JP3849000B2

JP3849000B2 - 内燃・外燃機関の排ガス浄化装置

Info

Publication number: JP3849000B2
Application number: JP2001402340A
Authority: JP
Inventors: 弘瀬戸
Original assignee: 株式会社セテック
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2003172132A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はデーゼルエンジンなどの内燃機関において、排ガス中のすす（未燃カーボン）、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去に関するものであり、車輌、船舶、及び定置型原動機用ジーゼル機関に利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のものにあっては、すすの除去に当ってはフィルター方式によるものが実用化されているが、その目づまり防止のための対策などよりコスト高となり、また、すす除去、ＮＯｘ除去、及びすす燃焼灰の除去を完結する装置は実用化されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたものにあっては、次のような問題点を有していた。
デーゼルエンジンの排気中のすす除去は、フィルター方式によるものが実用化されているが、フィルター内のすすの滞積防止のため、すす除去装置は高コストなものとなっており、その普及を阻害している。
本願は、従来の技術の有する、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のようなことのできるものを提供しようとするものである。
【０００４】
本発明は、排気ガス中のすすは流動層による触媒燃焼によるものとするが、デーゼルエンジンの排ガス温度４００℃程度では完全にすすを燃焼させることは困難であり、すすの完全な燃焼を促進する必要がある。
また、すすの燃焼による灰分が、大容量機関では問題になることがあり、流動層の排出側に固定層を設置し、灰分を捕集し、またその固定層を利用して排ガス中のＮＯｘの除去をしようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次記のようになるものである。
すすの流動層による触媒燃焼において、ディーゼルエンジンの排ガス温度４００℃程度で完全燃焼を確実にするため、流動層は内部循環流動層を形成し、燃焼灰分は内部循環流動層の排出側に固定層を設ける。その固定層の粒子媒体は、選択還元脱硝剤（例えば、ゼオライトに銅イオンを担持した触媒）として、固定層へのガス流入部よりジメチルエーテル（ＤＭＥ）または、尿素の加水分解したアンモニア（ＮＨ_３）を供給し、排ガス中の（ＮＯｘ）をＮ_２、Ｏ_２に還元する。また、すすの燃焼灰、及びＮＯｘにおいて、小容量機関の場合は固定層を省略し、内部循環流動層のみとして装置の簡素化もし得るものとし、車輌、船舶に搭載するとき、内部循環流動層を、小区分に分割して、車輌、船舶のヨコ振れ、タテ振れ、及び急制動時の流動層粒子の偏りを防止し、排ガスの流動層内での吹き抜けを生じないようにしている。
【０００６】
【実施例】
実施例について図面を参照して説明する。
図１においてケース１の中に内部循環流動ｎ個と、固定層１個を収納している。
デーゼル機関の排ガスは流入口２より流入し流動層分散板１２を経て内部循環流動層１０において流動層粒子１１を流動化する。また内部循環流動層１０は、小区分に分割されている。
流動層粒子は、触媒燃焼を促進するため、ゼオライトにＮｉまたはＦｅを担持したものを用い、流動層粒子１１は排ガスにより流動化し、その動きは流動層上部傾斜板１３に沿ってガス流路を形成し、そのガスの流れに誘導されて流動層粒子１１が移動し、ケース１の側面に至ると、ケース側面傾斜部１ａに沿って降下することより流動層粒子１１に循環性を付加させて、流動層粒子１１と排ガス中すすとの接触による触媒燃焼を促進させる。
【０００７】
流動層粒子１１は、車輌、船舶などに搭載のとき、ヨコ振れ、タテ振れ、または急制動により粒子が偏りすることを防止するため、内部循環流動層１０の一辺の長さ（ａ，ｂ）は流動層静上層高ｈの３倍以内としてｎ個に分割して、流動層粒子１１の偏りによる、排ガスの吹き抜けを防止する。
【０００８】
内部循環流動層１０を流出した排ガスは、すすの燃焼による灰分を随伴するため、その灰分は固定層２０に流入し、固定層粒子２１間に捕集される。固定層粒子２１の粒径は流動層粒子１１の粒径の３〜６倍とし固定層２０内のガス通過による圧力損失の上昇を抑制する。また、固定層２０内にダスト集積による圧力損失上昇時はガス排出口３より逆洗空気を供給し、ＮＯｘ還元用ガス注入口４より排出し、固定層２０を逆洗する。固定層粒子２１にはゼオライトにＣｕイオンを担持した、ＮＯｘ選択還元触媒を用い、還元剤にジメチルエーテル（ＤＭＥ）、または尿素の加水分解により得たアンモニアＮＨ_３により、ＮＯｘの選択還元によりＮ_２，Ｏ_２に分離する。
【０００９】
以上において、小容量デーゼル機関など、すすの燃焼灰、及びＮＯｘが問題にならないときは、図５に示すように、固定層２０を省略し、ｎ個の内部循環流動層１０の半数を対称に配置して装置を簡略化する。作用については効果とともに説明する。
【００１０】
【発明の効果】
本発明は、上記の通り構成されているので次の記載する効果を有する。従来の技術では、デーゼル機関の排出ガス中のすすの除去は、微細な多孔質のフィルターを使用しており、すすのフィルター内部での完全燃焼が不確実な時には（デーゼル機関の軽負荷運転のとき）すすがフィルター内に滞留し、その除去対策を必要とし、コスト高をもたらしていた。本発明では、内部循環流動層を排ガス通過によって形成して、すすの燃焼を触媒燃焼により確実なものとし、すす燃焼の灰分は、内部循環流動層の排出側にある固定層により集塵する。またその固定層粒子には、ＮＯｘの選択還元触媒を用いることにより、固定層にジメチルエーテル（ＤＭＥ）、または尿素水を霧状に噴霧して尿素の加水分解によるアンモニアＮＨ_３を発生させ、固定層内でＮＯｘを選択的に還元してＮ_２，Ｏ_２に分離する。以上において、本発明は、車輌、船舶に搭載の場合においても小分割した流動層の集合体としていることより、流動層粒子の偏りを防止し、さらに固定層との組合せより、排ガス中のＮＯｘ、及びすすの燃焼灰を除去する効果を有するものとしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃・外燃機関の排ガス浄化装置のＸ−Ｘ′断面図
【図２】本発明による内燃・外燃機関の排ガス浄化装置のＡ−Ａ′平面図
【図３】本発明による内燃・外燃機関の排ガス浄化装置のＢ−Ｂ′平面図
【図４】本発明による内燃・外燃機関の排ガス浄化装置のＹ−Ｙ′断面図
【図５】本発明による簡略化した内燃・外燃機関の排ガス浄化装置のＸ−Ｘ′断面図
【図６】本発明による簡略化した内燃・外燃機関の排ガス浄化装置のＡ−Ａ′平面図
【図７】本発明による簡略化した内燃・外燃機関の排ガス浄化装置のＢ−Ｂ′平面図
【図８】本発明による簡略化した内燃・外燃機関の排ガス浄化装置のＹ−Ｙ′断面図
【符号の説明】
１本体ケース
１ａ本体ケース側面傾斜部
２排ガス流入口
３排ガス流出口
４ＮＯｘ還元剤注入口
１０内部循環流動層
１１流動層粒子
１２流動層分散板
１３流動層上部傾斜板
２０固定層
２１固定層粒子
２２固定層ガス流入側分散板
２３固定層ガス流出側分散板

Claims

ケース内に、触媒燃焼を促進し循環流動する流動層粒子が収納される内部循環流動層を設け、前記内部循環流動層の上部に上部傾斜板を配設し、排ガス流入側から流入した排ガスは、前記内部循環流動層内で前記上部傾斜板に沿い前記流動層粒子と共に循環流動して触媒燃焼が促進された後、ケース外に排出されるように構成されていることを特徴とする内燃・外燃機関の排ガス浄化装置。
ケース内の排ガス流入側に、触媒燃焼を促進し循環流動する流動層粒子が収納される内部循環流動層を設けると共に、前記内部循環流動層の上部に上部傾斜板を配設し、ケース内の排ガス排出側に、循環流動しないＮＯｘ選択還元触媒としての固定層粒子が収納される固定層を設け、排ガス流入側から流入した排ガスは、前記内部循環流動層内で前記上部傾斜板に沿い前記流動層粒子と共に循環流動して触媒燃焼が促進されると共に、前記固定層の固定層粒子によって、すす、ＮＯｘが除去された後、ケース外に排出されるように構成されていることを特徴とする内燃・外燃機関の排ガス浄化装置。
前記固定層粒子に、ＮＯｘ選択還元脱硝剤としてジメチルエーテル（ＤＭＥ）、または尿素の加水分解したアンモニアが供給されることを特徴とする請求項２記載の内燃・外燃機関の内燃・外燃機関の排ガス浄化装置。
前記内部循環流動層は、１乃至複数個に分割され、分割された内部循環流動層の底面の各辺の長さは、分割された内部循環流動層内に収納される流動層粒子の静止状態における積層高さである静上層高の３倍以内に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一に記載の内燃・外燃機関の排ガス浄化装置。