JPH081436U - 排ガス還元剤の供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定濃度の尿素水を自動的に製造し、継続的
に供給する装置を提供する。 【構成】 尿素水を貯蔵する貯槽３２と、前記貯槽３２
内の尿素水の水位を検出するレベル計３３と、前記貯槽
３２に貯えられた尿素水を外部に供給する供給手段３６
と、尿素を水に溶解させて尿素水をつくるとともに前記
レベル計３３の検出結果に応じて尿素水を前記貯槽３２
に供給する溶解槽３１と、尿素を貯蔵し、所定量の前記
尿素を前記溶解槽３１に供給する尿素受槽１７と、所定
量の水を前記溶解槽３１に供給する給水器１９と、前記
溶解槽３１に設けられて供給された前記尿素を前記水に
溶解させる攪拌機３７とを具備する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、還元触媒を用いた排ガスの浄化に用いられる排ガス還元剤の供給装 置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ディーゼルエンジン等の排ガスのＮＯｘ低減は緊急重要な問題となっている。 現在ではエンジン側を改良することによるＮＯｘ発生の低減化は限界に達してお り、排ガスの浄化、即ち還元触媒を用いた脱硝（ＮＯｘの還元）が必要になって きている。 このような還元反応に使われる還元剤としては、アンニモアガス、アンニモア 水、尿素水がある。しかしながら、アンニモアガスやアンニモア水は危険物であ り、労働安全衛生上からも取扱いの制限を受けるため、中小規模のコージェネレ ーションシステムでは脱硝用には使いにくい。従ってこの規模の設備では、ディ ーゼル排ガスの脱硝装置が普及しにくいのが現状であった。 また、脱硝用還元剤として尿素水を用いることが特開平１−１４８３３３号公 報に示されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

尿素は危険性がないので、その点においては取扱い易いと言える。しかしなが ら、尿素は一般に袋詰めにされた顆粒状で販売されており、所定濃度の尿素水と して入手するのが困難である。また尿素水の濃度のばらつきは、これを脱硝に用 いた時に脱硝性能（脱硝率）のばらつきとなってあらわれるので、尿素水の濃度 は極力一定にしなければならない。 ここにおいて、上記特開平１−１４８３３３号公報に示される考案では、尿素 水溶液の比重とその溶液温度を検出して濃度を演算し、濃度変化分を補正して必 要な溶液量を供給するものであるが、下記（１）（２）（３）のような課題があ る。 （１）急激な濃度変化が生じた場合（攪拌機等が採用されていないので常に起 こりうる）、比重検出器から噴射器の間に入っている濃度変化していない分の影 響が出て、脱硝性能が過度的に不安定となる。特に、原動機の負荷変動が大きく 頻度が多い（従って、排ガス量、排出窒素酸化物量の変動が大きい）場合は、上 記の影響が拡大されやすく安定性能を得る上で致命的である。 （２）濃度低下を供給量で補っても、濃度低下した尿素水からのアンモニアへ の転機（加水分解）が悪くなり、脱硝性能は落ちることになる。 （３）比重を連続的に検出するための工業用計器は特殊なもので、非常に高価 である。

【０００４】 本考案は、所定濃度の尿素水を自動的に供給する装置を提供することを目的と している。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載した排ガス還元剤の供給装置は、尿素水を貯蔵する貯槽と、前 記貯槽内の尿素水の水位を検出するレベル計と、前記貯槽に貯えられた尿素水を 外部に供給する供給手段と、尿素を水に溶解させて尿素水をつくるとともに前記 レベル計の検出結果に応じて尿素水を前記貯槽に供給する溶解槽と、尿素を貯蔵 し、所定量の前記尿素を前記溶解槽に供給する尿素受槽と、所定量の水を前記溶 解槽に供給する給水器と、前記溶解槽に設けられて供給された前記尿素を前記水 に溶解させる攪拌機とを具備している。

【０００６】 請求項２に記載した排ガス還元剤の供給装置は、溶解槽と、前記溶解槽の下方 に連通して設けられた貯槽と、前記溶解槽内で尿素水の水位を検出するレベル計 と、前記貯槽から尿素水を外部に供給する供給手段と、尿素を貯蔵し、前記レベ ル計の検出結果に応じて所定量の前記尿素を前記溶解槽に供給する尿素受槽と、 前記レベル計の検出結果に応じて所定量の水を前記溶解槽に供給する給水器と、 前記溶解槽に設けられて供給された前記尿素を前記水に溶解させる攪拌機とを具 備している。

【０００７】

【作用】

請求項１の装置においては、供給手段が貯槽内の尿素水を外部に供給する。貯 槽内の尿素水のレベルが低下すると、レベル計の検知信号により、溶解槽内の尿 素水が貯槽に供給される。尿素受槽と給水器から、それぞれ尿素と水が前記溶解 槽内に供給され、攪拌機が作動して尿素水が製造される。

【０００８】 請求項２の装置においては、供給手段が貯槽内の尿素水を外部に供給する。貯 槽と連通する溶解槽内の尿素水のレベルが低下すると、レベル計の検知信号によ り、尿素受槽と給水器から、それぞれ尿素と水が前記溶解槽内に供給され、攪拌 機が作動して溶解槽内で尿素水が製造される。

【０００９】

【実施例】

図１は、本考案の第１実施例である尿素水の供給装置３０を示している。この 供給装置３０は、顆粒状の尿素と純水から排ガス還元剤としての尿素水を製造し 、これをディーゼルエンジン２の排気管３内に供給するための装置であり、同排 気管３内に噴霧された尿素水は、触媒を有する脱硝反応器４において排ガスを還 元する。

【００１０】 第１実施例の供給装置３０は、専ら尿素水Ｗの製造・貯蔵に用いられる１基の 溶解槽３１と、前記溶解槽３１で製造された尿素水Ｗを貯蔵して外部へ供給する １基の貯槽３２とを有している。

【００１１】 前記貯槽３２にはレベル計３３が設けられて槽内の水位がｈ₁ に低下すると制 御部３４に信号を出力する。貯槽３３の底部は、バルブ３５及びフィルタ１１を 介して供給手段としての供給ポンプ３６に接続されている。そして供給ポンプ３ ６の吐出口には流量調節弁１３が設けられ、該流量調節弁１３は、ディーゼルエ ンジン２の排気管３内に設けられた噴霧器１４に配管を介して接続連通されてい る。

【００１２】 前記溶解槽３１には攪拌機３７が設けられており、槽内に投入された水と尿素 を攪拌して両者を溶解させ、尿素水Ｗを製造できるようになっている。尿素は吸 熱して溶解するので、液温が下って溶解しにくいため、溶解時にはこの攪拌機３ ７を用いて強制的に攪拌する必要がある。また、溶解槽３１の上部には開・閉を 選択できるロータリバルブ３８を介して尿素受槽１７の排出管が接続連通されて いる。また溶解槽３１の上部には、流量弁２２及び供給弁２１を介して純水器１ ９が接続連通されている。

【００１３】 そして、前記溶解槽３１の底部と、前記貯槽３２の上部とは、開・閉自在の移 送弁３９が途中に設けられた導出管によって接続されている。この移送弁３９は 、前記供給ポンプ３６、攪拌機３７、ロータリバルブ３８及び供給弁２１と共に 、レベル計３３の信号が入力される制御部３４により駆動操作される。なお、溶 解槽３１の底部にはストレーナ１５が設けられており、溶解し終わっていない尿 素の粒が前記導出管から下へ入り込まないようになっている。

【００１４】 前記溶解槽３１の上方には、顆粒状の尿素１６を貯蔵する尿素受槽１７が設け られている。尿素受槽１７のコーン形の底部に接続連通された排出管は、切換え 自在のロータリバルブ３８の入口に接続されている。

【００１５】 尿素１６の溶解に用いる水にＣａ，Ｎａ，Ｋ等のアルカリ金属元素が含まれて いると、それだけ脱硝反応器４の触媒は被毒される。触媒の被毒を少しでも減ら し、耐用時間を長く保つため、本実施例では普通の水道水ではなく、ゴミや上記 不純物を除去した純水を用いる。

【００１６】 このため、前記溶解槽３１の側方には、給水器としての純水器１９が設けられ ている。純水器１９には、元弁２０を介して水道水が供給されるようになってい る。純水器１９で製造された純水は、供給弁２１及び流量計２２を介して溶解槽 ３１の入口に供給される。なお、純水器１９は、弁２４を介して他の用途に純水 を供給することもできるようになっている。

【００１７】 以上の構成において、溶解槽３１及び貯槽３２を所定濃度の尿素水Ｗで満たし てディーゼルエンジン２の排気管３への供給を開始する。 貯槽３２内の液レベルがｈ₁ に低下すると、レベル計３３が制御部３４に信号 を送る。制御部３４からの操作信号により、前記移送弁３９が開となり、溶解槽 ３１内にあらかじめ製造・貯蔵されていた尿素水Ｗの全量が貯槽３２内に流れ込 む。その後、移送弁３９が閉止され、供給弁２１が開放されて空となった溶解槽 ３１内に所定量の純水が供給される。そして、攪拌機３７が駆動され、ロータリ バルブ３８が開放されて所定量の尿素１６が溶解槽３１内に供給される。これに よって、溶解槽３１内には所定濃度の尿素水Ｗが再び製造され、貯槽３２内の尿 素水Ｗが再び減少した時にそなえる。

【００１８】 前記純水器１９に接続された前記流量計２２は、満杯量の尿素水を製造するた めに必要な純水の流量を計測する。流量計２２が１回分の規定流量をカウントし たら、制御部３４に信号が出力され、前記信号を受けた制御部３４は供給弁２１ を閉じる。

【００１９】 例えば、尿素水濃度３５重量パーセントを尿素Ｎkgを使って製造する場合、純 水の量Ｈリットルは次式で表わされる。 Ｈ＝（１００／３５−１）Ｎ 前記制御部３４にこの値Ｈを指定しておけば、流量計２２がＨリットルをカウ ントしたら供給弁２１は自動的に閉止される。

【００２０】 規定量（Ｈリットル）の純水が溶解槽３１に入った後、攪拌機３７が回転し始 める。これによって、溶解槽３１内には所定濃度の尿素水Ｗが所定量製造され、 貯槽３２の尿素水Ｗがなくなった時にそなえて貯蔵される。なお、所定量の純水 で所定量の尿素を溶解するのに必要な時間は前もってわかっているので、攪拌機 ３７の運転時間はタイマー等で設定して、所定時間経過後自動的に停止するよう にしてもよい。

【００２１】 前記尿素受槽１７には、規定量（Ｎkg）の数回分を貯蔵しておき、溶解槽３１ への供給量を別の手段で計量するようにしてもよいが、尿素受槽１７内に貯蔵し ておく尿素１６の量を一回分の規定量（Ｎkg）にしておき、一回で全量を落下供 給させるようにしてもよい。

【００２２】 このように本実施例によれば、所定濃度の尿素水Ｗを容易に自動的に製造する ことができ、貯槽３２による供給動作と溶解槽３１による溶解動作とを平行して 行うことによって尿素水Ｗを連続的に供給でき、脱硝システムの運転を停止させ ることなく継続することができる。 アンニモアを還元剤とする脱硝は、設置上の規制や毒性の点から、中小規模の 脱硝には適さない。本実施例のような尿素水の供給装置３０を用いることにより 、定置形ディーゼルエンジンの排煙脱硝の普及が図れる。

【００２３】 図２は、第２実施例である尿素水の供給装置４０を示している。第１実施例と 同様の構成部分には、図１と同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２４】 第２実施例の供給装置４０は、１基のタンク４１を有している。このタンクは 、仕切板４２によって内部が上下の２室に区画されている。上方が溶解槽４３、 下方が貯槽４４とされており、前記仕切板４２の隅には連通孔４５が形成されて 溶解槽４３と貯槽４４は常時連通している。

【００２５】 溶解槽４３の上部には、ロータリバルブ３８及び流量計２２の吐出側が接続開 口しており、必要に応じて所定量の純水及び尿素１６が投入されるようになって いる。そして溶解槽４３には攪拌機４６が設けられ、前記純水と尿素１６の溶解 を促進するようになっている。 また、図２及び図３に示すように、溶解槽４３の底部には、前記連通孔４５を 覆うようにストレーナ４７が設けられ、さらに周面の一部が開口した円筒形のバ ッフル板４８が、このストレーナ４７を囲んで設けられている。このバッフル板 ４８は、前記攪拌機４６による溶解槽４３内の周方向の流れに対して、前記連通 孔４５を覆う向きで底部に固定されている。従って、溶解槽４３と貯槽４４は連 通してはいるが、溶解槽４３内の攪拌による旋回流が貯槽４４内に直接伝わるこ とはない。

【００２６】 また、溶解槽４３には、レベル計４９が設けられており、溶解槽４３内に貯え た尿素水Ｗのレベルがｈ₁ に低下すると制御部５０に信号を出力するようになっ ている。なお、溶解槽４３のレベルがｈ₁ でも、これと連通した貯槽４４は満杯 なので、タンク全体としてはｈ₀ ＋ｈ₁ のレベルがある。

【００２７】 前記貯槽４４の底部には、フィルタ１１を介して供給手段としての供給ポンプ ３６が接続連通されている。供給ポンプ３６の吐出側は２手に分岐され、一方は 調節弁１３を介してディーゼルエンジン２側に導かれており、他方は開・閉自在 の切換弁５１を介して前記溶解槽４３の上部に接続連通されている。

【００２８】 最初の運転開始前に作る場合の操作法として、以上の構成において、まず溶解 槽４３内にｈ₃ のレベルで所定濃度の尿素水Ｗを貯える。この時、タンク４１全 体としては尿素水のレベルはh₃＋h₁＋h₀になっている。このためには、調節弁１ ３を閉止し、切換弁５１を開放し、前記レベル及び濃度の尿素水Ｗを製造するの に必要な量の純水を溶解槽４３内に供給する。そして攪拌機４６及び供給ポンプ ３６を駆動し、所定量の尿素１６を溶解槽４３内に投入して溶解を始める。

【００２９】 尿素１６及び純水は溶解槽４３内で攪拌され、さらに供給ポンプ３６によって 貯槽４４内に入り、切換弁５１を経て再び溶解槽４３の上部に戻ってくる。この ように攪拌しながら循環させることにより、小さな連通孔４５でのみつながった 上下の溶解槽４３及び貯槽４４の尿素水Ｗを均一な濃度にすることができる。

【００３０】 切換弁５１を閉止し、調節弁１３を開放し、供給ポンプ３６を運転して貯槽４ ４内の尿素水Ｗをディーゼルエンジン２側に供給する。 貯槽４４内の尿素水Ｗが消費され、貯槽４４に連通した溶解槽４３内のレベル がｈ₁ に下ると、レベル計４９が作動して制御部５０に信号を送る。

【００３１】 制御部５０からの信号により、供給弁２１が開いて所定量の純水が溶解槽４３ 内に入る。次に攪拌機４６が回り始め、同時にロータリバルブ３８が開いて所定 量の尿素１６が溶解槽４３内に入り、溶解が始まる。

【００３２】 この間、ディーゼルエンジン２側の脱硝システムは運転されており、尿素水Ｗ は継続して貯槽４４から排出され、消費されている。溶解槽４３内で溶解が終る までの間、溶解槽４３内の濃度の薄い尿素水は、その間の消費量分だけ連通孔４ ５を通って下方の貯槽４４へ流れ込む。しかし、この濃度の薄い尿素水は、貯槽 ４４に連通した供給ポンプ３６にまでは到達せず、ディーゼルエンジン２側に排 出されてしまうことはない。即ち、薄い尿素水は深さｈ₀ の貯槽４４の上方にの み滞留している。このようにするため、本実施例では、貯槽４４の容積を、溶解 槽４３における溶解時間中に消費される尿素水容量の２０倍以上にしてある。

【００３３】 攪拌後、液が静止した状態になると、貯槽４４の上部に生じた濃度の薄い（密 度の小さい）部分は、連通孔４５を通って溶解槽４３内の濃い（密度の大きい） 方へ密度の差によって逆に上昇拡散していく。これによって、局部的に生じた濃 度むらは無視できる程度に均一化する。

【００３４】 なお、上部の溶解槽４３が攪拌されていても、下部の貯槽４４につながる連通 孔４５にはバッフル板４８が設けられているので、攪拌時の旋回流は貯槽４４内 には伝わりにくく、貯槽４４内はほぼ静止状態に保たれる。

【００３５】

【考案の効果】

本考案によれば、尿素水の水位を検知するレベル計と尿素を水に溶解させる攪 拌機とを有する溶解槽とこの溶解槽で製造した尿素水を外部に供給する貯槽とを 設け、貯槽から尿素水を外部に供給している間に、尿素水のレベル低下をレベル 計で検出して溶解槽内に所定量の尿素と水を供給して攪拌機により攪拌させつつ 尿素水の製造を自動的に行うようにしたので、所定濃度の尿素水を継続的に供給 できる。従って、ディーゼルエンジン等の脱硝システムの運転を停止させること なく継続でき、供給する尿素水の濃度が一定していることから脱硝性能も安定す る。また、尿素水の濃度が一定していることから、比重検出器のような特殊高価 な計器を用いて供給する尿素水の濃度を常時検知する必要もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す構造図である。

【図２】同第２実施例を示す構造図である。

【図３】図２のＶ−Ｖ線における断面図である。

【符号の説明】

３０，４０…供給装置、３１，４３…溶解槽、３２，４
４…貯槽、３３，４９…レベル計、３７，４６…攪拌
機、３６…供給手段としての供給ポンプ、１７…尿素受
槽、１９…給水器としての純水器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 田辺 久夫 群馬県太田市西新町125−１ 株式会社新 潟鉄工所原動機事業部実験研究部内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 尿素水を貯蔵する貯槽と、前記貯槽内の
   尿素水の水位を検出するレベル計と、前記貯槽に貯えら
   れた尿素水を外部に供給する供給手段と、尿素を水に溶
   解させて尿素水をつくるとともに前記レベル計の検出結
   果に応じて尿素水を前記貯槽に供給する溶解槽と、尿素
   を貯蔵し、所定量の前記尿素を前記溶解槽に供給する尿
   素受槽と、所定量の水を前記溶解槽に供給する給水器
   と、前記溶解槽に設けられて供給された前記尿素を前記
   水に溶解させる攪拌機とを具備する排ガス還元剤の供給
   装置。
2. 【請求項２】 溶解槽と、前記溶解槽の下方に連通して
   設けられた貯槽と、前記溶解槽内で尿素水の水位を検出
   するレベル計と、前記貯槽から尿素水を外部に供給する
   供給手段と、尿素を貯蔵し、前記レベル計の検出結果に
   応じて所定量の前記尿素を前記溶解槽に供給する尿素受
   槽と、前記レベル計の検出結果に応じて所定量の水を前
   記溶解槽に供給する給水器と、前記溶解槽に設けられて
   供給された前記尿素を前記水に溶解させる攪拌機とを具
   備する排ガス還元剤の供給装置。