JP5837548B2 - 窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法 - Google Patents

窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5837548B2
JP5837548B2 JP2013239221A JP2013239221A JP5837548B2 JP 5837548 B2 JP5837548 B2 JP 5837548B2 JP 2013239221 A JP2013239221 A JP 2013239221A JP 2013239221 A JP2013239221 A JP 2013239221A JP 5837548 B2 JP5837548 B2 JP 5837548B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
reducing agent
nitrogen oxide
oxide removing
exhaust
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013239221A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014055594A (ja
Inventor
ドン ジュン リ
ドン ジュン リ
チョン ウク ペ
チョン ウク ペ
クン リム
クン リム
Original Assignee
デコ リミティド
デコ リミティド
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 デコ リミティド, デコ リミティド filed Critical デコ リミティド
Publication of JP2014055594A publication Critical patent/JP2014055594A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5837548B2 publication Critical patent/JP5837548B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/32—Arrangements of propulsion power-unit exhaust uptakes; Funnels peculiar to vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • F01N2610/146—Control thereof, e.g. control of injectors or injection valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Description

本発明は、窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法に係り、より詳しくは、エンジンの排気ガスに含まれた窒素酸化物を有効に除去する窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法に関する。
ディーゼルエンジンは、シリンダー内部の燃焼過程でＮＯおよびＮＯ2を主成分とする窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を生成する。ＮＯｘは代表的な公害物質であるため、燃焼過程で発生するＮＯｘを除去するための多様な研究が進められている。
特に、国際連合（United Nation,UN）傘下の国際海事機構（International Maritime Oraganization,IMO）は、船舶の窒素酸化物排出量を規制している。国際海洋汚染防止協約（Marine Pollution Treaty,MARPOL Treaty）７３／７８の付属書第６章によれば、２０１６年から沿岸を航海する船舶は窒素酸化物排出量を一定水準以下に抑える必要がある。
窒素酸化物を除去するための方法としては、選択的触媒還元（Selective Catalytic Reduction、以下、ＳＣＲという）方法が広く用いられている。ＳＣＲは、触媒に窒素酸化物と還元剤を注入し、窒素酸化物と還元剤間での触媒還元反応を誘導することによって窒素酸化物を安定した質素分子に変換する方法である。このとき、触媒としてはチタン−バナジウム系の触媒が用いられ、還元剤としてはアンモニアが主に用いられる。
一方、アンモニアは刺激的な臭いが強い毒性物質であるためその取り扱いが難しい。したがって、ＳＣＲの還元剤としてアンモニアを用いる場合、アンモニアの漏れに備えて漏れ検知センサー、二重外壁、または、換気装置などの別途の設備が要求され、また、アンモニアが貯蔵された貯蔵タンクは、開放区域（例えば、船舶の上甲板上の開放区域）に設置される必要がある。したがって、最近では、取り扱いが容易な尿素水溶液（以下、尿素水という）を高温の排気ガス中に噴射し、噴射された尿素水を熱分解させることによってアンモニアを生成する方法が提案されている。このようにアンモニアを用いた窒素酸化物除去装置の一般的な内容については、大韓民国公開特許第１０-２０１２-００３０５５３３号に開示されている（特許文献１参照）。
このとき、尿素水からアンモニアを安定して生成するためには、尿素水が噴射される排気カスが一定範囲の温度（約３２０℃〜４００℃）を持つことが要求される。なお、尿素水が噴射される排気ガスの温度が必要温度よりも低いと、尿素水は完全分解されず、ビウレット、シアヌル酸などの多数の副生成物が発生する。そして、これは、窒素酸化物の除去性能を低下させる原因になりかねない。
大韓民国公開特許第１０-２０１２-００３０５５３３号
本発明の目的は、還元剤生成効率を向上させ且つ副生成物の生成を抑制する窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数のエンジンに対して共通の脱窒装置を具備して、設置および製作コストを削減した窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、過給機タービンの駆動力の低減を最小化した窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、エンジンと過給機タービンとの間に挿入される空間容量を最小化した窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法を提供することにある。
本発明のさらなる他の目的は、副生成物の生成および固形化を抑制する多孔内筒を具備した窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法を提供することにある。
本発明のまたさらなる目的は、横方向の旋回運動と縦方向の渦流を複流で形成して排気ガスの均質度および流速分布の均一度を向上させる静的ミキサを具備した窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法を提供することにある。
本発明に係る窒素酸化物除去装置は、第１エンジンの排気ガスの熱エネルギーを用いた熱反応により初期物質から還元剤を生成する還元剤供給器；および前記還元剤を用いた触媒還元反応により第２エンジンの排気ガスに含まれた窒素酸化物を除去する触媒還元部を含み、前記第２エンジンの排気ガスは、前記還元剤供給器を経由せずに前記触媒還元部に提供される。
実施例として、前記第１エンジンの排気ガスは、前記第２エンジンの排気ガスよりも高温である。
実施例として、前記第１エンジンは船舶の発電用エンジンであり、前記第２エンジンは船舶の推進用エンジンである。
実施例として、上流は前記第２エンジンの排気路（以下、第２排気路）に連結され、下流は前記触媒還元部に連結され、前記上流と前記下流との間で前記還元剤供給器の排気路（以下、第１排気路）が合流する通気管をさらに含む。
実施例として、前記還元剤供給器は、前記第１エンジンの排気ガスと前記還元剤とが混合された混合ガスを前記第１排気路から排気し、前記排気された混合ガスは、前記第２排気路から流入した前記第２エンジンの排気ガスとともに前記通気管を通って前記触媒還元部に提供される。
実施例として、前記触媒還元部は、前記排気された混合ガスと前記第２エンジンの排気ガスとを混合する静的ミキサを含み、前記静的ミキサは、前記排気された混合ガスおよび前記第２エンジンの排気カスが前記静的ミキサを通過する間、前記排気された混合ガスまたは前記第２エンジンの排気ガスに渦流を誘導するスクリュー板を含む。
実施例として、前記第２エンジンの排気ガスを前記触媒還元部または外部排出口に選択的に誘導するバルブをさらに含む。
本発明に係る窒素酸化物除去装置は、エンジンの排気ガスを過給機タービンに誘導する排気管；前記排気管を流れる排気ガスの一部を抽気する動圧発生器；前記抽気されたガスと還元剤とを混合して前記排気管に提供する還元剤供給器；および前記過給機タービンの後端に連結され、前記還元剤を用いた触媒還元反応により前記排気ガスに含まれた窒素酸化物を除去するＳＣＲ反応器を含み、前記排気管に提供された前記抽気されたガスは、前記排気管を通って前記過給機タービンと前記ＳＣＲ反応器に順次誘導される。
実施例として、前記動圧発生器は、前記排気ガスの一部を前記排気管の下流側から抽気し、前記還元剤供給器は、前記抽気されたガスと前記還元剤を前記排気管の上流側に提供する。
実施例として、前記動圧発生器は、前記排気ガスの一部を抽気して前記還元剤供給器に提供する動圧板；および前記動圧板を前記排気管に結合させる回転軸を含む。
実施例として、前記還元剤供給器は、前記抽気されたガスの熱エネルギーを用いた熱反応により初期物質から前記還元剤を生成する。
実施例として、前記還元剤供給器は、熱反応領域に前記初期物質を提供するノズル；および前記還元剤供給器の外筒と前記熱反応領域との間に位置し、表面に複数の孔を有する多孔内筒を含む。
実施例として、前記還元剤供給器は、前記多孔内筒内部の空間に旋回力を生じさせる旋回器をさらに含む。
実施例として、前記還元剤と前記排気ガスとを混合する静的ミキサを含み、前記静的ミキサは、前記排気ガスが前記静的ミキサを通過する間、前記排気ガスに渦流を誘導するスクリュー板を含む。
本発明に係る窒素酸化物除去装置は、流体に渦流を誘導して前記流体を混合する静的ミキサ；および前記流体に含まれた窒素酸化物を触媒還元反応により除去するＳＣＲ反応器を含み、前記静的ミキサは、前記流体を受け入れる流入部；前記流体を排出する排出部；および前記流体が前記流入部から前記排出部まで移動する間、前記流体に渦流を誘導するスクリュー板を含む。
実施例として、前記渦流は、縦方向渦流および横方向旋回運動を含む複流渦流である。
実施例として、前記スクリュー板は、中心が中空の形態である。
実施例として、前記スクリュー板の外縁部は、前記静的ミキサの外筒の内縁部と当接する。
実施例として、前記流体は、エンジンの排気ガスおよび前記触媒還元反応の還元剤を含む。
実施例として、前記還元剤を提供する還元剤供給器をさらに含み、前記静的ミキサは、前記還元剤供給器と前記ＳＣＲ反応器との間に設置される。
実施例として、前記還元剤はアンモニアガスであり、前記還元剤供給器は、前記排気ガスの熱エネルギーを用いた熱反応により尿素から前記還元剤を生成する。
本発明に係る窒素酸化物除去装置は、排気ガスの熱エネルギーを用いた熱反応により初期物質から還元剤を生成する還元剤供給器を含み、前記還元剤供給器は、前記還元剤供給器の内部に前記還元剤供給器の壁面と離間して設置され、表面に前記排気カスが通る複数の孔を有する多孔内筒；および前記初期物質を提供するノズルを含む。
実施例として、前記ノズルは、前記初期物質を前記多孔内筒の内部に向かって噴射する。
実施例として、前記複数の孔は、円状または棒状である。
実施例として、前記複数の孔は、前記ノズルに近いほど面積が小さくなる。
実施例として、前記還元剤供給器は、前記多孔内筒内部の空気に旋回力を生じさせる旋回器をさらに含む。
実施例として、前記還元剤を用いた触媒還元反応により窒素酸化物を除去するＳＣＲ反応器をさらに含む。
実施例として、前記初期物質は尿素であり、前記還元剤はアンモニアガスである。
本発明に係る窒素酸化物除去方法は、第１エンジンの排気ガスの熱エネルギーを用いた熱反応により初期物質から還元剤を生成する段階；および前記還元剤を用いた触媒還元反応により第２エンジンの排気ガスに含まれた窒素酸化物を除去する段階を含む。
実施例として、前記窒素酸化物除去装置は、上流は前記第２エンジンの排気ガスを排気する第２排気路に連結され、下流は前記触媒還元反応が行われる触媒還元部に連結され、前記上流と前記下流との間で前記還元剤が流入する第１排気路が合流する通気管を含む。
実施例として、前記第１エンジンの排気ガスは、前記第２エンジンの排気ガスよりも高温である。
本発明によれば、還元剤生成効率を向上させ且つ副生成物の生成を抑制する窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法が提供される。
また、共通の脱窒装置を利用して複数のエンジンの窒素酸化物を除去することができるので、窒素酸化物除去装置の設置および製作コストが削減される。
また、窒素酸化物除去装置の過給機タービンの駆動力の低減が最小化する。
また、エンジンと過給機タービンとの間に挿入される空間容量が最小化して、エンジンの乱調現象が低減される。
また、副生成物の生成および固形化を抑制する多孔内筒を具備した窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法が提供される。
また、排気ガスの均質度および流速分布の均一度が向上する。
本発明の第１実施例に係る窒素酸化物除去装置を示す図である。 図１に示す動圧発生器および還元剤供給器の具体的な実施例を示す図である。 図２に示した多孔内筒の実施例を示す展開図である。 図２に示す多孔内筒の実施例を示す展開図である。 図２に示す旋回器の実施例を示す図である。 図２に示す静的ミキサの実施例を示す断面図である。 図６に示すスクリュー板を上方から見た平面図である。 本発明の第２実施例に係る窒素酸化物除去装置を示す図である。 図８に示す還元剤供給器の具体的な実施例を示す図である。 本発明に係る窒素酸化物除去方法を示すフローチャートである。
前記した一般的な説明および次の詳細な説明は、いずれも請求された発明の付加的な説明を提供するための例示的なものである。したがって、本発明はここで説明される実施例に限定されず、他の形態で具体化することもできる。ここで紹介される実施例は、開示された内容が徹底且つ完全になるように、また当業者に本発明の思想が十分に伝わるようにするために提供されるものである。
本明細書において、ある部分がある構成要素を含むと言及される場合、これは、それ以外の他の構成要素をさらに含むこともできるということを意味する。以下、本発明の実施例を、添付の図面を参照して詳細に説明する。
選択的触媒還元方法を用いた窒素酸化物除去装置は、適用されるエンジンの排気ガス温度が相対的に低いときに問題になる。例えば、船舶の推進用エンジンの排気ガスは過給機タービンを通る間に熱損失を受けるようになり、過給機タービンを通った後の排気ガスの温度は約２５０℃程度までに低くなる。この場合、排気ガスの温度は、還元剤（例えば、アンモニア）を生成する上で好適な温度（約３２０℃〜４００℃）に達し得ないので、還元剤の生成過程で多量の副生成物が発生するようになる。
一方、関連した先行文献である大韓民国公開特許第１０-２０１２-００３０５５３号では、過給機タービンを通る前の排気ガスの温度は相対的に高温である点に着目して、エンジンと過給機タービンとの間で排気ガスを抽気してアンモニアを生成する方法を開示している。しかしながら、このような方法では、排気ガスの一部が過給機タービンを通ることなく触媒反応装置（または、ＳＣＲ反応器）から排出されるので、過給機タービンの動力が低減するという不具合がある。
本発明では、還元剤の生成に好適な十分に高温の排気ガスを提供し、且つ、過給機タービンの動力低減を最小化する窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法を提供する。
図１は、本発明の第１実施例に係る窒素酸化物除去装置を示す図である。図１を参照すると、窒素酸化物除去装置１００は、初期物質タンク１２０と、ポンプ１２１と、還元剤供給器１３０と、排気管Ｐ１と、動圧発生器１４０と、第１および第２バルブ１７０ａ、１７０ｂと、静的ミキサ１８０、およびＳＣＲ反応器１９０と、を含む。また、窒素酸化物除去装置１００の周辺構成物として、エンジン１１０と、レシーバー１１１と、給気冷却器１６１と、ブロワー１６０、および過給機タービン１５０とを有する。
エンジンの起動のために外部から給気Ｍ１が流入する。給気Ｍ１は、ブロワー１６０を介して給気冷却器１６１に送られ、給気冷却器１６１では、送られてきた給気を冷却してエンジン１１０に送られる。
エンジン１１０では、送られてきた給気を利用して燃料を燃焼し、燃焼過程で発生した排気をレシーバー１１１に排気する。実施例として、エンジン１１０は、２サイクルのディーゼルエンジンであってよい。また、実施例として、エンジン１１０は、船舶の推進用エンジンであってよい。以下の説明では、エンジン１１０が船舶の推進用エンジンであると仮定する。
レシーバー１１１は、エンジン１１０から出てきた排気ガスを一時貯蔵し、以降、これを排気管Ｐ１に送る。
排気管Ｐ１は、送られてきた排気ガスを過給機タービン１５０に誘導する。このとき、排気管Ｐ１を流れる排気ガスの一部が動圧発生器１４０により抽気されていてよい。
動圧発生器１４０は、排気管Ｐ１から排気ガスの一部を抽気するための構成である。実施例として、船舶の運航モードに応じて、動圧発生器１４０が開閉されていてよい。例えば、船舶が窒素酸化物の含有量を規制する海域（以下、規制海域という）を運行する場合、排気ガスの窒素酸化物を除去するために動圧発生器１４０は開かれる。そして、動圧発生器１４０は、開かれた空間を介して排気管Ｐ１から排気ガスの一部を抽気する。これに対し、船舶が規制海域ではないところを運行する場合、動圧発生器１４０は閉じられ、動圧発生器１４０は排気ガスを抽気しない。この場合、排気管Ｐ１を通る排気ガスは、全て過給機タービン１５０に誘導される。
動圧発生器１４０の具体的な構成および動作については、図２とともに後述することにする。
還元剤供給器１３０は、還元剤を提供し、動圧発生器１４０により抽気されたガスと還元剤とを混合する。また、還元剤供給器１３０は、抽気されたガスと還元剤との混合ガス（以下、混合ガスという）を排気管Ｐ１に戻す。後述するが、戻された混合ガス中の還元剤は、ＳＣＲ反応器１９０における触媒還元反応に用いられる。そして、戻された混合ガスは、過給機タービンに誘導されて排気ガスと合流し、過給機タービンの駆動に用いられる。
実施例として、還元剤供給器１３０は、抽気されたガスの熱エネルギーを用いて還元剤を生成することができる。
実施例として、還元剤供給器１３０は、抽気されたガスの熱エネルギーを用いた熱反応により初期物質から還元剤を生成することができる。この場合、窒素酸化物除去装置１００は、初期物質タンク１２０に初期物質を貯蔵し、ポンプ１２１を介して初期物質を還元剤供給器１３０に提供する。
実施例として、還元剤供給器１３０が提供する還元剤はアンモニアであり、初期物質は尿素であってよい。この場合、初期物質タンク１２０は尿素を貯蔵し、貯蔵された尿素は、ポンプ１２１を介して還元剤供給器１３０に提供される。このとき、尿素は水溶液（尿素水）の形態で提供されていてよい。還元剤供給器１３０は、尿素を高温の抽気されたガスに向かって噴射し、抽気されたガスの熱エネルギーを用いた熱反応により尿素からアンモニアが生成される。
還元剤供給器１３０の構成および動作に関する具体的な説明は、図２ないし図５とともに後述することにする。
前記のような動圧発生器１４０および還元剤供給器１３０の構成によれば、過給機タービン１５０の前段で還元剤の生成のための排気カスが抽気される。なお、排気ガスが過給機タービン１５０を通る場合、排気カスが持つ熱エネルギーの一部は過給機タービン１５０の駆動に費やされる。したがって、過給機タービン１５０を通った排気ガスの温度は相対的に低くなる。そこで、本発明では、排気ガスを過給機タービン１５０の前段で抽気することにより、相対的に高い温度の排気ガスを用いて還元剤を生成することができ、その結果、還元剤の生成能を向上することができる。
実施例として、尿素（初期物質）からアンモニア（還元剤）を生成する場合、過給機タービン１５０の前段で排気ガスを抽気し、抽気されたガスに尿素を噴射する。噴射された尿素は高い温度の排気ガスにより相対的に完全に熱分解され、ビウレットやシアヌル酸などの副生成物の発生を最小化することができる。
また、還元剤の生成後、抽気された排気ガスは還元剤とともに排気管Ｐ１に戻される。戻された排気ガスは排気管Ｐ１で他の排気ガスと合流して、過給機タービン１５０を駆動するために過給機タービン１５０に誘導される。すなわち、動圧発生器１４０により抽気された排気ガスも還元剤の生成後に過給機タービン１５０に誘導されるので、過給機タービン１５０の動力の減少を最小化することができる。
また、レシーバー１１１と過給機タービン１５０との間に配設される構成要素は、相対的に空間容量の小さい還元剤供給器１３０だけであるので、エンジン乱調現象を最小化することができる。なお、高温の排気ガスを利用するために、ＳＣＲ反応器１９０がレシーバー１１１と過給機タービン１５０との間に配設される場合、非常に大きいＳＣＲ反応器１９０の空間容量のため、過給機タービン１５０の駆動がエンジンの負荷変動に追従できなくなることもある。また、これは一時的エンジン乱調現象の原因にもつながり得る。しかしながら、本発明によれば、レシーバー１１１と過給機タービン１５０との間には空間容量の小さい還元剤供給器１３０だけが配設されるので、過給機タービン１５０がエンジンの負荷変動に早く追従することができる。
過給機タービン１５０に誘導された排気ガスは、過給機タービン１５０を通過してから、排気管Ｐ２を通って第１バルブ１７０ａに到達する。このとき、排気ガスは過給機タービン１５０を通過しながらエネルギーの一部を消耗して、過給機タービン１５０を駆動する。
第１バルブ１７０ａは、排気ガスを排気管Ｐ３、Ｐ５のいずれか一方に誘導する。実施例として、第１バルブ１７０ａがガスを誘導する排気管は、船舶の運航情報に応じて決定されてよい。例えば、窒素酸化物の排出が規制される海域において、第１バルブ１７０ａは、排気ガスから窒素酸化物を除去するために、排気ガスを排気管Ｐ３に誘導する。一方で、窒素酸化物の排出が規制されていない海域においては、第１バルブ１７０ａは、排気ガスを外部にそのまま排出するために、排気ガスを排気管Ｐ５に誘導する。
第１バルブ１７０ａにより排気管Ｐ３に誘導された排気ガスは、静的ミキサ１８０に送られる。
静的ミキサ１８０は、ＳＣＲ反応器１９０の窒素酸化物の除去効率を向上させるために、排気ガスに含まれた還元剤と排気ガスとを混合する。静的ミキサ１８０における混合作用により、還元剤は排気ガス中でより均質に分布することができる。
実施例として、静的ミキサ１８０は、排気ガスに対して流動断面（plane of flow）上の旋回運動を誘導する。したがって、ＳＣＲ反応器１９０に送られてくる排気ガスの流動断面上の流速がより均一になるように誘導する。
静的ミキサ１８０の構成および動作に関する具体的な説明は、図６と共に後述することにする。
静的ミキサ１８０を通過した排気ガスは、ＳＣＲ反応器１９０に送られる。
ＳＣＲ反応器１９０は、選択的触媒還元反応により、送られてきた排気ガスに含まれている窒素酸化物を除去する。このとき、排気ガスに含まれている還元剤は、選択的触媒還元反応の還元剤として用いられる。ＳＣＲ反応器１９０は、その内部に触媒部１９１を含む。
ＳＣＲ反応器１９０の具体的な構成および動作は、当該技術分野において広く知られているので、それに関する説明は省略する。
前記のような構成によれば、相対的に高温の排気カスが還元剤の提供に用いられるので、還元剤の生成効率が増大する。また、還元剤の提供のために抽気された排気ガスは、再び過給機タービン１５０に誘導されるので、過給機タービン１５０の動力の減少が最小化する。また、レシーバー１１１と過給機タービン１５０との間に空間容量の小さい還元剤供給器１３０だけが配設されるので、一時的エンジン乱調現象が最小化する。
図２は、図１に示した動圧発生器および還元剤供給器の具体的な実施例を示す図である。図２を参照すると、動圧発生器１４０は、動圧板１４１および回転軸１４２を含む。また、還元剤供給器１３０は、流入部１３５、排出部１３６、および外筒１３３を含み、内部にノズル１３１、旋回器１３２、および多孔内筒１３４を含む。
動圧発生器１４０は、排気管Ｐ１を流れる排気ガスの一部を抽気して還元剤供給器に提供する。このとき、排気ガスの通路途中に動圧板１４１が設置される。また、排気ガスを抽気するために、動圧板１４１は、排気管Ｐ１に向かって開かれ、動圧板１４１の開かれた部分から排気カスが流入する。一般に、運動エネルギーを持つ排気ガスの通路途中に動圧板１４１が設置されると、動圧板１４１の開口には高い動圧が加えられる。このとき、動圧発生器１４０は、動圧板１４１の開口に加えられる動圧を利用して排気管Ｐ１内のガスを動圧発生器１４０内部に抽気する。前記のような動圧板１４１の構成によれば、排気管Ｐ１の上流から排気ガスＭｐ１が流入するとき、流入した排気ガスの一部Ｍｐ３は、動圧板１４１により動圧発生器１４０内部に抽気され、残りの排気ガスＭｐ２は、排気管Ｐ１の下流を通って排気される。
回転軸１４２は、動圧板１４１を排気管Ｐ１に結合させ、動圧板１４１の回転のための回転軸として働く。すなわち、動圧板１４１は、回転軸１４２を軸に回転して、排気管Ｐ１に向かって開閉することになる。
一方、以上では動圧板１４１と回転軸１４２を利用して動圧発生器１４０が排気管Ｐ１を流れる排気ガスを抽気する構成について説明した。なお、本発明は、これに限定されるものではなく、動圧発生器１４０は、それ以外の他の手段を利用して排気管Ｐ１を流れる排気ガスの一部を抽気して還元剤供給器１３０に提供してもよい。
還元剤供給器１３０は、動圧発生器１４０により抽気された排気ガスを流入部１３５から受け入れる。そして、還元剤供給器１３０は、抽気された排気ガスの熱エネルギーを用いた熱反応により初期物質から還元剤を生成することができる。また、還元剤供給器１３０の外筒１３３内で抽気された排気ガスが還元剤と混合され、還元剤が混合された排気ガスＭｐ４は、排出部１３６から排気管Ｐ１に戻される。戻された排気ガスＭｐ４は、排気管Ｐ１を流れる排気ガスＭｐ１に合流する。
以下では、初期物質（尿素）から還元剤（アンモニア）が生成される場合を例に挙げて、還元剤供給器１３０の細部的な構成および作用について説明する。
ノズル１３１は、初期物質タンク１２０からポンプ１２１を介して尿素Ｍ２を得る。実施例として、この場合、尿素Ｍ２は、水溶液（尿素水）状態であってよい。そして、ノズル１３１は、尿素Ｍ２を多孔内筒１３４の内部に向かって噴射または提供する。
旋回器１３２は、多孔内筒１３４内部の流体（気体または液体）に旋回力を生じさせる。これにより、噴射された尿素が排気ガスと混合したり、蒸発または加熱したりする速度を向上させる。旋回器１３２の具体的な構成および動作については、図５とともに後述する。
多孔内筒１３４は、還元剤供給器１３０内部の一定の領域を取り囲む構造物である。多孔内筒１３４は、表面を貫通する複数の孔を有する。この複数の孔は、多孔内筒１３４と外筒１３３との間の排気カスが多孔内筒１３４の内部に流入する通路として働く。
一方、ノズル１３１から多孔内筒１３４の内部に尿素が噴射されるので、多孔内筒１３４の孔から流入した排気ガスは、多孔内筒１３４の内部領域（以下、熱反応領域）で噴射された尿素と接触する。そして、排気ガスは、尿素からアンモニアを生成する熱反応に必要な熱エネルギーを提供する。
多孔内筒１３４は、尿素が噴射される領域を取り囲むことにより、外筒１３３に尿素や副生成物（例えば、シアヌル酸）が接触することを防止する。その結果、尿素や副生成物が相対的に温度の低い外筒１３３に固形化して付着することを防止する。
また、多孔内筒１３４の内と外は高温の排気ガスで取り囲まれるので、多孔内筒１３４の表面温度は排気ガスの温度に近い高温で保たれる。したがって、多孔内筒１３４に尿素や副生成物が接触しても、多孔内筒１３４の高い温度により尿素や副生成物は固形化することなくアンモニアに変換される。
また、多孔内筒１３４は、排気カスが尿素と合流するように、排気カスが移動する経路をガイドすると共に、多孔内筒１３４の内部に流入する排気カスが流入部１３５から排出部１３６にわたって比較的均一に流入するように助ける。その結果、多孔内筒１３４により排気ガスをアンモニアまたは尿素と混合しやくすることができる。
実施例として、多孔内筒１３４は、表面に複数の孔を有する円筒状であってよい。
多孔内筒１３４の例示的な形態は、図３および図４とともに後述する。
一方、本実施例では、動圧発生器１４０は、排気管Ｐ１の下流から排気ガスを抽気し、還元剤供給器１３０は、抽気されたガスに還元剤を混合し、混合されたガスを排気管Ｐ１の上流に戻す。なお、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、動圧発生器１４０は、排気管Ｐ１の任意の箇所から排気ガスを抽気し、還元剤供給器１３０もまた、排気管Ｐ１の他の任意の箇所に混合されたガスを戻すことができる。例えば、動圧発生器１４０は、排気管Ｐ１の上流から排気ガスを抽気し、還元剤供給器１３０は、抽気されたガスに還元剤を混合し、混合されたガスを排気管Ｐ１の下流に戻すことができる。
図３および図４は、図２に示した多孔内筒の実施例を示す展開図である。図３を参照すると、多孔内筒１３４は、内筒面１３４ａおよび複数の円形孔を含む。図４を参照すると、多孔内筒１３４は、内筒面１３４ａおよび複数の棒状孔を含む。
図３は、多孔内筒１３４の第１実施例を展開した図である。多孔内筒１３４は円筒状であってよい。円筒状の多孔内筒１３４を長手方向に切断して展開すれば、図３に示すような形態となる。多孔内筒１３４は、内筒面１３４ａ上に複数の孔を含む。内筒面１３４ａ上の孔１３４ｂは円形であり、排気ガスは孔１３４ｂを介して多孔内筒１３４の外から中へと流れ込む。
実施例として、内筒面１３４ａ上の複数の孔は、ノズル１３１（図２参照）から遠ざかるほど大きさが大きくなっていてよい。多孔内筒１３４と外筒１３３（図２参照）との間を通る排気ガスは、ノズル１３１が向かう方向に流れていく。そして、排気ガスは流れていきながら内筒面１３４ａ上の孔から多孔内筒１３４内部に流入する。したがって、ノズル１３１と近いほど多孔内筒１３４と外筒１３３との間の排気ガスの密度は高い。このため、各孔から多孔内筒１３４内部に流入する排気ガスの量が均一になるようにするために、孔の位置がノズル１３１から遠く離れるにつれて孔の半径を大きくしていてよい。
図４は、多孔内筒１３４の第２実施例を展開した図である。前記と同様に、多孔内筒１３４は円筒状であってよい。円筒状の多孔内筒１３４を長手方向に切断して展開すれば、図４に示すような形態となる。多孔内筒１３４は、内筒面１３４ａ上に複数の孔を含み、排気ガスは孔から多孔内筒１３４の外から中に流れ込む。
一方、多孔内筒１３４の第２実施例では、内筒面１３４ａ上の複数の孔は棒状を有する。
実施例として、内筒面１３４ａ上の複数の孔は、ノズル１３４（図２参照）から遠く位置するほどその大きさを大きくしていてよい。例えば、各孔１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄは、順次ノズル１３１から遠く離れるように配置される。この場合、ノズル１３１と最も近い孔１３４ｂは、最も狭い幅ｗ１を有し、ノズル１３１と最も遠い孔１３４ｄは、最も広い幅ｗ３を有するように構成される。一方、中間に位置した孔１３４ｃは、中間の幅ｗ２を有する。
以上、多孔内筒１３４の具体的な実施例について説明した。なお、これは例示的なものであって、本発明の多孔内筒１３４が図３および図４に示されたものに限定されることではない。例えば、多孔内筒１３４は円筒ではなく四角筒または三角筒であってもよい。また、内筒面１３４ａ上の孔は、それぞれ多様な形状や大きさを有していてよい。
図５は、図２に示した旋回器の実施例を示す図である。図５を参照すると、旋回器１３２（図２参照）は、外部固定リング１３２ｃ、内部固定リング１３２ｄ、複数の翼１３２ａ、および翼の間の通気空間１３２ｂを含む。
外部固定リング１３２ｃおよび内部固定リング１３２ｄは、複数の翼１３２ａを固定する。
通気空間１３２ｂは、旋回器の前面と裏面を部分的に貫通してカスが通過できる空間を提供する。
翼１３２ａは、外部固定リング１３２ｃおよび内部固定リング１３２ｄに結合され、外部または内部固定リング１３２ｃ、１３２ｄと一定の角度（以下、翼角）をなす。そして、翼１３２ａはカスが通気空間１３２ｂを通過するとき、旋回流動を誘導する。
実施例として、翼角θは旋回器１３２に流入する排気ガスの流量または要求される旋回運動の強度に応じて可変されていてよい。このために、旋回器１３２は、別途の角度制御手段１３２ｅを具備していてよい。
一方、図５で説明する旋回器１３２は、例示的なものであって、旋回器を通るガスに旋回流動を誘発するすべての手段は本発明でいう旋回器に含まれるものとする。
図６は、図２に示した静的ミキサの実施例を示す断面図である。図６を参照すると、静的ミキサ１８０は、流入部１８１、外筒１８２、排出部１８４、および外筒１８２内部に位置したスクリュー板１８３を含む。
スクリュー板１８３の中心１８５は中空の空間である。実施例として、中心１８５は円柱状の中空の空間であってよい。このとき、中心１８５は、十分な流通断面積通路を形成するように構成される。
実施例として、スクリュー板１８３の外縁部は外筒１８２の内面と当接していてよい。
流入部１８１から排気ガスＭｋ１が流入すると、その一部Ｍｋ２は中心１８５を通過して流れていき、一部Ｍｋ３はスクリュー板１８３により阻止される。スクリュー板１８３により阻止された排気ガスＭｋ３は、スクリュー板１８３に沿って旋回運動をしながら流れていく。一方で、中心１８５を通過する排気ガスＭｋ２は、スクリュー板１８３の径方向に対して垂直に近い角度をなして流れていく。その結果、排気ガスＭｋ２の流れは、スクリュー板１８３の裏面で縦方向の渦流Ｍｋ４を起こす。
このように、中心が中空のスクリュー板１８３を通過する排気ガスには縦方向の渦流Ｍｋ４および横方向の旋回運動Ｍｋ３が誘導される。そして、縦方向の渦流Ｍｋ４は、径方向に物質および運動量の交換を活性化させ、スクリュー板１８３の内側に沿って流れていく排気ガスと外側に沿って流れていく排気ガスとを互いに交換させる。このとき、スクリュー板１８３の外側に沿って流れていた排気カスが内側に移動すると、運動量保存の法則によって排気ガスはより高速で旋回するはずである。
その結果、スクリュー板１８３を通過する排気ガスＭｋ１には横方向の旋回運動と縦方向の渦流とが複流で形成され、形成された複流により排気ガスＭｋ１はより混合されやすくなる。したがって、排気ガスＭｋ１の円周方向への均質度および径方向への均質度を同時に向上させることができる。
また、スクリュー板１８３を通って排出部１８４から流れ出る排気ガスＭｋ５は強い旋回力を持つ乱流状態になるので、ＳＣＲ反応器１８２（図１参照）の触媒部１９１（図１参照）の入口における流速を流動断面上で均一にすることができる。
図７は、図６に示したスクリュー板を上方から見た平面図である。図７を参照すると、静的ミキサ１８０に含まれたスクリュー板１８３は、中央部に中空の中心１８５を有する。
図６で説明した通り、静的ミキサ１８０に流入した排気ガスは、一部は中心１８５を通過して直進して流れていき、一部はスクリュー板１８３に沿って旋回して流れていく。
実施例として、スクリュー板１８３の外周および内周は一定の径ｒ１、ｒ２を有する円形であってよい。
実施例として、スクリュー板１８３の外周の径ｒ１（外径）は、外筒１８２（図６参照）の内周の径（内径）と同一であってもよい。
実施例として、スクリュー板１８３は、一定の幅ｌを有するように設置されていてよい。
図８は、本発明の第２実施例に係る窒素酸化物除去装置を示すブロック図である。図８を参照すると、窒素酸化物除去装置２００は、初期物質タンク２４０、ポンプ２４１、還元剤供給器２５０、および触媒還元部２６０を含む。そして、周辺構成要素として、低温エンジン２１０、高温エンジン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、および複数のバルブ２３０ａ、２３０ｂ、２０３ｃ、２３０ｄが具備される。一方、高温エンジン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃは、複数であってよい。
本実施例では、説明の便宜のために高温エンジン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃは、４サイクルの船舶の発電用エンジンであり、低温エンジン２１０は、２サイクルの船舶の推進用エンジンであると仮定する。なお、これは本発明の権利範囲をこれらのエンジンに限定しようとする意図ではなく、単純に説明の便宜のために例示したものに過ぎない。
そして、図８には示していないが、各エンジンの排気路Ｒ１、Ｒ４ａ、Ｒ４ｂ、Ｒ４ｃは、過給機タービン（図示せず）を通過することができる。
高温エンジン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃから排気カスが排出されると、各バルブ２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄは、複数の経路のいずれかに排気ガスを選択的に誘導する。例えば、船舶が窒素酸化物の排出量を規制する海域を運航中の場合は、排気ガスに含まれた窒素酸化物を除去するために、バルブ２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄは、排気ガスを第１経路Ｒ５ａ、Ｒ５ｂ、Ｒ５ｃに誘導する。一方、船舶が窒素酸化物の排出量を規制していない海域を運航中の場合は、バルブ２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄは、排気カスが外部に排出されるように排気ガスを第２経路Ｒ６ａ、Ｒ６ｂ、Ｒ６ｃに誘導する。
排気カスが第１経路Ｒ５ａ、Ｒ５ｂ、Ｒ５ｃに誘導されると、各高温エンジン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃから排気された排気ガスは、排気管Ｒ７で互いに合流する。合流した排気ガスは、還元剤供給器２５０に送られる。
還元剤供給器２５０は、初期物質から還元剤を生成し、排気ガスと還元剤とを混合する。還元剤が混合された排気ガスは、還元剤供給器２５０の排気路を通って排気される。
実施例として、還元剤供給器２５０は、排気ガスの熱エネルギーを用いて還元剤を生成していてよい。
実施例として、還元剤供給器２５０は、排気ガスの熱エネルギーを用いた熱反応により初期物質から還元剤を生成していてよい。この場合、窒素酸化物除去装置２００は、初期物質タンク２４０に初期物質を貯蔵し、ポンプ２４１を介して初期物質を還元剤供給器２５０に提供する。
実施例として、還元剤供給器２５０が提供する還元剤はアンモニアで、初期物質は尿素であってよい。この場合、初期物質タンク２４０は尿素を貯蔵し、ポンプ２４１を介して還元剤供給器２５０に尿素を提供する。還元剤供給器２５０に提供される尿素は、水溶液（尿素水）の形態で提供されていてよい。そして、還元剤供給器２５０は、提供された尿素を高温の排気ガスに向かって噴射する。噴射された尿素は、排気ガスの熱エネルギーを用いた熱反応によりアンモニアに変換される。
このとき、高温エンジン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの排気ガスは、相対的に高い温度を有するので、過給機タービン（図示せず）を通過した後も熱反応に十分な温度（例えば、３５０℃以上）を有する。この結果、排気ガスの熱エネルギーを用いて尿素はアンモニアに十分に変換され、副生成物（例えば、ビウレットまたはシアヌル酸）の生成が抑制される。
初期物質タンク２４０およびポンプ２４１に関する具体的な内容は、図１における説明と同様である。本発明の第２実施例に係る還元剤供給器２５０については、図９とともに詳細に後述する。
一方、還元剤供給器２５０の排気路は、別途の通気管Ｒ２に連結される。通気管Ｒ２の上流からは低温エンジン２１０の排気ガス（以下、低温排気ガスという）が流入する。そして、通気管Ｒ２の下流は、触媒還元部２６０に連結される。
還元剤供給器２５０の排気路に沿って流れる排気ガスは、通気管Ｒ２に流れていき、通気管Ｒ２の上流と下流との間で低温排気ガスと合流する。そして、合流した排気ガスは、触媒還元部２６０へ送られる。
一方、実施例として、低温エンジン２１０から排出された低温排気ガスは、バルブ２３０ａの動作により排出管Ｒ３または通気管Ｒ２に選択的に誘導されていてよい。このとき、バルブ２３０ａは、船舶の運航モードを参照して制御すればよい。
触媒還元部２６０は、静的ミキサ２６２およびＳＣＲ反応器２６１を含む。静的ミキサ２６２は、流入した排気ガスを混合し、ＳＣＲ反応器２６１は、排気ガスに含まれた還元剤を利用した選択的触媒還元反応により排気ガスの窒素酸化物を除去する。
一方、静的ミキサ２６２およびＳＣＲ反応器２６１に関する具体的な内容は、上述したとおりである。
そして、窒素酸化物が除去された排気ガスは、バルブ２７０を介して排出口から排気される。
前記した構成によれば、還元剤の生成のために高温エンジン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの排気ガス（以下、高温排気ガスという）を利用するので、還元剤の生成効率が向上し、且つ、副生成物の生成が抑制される。
また、低温排気ガスを高温排気ガスとともに触媒還元部２６０に提供するので、高温排気ガスに含まれた還元剤を低温排気ガスの窒素酸化物除去のために利用することができる。この結果、低温排気ガスを利用して還元剤を生成する際に生じる問題点（例えば、副生成物の生成）を抑えることができる。
また、低温エンジン２１０と高温エンジン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃに連結された共通の触媒還元部２６０を具備するので、一つの共通した触媒還元部２６０を介して複数エンジン（低温エンジン２１０および高温エンジン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ）の排気ガスを脱窒することができる。この結果、窒素酸化物除去装置の設備コストを削減することができる。
図９は、図８に示した還元剤供給器の具体的な実施例を示す図である。図９を参照すると、還元剤供給器２５０は、流入部２５１、外筒２５６、排出部２５７、ノズル２５２、ノズルホルダー２５３、旋回器２５４、および多孔内筒２５５を含む。
外筒２５６、ノズル２５２、旋回器２５４、および多孔内筒２５５に関する具体的な内容は、上述したとおりである。
ノズルホルダー２５３はノズル２５２を支持する。また、ノズルホルダー２５３は、旋回器を支持するのに用いられていてよい。
流入部２５１は、排気管Ｒ７（図８参照）に連結されて排気ガスＭｒ１を受け入れる。排気ガスＭｒ１の一部は旋回器を通過して多孔内筒２５５の内部に流入する。排気ガスの一部Ｍｒ２、Ｍｒ３、Ｍｒ４、Ｍｒ５は、多孔内筒２５５と外筒２５６との間を流れていき、多孔内筒２５５の孔から多孔内筒２５５の内部に流入する。
多孔内筒２５５の内部に流入した排気ガスＭｒ７は、尿素と合流して熱反応を起こす。そして、排気ガスＭｒ７は、熱反応により生成される還元剤と混合される。このとき、旋回器２５４は、排気ガスに旋回運動Ｍｒ８を誘導して、還元剤が排気ガスにより混合されやすいようにする。還元剤と混合された排気ガスＭｒ９は、排出部２５７から還元剤供給器２５０の排気路に排気される。
図１０は、本発明に係る窒素酸化物除去方法を示すフローチャートである。図１０を参照すると、窒素酸化物除去方法は、Ｓ１１０段階〜Ｓ１６０段階を含む。
Ｓ１１０段階では、窒素酸化物除去装置２００（図８参照）は第１エンジンの排気ガスを還元剤供給器に提供する。このとき、第１エンジンは、高温エンジン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ（図８参照）であってよい。そして、第１エンジンの排気ガス（以下、高温排気ガスという）は、高い温度を有するので、過給機タービンを通った後も相対的に高い温度（例えば、還元剤の生成のための熱反応に適合した温度）を有する。
Ｓ１２０段階では、窒素酸化物除去装置２００は高温排気ガスの熱エネルギーを用いた熱反応により初期物質から還元剤を生成する。そして、窒素酸化物除去装置２００は高温排気ガスと還元剤とを混合する。
実施例として、初期物質は尿素で、還元剤はアンモニアであってよい。
窒素酸化物除去装置２００が還元剤を生成する具体的な方法は、図８で説明したとおりである。
Ｓ１３０段階では、窒素酸化物除去装置２００は第２エンジンの排気ガス（以下、低温排気ガス）を通気管Ｒ２（図８参照）に提供する。第２エンジンは低温エンジン２１０（図８参照）であってよい。そして、窒素酸化物除去装置２００は還元剤が含まれた高温排気ガスを通気管Ｒ２に提供する。
高温排気ガスと低温排気ガスは通気管Ｒ２で合流し、窒素酸化物除去装置２００は合流した排気ガスを触媒還元部２６０（図８参照）に提供する。このとき、高温排気ガスに含まれた還元剤も共に触媒還元部２６０に提供される。
低温および高温排気カスが通気管Ｒ２および触媒還元部２６０に順次提供される具体的な方法は図８で説明したとおりである。
Ｓ１４０段階では、窒素酸化物除去装置２００は静的ミキサ２６２（図８参照）を利用して高温排気ガス、低温排気ガスおよび還元剤を混合する。静的ミキサ２６２の具体的な構成および動作は上述したとおりである。
Ｓ１５０段階では、窒素酸化物除去装置２００は静的ミキサ２６２により混合された排気ガスをＳＣＲ反応器２６１（図８参照）に提供する。そして、窒素酸化物除去装置２００は混合された排気ガスに含まれた還元剤を用いた選択的触媒還元反応により高温排気ガスまたは低温排気ガスに含まれた窒素酸化物を除去する。
Ｓ１６０段階では、窒素酸化物除去装置２００は脱窒された高温排気ガスまたは低温排気ガスを排出口から外部に排出する。
前記した構成によれば、還元剤の生成のために高温排気ガスを用いるので、還元剤の生成効率が向上し、且つ、副生成物の生成が抑制される。
また、低温排気ガスを高温排気ガスとともに触媒還元部２６０に提供するので、低温排気ガスの窒素酸化物の除去のために高温排気ガスに含まれた還元剤を用いることができる。この結果、低温排気ガスを用いて還元剤を生成する際に生じる問題点（例えば、副生成物の生成）が抑えられる。
また、低温エンジン２１０と高温エンジン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃのために共通の触媒還元部２６０を具備するので、一つの触媒還元部２６０を介して複数のエンジンの排気ガスを脱窒することができる。この結果、窒素酸化物除去装置の設備コストを削減することができる。
本発明の詳細な説明では具体的な実施例を挙げて説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限り、各実施例は種々の形態で変形することができる。
例えば、本明細書では初期物質が尿素で、還元剤がアンモニアである場合を例に挙げたが、本発明はそれ以外の初期物質または還元剤を用いる窒素酸化物除去装置にも適用可能である。すなわち、本発明の技術的思想は還元剤を生成する高い温度を必要とするあらゆる窒素酸化物除去装置に適用可能である。
他の例として、本発明の第１実施例は還元剤を排気ガスに混合するために排気ガスを抽気するあらゆる窒素酸化物除去装置に応用可能であり、本発明の範囲はこれにも及ぶ。
また、ここで特定の用語が用いられたが、これは単に本発明を説明するための目的から用いられたものであって、意味の限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために用いられたものではない。したがって、本発明の範囲は上述した実施例に局限されて決められてはならず、特許請求の範囲だけでなく、この発明の特許請求の範囲と均等なものなどによって決められるべきである。
１００ 窒素酸化物除去装置
１１０ エンジンまたは低温エンジン
１１１ レシーバー
１２０ 初期物質タンク
１２１ ポンプ
１３０ 還元剤供給器
１３１ ノズル
１３２ 旋回器
１３３ 外筒
１３２ａ 翼
１３２ｂ 通気空間
１３２ｃ 外部固定リング
１３２ｄ 内部固定リング
１３２ｅ 制御手段
１３４ 多孔内筒
１３４ａ 内筒板
１３４ｂ 孔
１３４ｃ 孔
１３４ｄ 孔
１３５ 流入部
１３６ 排出部
１４０ 動圧発生器
１４１ 動圧板
１４２ 回転軸
１５０ 過給機タービン
１６０ ブロワー
１６１ 給気冷却器
１７０ａ バルブ
１７０ｂ バルブ
１８０ 静的ミキサ
１８１ 流入部
１８２ 外筒
１８３ スクリュー板
１８４ 排出部
１８５ 中心
１９０ ＳＣＲ反応器
２００ 窒素酸化物除去装置
２１０ エンジンまたは低温エンジン
２２０ａ 高温エンジン
２２０ｂ 高温エンジン
２２０ｃ 高温エンジン
２３０ａ バルブ
２３０ｂ バルブ
２３０ｃ バルブ
２３０ｄ バルブ
２４０ 初期物質タンク
２４１ ポンプ
２５０ 還元剤供給器
２５１ 流入部
２５２ ノズル
２５４ 旋回器
２５５ 多孔内筒
２５６ 外筒
２５７ 排出部
２６０ 触媒還元部
２６１ ＳＣＲ反応器
２６２ 静的ミキサ
Ｐ１ 排気管
Ｒ２ 通気管
Ｒ７ 排気管

Claims (12)

  1. エンジンの排気ガスを過給機タービンに誘導する排気管；
    前記排気管を流れる排気ガスの一部の動圧を利用して前記排気ガスの一部を抽気する動圧発生器；
    前記抽気されたガスと還元剤とを混合して前記排気管に提供する還元剤供給器；および 前記過給機タービンの後端に連結され、前記還元剤を用いた触媒還元反応により前記排気ガスに含まれた窒素酸化物を除去するＳＣＲ反応器を含み、
    前記排気管に提供された前記抽気されたガスおよび前記還元剤は、前記排気管を通って前記過給機タービンと前記ＳＣＲ反応器に順次誘導され、
    前記還元剤供給器は、初期物質を前記抽気されたガスに向かって噴射し、前記噴射された初期物質が前記抽気されたガスと接触して発生する熱反応により、前記噴射された初期物質から前記還元剤を生成し、
    前記還元剤供給器は、
    熱反応領域に前記初期物質を提供するノズル；および
    前記還元剤供給器の外筒と前記熱反応領域との間に位置し、前記ノズルに近いほど面積が小さくなる、複数の孔を有する多孔内筒を含む、窒素酸化物除去装置。
  2. 前記動圧発生器は、前記排気ガスの一部を前記排気管の下流側から抽気し、
    前記還元剤供給器は、前記抽気されたガスと前記還元剤を前記排気管の上流側に提供する請求項１に記載の窒素酸化物除去装置。
  3. 前記動圧発生器は、
    前記排気ガスの一部を抽気して前記還元剤供給器に提供する動圧板；および
    前記動圧板を前記排気管に結合させる回転軸を含む請求項１に記載の窒素酸化物除去装置。
  4. 前記ノズルは、前記初期物質を前記多孔内筒の内部に向かって噴射する請求項１に記載の窒素酸化物除去装置。
  5. 前記複数の孔は、円状または棒状である請求項１に記載の窒素酸化物除去装置。
  6. 前記還元剤供給器は、前記多孔内筒内部の空気に旋回力を生じさせる旋回器をさらに含む請求項１に記載の窒素酸化物除去装置。
  7. 前記初期物質は尿素であり、
    前記還元剤はアンモニアガスである請求項１に記載の窒素酸化物除去装置。
  8. 前記過給機タービンの後端と前記ＳＣＲ反応器との間に設けられ、前記還元剤と前記排気ガスとを混合する静的ミキサをさらに含み、
    前記静的ミキサは、
    前記排気ガスが前記静的ミキサを通過する間、前記排気ガスに渦流を誘導するスクリュー板を含む請求項１に記載の窒素酸化物除去装置。
  9. 前記渦流は、縦方向渦流および横方向旋回運動を含む複流渦流である請求項８に記載の窒素酸化物除去装置。
  10. 前記スクリュー板は、中心が中空の形態である請求項８に記載の窒素酸化物除去装置。
  11. 前記スクリュー板の外縁部は、前記静的ミキサの外筒の内縁部と当接する請求項１０に記載の窒素酸化物除去装置。
  12. 前記エンジンは船舶の推進用エンジンである請求項１に記載の窒素酸化物除去装置。
JP2013239221A 2012-05-24 2013-11-19 窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法 Expired - Fee Related JP5837548B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2012-0055431 2012-05-24
KR1020120055431A KR101236305B1 (ko) 2012-05-24 2012-05-24 질소 산화물 제거 장치 및 그것의 질소 산화물 제거 방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013107013A Division JP5628968B2 (ja) 2012-05-24 2013-05-21 窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014055594A JP2014055594A (ja) 2014-03-27
JP5837548B2 true JP5837548B2 (ja) 2015-12-24

Family

ID=47900027

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013107013A Expired - Fee Related JP5628968B2 (ja) 2012-05-24 2013-05-21 窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法
JP2013239221A Expired - Fee Related JP5837548B2 (ja) 2012-05-24 2013-11-19 窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013107013A Expired - Fee Related JP5628968B2 (ja) 2012-05-24 2013-05-21 窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法

Country Status (3)

Country Link
JP (2) JP5628968B2 (ja)
KR (1) KR101236305B1 (ja)
CN (2) CN103418240B (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101461325B1 (ko) 2013-06-28 2014-11-13 두산엔진주식회사 선택적 촉매 환원장치의 환원제 열분해 시스템
CN104420948B (zh) * 2013-09-11 2017-04-12 财团法人车辆研究测试中心 载具废气处理装置及其处理方法
EP3498995B1 (en) 2014-01-31 2020-09-09 Donaldson Company, Inc. Dosing and mixing arrangement for use in exhaust aftertreatment
DE102014223382A1 (de) * 2014-11-17 2016-05-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Nachbehandlung der Abgase einer Brennkraftmaschine und entsprechende Vorrichtung
KR101662431B1 (ko) * 2015-02-26 2016-10-04 두산엔진주식회사 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치
JP2016205188A (ja) * 2015-04-20 2016-12-08 いすゞ自動車株式会社 排気浄化ユニット
CN107407183B (zh) 2015-03-30 2020-06-23 五十铃自动车株式会社 排气净化单元
KR101636208B1 (ko) * 2015-05-13 2016-07-20 두산엔진주식회사 선택적 촉매 환원 시스템을 포함한 동력 장치
DK179038B1 (en) * 2015-11-02 2017-09-11 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland A two-stroke internal combustion engine with a SCR reactor located downstream of the exhaust gas receiver
KR101735535B1 (ko) * 2015-12-28 2017-05-29 주식회사 덱코 선박용 질소 산화물 제거 장치
KR20170135093A (ko) * 2016-05-30 2017-12-08 두산엔진주식회사 환원제 분해 시스템
KR101867367B1 (ko) * 2016-11-03 2018-06-15 한국기계연구원 요소수 미립화 촉진을 위한 선박용 ｓｃｒ 시스템
CN106762054A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 江苏大学 一种scr系统喷嘴集成式尿素混合器
CN114922718B (zh) * 2022-04-24 2023-05-23 潍柴动力股份有限公司 一种分流保温衬套式scr装置
CN114961932B (zh) * 2022-05-09 2023-12-15 潍柴动力股份有限公司 一种衬套式scr装置的温度控制系统及方法
CN116857044B (zh) * 2023-06-27 2024-05-14 沪东重机有限公司 一种船用柴油发动机废气处理系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005045029A1 (de) * 2005-09-22 2007-03-29 Man Nutzfahrzeuge Ag Mittels Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschine mit einem Abgasstrang mit SCR-Katalysator(en)
JP5028165B2 (ja) * 2007-07-03 2012-09-19 日立建機株式会社 エンジン動力機械
JP5465408B2 (ja) * 2008-09-17 2014-04-09 ヤンマー株式会社 船舶搭載用の排気ガス浄化装置
JP2011144766A (ja) * 2010-01-15 2011-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス脱硝システムおよびこれを備えた船舶ならびに排ガス脱硝システムの制御方法
KR101130732B1 (ko) * 2010-04-05 2012-03-28 주식회사 파나시아 컨테이너형 배기가스 정화장치
JP5709100B2 (ja) * 2010-08-11 2015-04-30 独立行政法人海上技術安全研究所 内燃機関用脱硝装置及び船舶
JP5295403B2 (ja) * 2012-03-02 2013-09-18 日立造船株式会社 船舶用排ガス脱硝反応容器および排ガス脱硝設備

Also Published As

Publication number Publication date
KR101236305B1 (ko) 2013-02-22
CN103585886A (zh) 2014-02-19
JP2014055594A (ja) 2014-03-27
JP2013245677A (ja) 2013-12-09
JP5628968B2 (ja) 2014-11-19
CN103418240A (zh) 2013-12-04
CN103418240B (zh) 2015-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5837548B2 (ja) 窒素酸化物除去装置および窒素酸化物除去方法
US7807120B2 (en) High-efficiency catalytic converters for treating exhaust gases
EP2215336B1 (en) Exhaust system
DK2496336T3 (en) SYSTEM AND PROCEDURE FOR GASIZING AUROUS UREA FOR AMMONIA VAPE USING SECONDARY Flue gases
WO2011056676A2 (en) Reductant injection and decomposition system
JP6560093B2 (ja) 船舶の排気ガス浄化装置
JP6419672B2 (ja) 船舶の排気ガス浄化装置
CN110799733A (zh) 尿素水供给装置
BRPI0415476A (pt) aparelho e método de combustão para a realização de combustão
CN108970349A (zh) 船舶柴油机尾气脱硫脱硝一体化装置及方法
KR101275238B1 (ko) 질소 산화물 제거 장치 및 그것의 질소 산화물 제거 방법
CN103370509A (zh) 排气接收器、内燃发动机和用于选择性催化还原的方法
JP2011144765A (ja) 舶用排ガス脱硝装置
JP2004532761A (ja) 水中車両から排ガスを識別特性なしに吐出するための方法と装置
KR20230110240A (ko) 환원제 분해 시스템
JP7273114B2 (ja) 選択的触媒還元反応器
EP1797943A1 (en) Scrubbing system
JPS62286886A (ja) 船舶の摩擦抵抗低減装置
JP2013227940A (ja) 還元剤添加システム
KR102548397B1 (ko) 배기 오염물질 저감 구조를 갖는 동력 발생 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR20180129219A (ko) 배기가스 처리 장치 및 이를 포함하는 선박
KR20180001880A (ko) 선박
KR101700407B1 (ko) 선박 엔진 배기가스 처리용 요소수 열분해 버너 장치 및 상기 선박 엔진 배기가스 처리용 요소수 열분해 버너 장치를 포함하는 선박 엔진 배기가스 처리 시스템
JP2002256849A (ja) 内燃機関の排気ガス処理装置
KR20150001992U (ko) 배기가스 희석장치가 구비되는 엔진케이싱

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150106

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150323

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: 20151006

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151105

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5837548

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees