JPH0752001B2 - NOx decomposition reduction method by reburning - Google Patents

NOx decomposition reduction method by reburning

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JPH0752001B2
JPH0752001B2 JP1076133A JP7613389A JPH0752001B2 JP H0752001 B2 JPH0752001 B2 JP H0752001B2 JP 1076133 A JP1076133 A JP 1076133A JP 7613389 A JP7613389 A JP 7613389A JP H0752001 B2 JPH0752001 B2 JP H0752001B2
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combustion
combustion chamber
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新一 後藤
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、内燃機関の排気ガス中に含まれるNOx(酸化
窒素)を再燃焼により分解低減するためのNOx分解低減
方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a NOx decomposition reduction method for decomposing and reducing NOx (nitrogen oxide) contained in exhaust gas of an internal combustion engine by recombustion.

[従来の技術] ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガ
ス中には有害成分であるNOxが含まれており、このNOxを
除去して無害化した後でなければ大気に放出することが
できない。ところが、内燃機関がディーゼルエンジンで
ある場合には、排気ガスに酸素と媒とが含まれているた
め、NOxの低減に触媒方式を使用することができない。
[Prior Art] Exhaust gas emitted from an internal combustion engine such as a diesel engine contains NOx, which is a harmful component, and can be released to the atmosphere only after removing this NOx to render it harmless. Can not. However, when the internal combustion engine is a diesel engine, since the exhaust gas contains oxygen and a medium, it is not possible to use the catalytic method for reducing NOx.

このような触媒方式によらないNOxの低減方法として、
従来より、排気ガス再循環方式や複数のバーナを用いた
還元燃焼方式等が知られているが、いずれも装置が大が
かりになってコスト高になるという欠点があり、簡単な
方式でNOxで有効を低減することのできる低減方法の出
現が嘱望されている。
As a NOx reduction method that does not rely on such a catalyst system,
Conventionally, exhaust gas recirculation method and reduction combustion method using multiple burners are known, but all of them have the disadvantage that the device becomes large and the cost is high, and simple method is effective for NOx It is hoped that a reduction method capable of reducing the above will appear.

このようなNOxの低減に有効に利用できる方法として
は、特開昭54−84628号公報に開示されているような燃
焼脱硝方法がある。この燃焼脱硝方法は、段階燃焼機構
と排気ガス循環燃焼機構を利用し、窒素酸化物を多量に
含有する排気ガス中の上記窒素酸化物を除去しようとす
るものであるが、本発明者の長期にわたる実験、研究に
より、それと同様な手段で排気ガスを燃焼室内において
再循環させて還元燃焼させる場合に、その燃焼のための
燃料の選択により、極めて効果的にNOxを低減できるこ
とを確かめた。
As a method that can be effectively used to reduce such NOx, there is a combustion denitration method as disclosed in JP-A-54-84628. This combustion denitration method utilizes a staged combustion mechanism and an exhaust gas circulation combustion mechanism to remove the above-mentioned nitrogen oxides in the exhaust gas containing a large amount of nitrogen oxides. The experiments and researches conducted in this study confirmed that NOx can be reduced extremely effectively by selecting the fuel for combustion when exhaust gas is recirculated and reductively combusted in the combustion chamber by a similar method.

[発明が解決しようとする課題] 本発明は、かかる知見に基づくものであり、その技術的
課題は、内燃機関から排出される排気ガスを燃焼室内に
おいて再循環させて還元燃焼させる場合に、その燃焼の
ための燃料の選択により空燃比の全領域において排気ガ
ス中のNOxを効果的に低減する方法を提供することにあ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention is based on such findings, and its technical problem is to reduce the exhaust gas exhausted from an internal combustion engine by recirculating it in the combustion chamber for reduction combustion. It is an object of the present invention to provide a method for effectively reducing NOx in exhaust gas in the entire air-fuel ratio region by selecting a fuel for combustion.

[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するための本発明のNOx分解低減方法
は、内燃機関から排出される排気ガスを取込口を通して
燃焼室に取り込み、取り込んだ排気ガスを燃焼室内にお
いて燃焼させると共に、その燃焼ガスをその燃焼室内の
リサーキュレータにより再循環させて還元燃焼させるNO
x分解低減方法において、上記燃焼室における排気ガス
を燃焼させるための燃料としてエタノールを用いること
を特徴とするものである。
[Means for Solving the Problem] A method for decomposing NOx of the present invention for solving the above problem is to take in exhaust gas discharged from an internal combustion engine into a combustion chamber through an intake port, and take the taken-in exhaust gas into the combustion chamber. NO, which causes combustion gas to be re-circulated by a recirculator in the combustion chamber and is reduced and burned.
In the x decomposition reduction method, ethanol is used as a fuel for burning the exhaust gas in the combustion chamber.

[作 用] 取込口から燃焼室内に取り込まれた排気ガスは、この燃
焼室内において燃料の供給により燃焼し、その燃焼ガス
はリサーキュレータにより再循環し、リサーキュレータ
の前方で部分的に還元燃焼する。この還元燃焼により水
素(H2)や一酸化炭素(CO)、トータルハイドロカーボ
ン(THC)等の還元物質が生成し、これらの還元物質に
よって排気ガス中のNOxが還元分解される。
[Operation] The exhaust gas taken into the combustion chamber through the intake port is burned by the supply of fuel in this combustion chamber, and the combustion gas is recirculated by the recirculator and partially reduced and burned in front of the recirculator. To do. This reducing combustion produces reducing substances such as hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO) and total hydrocarbon (THC), and these reducing substances reduce and decompose NOx in the exhaust gas.

この場合に、上記燃料としてはエタノールを用いるが、
それにより、後述する実施例において明確にしているよ
うに、空燃比の全領域においてNOxの効果的な分解が得
られる。その理由は、THCが全領域にわたってかなりの
高濃度で生成し、このTHCが完全の役割を果たすためで
あると考えられる。
In this case, ethanol is used as the fuel,
As a result, effective decomposition of NOx is obtained in the entire range of the air-fuel ratio, as will be made clear in the examples described later. The reason is considered to be that THC is produced at a considerably high concentration over the entire region, and this THC plays a complete role.

[実施例] 第1図は、本発明の方法を実施するための再燃焼器の構
成を示している。
Example FIG. 1 shows the structure of a recombustor for carrying out the method of the present invention.

同図において、1は燃焼器の筺体、2は該筺体1の内部
に形成された燃焼室であって、この燃焼室2の一側に
は、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排
気ガスを取り込むための取込口3が設けられ、燃焼室2
の他側には、燃焼ガスを排出するための排出口4が設け
られている。
In the figure, 1 is a casing of a combustor, 2 is a combustion chamber formed inside the casing 1, and one side of this combustion chamber 2 is exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine. Is provided with an intake port 3 for taking in the combustion chamber 2
An exhaust port 4 for exhausting combustion gas is provided on the other side.

上記取込口3における燃焼室2の外側の部分には、排気
ガスを燃焼室2に導くための導管5と、燃料を噴射する
噴射ノズル6とが配設され、この導管5には、排気ガス
を絞り込むための先細り状に形成された整流板7と旋回
板8(第2図参照)とが取り付けられ、これらの整流板
7と旋回板8とによる排出ガスの絞り込みにより、燃料
と排気ガスとの混合状態を良好にすると共に、排気ガス
の流速を高めるようにしている。
A conduit 5 for guiding exhaust gas to the combustion chamber 2 and an injection nozzle 6 for injecting fuel are arranged in a portion of the intake port 3 outside the combustion chamber 2, and the conduit 5 has exhaust gas. A rectifying plate 7 and a swirling plate 8 (see FIG. 2) formed in a tapered shape for narrowing down the gas are attached, and the exhaust gas is narrowed down by the rectifying plate 7 and the swirling plate 8 to reduce fuel and exhaust gas. In addition to improving the mixing state with the exhaust gas, the flow rate of exhaust gas is increased.

また、燃焼室2の内部における取込口3の開口部分に
は、この燃焼室2内で燃焼した燃焼ガスを再循環させる
ためのリサーキュレータ9が取り付けられている。この
リサーキュレータ9は、第2図及第3図から明らかなよ
うに、均一直径の円筒部10と先細り状に絞られたテーパ
ー部11とからなり、その内壁面に複数の旋回板12を軸線
に対して傾斜させた状態に取り付けたもので、上記テー
パー部11を取込口3側に向け、この取込口3との間に吸
引用の間隙13を保った状態で複数の取付部材14により固
定されている。
A recirculator 9 for recirculating the combustion gas burned in the combustion chamber 2 is attached to the opening of the intake port 3 inside the combustion chamber 2. As is clear from FIGS. 2 and 3, this recirculator 9 is composed of a cylindrical portion 10 having a uniform diameter and a tapered portion 11 that is tapered, and a plurality of swivel plates 12 are provided on the inner wall surface of the swirl plate 12. The taper portion 11 is attached in a state of being inclined with respect to the inlet port 3 side, and a plurality of mounting members 14 are provided with a suction gap 13 maintained between the tapered portion 11 and the inlet port 3. It is fixed by.

一方、燃焼室2内における排出口4側の部分には、燃焼
ガスを迂回状態で排出させるためのプレート15が設けら
れ、このプレート15によって燃焼室2内の圧力を高める
ようにしている。
On the other hand, a plate 15 for discharging the combustion gas in a detoured state is provided in the portion of the combustion chamber 2 on the exhaust port 4 side, and the pressure in the combustion chamber 2 is increased by this plate 15.

なお、図中16は点火用のスパークプラグである。Reference numeral 16 in the figure is a spark plug for ignition.

上記構成を有する再燃焼器においては、ノズル6から供
給する燃料としてエタノールを用い、取込口3から導管
5の整流板7を通じて燃焼室2内に取り込まれた排気ガ
スは、この燃焼室2内においてノズル6からのエタノー
ルの供給により燃焼される。燃焼した燃焼ガスは、燃焼
室2内に拡散したあと、その一部はプレート15を迂回し
て排出口4から外部に流出するが、残りの燃焼ガスは、
リサーキュレータ9の回りを取込口3の方向へ流動し、
この取込口3から燃焼室2に高速で流入する排気ガスに
より間隙13を通じて吸引され、リサーキュレータ9の前
方に再循環して部分的に還元燃焼する。
In the re-combustor having the above-mentioned configuration, ethanol is used as the fuel supplied from the nozzle 6, and the exhaust gas taken into the combustion chamber 2 through the straightening plate 7 of the conduit 5 from the intake port 3 becomes the exhaust gas inside the combustion chamber 2. In, the fuel is burned by the supply of ethanol from the nozzle 6. The burned combustion gas diffuses into the combustion chamber 2, and then a part of the combustion gas bypasses the plate 15 and flows out to the outside from the discharge port 4, but the remaining combustion gas is
Flow around the recirculator 9 toward the inlet 3,
Exhaust gas flowing into the combustion chamber 2 at a high speed from the inlet 3 is sucked through the gap 13, recirculated in front of the recirculator 9 and partially reduced and burned.

その際、排出口4に設けたプレート15によって燃焼ガス
がストレートに排出されないようになっているから、燃
焼室2内の圧力は上昇し、燃焼ガスの循環効率は高くな
る。而して、この還元燃焼により水素(H2)や一酸化炭
素(CO)、トータルハイドロカーボン(THC)等の還元
物質が生成し、これらの還元物質によって排気ガス中の
NOxが高温下において還元分解される。
At this time, since the combustion gas is prevented from being discharged straight by the plate 15 provided at the discharge port 4, the pressure in the combustion chamber 2 increases and the circulation efficiency of the combustion gas increases. Thus, this reducing combustion produces reducing substances such as hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), and total hydrocarbon (THC), and these reducing substances cause a reduction in the exhaust gas.
NOx is reductively decomposed at high temperature.

排気ガスの燃焼に上記エタノールを用いると、以下に説
明する実施例において明確にしているように、空燃比の
全領域においてNOxの効果的な分解が得られる。その理
由は、THCが全領域にわたってかなりの高濃度で生成
し、このTHCが還元の役割を果たすためであると考えら
れる。
When the above ethanol is used for combustion of exhaust gas, effective decomposition of NOx is obtained in the entire range of the air-fuel ratio, as will be made clear in the examples described below. The reason is considered to be that THC is produced at a considerably high concentration over the entire region and this THC plays a role of reduction.

第4図及び第5図は、上述の再燃焼器を使用して行った
NOx低減実験の結果について示すもので、第4図は燃料
として白灯油を用いた比較例、第5図は燃料としてエタ
ノールを使用した実施例である。これらの実験は、予め
NOを一定混合させた空気を再燃焼器に供給し、燃料とし
て白灯油又はエタノールを燃焼させた場合のNO及びNOx
の濃度と燃焼室温度とを、空燃比に対して調べたもので
ある。
Figures 4 and 5 were made using the reburner described above.
The results of the NOx reduction experiment are shown. Fig. 4 shows a comparative example using white kerosene as a fuel, and Fig. 5 shows an example using ethanol as a fuel. These experiments
NO and NOx when air with a certain mixture of NO is supplied to the reburner and white kerosene or ethanol is burned as fuel
And the temperature of the combustion chamber are investigated with respect to the air-fuel ratio.

第4図の比較例の場合には、空燃比が8付近で、供給NO
濃度640ppmに対して、排出ガスのNO濃度270ppm、NOx濃
度290ppmと1/2以下に分解され、また、空燃比14の当量
付近では、供給NO濃度430ppmに対して、排出ガスのNO濃
度280ppm、NOx濃度300ppmと約1/3程度低減されている
が、空燃比が20を越えると、供給NO濃度に対し、排出ガ
ス中のNO,NOx濃度が約1割程度しか低減されず、空燃比
の全領域においてNOxの効果的な分解を行うことができ
ない。これは、空燃比が18付近までは再循環燃焼が効率
良く行われ、COなどの還元物質によるNOの分解が進む
が、空燃費が大きい場合には、酸素濃度が高くなってNO
の分解が抑制されるため、低減効果が少ないものと推測
される。
In the case of the comparative example of FIG. 4, when the air-fuel ratio is around 8, the supply NO
For concentration 640ppm, NO concentration of exhaust gas 270ppm, NOx concentration 290ppm and decomposed to less than 1/2, and in the vicinity of the equivalent of air-fuel ratio 14, supplied NO concentration 430ppm, NO concentration of exhaust gas 280ppm, The NOx concentration is 300ppm, which is reduced by about 1/3, but when the air-fuel ratio exceeds 20, the NO and NOx concentrations in the exhaust gas are reduced by only about 10% of the supplied NO concentration, and the air-fuel ratio NOx cannot be effectively decomposed in all regions. This is because recirculation combustion is efficiently performed up to an air-fuel ratio of around 18, and NO is decomposed by reducing substances such as CO, but when the air-fuel ratio is high, the oxygen concentration increases and NO
It is presumed that the reduction effect is small because the decomposition of is suppressed.

これに対し、第5図のエタノールを燃料とする実施例の
場合には、全領域においてNOxの効率的な分解が認めら
れる。その理由は、エタノールの場合、THCが全領域に
わたってかなりの高濃度で生成し、このTHCが還元の役
割を果たすためであると思われる。このことは、THCの
生成が少ない当量比付近ではNOxの低減が抑えられてい
ることからも理解される。
On the other hand, in the case of the embodiment in which ethanol is used as the fuel of FIG. 5, efficient decomposition of NOx is observed in all regions. The reason seems to be that in the case of ethanol, THC is produced at a considerably high concentration over the entire region, and this THC plays a role of reduction. This is also understood from the fact that the reduction of NOx is suppressed in the vicinity of the equivalence ratio where the production of THC is small.

[発明の効果] 以上に詳述したように、本発明の方法によれば、内燃機
関から排出される排気ガスを燃焼室内において再循環さ
せて還元燃焼させるための燃料としてエタノールを用い
ることにより、還元燃焼で生成する水素や一酸化炭素、
トータルハイドロカーボン等の還元物質による排気ガス
中のNOxの還元分解を空燃比の全領域において効果的に
低減することができる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the method of the present invention, by using ethanol as a fuel for recirculating exhaust gas discharged from the internal combustion engine in the combustion chamber to perform reductive combustion, Hydrogen and carbon monoxide produced by reducing combustion,
It is possible to effectively reduce the reduction decomposition of NOx in the exhaust gas by the reducing substance such as total hydrocarbon in the entire range of the air-fuel ratio.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る再燃焼器の一実施例を示す断面
図、第2図はその要部拡大断面図、第3図はその側面
図、第4図及び第5図は実験結果を示す線図である。 2……燃焼室、3……取込口、 9……リサーキュレータ。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a recombustor according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of an essential part thereof, FIG. 3 is a side view thereof, and FIGS. 4 and 5 show experimental results. It is a diagram showing. 2 ... Combustion chamber, 3 ... Intake port, 9 ... Recirculator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内燃機関から排出される排気ガスを取込口
を通して燃焼室に取り込み、取り込んだ排気ガスを燃焼
室内において燃焼させると共に、その燃焼ガスをその燃
焼室内のリサーキュレータにより再循環させて還元燃焼
させるNOx分解低減方法において、 上記燃焼室における排気ガスを燃焼させるための燃料と
してエタノールを用いる、 ことを特徴とする再燃焼によるNOx分解低減方法。
1. An exhaust gas discharged from an internal combustion engine is taken into a combustion chamber through an intake port, the taken-in exhaust gas is burned in the combustion chamber, and the combustion gas is recirculated by a recirculator in the combustion chamber. A method for reducing NOx decomposition by reburning, wherein ethanol is used as a fuel for burning the exhaust gas in the combustion chamber in the method for reducing NOx decomposition by reducing combustion.
JP1076133A 1989-03-28 1989-03-28 NOx decomposition reduction method by reburning Expired - Lifetime JPH0752001B2 (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5484628A (en) * 1977-12-16 1979-07-05 Toyo Tire & Rubber Co Ltd Improved combustion denitration method

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5484628A (en) * 1977-12-16 1979-07-05 Toyo Tire & Rubber Co Ltd Improved combustion denitration method

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