JP2017180157A - Denitration system - Google Patents

Denitration system Download PDF

Info

Publication number
JP2017180157A
JP2017180157A JP2016064949A JP2016064949A JP2017180157A JP 2017180157 A JP2017180157 A JP 2017180157A JP 2016064949 A JP2016064949 A JP 2016064949A JP 2016064949 A JP2016064949 A JP 2016064949A JP 2017180157 A JP2017180157 A JP 2017180157A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
denitration
reducing agent
denitration catalyst
catalyst
denitration system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016064949A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6797390B2 (en
Inventor
武行 岸
Takeyuki Kishi
武行 岸
澄人 西尾
Sumito Nishio
澄人 西尾
敏郎 栗原
Toshiro Kurihara
敏郎 栗原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Maritime Port and Aviation Technology
Original Assignee
National Institute of Maritime Port and Aviation Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Maritime Port and Aviation Technology filed Critical National Institute of Maritime Port and Aviation Technology
Priority to JP2016064949A priority Critical patent/JP6797390B2/en
Publication of JP2017180157A publication Critical patent/JP2017180157A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6797390B2 publication Critical patent/JP6797390B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a denitration system enabled to suppress the deterioration of a catalyst by lowering the precipitation speed of an acid ammonium sulfate into a catalyst.SOLUTION: A denitration system comprises: a first NOx removal catalyst 104 and a second NOx removal catalyst 107 for causing a nitrogen oxide and a reducer to react; and a first reducer feed section 105 and a second reducer feed section 108 arranged upstream of the first NOx removal catalyst 104 and the second NOx removal catalyst 107 for injecting a reducer into exhaust gases. The first NOx removal catalyst 104 and the second NOx removal catalyst 107 are arranged in series, and the injection rates of the reducer from first reducer feed section 105 and the second reducer feed section 108 are restricted to an ordinary injection rate less than 0.8 to the nitrogen oxides of the individual exhaust gases.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、脱硝システムに関する。   The present invention relates to a denitration system.

国際海事機関(IMO)による船舶機関への窒素酸化物(NOx)三次規制に対応するための手段の1つとして選択触媒還元(SCR:Selective Catalytic Reduction)の研究開発が盛んになっている。   Research and development of Selective Catalytic Reduction (SCR) has become active as one of the means for meeting the tertiary regulation of nitrogen oxides (NOx) for ship engines by the International Maritime Organization (IMO).

脱硝方法として、排気ガス通路に設けたチタン・バナジウム系の触媒に還元剤となるアンモニアを供給することによって窒素酸化物(NOx)と反応させ、化学式(1)のように、水と窒素に分解するアンモニア選択接触還元法が知られている。また、排気ガス通路に尿素を噴射し、化学式(2)のように尿素を分解することによってアンモニアを触媒へ供給する方法が採られている。
[化1]
4NO+4NH+O→4N+6H
6NO+8NH→7N+12H
[化2]
(NHCO+HO→2NH+CO
As a denitration method, a titanium / vanadium catalyst provided in the exhaust gas passage is reacted with nitrogen oxide (NOx) by supplying ammonia as a reducing agent, and decomposed into water and nitrogen as shown in chemical formula (1). Ammonia selective catalytic reduction is known. In addition, a method is employed in which urea is injected into the exhaust gas passage and ammonia is supplied to the catalyst by decomposing urea as in chemical formula (2).
[Chemical 1]
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O
6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O
[Chemical formula 2]
(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2

乾式アンモニア選択接触還元法において、第1脱硝装置と第2脱硝装置との間に第1脱硝装置から排出された燃焼ガスを撹拌してその窒素酸化物濃度分布を均一にするミキシング装置を配置した構成が開示されている(特許文献1)。また、複数段の触媒充填部を直列方向に配置し、各段の上流側に還元剤添加管を設けると共に冷却器を設けて触媒充填部の温度上昇を防ぐ構成が開示されている(特許文献2)。また、当該構成において、触媒充填部の触媒を再生するために、触媒充填部の上流段にいくほど還元剤の添加量を多くすると共に排気ガス温度を一時的に300〜400℃に上昇させる構成が開示されている(特許文献3)。また、500℃以上の窒素酸化物を含む排ガスに対し、第1段触媒層と第2段触媒層を直列に接続し、各段に対して還元剤であるアンモニアを分割して注入しながら処理する構成が開示されている(特許文献4)。   In the dry ammonia selective catalytic reduction method, a mixing device is arranged between the first denitration device and the second denitration device to agitate the combustion gas discharged from the first denitration device and make the nitrogen oxide concentration distribution uniform. A configuration is disclosed (Patent Document 1). Also, a configuration is disclosed in which a plurality of stages of catalyst filling sections are arranged in series, a reducing agent addition pipe is provided upstream of each stage, and a cooler is provided to prevent a temperature rise in the catalyst filling section (Patent Document). 2). Further, in this configuration, in order to regenerate the catalyst in the catalyst filling portion, the amount of the reducing agent added is increased as it goes upstream of the catalyst filling portion, and the exhaust gas temperature is temporarily raised to 300 to 400 ° C. Is disclosed (Patent Document 3). In addition, for exhaust gas containing nitrogen oxides of 500 ° C. or higher, the first-stage catalyst layer and the second-stage catalyst layer are connected in series, and ammonia as a reducing agent is divided and injected into each stage. The structure which does is disclosed (patent document 4).

特許第3002452号公報Japanese Patent No. 3002452 特開平10−323538号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-323538 特許第3248166号公報Japanese Patent No. 3248166 特開2003−144854号公報JP 2003-144854 A

ところで、ディーゼル燃料、特に船舶等で使用されるC重油等においては燃料中の硫黄成分が高く、排気ガス中に二酸化硫黄(SO)が生成され、排気温度が低いと触媒中に酸性硫安を析出させて劣化させてしまうことが知られている。そこで、窒素酸化物(NOx)の還元効果をできるだけ低下させることなく、酸性硫安の析出による触媒の劣化を抑制できる脱硝システムが望まれている。 By the way, in diesel fuel, especially C heavy oil used in ships, etc., the sulfur component in the fuel is high, and sulfur dioxide (SO 2 ) is generated in the exhaust gas. It is known that it is deposited and deteriorated. Therefore, a denitration system that can suppress deterioration of the catalyst due to precipitation of acidic ammonium sulfate without reducing the reduction effect of nitrogen oxide (NOx) as much as possible is desired.

請求項1に対応した脱硝システムは、燃料中の硫黄分が0.1%を超える重油を燃焼させる燃焼機関の排気ガスの窒素酸化物を処理する脱硝システムであって、前記窒素酸化物と還元剤を反応させる脱硝触媒と、前記脱硝触媒の上流に配置され、前記還元剤を前記排気ガスに注入する還元剤注入手段を有した脱硝ユニットを複数備え、複数の前記脱硝ユニットを直列に配置すると共に、それぞれの前記還元剤注入手段から注入する前記還元剤の注入量をそれぞれの前記脱硝触媒を通過する前記排気ガスの前記窒素酸化物に対する当量比で0.8未満の通常注入量に制限する。これにより、各脱硝ユニットにおいて触媒への酸性硫安の析出速度を低下させることができ、触媒の劣化を大幅に抑制することができる。   A denitration system corresponding to claim 1 is a denitration system for treating nitrogen oxides in exhaust gas of a combustion engine that burns heavy oil having a sulfur content in fuel exceeding 0.1%, wherein the nitrogen oxides and reduction A plurality of denitration units arranged upstream of the denitration catalyst and having a reducing agent injection means for injecting the reducing agent into the exhaust gas, and the plurality of denitration units are arranged in series. In addition, the injection amount of the reducing agent injected from each of the reducing agent injection means is limited to a normal injection amount of less than 0.8 in terms of the equivalent ratio of the exhaust gas passing through each of the denitration catalysts to the nitrogen oxides. . Thereby, in each denitration unit, the precipitation rate of the acidic ammonium sulfate to a catalyst can be reduced, and deterioration of a catalyst can be suppressed significantly.

ここで、前記脱硝触媒の再生時は再生対象の前記脱硝ユニットにおける前記還元剤注入手段による前記還元剤の注入を止め、前記脱硝触媒を通過する前記排気ガスにより前記脱硝触媒の再生を行うことが好適である。   Here, when the denitration catalyst is regenerated, injection of the reducing agent by the reducing agent injection means in the denitration unit to be regenerated is stopped, and the denitration catalyst is regenerated by the exhaust gas passing through the denitration catalyst. Is preferred.

また、前記再生時に、再生対象以外の前記脱硝ユニットのうち少なくとも一つの前記脱硝ユニットにおける前記還元剤注入手段による前記還元剤の注入量を前記通常注入量を超える当量比にすることが好適である。例えば、通常注入量が当量比で0.8未満である場合に、再生時における注入量を当量比で0.8以上とする。   Further, at the time of the regeneration, it is preferable that the amount of the reducing agent injected by the reducing agent injection means in at least one of the denitration units other than the regeneration target is an equivalent ratio that exceeds the normal injection amount. . For example, when the normal injection amount is less than 0.8 in terms of equivalent ratio, the injection amount during regeneration is set to 0.8 or more in terms of equivalent ratio.

また、前記脱硝ユニットを3個以上備え、前記脱硝ユニットのうちの少なくとも2個を並列に配置することが好適である。   In addition, it is preferable that three or more denitration units are provided, and at least two of the denitration units are arranged in parallel.

また、複数の前記脱硝ユニットをそれぞれつなぐ配管と、それぞれの前記配管の接続を切り替える配管切替手段を備え、前記配管切替手段により前記排気ガスの通路を変更することが好適である。例えば、3つの脱硝ユニットをタンデムに接続した状態、2つの脱硝ユニットを並列に接続したうえで1つの脱硝ユニットをさらにタンデムに接続した状態、2つの脱硝ユニットをタンデムに接続したうえで1つの脱硝ユニットを接続から外した状態を切り替えられる構成とする。   In addition, it is preferable that a pipe connecting each of the plurality of denitration units and a pipe switching unit that switches connection between the pipes are provided, and the passage of the exhaust gas is changed by the pipe switching unit. For example, three denitration units connected to tandem, two denitration units connected in parallel, one denitration unit connected to tandem, two denitration units connected to tandem, and one denitration The state in which the unit is disconnected can be switched.

また、前記脱硝ユニットが前記窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度検出手段を有し、前記通常注入量を前記窒素酸化物濃度検出手段の検出結果に基づいて決めることが好適である。また、前記燃焼機関が内燃機関であり、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記通常注入量を前記回転数検出手段の検出結果に基づいて決めることが好適である。   Further, it is preferable that the denitration unit has a nitrogen oxide concentration detection means for detecting the concentration of the nitrogen oxide, and the normal injection amount is determined based on a detection result of the nitrogen oxide concentration detection means. Further, it is preferable that the combustion engine is an internal combustion engine, provided with a rotation speed detection means for detecting a rotation speed of the internal combustion engine, and determining the normal injection amount based on a detection result of the rotation speed detection means.

また、前記脱硝システムが前記燃焼機関とともに移動体に搭載され、前記移動体の地理的位置の環境規制条件に応じて前記通常注入量を変更することが好適である。また、前記脱硝システムが前記燃焼機関とともに移動体に搭載され、前記移動体の地理的位置の環境規制条件に応じて複数の前記脱硝ユニットの使用する組み合わせを変更することが好適である。また、前記脱硝システムが前記燃焼機関とともに移動体に搭載され、前記移動体の地理的位置の環境規制条件が緩和される位置において、前記再生を行うことが好適である。   Further, it is preferable that the denitration system is mounted on a moving body together with the combustion engine, and the normal injection amount is changed according to an environmental regulation condition of a geographical position of the moving body. In addition, it is preferable that the denitration system is mounted on a moving body together with the combustion engine, and a combination used by the plurality of denitration units is changed according to an environmental regulation condition of a geographical position of the moving body. Further, it is preferable that the denitration system is mounted on the moving body together with the combustion engine, and the regeneration is performed at a position where the environmental regulation condition of the geographical position of the moving body is relaxed.

本発明の脱硝システムによれば、燃料中の硫黄分が0.1%を超える重油を燃焼させる燃焼機関の排気ガスの窒素酸化物を処理する脱硝システムであって、前記窒素酸化物と還元剤を反応させる脱硝触媒と、前記脱硝触媒の上流に配置され、前記還元剤を前記排気ガスに注入する還元剤注入手段を、有した脱硝ユニットを複数備え、複数の前記脱硝ユニットを直列に配置すると共に、それぞれの前記還元剤注入手段から注入する前記還元剤の注入量をそれぞれの前記脱硝触媒を通過する前記排気ガスの前記窒素酸化物に対する当量比で0.8未満の通常注入量に制限することによって、触媒への酸性硫安の析出速度を低下させて触媒の劣化を大幅に抑制することができる。   According to the denitration system of the present invention, there is provided a denitration system for treating nitrogen oxides of exhaust gas of a combustion engine that burns heavy oil having a sulfur content exceeding 0.1%, wherein the nitrogen oxides and the reducing agent A plurality of denitration units, and a plurality of denitration units arranged in series, each having a denitration catalyst that reacts with the catalyst and a reducing agent injection means that is disposed upstream of the denitration catalyst and injects the reducing agent into the exhaust gas. In addition, the injection amount of the reducing agent injected from each of the reducing agent injection means is limited to a normal injection amount of less than 0.8 in terms of the equivalent ratio of the exhaust gas passing through each of the denitration catalysts to the nitrogen oxides. As a result, the rate of precipitation of acidic ammonium sulfate on the catalyst can be reduced to greatly suppress the deterioration of the catalyst.

ここで、前記脱硝触媒の再生時は再生対象の前記脱硝ユニットにおける前記還元剤注入手段による前記還元剤の注入を止め、前記脱硝触媒を通過する前記排気ガスにより前記脱硝触媒の再生を行うことによって、複数の脱硝ユニットのうち少なくとも1つによって脱硝処理を継続すると共に、残りの脱硝ユニットに対して再生処理を施すことができる。また、再生に排気ガスの温度を利用するため、余計に加熱装置を持たなくてもすむ。   Here, when the denitration catalyst is regenerated, injection of the reducing agent by the reducing agent injection means in the denitration unit to be regenerated is stopped, and the denitration catalyst is regenerated by the exhaust gas passing through the denitration catalyst. The denitration process can be continued by at least one of the plurality of denitration units, and the remaining denitration units can be regenerated. Further, since the exhaust gas temperature is used for regeneration, it is not necessary to have an extra heating device.

また、前記再生時に、再生対象以外の前記脱硝ユニットのうち少なくとも一つの前記脱硝ユニットにおける前記還元剤注入手段による前記還元剤の注入量を前記通常注入量を超える当量比にすることによって、脱硝触媒の再生処理時において通常時の脱硝率を維持した状態において再生処理を同時に行うことができる。   Further, at the time of regeneration, a denitration catalyst is obtained by setting the injection amount of the reducing agent by the reducing agent injection means in at least one of the denitration units other than the regeneration target to an equivalent ratio exceeding the normal injection amount. In the regeneration process, the regeneration process can be performed at the same time while maintaining the normal denitration rate.

また、前記脱硝ユニットを3個以上備え、前記脱硝ユニットのうちの少なくとも2個を並列に配置することによって、脱硝システム全体として通気抵抗を低下させると共に、脱硝触媒の劣化を抑制することができる。   Further, by providing three or more denitration units and arranging at least two of the denitration units in parallel, it is possible to reduce the ventilation resistance as a whole denitration system and to suppress the degradation of the denitration catalyst.

また、複数の前記脱硝ユニットをそれぞれつなぐ配管と、それぞれの前記配管の接続を切り替える配管切替手段を備え、前記配管切替手段により前記排気ガスの通路を変更することによって、様々な状況に応じて脱硝システムの構成を変更しつつ、脱硝処理、再生処理、メンテナンス等を行うことが可能となる。   In addition, there are provided pipes for connecting the plurality of denitration units, and pipe switching means for switching the connection of the pipes. By changing the exhaust gas passage by the pipe switching means, denitration can be performed according to various situations. It is possible to perform denitration processing, regeneration processing, maintenance, etc. while changing the system configuration.

また、前記脱硝ユニットが前記窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度検出手段を有し、前記通常注入量を前記窒素酸化物濃度検出手段の検出結果に基づいて決めることによって、排気ガス中の窒素酸化物の濃度に応じて適応的に適切な還元剤の通常注入量を設定し、適切な脱硝処理を行うことができる。また、前記燃焼機関が内燃機関であって、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記通常注入量を前記回転数検出手段の検出結果に基づいて決めることによって、内燃機関の排気ガスの排気状態に応じて適応的に適切な還元剤の通常注入量を設定し、適切な脱硝処理を行うことができる。   Further, the denitration unit has a nitrogen oxide concentration detection means for detecting the concentration of the nitrogen oxide, and the normal injection amount is determined based on the detection result of the nitrogen oxide concentration detection means, thereby In accordance with the concentration of nitrogen oxide, an appropriate amount of normal reducing agent can be adaptively set, and appropriate denitration treatment can be performed. Further, the combustion engine is an internal combustion engine, and includes a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the internal combustion engine, and the internal injection engine is determined by determining the normal injection amount based on a detection result of the rotation speed detection means. An appropriate normal injection amount of the reducing agent can be set adaptively according to the exhaust state of the exhaust gas, and appropriate denitration treatment can be performed.

また、前記脱硝システムが前記燃焼機関とともに移動体に搭載され、前記移動体の地理的位置の環境規制条件に応じて前記通常注入量を変更することによって、地理的な環境規制に応じて適応的に適切な還元剤の通常注入量を設定し、適切な脱硝処理を行うことができる。また、前記脱硝システムが前記燃焼機関とともに移動体に搭載され、前記移動体の地理的位置の環境規制条件に応じて複数の前記脱硝ユニットの使用する組み合わせを変更することによって、地理的な環境規制に応じて適応的に複数の脱硝ユニットの接続状態を変更して、適切な脱硝処理を行うことができる。また、前記脱硝システムが前記燃焼機関とともに移動体に搭載され、前記移動体の地理的位置の環境規制条件が緩和される位置において前記再生を行うことによって、再生を行わない他の脱硝ユニットだけで環境規制に対応でき、脱硝触媒の再生を時間をかけて行うことができる。   In addition, the denitration system is mounted on a moving body together with the combustion engine, and the normal injection amount is changed according to the environmental regulation condition of the geographical position of the moving body, so that it is adaptive according to the geographical environmental regulations. Therefore, it is possible to set a normal injection amount of an appropriate reducing agent and perform an appropriate denitration treatment. Further, the denitration system is mounted on a moving body together with the combustion engine, and a geographical environment regulation is performed by changing a combination used by the plurality of denitration units according to an environmental regulation condition of a geographical position of the moving body. Accordingly, it is possible to adaptively change the connection state of the plurality of denitration units and perform an appropriate denitration process. Further, the denitration system is mounted on the moving body together with the combustion engine, and the regeneration is performed at a position where the environmental regulation condition of the geographical position of the moving body is relaxed, so that only the other denitration units that do not perform the regeneration are used. It can respond to environmental regulations and can regenerate the denitration catalyst over time.

本発明の実施の形態における脱硝システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the denitration system in embodiment of this invention. 窒素酸化物と還元剤との反応系を示す図である。It is a figure which shows the reaction system of a nitrogen oxide and a reducing agent. 硫黄酸化物と還元剤との反応系を示す図である。It is a figure which shows the reaction system of a sulfur oxide and a reducing agent. 変形例1における脱硝システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the denitration system in the modification 1. 変形例1における脱硝システムの構成の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of a structure of the denitration system in the modification 1. 変形例2における脱硝システムの接続状態その1を示す図である。It is a figure which shows the connection state 1 of the denitration system in the modification 2. 変形例2における脱硝システムの接続状態その2を示す図である。It is a figure which shows the connection state 2 of the denitration system in the modification 2. 変形例2における脱硝システムの接続状態その3を示す図である。It is a figure which shows the connection state 3 of the denitration system in the modification 2. 変形例2における脱硝システムの接続状態その4を示す図である。It is a figure which shows the connection state 4 of the denitration system in the modification 2.

以下、本発明の実施の形態を、図面に従って説明する。図1は、本発明の実施の形態における排気ガスの脱硝システム100の主要構成を示す。脱硝システム100は、図1に示すように、燃焼機関102、第1ガス通路103、第1脱硝触媒104、第1還元剤供給部105、第2ガス通路106、第2脱硝触媒107、第2還元剤供給部108及び制御部109を含んで構成される。ここで、第1脱硝触媒104と第1還元剤供給部105の組、及び、第2脱硝触媒107と第2還元剤供給部108の組がそれぞれ第1脱硝ユニット100a,第2脱硝ユニット100bを構成する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a main configuration of an exhaust gas denitration system 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the denitration system 100 includes a combustion engine 102, a first gas passage 103, a first denitration catalyst 104, a first reducing agent supply unit 105, a second gas passage 106, a second denitration catalyst 107, a second denitration catalyst 107, and a second denitration catalyst 107. A reducing agent supply unit 108 and a control unit 109 are included. Here, the set of the first denitration catalyst 104 and the first reducing agent supply unit 105 and the set of the second denitration catalyst 107 and the second reducing agent supply unit 108 are respectively connected to the first denitration unit 100a and the second denitration unit 100b. Configure.

燃焼機関102は、エンジンやガスタービン等の内燃機関、例えば船舶用ディーゼル機関等である。脱硝システム100は、燃焼機関102から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物を除去するために用いられる。なお、船舶用の燃焼機関102は熱効率が高いので、排気ガスの温度は200℃以上280℃以下の温度範囲となる。   The combustion engine 102 is an internal combustion engine such as an engine or a gas turbine, for example, a marine diesel engine. The denitration system 100 is used to remove nitrogen oxides contained in exhaust gas exhausted from the combustion engine 102. Since the marine combustion engine 102 has high thermal efficiency, the temperature of the exhaust gas is in the temperature range of 200 ° C. or higher and 280 ° C. or lower.

第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107は、排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)をアンモニアと反応させて分解するための触媒である。第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107は、チタン・バナジウム系の金属とすればよい。例えば、バナジウム(V)、モリブデン(Mo)又はタングステン(W)を活性成分にした酸化チタンTiO系触媒が使用される。特に、本実施の形態では、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107は、ニオブ(Nb)を添加物として含むことが好適である。ニオブ(Nb)の含有量は、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107に対して0.001wt%以上10wt%以下とすることが好適である。この範囲の含有量とすることによって、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の耐熱性を向上させることができ、より高温での再生処理及びより速い昇温速度を適用することができる。すなわち、ニオブ(Nb)の添加によって第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107に含まれるチタニア粒子同士や他の成分の焼結(シンタリング)が抑制され、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の細孔の微小構造が維持され、耐蝕性、耐熱性、耐衝撃性を高めることができると推考される。特に、ニオブ(Nb)を0.01wt%以上含有させることによって、より高い耐熱性を発揮させることができる。一方、ニオブ(Nb)の含有量が5wt%を超えると耐熱性の向上効果が飽和し、経済的な不利を招くおそれがある。ニオブ(Nb)を添加物として含む脱硝触媒は、特に300℃を越える温度で有効であるので、通常の排気ガスの温度の200℃以上280℃以下の温度範囲を越えて、300℃以上で急速再生をする場合等で効果が発揮できる。 The first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 are catalysts for decomposing nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas by reacting with ammonia. The first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 may be made of titanium / vanadium metal. For example, a titanium oxide TiO 2 -based catalyst containing vanadium (V), molybdenum (Mo), or tungsten (W) as an active component is used. In particular, in the present embodiment, it is preferable that the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 contain niobium (Nb) as an additive. The content of niobium (Nb) is preferably 0.001 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107. By setting the content in this range, the heat resistance of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 can be improved, and a regeneration process at a higher temperature and a faster temperature increase rate can be applied. That is, the addition of niobium (Nb) suppresses sintering (sintering) of titania particles and other components contained in the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107, and the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst. It is assumed that the fine structure of the pores of the catalyst 107 is maintained and the corrosion resistance, heat resistance, and impact resistance can be improved. In particular, by containing niobium (Nb) in an amount of 0.01 wt% or more, higher heat resistance can be exhibited. On the other hand, when the content of niobium (Nb) exceeds 5 wt%, the effect of improving heat resistance is saturated, and there is a risk of causing economic disadvantage. Since the denitration catalyst containing niobium (Nb) as an additive is particularly effective at a temperature exceeding 300 ° C., it rapidly exceeds the temperature range of 200 ° C. to 280 ° C. of the normal exhaust gas temperature and rapidly exceeds 300 ° C. Effective when playing.

第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107は、それぞれ第1ガス通路103及び第2ガス通路106内に直列に接続されて配置される。第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107は、その反応面積を広くするために平板や触媒の細管を束ねた構造とすることが好ましい。例えば、ハニカム構造とすることが好適である。   The first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 are arranged in series in the first gas passage 103 and the second gas passage 106, respectively. The first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 preferably have a structure in which flat plates and catalyst thin tubes are bundled in order to increase the reaction area. For example, a honeycomb structure is preferable.

第1脱硝触媒104は、図2に示す化学反応系で表されるアンモニア等の還元剤と排気ガス中の窒化化合物(NOx)との反応を促進する。排気ガスには、一酸化窒素(NO)や二酸化窒素(NO)等の窒素酸化物(NOx)が含まれ、第1還元剤供給部105から供給される尿素及び水との反応によって生成されたアンモニアと反応して、化学式(1)で示される反応によって水と窒素に還元される。第2脱硝触媒107における反応も同様である。 The first denitration catalyst 104 promotes the reaction between a reducing agent such as ammonia represented by the chemical reaction system shown in FIG. 2 and a nitride compound (NOx) in the exhaust gas. The exhaust gas contains nitrogen oxides (NOx) such as nitrogen monoxide (NO) and nitrogen dioxide (NO 2 ), and is generated by reaction with urea and water supplied from the first reducing agent supply unit 105. It reacts with ammonia and is reduced to water and nitrogen by the reaction represented by chemical formula (1). The reaction in the second denitration catalyst 107 is the same.

また、排気ガスにSO等の硫黄酸化物が含まれる場合、第1脱硝触媒104は、図3に示す化学反応系で表される反応を促進する。排気ガスに含まれる二酸化硫黄(SO)は、第1還元剤供給部105から供給される尿素及び水との反応によって生成されたアンモニアと反応して、化学式(3)及び(4)で示される反応によって三酸化硫黄(SO)や酸性硫安((NH)HSO)が生成される。なお、化学式(4)の反応は、温度が低くなるにつれて左から右への反応が進行し易く、温度が高くなるにつれて右から左への反応が進行し易くなる平衡反応である。第2脱硝触媒107における反応も同様である。
[化3]
2SO+O→2SO
[化4]
SO+NH+HO←→(NH)HSO
When the exhaust gas contains a sulfur oxide such as SO 2 , the first denitration catalyst 104 promotes the reaction represented by the chemical reaction system shown in FIG. Sulfur dioxide (SO 2 ) contained in the exhaust gas reacts with ammonia generated by the reaction with urea and water supplied from the first reducing agent supply unit 105, and is represented by chemical formulas (3) and (4). By the reaction, sulfur trioxide (SO 3 ) and acidic ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) are generated. The reaction represented by the chemical formula (4) is an equilibrium reaction in which the reaction from the left to the right easily proceeds as the temperature decreases, and the reaction from the right to the left easily proceeds as the temperature increases. The reaction in the second denitration catalyst 107 is the same.
[Chemical formula 3]
2SO 2 + O 2 → 2SO 3
[Chemical formula 4]
SO 3 + NH 3 + H 2 O ← → (NH 4 ) HSO 4

第1還元剤供給部105及び第2還元剤供給部108は、それぞれ尿素タンク、ポンプ、尿素バルブ、コンプレッサ、空気バルブ、噴射ノズル及び配管を含んで構成することができる。これらの構成要素のうち共通化できるものは第1還元剤供給部105及び第2還元剤供給部108において兼用してもよい。第1還元剤供給部105及び第2還元剤供給部108は、噴射ノズルを介して尿素(尿素水)と空気とをそれぞれ第1ガス通路103及び第2ガス通路106へ供給するために設けられる。例えば、尿素(尿素水)を還元剤として第1ガス通路103及び第2ガス通路106内へ噴射し、化学式(2)で表される分解反応により生ずるアンモニアを第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の表面に供給する構成としている。尿素タンクは、尿素水((NHCO+HO)を蓄えるタンクである。ポンプは、尿素タンクと噴射ノズルとを接続する配管の途中に設けられる。ポンプは、尿素タンクに蓄えられている尿素水に圧力を与え、配管及び噴射ノズルを介して第1ガス通路103及び第2ガス通路106へ尿素水を供給する。尿素バルブは、配管のポンプの下流に設けられ、ポンプによって加圧された尿素水の噴射ノズルへの供給・遮断を行う。コンプレッサは、噴射ノズルに繋がる配管の途中に設けられる。コンプレッサは、空気を加圧して配管を介して噴射ノズルへ供給する。なお、脱硝システム100を船舶に搭載する場合には、コンプレッサの代わりに船舶に設けられている空気配管の空気を利用してもよい。空気バルブは、配管のコンプレッサの下流に設けられ、コンプレッサによって加圧された空気の噴射ノズルへの供給・遮断を行う。噴射ノズルは、第1還元剤供給部105及び第2還元剤供給部108から第1ガス通路103及び第2ガス通路106へ尿素水を噴射するためのノズルである。噴射ノズルは、配管の先端部を加工して形成され、又は配管の先端部に他部材を接続して構成される。噴射ノズルは、それぞれ第1ガス通路103内の第1脱硝触媒104よりも上流側及び第2ガス通路106内の第2脱硝触媒107よりも上流側に配設される。噴射ノズルは、尿素水と空気とを混合させて、適切な供給圧力によって第1ガス通路103及び第2ガス通路106へ予め空気と混合された尿素水を噴射する。ただし、還元剤は尿素(尿素水)に限定されるものではない。 The first reducing agent supply unit 105 and the second reducing agent supply unit 108 can each include a urea tank, a pump, a urea valve, a compressor, an air valve, an injection nozzle, and piping. Among these components, those that can be shared may be used in the first reducing agent supply unit 105 and the second reducing agent supply unit 108. The 1st reducing agent supply part 105 and the 2nd reducing agent supply part 108 are provided in order to supply urea (urea water) and air to the 1st gas passage 103 and the 2nd gas passage 106 via an injection nozzle, respectively. . For example, urea (urea water) is injected as a reducing agent into the first gas passage 103 and the second gas passage 106, and ammonia generated by the decomposition reaction represented by the chemical formula (2) is converted into the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst. It is configured to supply the surface of the catalyst 107. The urea tank is a tank that stores urea water ((NH 2 ) 2 CO + H 2 O). A pump is provided in the middle of piping which connects a urea tank and an injection nozzle. The pump applies pressure to the urea water stored in the urea tank, and supplies the urea water to the first gas passage 103 and the second gas passage 106 via the piping and the injection nozzle. The urea valve is provided downstream of the pump of the piping, and supplies / blocks urea water pressurized by the pump to the injection nozzle. A compressor is provided in the middle of piping connected to an injection nozzle. A compressor pressurizes air and supplies it to an injection nozzle through piping. Note that when the denitration system 100 is mounted on a ship, air in an air pipe provided in the ship may be used instead of the compressor. The air valve is provided downstream of the compressor of the pipe, and supplies and blocks air pressurized by the compressor to the injection nozzle. The injection nozzle is a nozzle for injecting urea water from the first reducing agent supply unit 105 and the second reducing agent supply unit 108 to the first gas passage 103 and the second gas passage 106. The injection nozzle is formed by processing the tip of the pipe, or is configured by connecting another member to the tip of the pipe. The injection nozzles are disposed upstream of the first denitration catalyst 104 in the first gas passage 103 and upstream of the second denitration catalyst 107 in the second gas passage 106, respectively. The injection nozzle mixes urea water and air, and injects urea water mixed in advance with air into the first gas passage 103 and the second gas passage 106 with an appropriate supply pressure. However, the reducing agent is not limited to urea (urea water).

制御部109は、脱硝システム100を統合的に制御する。制御部109は、CPU、メモリ、入力装置、出力装置、外部インターフェース等を含む一般的なコンピュータで構成することができる。制御部109は、CPUにてメモリに予め記憶させた制御プログラムを読み出して実行することによって脱硝システム100における還元剤の注入タイミングや注入量を制御する。また、制御部109は、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の再生開始タイミングや再生処理時間を計測するための時計(タイマ)を内蔵する。   The control unit 109 controls the denitration system 100 in an integrated manner. The control unit 109 can be configured by a general computer including a CPU, a memory, an input device, an output device, an external interface, and the like. The control unit 109 controls the injection timing and the injection amount of the reducing agent in the denitration system 100 by reading and executing a control program stored in the memory in advance by the CPU. Further, the control unit 109 incorporates a clock (timer) for measuring the regeneration start timing and regeneration processing time of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107.

第1ガス通路103には窒素酸化物センサ10が設けられており、第1ガス通路103を流れる排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)の濃度が制御部109へ入力される。また、第2ガス通路106にも窒素酸化物センサ12が設けられており、第2ガス通路106を流れる排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)の濃度が制御部109へ入力される。窒素酸化物センサ10,12としては、化学発光式NOx計や定電圧電解式NOx計、ジルコニア固体電解質を利用した一般的なセンサ等を利用することができる。   A nitrogen oxide sensor 10 is provided in the first gas passage 103, and the concentration of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas flowing through the first gas passage 103 is input to the control unit 109. The nitrogen oxide sensor 12 is also provided in the second gas passage 106, and the concentration of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas flowing through the second gas passage 106 is input to the control unit 109. As the nitrogen oxide sensors 10 and 12, a chemiluminescent NOx meter, a constant voltage electrolytic NOx meter, a general sensor using a zirconia solid electrolyte, or the like can be used.

また、燃焼機関102には回転数センサ14が設けられており、燃焼機関102の回転数が制御部109へ入力される。   The combustion engine 102 is provided with a rotation speed sensor 14, and the rotation speed of the combustion engine 102 is input to the control unit 109.

制御部109は、回転数センサ14で測定された燃焼機関102の回転数から排気ガスの排出量を推定する。例えば、制御部109は、予め測定した回転数と排気ガスの排出量との排出量データベースを記憶しておき、当該排出量データベースを参照して回転数センサ14で測定された回転数に相当する排出量を推定する。そして、制御部109は、推定された排気ガスの排出量と窒素酸化物センサ10,12で測定された第1ガス通路103及び第2ガス通路106での窒素酸化物(NOx)の量に応じて第1還元剤供給部105及び第2還元剤供給部108から注入する還元剤(尿素)の量を制御する。   The control unit 109 estimates the exhaust gas emission amount from the rotational speed of the combustion engine 102 measured by the rotational speed sensor 14. For example, the control unit 109 stores a discharge amount database of the rotation speed and the exhaust gas discharge amount measured in advance, and corresponds to the rotation speed measured by the rotation speed sensor 14 with reference to the discharge amount database. Estimate emissions. Then, the control unit 109 responds to the estimated exhaust gas emission amount and the amount of nitrogen oxide (NOx) in the first gas passage 103 and the second gas passage 106 measured by the nitrogen oxide sensors 10 and 12. The amount of reducing agent (urea) injected from the first reducing agent supply unit 105 and the second reducing agent supply unit 108 is controlled.

本実施の形態では、制御部109は、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107のそれぞれの段における還元剤の噴射当量比を脱硝システム100全体として必要とされる窒素酸化物(NOx)の還元率に相当する値よりも小さく設定する。例えば、脱硝システム100全体として必要とされる窒素酸化物(NOx)の還元率が80%(当量比換算で0.8)である場合、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107のそれぞれの段における還元剤の噴射当量比を0.8未満に設定される。   In the present embodiment, the control unit 109 sets the injection equivalent ratio of the reducing agent in each stage of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 to the nitrogen oxide (NOx) required for the denitration system 100 as a whole. Set smaller than the value corresponding to the reduction rate. For example, when the reduction rate of nitrogen oxide (NOx) required for the entire denitration system 100 is 80% (0.8 in terms of equivalent ratio), each of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 The injection equivalent ratio of the reducing agent in the stage is set to less than 0.8.

ここで、当量比とは、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107のそれぞれにおいて、流入する排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)が100%還元されるために丁度必要な還元剤の噴射量に対する実際に注入される還元剤の噴射量の比を意味する。すなわち、第1還元剤供給部105から噴射される還元剤の当量比が1である場合には、第1脱硝触媒104に流入する排気ガス中の窒素酸化物(NOx)は第1脱硝触媒104にて理想的には100%還元される。したがって、この場合には第2脱硝触媒107に流入する排気ガスには理想的には窒素酸化物(NOx)は含まれない状態となる。また、第1還元剤供給部105から噴射される還元剤の当量比が0.6である場合には、第1脱硝触媒104に流入する排気ガス中の窒素酸化物(NOx)は第1脱硝触媒104にて60%還元される。したがって、この場合には第2脱硝触媒107に流入する排気ガスには第1脱硝触媒104へ流入する前の40%の窒素酸化物(NOx)が含まれる状態となる。   Here, the equivalence ratio is the amount of reducing agent that is just necessary to reduce 100% of the nitrogen oxide (NOx) contained in the inflowing exhaust gas in each of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107. It means the ratio of the injection amount of the reducing agent that is actually injected to the injection amount. That is, when the equivalent ratio of the reducing agent injected from the first reducing agent supply unit 105 is 1, the nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas flowing into the first denitration catalyst 104 is the first denitration catalyst 104. Is ideally reduced by 100%. Therefore, in this case, the exhaust gas flowing into the second denitration catalyst 107 ideally does not contain nitrogen oxides (NOx). Further, when the equivalent ratio of the reducing agent injected from the first reducing agent supply unit 105 is 0.6, the nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas flowing into the first denitration catalyst 104 is the first denitration. The catalyst 104 reduces 60%. Therefore, in this case, the exhaust gas flowing into the second denitration catalyst 107 contains 40% nitrogen oxide (NOx) before flowing into the first denitration catalyst 104.

本実施の形態では、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107のそれぞれの段における還元剤の噴射当量比を脱硝システム100全体として必要とされる窒素酸化物(NOx)の還元率に相当する値よりも小さく設定することによって、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107への酸性硫安の析出速度を低下させ、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の劣化の進行を遅らせることができる。例えば、窒素酸化物(NOx)に対して80%以上の還元率が要求される排出規制海域(ECA:Emission Control Area)においても、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107のそれぞれの段における還元剤の噴射当量比を0.8未満に設定することができ、これにより第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の劣化の進行を遅らせることができる。   In the present embodiment, the injection equivalent ratio of the reducing agent in each stage of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 corresponds to the nitrogen oxide (NOx) reduction rate required for the denitration system 100 as a whole. By setting the value smaller than the value, the deposition rate of acidic ammonium sulfate on the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 can be reduced, and the progress of deterioration of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 can be delayed. it can. For example, even in an emission control area (ECA) in which a reduction rate of 80% or more with respect to nitrogen oxides (NOx) is required, in each stage of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107. The injection equivalent ratio of the reducing agent can be set to less than 0.8, whereby the progress of deterioration of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 can be delayed.

第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の各段における還元剤の噴射量の当量比が低いと、噴射される還元剤の絶対量の比以上に酸性硫安の第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107への析出速度が低下する。例えば、当量比が0.8のときに比べて当量比が0.2のときでは、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の各段における酸性硫安の析出速度は1/4にならずにほぼ0に近くなる。また、当量比が0.8のときに比べて当量比が0.6のときでは、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の各段における酸性硫安の析出速度は3/4にならずに1/6程度になる。   If the equivalence ratio of the injection amount of the reducing agent in each stage of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 is low, the first denitration catalyst 104 and the second ammonium nitrate solution exceed the ratio of the absolute amount of reducing agent to be injected. The deposition rate on the denitration catalyst 107 decreases. For example, when the equivalence ratio is 0.2 compared to when the equivalence ratio is 0.8, the deposition rate of acidic ammonium sulfate in each stage of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 does not become ¼. Almost close to zero. Further, when the equivalent ratio is 0.6 as compared to when the equivalent ratio is 0.8, the deposition rate of acidic ammonium sulfate in each stage of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 does not become 3/4. 1/6.

この理由は以下の通りである。酸性硫安は、排気ガス中の二酸化硫黄(SO)が第1脱硝触媒104、第2脱硝触媒107上で三酸化硫黄(SO)に酸化した後、その三酸化硫黄(SO)がアンモニアと反応して生じるが、この際の二酸化硫黄(SO)の酸化反応は脱硝反応に比べて遅い。還元剤の当量比が小さい場合、生成した少量のアンモニアが先に脱硝反応に費やされ、二酸化硫黄(SO)が酸化して三酸化硫黄(SO)になる前にアンモニアがほぼ全て脱硝反応に費やされてしまい、酸性硫安がほとんど生じない。還元剤の当量比が大きい場合、生成したアンモニアの全てが脱硝反応に費やされるまでに時間がかかるようになり、アンモニアの一部が三酸化硫黄(SO)と反応して酸性硫安が生じるようになる。このため、還元剤の当量比が小さい場合、還元剤の噴霧量の絶対量の比以上に、酸性硫安の第1脱硝触媒104、第2脱硝触媒107への析出速度が低下する。 The reason is as follows. Acidic ammonium sulfate, sulfur dioxide in the exhaust gas (SO 2) is first denitration catalyst 104, after oxidizing the sulfur trioxide on the second denitration catalyst 107 (SO 3), the sulfur trioxide (SO 3) ammonia In this case, the oxidation reaction of sulfur dioxide (SO 2 ) is slower than the denitration reaction. When the equivalent ratio of the reducing agent is small, a small amount of the generated ammonia is first spent in the denitration reaction, and almost all ammonia is denitrated before sulfur dioxide (SO 2 ) is oxidized to sulfur trioxide (SO 3 ). It is spent on the reaction and hardly produces acidic ammonium sulfate. When the equivalent ratio of the reducing agent is large, it takes time for all of the generated ammonia to be spent on the denitration reaction, so that a part of the ammonia reacts with sulfur trioxide (SO 3 ) to produce acidic ammonium sulfate. become. For this reason, when the equivalent ratio of the reducing agent is small, the deposition rate of the acidic ammonium sulfate on the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 is lower than the ratio of the absolute amount of the spray amount of the reducing agent.

特に、当量比0.8未満の場合に酸性硫安の析出速度は急激に低下するので、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の各段における還元剤の噴射当量比を0.8未満とすることによって、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107への酸性硫安の析出速度を低下させることができる。   In particular, when the equivalence ratio is less than 0.8, the precipitation rate of acidic ammonium sulfate rapidly decreases, so the injection equivalent ratio of the reducing agent in each stage of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 is less than 0.8. By doing so, the deposition rate of acidic ammonium sulfate on the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 can be reduced.

一方、還元剤の当量比を低くし過ぎると脱硝システム100における窒素酸化物(NOx)の還元が不十分となるので、脱硝システム100において実現されるべき窒素酸化物(NOx)の排出濃度に応じて当量比を決定することが好適である。例えば、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を80%以上除去して排出するという規制を満足するためには第1還元剤供給部105及び第2還元剤供給部108から噴射する還元剤の当量比を0.56以上とすることが好適である。これにより、第1脱硝触媒104にて当初の排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の56%が還元され、第2脱硝触媒107には残りの44%の窒素酸化物(NOx)が流入し、第2脱硝触媒107にてその排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の56%がさらに還元されることによって、当初の排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)の80.64%を除去することができる。同様に、例えば、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を60%以上除去して排出するという規制を満足するためには第1還元剤供給部105及び第2還元剤供給部108から噴射する還元剤の当量比を0.37以上とすることが好適である。これにより、第1脱硝触媒104にて当初の排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の37%が還元され、第2脱硝触媒107には残りの63%の窒素酸化物(NOx)が流入し、第2脱硝触媒107にてその排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の37%がさらに還元されることによって、当初の排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)の60.31%を除去することができる。   On the other hand, if the equivalent ratio of the reducing agent is too low, the reduction of nitrogen oxides (NOx) in the denitration system 100 becomes insufficient. It is preferable to determine the equivalence ratio. For example, in order to satisfy the regulation of removing 80% or more of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas and discharging it, the reducing agent injected from the first reducing agent supply unit 105 and the second reducing agent supply unit 108 It is preferable that the equivalent ratio of is 0.56 or more. As a result, 56% of the nitrogen oxide (NOx) in the initial exhaust gas is reduced by the first denitration catalyst 104, and the remaining 44% of nitrogen oxide (NOx) flows into the second denitration catalyst 107. The second denitration catalyst 107 further reduces 56% of the nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas, thereby reducing 80.64% of the nitrogen oxides (NOx) contained in the original exhaust gas. Can be removed. Similarly, in order to satisfy the regulation that, for example, 60% or more of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas are removed and discharged, injection is performed from the first reducing agent supply unit 105 and the second reducing agent supply unit 108. It is preferable that the equivalent ratio of the reducing agent is 0.37 or more. As a result, 37% of the nitrogen oxide (NOx) in the initial exhaust gas is reduced by the first denitration catalyst 104, and the remaining 63% of nitrogen oxide (NOx) flows into the second denitration catalyst 107. Further, 37% of the nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas is further reduced by the second denitration catalyst 107, so that 60.31% of the nitrogen oxide (NOx) contained in the original exhaust gas is reduced. Can be removed.

また、当量比をあまり小さくしすぎると、窒素酸化物(NOx)の還元を確保するには、第1脱硝触媒104や第2脱硝触媒107の面積を大きくする必要があるため、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の2段の構成の場合、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の60%〜80%を取り除くためには、それぞれの段において噴射する還元剤の当量比を0.4〜0.7程度にすることが好適である。   Further, if the equivalent ratio is too small, it is necessary to increase the areas of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 in order to ensure the reduction of nitrogen oxides (NOx). In the case of the two-stage configuration of the 104 and the second denitration catalyst 107, in order to remove 60% to 80% of the nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas, the equivalent ratio of the reducing agent injected in each stage is set to 0. It is preferable to make it about 4 to 0.7.

例えば、排出規制海域(ECA:Emission Control Area)では80%以上の脱硝が必要であり、一般海域では80%未満の脱硝でよいので、海域に応じて第1還元剤供給部105及び第2還元剤供給部108から供給される還元剤の当量比を変更したり、還元剤の供給を停止したりするようにしてもよい。   For example, 80% or more of denitration is required in an emission control area (ECA) and less than 80% may be used in a general sea area. Therefore, the first reducing agent supply unit 105 and the second reduction may be performed depending on the sea area. The equivalent ratio of the reducing agent supplied from the agent supply unit 108 may be changed, or the supply of the reducing agent may be stopped.

なお、排出規制海域の判断は、衛星系の全世界的測位システムGPSやGLONASS、地上系のロランC等を利用して船舶の地理的位置を検出し、それを排出規制海域情報と照合して排出規制海域か一般海域かを判断する。   Judgment of the emission control sea area is done by detecting the geographical position of the ship using the global positioning system GPS or GLONASS of the satellite system, the Loran C of the ground system, etc., and collating it with the emission control sea area information. Determine whether the area is restricted or general.

なお、本実施の形態では、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107のそれぞれの上流に噴射する還元剤の当量比を等しくする態様について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、第1還元剤供給部105及び第2還元剤供給部108から噴射される還元剤の当量比は、脱硝システム100から排出される窒素酸化物(NOx)の濃度が脱硝触媒を1段で使用する場合と同じ程度となり、そのときに1段の脱硝触媒の上流において噴射しなければならない還元剤の当量比よりも少なければよい。   In the present embodiment, the aspect in which the equivalent ratios of the reducing agents injected upstream of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 are equalized has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, the equivalent ratio of the reducing agents injected from the first reducing agent supply unit 105 and the second reducing agent supply unit 108 is such that the concentration of nitrogen oxide (NOx) discharged from the denitration system 100 is one stage of the denitration catalyst. The amount should be less than the equivalent ratio of the reducing agent that must be injected upstream of the one-stage denitration catalyst.

以上のように、本実施の形態における脱硝システム100によれば、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107をタンデムに接続して使用することによって、脱硝システム100全体としての窒素酸化物(NOx)の除去率を維持しつつ、酸性硫安の析出速度を低下させて第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の劣化を抑制することができる。   As described above, according to the denitration system 100 of the present embodiment, the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 are connected in tandem to use the nitrogen oxide (NOx) as the entire denitration system 100. ), The acid ammonium sulfate precipitation rate can be decreased, and deterioration of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 can be suppressed.

特に、脱硝システム100を船舶用の燃焼機関102に適用した場合、排気ガスの温度が200℃〜280℃程度と車両等に搭載される燃焼機関102に比べて低温になり、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107への酸性硫安の析出がし易いので本発明の適用効果が顕著である。   In particular, when the denitration system 100 is applied to a marine combustion engine 102, the temperature of the exhaust gas is about 200 ° C. to 280 ° C., which is lower than the combustion engine 102 mounted on a vehicle or the like, and the first denitration catalyst 104. In addition, since the acidic ammonium sulfate is easily deposited on the second denitration catalyst 107, the application effect of the present invention is remarkable.

また、船舶用の燃焼機関102では硫黄成分が0.1%を超える重油、特に0.5%を超えるC重油を使用することが多いので、他の燃料を使用する場合に比べて第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107への酸性硫安の析出がし易いので本発明の適用効果が顕著である。   Further, since the marine combustion engine 102 often uses heavy oil with a sulfur component exceeding 0.1%, particularly C heavy oil with more than 0.5%, the first denitration compared to the case of using other fuels. Since acidic ammonium sulfate is easily deposited on the catalyst 104 and the second denitration catalyst 107, the application effect of the present invention is remarkable.

[触媒再生処理]
脱硝システム100では第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107への酸性硫安の析出速度を低下させることができるが、それでも使用に伴って第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107へ酸性硫安が堆積して劣化する。そこで、脱硝システム100では、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の再生処理が可能である。
[Catalyst regeneration]
In the denitration system 100, the deposition rate of acidic ammonium sulfate on the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 can be reduced, but even so, acidic ammonium sulfate is still applied to the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107. Accumulate and deteriorate. Therefore, the denitration system 100 can regenerate the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107.

制御部109は、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の再生処理を開始するか否かを判断する。例えば、制御部109は、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の前回の再生処理からの経過時間が所定時間を超えると再生処理を開始するようにすればよい。また、排出規制海域(ECA:Emission Control Area)では高率での脱硝が必要であるので再生処理を行わず、一般海域では低率での脱硝でよいので当該海域にて再生処理を開始するようにしてもよい。具体的には、先ず船舶の地理的位置をGPS等で検出し、検出した位置を排出規制海域情報と照合して排出規制海域か一般海域かを判断する。一般海域に船舶が位置することを検出した場合は、例えば、第2脱硝触媒107で排気ガスの脱硝を行いつつ、第1脱硝触媒104の再生を排気ガスで行う。一般海域では低率での脱硝でよいので再生を行わない第2脱硝触媒107だけで環境規制に対応でき、排気ガスが中温であっても船舶の航行時間は長いため第1脱硝触媒104の再生を時間をかけて行うことができる。また、第1脱硝触媒104の再生が完了した場合は、第1脱硝触媒104で脱硝を行い第2脱硝触媒107の再生を行うように切り替える。または、次の排出規制海域に入る場合に備えて、スタンバイをさせておいてもよい。   The control unit 109 determines whether or not to start the regeneration process of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107. For example, the control unit 109 may start the regeneration process when the elapsed time from the previous regeneration process of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 exceeds a predetermined time. In addition, since denitration at a high rate is required in the emission control area (ECA), regeneration processing is not performed, and denitration at a low rate is acceptable in general sea areas, so that regeneration processing is started in the sea area. It may be. Specifically, first, the geographical position of the ship is detected by GPS or the like, and the detected position is collated with the emission control sea area information to determine whether it is an emission control sea area or a general sea area. When it is detected that the ship is located in the general sea area, for example, the first denitration catalyst 104 is regenerated with the exhaust gas while the second denitration catalyst 107 denitrates the exhaust gas. In general sea areas, denitration can be performed at a low rate, so only the second denitration catalyst 107 that does not perform regeneration can meet environmental regulations, and even if the exhaust gas is at an intermediate temperature, the navigation time of the ship is long, so the regeneration of the first denitration catalyst 104 is possible. Can be done over time. Further, when regeneration of the first denitration catalyst 104 is completed, switching is performed so that denitration is performed by the first denitration catalyst 104 and regeneration of the second denitration catalyst 107 is performed. Alternatively, standby may be made in preparation for entering the next emission control sea area.

このように再生を必要とする場合は、脱硝システム100は、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107を同時に再生処理せず、一方に再生処理を施している間は他方で窒素酸化物(NOx)の還元処理を続けることが好適である。   When regeneration is required in this way, the denitration system 100 does not regenerate the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 at the same time. It is preferable to continue the reduction treatment of NOx).

具体的には、第1脱硝触媒104の再生時には、第1還元剤供給部105からの還元剤の噴射を止め、第1脱硝触媒104へ排気ガスを供給し続けることによって、排気ガスの熱によって第1脱硝触媒104を再生させる。すなわち、中温(船舶であれば220℃〜280℃程度)の排気ガスを第1脱硝触媒104へ供給することにより、第1脱硝触媒104の温度を上昇させ、平衡式(4)を右辺から左辺へ進行するようにさせ、第1脱硝触媒104に析出した酸性硫安((NH)HSO)を三酸化硫黄(SO)のガスとして排出させる。三酸化硫黄(SO)のガスは、排気ガスと共に第1脱硝触媒104から効果的に排出される。 Specifically, when the first denitration catalyst 104 is regenerated, by stopping the injection of the reducing agent from the first reducing agent supply unit 105 and continuing to supply the exhaust gas to the first denitration catalyst 104, the heat of the exhaust gas The first denitration catalyst 104 is regenerated. That is, by supplying exhaust gas having a medium temperature (about 220 ° C. to 280 ° C. in the case of a ship) to the first denitration catalyst 104, the temperature of the first denitration catalyst 104 is raised, and the balance equation (4) is changed from the right side to the left side. The acidic ammonium sulfate ((NH 4 ) HSO 4 ) deposited on the first denitration catalyst 104 is discharged as sulfur trioxide (SO 3 ) gas. The sulfur trioxide (SO 3 ) gas is effectively discharged from the first denitration catalyst 104 together with the exhaust gas.

通常、酸性硫安の付着した触媒を再生させるには、300℃以上の高温をかけ再生することが多いが、中温(220℃〜280℃程度)でも時間をかければ再生が可能である。酸性硫安にも、例えば室内の水(HO)と同様に温度が低くても蒸気圧が存在するため、酸性硫安の存在しない排気ガス、すなわち、還元剤が噴射されていない中温の排気ガスを長時間流すことにより、酸性硫安を除去することができる。 Usually, in order to regenerate the catalyst to which acidic ammonium sulfate is adhered, it is often regenerated by applying a high temperature of 300 ° C. or more, but it can be regenerated if it takes a long time even at an intermediate temperature (about 220 ° C. to 280 ° C.). In the case of acidic ammonium sulfate, for example, the vapor pressure exists even when the temperature is low as in the case of indoor water (H 2 O). Therefore, the exhaust gas does not contain acidic ammonium sulfate, that is, the intermediate temperature exhaust gas in which the reducing agent is not injected. By flowing for a long time, acidic ammonium sulfate can be removed.

このとき、第2還元剤供給部108からは通常運転時の当量比より多くの還元剤を噴射させる。例えば、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を80%以上除去して排出するという規制を満足するためには、通常運転時は当量比0.56で還元剤を噴射させればよいが、第1脱硝触媒104の再生時には当量比0.8以上で還元剤を噴射させる。これにより、第2脱硝触媒107によって通常運転時と同様の窒素酸化物(NOx)の除去率を維持しつつ、第1脱硝触媒104を再生させることができる。   At this time, more reducing agent is injected from the second reducing agent supply unit 108 than the equivalent ratio during normal operation. For example, in order to satisfy the regulation of removing 80% or more of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas and discharging it, the reducing agent may be injected at an equivalent ratio of 0.56 during normal operation. When the first denitration catalyst 104 is regenerated, the reducing agent is injected at an equivalence ratio of 0.8 or more. Thus, the first denitration catalyst 104 can be regenerated while maintaining the same nitrogen oxide (NOx) removal rate as that during normal operation by the second denitration catalyst 107.

また、第2脱硝触媒107の再生時には、第2還元剤供給部108からの還元剤の噴射を止め、第2脱硝触媒107へ排気ガスを供給し続けることによって、排気ガスの熱によって第2脱硝触媒107を再生させる。このとき、第1還元剤供給部105からは通常運転時の当量比より多くの還元剤を噴射させる。例えば、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を80%以上除去して排出するという規制を満足するためには、通常運転時は当量比0.56で還元剤を噴射させればよいが、第2脱硝触媒107の再生時には当量比0.8以上で還元剤を噴射させる。これにより、第1脱硝触媒104によって通常運転時と同様の窒素酸化物(NOx)の除去率を維持しつつ、第2脱硝触媒107を再生させることができる。   Further, when the second denitration catalyst 107 is regenerated, by stopping the injection of the reducing agent from the second reducing agent supply unit 108 and continuing to supply exhaust gas to the second denitration catalyst 107, the second denitration catalyst is heated by the heat of the exhaust gas. The catalyst 107 is regenerated. At this time, more reducing agent is injected from the first reducing agent supply unit 105 than the equivalent ratio during normal operation. For example, in order to satisfy the regulation of removing 80% or more of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas and discharging it, the reducing agent may be injected at an equivalent ratio of 0.56 during normal operation. When the second denitration catalyst 107 is regenerated, the reducing agent is injected at an equivalence ratio of 0.8 or more. Thus, the second denitration catalyst 107 can be regenerated while maintaining the same nitrogen oxide (NOx) removal rate as that during normal operation by the first denitration catalyst 104.

なお、燃焼機関102の下流側に排気ガス加熱手段(図示しない)を設けて排気ガスを加熱できるようにしてもよい。排気ガス加熱手段は、再加熱バーナや電気式再加熱器を含んで構成することができる。排気ガス加熱手段は、制御部109からの制御信号を受けて、第1ガス通路103を流れる排気ガスを加熱するために設けられる。再加熱バーナは、燃料を気体中に拡散させることにより混合して高温で燃焼させ排気ガスの温度を上昇させる。また、電気式再加熱器は、抵抗加熱ヒータ等に電気を通電することによって排気ガスの温度を上昇させる。   An exhaust gas heating means (not shown) may be provided on the downstream side of the combustion engine 102 so that the exhaust gas can be heated. The exhaust gas heating means can include a reheating burner and an electric reheater. The exhaust gas heating means is provided for heating the exhaust gas flowing through the first gas passage 103 in response to a control signal from the control unit 109. The reheat burner mixes fuel by diffusing into the gas and burns it at a high temperature to raise the temperature of the exhaust gas. The electric reheater raises the temperature of exhaust gas by energizing a resistance heater or the like with electricity.

また、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107に加熱ヒータ(図示しない)を設けてもよい。加熱ヒータは、制御部109からの制御信号を受けて、再生時に第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107を直接的に加熱するために設けられる。加熱ヒータとしては、例えば、電気誘導加熱ヒータ等とすることが好適である。   Further, a heater (not shown) may be provided for the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107. The heater is provided to directly heat the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 during regeneration upon receiving a control signal from the control unit 109. As the heater, for example, an electric induction heater is suitable.

また、制御部109は、地理的位置の環境規制条件に応じて、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107への還元剤の注入量を制御するようにしてもよい。排出規制海域(ECA:Emission Control Area)では高率での脱硝が必要であるので第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107への還元剤の注入量を増加させ、一般海域では低率での脱硝でよいので第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107への還元剤の注入量を減少させてもよい。具体的には、船舶の地理的位置をGPS等で検出し、検出した位置を排出規制海域情報と照合して排出規制海域か一般海域かを判断する。一般海域に船舶が位置することを検出した場合は、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107への還元剤の注入量を減少させる。排出規制海域(ECA:Emission Control Area)に船舶が位置することを検出した場合は、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107への還元剤の注入量を増加させる。   Further, the control unit 109 may control the amount of reducing agent injected into the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 according to the environmental regulation conditions at the geographical location. Emission control area (ECA) requires denitration at a high rate, so the amount of reducing agent injected into the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 is increased. Since denitration is sufficient, the amount of reducing agent injected into the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 may be reduced. Specifically, the geographical position of the ship is detected by GPS or the like, and the detected position is collated with the emission control sea area information to determine whether it is an emission control sea area or a general sea area. When it is detected that the ship is located in the general sea area, the amount of reducing agent injected into the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 is decreased. When it is detected that the ship is located in an emission control area (ECA), the amount of reducing agent injected into the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 is increased.

また、制御部109は、地理的位置の環境規制条件に応じて、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107の接続状態を変更してもよい。例えば、排出規制海域では、第1脱硝触媒104と第2脱硝触媒107をタンデムに接続して、高い窒素酸化物(NOx)の還元率を維持しつつ、触媒の劣化を抑制することが好適である。一方、一般海域では、第1脱硝触媒104と第2脱硝触媒107をパラレルに接続して、脱硝システム全体としての通気抵抗を低く維持しつつ、触媒の劣化を抑制することが好適である。また、上記のように、第1脱硝触媒104と第2脱硝触媒107の一方のみを使用し、他方を再生させてもよい。   Moreover, the control part 109 may change the connection state of the 1st denitration catalyst 104 and the 2nd denitration catalyst 107 according to the environmental regulation conditions of a geographical position. For example, in an emission-regulated sea area, it is preferable to connect the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 in tandem to suppress catalyst deterioration while maintaining a high nitrogen oxide (NOx) reduction rate. is there. On the other hand, in the general sea area, it is preferable to connect the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 in parallel to suppress the deterioration of the catalyst while keeping the ventilation resistance as a whole denitration system low. Further, as described above, only one of the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 may be used and the other may be regenerated.

[変形例1]
上記実施の形態では、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107をタンデムに接続した構成としたが、複数の脱硝触媒をタンデムに接続できる構成を含むものであればこれに限定されるものではない。
[Modification 1]
In the above embodiment, the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 are connected in tandem. However, the present invention is not limited to this as long as it includes a configuration in which a plurality of denitration catalysts can be connected in tandem. Absent.

例えば、図4に示すように、第2脱硝触媒107に並列に第3脱硝触媒111を接続した構成としてもよい。ここで、第1脱硝触媒104と第1還元剤供給部105の組、第2脱硝触媒107と第2還元剤供給部108の組、及び第3脱硝触媒111と第3還元剤供給部112の組がそれぞれ第1脱硝ユニット100a,第2脱硝ユニット100b及び第3脱硝ユニット100cを構成する。   For example, as shown in FIG. 4, the third denitration catalyst 111 may be connected in parallel to the second denitration catalyst 107. Here, the first denitration catalyst 104 and the first reducing agent supply unit 105, the second denitration catalyst 107 and the second reducing agent supply unit 108, and the third denitration catalyst 111 and the third reducing agent supply unit 112. Each set constitutes a first denitration unit 100a, a second denitration unit 100b, and a third denitration unit 100c.

第1脱硝触媒104から第2ガス通路106及び第3ガス通路110を分岐させ、第2ガス通路106には第2脱硝触媒107を設け、第3ガス通路110には第3脱硝触媒111を設ける。また、第2ガス通路106における第2脱硝触媒107の上流側には第2還元剤供給部108を設け、第3ガス通路110における第3脱硝触媒111の上流側には第3還元剤供給部112を設ける。   The second gas passage 106 and the third gas passage 110 are branched from the first denitration catalyst 104, the second gas passage 106 is provided with a second denitration catalyst 107, and the third gas passage 110 is provided with a third denitration catalyst 111. . A second reducing agent supply unit 108 is provided on the upstream side of the second denitration catalyst 107 in the second gas passage 106, and a third reducing agent supply unit is provided on the upstream side of the third denitration catalyst 111 in the third gas passage 110. 112 is provided.

この構成では、例えば、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を80%以上除去して排出するという規制を満足するためには第1還元剤供給部105、第2還元剤供給部108及び第3還元剤供給部112から噴射する還元剤の当量比を0.56以上とすることが好適である。これにより、第1脱硝触媒104にて当初の排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の56%が還元され、第2脱硝触媒107及び第3脱硝触媒111にはそれぞれ残りの44%の窒素酸化物(NOx)の半分ずつが流入し、第2脱硝触媒107及び第3脱硝触媒111にてその排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の56%がさらに還元されることによって、当初の排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)の80.64%を除去することができる。   In this configuration, for example, in order to satisfy the regulation that nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas is removed by 80% or more and discharged, the first reducing agent supply unit 105, the second reducing agent supply unit 108, and It is preferable that the equivalent ratio of the reducing agent injected from the third reducing agent supply unit 112 is 0.56 or more. As a result, 56% of the nitrogen oxides (NOx) in the initial exhaust gas are reduced by the first denitration catalyst 104, and the remaining 44% of the nitrogen oxidation is performed in the second denitration catalyst 107 and the third denitration catalyst 111, respectively. Half of the product (NOx) flows in, and 56% of the nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas are further reduced by the second denitration catalyst 107 and the third denitration catalyst 111, so that the original exhaust gas 80.64% of the nitrogen oxide (NOx) contained therein can be removed.

当該構成によれば、図1の構成に比べて、脱硝システム全体の通気抵抗を3/4にすることができる。また、第2還元剤供給部108及び第3還元剤供給部112において交互に還元剤の噴射を止めることで第2脱硝触媒107及び第3脱硝触媒111の再生を交互に実施することができる。また、第1脱硝触媒104の再生時には第1還元剤供給部105からの還元剤の噴射を止め、第2還元剤供給部108及び第3還元剤供給部112から当量比0.8以上の還元剤を噴射させればよい。   According to the said structure, compared with the structure of FIG. 1, the ventilation resistance of the whole denitration system can be made into 3/4. Further, the second denitration catalyst 107 and the third denitration catalyst 111 can be regenerated alternately by stopping the injection of the reducing agent alternately in the second reducing agent supply unit 108 and the third reducing agent supply unit 112. Further, when the first denitration catalyst 104 is regenerated, the injection of the reducing agent from the first reducing agent supply unit 105 is stopped, and the reduction ratio of 0.8 or more from the second reducing agent supply unit 108 and the third reducing agent supply unit 112 is reduced. What is necessary is just to inject an agent.

なお、図5に示すように、第1脱硝触媒104と第3脱硝触媒111を並列に接続した構成としてもよい。この構成においても図4の構成と同様の作用を得ることができる。   In addition, as shown in FIG. 5, it is good also as a structure which connected the 1st denitration catalyst 104 and the 3rd denitration catalyst 111 in parallel. In this configuration, the same operation as that of the configuration of FIG. 4 can be obtained.

[変形例2]
また、複数の脱硝触媒の相互接続を切り替えられる構成としてもよい。例えば、第1脱硝触媒104、第2脱硝触媒107及び第3脱硝触媒111の間の配管を切り替える弁等の配管切替手段を設けた構成にすればよい。
[Modification 2]
Moreover, it is good also as a structure which can switch the interconnection of a some denitration catalyst. For example, what is necessary is just to set it as the structure which provided piping switching means, such as a valve which switches the piping between the 1st denitration catalyst 104, the 2nd denitration catalyst 107, and the 3rd denitration catalyst 111.

図6(a)〜図6(d)は、3つの第1脱硝触媒104、第2脱硝触媒107及び第3脱硝触媒111の接続を切り替えられる構成の例を示す。図6(a)は、第1脱硝触媒104及び第2脱硝触媒107をタンデムに接続し、第3脱硝触媒111は接続から外した状態である。図6(b)は、第2脱硝触媒107及び第3脱硝触媒111を並列に接続したうえで、第1脱硝触媒104をタンデムに接続した状態である。図6(c)は、第1脱硝触媒104及び第3脱硝触媒111を並列に接続したうえで、第2脱硝触媒107をタンデムに接続した状態である。図6(d)は、第1脱硝触媒104、第3脱硝触媒111及び第2脱硝触媒107をタンデムに接続した状態である。これら4つの状態を満足する配管と、配管切替手段を適宜設けることにより切り替えが実現できる。図6(a)〜(d)においてこれらは省略されているが、例えば、図6(d)において、燃焼機関102と第1還元剤供給部105の間から分岐し第3還元剤供給部112に接続される配管、及び第3脱硝触媒111から導出され第2脱硝触媒107の下流側に接続される配管を付加し、各分岐部や合流部に適宜、切替弁を設けることにより4つの状態の切り替えが実現できる。   FIGS. 6A to 6D show examples of configurations in which the connection of the three first denitration catalysts 104, the second denitration catalyst 107, and the third denitration catalyst 111 can be switched. FIG. 6A shows a state in which the first denitration catalyst 104 and the second denitration catalyst 107 are connected in tandem, and the third denitration catalyst 111 is disconnected. FIG. 6B shows a state in which the second denitration catalyst 107 and the third denitration catalyst 111 are connected in parallel, and the first denitration catalyst 104 is connected in tandem. FIG. 6C shows a state in which the first denitration catalyst 104 and the third denitration catalyst 111 are connected in parallel, and the second denitration catalyst 107 is connected in tandem. FIG. 6D shows a state where the first denitration catalyst 104, the third denitration catalyst 111, and the second denitration catalyst 107 are connected in tandem. Switching can be realized by appropriately providing piping satisfying these four states and piping switching means. 6A to 6D, these are omitted. For example, in FIG. 6D, the third reducing agent supply unit 112 branches from between the combustion engine 102 and the first reducing agent supply unit 105. And four pipes connected to the downstream side of the second denitration catalyst 107 and connected to the downstream side of the second denitration catalyst 111, and appropriately provided with a switching valve at each branching part or merging part. Can be switched.

第1脱硝触媒104、第2脱硝触媒107及び第3脱硝触媒111の接続状態は、状況に応じて変更することが好適である。例えば、排出規制海域では、図6(d)のように3つの第1脱硝触媒104、第3脱硝触媒111及び第2脱硝触媒107をタンデムに接続して、高い窒素酸化物(NOx)の還元率を維持しつつ、触媒の劣化を抑制することが好適である。例えば3段の触媒をタンデムに接続して使用する場合、各段における還元剤の当量比は、0.42以上に設定しても全体で80%以上の窒素酸化物(NOx)を還元することができる。できるだけ低い当量比に設定できることは、触媒の劣化を大幅に抑制するのに好適である。一方、排出規制海域以外の一般海域では、図6(b)及び図(c)のように2つの触媒を並列に接続し、残りの1つの触媒とタンデムに接続した状態とすることによって、脱硝システム全体としての通気抵抗を低く維持しつつ、触媒の劣化を抑制することが好適である。また、触媒の掃除等のメンテナンスが必要な場合には、図6(a)に示すように、2つの触媒をタンデムに接続して窒素酸化物(NOx)の還元を行いつつ、1つの触媒をメンテナンスすることが好適である。   The connection state of the first denitration catalyst 104, the second denitration catalyst 107, and the third denitration catalyst 111 is preferably changed according to the situation. For example, in an emission-regulated sea area, as shown in FIG. 6D, three first denitration catalysts 104, a third denitration catalyst 111, and a second denitration catalyst 107 are connected in tandem to reduce high nitrogen oxides (NOx). It is preferable to suppress deterioration of the catalyst while maintaining the rate. For example, when three stages of catalysts are used connected in tandem, the equivalent ratio of reducing agents in each stage should reduce 80% or more of the nitrogen oxides (NOx) as a whole even if the equivalent ratio is set to 0.42 or more. Can do. The ability to set the equivalence ratio as low as possible is suitable for greatly suppressing the deterioration of the catalyst. On the other hand, in general sea areas other than emission restricted sea areas, two catalysts are connected in parallel as shown in FIGS. 6 (b) and (c), and the remaining one catalyst is connected to the tandem so that denitration is achieved. It is preferable to suppress deterioration of the catalyst while keeping the ventilation resistance of the entire system low. When maintenance such as cleaning of the catalyst is necessary, as shown in FIG. 6A, two catalysts are connected in tandem to reduce nitrogen oxides (NOx), and one catalyst is Maintenance is preferred.

なお、本変形例では3つの第1脱硝触媒104、第2脱硝触媒107及び第3脱硝触媒111の接続状態を切り替える態様としたが、4つ以上の触媒の接続状態を切り替える態様としてもよい。また、複数の脱硝ユニットの使用する組み合わせを変更することは、配管と配管切替手段を適宜設けること以外にも、制御的に使用する脱硝ユニットを選択することや、一部の脱硝ユニットを取外したり付加したりすることによっても実現できる。   In this modification, the connection state of the three first denitration catalysts 104, the second denitration catalyst 107, and the third denitration catalyst 111 is switched. However, the connection state of four or more catalysts may be switched. In addition to changing the combination of multiple denitration units, it is possible to select a denitration unit to be used for control, or to remove some denitration units, in addition to providing pipes and pipe switching means as appropriate. It can also be realized by adding.

以上の実施形態は、船舶用のディーゼル機関の排気ガスの処理に適用することができるがこれに限定されるものではなく、他の移動体、例えば鉄道車両、自動車等についても適用することができる。また、ディーゼル機関以外の燃焼を行う機関(ボイラー、ガスタービン等)についても適用することができる。さらに、ゴミ焼却器や火力発電設備等の一般の燃焼機関にも適用が可能である。   The above embodiment can be applied to the exhaust gas treatment of marine diesel engines, but is not limited to this, and can also be applied to other mobile objects such as rail vehicles and automobiles. . Further, the present invention can also be applied to engines (boilers, gas turbines, etc.) that perform combustion other than diesel engines. Furthermore, the present invention can be applied to general combustion engines such as garbage incinerators and thermal power generation facilities.

10,12 窒素酸化物センサ、14 回転数センサ、100 脱硝システム、100a 第1脱硝ユニット、100b 第2脱硝ユニット、100c 第3脱硝ユニット、102 燃焼機関、103 第1ガス通路、104 第1脱硝触媒、105 第1還元剤供給部、106 第2ガス通路、107 第2脱硝触媒、108 第2還元剤供給部、109 制御部、110 第3ガス通路、111 第3脱硝触媒、112 第3還元剤供給部。   10, 12 Nitrogen oxide sensor, 14 Rotational speed sensor, 100 Denitration system, 100a First denitration unit, 100b Second denitration unit, 100c Third denitration unit, 102 Combustion engine, 103 First gas passage, 104 First denitration catalyst , 105 First reducing agent supply unit, 106 Second gas passage, 107 Second denitration catalyst, 108 Second reducing agent supply unit, 109 Control unit, 110 Third gas passage, 111 Third denitration catalyst, 112 Third reducing agent Supply section.

Claims (10)

燃料中の硫黄分が0.1%を超える重油を燃焼させる燃焼機関の排気ガスの窒素酸化物を処理する脱硝システムであって、
前記窒素酸化物と還元剤を反応させる脱硝触媒と、
前記脱硝触媒の上流に配置され、前記還元剤を前記排気ガスに注入する還元剤注入手段を有した脱硝ユニットを複数備え、
複数の前記脱硝ユニットを直列に配置すると共に、
それぞれの前記還元剤注入手段から注入する前記還元剤の注入量をそれぞれの前記脱硝触媒を通過する前記排気ガスの前記窒素酸化物に対する当量比で0.8未満の通常注入量に制限することを特徴とする脱硝システム。
A denitration system for treating nitrogen oxides in exhaust gas of a combustion engine that burns heavy oil in which the sulfur content in the fuel exceeds 0.1%,
A denitration catalyst for reacting the nitrogen oxide with a reducing agent;
A plurality of denitration units disposed upstream of the denitration catalyst and having a reducing agent injection means for injecting the reducing agent into the exhaust gas;
While arranging a plurality of the denitration units in series,
Limiting the injection amount of the reducing agent injected from each of the reducing agent injection means to a normal injection amount of less than 0.8 in an equivalent ratio of the exhaust gas passing through each of the denitration catalysts to the nitrogen oxides A denitration system that is characterized.
請求項1に記載の脱硝システムであって、
前記脱硝触媒の再生時は再生対象の前記脱硝ユニットにおける前記還元剤注入手段による前記還元剤の注入を止め、前記脱硝触媒を通過する前記排気ガスにより前記脱硝触媒の再生を行うことを特徴とする脱硝システム。
The denitration system according to claim 1,
When the denitration catalyst is regenerated, injection of the reducing agent by the reducing agent injection means in the denitration unit to be regenerated is stopped, and the denitration catalyst is regenerated by the exhaust gas passing through the denitration catalyst. Denitration system.
請求項2に記載の脱硝システムであって、
前記再生時に、再生対象以外の前記脱硝ユニットのうち少なくとも一つの前記脱硝ユニットにおける前記還元剤注入手段による前記還元剤の注入量を前記通常注入量を超える当量比にすることを特徴とする脱硝システム。
A denitration system according to claim 2,
A denitration system characterized in that, during the regeneration, the amount of the reducing agent injected by the reducing agent injection means in at least one of the denitration units other than the regeneration target is an equivalent ratio that exceeds the normal injection amount. .
請求項1から3のいずれか1項に記載の脱硝システムであって、
前記脱硝ユニットを3個以上備え、
前記脱硝ユニットのうちの少なくとも2個を並列に配置したことを特徴とする脱硝システム。
A denitration system according to any one of claims 1 to 3,
Including three or more denitration units,
A denitration system, wherein at least two of the denitration units are arranged in parallel.
請求項1から4のいずれか1項に記載の脱硝システムであって、
複数の前記脱硝ユニットをそれぞれつなぐ配管と、
それぞれの前記配管の接続を切り替える配管切替手段を備え、
前記配管切替手段により前記排気ガスの通路を変更することを特徴とする脱硝システム。
The denitration system according to any one of claims 1 to 4,
Piping connecting each of the plurality of denitration units;
Provided with a pipe switching means for switching the connection of the respective pipes;
A denitration system, wherein the exhaust gas passage is changed by the pipe switching means.
請求項1から5のいずれか1項に記載の脱硝システムであって、
前記脱硝ユニットが前記窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度検出手段を有し、前記通常注入量を前記窒素酸化物濃度検出手段の検出結果に基づいて決めることを特徴とする脱硝システム。
A denitration system according to any one of claims 1 to 5,
The denitration system, wherein the denitration unit has nitrogen oxide concentration detection means for detecting the concentration of nitrogen oxide, and the normal injection amount is determined based on a detection result of the nitrogen oxide concentration detection means.
請求項1から6のいずれか1項に記載の脱硝システムであって、
前記燃焼機関が内燃機関であり、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記通常注入量を前記回転数検出手段の検出結果に基づいて決めることを特徴とする脱硝システム。
A denitration system according to any one of claims 1 to 6,
The denitration system according to claim 1, wherein the combustion engine is an internal combustion engine, and includes a rotation speed detection means for detecting a rotation speed of the internal combustion engine, and the normal injection amount is determined based on a detection result of the rotation speed detection means.
請求項1から7のいずれか1項に記載の脱硝システムであって、
前記燃焼機関とともに移動体に搭載され、
前記移動体の地理的位置の環境規制条件に応じて前記通常注入量を変更することを特徴とする脱硝システム。
A denitration system according to any one of claims 1 to 7,
It is mounted on a moving body together with the combustion engine,
The denitration system, wherein the normal injection amount is changed according to an environmental regulation condition of a geographical position of the mobile body.
請求項1から7のいずれか1項に記載の脱硝システムであって、
前記燃焼機関とともに移動体に搭載され、
前記移動体の地理的位置の環境規制条件に応じて複数の前記脱硝ユニットの使用する組み合わせを変更することを特徴とする脱硝システム。
A denitration system according to any one of claims 1 to 7,
It is mounted on a moving body together with the combustion engine,
A denitration system, wherein a combination used by a plurality of the denitration units is changed according to an environmental regulation condition of a geographical position of the mobile body.
請求項2又は3に記載の脱硝システムであって、
前記燃焼機関とともに移動体に搭載され、前記移動体の地理的位置の環境規制条件が緩和される位置において前記再生を行うことを特徴とする脱硝システム。
The denitration system according to claim 2 or 3,
A denitration system which is mounted on a moving body together with the combustion engine and performs the regeneration at a position where an environmental regulation condition of a geographical position of the moving body is relaxed.
JP2016064949A 2016-03-29 2016-03-29 Denitration system Active JP6797390B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016064949A JP6797390B2 (en) 2016-03-29 2016-03-29 Denitration system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016064949A JP6797390B2 (en) 2016-03-29 2016-03-29 Denitration system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017180157A true JP2017180157A (en) 2017-10-05
JP6797390B2 JP6797390B2 (en) 2020-12-09

Family

ID=60005690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016064949A Active JP6797390B2 (en) 2016-03-29 2016-03-29 Denitration system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6797390B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020075478A1 (en) * 2018-10-09 2020-04-16 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション Marine scr system
JP2020159317A (en) * 2019-03-27 2020-10-01 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 Exhaust gas treatment method, exhaust gas treatment system and ship comprising exhaust gas treatment system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009517210A (en) * 2005-11-30 2009-04-30 キャタピラー インコーポレイテッド Multi-stage system for selective catalytic reduction
JP2009222005A (en) * 2008-03-18 2009-10-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Low-temperature denitration device
JP2010071149A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Yanmar Co Ltd Exhaust gas purifying device
JP2010069999A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Yanmar Co Ltd Exhaust emission control system for engine in marine vessel
JP2014043819A (en) * 2012-08-28 2014-03-13 Ihi Corp Denitrification apparatus, and denitrification method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009517210A (en) * 2005-11-30 2009-04-30 キャタピラー インコーポレイテッド Multi-stage system for selective catalytic reduction
JP2009222005A (en) * 2008-03-18 2009-10-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Low-temperature denitration device
JP2010071149A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Yanmar Co Ltd Exhaust gas purifying device
JP2010069999A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Yanmar Co Ltd Exhaust emission control system for engine in marine vessel
JP2014043819A (en) * 2012-08-28 2014-03-13 Ihi Corp Denitrification apparatus, and denitrification method

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020075478A1 (en) * 2018-10-09 2020-04-16 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション Marine scr system
JP2020060126A (en) * 2018-10-09 2020-04-16 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション Marine SCR system
CN112823237A (en) * 2018-10-09 2021-05-18 日本发动机股份有限公司 SCR system for ship
KR20210057770A (en) * 2018-10-09 2021-05-21 가부시키가이샤 자판엔진코포레숀 Marine SCR system
KR102483024B1 (en) 2018-10-09 2022-12-29 가부시키가이샤 자판엔진코포레숀 SCR system for ships
JP7199192B2 (en) 2018-10-09 2023-01-05 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション Marine SCR system
CN112823237B (en) * 2018-10-09 2023-02-28 日本发动机股份有限公司 SCR system for ship
JP2020159317A (en) * 2019-03-27 2020-10-01 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 Exhaust gas treatment method, exhaust gas treatment system and ship comprising exhaust gas treatment system
JP7319653B2 (en) 2019-03-27 2023-08-02 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 Exhaust gas treatment method, exhaust gas treatment system and ship equipped with exhaust gas treatment system

Also Published As

Publication number Publication date
JP6797390B2 (en) 2020-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102097093B1 (en) Exhaust treatment system and exhaust gas stream treatment method
KR101890380B1 (en) Device and method for impacting the amount of nitrogen oxides in exhaust gases from an internal combustion engine
CN101680332B (en) NOX purification system, and method for control of nox purification system
US7485272B2 (en) Multi-stage system for selective catalytic reduction
CN104285048A (en) Exhaust gas purification system and method for purifying exhaust gas
CN104285049A (en) Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method
EP2888458A1 (en) Method and apparatus for controlling an exhaust gas after-treatment system
CN103790679A (en) Catalyst system and method for restoring effluent in gasoline engine efflux
CN101922333B (en) Ship selective catalytic reduction emission-reducing system
JP2008157136A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
CN107002533A (en) The after-treatment device of the discharge gas of burning type engine
CN106321199A (en) Method for operating a vehicle having an exhaust tract
CN102946975A (en) Reducing-agent supply device and an exhaust gas nitrogen-removal system using the same
EP3341601A1 (en) Method and system for a first and a second supply of additive to an exhaust gas stream from an internal combustion engine
JP2010180861A (en) Exhaust emission control device
KR20180041198A (en) METHOD FOR EXHAUST GAS STREAM TREATMENT AND EXHAUST TREATMENT SYSTEM
JP2009041430A (en) Nox emission control method and nox emission control system
US20100229539A1 (en) Hydrocarbon scr aftertreatment system
JP6797390B2 (en) Denitration system
JP2007205267A (en) Exhaust emission control device
KR102157716B1 (en) Exhaust treatment system and exhaust gas stream treatment method
JP4581753B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
CN106471230B (en) Exhaust gas aftertreatment device for burning type engine
KR20180041197A (en) METHOD FOR EXHAUST GAS STREAM TREATMENT AND EXHAUST TREATMENT SYSTEM
JP6809391B2 (en) Injection device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190308

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191203

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200129

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200630

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200924

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20200924

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20201006

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20201013

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6797390

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250