される還元剤の量は、また、NOx及び酸素解析機からの信号に基づいて制御され、または、実験的に求められたテーブルやセンサ32からの信号、さらにこれら全てにも基づく場合もある。還元剤を噴射するタイミングは、エンジンのクランクシャフト52の実際の位置を考慮することなく行われる。これは、その必要がないからである。排気ダクト35からは還元剤と混合されるべき排気ガスが常に流れ出しており、還元剤の噴射ポイントから出口33までの経路には、排気ガスが常に存在している。
The amount of reducing agent injected into the exhaust gas is controlled by the
図4,5,6を参照し、円筒状に長い排気ガス受け3および還元剤噴射システムの構成を例示的実施形態を使ってより詳細に説明する。排気ガス受け3はかなり長い円筒状をしており、大きな断面積を有する。例えば排気ガス受けは、全長が10mにも達することがある一方、直径は1−2mであることがある。
With reference to FIGS. 4, 5, and 6, the configuration of the cylindrically long
排気ガス受け3は、シリンダ1の列に沿って設けられており、排気弁4や排気ダクト35が設けられているシリンダ1の上部に比較的近接して設けられている。各排気ダクト35は排気ガス受け3に開口している。多くのエンジンにおいて、排気弁3は、エンジンの直列に並んだ全てのシリンダ1を跨ぐように延設されている。しかし、排気ガス受け3を長さ方向に二つまたはそれ以上の区画に分割することもよく行われており、例えば、多くの気筒を有する非常に大きなエンジンの場合には、排気ガス受け3のサイズが製造設備に対応可能なサイズを超えないように、そのような構成になっていることがある。排気ガス受け3を長さ方向に複数に分割する別の理由は、ターボ過給機5が複数存在する場合である。この場合、個々のターボ過給機5について、分割された排気ガス受け3の区画がひとつ割り当てられる。
The
通常、排気ガス受け3の断面積は、エンジンのピストン51の断面積に等しいか、それより大きい。その結果として排気ガス受け3は大きな体積を有する。シリンダ1の排気弁4が開放すると、排気ダクト35を通じて排気ガスのジェットが排気ガス受け3に流れ込んでくるが、そのジェットは圧力変動を生成することがある。排気ガス受け3の大きな体積は、この圧力変動を緩和することを可能にする。
Usually, the cross-sectional area of the
長尺の排気ガス受け3には出口33が設けられている。出口33は管18に接続されており、したがってSCRリアクター19に接続されている。このため排気ガス受け3に集められた排気ガスは、SCRリアクター19を介してターボ過給機5のタービンへと流れていく。本実施携帯において、出口33は、排気ガス受け3の長手方向の一端に位置している。したがって、排気ガス受け3の内部の主要な流れは一方向であり、出口33に向かっている。
The long
エンジンの各シリンダ1は、それぞれ個別に所定の燃焼シーケンスにしたがって燃焼する。したがって、対応する各排気弁4も同じシーケンスで開放し、また、高速の排気ガスジェットも、排気ダクト35を通じて同じシーケンスで排気ガス受け3に流れ込む。なお、排気ガスジェットの速度は、初めは100m/sを超える速度であり、排気弁の開放フェーズの後段では遅くなる。
Each
排気ダクト35は、円筒状の排気ガス受けに対して接線方向に向けられており、それによってシリンダ1からの排気ガス(パルス)は、排気ガス受け3に接線方向から進入し、排気ガス受けの中に排気ガスの渦流または渦流運動を生じさせる。排気ガスが出口33に向かって移動する間にも渦流は生じている。渦流を図5で矢印によって示す。
The
排気ガス受け3の中の排気ガスダクト35の下流にはユニット42が設けられる。ユニット42は、排気ガス受け3を、ユニット42の上流側の混合区間48と、ユニット42の下流側(すなわち反対側)の出口区間49とに長手方向に分割する。混合区間48には排気ガスダクト35が位置する。ユニットは、全体的に肉厚の円板または環のような形状を有し、その直径は排気ガス受け3の内径に対応している。ユニット42には複数のベーン(羽根)43が備えられる。このベーンはユニット42の中央・軸方向ダクト47の周囲に配される。ベーンは、ダクトからユニット42の外側領域で、排気ガス受け3の内壁へと径方向に延びる。このためユニットの径方向外側の領域は、ベーンが多く存在する排気ガス通路を形成する。ベーンまたはブレード43は、曲がっている上流区間と曲がっていない下流区間とを有する。曲がっている上流区間は、混合区間48に最も近いベーン43の端部にあり、渦流排気ガスを受けて、排気ガスの渦流成分を圧力ゲインに変換する。曲がっていない下流区間は、曲がっている上流区間から出口区間49に最も近いベーン43の端部に亘っている。曲がっていない区間は出口区間49の中への排気ガスの流れの方向を安定させ、直線的且つ渦を巻いていない流れにする。ベーンまたはブレード等の形状および配置が、ユニット42の径方向外側区間を通って流れる排気ガスの渦からその渦流を消失させて、圧力を獲得させるように構成されるのであれば、如何なるベーンまたはブレード等の形状や配置を使用してもよい。
A
ユニットの内面はダクト47によって形成される。この実施形態において、ダクト47は管40によって形成される。還元剤導入ポイントは噴射ノズル21の形態を有し、ダクト47の中に配されるか、または少し下方の管40内に配される。軸方向ダクト47は混合区間の中へ軸方向に延び、かつ混合区間48の長さの大部分にわたって存在する。軸方向ダクトは、混合区間48の中へ延在する同心管40の一部であり、排気ガスは同心管40の周囲で渦流を成す。管40の近位端は、ユニット42の中のダクト47によって形成され、管40の入口を構成する。管40の遠位端は開口しており、排気ガス受け3の長手方向端部とは間隔が空いていて、管40の出口を構成する。
The inner surface of the unit is formed by a
排気ガス受け3の出口区間49は出口33を含む。出口33は、導管18を介して選択接触還元リアクター19の入口に接続される。
The
運転中、個々の排気ダクト35を介して進入するシリンダ1からの排気ガスは、管40の周囲で渦流運動を行い、ユニット42に向かう。ユニット42は、混合区間48から出口区間49までの途中で、ユニットの径方向外側区間の中をベーン43に沿って渦流排気ガスが流れるように配置される。この過程において、排気ガスは、その渦流を消失し、排気ガスは圧力を獲得する。すなわち、排気ガスの渦流成分が、排気ガスの圧力ゲインに変換される。ユニット42の径方向外側区間から退出する排気ガスの圧力は、ユニット42の径方向外側区間に進入する排気ガスの圧力よりも高い。したがって、同様に、管40の出口の近くの排気ガスの圧力は、ユニット42の径方向外側区間から退出する排気ガスの圧力よりも低い。結果的に、管40の入口での圧力は、管の出口での圧力よりも高く、この圧力差は、混合区間48からダクト47および管40を通して混合区間への排気ガスの流れを生じさせる。
During operation, the exhaust gas from the
混合ユニットおよび排気ガス受けは、管40を通って混合区間48に戻る流れが、比較的速度の遅い非渦流になるように構成される。さらに、混合ユニットおよび排気ガス受けは、ユニット42の径方向外側区間から退出する全ての排気ガスの一部分、好ましくは、わずかな部分だけしか混合区間48へと逆に運ばれないように構成され、ユニット42の径方向外側区間から退出する排気ガスの大部分は出口33を通って触媒還元リアクター19へと流れるように構成される。
The mixing unit and exhaust gas receiver are configured so that the flow returning to the
ユニット42および出口チャンバ49の追加により、排気ガス受け3の全長は、従来の排気ガス受けと比較して長くなる。
Due to the addition of the
運転中、還元剤は、ノズルを有する噴射弁21を介してダクト47/管40の中の層流へと噴射され、それによって還元剤は、出口区間49から混合区間48に戻る排気ガスと混合することが可能になる。渦流にはなっていないので、還元剤が管40の内壁と接触しないようにすることができる。また、例えば尿素のような還元剤が、排気ガス受けの壁と接触しうる前に蒸発して分解するための十分な時間を有することを可能にする。従って、還元剤の堆積の危険性は減少する。還元剤が尿素である場合、管40の中の排気ガスの高い温度は、尿素をアンモニアのガスに加水分解(熱分解)し、噴射された尿素水溶液の水性部は蒸発してしまう。
During operation, the reducing agent is injected into the laminar flow in the
ダクト47/管40の中の流れが非渦流になることをさらに確実にするために、還元剤が噴射される位置の近くに案内ベーンを設けることができる。好ましくは、案内ベーンは、直線的であり、管40の中で軸方向に延在する。一実施形態において、案内ベーンの軸方向長さは、管40の直径にほぼ等しい。
To further ensure that the flow in the
この実施形態において、還元剤導入ポイントは、ダクト47の中に位置する噴射弁21である。水性の尿素溶液は、スプレーまたはジェットの形態で、噴射弁21のノズル孔からダクト47の中へ噴射される。蒸発した水性尿素溶液は、管48の始まりにおいて排気ガス受け3へと入る。このポイントから、蒸発した水性尿素溶液は、管48の中の層流の主方向に運ばれる。
In this embodiment, the reducing agent introduction point is the
添加された還元剤を有する排気ガスが管40から出るとき、混合区間48の渦流排気ガスと混合することが可能となる。したがって還元剤は、渦流排気ガスの中に存在し、還元剤と適切に混合された排気ガスの大部分は、出口区間49から出口33を通ってSCRリアクター19の入口へと流れていく。還元剤と適切に混合された排気ガスは、SCRリアクター19を通ってSCRリアクター19の出口へと流れていく。この過程でNOxは還元剤の助けを借りてN2および水に還元される。NOx量が低減された排気ガスは、SCRリアクター19の出口から、ターボ過給機5のタービン6の入口へと流れていき、そこから第2の排気導管7へと流れていく。第2の排気導管7は、排気ガスをタービン6の出口からサイレンサ28の入口に導く。第3の排気導管29は、排気ガスをサイレンサ28の出口から外気へ導く。
When the exhaust gas with the added reducing agent exits the
還元剤(尿素水溶液)は、一定の流れとして噴射されてもよい。また還元剤は、間欠的に噴射されてもよい。これは、噴射された還元剤が排気ガス受け3の中で排気ガスと混合し分散されるのに十分な時間及び機会があるためである。したがって、還元剤の噴射のタイミングはそれほど重要ではない。これは、電子制御ユニット50が電子制御弁23の開弁タイミングを制御する、タイミングベースの薬剤投入システムの使用を可能とする。タイミングの制御は投入レートの広い範囲にわたって正確なプロセスであるので、比較的シンプルで、正確且つ信頼性の高い投入システムが提供される。還元剤の投入ポイントが一点であることは、システムをシンプルにするのに役立っている。
The reducing agent (urea aqueous solution) may be injected as a constant flow. Further, the reducing agent may be intermittently injected. This is because there is sufficient time and opportunity for the injected reducing agent to be mixed and dispersed in the
還元剤の投入をタイミングによって制御しうることは、噴射イベントに対して事実上一定の圧力を維持し、それぞれの噴射イベントにおいて還元剤を正しく霧化することができるようなシステムを構築することを容易にする。 Being able to control the injection of the reducing agent according to the timing is to maintain a practically constant pressure for the injection event, and to construct a system that can correctly atomize the reducing agent at each injection event. make it easier.
実施形態によっては、還元剤投入システムは、噴射圧力を調整することにより遂行される制御を用いた定常的な流れを採用したり、複数のノズルのうち所定数のものを選択的にアクティブにすることを採用したりしてもよい。 In some embodiments, the reducing agent input system employs a steady flow using control performed by adjusting the injection pressure, or selectively activates a predetermined number of nozzles. You may adopt that.
ダクト47の直径および管40の長さは、必要および状況に応じて適切に変えることができる。ある実施形態では、ダクトがユニット42の厚さをわずかに超える長さしか軸方向に延伸しないように、管を非常に短くするか、または完全に省略することができる。混合区間48における渦流の効果は、混合区間48の途中に圧力が比較的低く流れの穏やかな同心領域をもたらし、還元剤が蒸発および加水分解するための、壁から離れ且つ穏やかな環境を提供する。
The diameter of the
噴射弁21/ノズルを1つ用いる代わりに、複数の弁および/またはノズルを使用することができる。
Instead of using one
図7は、別の例示的な実施形態を示す。この実施形態は、図4の実施形態と本質的に同一である。しかしながら、この実施形態において、排気ガス受け3には、各長手方向端部に1つずつ、2つの出口33が設けられる。故に、排気ガス受けは、排気ガス受けの対向する長手方向端部に2つの出口チャンバ49を有し、それらの間に1つの混合チャンバ48と、2つのユニット42とを有する。それ以外の点で、動作および構造は、図4の実施形態と同一である。図7の実施形態は、直列に多くの(例えば5つを超える)シリンダを有し、例えば出口33の各々に対応してターボ過給機が設けられるような、複数のターボ過給機5を有するエンジンに特に有用である。そのようなエンジンはまた、それぞれの出口33とターボ過給機5との間に1つずつ、計2つのSCRユニット19を有してもよい。
FIG. 7 illustrates another exemplary embodiment. This embodiment is essentially the same as the embodiment of FIG. However, in this embodiment, the
図8および図9は別の例示的な実施形態を示す。図3の破線と組み合わせて参照されたい。この例示的な実施形態は、図4〜図6の実施形態と本質的に同一であるが、バイパス出口39が設けられると共に、バイパス出口39の中にSCRバイパス弁37が加えられたことが異なっている。バイパス出口39は、混合区間48に接続され、SCR19をバイパスするために、バイパス導管38を介してターボ過給機5のタービン6の入口に直接接続する。バイパス出口39、電子制御ユニット50の制御下にあるバイパス弁37、およびバイパス導管38は、排気ガスがSCRユニットをバイパスすることを可能にする。このバイパス弁37は、SCR19が使用中であるときには閉じられる。SCRは、通常、法律によって必要とされる範囲内でだけ使用される。SCR19が使用されていないときには、圧力損失を減少および燃料消費率の改善という点で、排気ガスをターボ過給機5に直接的に導くことは有益である。SCR19を使用する際には、(1時間程度をかけて)バイパス弁37をゆっくり閉じることによって、SCR19を緩やかに暖めることが必要である。バイパスのパイプは、接線方向に向けられた出口として作用し、渦流排気ガスが流動方向の変化を最小に抑えて排気ガス受け3から退出することを可能にするように配されまた構成される。SCRが使用されていない場合において、排気ガスが接線方向から排気ガス受け3に進入することと、排気ガスが接線方向から排気ガス受け3から出て行くこととの組み合わせは、排気ガスが排気ガス受けを通過するときのエネルギー損失を少なくする。このため、ターボ過給機のタービンで利用可能なエネルギーの量は、従来の排気ガス受けよりも多くなることがある。
8 and 9 show another exemplary embodiment. See in combination with the dashed line in FIG. This exemplary embodiment is essentially the same as the embodiment of FIGS. 4-6 except that a
図10および図11は、大型2サイクルディーゼルエンジンの排気ガス受けの別の例示的な実施形態を示す。この実施形態は、何らかの形態の混合システムが含まれ得るが、還元剤を混合するための手段が排気ガス受け3に設けられていないという点で、上で説明した実施形態と異なる。この実施形態において、排気ガス受け3は、上記の実施形態にあるような大型ターボ過給式2サイクルディーゼルエンジンのシリンダ1に沿って置かれ、個々の排気ダクト35を介してシリンダ1に接続される。個々の排気ダクト35は、排気ガス受け3の中で排気ガスに渦流を生じさせるために、シリンダ1からの排気ガスを円筒状排気ガス受け3へ接線方向に向けて進入させるように配される。排気ガス受け3は、エネルギー損失を最小化し、かつ、排気ガス受け3の中の流れに対するいかなる障害物もないように、特に、接線方向の流れまたは、接線方向および軸方向の流れ、すなわち螺旋状の流れを阻止または妨害する、いかなる障害物もないように最適化される。したがって、図11で示されるように、排気ガス受けの内側で軸方向に配置される円筒管40があってもよいが、接線方向および/または軸方向の流れを妨げるような如何なる物体も忌避されるべきである。さらに出口36は、渦流排気ガスが螺旋型の流れパターンで最小のエネルギー損失を伴って排気ガス受けから出ることができるように、接線方向に向けられる。出口36は、ターボ過給機5のタービン6につながる導管に接続される。接線方向に向けられた出口36は、排気ガスダクトから出口36までの流れパターン全体が基本的に螺旋であるので、接線方向の排気ガスダクトによって起こる渦流排気ガスが、流動方向の変化が最小になるように、および/またはできる限り緩やかになるように、排気ガス受け3から出ることを可能にするように配され、構成される。したがって、排気ガス受けから退出する排気ガスのエネルギーは高く、より多くのエネルギーを、排気ガス受けが使用されるエンジンのターボ過給機のタービンに届けることができる。
10 and 11 show another exemplary embodiment of an exhaust gas receiver for a large two-cycle diesel engine. This embodiment may include some form of mixing system, but differs from the embodiment described above in that no means for mixing the reducing agent is provided in the
請求項において「備える」「有する」との表現は、さらに他の要素や処理を備える(有する)ことを除外しない。請求項において要素が単数のように記載されていても、それが複数である構成を除外しない。請求項に記載される単一の処理手段やユニットは、同じ機能を有する複数の手段でありうる。 In the claims, the expressions “comprising” and “having” do not exclude further including (having) other elements and processes. In the claims, a single element does not exclude a configuration having a plurality of elements. The single processing means or unit described in the claims may be a plurality of means having the same function.
請求項に記載される参考符号は、技術的範囲を制限するものと解釈されるべきではない。 Any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope.
本発明を例示目的で詳細に説明してきたが、これらの詳細は純粋にこの目的のために提示されたものであり、本発明の範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な変形がなされうるものであることを理解されたい。例えば本発明は、排気ガス再循環を用いる大型2ストロークエンジンにおいても実施可能である。 Although the present invention has been described in detail for purposes of illustration, these details are presented purely for this purpose and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. Please understand that. For example, the present invention can be implemented in a large two-stroke engine using exhaust gas recirculation.
Claims (13)
直列に並んだ複数のシリンダ(1)と;
排気ガスにより駆動されるタービン(6)と前記タービン(6)により駆動されるコンプレッサー(9)を有し、前記シリンダ(1)に給気を供給するターボ過給機(5)と;
前記前記複数のシリンダ(1)の各々と各自の排気ダクト(35)を介して連結しており、前記複数のシリンダ(1)の列に沿って延在する長尺の円筒状排気ガス受け(3)であって、前記排気ダクト(35)が、前記円筒状排気ガス受け(3)の中の排気ガスに渦流を生じさせるために、前記シリンダ(1)からの排気ガスを前記円筒状排気ガス受け(3)の中へと接線方向に方向付ける、円筒状排気ガス受け(3)と;
中央部の軸方向ダクト(47)の周囲に複数のベーン(43)を備えるユニット(42)と;
を有し;
前記ユニット(42)は、前記排気ガス受け(3)の中で前記排気ガスダクト(35)の下流側に設置され;
前記ユニット(42)は、該ユニット(42)の長手方向側で前記排気ガスダクト(35)が存在する混合区間(48)と、該ユニット(42)の長手方向の他方の側の出口区間(49)とに長手方向に分割し;
前記出口区間(49)は、前記排気ガス受けの外部に存在する選択触媒還元リアクター(19)の入口に接続される出口(33)を含み;
前記選択触媒還元リアクターの出口は、前記ターボ過給機(5)の前記タービン(6)の入口に接続され;
前記ユニット(42)は、前記混合区間(48)から前記出口区間(49)までの間に、前記ベーン(43)に沿って排気ガスの渦流が流れるように配され;
前記ユニット(42)はさらに、前記混合領域から前記出口領域へと前記ベーン(43)に沿って通過する前記排気ガスに、その渦流を消失させて、圧力を獲得させるように構成され、前記獲得された圧力は、前記ベーン(43)に沿って通過した前記排気ガスの一部を、前記軸方向ダクト(47)を介して前記出口領域から前記混合領域(48)へと逆流させ、それによって、前記ベーン(43)に沿って通過した前記排気ガスの他の部分が、前記出口(33)を介して前記出口領域から前記外部選択触媒還元リアクター(19)へと流れるように構成され;
前記エンジンは更に、還元剤導入ポイントで前記排気ガスに添加される還元剤の供給源(26)を備え、ただし前記出口区間(49)から前記混合区間(48)まで逆流する前記排気ガスの前記一部と還元剤とが混合することが可能となるように、前記還元剤導入ポイントは前記軸方向ダクト(47)の中に設けられる;
エンジン。 A turbocharged large two-stroke uniflow diesel engine with a crosshead (53) comprising:
A plurality of cylinders (1) arranged in series;
A turbocharger (5) having a turbine (6) driven by exhaust gas and a compressor (9) driven by the turbine (6) and supplying air to the cylinder (1);
Each of the plurality of cylinders (1) is connected to each other via its own exhaust duct (35), and is a long cylindrical exhaust gas receiver (that extends along the row of the plurality of cylinders (1)). 3) in which the exhaust duct (35) causes the exhaust gas from the cylinder (1) to flow in the cylindrical exhaust in order to generate a vortex in the exhaust gas in the cylindrical exhaust gas receiver (3). A cylindrical exhaust gas receiver (3), directed tangentially into the gas receiver (3);
A unit (42) comprising a plurality of vanes (43) around a central axial duct (47);
Having
The unit (42) is installed in the exhaust gas receiver (3) downstream of the exhaust gas duct (35);
The unit (42) includes a mixing section (48) in which the exhaust gas duct (35) is present on the longitudinal side of the unit (42) and an outlet section (49 on the other side in the longitudinal direction of the unit (42). ) In the longitudinal direction;
The outlet section (49) includes an outlet (33) connected to an inlet of a selective catalytic reduction reactor (19) existing outside the exhaust gas receiver;
The outlet of the selective catalytic reduction reactor is connected to the inlet of the turbine (6) of the turbocharger (5);
The unit (42) is arranged such that a swirl of exhaust gas flows along the vane (43) between the mixing section (48) and the outlet section (49);
The unit (42) is further configured to cause the exhaust gas passing along the vane (43) from the mixing region to the outlet region to lose its vortex and acquire pressure, The pressure applied causes a portion of the exhaust gas that has passed along the vane (43) to flow back from the outlet region to the mixing region (48) via the axial duct (47), thereby Another portion of the exhaust gas that has passed along the vane (43) flows from the outlet region to the external selective catalytic reduction reactor (19) via the outlet (33);
The engine further comprises a reducing agent supply source (26) added to the exhaust gas at a reducing agent introduction point, wherein the exhaust gas flowing back from the outlet section (49) to the mixing section (48) is provided. The reducing agent introduction point is provided in the axial duct (47) so that a part and the reducing agent can be mixed;
engine.
長尺の円筒状排気ガス受けハウジング(3)であって、前記エンジンの前記シリンダ(1)から排気ガスを接線方向に受け入れ、それによって前記排気ガス受け(3)の内側で前記排気ガスに渦流を生じさせるための複数の開口部が、個々に前記排気ガス受け(3)の長さの長手方向の一部に沿って配されている、排気ガス受けハウジング(3)と;
中央部の軸方向ダクト(47)の周囲に複数のベーン(43)を備えるユニット(42)と;
を有し;
前記ユニット(42)は、前記排気ガス受け(3)の中で前記排気開口部の下流側に設置され;
前記ユニット(42)は、該ユニット(42)の長手方向側で前記排気ガスダクト(35)が存在する混合区間(48)と、該ユニット(42)の長手方向の他方の側の出口区間(49)とに長手方向に分割し;
前記出口区間(49)は、前記排気ガス受け(3)の外部への出口(33)を含み;
前記ユニット(42)は、前記混合区間(48)から前記出口区間(49)までの間に、前記ベーン(43)に沿って排気ガスの渦流が流れるように配され;
前記ユニット(42)はさらに、前記混合領域から前記出口領域へと前記ベーン(43)に沿って通過する前記排気ガスに、その渦流を消失させて、圧力を獲得させるように構成され、前記獲得された圧力は、前記ベーン(43)に沿って通過した前記排気ガスの一部を、前記軸方向ダクト(47)を介して前記出口領域から前記混合領域(48)へと逆流させ、それによって、前記ベーン(43)に沿って通過した前記排気ガスの他の部分が、前記出口(33)を介して前記出口領域から出て行くように構成され;
前記エンジンは更に、前記出口区間(49)から前記混合区間(48)まで逆流する前記排気ガスと還元剤とが混合することが可能となるように、前記軸方向ダクト(47)の中に設けられる前記還元剤導入ポイントを備える;
エンジン。 An exhaust gas receiver (3) for a turbocharged large two-stroke uniflow diesel engine with a crosshead (53) comprising:
A long cylindrical exhaust gas receiving housing (3) for receiving exhaust gas tangentially from the cylinder (1) of the engine, thereby vortexing the exhaust gas inside the exhaust gas receiver (3) An exhaust gas receiving housing (3), in which a plurality of openings for producing the exhaust gas are individually arranged along a part of the length of the exhaust gas receiver (3);
A unit (42) comprising a plurality of vanes (43) around a central axial duct (47);
Having
The unit (42) is installed in the exhaust gas receiver (3) downstream of the exhaust opening;
The unit (42) includes a mixing section (48) in which the exhaust gas duct (35) is present on the longitudinal side of the unit (42) and an outlet section (49 on the other side in the longitudinal direction of the unit (42). ) In the longitudinal direction;
The outlet section (49) includes an outlet (33) to the outside of the exhaust gas receiver (3);
The unit (42) is arranged such that a swirl of exhaust gas flows along the vane (43) between the mixing section (48) and the outlet section (49);
The unit (42) is further configured to cause the exhaust gas passing along the vane (43) from the mixing region to the outlet region to lose its vortex and acquire pressure, The pressure applied causes a portion of the exhaust gas that has passed along the vane (43) to flow back from the outlet region to the mixing region (48) via the axial duct (47), thereby Another portion of the exhaust gas that has passed along the vane (43) exits the outlet region via the outlet (33);
The engine is further provided in the axial duct (47) so that the exhaust gas flowing back from the outlet section (49) to the mixing section (48) and the reducing agent can be mixed. Said reducing agent introduction point being provided;
engine.
直列に並んだ複数のシリンダ(1)と;
排気ガスにより駆動されるタービン(6)と前記タービン(6)により駆動されるコンプレッサー(9)を有し、前記シリンダ(1)に給気を供給するターボ過給機(5)と;
前記前記複数のシリンダ(1)の各々と各自の排気ダクト(35)を介して接続しており、前記複数のシリンダ(1)の列に沿って延在する長尺の円筒状排気ガス受け(3)であって、前記円筒状排気ガス受け(3)の内部は、前記排気ガス受け(3)の内側の流れに対していかなる障害物もないように構成され、前記排気ダクト(35)の各々は、前記排気ガス受け(3)の中の排気ガスに渦流を生じさせるために、前記シリンダ(1)からの前記排気ガスを前記円筒状排気ガス受け(3)の中へ接線方向に方向付けるように構成される、円筒状排気ガス受け(3)と;
前記ターボ過給機(5)の前記タービン(6)に繋がる導管に接続される、接線方向に向けられた出口(36)と;
を備える、エンジン。 A turbocharged large two-stroke uniflow diesel engine with a crosshead (53) comprising:
A plurality of cylinders (1) arranged in series;
A turbocharger (5) having a turbine (6) driven by exhaust gas and a compressor (9) driven by the turbine (6) and supplying air to the cylinder (1);
Each of the plurality of cylinders (1) is connected to each of the plurality of cylinders (1) through its own exhaust duct (35) and extends along a row of the plurality of cylinders (1). 3) The inside of the cylindrical exhaust gas receiver (3) is configured to be free from any obstruction to the flow inside the exhaust gas receiver (3), and the exhaust duct (35) Each directs the exhaust gas from the cylinder (1) into the cylindrical exhaust gas receiver (3) in a tangential direction in order to create a vortex in the exhaust gas in the exhaust gas receiver (3). A cylindrical exhaust receiver (3) configured to be attached;
A tangentially directed outlet (36) connected to a conduit leading to the turbine (6) of the turbocharger (5);
With an engine.
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