JP5839791B2 - 舶用scr還元剤供給システム - Google Patents
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Description
ここで、脱硝触媒としては、アンモニア等を還元剤として窒素に還元する選択的還元法(SCR法)に基づく触媒が一般的に用いられている。
本発明に係る舶用SCR還元剤供給システムは、還元剤が貯蔵された還元剤貯蔵タンクと、舶用内燃機関から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する触媒を備えた脱硝反応器と、前記舶用内燃機関と前記脱硝反応器とを連通する煙道内に、その先端部が露出するようにして設けられ、前記還元剤貯蔵タンクに貯蔵された還元剤を、前記煙道内を通過する排気ガスに向かって噴出させる還元剤噴射ノズルと、前記還元剤貯蔵タンクに貯められた還元剤を前記還元剤噴射ノズルに導く還元剤供給管と、を備え、前記舶用内燃機関から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する舶用SCR還元剤供給システムであって、前記還元剤貯蔵タンクを収容する還元剤貯蔵タンク室と、前記還元剤噴射ノズルの基端部を収容する還元剤噴射ノズル室と、前記還元剤供給管を収容するダクトと、を備える。
以下、本発明の第1実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システムについて、図1から図5を参照しながら説明する。
図1は本実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システムを具備した船舶の概略の構成を示す図、図2は還元剤貯蔵タンク室における配置状態を示す平面図、図3は還元剤貯蔵タンク室における配置状態を示す図であって、図2を下方から見た側面図、図4は還元剤貯蔵タンク室における配置状態を示す図であって、図2を左方から見た正面図、図5はフレームの一部を拡大して示す平面図であって、(a)はフレームに平面視円形状を呈する丸穴が形成されたもの、(b)はフレームに平面視アーチ形状を呈する切欠が形成されたものを示す図である。
舶用内燃機関2としては、例えば、図示しないシリンダ部と、排気レシーバー(排気集合管:排気マニホールド)と、過給機とを備え、船舶1の主機として用いられる2サイクル低速ディーゼル機関を一具体例として挙げることができる。
各シリンダ部内には、クランク軸(図示せず)と連結されたピストン(図示せず)が配置されている。また、各シリンダ部の排気ポート(図示せず)は、排気管(図示せず)を介して排気レシーバーと連通(接続)されており、各排気管におけるシリンダに対する開口部には、当該開口部を開閉する排気弁(図示せず)が配置されている。
還元剤貯蔵タンク11には、アンモニア水や尿素水等の還元剤(本実施形態では「25重量%のアンモニア水」)が貯蔵されている。また、還元剤貯蔵タンク11と還元剤供給装置12とは、(第1の)還元剤供給管(内管)21を介して連通(接続)されており、随時必要に応じて、還元剤貯蔵タンク11から還元剤供給装置12に還元剤が供給されるようになっている。
還元剤噴射ノズル13は、舶用内燃機関2(より詳しくは、過給機)と脱硝反応器14とを連通(接続)する(第1の)煙道(排気管)22内に、その先端部が露出するようにして複数本(例えば、四本)設けられている。また、還元剤噴射ノズル13の基端部は、分配管(図示せず)を介して連通(接続)され、この分配管と還元剤供給装置12とは、(第2の)還元剤供給管(内管)23を介して連通(接続)されており、随時必要に応じて、還元剤供給装置12から還元剤が供給されるようになっている。そして、還元剤噴射ノズル13から煙道22内に向かって、霧状の還元剤が供給される(還元剤が噴霧される)ようになっている。
なお、還元剤供給装置12に供給される清水の量および制御空気の量、還元剤噴射ノズル13に供給される還元剤の量は、制御装置により制御されるようになっている。
また、還元剤供給管21のうち、還元剤貯蔵タンク室31と還元剤供給装置室32との間に位置する還元剤供給管21は、その一端が還元剤貯蔵タンク室31の一側壁(一外壁)の下方(下部)に接続され、その他端が還元剤供給装置室32の一側壁(一外壁)の下方(下部)に設けられた貫通穴33に接続されて還元剤供給装置室32内と連通する(第1の)ダクト(外管)34内に収容されている。
なお、還元剤貯蔵タンク室31の一側壁には、還元剤供給管21を通す(挿通させる)だけの貫通穴(図示せず)が設けられており、この貫通穴と還元剤供給管21との間は、溶接ビードやシール材等により塞がれている(密封されている)。
さらには、排気ファン50は、換気機能分のみの誘引ファン(図示せず)と、排気を希釈する機能の排気ファン(図示せず)とに分けることが可能である。
なお、図3中および図4中の符号65は、設置面(本実施形態では暴露甲板3)に固定されて還元剤貯蔵タンク室31の(床面の)下面を支持する支持プレート(支持部材)である。また、支持プレート65の上面と還元剤貯蔵タンク室31の下面とは、溶接接合されている。
また、本実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システム10によれば、二重化構造の内側を流通する外気により、当該舶用SCR還元剤供給システム10を構成する構成要素、例えば、還元剤貯蔵タンク11、還元剤供給装置12、還元剤噴射ノズル13、還元剤供給管21,23が冷却され、その内側に存する還元剤が冷却されて、還元剤の気化(沸騰)を防止し、当該舶用SCR還元剤供給システム10の性能低下を防止することができる。
さらに、本実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システム10によれば、気化した還元剤が滞留しやすい還元剤貯蔵タンク室31内の上方、還元剤供給装置室32内の上方、還元剤噴射ノズル室36内の上方にガス検知器51がそれぞれ設けられることになるので、ガス検知器51の誤検知を防止することができ、いずれの場所で気化した還元剤が検出されたかを素早く特定することができる。
さらにまた、本実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システム10によれば、還元剤貯蔵タンク室31内に、還元剤貯蔵タンク11を冷却して、還元剤貯蔵タンク11内に存する還元剤を冷却する空気冷却装置(空気調和装置:冷却手段)62が設けられており、空気冷却装置62により還元剤貯蔵タンク11が冷却され、還元剤貯蔵タンク11内に存する還元剤が冷却されることになるので、還元剤貯蔵タンク11内に存する還元剤の気化(沸騰)を防止することができる。
さらにまた、貫通穴42を介して還元剤貯蔵タンク室31内に流入してくる外気の流れ方向と、還元剤貯蔵タンク室31内を循環する冷気の主たる流れ方向とが、直交するようになっているので、外気と冷気との熱交換を最小限にとどめることができて、還元剤貯蔵タンク11を効率よく冷却することができる。
また、冷気は下方に、アンモニアは上方にと分離作用を利用できる。
本発明の第2実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システムについて、図6を参照しながら説明する。
図6は本実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システムを具備した船舶の概略の構成を示す図である。
図6に示すように、本実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システム10は、ブリーザーバルブ49の代わりに、シールタンク71が設けられているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
なお、図6中の符号72は、シールタンク71内に水を補給するための補給用配管である。
また、排気ファン50が、換気機能分のみの誘引ファン(図示せず)と、排気を希釈する機能の排気ファン(図示せず)とに分けられている場合には、上述した第1実施形態における排気を希釈する機能の排気ファン(図示せず)を不要とすることができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
本発明の第3実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システムについて、図7を参照しながら説明する。
図7は本実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システムを具備した船舶の概略の構成を示す図である。
図7に示すように、本実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システム10は、シールタンク71の代わりに、ドラフター(内圧調整手段)81が設けられているという点で上述した第2実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第2実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
また、換気空気だけで希釈排出できない場合は、ドラフター81等を使って希釈空気を追加して安全濃度にすることが可能となる。
なお、図6中の符号72は、シールタンク71内に水を補給するための補給用配管である。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
本発明の第4実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システムについて、図8を参照しながら説明する。
図8は本実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システムを具備した船舶の概略の構成を示す図である。
図8に示すように、本実施形態に係る舶用SCR還元剤供給システム10は、還元剤貯蔵タンク11および還元剤供給装置12が、船舶1の暴露甲板3よりも下方に設けられた還元剤貯蔵タンク室31内および還元剤供給装置室32内にそれぞれ収容されているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
すなわち、上述した第1実施形態では、ダクト38の一端が他端よりも鉛直方向において上方に位置し、ダクト38が他端から一端にかけて上り勾配になるようにして、ダクト38内を通過する外気が他端から一端にかけて上昇していくようにダクト38が配置されているのに対して、本実施形態では、ダクト38の一端が他端よりも鉛直方向において下方に位置し、ダクト38が他端から一端にかけて下り勾配になるようにして、ダクト38内を通過する外気が他端から一端にかけて下降していくようにダクト38が配置されている。
(1)還元剤供給管23内部で気泡が発生した場合でも、気泡は還元剤供給管23の内部を上方へ行くため、還元剤供給装置12を構成するとともに、還元剤噴射ノズル13に加圧された還元剤を吐出する(供給する)ポンプに影響を及ぼすことなく、還元剤を安定して供給することができる。
(2)還元剤貯蔵タンク11が船舶1内(船内)にあるため、外気からの入熱(直射日光等含む)を防ぐことができ、冷却を容易なものとすることができる。
(3)還元剤が還元剤供給管23から漏洩した場合でも、換気の流れと同じ方向に落下するため、ダクト38内に残り難くすることができる。
(4)還元剤供給装置室32の床面と還元剤噴射ノズル室36の床面とを連通するようにして配置された船外排出管(ドレンライン)91を廃止する(不要とする)ことができ、船外排出管91を短くすることができて、還元剤による危険を減らすことができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
例えば、還元剤供給管21および/または還元剤供給管23の内周面および/または外周面に、フィンやディンプルを設けるようにして、還元剤供給管21,23の熱伝達性を向上させるようにしてもよい。
これにより、還元剤が漏れ出して(漏洩して)、還元剤貯蔵タンク室31の床面、還元剤供給装置室32の床面、還元剤噴射ノズル室36の床面に還元剤が貯まってしまった場合でも、還元剤を安全に船外に排出することができて、乗組員の安全性をさらに確保することができるようになる。
2 舶用内燃機関
10 舶用SCR還元剤供給システム
11 還元剤貯蔵タンク
13 還元剤噴射ノズル
14 脱硝反応器
21 (第1の)還元剤供給管
22 (第1の)煙道
23 (第2の)還元剤供給管
31 還元剤貯蔵タンク室
34 (第1の)ダクト
36 分配管チャンバー(還元剤噴射ノズル室)
38 (第2の)ダクト
40 外気取入口
46 排気口
49 ブリーザーバルブ(内圧調整手段)
51 ガス検出器
62 空気冷却装置(第1の冷却手段)
71 シールタンク(内圧調整手段)
81 ドラフター(内圧調整手段)
Claims (7)
- 還元剤が貯蔵された還元剤貯蔵タンクと、
舶用内燃機関から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する触媒を備えた脱硝反応器と、
前記舶用内燃機関と前記脱硝反応器とを連通する煙道内に、その先端部が露出するようにして設けられ、前記還元剤貯蔵タンクに貯蔵された還元剤を、前記煙道内を通過する排気ガスに向かって噴出させる還元剤噴射ノズルと、
前記還元剤貯蔵タンクに貯められた還元剤を前記還元剤噴射ノズルに導く還元剤供給管と、を備え、
前記舶用内燃機関から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する舶用SCR還元剤供給システムであって、
前記還元剤貯蔵タンクを収容する還元剤貯蔵タンク室と、
前記還元剤噴射ノズルの基端部を収容する還元剤噴射ノズル室と、
前記還元剤供給管を収容するダクトと、
を備え、
船外に開口する外気取入口から取り入れられた外気を、前記還元剤貯蔵タンク室、前記還元剤噴射ノズル室、及び前記ダクトの内側に導き、該内側の換気に利用した後、船外に開口する排気口から排出させるようにしたことを特徴とする舶用SCR還元剤供給システム。 - 前記還元剤貯蔵タンク室内の上方、前記還元剤噴射ノズル室内の上方に、ガス検出器がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の舶用SCR還元剤供給システム。
- 前記還元剤貯蔵タンクに、内圧を所定の範囲内に保つ内圧調整手段が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の舶用SCR還元剤供給システム。
- 前記還元剤貯蔵タンク室内または前記還元剤貯蔵タンクに、前記還元剤貯蔵タンクを冷却して、前記還元剤貯蔵タンク内に存する還元剤を冷却する第1の冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の舶用SCR還元剤供給システム。
- 前記還元剤噴射ノズルに加圧された還元剤を吐出するポンプの吸入口近傍に、前記還元剤供給管を介して前記還元剤貯蔵タンクから供給された還元剤を冷却する第2の冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の舶用SCR還元剤供給システム。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の舶用SCR還元剤供給システムを具備していることを特徴とする舶用排気ガス脱硝装置。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の舶用SCR還元剤供給システムまたは請求項6に記載の舶用排気ガス脱硝装置を具備していることを特徴とする船舶。
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