JPH0791229A - ディーゼルエンジン発電機の排気ガス脱硝方法及び装置 - Google Patents

ディーゼルエンジン発電機の排気ガス脱硝方法及び装置

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JPH0791229A
JPH0791229A JP5234526A JP23452693A JPH0791229A JP H0791229 A JPH0791229 A JP H0791229A JP 5234526 A JP5234526 A JP 5234526A JP 23452693 A JP23452693 A JP 23452693A JP H0791229 A JPH0791229 A JP H0791229A
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清二 松尾
Eisei Oide
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 還元剤としてディーゼル燃料やプロパンガス
等炭化水素を用い、酸化・還元触媒反応によりディーゼ
ルエンジン発電機の排気ガスの脱硝を図るもので、触媒
反応に供する排気ガス温度を比較的狭い温度範囲に制御
して高脱硝率を維持できると共に、エネルギーの有効利
用が図れ、コンパクトで経済的な脱硝方法及び装置を得
る。 【構成】 発電機の負荷変化量と触媒反応器給気側の排
気ガス温度変化量の検出に即応して信号を出力する制御
機構を設け、この出力信号により、ラジェータの温風を
利用してエンジンの取り入れ空気の温度制御を行い、ま
た、ラジェータ部の冷却手段を操作するなどしてエンジ
ンの冷却水の温度制御を行って、エンジンの運転温度を
変化させ、排気ガスを適切な温度範囲に安定させて触媒
反応器に供給する方法及び装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル発電機から
の排気ガスを触媒の存在下で処理し、含有窒素酸化物を
除去する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、大気汚染に関しては、世論の高ま
りから、法的規制も厳しくなりつつあり、特に、ディー
ゼルエンジンを駆動源とする発電機等作業機における排
気ガス中の窒素酸化物に対する問題が深刻になってい
る。このような排気ガスを処理して窒素酸化物を除去す
る方法としては、現在、還元剤を用いた触媒反応方式に
よる脱硝方法が最も有利なものとされており、この還元
剤としてはアンモニアや炭化水素燃料が使用されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、還元剤
としてアンモニアを用いる方法は、アンモニアが危険物
であり、特に、比較的小規模な可搬型のディーゼルエン
ジン発電機においては、添加量が増えると危険性が大き
く、適用は実質的に困難な状況にある。また、炭化水素
を還元剤として用いる方法にあっては、触媒反応は比較
的高温度の温度範囲内で好適に行われるものであるが、
その反応温度範囲が狭い上に、特に野外作業用として用
いられる可搬型ディーゼルエンジン発電機の場合、照明
具、溶接機、バイブロハンマ等種々の負荷が接続されて
おり、定格負荷で連続的に運転されることが少なく、急
激な負荷変動の下で運転されているのが実状で、排気ガ
スの温度変動が著しく、触媒反応層における温度を安定
して適正な温度範囲内に維持することは困難であって、
脱硝効率が非常に悪いという問題があった。
【0004】本発明は、上記の問題点に鑑み、触媒反応
の還元剤として、危険性が少なく、一般的に入手し易
く、比較的貯留や取り扱いが容易なディーゼル燃料、灯
油、プロパンガス等の炭化水素を使用し、ディーゼルエ
ンジン発電機の負荷変動にも容易に追随して触媒反応器
内に導入される排気ガスの温度を適正に保持して脱硝効
率が高く、エネルギーの有効利用が図れ、設備としても
コンパクトで経済性があり、従って野外電源として使用
される可搬型のディーゼルエンジン発電機においても好
適に使用できる触媒反応方式の脱硝方法及び脱硝装置の
提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、触媒反応器において、還元剤として炭化
水素を用い、酸化・還元反応により、エンジンの排気ガ
ス含有窒素酸化物を低減するディーゼルエンジン発電機
の排気ガス脱硝方法及び装置であって、負荷検出手段に
よる前記ディーゼルエンジン発電機の負荷変化量の検出
と温度検出手段による前記触媒反応器への供給排気ガス
の温度変化量の検出に基づいて、ラジェータとエンジン
間を循環するエンジン冷却水の温度を制御すると共に、
エンジンの吸気として外気とラジェータからの温風とを
混合制御し、エンジンの運転温度を変えることによって
エンジンからの排気ガスの温度を制御するディーゼルエ
ンジン発電機の排気ガス脱硝方法を、また、外気を吸入
して前記エンジンに供給する吸気パイプと、一端を前記
エンジンのラジェータ前方に開口してエンジン付設のク
ーリングファンによってラジェータから排出される温風
を吸入する温風吸入ダクトと、前記吸気パイプに介設さ
れて前記温風吸入ダクトの他端を接続しサーボモータの
操作により前記温風と前記外気とを混合比を調整して前
記エンジンに供給する吸気混合弁と、前記ラジェータの
冷却水循環パイプに介設されて循環流量を制御する流量
制御弁と、前記発電機の負荷変化量を検出して信号を出
力する負荷検出器と、前記触媒反応器の吸気側の排気ガ
スの温度変化量を検出して信号を出力する温度検出器
と、前記負荷検出器からの信号と前記温度検出器からの
信号を入力して前記サーボモータと前記流量制御弁とを
制御操作する制御器とを備えるディーゼルエンジン発電
機の排気ガス脱硝装置を、さらに、前記流量制御弁を設
けることなく、前記クーリングファンに換えてエンジン
から独立して作動される電動ファンを設けると共に、前
記制御器は前記流量制御弁に換えて前記電動ファンの回
転数を制御操作する制御器を備えるディーゼルエンジン
発電機の排気ガス脱硝装置を提案するものである。
【0006】
【作用】ディーゼルエンジン発電機のエンジン稼働に伴
い、発生する排気ガスは排気ガス系路において還元剤と
して炭化水素を付加されて触媒反応器に供給される。触
媒反応器に供給された排気ガスは触媒の存在下で炭化水
素により含有窒素酸化物が還元されて清浄化し、大気中
に放出される。
【0007】還元剤として炭化水素を用いた場合、図2
に示したように、触媒層を通過する排気ガスの温度は少
なくとも300〜600℃を必要とし、70%以上の脱
硝率を得るには約400〜550℃、80%以上の脱硝
率を得るには約400〜500℃にする必要がある。
【0008】発電機の負荷が定格以下の場合には、負荷
検出器がその負荷変化量を検出し、信号を出力して制御
器に伝え、また触媒反応器の吸気側個所の排気ガス温度
が低い場合には、温度検出器が温度変化量を検出し、信
号を出力して制御器に伝える。制御器はこれらの信号に
即応して信号を出力し、ラジェータ又はその近傍に設け
た流量制御弁を閉操作し、或いは、冷却用電動ファンの
回転数を抑える等によってエンジンの冷却水の冷却を抑
えて、エンジンの運転温度を高め、もって排気ガスの温
度を上昇させることができ、また、エンジンの吸気パイ
プに介設した吸気混合弁等において、サーボモータによ
りこの吸気混合弁を操作する等をしてラジェータ前方か
ら吸引した温風を混合することによって、エンジンの取
り入れ空気の温度を高め、エンジンの燃焼条件を変えて
その排気ガスの温度を高め、適切な脱硝反応温度にする
ことができる。
【0009】
【実施例】以下、実施例を示す図面により本発明の排気
ガス脱硝方法及び装置を説明する。図1はディーゼルエ
ンジン発電機に付設した本発明の第1実施例における排
気ガス脱硝装置の概略構成図であり、図2は該排気ガス
脱硝装置における反応温度と脱硝率の関係を示す図表で
ある。
【0010】図1において、ディーゼルエンジン発電機
1は78PSのエンジン馬力を有し、発電機容量は60
KVAであって、発電機部2とエンジン部3を備え、エ
ンジン部3からは200Nm3 の排気ガスを排出する。
エンジン部3から排気ガスを導出する排気マニホールド
4には排気ガス導管5を接続し、この排気ガス導管5を
触媒反応器6に接続させてある。排気ガス導管5には、
還元剤としてディーゼル燃料を噴入させるノズル7を取
り付け、ホース8を介して燃料タンク9に接続してあ
る。触媒反応器6は円筒状に形成してゼオライト系の酸
化・還元触媒を充填し、排気ガスは、図示矢印のよう
に、その入口部6aから中央部に導入され、さらに放射
方向に触媒層を通過し、出口部6bに至るようにされて
いる。そして、この出口部6bには排気尾管10に接続
してあり、清浄排気ガスを大気に排出できるようにして
ある。
【0011】本実施例の排気ガス脱硝装置においては、
発電機部2の負荷状況と触媒反応器6に供給される排気
ガスの温度状況に応じて、エンジン部3の冷却水の循環
量を制御する流量制御弁11とエンジン部3の取り入れ
空気の温度を制御する吸気混合弁12を設け、この流量
制御弁11と吸気混合弁12を制御器13で制御操作す
るようにしてある。即ち、エンジン部3のウォータジャ
ケット(図示せず)からラジェータ14に熱水を送る下
部水管15に流量制御弁11を介設すると共に、エンジ
ン部3のラジェータ14の前方に、断熱材で保温措置を
施した温風吸入ダクト16の開口を臨ませ、この温風吸
入ダクト16とエンジン部3に外気を供給する吸気パイ
プ17とを、吸気混合弁12を介してエンジン部3のエ
アクリーナ18に接続すると共に、吸気混合弁12を制
御操作するサーボモータ19を設けてある。そして、発
電機部2にはディーゼルエンジン発電機1の負荷変化量
を検出する負荷検出器20を付設し、また、前記触媒反
応器6の入口部6aを通過する排気ガスの温度変化量を
検出する温度検出器21を設け、制御器13は前記負荷
変化量及び温度変化量の検出信号W及びTを入力し、そ
れに基づいて、軽負荷時には、信号Qvを出力して流量
制御弁11を操作し、エンジン部3とラジェータ14間
を循環する冷却水の流量を制御してその温度を調整し、
それによって、エンジンの運転温度を調整することがで
きるようにしてあり、また,中高負荷時には、信号Qm
を出力してサーボモータ19を作動させ、吸気混合弁1
2を開閉操作して前記温風を吸気パイプ17からの外気
に混合することによって、エアクリーナ18を経由して
エンジン部3に入る空気の温度を調整することができる
ようにしてある。なお、23はエンジン部3の排気マニ
ホールド4と触媒反応器6の出口部6bの窒素酸化物濃
度と酸素濃度を測定し脱硝率を計測するモニタ用窒素酸
化物、酸素計測器である。
【0012】以上の排気ガス脱硝装置において、触媒反
応器6内では、触媒の存在の下で、排気ガス中の窒素酸
化物とディーゼル燃料との酸化・還元反応が行われ、窒
素酸化物は還元されて窒素を生成し、無害化する。本発
明者等は、前記のように、前記触媒反応器6内における
触媒反応による窒素酸化物の分解率は、約400〜55
0℃において70%以上、約400〜500℃という比
較的狭い温度幅で80%以上となることを見出している
が、ディーゼルエンジン発電機1の無負荷時や軽負荷時
における排気ガスの温度は200〜250℃程度で、こ
のままの温度では触媒反応器6に導入されたとしても、
殆ど触媒反応は行われない状況にある。このような無負
荷時または軽負荷時には、特に負荷検出器20からの信
号Wに基づいて制御器13の演算ルーチンによる出力信
号Qvにより流量制御弁11を作動させ、エンジン部3
の冷却水の循環を抑えてエンジンを高温運転状態にして
排気ガス温度を急速に高めることができる。
【0013】エンジン部3からの排気ガスは、排気ガス
導管5の途中でディーゼ燃料が噴入添加され、また環境
温度により冷却されたりして、その温度が低下するの
で、触媒反応器6の入口部6aにおいて温度が監視さ
れ、温度検出器21が検出する温度変化量が低温度を示
す場合は、制御器13は、その入力信号Tに応じて出力
信号Qmによりサーボモータ19を作動させ、吸気混合
弁12の開度を温風側に大としてエンジン部3の吸気温
度を上昇させ、エンジン部3の燃焼温度を高め、エンジ
ン部3からの排気ガスの温度を上昇させるように動作す
る。そして、前記検出温度変化量が高温度を示す場合
は、制御器13は、出力信号Qmに応じて、吸気混合弁
11の開度を外気側に大とするので必然的に外気が多量
に吸気され、従って、エンジン部3においては、吸気温
度が降下するために燃焼温度は低くなり、排気ガスの温
度を低下させるように動作するので、触媒反応器6に供
給される排気ガスは前記のような適正な温度に安定する
ようになる。
【0014】以上の第1実施例の装置においては、流量
制御弁11によりエンジン部3とラジェータ14間の冷
却水循環量を調整することにより、軽負荷時におけるエ
ンジンの運転温度を変化させて排気ガスの温度調整でき
るようにしたが、通常のエンジン冷却システムにおける
温度調整手段としては、これに限ることなく、例えば、
ラジェータ14におけるファンの冷却能力を調整する手
段によることもできる。図3は、ラジェータ14からの
排出温風の温度を調整すると共にエンジン部3への循環
冷却水の温度を調整する手段として、エンジン直結のク
ーリングファン22に換えて独立の電動ファン24を用
いた第2実施例の要部を示した図であり、電動ファン2
4と直接関連する箇所以外の構成については図示を省略
してある。電動ファン24は発電機からの電力で強力に
作動するようにしてあり、エンジンの軽負荷時には、負
荷検出器による発電機部2の負荷変化量の検出により制
御器13から信号Qvが出力され、電動ファン24の回
転数を減少させ、風量を抑制してラジェータ14におけ
る循環冷却水の温度を上昇させることにより、エンジン
を高温運転させて排気ガスの温度を高めることができる
ようにしてある。この第2実施例の場合、ラジェータ1
4の下部水管25には第1実施例における流量制御弁は
不要となり、ラジェータと電動ファンを自由な場所に設
置できる利点がある。以上の実施例では、制御器13の
出力信号Qvを軽負荷時の出力信号とし、出力信号Qm
を中高負荷時の出力信号としてその作用を分けたが、こ
の組み合わせ方は任意である。
【0015】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ディーゼルエンジン発電機からの排気ガスの
加熱手段として、発電機負荷と、触媒反応器への供給排
気ガス温度の変化量から即応的にエンジンの吸気温度を
制御し、運転温度を変えられるようにしているので、次
のような効果が得られる。
【0016】(1)発電機の負荷変動によるエンジン部
からの排気ガスの温度変動にも容易に追随して、触媒反
応に供する排気ガス温度を適正な温度範囲に維持し、安
定して高脱硝効率を維持できる。 (2)還元剤として危険性が少なく、且つ、エンジン燃
料等入手が容易で取り扱い性のよい炭化水素が利用でき
る。 (3)ラジェータからの排出温風の熱エネルギーを効率
的に利用できる。 (4)吸気混合弁や流量制御弁の設置にも制約が少な
く、比較的コンパクトな設備として取り付けられ、野外
作業用のディーゼルエンジン発電機用としても好適で、
経済性が高い。 (5)ラジェータの冷却用として独立の電動ファンを用
いる場合にあっては、ラジェータとファンを自由な場所
に設置できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ディーゼルエンジン発電機に付設した本発明の
第1実施例による排気ガス脱硝装置の概略構成図であ
る。
【図2】図1の排気ガス脱硝装置における反応温度と脱
硝率の関係を示す図表である。
【図3】本発明の第2実施例による排気ガス脱硝装置に
おける電動ファンの配置状況を示す部分構成図である。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン発電機 2 発電機部 3 エンジン部 4 排気マニホールド 5 排気ガス導管 6 触媒反応器 7 ノズル 8 ホース 9 燃料タンク 10 排気尾管 11 流量制御弁 12 吸気混合弁 13 制御器 14 ラジェータ 15 下部水管 16 温風吸入ダクト 17 吸気パイプ 18 エアクリーナ 19 サーボモータ 20 負荷検出器 21 温度検出器 22 クーリングファン 23 窒素酸化物・酸素計測器 24 電動ファン 25 下部水管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大出 栄正 埼玉県川越市芳野台2丁目8番65号 デン ヨー株式会社埼玉工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒反応器において、還元剤として炭化
    水素を用い、酸化・還元反応により、エンジンの排気ガ
    スの含有窒素酸化物を低減するディーゼルエンジン発電
    機の排気ガス脱硝方法であって、負荷検出手段による前
    記ディーゼルエンジン発電機の負荷変化量の検出と温度
    検出手段による前記触媒反応器への供給排気ガスの温度
    変化量の検出に基づいて、ラジェータとエンジン間を循
    環するエンジン冷却水の温度を制御し、エンジンの吸気
    として外気とラジェータからの温風とを混合制御し、エ
    ンジンの運転温度を変えることによってエンジンからの
    排気ガスの温度を制御することを特徴とするディーゼル
    エンジン発電機の排気ガス脱硝方法。
  2. 【請求項2】 触媒反応器において、還元剤として炭化
    水素を用い、酸化・還元反応により、エンジンの排気ガ
    ス含有窒素酸化物を低減するディーゼルエンジン発電機
    の排気ガス脱硝装置であって、外気を吸入して前記エン
    ジンに供給する吸気パイプと、一端を前記エンジンのラ
    ジェータ前方に開口してエンジン付設のクーリングファ
    ンによってラジェータから排出される温風を吸入する温
    風吸入ダクトと、前記吸気パイプに介設されて前記温風
    吸入ダクトの他端を接続しサーボモータの操作により前
    記温風と前記外気とを混合比を調整して前記エンジンに
    供給する吸気混合弁と、前記ラジェータの冷却水循環パ
    イプに介設されて循環流量を制御する流量制御弁と、発
    電機の負荷変化量を検出して信号を出力する負荷検出器
    と、前記触媒反応器の吸気側の排気ガスの温度変化量を
    検出して信号を出力する温度検出器と、前記負荷検出器
    からの信号と前記温度検出器からの信号を入力して前記
    サーボモータと前記流量制御弁とを制御操作する制御器
    とを備えることを特徴とするディーゼルエンジン発電機
    の排気ガス脱硝装置。
  3. 【請求項3】 前記流量制御弁を設けることなく、前記
    クーリングファンに換えてエンジンから独立して作動さ
    れる電動ファンを設けると共に、前記制御器は前記流量
    制御弁に換えて前記電動ファンの回転数を制御操作する
    ことを特徴とする請求項2に記載のディーゼルエンジン
    発電機の排気ガス脱硝装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002138916A (ja) * 2000-11-06 2002-05-17 Asahi Denki Kk 可搬形又は車載形発電装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002138916A (ja) * 2000-11-06 2002-05-17 Asahi Denki Kk 可搬形又は車載形発電装置

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