JP2017145711A - 排ガス脱硝装置および排ガス脱硝装置の制御方法 - Google Patents

排ガス脱硝装置および排ガス脱硝装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】シンプルな装置構成で、高温の排ガスを安定して脱硝触媒に供給することの出来る排ガス脱硝装置および排ガス脱硝装置の制御方法を提供する。【解決手段】船舶に搭載される主機エンジンから排出されるエンジン排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元するための排ガス脱硝装置であって、主機エンジンから排出されるエンジン排ガスが流れる排気流路と、還元剤貯蔵タンクと、還元剤噴射ノズルと、脱硝触媒を有する脱硝反応器と、船舶に搭載されるボイラから排出されるボイラ排ガスを、排気流路における脱硝反応器の上流側に導流するボイラ排ガス導流路と、ボイラ排ガス導流路におけるボイラ排ガスの流れを制御するボイラ排ガス制御弁と、ボイラ排ガス導流路を流れるボイラ排ガスを下流側に送風する送風機と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、排ガス脱硝装置および排ガス脱硝装置の制御方法に関する。
近年における環境規制強化の流れを受けて、船舶の主機として用いられる舶用２ストロークディーゼルエンジンにおいても、排出するエンジン排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の削減が求められている。エンジン排ガスに含まれるＮＯｘを削減する方法としては、例えば、エンジン排ガス中に還元剤を噴射して、ＳＣＲ触媒の作用により窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）とに還元する選択的触媒還元法（ＳＣＲ法）が従来から知られている。
一般に流通しているＳＣＲ触媒は、連続使用、且つ、活性温度（例えば３００℃以上）での使用を前提としているが、上述した舶用２ストロークディーゼルエンジンから排出されるエンジン排ガスの温度は低いため、効率的な脱硝性能が発揮できない場合がある。特に、主機の起動時〜低負荷運転時においては、舶用２ストロークディーゼルエンジンから排出されるエンジン排ガスの流量自体も少ないため、排気管からの放熱によってエンジン排ガスの温度が顕著に低下する。また、過給機を備えるエンジンにあっては、エンジン排ガスによって過給機を駆動することから、過給器から排出されるエンジン排ガスの温度はより顕著に低下する。
更には、例えばエンジン排ガスの温度が２５０℃以下まで低下すると、燃料由来の硫黄酸化物（ＳＯｘ）との反応により酸性硫安（ＮＨ４ＨＳＯ４）が生成し、触媒性能の低下をもたらす虞がある。
このような問題に対処するため、特許文献１の舶用排ガス脱硝装置は、エンジンから排出されるエンジン排ガスを加熱するための助燃バーナを搭載している。そして、脱硝触媒の脱硝性能が所定のレベルを下回った場合に、この助燃バーナによって脱硝触媒に供給するエンジン排ガスの温度を上昇させるように構成している。
また、特許文献２の低温脱硝装置は、ディーゼル主機関とは別個に設けられた発電用ディーゼルエンジンから排出されるエンジン排ガスを脱硝触媒に供給可能となっている。そして、発電用ディーゼルエンジンから排出される高温のエンジン排ガスを脱硝触媒に供給することで、酸性硫安の生成によって被毒し、性能が低下した脱硝触媒を再生可能に構成されている。
特開２０１２−８２８０４号公報 特開２００９−２２２００５号公報
しかしながら、特許文献１の舶用排ガス脱硝装置は、専用に設けられた助燃バーナでエンジン排ガスを加熱するものであり、助燃バーナの設置及び燃料にコストを要するとの問題があった。
また、特許文献２の低温脱硝装置は、ディーゼル主機関とは別個に設けられた発電用ディーゼルエンジンから排出されるエンジン排ガスを排気流路に導入するものであるが、発電用ディーゼルエンジンは、負荷に応じて排出されるエンジン排ガスの流量および温度が変動するため、脱硝触媒の再生に必要な温度のエンジン排ガスを安定して供給するのが難しいとの問題があった。また、特許文献２の図１に示されるように、発電用ディーゼルエンジンが複数台ある場合には、これら発電用ディーゼルエンジンと脱硝触媒とを接続するための配管が複数必要となり、装置構成が複雑化するとの問題があった。
本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述した従来技術の問題に鑑みなされた発明であって、その目的とするところは、シンプルな装置構成で、高温の排ガスを安定して脱硝触媒に供給することの出来る排ガス脱硝装置および排ガス脱硝装置の制御方法を提供することにある。
（１）本発明の少なくとも一つの実施形態にかかる排ガス脱硝装置は、
船舶の主機エンジンから排出されるエンジン排ガスが流れる排気流路と、
還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵タンクと、
前記還元剤貯蔵タンクに貯蔵される還元剤を、前記排気流路を流れる前記エンジン排ガス中に噴射する還元剤噴射ノズルと、
前記排気流路上に設けられ、前記エンジン排ガスに含まれる窒素酸化物を還元する脱硝反応器と、
前記船舶に搭載されるボイラから排出されるボイラ排ガスを、前記排気流路における前記脱硝反応器の上流側に導流するボイラ排ガス導流路と、
前記ボイラ排ガス導流路におけるボイラ排ガスの流れを制御するボイラ排ガス制御弁と、
前記ボイラ排ガス導流路を流れるボイラ排ガスを下流側に送風する送風機と、
を備える。
上記（１）に記載の実施形態によれば、排ガス脱硝装置が、船舶に搭載されるボイラから排出されるボイラ排ガスを、排気流路における脱硝反応器の上流側に導流するボイラ排ガス導流路と、ボイラ排ガス導流路におけるボイラ排ガスの流れを制御するボイラ排ガス制御弁と、ボイラ排ガス導流路を流れるボイラ排ガスを下流側に送風する送風機と、を備えている。
したがって、主機エンジンの起動時や低負荷運転時などの主機エンジンから排出されるエンジン排ガスの温度が低い運転状態において、ボイラから排出されるボイラ排ガスを、ボイラ排ガス導流路を介して、脱硝反応器まで導流して、脱硝触媒を加熱することが出来る。
また、船舶に搭載されるボイラは、例えば船内に必要な熱源などを供給するものであり、発電用ディーゼルエンジンと比べて、燃焼状態がほぼ一定で安定している。
よって、上記（１）に記載の実施形態によれば、特許文献２に記載されている低温脱硝装置と比べて、高温の排ガスを安定して脱硝触媒に供給することが出来る。
また、通常は、発電用ディーゼルエンジンは複数台設置されているのに対して、ボイラの設置数は一基だけの場合が多く、発電用ディーゼルエンジンよりも設置数が少ない。
よって、上記（１）に記載の実施形態によれば、特許文献２に記載されている低温脱硝装置と比べて、ボイラから排出されるボイラ排ガスを脱硝触媒に導流するためのボイラ排ガス導流路の設置数が少なくて済むことから、シンプルな装置構成で、ボイラから排出されるボイラ排ガスを脱硝触媒に供給することが出来る。
ところで、ボイラから排出されるボイラ排ガスの圧力は、主機エンジンから排出されるエンジン排ガスの圧力よりも、通常は低い。このため、ボイラと主機エンジンの排気流路とをボイラ排ガス導流路を介して接続した場合、排気流路の圧力がボイラに伝播し、ボイラにおけるボイラ排ガス流れ下流側の圧力が上昇してボイラの燃焼状態に影響を及ぼす可能性がある。
この問題に対して、上記（１）に記載の実施形態では、ボイラ排ガス導流路を流れるボイラ排ガスを下流側に送風する送風機を備えている。これにより、排気流路の圧力がボイラに伝播してボイラの燃焼状態に影響を及ぼすのを防止することが出来る。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の排ガス脱硝装置において、上記エンジン排ガスの温度、ボイラ排ガスの温度、及び脱硝反応器の温度、に基づいて、ボイラ排ガス制御弁の開弁または閉弁と、送風機の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御する制御装置をさらに備える。
上記（２）に記載の実施形態によれば、エンジン排ガスの温度、ボイラ排ガスの温度、及び脱硝反応器の温度、に基づいて、ボイラ排ガス制御弁の開弁または閉弁と、送風機の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御装置によって制御することが出来る。
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の排ガス脱硝装置において、上記制御装置は、主機エンジンの起動時又は低負荷運転時において、脱硝反応器の温度が第１規定温度未満、及びエンジン排ガスの温度が第２規定温度未満であって、且つ、ボイラ排ガスの温度がエンジン排ガスの温度よりも高い場合に、ボイラ排ガス制御弁を開弁するとともに送風機の運転をＯＮとして、ボイラから排出されるボイラ排ガスを脱硝反応器に供給するように構成される。
上記（３）に記載の実施形態によれば、脱硝反応器の温度が第１規定温度未満と低い場合であって、且つ、ボイラ排ガスの温度がエンジン排ガスの温度よりも高い場合に、ボイラ排ガスを脱硝反応器に供給することで、高温のボイラ排ガスによって、脱硝触媒を加熱することが出来る。
なお、ここで「主機エンジンの起動時」とは、停止状態にある主機エンジンを起動させてから所定時間が経過するまでの間、又は所定の負荷まで到達するまでの間であって、主機エンジンから排出されるエンジン排ガスの温度が第２規定温度まで達していない状態を意味する。また、「主機エンジンの低負荷運転時」とは、主機エンジンから排出されるエンジン排ガスの温度が第２規定温度未満の状態で、主機エンジンが継続して運転している状態を意味する。
また、例えば、上述した第１規定温度とは、脱硝触媒の活性温度である。また、上述した第２規定温度とは、主機エンジンから排出されるエンジン排ガスを脱硝反応器に供給した場合において、脱硝触媒を第１規定温度まで加熱するのに必要なエンジン排ガスの温度であり、第１規定温度と同じか、それよりも高い温度である。
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）に記載の排ガス脱硝装置において、上記制御装置は、脱硝触媒の再生時において、脱硝反応器の温度が第３規定温度未満、及び主機エンジンから排出されるエンジン排ガスの温度が第４規定温度未満であって、且つ、ボイラ排ガスの温度がエンジン排ガスの温度よりも高い場合に、ボイラ排ガス制御弁を開弁するとともに送風機の運転をＯＮとして、ボイラ排ガスを脱硝反応器に供給するように構成される。
上記（４）に記載の実施形態によれば、脱硝反応器の温度が第３規定温度未満と低い場合であって、且つ、ボイラ排ガスの温度がエンジン排ガスの温度よりも高い場合に、ボイラ排ガスを脱硝反応器に供給することで、高温のボイラ排ガスによって、脱硝触媒を加熱し、被毒した脱硝触媒を再生することが出来る。
なお、ここで「脱硝触媒の再生時」とは、被毒によって性能が低下した脱硝触媒の性能を回復させるための処置を講じている状態を意味し、具体的には、脱硝触媒の表面に付着した酸性硫安を加熱して除去するため、脱硝触媒を第３規定温度以上に熱している状態を意味する。脱硝触媒が被毒しているか否かは、例えば、脱硝反応器の前後差圧が所定値以上の場合に、脱硝触媒が被毒していると判定する。また例えば、脱硝反応器の前後におけるＮＯｘ濃度差が所定値未満となった場合に、脱硝触媒が被毒していると判定する。また、この他にも、主機エンジンが所定時間以上連続して運転している場合や、前回再生からの経過時間が所定時間を超えた時に、脱硝触媒の被毒が進行しているものとして、脱硝触媒の再生を行うようにしてもよい。
また、例えば、上述した第３規定温度とは、脱硝触媒を再生するのに必要な温度である。また、例えば、上述した第４規定温度とは、エンジン排ガスを脱硝反応器に供給した場合において、脱硝触媒を第３規定温度まで加熱するのに必要なエンジン排ガスの温度であり、第３規定温度と同じか、それよりも高い温度である。
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）の何れか一つに記載の排ガス脱硝装置において、上記排気流路における還元剤噴射ノズルから還元剤が噴射される位置の上流側から分岐し、排気流路における脱硝反応器の下流側にて合流するバイパス流路と、排気流路からバイパス流路が分岐する分岐部における排気流路側に設けられる排気流路側分岐弁と、分岐部におけるバイパス流路側に設けられるバイパス流路側分岐弁と、排気流路とバイパス流路とが合流する合流部における排気流路側に設けられる排気流路側合流弁と、合流部におけるバイパス流路側に設けられるバイパス流路側合流弁と、をさらに備える。
上記（５）に記載の実施形態によれば、排気流路側分岐弁、バイパス流路側分岐弁、排気流路側合流弁、及びバイパス流路側合流弁、の夫々開閉することで、エンジン排ガスの流れを、排気流路側とバイパス流路側とに切り替えることが出来る。
したがって、例えば、船舶が、環境規制値の厳しい海域を通過しているときにはエンジン排ガスの流れを排気流路側へ切替え、一般の海域を航行しているときにはエンジン排ガスの流れをバイパス流路側に切り替えるなど、航行する海域の環境規制値などに応じて、エンジン排ガスの流れを切り替えることも可能である。
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載の排ガス脱硝装置において、上記排気流路における排気流路側分岐弁と排気流路側合流弁との間の区間にパージガスを供給するパージガス供給装置をさらに備える。
上記（６）に記載の実施形態によれば、パージガス供給装置によって、排気流路における排気流路側分岐弁と排気流路側合流弁との間の区間にパージガスを供給することが出来る。
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載の排ガス脱硝装置において、上記制御装置は、還元剤貯蔵タンク、還元剤噴射ノズル、及び脱硝反応器を含む排ガス脱硝システムの不作動時において、排気流路側分岐弁を閉弁し、バイパス流路側分岐弁を開弁し、排気流路側合流弁を閉弁し、バイパス流路側合流弁を開弁する。そして、上記排気流路における排気流路側分岐弁と排気流路側合流弁との間の区間にパージガスを供給するように、パージガス供給装置を制御するように構成される。
上記（７）に記載の実施形態によれば、制御装置によって、排気流路における排気流路側分岐弁と排気流路側合流弁との間の区間にパージガスを封入することが出来る。これにより、例えば排ガス脱硝システムの不作動時において、閉弁状態にある排気流路側分岐弁や排気流路側合流弁から排気流路側に漏れ出たエンジン排ガスが脱硝触媒と接触することで硝酸（ＨＮＯ３）が生成されるのを確実に防ぐことが出来る。
（８）幾つかの実施形態では、上記（５）から（７）の何れか一つに記載の排ガス脱硝装置において、上記制御装置は、還元剤貯蔵タンク、還元剤噴射ノズル、及び脱硝反応器を含む排ガス脱硝システムの作動完了後において、排気流路側分岐弁を閉弁し、バイパス流路側分岐弁を開弁し、排気流路側合流弁を開弁し、バイパス流路側合流弁を開弁する。そして、上記ボイラ排ガス制御弁を開弁するとともに送風機の運転をＯＮとして、ボイラ排ガスを脱硝反応器に所定時間だけ供給するように構成される。
上記（８）に記載の実施形態によれば、排ガス脱硝システムの作動完了後、所定時間に亘ってボイラ排ガスが脱硝反応器に供給される。これにより、脱硝触媒における被毒の進行を抑制し、脱硝触媒の再生間隔を長くすることが出来る。
（９）幾つかの実施形態では、上記（５）から（８）の何れか一つに記載の排ガス脱硝装置において、上記排気流路における合流部の下流側に配置される排ガスエコノマイザをさらに備える。
上記（９）に記載の実施形態によれば、排気流路における合流部の下流側に配置される排ガスエコノマイザによって、エンジン排ガスが排気流路およびバイパス流路のいずれを通過した場合であっても、エンジン排ガスから熱回収を行うことが出来る。
（１０）本発明の少なくとも一つの実施形態にかかる排ガス脱硝装置の制御方法は、
前記主機エンジンから排出されるエンジン排ガスが流れる排気流路と、
還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵タンクと、
前記還元剤貯蔵タンクに貯蔵される還元剤を、前記排気流路を流れるエンジン排ガス中に噴射する還元剤噴射ノズルと、
前記排気流路上に設けられ、前記エンジン排ガスに含まれる窒素酸化物を還元する触媒を有する脱硝反応器と、
前記船舶に搭載されるボイラから排出されるボイラ排ガスを、前記排気流路における前記脱硝反応器の上流側に導流するボイラ排ガス導流路と、
前記ボイラ排ガス導流路におけるボイラ排ガスの流れを制御するボイラ排ガス制御弁と、
前記ボイラ排ガス導流路を流れるボイラ排ガスを下流側に送風する送風機と、を備える排ガス脱硝装置の制御方法であって、
前記ボイラ排ガス制御弁を開弁または閉弁するステップと、前記送風機の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御するステップと、を備える。
上記（１０）に記載の実施形態によれば、船舶に搭載される主機エンジンから排出されるエンジン排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元するための排ガス脱硝装置の制御方法において、ボイラ排ガス制御弁の開弁または閉弁するステップと、送風機の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御するステップとを備える。したがって、適宜、必要に応じて、ボイラから排出されるボイラ排ガスを脱硝反応器に供給し、脱硝触媒を加熱することが出来る。
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、シンプルな装置構成で、高温の排ガスを安定して脱硝触媒に供給することの出来る排ガス脱硝装置および排ガス脱硝装置の制御方法を提供することが出来る。
本発明の一実施形態にかかる排ガス脱硝装置の全体構成図である。 本発明の一実施形態にかかる排ガス脱硝装置の全体構成図である。 本発明の一実施形態にかかる制御装置のブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる制御装置のブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる制御装置の制御フロー図であって、主機エンジン起動時又は低負荷運転時における脱硝触媒の加熱制御のフローを示した図である。 本発明の一実施形態にかかる制御装置の制御フロー図であって、脱硝触媒の再生時における脱硝触媒の再生制御のフローを示した図である。 本発明の一実施形態にかかる排ガス脱硝装置において、ボイラ排ガスの供給タイミング及び排ガス脱硝システムの作動タイミングを示したタイミングチャートである。 排気流路における排気流路側分岐弁と排気流路側合流弁との間の区間にパージガスを供給する状態を示した図である。 パージガスの供給タイミングを説明するためのタイミングチャートである。 排ガス脱硝システムの作動後に、脱硝反応器にボイラ排ガスを供給する状体を示した図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図１及び図２は、本発明の一実施形態にかかる排ガス脱硝装置の全体構成図である。
本発明の一実施形態にかかる排ガス脱硝装置は、船舶１に搭載される主機エンジン２から排出されるエンジン排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元するための排ガス脱硝装置１０である。そして、本発明の一実施形態にかかる排ガス脱硝装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）は、図１及び図２に示すように、排気流路１１と、排ガス脱硝システム２０と、ボイラ排ガス導流路１２と、ボイラ排ガス制御弁１３と、送風機１４と、を備えている。
主機エンジン２は、例えば、船舶１に搭載される舶用２ストロークディーゼルエンジンであって、船舶１に航行するための推進力を付与するための機関である。図示した実施形態では、主機エンジン２は、シリンダ部（不図示）、排気マニホールド３、過給機４、排気弁（不図示）、などを有している。主機エンジン２は、排気弁が開弁することで、シリンダ内部の燃焼室からエンジン排ガスを排出するように構成されている。排出されたエンジン排ガスは、一旦、排気マニホールド３に導入されて静圧に変換された後、過給機４のタービン部４ａに導入される。そして、タービン部４ａの内部に配置されているタービン動翼（不図示）を回転させた後、タービン部４ａから排出される。
排気流路１１は、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスが流れる管状の流路である。排気流路１１の一端側は、主機エンジン２のタービン部４ａの出口側に接続されている。排気流路１１の他端側は、エンジン排ガスを外部に排出するための煙突に接続している。
排ガス脱硝システム２０は、主機エンジンから排出されるエンジン排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元するための脱硝システムである。本実施形態の排ガス脱硝システム２０は、例えば選択触媒還元（ＳＣＲ）システムであって、図１及び図２に示したように、還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵タンク２２、還元剤貯蔵タンク２２に貯蔵される還元剤を、排気流路１１を流れるエンジン排ガス中に噴射する還元剤噴射ノズル２４、及び排気流路１１上に設けられ、エンジン排ガスに含まれる窒素酸化物を還元する脱硝触媒２６ａを有する脱硝反応器２６を含んでいる。
還元剤貯蔵タンク２２は、還元剤として例えば尿素水を貯蔵している。そして、還元剤ポンプ２３ａが駆動すると、還元剤貯蔵タンク２２と還元剤噴射ノズル２４とを接続する還元剤流路２３を介して、還元剤貯蔵タンク２２に貯蔵されている還元剤が還元剤噴射ノズル２４へと供給される。そして、還元剤噴射ノズル２４から排気流路１１の内部に向かって還元剤が噴射される。脱硝反応器２６は、排気流路１１における還元剤噴射ノズル２４の下流側に配置されている。脱硝反応器２６は、その内部をエンジン排ガスが通過するように構成された筒状の部材であって、その入口側及び出口側の夫々が排気流路１１をなす排気管に接続されている。換言すれば、脱硝反応器２６は、その内部において排気流路１１の一部を形成している。
ボイラ８は、例えば船舶１に搭載される補助ボイラであって、船舶１における主機関駆動以外の補機の運転や、船内空調設備、厨房、その他雑用に使用する蒸気などの熱エネルギーを船内に供給するためのものである。本実施形態では、１つのボイラ８が船舶１に搭載されている。このようなボイラ８は、所定程度以上の規模を有する殆どの船舶において搭載されている。
ボイラ排ガス導流路１２は、上述した船舶１に搭載されるボイラ８から排出されるボイラ排ガスを、排気流路１１における脱硝反応器２６の上流側に導流するための管状の流路である。図示した実施形態では、排気流路１１とボイラ排ガス流路１２との接続部１２ａは、脱硝反応器２６の上流側であって、且つ、還元剤噴射ノズル２４の下流側に位置している。
また、図示しない他の実施形態では、排気流路１１とボイラ排ガス流路１２との接続部１２ａは、脱硝反応器２６の上流側であって、且つ、還元剤噴射ノズル２４の上流側に位置している。このようにすることで、エンジン排ガスとボイラ排ガスとが混合した排ガス（以下、「エンジン・ボイラ混合排ガス」と呼ぶ場合がある）に対して直接還元剤を噴射することが出来るため、エンジン排ガス中に含まれる窒素酸化物だけでなく、ボイラ排ガス中に含まれる窒素酸化物についても、脱硝触媒２６ａによって効率的に還元することが出来る。
ボイラ排ガス制御弁１３は、ボイラ排ガス導流路におけるボイラ排ガスの流れを制御するための弁である。ボイラ排ガス制御弁１３の種類としては、例えば、弁開度を調整することで通過するボイラ排ガスの流量を制御する制御弁や、弁体を開弁（例えば全開）又は閉弁（例えば全閉）することで、通過するボイラ排ガスの流量を０％（通過させない）か１００％（全量通過させる）かに制御する開閉弁などが採用可能である。
図示した実施形態では、ボイラ排ガス導流路１２には、２つのボイラ排ガス制御弁１３Ａ、１３Ｂが配置されている。ボイラ排ガス制御弁１３Ａは、排気流路１１とボイラ排ガス導流路との接続部１２ａの下流側、且つ、後述する送風機１４の上流側に配置されており、ボイラ排ガス導流路１２を流れるボイラ排ガスの流れを制御している。ボイラ排ガス制御弁１３Ｂは、ボイラ８のボイラ排ガスの流れ下流側であって、ボイラ排ガス導流路１２とボイラ排ガス排出路１９との分岐部１２ｂに配置されており、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの流れをボイラ排ガス導流路１２側（開弁側）及びボイラ排ガス排出路１９側（閉弁側）に切り替えている。ただし、ボイラ排ガス制御弁１３は、少なくとも一つ配置されていればよく、その設置数は特に限定されない。
送風機１４は、ボイラ排ガス導流路１２を流れるボイラ排ガスを下流側に送風するための装置であって、例えば誘引ファンからなる。送風機１４は、ボイラ排ガス導流路１２の上流側を流れるボイラ排ガスを吸引し、下流側に排出することで、排気流路１１を流れるエンジン排ガスの圧力に抗して、ボイラ排ガス導流路１２を流れるボイラ排ガスを排気流路１１へと流出させる。図示した実施形態では、送風機１４は、上述した２つのボイラ排ガス制御弁１３Ａ、１３Ｂの間に配置されている。
また、図示した実施形態では、機関室の底面に主機エンジン２が配置されており、還元剤噴射ノズル２４及び脱硝反応器２６は、機関室の底面よりも一段高い３ｒｄデッキの床面に配置されている。また、ボイラ８は、脱硝反応器２６が配置されている３ｒｄデッキの床面よりも一段高い２ｎｄデッキの床面に配置されている。排気流路１１は、主機エンジン２が配置されている機関室の底面から、ボイラ８が配置されている２ｎｄデッキの床面よりも一段高いアッパーデッキの床面に向かって延在し、エンジン排ガスを外部に排出するための煙突に接続している。また、図示した実施形態において、還元剤噴射ノズル２４と脱硝反応器２６との間の距離は、噴射された還元剤がエンジン排ガスと十分に混合されるのに必要な距離が確保されている。
このような実施形態によれば、排ガス脱硝装置１０が、船舶１に搭載されるボイラ８から排出されるボイラ排ガスを、排気流路１１における脱硝反応器２６の上流側に導流するボイラ排ガス導流路１２と、ボイラ排ガス導流路１２におけるボイラ排ガスの流れを制御するボイラ排ガス制御弁１３Ａ、１３Ｂと、ボイラ排ガス導流路１２を流れるボイラ排ガスを下流側に送風する送風機１４と、を備えている。
したがって、主機エンジン２の起動時や低負荷運転時などの主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が低い運転状態において、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスを、ボイラ排ガス導流路１２を介して、脱硝反応器２６まで導流して、脱硝触媒２６ａを加熱することが出来る。
また、船舶１に搭載されるボイラ８は、発電用ディーゼルエンジンと比べて、燃焼状態がほぼ一定で安定している。
よって、このような実施形態によれば、上述した特許文献２に記載されている低温脱硝装置と比べて、高温の排ガスを安定して脱硝触媒２６ａに供給することが出来る。
ここで、脱硝反応器２６に供給される高温の排ガスの種類としては、後述する実施形態において説明するように、以下（ａ）〜（ｃ）の３つが挙げられる。
（ａ）エンジン排ガスに高温のボイラ排ガスが混合された排ガス（エンジン・ボイラ混合排ガス）
（ｂ）エンジン排ガスのみ（エンジン排ガスが高温の場合）
（ｃ）ボイラ排ガスのみ（この場合、エンジン排ガスは後述するバイパス流路１５を介して脱硝反応器２６を迂回する）
また、通常は、発電用ディーゼルエンジンは複数台設置されているのに対して、ボイラの設置数は一基だけ設置される場合が多く、発電用ディーゼルエンジンよりも設置数が少ない。
よって、このような実施形態によれば、上述した特許文献２に記載されている低温脱硝装置と比べて、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスを脱硝触媒２６ａに導流するためのボイラ排ガス導流路１２の設置数が少なくて済むことから、シンプルな装置構成で、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスを脱硝触媒２６ａに供給することが出来る。
ところで、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの圧力は、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの圧力よりも、通常は低い。このため、ボイラ８と主機エンジン２の排気流路１１とをボイラ排ガス導流路１２を介して接続した場合、排気流路１１の圧力がボイラ８に伝播し、ボイラ８におけるボイラ排ガス流れ下流側の圧力が上昇してボイラ８の燃焼状態に影響を及ぼす可能性がある。
この問題に対して、上述した実施形態では、ボイラ排ガス導流路１２を流れるボイラ排ガスを下流側に送風する送風機１４を備えている。これにより、排気流路１１の圧力がボイラ８に伝播してボイラ８の燃焼状態に影響を及ぼすのを抑制できるようになっている。
幾つかの実施形態では、図２に示したように、排ガス脱硝装置１０Ｂは、排気流路１１における還元剤噴射ノズル２４から還元剤が噴射される位置の上流側から分岐し、排気流路１１における脱硝反応器２６の下流側にて合流するバイパス流路１５と、排気流路１１からバイパス流路１５が分岐する分岐部１６における排気流路１１側に設けられる排気流路側分岐弁１６Ａと、分岐部１６におけるバイパス流路１５側に設けられるバイパス流路側分岐弁１６Ｂと、排気流路１１とバイパス流路１５とが合流する合流部１７における排気流路１１側に設けられる排気流路側合流弁１７Ａと、合流部１７におけるバイパス流路１５側に設けられるバイパス流路側合流弁１７Ｂと、をさらに備える。
なお、この図２、及び後述する図８、図１０において、排気流路側分岐弁１６Ａ、バイパス流路側分岐弁１６Ｂ、排気流路側合流弁１７Ａ、バイパス流路側合流弁１７Ｂを示すバルブ記号において、白塗りは開弁状態を示し、黒塗りは閉弁状態を示している。
このような実施形態によれば、排気流路側分岐弁１６Ａ、バイパス流路側分岐弁１６Ｂ、排気流路側合流弁１７Ａ、及びバイパス流路側合流弁１７Ｂ、の夫々開閉することで、主機エンジンから１１排出されるエンジン排ガスの流れを、排気流路１１側とバイパス流路１５側とに切り替えることが出来る。
したがって、例えば、船舶１が、環境規制値の厳しい海域を通過しているときにはエンジン排ガスの流れを排気流路１１側へ切替え、一般の海域を航行しているときにはエンジン排ガスの流れをバイパス流路１５側に切り替えるなど、航行する海域の環境規制値に応じてエンジン排ガスの流れを切り替えることも可能である。
幾つかの実施形態では、図２に示したように、排気流路１１における排気流路側分岐弁１６Ａと排気流路側合流弁１７Ａとの間の区間にパージガスを供給するパージガス供給装置１８をさらに備える。
図示した実施形態では、パージガス供給装置１８は、パージガスを生成するパージガス生成機１８Ａと、生成されたパージガスを排気流路１１における排気流路側分岐弁１６Ａと排気流路側合流弁１７Ａとの間の区間に導流するパージガス導流路１８Ｂと、排気流路１１とパージガス導流路１８Ｂとの接続部におけるパージガス導流路１８Ｂ側に配置されているパージガス供給弁１８Ｃと、からなる。パージガスとしては、窒素（Ｎ２）などの不活性ガスの他に、ＮＯｘ濃度およびＳＯｘ濃度が夫々所定濃度以下であって、且つ、水分量が所定量以下の気体を使用することが出来る。また、図示した実施形態では、パージガス生成機はボイラ８が配置されているのと同じ高さの２ｎｄデッキの床面に配置されている。
このような実施形態によれば、パージガス供給装置１８によって、排気流路１１における排気流路側分岐弁１６Ａと排気流路側合流弁１７Ａとの間の区間にパージガスを供給することが出来る。
したがって、後述するように、例えば排ガス脱硝システム２０の不作動時において、排気流路１１における排気流路側分岐弁１６Ａと排気流路側合流弁１７Ａとの間の区間にパージガスを供給することで、閉弁状態にある排気流路側分岐弁１６Ａや排気流路側合流弁１７Ａから排気流路１１側に漏れ出たエンジン排ガスが脱硝触媒２６ａと接触することで硝酸（ＨＮＯ３）が生成されるのを確実に防ぐことが出来る。
幾つかの実施形態では、図２に示したように、排気流路１１における合流部１７の下流側に配置される排ガスエコノマイザ６０をさらに備える。
この排ガスエコノマイザ６０は、排気流路１１を流れるエンジン排ガスの熱エネルギーを回収し、水などの被加熱媒体と熱交換させるための装置である。図示した実施形態では、排ガスエコノマイザ６０は、ボイラ８と同じ高さの２ｎｄデッキの床面に配置されている。そして、この排ガスエコノマイザ６０によって加熱したボイラ水をボイラ８に供給するように構成されている。
このような実施形態によれば、排気流路１１における合流部１７の下流側に配置される排ガスエコノマイザ６０によって、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスが排気流路１１およびバイパス流路１５のいずれを通過した場合であっても、エンジン排ガスから熱回収を行うことが出来る。すなわち、１台の排ガスエコノマイザ６０によって、排気流路１１を流れるエンジン排ガスと、バイパス流路１５を流れるエンジン排ガスの、両方から熱回収を行うことが出来る。
＜制御装置４０＞
図３及び図４は、本発明の一実施形態にかかる制御装置のブロック図である。図５は、本発明の一実施形態にかかる制御装置の制御フロー図であって、主機エンジン起動時又は低負荷運転時における制御のフローを示した図である。図６は、本発明の一実施形態にかかる制御装置の制御フロー図であって、主機エンジン起動時又は低負荷運転時における制御のフローを示した図である。
本発明の一実施形態にかかる制御装置４０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、およびＩ／Ｏインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータとして構成される。
また、図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態にかかる排ガス脱硝装置１０には、エンジン排ガス圧力センサ３１、ボイラ排ガス圧力センサ３２、エンジン排ガス温度センサ３３、ボイラ排ガス温度センサ３４、脱硝反応器温度センサ３５などの各種センサ類が取り付けられている。
エンジン排ガス圧力センサ３１は、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの圧力を測定するセンサである。図示した実施形態では、エンジン排ガス圧力センサ３１は、排気流路１１における脱硝反応器２６の上流側、且つ、排気流路１１とバイパス流路１５との接続部１２ａ、又は脱硝反応器２６と接続部１２ａとの間に配置されている。
ボイラ排ガス圧力センサ３２は、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの圧力を測定するセンサである。図示した実施形態では、ボイラ排ガス圧力センサ３２は、ボイラ８の下流側、且つ、ボイラ排ガス導流路１２とボイラ排ガス排出路１９との分岐部１２ｂの上流側に配置されている。
エンジン排ガス温度センサ３３は、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度を測定するセンサである。図示した実施形態では、エンジン排ガス温度センサ３３は、還元剤噴射ノズル２４から還元剤が噴射される位置よりも上流側に、図２に示す排ガス脱硝装置１０にあっては、排気流路１１からバイパス流路１５が分岐する分岐部１６の上流側に、配置されている。
ボイラ排ガス温度センサ３４は、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度を測定するセンサである。図示した実施形態では、ボイラ排ガス温度センサ３４は、ボイラ排ガス導流路１２の分岐部１２ｂの下流側、且つ、送風機１４の上流側に配置されている。脱硝反応器温度センサ３５は、脱硝反応器２６の温度を測定するセンサである。図示した実施形態では、脱硝反応器２６の入口部に配置され、脱硝反応器２６の入口部における雰囲気温度を測定している。
これら各種センサ類で測定されたデータは、有線又は無線の通信手段を介して、制御装置４０へと送信されるようになっている。
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示す排ガス脱硝装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）において、図３及び図４に示すように、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度、及び脱硝反応器２６の温度、に基づいて、ボイラ排ガス制御弁１３の開弁または閉弁と、送風機１４の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御する制御装置４０をさらに備える。
図３は、特に、主機エンジン２の起動時又は低負荷運転時において作動する場合の構成を示した制御装置４０のブロック図である。そして、図３に示すように、制御装置４０は、操作部４１、加熱実行判定部４２、加熱要否判定部４４、ボイラ排ガス／エンジン排ガス比較部４６、ボイラ排ガス温度比較部４７、ボイラ排ガス規定温度設定部４８、エンジン排ガス規定温度設定部４９、エンジン排ガス温度比較部５０、脱硝反応器規定温度設定部５１、を含んでいる。
なお、ここで「主機エンジンの起動時」とは、停止状態にある主機エンジン２を起動させてから所定時間が経過するまでの間、又は所定の負荷まで到達するまでの間であって、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度（本実施形態においては、上述したエンジン排ガス温度センサ３３で測定されるエンジン排ガスの温度）が後述する第２規定温度まで達していない状態を意味する。また、「主機エンジンの低負荷運転時」とは、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が第２規定温度未満の状態で、主機エンジン２が継続して運転している状態を意味する。
加熱要否判定部４４は、脱硝反応器温度センサ３５から入力される脱硝反応器２６の温度（脱硝反応器２６の入口部における雰囲気温度）と、脱硝反応器規定温度設定部５１において予め設定される設定温度とを比較して、脱硝触媒２６ａを加熱する必要があるかについての要否の判定を行う判定部である。例えば、脱硝反応器２６の温度が脱硝触媒２６ａの活性温度である第１規定温度未満の場合には、脱硝触媒２６ａの加熱が必要であると判定する。脱硝反応器２６の温度が第１規定温度以上の場合には、脱硝触媒２６ａの加熱は不要であると判定する。そして、その判定結果を後述する加熱実行判定部４２へ出力するように構成されている。
加熱実行判定部４２は、上述した加熱要否判定部４４において脱硝触媒２６ａの加熱が必要であると判定された場合に、実際に脱硝触媒２６ａの加熱を実行するか否かの判定を行う判定部である。加熱実行判定部４２は、ボイラ排ガス温度比較部４７からの出力、及びエンジン排ガス温度比較部５０からの出力に基づいて、ボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの加熱を実行するか否かの判定を行う。
例えば、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度は、第２規定温度よりも低い場合が多いが、主機エンジン２の運転状態によっては、エンジン排ガスの温度が第２規定温度よりも高い場合もあり得る。このような場合は、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスによって脱硝触媒２６ａを第１規定温度まで加熱することが出来るため、ボイラ排ガスによる加熱を実行しないものと判定する。
また、例えば、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度が主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度よりも低い場合は、ボイラ排ガスによる加熱が出来ない状態であるため、ボイラ排ガスによる加熱を実行しないものと判定する。
また、例えば、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度が、ボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給した場合に脱硝触媒２６ａを第１規定温度まで加熱するのに必要な温度を下回るような場合も、加熱を実行しないものと判定するように構成してもよい。
それ以外の場合には、ボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの加熱を実行するものと判定する。
なお、ここで第２規定温度とは、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスを脱硝反応器２６に供給した場合において、脱硝触媒２６ａをその活性温度である第１規定温度まで加熱するのに必要なエンジン排ガスの温度である。この第２規定温度は、第１規定温度と同じか、それよりも高い温度として設定される。例えば、本実施形態の様に、エンジン排ガス温度センサ３３によってエンジン排ガスの温度を測定する場合であって、エンジン排ガス温度センサ３３から脱硝反応器２６ａまでの区間における排気管からの放熱等による温度低下を無視できないような場合は、第２規定温度は、この放熱による温度低下を見込んで、第１規定温度よりも高い温度として設定される。エンジン排ガス温度センサ３３から脱硝反応器２６ａまでの排気管からの放熱等による温度低下を無視できるような場合は、第２規定温度は第１規定温度と同じ温度に設定される。
操作部４１は、ボイラ排ガス制御弁１３の開度を制御するとともに、送風機１４のＯＮ／ＯＦＦ及びその回転数を制御するための制御部である。操作部４１は、加熱実行判定部４２から出力される加熱実行の要否の判定結果に基づき、ボイラ排ガス制御弁１３を開弁又は閉弁するとともに、送風機１４の運転のＯＮ／ＯＦＦを制御する。加熱実行が「要」と判定された場合は、ボイラ排ガス制御弁１３を開弁するとともに、送風機１４の運転をＯＮとする。加熱実行が「否」と判定された場合は、ボイラ排ガス制御弁１３を閉弁するとともに、送風機１４の運転をＯＦＦとする。また、操作部４１は、ボイラ排ガス／エンジン排ガス比較部４６から出力される、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの圧力とボイラ８から排出されるボイラ排ガスの圧力との比較結果（差圧）に基づき、送風機１４の回転数を制御する。送風機１４の回転数は、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの圧力に抗して、ボイラ排ガスを排気流路１１に流出させるのに必要な回転数に制御される。具体的には、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの圧力とボイラ８から排出されるボイラ排ガスの圧力との差圧が大きい程、回転数が高くなるように制御される。この回転数の算出は、例えば、差圧と回転数との関係を規定したマップに基づいて算出される。また、例えば、脱硝反応器温度センサ３５で測定される脱硝反応器２６の温度を目標温度（例えば第１規定温度）に制御すべく、フィードバック制御、あるいは主機エンジン２の出力変動を含む外乱を補償するフィードフォワード制御によって、送風機１４の回転数を制御するように構成してもよい。
ボイラ排ガス／エンジン排ガス比較部４６は、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの圧力と、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの圧力とを比較する比較部である。ボイラ排ガス／エンジン排ガス比較部４６には、エンジン排ガス圧力センサ３１で測定された主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの圧力と、ボイラ排ガス圧力センサ３２で測定されたボイラ８から排出されるボイラ排ガスの圧力とが入力されるようになっている。そして、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの圧力と、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの圧力との差圧を操作部４１に出力するよう構成されている。
ボイラ排ガス温度比較部４７は、ボイラ排ガス温度センサ３４から入力されるボイラ排ガスの温度と、ボイラ排ガス規定温度設定部４８において予め設定される設定温度とを比較する比較部である。ボイラ排ガス規定温度設定部４８で設定される設定温度は、例えば、ボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給した場合において、脱硝触媒２６ａを第１規定温度まで加熱するのに必要なボイラ排ガスの温度である。そして、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度、及びボイラ排ガスの温度とボイラ排ガス規定温度設定部４８で設定される設定温度との比較結果を、加熱実行判定部４２へ出力するように構成されている。
エンジン排ガス温度比較部５０は、エンジン排ガス温度センサ３３から入力されるエンジン排ガスの温度と、エンジン排ガス規定温度設定部４９において予め設定される設定温度とを比較する比較部である。エンジン排ガス規定温度設定部４９で設定される設定温度は、例えば、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスを脱硝反応器２６に供給した場合において、脱硝触媒２６ａを第１規定温度まで加熱するのに必要なエンジン排ガスの温度である上述した第２規定温度である。そして、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度、及び主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度とエンジン排ガス規定温度設定部４９で設定される設定温度との比較結果を、加熱実行判定部４２へ出力するように構成されている。
このような図３に示される制御装置４０の制御フローについては、後述する図５において説明する。
図４は、特に、脱硝触媒２６ａの再生時において作動する場合の構成を示した制御装置４０のブロック図である。そして、図４に示すように、制御装置４０は、操作部４１、再生実行判定部４３、再生要否判定部４５、ボイラ排ガス／エンジン排ガス比較部４６、ボイラ排ガス温度比較部４７、ボイラ排ガス規定温度設定部４８、エンジン排ガス規定温度設定部４９、エンジン排ガス温度比較部５０、脱硝反応器差圧算出部５２、脱硝触媒再生比較部５３、連続運転時間カウント部５４、脱硝触媒再生間隔設定部５５を含んでいる。
再生要否判定部４５は、脱硝反応器差圧センサ３６から入力される脱硝反応器２６の前後差圧と、脱硝反応器差圧算出部５２において算出される差圧との比較結果に基づいて、脱硝触媒２６ａを再生する必要があるかについての要否の判定を行う判定部である。脱硝反応器差圧算出部５２では、ＥＣＵ（不図示）などから出力される、エンジン回転数やトルクなどに関するエンジン運転負荷信号３７に基づいて、当該運転状態における適正な差圧（脱硝触媒２６ａの被毒が進行していないと判断可能な差圧）を算出する。そして、例えば、脱硝反応器２６の前後差圧が脱硝反応器差圧算出部５２で算出された算出差圧以上の場合は、脱硝触媒２６ａの被毒が進行しているものと判断して、脱硝触媒２６ａの再生が必要であると判定する。脱硝反応器２６の前後差圧が算出差圧未満の場合は、脱硝触媒２６ａの再生が不要であると判定する。そして、その判定結果を後述する再生実行判定部４３へ出力するように構成されている。
また、再生要否判定部４５は、脱硝触媒再生比較部５３からの出力に基づいて、脱硝触媒２６ａを再生する必要があるかについての要否の判定を行う。脱硝触媒再生比較部５３は、連続運転時間カウント部５４から出力される連続運転時間と規定の連続運転時間とを比較するとともに、脱硝触媒再生間隔カウント部５５から出力される前回再生から経過時間と規定の再生間隔とを比較する比較部である。そして、カウントされた連続運転時間が規定の連続運転時間を超過した場合、及びカウントされた前回再生からの経過時間が規定の再生間隔を超過した場合、の少なくとも何れか一方に該当した場合に、その比較結果を再生要否判定部４５に出力する。脱硝触媒再生比較部５３からこのような出力を受けた再生要否判定部４５は、例え脱硝反応器２６の前後差圧が算出差圧未満の場合であっても、脱硝触媒２６ａを再生する必要があると判定する。
ここで「脱硝触媒の再生時」とは、被毒によって性能が低下した脱硝触媒２６ａの性能を回復させるための処置を講じている状態を意味し、具体的には、脱硝触媒２６ａの表面に付着した酸性硫安を加熱して除去するため、脱硝触媒２６ａを再生するのに必要な温度（再生温度）である第３規定温度以上に脱硝触媒２６ａを加熱している状態を意味する。脱硝触媒２６ａが被毒しているか否かは、例えば、脱硝反応器２６の前後差圧が所定値以上の場合に、脱硝触媒２６ａが被毒していると判定する。また例えば、脱硝反応器２６の前後におけるＮＯｘ濃度差が所定値未満となった場合に、脱硝触媒２６ａが被毒していると判定するように構成してもよい。
再生実行判定部４３は、上述した再生要否判定部４５において脱硝触媒２６ａの再生が必要であると判定された場合に、実際に脱硝触媒２６ａの再生を実行するか否かの判定を行う判定部である。再生実行判定部４３は、ボイラ排ガス温度比較部４７からの出力、及びエンジン排ガス温度比較部５０からの出力に基づいて、ボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの再生を実行するか否かの要否判定を行う。
例えば、脱硝反応器２６の温度が第３規定温度よりも高い場合は、すでに脱硝触媒２６ａが再生状態にあると考えられるため、ボイラ排ガスによる加熱を実行しないものと判定する。
また、例えば、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度は、第４規定温度よりも低い場合が殆どであるが、主機エンジン２の運転状態によっては、エンジン排ガスの温度が第４規定温度よりも高い場合もあり得る。このような場合は、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスによって脱硝触媒２６ａを第３規定温度まで加熱することが出来るため、ボイラ排ガスによる再生を実行しないものと判定する。
また、例えば、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度が主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度よりも低い場合は、ボイラ排ガスによる加熱が出来ない状態であるため、ボイラ排ガスによる再生を実行しないものと判定する。
また、例えば、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度が、ボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給した場合に脱硝触媒２６ａを第３規定温度まで加熱するのに必要な温度を下回るような場合も、再生を実行しないものと判定するように構成してもよい。
それ以外の場合には、ボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの再生を実行するものと判定する。
なお、ここで第４規定温度とは、主機エンジンから排出されるエンジン排ガスを脱硝反応器２６に供給した場合において、脱硝触媒２６ａを第３規定温度まで加熱するのに必要なエンジン排ガスの温度である。この第４規定温度は、第３規定温度と同じか、それよりも高い温度として設定される。例えば、本実施形態の様に、エンジン排ガス温度センサ３３によってエンジン排ガスの温度を測定する場合であって、エンジン排ガス温度センサ３３から脱硝反応器２６ａの区間における排気管からの放熱等による温度低下を無視できないような場合は、第４規定温度は、この放熱による温度低下を見込んで、第３規定温度よりも高い温度として設定される。エンジン排ガス温度センサ３３から脱硝反応器２６ａまでの排気管からの放熱等による温度低下を無視できるような場合は、第４規定温度は第３規定温度と同じ温度に設定される。
操作部４１は、ボイラ排ガス制御弁１３の開度を制御するとともに、送風機１４のＯＮ／ＯＦＦ及びその回転数を制御するための制御部である。操作部４１は、再生実行判定部４３から出力される加熱実行の要否の判定結果に基づき、ボイラ排ガス制御弁１３を開弁又は閉弁するとともに、送風機１４の運転のＯＮ／ＯＦＦを制御する。再生実行が「要」と判定された場合は、ボイラ排ガス制御弁１３を開弁するとともに、送風機１４の運転をＯＮとする。再生実行が「否」と判定された場合は、ボイラ排ガス制御弁１３を閉弁するとともに、送風機１４の運転をＯＦＦとする。また、操作部４１は、ボイラ排ガス／エンジン排ガス比較部４６から出力される、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの圧力とボイラ８から排出されるボイラ排ガスの圧力との比較結果（差圧）に基づき、送風機１４の回転数を制御する。送風機１４の回転数は、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの圧力に抗して、ボイラ排ガスを排気流路１１に流出させるのに必要な回転数に制御される。具体的には、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの圧力とボイラ８から排出されるボイラ排ガスの圧力との差圧が大きい程、回転数が高くなるように制御される。この回転数の算出は、例えば、差圧と回転数との関係を規定したマップに基づいて算出される。また、例えば、脱硝反応器温度センサ３５で測定される脱硝反応器２６の温度を目標温度（例えば第３規定温度）に制御すべく、フィードバック制御、あるいは主機エンジン２の出力変動を外乱とするフィードフォワード制御によって、送風機１４の回転数を制御するように構成してもよい。
ボイラ排ガス温度比較部４７は、図３に示した実施形態と同様に、ボイラ排ガス温度センサ３４から入力されるボイラ排ガスの温度と、ボイラ排ガス規定温度設定部４８において予め設定される設定温度とを比較する比較部である。ボイラ排ガス規定温度設定部４８で設定される設定温度は、例えば、ボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給した場合において、脱硝触媒２６ａを第３規定温度まで加熱するのに必要な温度である。そして、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度、及びボイラ排ガスの温度とボイラ排ガス規定温度設定部４８で設定される設定温度との比較結果を、再生実行判定部４３へ出力するように構成されている。
エンジン排ガス温度比較部５０は、図３に示した実施形態と同様に、エンジン排ガス温度センサ３３から入力されるエンジン排ガスの温度と、エンジン排ガス規定温度設定部４９において予め設定される設定温度とを比較する比較部である。エンジン排ガス規定温度設定部４９で設定される設定温度は、例えば、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスを脱硝反応器２６に供給した場合において、脱硝触媒２６ａを第３規定温度まで加熱するのに必要なエンジン排ガスの温度である上述した第４規定温度である。そして、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度、及び主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度とエンジン排ガス規定温度設定部４９で設定される設定温度との比較結果を、再生実行判定部４３へ出力するように構成されている。
このような図４に示される制御装置４０の制御フローについては、後述する図６において説明する。
図５は、本発明の一実施形態にかかる制御装置の制御フロー図であって、主機エンジン起動時又は低負荷運転時における脱硝触媒の加熱制御のフローを示した図である。
図５に示したように、主機エンジン起動時又は低負荷運転時（Ｓ５１）には、加熱要否判定部４４において、脱硝反応器温度センサ３５から入力される脱硝反応器２６の温度と、脱硝反応器規定温度設定部５１において予め設定される設定温度（第１規定温度）とを比較する。そして、脱硝反応器２６の温度が脱硝触媒２６ａの活性温度である第１規定温度未満の場合（Ｓ５２において「ＹＥＳ」）は、次ステップ（Ｓ５３）に進む。脱硝反応器２６の温度が脱硝触媒２６ａの活性温度である第１規定温度以上の場合（Ｓ５３において「ＹＥＳ」）は、脱硝触媒２６ａの加熱は不要であるため、ボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの加熱制御は行わずに、制御を終了する。
次に、加熱実行判定部４２において、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が、第２規定温度未満かを比較する（Ｓ５３）。主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が、第２規定温度未満の場合（Ｓ５３において「ＹＥＳ」）は、次ステップ（Ｓ５４）に進む。エンジン排ガスの温度が第２規定温度以上の場合（Ｓ５３において「ＮＯ」）は、エンジン排ガスのみによって脱硝反応器２６の温度を第１規定温度まで加熱することができるため、ボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの加熱制御は行わずに、制御を終了する。
また次に、加熱実行判定部４２において、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度と主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度とを比較する（Ｓ５４）。ボイラ排ガスの温度が主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度以上の場合（Ｓ５４において「ＹＥＳ」）は、次ステップ（Ｓ５５）に進む。ボイラ排ガスの温度が主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度未満の場合（Ｓ５４において「ＮＯ」）は、ボイラ排ガスによる加熱が出来ない状態であるため、ボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの加熱制御は行わずに、制御を終了する。
なお、説明の便宜上、Ｓ５３の後にＳ５４を実行するものとして説明したが、上記Ｓ５３とＳ５４の順番はこれに限定されない。Ｓ５３よりもＳ５４の方を先に実行してもよいし、両ステップを同時に実行してもよい。
そして、操作部４１において、ボイラ排ガス制御弁１３を開放するとともに、送風機１４を起動する（Ｓ５５）。そして、ボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給し（Ｓ５６）、脱硝反応器２６を高温のボイラ排ガスによって加熱する。
より詳しく説明すると、ボイラ排ガス制御弁１３を開放し、送風機１４を起動すると、ボイラ８から排出されたボイラ排ガスが、ボイラ排ガス導流路１２を介して、排気流路１１における脱硝反応器２６の上流側に導流される。そして、排気流路１１を流れるエンジン排ガスとボイラ排ガスとが混合して、エンジン排ガスよりも高温の排ガス（エンジン・ボイラ混合排ガス）が生成される。そして、この高温の排ガス（エンジン・ボイラ混合排ガス）が脱硝反応器２６に供給されることで（Ｓ５６）、脱硝反応器２６が加熱される。
また、上述したバイパス流路１５を介してエンジン排ガスを迂回させ、脱硝反応器２６に高温のボイラ排ガスのみを供給することで（Ｓ５６）、脱硝反応器２６を加熱するように制御してもよい。
そして、脱硝反応器２６の温度が第１規定温度に達するまで、ボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給し続ける（Ｓ５７）。
また、脱硝反応器２６の温度が第１規定温度に達した後においても、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が、第２規定温度以上に上昇するまでの間、ボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給し続けるようにしてもよい（Ｓ５８）。
そして、脱硝反応器２６の温度が第１規定温度に達し、且つ、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が、第２規定温度以上に上昇した場合（Ｓ５７、Ｓ５８において「ＹＥＳ」）は、脱硝触媒２６ａが安定的に作動可能な条件が整ったものとして、ボイラ排ガス制御弁１３を閉止するとともに、送風機１４を停止し（Ｓ５９）、一連のボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの加熱制御を終了する。
図６は、本発明の一実施形態にかかる制御装置の制御フロー図であって、脱硝触媒の再生時における脱硝触媒の再生制御のフローを示した図である。
図６に示したように、脱硝触媒２６ａの再生時（Ｓ６１）には、再生要否判定部４５において、脱硝反応器差圧センサ３６から入力される脱硝反応器２６の前後差圧と、脱硝反応器差圧算出部５２において算出される算出差圧とを比較する（Ｓ６２）。そして、脱硝反応器２６の前後差圧が算出差圧未満の場合（Ｓ６２において「ＹＥＳ」）は、次ステップに進む。
次に、脱硝触媒再生比較部５３において、連続運転時間カウント部５４から出力される連続運転時間と規定の連続運転時間とを比較する（Ｓ６３）。そして、連続運転時間カウント部５４から出力される連続運転時間が規定の連続運転時間未満の場合（Ｓ６３において「ＹＥＳ」）は、次ステップに進む。
次に、脱硝触媒再生比較部５３において、脱硝触媒再生間隔カウント部５５から出力される前回再生から経過時間と規定の再生間隔とを比較する（Ｓ６４）。そして、脱硝触媒再生間隔カウント部５５から出力される前回再生から経過時間が規定の再生間隔未満の場合（Ｓ６４において「ＹＥＳ」）は、脱硝触媒２６ａの再生は実行せずに（Ｓ６５）、制御を終了する。
なお、説明の便宜上、Ｓ６２、Ｓ６３、Ｓ６４の順番で実行するものとして説明したが、上記Ｓ６２〜Ｓ６４の順番はこれに限定されない。Ｓ６２〜Ｓ６４の順番を入れ替えてもよく、Ｓ６２〜Ｓ６４を同時に実行してもよい。
上記Ｓ６２〜Ｓ６４における少なくとも一つのステップにおいて「ＮＯ」と判定された場合は、脱硝触媒２６ａの再生を実行する（Ｓ６６）。
再生実行判定部４３において、脱硝反応器２６の温度が第３規定温度未満かを比較する（Ｓ６７）。脱硝反応器２６の温度が第３規定温度未満の場合（Ｓ６７において「ＹＥＳ」）は、次ステップ（Ｓ６８）に進む。脱硝反応器２６の温度が第３規定温度以上の場合（Ｓ６７において「ＮＯ」）は、すでに脱硝触媒２６ａが再生状態にあると考えられるため、ボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの再生制御は行わずに、制御を終了する。
次に、再生実行判定部４３において、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が、第４規定温度未満かを比較する（Ｓ６８）。主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が第４規定温度未満の場合（Ｓ６８において「ＹＥＳ」）は、次ステップ（Ｓ６９）に進む。主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が第４規定温度以上の場合（Ｓ６８において「ＮＯ」）は、エンジン排ガスのみによって脱硝反応器２６の温度を第３規定温度まで加熱することができるため、ボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの再生制御は行わずに、制御を終了する。
また次に、再生実行判定部４３において、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度と主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度とを比較する（Ｓ６９）。ボイラ排ガスの温度が主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度以上の場合（Ｓ６９において「ＹＥＳ」）は、次ステップ（Ｓ６１０）に進む。ボイラ排ガスの温度が主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度未満の場合（Ｓ６９において「ＮＯ」）は、ボイラ排ガスによる加熱が出来ない状態であるため、ボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの再生制御は行わずに、制御を終了する。
そして、操作部４１において、ボイラ排ガス制御弁１３を開放するとともに、送風機１４を起動する（Ｓ６１０）。そして、ボイラ排ガスを脱硝反応器に供給し（Ｓ６１１）、脱硝反応器２６を高温のボイラ排ガスによって加熱し、脱硝触媒２６ａを再生する。
より詳しく説明すると、ボイラ排ガス制御弁１３を開放し、送風機１４を起動すると、ボイラ８から排出されたボイラ排ガスが、ボイラ排ガス導流路１２を介して、排気流路１１における脱硝反応器２６の上流側に導流される。そして、排気流路１１を流れるエンジン排ガスとボイラ排ガスとが混合して、エンジン排ガスよりも高温の排ガス（エンジン・ボイラ混合排ガス）が生成される。そして、この高温の排ガス（エンジン・ボイラ混合排ガス）が脱硝反応器２６に供給されることで（Ｓ６１１）、脱硝反応器２６が加熱され、脱硝触媒２６ａの再生が行われる。
また、上述したバイパス流路１５を介してエンジン排ガスを迂回させ、脱硝反応器２６に高温のボイラ排ガスのみを供給することで（Ｓ６１１）、脱硝反応器２６を加熱するように制御してもよい。
そして、脱硝反応器２６の温度が第３規定温度に達するまで、ボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給し続ける（Ｓ６１２）。
また、脱硝反応器２６の温度が第３規定温度に達した後においても、規定した再生時間を経過するまでの間、ボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給し続けるようにしてもよい（Ｓ６１３）。
そして、脱硝反応器２６の温度が第３規定温度に達し、且つ、規定した再生時間を経過した場合（Ｓ６１２、Ｓ６１３において「ＹＥＳ」）は、脱硝触媒２６ａ再生が完了したものとして、ボイラ排ガス制御弁１３を閉止するとともに、送風機１４を停止し（Ｓ６１４）、一連のボイラ排ガスによる脱硝触媒２６ａの再生制御を終了する。
図７は、本発明の一実施形態にかかる排ガス脱硝装置において、ボイラ排ガスの供給タイミング及び排ガス脱硝システムの作動タイミングを示したタイミングチャートである。
幾つかの実施形態では、図７に示したように、主機エンジン２の運転開始とほぼ同時に、ボイラ排ガス制御弁１３を開弁するとともに送風機１４の運転をＯＮとして、ボイラ排ガスの供給を開始する（時刻ｔ１）。これにより、エンジン排ガスとボイラ排ガスとが混合した高温の排ガス（エンジン・ボイラ混合排ガス）が脱硝反応器２６に供給され、脱硝反応器２６の温度が徐々に上昇し、時刻ｔ２において、脱硝触媒２６ａの活性温度である第１規定温度以上に到達する。そして、これとほぼ同時に、排ガス脱硝システム２０の作動を開始される。そして、時刻ｔ３において、エンジン排ガス温度が第２規定温度以上に到達すると、ボイラ排ガス制御弁１３を閉弁するとともに送風機１４の運転をＯＦＦとして、ボイラ排ガスの供給を停止する。
すなわち、本実施形態では、主機エンジン２の起動時（又は低負荷運転時）において、脱硝反応器２６の温度が第１規定温度に到達し、且つ、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が第２規定温度以上になるまでボイラ排ガスの脱硝反応器２６への供給を継続する。したがって、脱硝触媒２６ａを早期に活性温度まで上昇させることが出来るとともに、エンジン排ガス温度が第２規定温度に到達した以後は、ボイラ排ガスの脱硝反応器２６への供給を停止することで、送風機１４の無駄な運転を防止するようになっている。
以上、上述した実施形態によれば、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度、及び脱硝反応器２６の温度、に基づいて、ボイラ排ガス制御弁１３の開弁または閉弁と、送風機１４の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御する制御装置４０をさらに備えている。したがって、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度、及び脱硝反応器２６の温度、に基づいて、ボイラ排ガス制御弁１３の開弁または閉弁と、送風機１４の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御装置に４０よって制御することが出来る。
また、上述した実施形態によれば、脱硝反応器２６の温度が第１規定温度未満と低い場合であって、且つ、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度が主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度よりも高い場合に、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給することで、高温のボイラ排ガスによって、脱硝触媒２６ａを加熱することが出来る。
また、上述した実施形態によれば、脱硝反応器２６の温度が第３規定温度未満と低い場合であって、且つ、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度が主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度よりも高い場合に、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給することで、高温のボイラ排ガスによって、脱硝触媒２６ａを加熱し、被毒した脱硝触媒２６ａを再生することが出来る。
図８は、排気流路における排気流路側分岐弁と排気流路側合流弁との間の区間にパージガスを供給する状態を示した図である。図９は、パージガスの供給タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
幾つかの実施形態では、図８に示したように、制御装置４０は、排ガス脱硝システム２０の不作動時において、排気流路側分岐弁１６Ａを閉弁し、バイパス流路側分岐弁１６Ｂを開弁し、排気流路側合流弁１７Ａを閉弁し、バイパス流路側合流弁１７Ｂを開弁する。そして、排気流路１１における排気流路側分岐弁１６Ａと排気流路側合流弁１７Ａとの間の区間にパージガスを供給するように、パージガス供給装置１８を制御するように構成される。この際、ボイラ排ガス制御弁１３は閉弁された状態にある。
なお、ここで、排ガス脱硝システム２０が作動している状態とは、還元剤噴射ノズル２４から還元剤が排気流路１１の内部に噴射されている状態、及び還元剤噴射ノズル２４から還元剤は噴射されていないが、脱硝反応器２６に高温の排ガス（エンジン・ボイラ混合排ガス、エンジン排ガス、又はボイラ排ガス）を供給し、脱硝反応器２６を第３規定温度まで加熱して脱硝触媒２６ａを再生している状態、の両方を意味するものとする。
排気流路１１における排気流路側分岐弁１６Ａと排気流路側合流弁１７Ａとの間の区間にパージガスを供給するタイミングとしては、図９の（ａ）〜（ｃ）に示す３つのタイミングが挙げられる。
図９の（ａ）では、排ガス脱硝システム２０の作動完了後、１回だけパージガスの投入が行われる。
図９の（ｂ）では、排ガス脱硝システム２０の作動完了後、所定の間隔を空けて複数回に亘ってパージガスの投入が行われる。
図９の（ｃ）では、排ガス脱硝システム２０の作動完了後、継続的にパージガスの投入が行われる。
このような実施形態によれば、制御装置４０によって、排気流路１１における排気流路側分岐弁１６Ａと排気流路側合流弁１７Ａとの間の区間にパージガスを封入することが出来る。これにより、例えばエンジン排ガス脱硝システム２０の不作動時において、閉弁状態にある排気流路側分岐弁１６Ａや排気流路側合流弁１７Ａから排気流路１１側に漏れ出たエンジン排ガスが脱硝触媒２６ａと接触することで硝酸（ＨＮＯ３）が生成されるのを確実に防ぐことが出来る。
図１０は、脱硝システムの作動完了後に、脱硝反応器にボイラ排ガスを供給する状態を示した図である。
幾つかの実施形態では、図１０に示したように、制御装置４０は、エンジン排ガス脱硝システム２０の作動完了後において、排気流路側分岐弁１６Ａを閉弁し、バイパス流路側分岐弁１６Ｂを開弁し、排気流路側合流弁１７Ａを開弁し、バイパス流路側合流弁１７Ｂを開弁する。そして、ボイラ排ガス制御弁１３を開弁するとともに送風機１４の運転をＯＮとして、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスを脱硝反応器２６に所定時間だけ供給するように構成される。
このような実施形態によれば、脱硝システム２０の作動後、所定時間に亘ってボイラ排ガスが脱硝反応器２６に供給される。これにより、脱硝触媒２６ａにおける被毒の進行を抑制し、脱硝触媒２６ａの再生間隔を長くすることが出来る。
また、本発明の少なくとも一つの実施形態にかかる排ガス脱硝装置の制御方法は、船舶１に搭載される主機エンジン２から排出されるエンジン排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元するための排ガス脱硝装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）の制御方法である。上記排ガス脱硝装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）は、主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスが流れる排気流路１１と、還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵タンク２２、還元剤貯蔵タンク２２に貯蔵される還元剤を、排気流路１１を流れるエンジン排ガス中に噴射する還元剤噴射ノズル２４、及び排気流路１１上に設けられ、エンジン排ガスに含まれる窒素酸化物を還元する触媒２６ａを有する脱硝反応器２６、を含むエンジン排ガス脱硝システム２０と、船舶１に搭載されるボイラ８から排出されるボイラ排ガスを、排気流路１１における脱硝反応器２６の上流側に導流するボイラ排ガス導流路１２と、ボイラ排ガス導流路１２におけるボイラ排ガスの流れを制御するボイラ排ガス制御弁１３と、ボイラ排ガス導流路１２を流れるボイラ排ガスを下流側に送風する送風機１４と、を備えている。そして、排ガス脱硝装置の制御方法は、ボイラ排ガス制御弁１３の開弁または閉弁するステップと、送風機１４の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御するステップと、を備える。
このような実施形態によれば、船舶１に搭載される主機エンジン２から排出されるエンジン排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元するための排ガス脱硝装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）の制御方法において、ボイラ排ガス制御弁１３の開弁または閉弁するステップと、送風機１４の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御するステップとを備える。したがって、適宜、必要に応じて、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給し、脱硝触媒２６ａを加熱することが出来る。
幾つかの実施形態では、上記主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度、及び脱硝反応器２６の温度、に基づいて、ボイラ排ガス制御弁１３を開弁または閉弁するステップと、送風機１４の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御するステップと、をさらに備える。
幾つかの実施形態では、上記主機エンジン２の起動時又は低負荷運転時において、脱硝反応器２６の温度が第１規定温度未満、及び主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が第２規定温度未満であって、且つ、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度が主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度よりも高い場合に、ボイラ排ガス制御弁１３を開弁するとともに送風機１４の運転をＯＮとして、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給するステップをさらに備える。
幾つかの実施形態では、脱硝触媒２６ａの再生時において、脱硝反応器２６の温度が第３規定温度未満、及び主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度が第４規定温度未満であって、且つ、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスの温度が主機エンジン２から排出されるエンジン排ガスの温度よりも高い場合に、ボイラ排ガス制御弁１３を開弁するとともに送風機１４の運転をＯＮとして、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスを脱硝反応器２６に供給するステップをさらに備える。
幾つかの実施形態では、排ガス脱硝システム２０の不作動時において、排気流路側分岐弁１６Ａを閉弁し、バイパス流路側分岐弁１６Ｂを開弁し、排気流路側合流弁１７Ａを閉弁し、バイパス流路側合流弁１７Ｂを開弁するステップと、排気流路１１における排気流路側分岐弁１６Ａと排気流路側合流弁１７Ａとの間の区間にパージガスを供給するように、パージガス供給装置１８を制御するステップと、をさらに備える。
幾つかの実施形態では、排ガス脱硝システム２０の作動完了後において、排気流路側分岐弁１７Ａを閉弁し、バイパス流路側分岐弁１７Ｂを開弁し、排気流路側合流弁１７Ａを開弁し、バイパス流路側合流弁１７Ｂを開弁するステップと、ボイラ排ガス制御弁１３を開弁するとともに送風機１４の運転をＯＮとして、ボイラ８から排出されるボイラ排ガスを脱硝反応器２６に所定時間だけ供給するステップと、をさらに備える。
以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
１ 船舶
２ 主機エンジン
３ 排気マニホールド
４ ボイラ
４ 過給機
４ａ タービン部
５ 排気弁
８ ボイラ
１０（１０Ａ，１０Ｂ） 排ガス脱硝装置
１１ 排気流路
１２ ボイラ排ガス導流路
１２ａ 接続部
１２ｂ 分岐部
１３（１３Ａ，１３Ｂ） ボイラ排ガス制御弁
１４ 送風機
１５ バイパス流路
１６ 分岐部
１６Ａ 排気流路側分岐弁
１６Ｂ バイパス流路側分岐弁
１７ 合流部
１７Ａ 排気流路側合流弁
１７Ｂ バイパス流路側合流弁
１８ パージガス供給装置
１８Ａ パージガス生成機
１８Ｂ パージガス導流路
１８Ｃ パージガス供給弁
１９ ボイラ排ガス排出路
２０ 排ガス脱硝システム
２２ 還元剤貯蔵タンク
２３ 還元剤流路
２３ａ 還元剤ポンプ
２４ 還元剤噴射ノズル
２６ 脱硝反応器
２６ａ 脱硝触媒
３１ エンジン排ガス圧力センサ
３２ ボイラ排ガス圧力センサ
３３ エンジン排ガス温度センサ
３４ ボイラ排ガス温度センサ
３５ 脱硝反応器温度センサ
３６ 脱硝反応器差圧センサ
３７ エンジン運転負荷信号
４０ 制御装置
４１ 操作部
４２ 加熱実行判定部
４３ 再生実行判定部
４４ 加熱要否判定部
４５ 再生要否判定部
４６ エンジン排ガス比較部
４７ ボイラ排ガス温度比較部
４８ ボイラ排ガス規定温度設定部
４９ エンジン排ガス規定温度設定部
５０ エンジン排ガス温度比較部
５１ 脱硝反応器規定温度設定部
５２ 脱硝反応器差圧算出部
５３ 脱硝触媒再生比較部
５４ 連続運転時間カウント部
５５ 脱硝触媒再生間隔カウント部
６０ 排ガスエコノマイザ

Claims (10)

  1. 船舶の主機エンジンから排出されるエンジン排ガスが流れる排気流路と、
    還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵タンクと、
    前記還元剤貯蔵タンクに貯蔵される還元剤を、前記排気流路を流れる前記エンジン排ガス中に噴射する還元剤噴射ノズルと、
    前記排気流路上に設けられ、前記エンジン排ガスに含まれる窒素酸化物を還元する脱硝反応器と、
    前記船舶に搭載されるボイラから排出されるボイラ排ガスを、前記排気流路における前記脱硝反応器の上流側に導流するボイラ排ガス導流路と、
    前記ボイラ排ガス導流路におけるボイラ排ガスの流れを制御するボイラ排ガス制御弁と、
    前記ボイラ排ガス導流路を流れるボイラ排ガスを下流側に送風する送風機と、
    を備える排ガス脱硝装置。
  2. 前記エンジン排ガスの温度、前記ボイラ排ガスの温度、及び前記脱硝反応器の温度、に基づいて、前記ボイラ排ガス制御弁の開弁または閉弁と、前記送風機の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御する制御装置をさらに備える請求項１に記載の排ガス脱硝装置。
  3. 前記制御装置は、前記主機エンジンの起動時又は低負荷運転時において、
    前記脱硝反応器の温度が第１規定温度未満、及び前記エンジン排ガスの温度が第２規定温度未満であって、且つ、前記ボイラ排ガスの温度が前記エンジン排ガスの温度よりも高い場合に、前記ボイラ排ガス制御弁を開弁するとともに前記送風機の運転をＯＮとして、前記ボイラ排ガスを前記脱硝反応器に供給するように構成される請求項２に記載の排ガス脱硝装置。
  4. 前記制御装置は、前記脱硝触媒の再生時において、
    前記脱硝反応器の温度が第３規定温度未満、及び前記エンジン排ガスの温度が第４規定温度未満であって、且つ、前記ボイラ排ガスの温度が前記エンジン排ガスの温度よりも高い場合に、前記ボイラ排ガス制御弁を開弁するとともに前記送風機の運転をＯＮとして、前記ボイラ排ガスを前記脱硝反応器に供給するように構成される請求項２又は３に記載の排ガス脱硝装置。
  5. 前記排気流路における前記還元剤噴射ノズルから前記還元剤が噴射される位置の上流側から分岐し、前記排気流路における前記脱硝反応器の下流側にて合流するバイパス流路と、
    前記排気流路から前記バイパス流路が分岐する分岐部における前記排気流路側に設けられる排気流路側分岐弁と、
    前記分岐部における前記バイパス流路側に設けられるバイパス流路側分岐弁と、
    前記排気流路と前記バイパス流路とが合流する合流部における前記排気流路側に設けられる排気流路側合流弁と、
    前記合流部における前記バイパス流路側に設けられるバイパス流路側合流弁と、をさらに備える請求項１から４の何れか一項に記載の排ガス脱硝装置。
  6. 前記排気流路における前記排気流路側分岐弁と前記排気流路側合流弁との間の区間にパージガスを供給するパージガス供給装置をさらに備える請求項５に記載の排ガス脱硝装置。
  7. 前記制御装置は、前記還元剤貯蔵タンク、前記還元剤噴射ノズル、及び前記脱硝反応器を含む排ガス脱硝システムの不作動時において、
    前記排気流路側分岐弁を閉弁し、
    前記バイパス流路側分岐弁を開弁し、
    前記排気流路側合流弁を閉弁し、
    前記バイパス流路側合流弁を開弁し、
    前記排気流路における前記排気流路側分岐弁と前記排気流路側合流弁との間の区間にパージガスを供給するように、前記パージガス供給装置を制御するように構成される請求項６に記載の排ガス脱硝装置。
  8. 前記制御装置は、前記還元剤貯蔵タンク、前記還元剤噴射ノズル、及び前記脱硝反応器を含む排ガス脱硝システムの作動完了後において、
    前記排気流路側分岐弁を閉弁し、
    前記バイパス流路側分岐弁を開弁し、
    前記排気流路側合流弁を開弁し、
    前記バイパス流路側合流弁を開弁し、
    前記ボイラ排ガス制御弁を開弁するとともに前記送風機の運転をＯＮとして、前記ボイラ排ガスを前記脱硝反応器に所定時間だけ供給するように構成される請求項５から７の何れか一項に記載の排ガス脱硝装置。
  9. 前記排気流路における前記合流部の下流側に配置される排ガスエコノマイザをさらに備える請求項５から８の何れか一項に記載の排ガス脱硝装置。
  10. 前記主機エンジンから排出されるエンジン排ガスが流れる排気流路と、
    還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵タンクと、
    前記還元剤貯蔵タンクに貯蔵される還元剤を、前記排気流路を流れるエンジン排ガス中に噴射する還元剤噴射ノズルと、
    前記排気流路上に設けられ、前記エンジン排ガスに含まれる窒素酸化物を還元する触媒を有する脱硝反応器と、
    前記船舶に搭載されるボイラから排出されるボイラ排ガスを、前記排気流路における前記脱硝反応器の上流側に導流するボイラ排ガス導流路と、
    前記ボイラ排ガス導流路におけるボイラ排ガスの流れを制御するボイラ排ガス制御弁と、
    前記ボイラ排ガス導流路を流れるボイラ排ガスを下流側に送風する送風機と、を備える排ガス脱硝装置の制御方法であって、
    前記ボイラ排ガス制御弁を開弁または閉弁するステップと、前記送風機の運転のＯＮ／ＯＦＦとを制御するステップと、を備える排ガス脱硝装置の制御方法。


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