JP2014034887A - Exhaust gas treatment device and method for diesel engine - Google Patents

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Hiroaki Ohara
宏明 大原
Yoshinori Izumi
良範 泉
Hiroyuki Kamata
博之 鎌田
Noriyuki Yamada
敬之 山田
Isato Nakajima
勇人 中島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress accumulation of dust in exhaust gas purification means.SOLUTION: An exhaust gas treatment device for a diesel engine 1 has a denitration catalyst 5 to remove nitrogen oxide in exhaust gas in an exhaust gas passage 2. A combustion device 4, to combust dust in the exhaust gas by heating the same passing through the exhaust gas passage 2, is arranged at an upstream side of the denitration catalyst 5 in the exhaust gas passage 2. The combustion device 4 is constantly operated when the diesel engine is in operation.

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中のダストを除去する排気ガス処理装置及び排気ガス処理方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas processing apparatus and an exhaust gas processing method for removing dust in exhaust gas of a diesel engine.

近年、船舶に使用されるディーゼルエンジンにおいて、排気ガスの浄化要求の強化に伴い、排気ガス中の窒素酸化物を浄化する脱硝装置の適用が検討されている。脱硝装置としては、例えば触媒を用いた接触還元法が知られている。この接触還元法は、アンモニア等の還元剤を用いて、排気ガス通路に設けられた触媒上で窒素酸化物を還元反応させ、無害の水と窒素に分解して、排気ガスを浄化させる。
ディーゼルエンジンの排気ガスには、窒素酸化物の他にもすす等からなる粒子状のダストが混入している。したがって、エンジンの運転とともに、触媒にダストが堆積して、触媒における排気浄化性能の低下を招くといった問題点がある。
In recent years, application of a denitration device that purifies nitrogen oxides in exhaust gas has been studied in a diesel engine used in a ship, along with an increase in exhaust gas purification requirements. As a denitration apparatus, for example, a catalytic reduction method using a catalyst is known. In this catalytic reduction method, a reducing agent such as ammonia is used to cause nitrogen oxides to undergo a reduction reaction on a catalyst provided in an exhaust gas passage, and decompose into harmless water and nitrogen to purify the exhaust gas.
The exhaust gas of a diesel engine is mixed with particulate dust made of soot in addition to nitrogen oxides. Accordingly, there is a problem in that dust accumulates on the catalyst as the engine is operated, leading to a reduction in exhaust purification performance of the catalyst.

そこで、触媒の上流側にダストを捕捉するフィルタを設けることが考えられる。
更に、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に設けられたフィルタを加熱するバーナーを備え、フィルタにダストが堆積した時点でバーナーを作動させて、フィルタに堆積したダストを燃焼除去してフィルタを再生する方法が提案されている(特許文献1)。
Therefore, it is conceivable to provide a filter for capturing dust on the upstream side of the catalyst.
Further, there is provided a method of regenerating the filter by providing a burner for heating the filter provided in the exhaust gas passage of the diesel engine, operating the burner when dust is accumulated on the filter, and removing the dust accumulated on the filter by combustion. It has been proposed (Patent Document 1).

特開2011-518985号公報JP 2011-518985 A

しかしながら、船舶用のディーゼルエンジンのように排気量が比較的大きく、C重油やバンカー油のような低質油が使用されている場合には、ダストの発生量が多くなるので、フィルタの再生頻度が増加してしまう。また、上記特許文献1のようにフィルタにダスト等が堆積した時点でバーナーを作動させたとしても、フィルタにおけるダストの堆積量が多いため、ダストを十分かつ迅速に燃焼除去させることが困難である。
船舶用のディーゼルエンジン等では、フィルタの再生方法として、フィルタに対して排気ガスの流通方向と逆方向に圧縮空気等を噴射してフィルタ上からダストを除去するスートブローが行なわれているが、このスートブローについてもその頻度を低減させることが望まれる。
However, when the displacement is relatively large like a marine diesel engine and low quality oil such as C heavy oil or bunker oil is used, the amount of dust generated increases, so the filter regeneration frequency is high. It will increase. Further, even if the burner is operated when dust or the like is accumulated on the filter as in Patent Document 1, it is difficult to burn and remove the dust sufficiently and quickly because of the large amount of dust accumulated on the filter. .
In marine diesel engines and the like, as a method for regenerating a filter, soot blow is performed to remove dust from the filter by injecting compressed air or the like to the filter in a direction opposite to the flow direction of the exhaust gas. It is desirable to reduce the frequency of soot blow.

また、船舶用のディーゼルエンジンでは、高効率を図るために2ストロークエンジンが多く使用されている。2ストロークエンジンでは、排気ガス中に潤滑油が混入するとともに、排気温度が比較的低いため、特に起動時のように排気温度が低い場合では、排気ガス中の潤滑油がバインダとなってフィルタにダストが強固に付着する虞がある。したがって、上記のようにスートブローによってフィルタを再生しようとしてもフィルタからダストが除去し難いといった問題点がある。   Further, in a marine diesel engine, a two-stroke engine is often used to achieve high efficiency. In a two-stroke engine, the lubricating oil is mixed into the exhaust gas and the exhaust temperature is relatively low. Therefore, especially when the exhaust temperature is low, such as at the start-up, the lubricating oil in the exhaust gas becomes a binder and becomes a filter. There is a risk that dust adheres firmly. Therefore, there is a problem that it is difficult to remove dust from the filter even if the filter is regenerated by soot blow as described above.

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に設けられたフィルタや触媒等の排気ガス浄化手段におけるダストの堆積を抑制するディーゼルエンジンの排気ガス処理装置及び排気ガス処理方法を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-described conventional problems, and is an exhaust gas treatment for a diesel engine that suppresses dust accumulation in an exhaust gas purification means such as a filter or a catalyst provided in an exhaust gas passage of the diesel engine. An apparatus and an exhaust gas processing method are provided.

本発明の請求項1に係る発明は、排気ガス通路に排気ガス中のダストまたは窒素酸化物を除去する排気ガス浄化手段を備えたディーゼルエンジンの排気ガス処理装置であって、前記排気ガス浄化手段の上流側の前記排気ガス通路に、当該排気ガス通路内を通過する排気ガスを加熱して前記排気ガス中のダストを燃焼させる燃焼手段を備え、前記燃焼手段は、前記ディーゼルエンジンの作動時に常時作動させることを特徴とする。   The invention according to claim 1 of the present invention is an exhaust gas treatment apparatus for a diesel engine comprising exhaust gas purification means for removing dust or nitrogen oxide in exhaust gas in an exhaust gas passage, wherein the exhaust gas purification means The exhaust gas passage upstream of the engine is provided with combustion means for heating the exhaust gas passing through the exhaust gas passage to burn dust in the exhaust gas, and the combustion means is always in operation when the diesel engine is in operation. It is operated.

これにより、請求項1でのディーゼルエンジンの排気ガス処理装置では、排気ガス浄化手段に流入する前で、燃焼手段により排気ガス中のすす等からなるダストが燃焼される。燃焼手段は、エンジンの作動中に常時作動するので、エンジンの運転時に発生する排気ガス中のダストが常に燃焼除去され、排気ガス浄化手段へのダストの流入が抑制される。   As a result, in the exhaust gas treatment device for a diesel engine according to claim 1, the dust made of soot in the exhaust gas is burned by the combustion means before flowing into the exhaust gas purification means. Since the combustion means always operates during the operation of the engine, the dust in the exhaust gas generated during the operation of the engine is always burned and removed, and the inflow of dust to the exhaust gas purification means is suppressed.

本発明の請求項2に係る発明は、請求項1において、前記排気ガス浄化手段の下流側の前記排気ガス通路に、排気ガスの熱を回収する熱回収手段を備えたことを特徴とする。
これにより、請求項2でのディーゼルエンジンの排気ガス処理装置では、燃焼手段によって加熱された排気ガスの熱が、熱回収手段によって回収され、発電等の用途に有効活用することが可能となる。
The invention according to claim 2 of the present invention is characterized in that, in claim 1, heat recovery means for recovering heat of the exhaust gas is provided in the exhaust gas passage downstream of the exhaust gas purification means.
Thus, in the exhaust gas treatment apparatus for a diesel engine according to claim 2, the heat of the exhaust gas heated by the combustion means is recovered by the heat recovery means, and can be effectively used for applications such as power generation.

本発明の請求項3に係る発明は、請求項1または2において、前記燃焼手段は、火炎を発生するバーナーであることを特徴とする。
これにより、請求項3でのディーゼルエンジンの排気ガス処理装置では、燃焼手段が火炎を発生するバーナーであるので、例えばディーゼルエンジンの燃料を利用して、簡易かつ安価に燃焼手段を構成して、排気ガスを加熱することが可能となる。また、ディーゼルエンジンが2ストロークエンジンである場合には、バーナーによって排気ガス中の潤滑油を燃焼させることができるので、潤滑油がバインダ成分になって排気ガス中のダストが排気ガス浄化手段に付着することが未然に防止され、排気ガス浄化手段の再生を容易にすることができる。
The invention according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in claim 1 or 2, the combustion means is a burner that generates a flame.
Thus, in the exhaust gas treatment device for a diesel engine according to claim 3, since the combustion means is a burner that generates a flame, for example, using the fuel of the diesel engine, the combustion means is configured simply and inexpensively, The exhaust gas can be heated. Further, when the diesel engine is a two-stroke engine, the lubricant in the exhaust gas can be burned by the burner, so that the lubricant becomes a binder component and the dust in the exhaust gas adheres to the exhaust gas purification means. This can be prevented, and the regeneration of the exhaust gas purification means can be facilitated.

本発明の請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれか1項において、前記排気ガス浄化手段の上流側の前記排気ガス通路にターボチャージャのタービンを備え、前記燃焼手段は、前記タービンと前記排気ガス浄化手段との間の前記排気ガス通路に配置されることを特徴とする。
これにより、請求項4でのディーゼルエンジンの排気ガス処理装置では、ターボチャージャによってエンジンの排気圧を効率よく利用することができるとともに、燃焼手段によって加熱された排気ガスの熱は熱回収手段によって効率よく回収される。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the exhaust gas passage on the upstream side of the exhaust gas purification means includes a turbocharger turbine, and the combustion means includes the It is arranged in the exhaust gas passage between the turbine and the exhaust gas purification means.
Thus, in the exhaust gas processing device for a diesel engine according to claim 4, the exhaust pressure of the engine can be efficiently utilized by the turbocharger, and the heat of the exhaust gas heated by the combustion means is efficiently obtained by the heat recovery means. It is recovered well.

本発明の請求項5に係る発明は、排気ガス通路に排気ガス中のダストまたは窒素酸化物を除去する排気ガス浄化手段を備えたディーゼルエンジンの排気ガス処理方法であって、前記排気ガス浄化手段の上流側の前記排気ガス通路に、当該排気ガス通路内を通過する排気ガスを加熱して前記排気ガス中のダストを燃焼させる燃焼手段を備え、前記ディーゼルエンジンの作動時に前記燃焼手段を常時作動させて、排気ガス浄化手段に流入する前の排気ガス中のダストを燃焼させることを特徴とする。   The invention according to claim 5 of the present invention is an exhaust gas treatment method for a diesel engine provided with exhaust gas purification means for removing dust or nitrogen oxide in exhaust gas in an exhaust gas passage, wherein the exhaust gas purification means The exhaust gas passage upstream is provided with combustion means for heating the exhaust gas passing through the exhaust gas passage to burn the dust in the exhaust gas, and the combustion means is always operated when the diesel engine is in operation The dust in the exhaust gas before flowing into the exhaust gas purification means is burned.

これにより、請求項5でのディーゼルエンジンの排気ガス処理方法では、排気ガス浄化手段に流入する前で、燃焼手段により排気ガス中のダストが燃焼される。燃焼手段は、エンジンの作動中に常時作動するので、エンジンの運転時に発生する排気ガス中のダストは常に燃焼除去されて、排気ガス浄化手段へのダストの流入が抑制される。   Accordingly, in the exhaust gas processing method for a diesel engine according to claim 5, dust in the exhaust gas is burned by the combustion means before flowing into the exhaust gas purification means. Since the combustion means always operates during the operation of the engine, the dust in the exhaust gas generated during the operation of the engine is always burned and removed, and the inflow of dust to the exhaust gas purification means is suppressed.

本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガス処理装置及び排気ガス処理方法では、エンジンの作動中に燃焼手段が常時作動して、エンジンの運転時に発生する排気ガス中のダストが常に燃焼除去されて、排気ガス浄化手段へのダストの流入が抑制される。したがって、排気ガス浄化手段におけるダストの堆積が抑制され、排気ガス浄化手段における排気浄化性能が維持されるとともに、排気ガス通路における圧損の増加を抑え、ディーゼルエンジンの出力及び燃費の低下を抑制することができる。また、排気ガス浄化手段からダストを除去する再生作業の頻度を抑制し、
メンテナンスの向上を図ることができる。
In the exhaust gas processing apparatus and the exhaust gas processing method for a diesel engine according to the present invention, the combustion means is always operated during the operation of the engine, and the dust in the exhaust gas generated during the operation of the engine is always burned and removed. The inflow of dust to the gas purification means is suppressed. Therefore, the accumulation of dust in the exhaust gas purification means is suppressed, the exhaust purification performance in the exhaust gas purification means is maintained, the increase in pressure loss in the exhaust gas passage is suppressed, and the output of the diesel engine and the decrease in fuel consumption are suppressed. Can do. In addition, the frequency of regeneration work to remove dust from the exhaust gas purification means is suppressed,
Maintenance can be improved.

本発明の第1の実施形態に係るディーゼルエンジンの排気系の構成図である。It is a block diagram of the exhaust system of the diesel engine which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 一実施形態の燃焼器の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the combustor of one Embodiment. 本発明の第2の実施形態に係るディーゼルエンジンの排気系の構成図である。It is a block diagram of the exhaust system of the diesel engine which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 他の実施形態の燃焼器の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the combustor of other embodiment.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係るディーゼルエンジン1の排気系の概略構成図である。
本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジン1は、船舶に搭載され、スクリューの駆動や発電をするための主機関であって、効率を向上させるために、大型かつ低回転で稼働させる2ストロークエンジンが採用されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust system of a diesel engine 1 according to a first embodiment of the present invention.
A diesel engine 1 according to an embodiment of the present invention is a main engine that is mounted on a ship and drives a screw or generates electric power, and is operated at a large size and at a low rotation speed in order to improve efficiency. Is adopted.

本発明の第1の実施形態では、ディーゼルエンジン1の排気ガス通路2には、上流側から順番にターボチャージャのタービン3、燃焼器4(燃焼手段)、脱硝触媒5(排気ガス浄化手段)、エコノマイザ6(熱回収手段)が配設されている。また、燃焼器4とエコノマイザ6との間の排気通路2には、脱硝触媒5をバイパスするバイパス路7が設けられている。
このバイパス路7は、排気ガスの一部を脱硝触媒5を通過させずにエコノマイザ6に導入するものであって、脱硝触媒5による排気浄化性能を確保した上でエコノマイザ6による熱回収率の向上及び圧損の低下を図るように、流路断面積が設定されている。あるいは、バイパス路7と排気ガス通路2の分岐点にダンパ等を設けて排気流量を制御してもよい。
In the first embodiment of the present invention, a turbocharger turbine 3, a combustor 4 (combustion means), a denitration catalyst 5 (exhaust gas purification means), in order from the upstream side, in the exhaust gas passage 2 of the diesel engine 1, An economizer 6 (heat recovery means) is provided. Further, a bypass passage 7 for bypassing the denitration catalyst 5 is provided in the exhaust passage 2 between the combustor 4 and the economizer 6.
This bypass passage 7 introduces a part of the exhaust gas to the economizer 6 without passing through the denitration catalyst 5, and ensures the exhaust purification performance by the denitration catalyst 5 and improves the heat recovery rate by the economizer 6. In addition, the flow path cross-sectional area is set so as to reduce the pressure loss. Alternatively, the exhaust flow rate may be controlled by providing a damper or the like at the branch point between the bypass passage 7 and the exhaust gas passage 2.

ターボチャージャは、排気圧及び排気熱を利用して駆動されるタービン3の回転駆動力によって図示しないコンプレッサあるいは発電機を駆動する。コンプレッサは、ディーゼルエンジン1の吸気通路に配設され、吸気を過給することで、ディーゼルエンジン1の出力及び燃費の向上を図ることが可能となっている。   The turbocharger drives a compressor or a generator (not shown) by the rotational driving force of the turbine 3 driven by using exhaust pressure and exhaust heat. The compressor is disposed in the intake passage of the diesel engine 1 and is capable of improving the output and fuel consumption of the diesel engine 1 by supercharging the intake air.

脱硝触媒5は、排気ガス中の窒素酸化物を除去する機能を有する。脱硝触媒5は、例えば格子状の担体に酸化チタン等を担持して構成された触媒層を備えている。当該触媒層の上流には、還元剤が供給される。還元剤は、アンモニア、あるいはアンモニアを発生させるアンモニア水や尿素水が用いられる。そして、触媒層上で排気ガス中の窒素酸化物とアンモニアとを反応させ、窒素酸化物を無害の窒素に還元反応させる。
また、本実施形態では、脱硝触媒5には、触媒層の上流側ですす等のダストを捕集する図示しないフィルタが備えられているが、当該フィルタは必須ではなく備えていなくともよい。
The denitration catalyst 5 has a function of removing nitrogen oxides in the exhaust gas. The denitration catalyst 5 includes a catalyst layer configured by, for example, supporting titanium oxide or the like on a lattice-shaped carrier. A reducing agent is supplied upstream of the catalyst layer. As the reducing agent, ammonia, or ammonia water or urea water that generates ammonia is used. Then, the nitrogen oxide in the exhaust gas and ammonia are reacted on the catalyst layer, and the nitrogen oxide is reduced to harmless nitrogen.
In the present embodiment, the NOx removal catalyst 5 is provided with a filter (not shown) that collects dust such as soot on the upstream side of the catalyst layer, but the filter is not essential and may not be provided.

エコノマイザ6は、排気ガス通路2にフィン等を備えた配管を設置して構成され、配管に熱媒体としての水もしくは蒸気を通過させることで、排気ガス通路2を通過する排気ガスと配管を通過する水とで熱交換させる機能を有する。エコノマイザ6において排気ガスと熱交換し加熱された水は、蒸気となり発電やその他船舶内で利用される。   The economizer 6 is configured by installing a pipe having fins or the like in the exhaust gas passage 2, and passes the exhaust gas and the pipe passing through the exhaust gas passage 2 by passing water or steam as a heat medium through the pipe. It has a function to exchange heat with water. The water heated by exchanging heat with the exhaust gas in the economizer 6 becomes steam and is used in power generation and other ships.

燃焼器4は、排気ガスを加熱する機能を有する。
図2は、一実施形態の燃焼器4の構造を示す断面図である。
燃焼器4は、例えば図2に示すように、排気ガス通路2の一部をなす排気管10にバーナー11を備えて構成されている。
The combustor 4 has a function of heating the exhaust gas.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the combustor 4 of one embodiment.
For example, as shown in FIG. 2, the combustor 4 includes a burner 11 in an exhaust pipe 10 that forms part of the exhaust gas passage 2.

バーナー11は、例えばディーゼルエンジン1の燃料を燃焼させ、排気管10内で火炎fを発生させるように配置されている。よって、燃焼器4を作動させることで、即ちバーナー11により排気管10内で火炎fを発生させることで、排気管10を通過する排気ガスを火炎fによって直接加熱し、排気ガス中のすす等からなるダストを燃焼させる。
そして、本実施形態では、燃焼器4におけるバーナー11は、ディーゼルエンジン1の運転時に常時作動させられる。
The burner 11 is disposed so as to burn the fuel of the diesel engine 1 and generate a flame f in the exhaust pipe 10, for example. Therefore, by operating the combustor 4, that is, by generating the flame f in the exhaust pipe 10 by the burner 11, the exhaust gas passing through the exhaust pipe 10 is directly heated by the flame f, soot in the exhaust gas, etc. Burn dust consisting of
In this embodiment, the burner 11 in the combustor 4 is always operated during operation of the diesel engine 1.

以上のように、本実施形態では、脱硝触媒5の上流側の排気ガス通路2に燃焼器4を備えており、脱硝触媒5に流入する前の排気ガスを燃焼器4によって加熱することで、すす等のダストを燃焼除去することができる。更に、燃焼器4がディーゼルエンジン1の運転時に常時作動させられるので、ディーゼルエンジン1の運転時に発生するすす等のダストを常に燃焼除去することができ、脱硝触媒5にダストが流入することを抑制することができる。よって、脱硝触媒5におけるダストの堆積を抑制して、脱硝触媒5における窒素酸化物の還元除去性能を維持することができるとともに、排気ガス通路2における圧損の増加を抑え、ディーゼルエンジン1の出力及び燃費の低下を抑制することができる。   As described above, in this embodiment, the combustor 4 is provided in the exhaust gas passage 2 upstream of the denitration catalyst 5, and the exhaust gas before flowing into the denitration catalyst 5 is heated by the combustor 4. Dust such as soot can be removed by combustion. Further, since the combustor 4 is always operated during the operation of the diesel engine 1, dust such as soot generated during the operation of the diesel engine 1 can always be burned and removed, and the dust is prevented from flowing into the denitration catalyst 5. can do. Therefore, accumulation of dust in the denitration catalyst 5 can be suppressed, and the reduction and removal performance of nitrogen oxides in the denitration catalyst 5 can be maintained, and an increase in pressure loss in the exhaust gas passage 2 can be suppressed, and the output of the diesel engine 1 and A reduction in fuel consumption can be suppressed.

また、船舶用の大型のディーゼルエンジン1では、ダストの発生量が多いため、スートブローによって脱硝触媒5からダストを除去する場合がある。スートブローは、脱硝触媒5に対し、排気ガスの流通方向とは逆方向に圧縮空気等を通過させて、脱硝触媒5に堆積しているダストを除去し、脱硝触媒5を再生させるものである。また、排気ガスの流通方向の順方向に圧縮空気等を通過させる方法もある。このようにスートブローを行なうとしても、本実施形態のように燃焼器4を用いて脱硝触媒5へのダストの堆積を抑制することで、このスートブローによる脱硝触媒5の再生の頻度を低減することができる。   In addition, since the large-sized diesel engine 1 for ships has a large amount of dust generation, dust may be removed from the denitration catalyst 5 by soot blow. In soot blow, compressed air or the like is passed through the denitration catalyst 5 in the direction opposite to the flow direction of the exhaust gas to remove dust accumulated on the denitration catalyst 5 and regenerate the denitration catalyst 5. There is also a method of passing compressed air or the like in the forward direction of the exhaust gas flow direction. Even if soot blow is performed in this way, the frequency of regeneration of the denitration catalyst 5 by soot blow can be reduced by suppressing the accumulation of dust on the denitration catalyst 5 using the combustor 4 as in this embodiment. it can.

また、本実施形態では、燃焼器4によって排気ガスを加熱する構造であるので、排気温度が低くダストの発生量の多いディーゼルエンジン1の起動時においても、ダストの燃焼除去を十分に行なうことができる。
また、本実施形態のディーゼルエンジン1は、2ストロークエンジンであるため、排気ガス中に潤滑油が混入するが、燃焼器4のバーナー11によってこの排気ガス中の潤滑油も燃焼させることができる。したがって、脱硝触媒5への潤滑油の流入を防ぐことができ、すす等と潤滑油が混合して粘度の高いダストとなって脱硝触媒5に付着することを未然に防止することができる。これにより、スートブロー等によって脱硝触媒5に堆積したダストを除去する場合にも、その作業を容易にすることができる。
In the present embodiment, since the exhaust gas is heated by the combustor 4, the dust can be sufficiently removed by combustion even when the diesel engine 1 with a low exhaust temperature and a large amount of dust is started. it can.
Further, since the diesel engine 1 of the present embodiment is a two-stroke engine, lubricating oil is mixed in the exhaust gas, but the lubricating oil in the exhaust gas can also be burned by the burner 11 of the combustor 4. Therefore, inflow of the lubricating oil to the denitration catalyst 5 can be prevented, and soot and the lubricating oil can be prevented from mixing and becoming dust with high viscosity and adhering to the denitration catalyst 5. Accordingly, even when dust accumulated on the denitration catalyst 5 is removed by soot blow or the like, the operation can be facilitated.

更に、本実施形態では、脱硝触媒5の下流側にエコノマイザ6を備えており、排気ガスの熱エネルギーを回収して有効利用することができる。上記のように燃焼器4によって排気ガスが加熱させられることで排気温度が上昇するが、この昇温した排気ガスの熱エネルギーがエコノマイザ6によって回収されるので、当該回収された熱エネルギーを発電やその他船舶内の用途に利用することで、例え燃焼器4において燃料が消費されるとしても、船舶内の機関全体での燃費を向上させることができる。   Furthermore, in this embodiment, the economizer 6 is provided on the downstream side of the denitration catalyst 5, and the thermal energy of the exhaust gas can be recovered and used effectively. As described above, the exhaust gas is heated by the combustor 4 to raise the exhaust gas temperature. Since the heat energy of the heated exhaust gas is recovered by the economizer 6, the recovered thermal energy is In addition, even if fuel is consumed in the combustor 4 by using it for other purposes in the ship, the fuel efficiency of the entire engine in the ship can be improved.

図3は、本発明の第2の実施形態に係るディーゼルエンジン1の排気系の概略構成図である。なお、図3では、第3の実施形態に係るディーゼルエンジン1の排気系の概略構成図として、第2の実施形態と異なる部分を二点鎖線により示している。
本発明の第2の実施形態は、図3に示すように、上記第1の実施形態に対して、燃焼器4とターボチャージャのタービン3の位置が反対になっている点が異なる。即ち、ディーゼルエンジン1の排気ガス通路2には、上流側から順番に燃焼器4、ターボチャージャのタービン3、脱硝触媒5、エコノマイザ6が配設されている。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an exhaust system of the diesel engine 1 according to the second embodiment of the present invention. In addition, in FIG. 3, the part different from 2nd Embodiment is shown with the dashed-two dotted line as a schematic block diagram of the exhaust system of the diesel engine 1 which concerns on 3rd Embodiment.
As shown in FIG. 3, the second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that the positions of the combustor 4 and the turbine 3 of the turbocharger are opposite to each other. That is, in the exhaust gas passage 2 of the diesel engine 1, a combustor 4, a turbocharger turbine 3, a denitration catalyst 5, and an economizer 6 are arranged in order from the upstream side.

第2の実施形態では、タービン3が燃焼器4の下流にあるため、第1の実施形態よりもタービン3における排気圧が低下して、ターボチャージャによる過給効果が低下するものの、燃焼器4によって加熱された排気ガスの熱エネルギーを、タービン3によって回収することができる。   In the second embodiment, since the turbine 3 is downstream of the combustor 4, the exhaust pressure in the turbine 3 is lower than in the first embodiment, and the supercharging effect by the turbocharger is reduced, but the combustor 4. The heat energy of the exhaust gas heated by the can be recovered by the turbine 3.

本発明の第3の実施形態は、図3中二点鎖線で示すように、上記第2の実施形態に対して、脱硝触媒5が燃焼器4とターボチャージャのタービン3との間に配置される点が異なる。即ち、ディーゼルエンジン1の排気ガス通路2には、上流側から順番に燃焼器4、脱硝触媒5、ターボチャージャのタービン3、エコノマイザ6が配設されている。   In the third embodiment of the present invention, as shown by a two-dot chain line in FIG. 3, a denitration catalyst 5 is disposed between the combustor 4 and the turbine 3 of the turbocharger as compared with the second embodiment. Is different. That is, in the exhaust gas passage 2 of the diesel engine 1, a combustor 4, a denitration catalyst 5, a turbocharger turbine 3, and an economizer 6 are arranged in order from the upstream side.

第3の実施形態では、タービン3が脱硝触媒5の下流にあるため、燃焼器4によって加熱され、脱硝触媒5を通過した後の排気ガスの熱エネルギーを、タービン3によって回収することができる。   In the third embodiment, since the turbine 3 is downstream of the denitration catalyst 5, the heat energy of the exhaust gas heated by the combustor 4 and passing through the denitration catalyst 5 can be recovered by the turbine 3.

上記第1〜第3の実施形態は、ターボチャージャのタービン3の位置が異なるものである。したがって、第1〜第3の実施形態においてターボチャージャの効果に差が発生し、これに伴いエコノマイザ6における熱回収量も異なるものとなる。上記第1〜第3の実施形態を比較すると、排気系の各種機器の容量等により異なるものの、一般的には、ターボチャージャのタービン3をディーゼルエンジン1に最も近く配設した第1の実施形態が、最もターボチャージャを有効に活用して、ディーゼルエンジン1自体の出力や燃費が良好となり、機関全体の燃費も良好となる。   The first to third embodiments differ in the position of the turbine 3 of the turbocharger. Therefore, a difference occurs in the effect of the turbocharger in the first to third embodiments, and accordingly, the amount of heat recovered in the economizer 6 also differs. Comparing the first to third embodiments, generally, the first embodiment in which the turbine 3 of the turbocharger is disposed closest to the diesel engine 1 is different depending on the capacity of various exhaust system devices. However, the turbocharger is most effectively used, and the output and fuel consumption of the diesel engine 1 itself are improved, and the fuel consumption of the entire engine is also improved.

本願発明は、上記第1〜第3の実施形態に限定するものではない。
例えば、燃焼器4は、排気ガスを加熱して排気ガス中のすす等のダストを燃焼させる機能を有していればよい。
図4は、他の実施形態の燃焼器20の構造を示す断面図である。
The present invention is not limited to the first to third embodiments.
For example, the combustor 4 only needs to have a function of burning exhaust gas and burning dust such as soot in the exhaust gas.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the combustor 20 of another embodiment.

図4に示す他の実施形態の燃焼器20(燃焼手段)は、伝熱性の高い鋼板等で形成された筒体21を、筒状の排気管22内に同軸上に配置し、筒体21内で火炎fが発生するようにバーナー11が配置されて構成されている。排気ガスは、筒体21の側方から排気管22内に導入され、筒体21の外周に沿って下流側に通過する。したがって、バーナー11の火炎fによって筒体21が加熱され高温となり、この高温となった筒体21に排気ガスが接触して排気ガスが加熱される。なお、400℃以上で排気ガス中のすすや潤滑油が燃焼するので、筒体21の外周壁の温度が400℃以上になるように、バーナー11の能力等を設定すればよい。
本実施形態では、燃焼器20は、上記燃焼器4のようにバーナー11の火炎fに排気ガスを直接晒して加熱するものでなく、筒体21を介して間接的に排気ガスを加熱するものであるが、上記燃焼器4と同様に、排気ガス中のすす等のダストを燃焼させることができる。
In a combustor 20 (combustion means) of another embodiment shown in FIG. 4, a cylindrical body 21 formed of a steel plate or the like having high heat conductivity is disposed coaxially in a cylindrical exhaust pipe 22, and the cylindrical body 21. A burner 11 is arranged so that a flame f is generated inside. The exhaust gas is introduced into the exhaust pipe 22 from the side of the cylindrical body 21 and passes downstream along the outer periphery of the cylindrical body 21. Therefore, the cylinder 21 is heated by the flame f of the burner 11 and becomes high temperature, and the exhaust gas comes into contact with the cylinder 21 that has become high temperature and the exhaust gas is heated. In addition, since the soot and lubricating oil in exhaust gas combust at 400 degreeC or more, what is necessary is just to set the capability of the burner 11, etc. so that the temperature of the outer peripheral wall of the cylinder 21 may be 400 degreeC or more.
In this embodiment, the combustor 20 does not directly heat the exhaust gas to the flame f of the burner 11 like the combustor 4 and heats the exhaust gas indirectly through the cylindrical body 21. However, as in the combustor 4, dust such as soot in the exhaust gas can be combusted.

また、燃焼器4、20は、ディーゼルエンジン1の燃料以外の燃料(例えば、灯油や軽油)を使用するものであってもよいし、バーナー11を使用しなくとも、排気ガスを加熱して排気ガス中のすす等のダストを燃焼させる機能を有しているものであればよい。しかしながら、バーナー11を使用してディーゼルエンジン1の燃料を利用することで、簡易かつ安価に燃焼器4、20を構成することができる。   Further, the combustors 4 and 20 may use fuels other than the fuel of the diesel engine 1 (for example, kerosene or light oil), and exhaust the exhaust gas by heating the exhaust gas without using the burner 11. Any material having a function of burning dust such as soot in the gas may be used. However, by using the fuel of the diesel engine 1 using the burner 11, the combustors 4 and 20 can be configured easily and inexpensively.

また、ターボチャージャやエコノマイザ6のないディーゼルエンジンにおいても、本発明を適用することができる。但し、燃焼器4、20の下流側にエコノマイザ6が備えられていることが機関全体の効率の点から望ましい。   Further, the present invention can be applied to a diesel engine without a turbocharger or an economizer 6. However, it is desirable from the viewpoint of the efficiency of the entire engine that the economizer 6 is provided downstream of the combustors 4 and 20.

また、脱硝触媒5だけでなく、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に設けられたその他の触媒やDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)等のフィルタに対しても本願発明は有効である。上記実施形態では、脱硝触媒5が、排気ガス中の窒素酸化物を還元除去する触媒とフィルタを備えたものであり、本願発明によって、上流側に位置するフィルタのダストの堆積を抑制することができるが、例えば触媒の上流にDPFを単体で備えたディーゼルエンジンにおいて、DPFの上流に燃焼器4、20を備えることで、DPFへのダストの堆積を抑制し、DPFからのダストの除去作業あるいはDPFの再生の頻度を低下させることができる。   The present invention is effective not only for the denitration catalyst 5 but also for other catalysts provided in the exhaust gas passage of the diesel engine and filters such as DPF (diesel particulate filter). In the above embodiment, the denitration catalyst 5 is provided with a catalyst and a filter for reducing and removing nitrogen oxides in the exhaust gas, and according to the present invention, it is possible to suppress the accumulation of dust on the filter located upstream. For example, in a diesel engine having a single DPF upstream of the catalyst, by providing the combustors 4 and 20 upstream of the DPF, it is possible to suppress dust accumulation on the DPF and to remove dust from the DPF or The frequency of regeneration of the DPF can be reduced.

また、排気ガス通路にDPF等のフィルタがない場合でも、触媒の上流側に燃焼器4、20を備えることで、触媒へのダストの堆積を抑制し、触媒における排気浄化性能を維持させることができる。
また、4ストロークのディーゼルエンジンについても本発明を適用できるとともに、船舶以外のディーゼルエンジンについても本発明を広く適用することが可能である。
Further, even when there is no filter such as DPF in the exhaust gas passage, by providing the combustors 4 and 20 on the upstream side of the catalyst, it is possible to suppress the accumulation of dust on the catalyst and maintain the exhaust purification performance in the catalyst. it can.
In addition, the present invention can be applied to a four-stroke diesel engine, and the present invention can be widely applied to diesel engines other than ships.

1 ディーゼルエンジン
2 排気ガス通路
3 タービン
4 燃焼器(燃焼手段)
5 脱硝触媒(排気ガス浄化手段)
6 エコノマイザ(熱回収手段)
11 バーナー
20 燃焼器(燃焼手段)
1 Diesel engine 2 Exhaust gas passage 3 Turbine 4 Combustor (combustion means)
5 Denitration catalyst (exhaust gas purification means)
6 economizer (heat recovery means)
11 Burner 20 Combustor (combustion means)

Claims (5)

排気ガス通路に排気ガス中のダストまたは窒素酸化物を除去する排気ガス浄化手段を備えたディーゼルエンジンの排気ガス処理装置であって、
前記排気ガス浄化手段の上流側の前記排気ガス通路に、当該排気ガス通路内を通過する排気ガスを加熱して前記排気ガス中のダストを燃焼させる燃焼手段を備え、
前記燃焼手段は、前記ディーゼルエンジンの作動時に常時作動させることを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス処理装置。
An exhaust gas treatment device for a diesel engine provided with exhaust gas purification means for removing dust or nitrogen oxides in the exhaust gas in an exhaust gas passage,
The exhaust gas passage upstream of the exhaust gas purification means includes combustion means for heating the exhaust gas passing through the exhaust gas passage to burn dust in the exhaust gas,
The exhaust gas treatment device for a diesel engine, wherein the combustion means is always operated when the diesel engine is operated.
前記排気ガス浄化手段の下流側の前記排気ガス通路に、排気ガスの熱を回収する熱回収手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジンの排気ガス処理装置。   The exhaust gas processing apparatus for a diesel engine according to claim 1, further comprising heat recovery means for recovering heat of the exhaust gas in the exhaust gas passage on the downstream side of the exhaust gas purification means. 前記燃焼手段は、火炎を発生するバーナーであることを特徴とする請求項1または2に記載のディーゼルエンジンの排気ガス処理装置。   The exhaust gas processing apparatus for a diesel engine according to claim 1 or 2, wherein the combustion means is a burner that generates a flame. 前記排気ガス浄化手段の上流側の前記排気ガス通路にターボチャージャのタービンを備え、
前記燃焼手段は、前記タービンと前記排気ガス浄化手段との間の前記排気ガス通路に配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のディーゼルエンジンの排気ガス処理装置。
A turbocharger turbine is provided in the exhaust gas passage upstream of the exhaust gas purification means;
The exhaust gas processing apparatus for a diesel engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the combustion means is disposed in the exhaust gas passage between the turbine and the exhaust gas purification means. .
排気ガス通路に排気ガス中のダストまたは窒素酸化物を除去する排気ガス浄化手段を備えたディーゼルエンジンの排気ガス処理方法であって、
前記排気ガス浄化手段の上流側の前記排気ガス通路に、当該排気ガス通路内を通過する排気ガスを加熱して前記排気ガス中のダストを燃焼させる燃焼手段を備え、
前記ディーゼルエンジンの作動時に前記燃焼手段を常時作動させて、排気ガス浄化手段に流入する前の排気ガス中のダストを燃焼させるディーゼルエンジンの排気ガス処理方法。
An exhaust gas processing method for a diesel engine comprising exhaust gas purification means for removing dust or nitrogen oxides in the exhaust gas in an exhaust gas passage,
The exhaust gas passage upstream of the exhaust gas purification means includes combustion means for heating the exhaust gas passing through the exhaust gas passage to burn dust in the exhaust gas,
An exhaust gas treatment method for a diesel engine, in which the combustion means is always operated during operation of the diesel engine, and dust in the exhaust gas before flowing into the exhaust gas purification means is combusted.
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