KR20180101500A

KR20180101500A - 배기 가스 탈질 장치 및 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법

Info

Publication number: KR20180101500A
Application number: KR1020187022979A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 나카가와; 나오히로 히라오카; 가츠야 후지타; 사토시 츠치야
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 자판엔진코포레숀; 가부시키가이샤 아카사카텟코쇼
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2018-09-12
Also published as: JP6624965B2; CN108884736A; WO2017141705A1; CN108884736B; JP2017145711A; KR102111227B1

Abstract

선박에 탑재되는 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물을 환원하기 위한 배기 가스 탈질 장치로서, 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스가 흐르는 배기 유로와, 환원제 저장 탱크와, 환원제 분사 노즐과, 탈질 촉매를 갖는 탈질 반응기와, 선박에 탑재되는 보일러로부터 배출되는 보일러 배기 가스를, 배기 유로에 있어서의 탈질 반응기의 상류측으로 도류하는 보일러 배기 가스 도류로와, 보일러 배기 가스 도류로에 있어서의 보일러 배기 가스의 흐름을 제어하는 보일러 배기 가스 제어 밸브와, 보일러 배기 가스 도류로를 흐르는 보일러 배기 가스를 하류측으로 송풍하는 송풍기를 구비한다.

Description

배기 가스 탈질 장치 및 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법

본 개시는, 배기 가스 탈질 장치 및 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

최근에 있어서의 환경 규제 강화의 흐름을 받아, 선박의 주기로서 사용되는 선박용 2 스트로크 디젤 엔진에 있어서도, 배출하는 엔진 배기 가스에 포함되는 질소 산화물 (NOx) 의 삭감이 요구되고 있다. 엔진 배기 가스에 포함되는 NOx 를 삭감하는 방법으로는, 예를 들어, 엔진 배기 가스 중에 환원제를 분사하여, SCR 촉매의 작용에 의해 질소 산화물 (NOx) 을 질소 (N₂) 와 물 (H₂O) 로 환원하는 선택적 촉매 환원법 (SCR 법) 이 종래부터 알려져 있다.

일반적으로 유통되고 있는 SCR 촉매는, 연속 사용, 또한, 활성 온도 (예를 들어 300 ℃ 이상) 에서의 사용을 전제로 하고 있지만, 상기 서술한 선박용 2 스트로크 디젤 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도는 낮기 때문에, 효율적인 탈질 성능을 발휘할 수 없는 경우가 있다. 특히, 주기의 기동시 ∼ 저부하 운전시에 있어서는, 선박용 2 스트로크 디젤 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 유량 자체도 적기 때문에, 배기관으로부터의 방열에 의해 엔진 배기 가스의 온도가 현저하게 저하한다. 또한, 과급기를 구비하는 엔진에 있어서는, 엔진 배기 가스에 의해 과급기를 구동하는 점에서, 과급기로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도는 보다 현저하게 저하한다.

나아가, 예를 들어 엔진 배기 가스의 온도가 250 ℃ 이하까지 저하하면, 연료 유래의 황 산화물 (SOx) 과의 반응에 의해 산성황산암모늄 (NH₄HSO₄) 이 생성되어, 촉매 성능의 저하를 초래할 우려가 있다.

이와 같은 문제에 대처하기 위해서, 특허문헌 1 의 선박용 배기 가스 탈질 장치는, 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스를 가열하기 위한 조연(助燃) 버너를 탑재하고 있다. 그리고, 탈질 촉매의 탈질 성능이 소정의 레벨을 하회한 경우에, 이 조연 버너에 의해 탈질 촉매에 공급하는 엔진 배기 가스의 온도를 상승시키도록 구성하고 있다.

또한, 특허문헌 2 의 저온 탈질 장치는, 디젤 주기관과는 별개로 형성된 발전용 디젤 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스를 탈질 촉매에 공급 가능하도록 되어 있다. 그리고, 발전용 디젤 엔진으로부터 배출되는 고온의 엔진 배기 가스를 탈질 촉매에 공급함으로써, 산성황산암모늄의 생성에 의해 피독되어, 성능이 저하한 탈질 촉매를 재생 가능하게 구성되어 있다.

일본 공개특허공보 2012-82804호 일본 공개특허공보 2009-222005호

그러나, 특허문헌 1 의 선박용 배기 가스 탈질 장치는, 전용으로 형성된 조연 버너로 엔진 배기 가스를 가열하는 것으로서, 조연 버너의 설치 및 연료에 비용을 필요로 한다는 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 2 의 저온 탈질 장치는, 디젤 주기관과는 별개로 형성된 발전용 디젤 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스를 배기 유로에 도입하는 것이지만, 발전용 디젤 엔진은, 부하에 따라 배출되는 엔진 배기 가스의 유량 및 온도가 변동하기 때문에, 탈질 촉매의 재생에 필요한 온도의 엔진 배기 가스를 안정적으로 공급하는 것이 어렵다는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 2 의 도 1 에 나타나는 바와 같이, 발전용 디젤 엔진이 복수대 있는 경우에는, 이들 발전용 디젤 엔진과 탈질 촉매를 접속하기 위한 배관이 복수 필요하여, 장치 구성이 복잡화한다는 문제가 있었다.

본 발명의 적어도 하나의 실시형태는, 상기 서술한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 발명으로서, 그 목적으로 하는 것은, 심플한 장치 구성으로, 고온의 배기 가스를 안정적으로 탈질 촉매에 공급할 수 있는 배기 가스 탈질 장치 및 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법을 제공하는 것에 있다.

(1) 본 발명의 적어도 하나의 실시형태에 관한 배기 가스 탈질 장치는,

선박의 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스가 흐르는 배기 유로와,

환원제를 저장하는 환원제 저장 탱크와,

상기 환원제 저장 탱크에 저장되는 환원제를, 상기 배기 유로를 흐르는 상기 엔진 배기 가스 중에 분사하는 환원제 분사 노즐과,

상기 배기 유로 상에 형성되고, 상기 엔진 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원하는 탈질 반응기와,

상기 선박에 탑재되는 보일러로부터 배출되는 보일러 배기 가스를, 상기 배기 유로에 있어서의 상기 탈질 반응기의 상류측으로 도류하는 보일러 배기 가스 도류로와,

상기 보일러 배기 가스 도류로에 있어서의 보일러 배기 가스의 흐름을 제어하는 보일러 배기 가스 제어 밸브와,

상기 보일러 배기 가스 도류로를 흐르는 보일러 배기 가스를 하류측으로 송풍하는 송풍기

를 구비한다.

상기 (1) 에 기재된 실시형태에 의하면, 배기 가스 탈질 장치가, 선박에 탑재되는 보일러로부터 배출되는 보일러 배기 가스를, 배기 유로에 있어서의 탈질 반응기의 상류측으로 도류하는 보일러 배기 가스 도류로와, 보일러 배기 가스 도류로에 있어서의 보일러 배기 가스의 흐름을 제어하는 보일러 배기 가스 제어 밸브와, 보일러 배기 가스 도류로를 흐르는 보일러 배기 가스를 하류측으로 송풍하는 송풍기를 구비하고 있다.

따라서, 주기 엔진의 기동시나 저부하 운전시 등의 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가 낮은 운전 상태에 있어서, 보일러로부터 배출되는 보일러 배기 가스를, 보일러 배기 가스 도류로를 통하여, 탈질 반응기까지 도류하여, 탈질 촉매를 가열할 수 있다.

또한, 선박에 탑재되는 보일러는, 예를 들어 선내에 필요한 열원 등을 공급하는 것으로서, 발전용 디젤 엔진과 비교하여, 연소 상태가 대략 일정하고 안정적이다.

따라서, 상기 (1) 에 기재된 실시형태에 의하면, 특허문헌 2 에 기재되어 있는 저온 탈질 장치와 비교하여, 고온의 배기 가스를 안정적으로 탈질 촉매에 공급할 수 있다.

또한, 통상적으로는, 발전용 디젤 엔진은 복수대 설치되어 있는 데에 반하여, 보일러의 설치수는 1 기뿐인 경우가 많아, 발전용 디젤 엔진보다 설치수가 적다.

따라서, 상기 (1) 에 기재된 실시형태에 의하면, 특허문헌 2 에 기재되어 있는 저온 탈질 장치와 비교하여, 보일러로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 촉매에 도류하기 위한 보일러 배기 가스 도류로의 설치수가 적어도 되는 점에서, 심플한 장치 구성으로, 보일러로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 촉매에 공급할 수 있다.

그런데, 보일러로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 압력은, 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력보다, 통상적으로는 낮다. 이 때문에, 보일러와 주기 엔진의 배기 유로를 보일러 배기 가스 도류로를 통하여 접속한 경우, 배기 유로의 압력이 보일러에 전파하고, 보일러에 있어서의 보일러 배기 가스 흐름 하류측의 압력이 상승하여 보일러의 연소 상태에 영향을 미칠 가능성이 있다.

이 문제에 대하여, 상기 (1) 에 기재된 실시형태에서는, 보일러 배기 가스 도류로를 흐르는 보일러 배기 가스를 하류측으로 송풍하는 송풍기를 구비하고 있다. 이에 의해, 배기 유로의 압력이 보일러에 전파하여 보일러의 연소 상태에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

(2) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) 에 기재된 배기 가스 탈질 장치에 있어서, 상기 엔진 배기 가스의 온도, 보일러 배기 가스의 온도, 및 탈질 반응기의 온도, 에 기초하여, 보일러 배기 가스 제어 밸브의 밸브 열림 또는 밸브 닫힘과, 송풍기의 운전의 ON/OFF 를 제어하는 제어 장치를 추가로 구비한다.

상기 (2) 에 기재된 실시형태에 의하면, 엔진 배기 가스의 온도, 보일러 배기 가스의 온도, 및 탈질 반응기의 온도, 에 기초하여, 보일러 배기 가스 제어 밸브의 밸브 열림 또는 밸브 닫힘과, 송풍기의 운전의 ON/OFF 를 제어 장치에 의해 제어할 수 있다.

(3) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (2) 에 기재된 배기 가스 탈질 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 주기 엔진의 기동시 또는 저부하 운전시에 있어서, 탈질 반응기의 온도가 제 1 규정 온도 미만, 및 엔진 배기 가스의 온도가 제 2 규정 온도 미만이고, 또한, 보일러 배기 가스의 온도가 엔진 배기 가스의 온도보다 높은 경우에, 보일러 배기 가스 제어 밸브를 밸브 열림함과 함께 송풍기의 운전을 ON 으로 하여, 보일러로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 반응기에 공급하도록 구성된다.

상기 (3) 에 기재된 실시형태에 의하면, 탈질 반응기의 온도가 제 1 규정 온도 미만으로 낮은 경우이고, 또한, 보일러 배기 가스의 온도가 엔진 배기 가스의 온도보다 높은 경우에, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기에 공급함으로써, 고온의 보일러 배기 가스에 의해, 탈질 촉매를 가열할 수 있다.

또한, 여기서 「주기 엔진의 기동시」 란, 정지 상태에 있는 주기 엔진을 기동시킨 후 소정 시간이 경과할 때까지 동안, 또는 소정의 부하까지 도달할 때까지의 동안으로서, 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가 제 2 규정 온도까지 달하지 않은 상태를 의미한다. 또한, 「주기 엔진의 저부하 운전시」 란, 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가 제 2 규정 온도 미만의 상태로, 주기 엔진이 계속해서 운전하고 있는 상태를 의미한다.

또한, 예를 들어, 상기 서술한 제 1 규정 온도란, 탈질 촉매의 활성 온도이다. 또한, 상기 서술한 제 2 규정 온도란, 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스를 탈질 반응기에 공급한 경우에 있어서, 탈질 촉매를 제 1 규정 온도까지 가열하는 데에 필요한 엔진 배기 가스의 온도이고, 제 1 규정 온도와 동일하거나, 그것보다 높은 온도이다.

(4) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (2) 또는 (3) 에 기재된 배기 가스 탈질 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 탈질 촉매의 재생시에 있어서, 탈질 반응기의 온도가 제 3 규정 온도 미만, 및 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가 제 4 규정 온도 미만이고, 또한, 보일러 배기 가스의 온도가 엔진 배기 가스의 온도보다 높은 경우에, 보일러 배기 가스 제어 밸브를 밸브 열림함과 함께 송풍기의 운전을 ON 으로 하여, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기에 공급하도록 구성된다.

상기 (4) 에 기재된 실시형태에 의하면, 탈질 반응기의 온도가 제 3 규정 온도 미만으로 낮은 경우이고, 또한, 보일러 배기 가스의 온도가 엔진 배기 가스의 온도보다 높은 경우에, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기에 공급함으로써, 고온의 보일러 배기 가스에 의해, 탈질 촉매를 가열하여, 피독된 탈질 촉매를 재생할 수 있다.

또한, 여기서 「탈질 촉매의 재생시」 란, 피독에 의해 성능이 저하한 탈질 촉매의 성능을 회복시키기 위한 처치를 강구하고 있는 상태를 의미하고, 구체적으로는, 탈질 촉매의 표면에 부착한 산성황산암모늄을 가열하여 제거하기 위해서, 탈질 촉매를 제 3 규정 온도 이상으로 가열하고 있는 상태를 의미한다. 탈질 촉매가 피독되어 있는지 여부는, 예를 들어, 탈질 반응기의 전후 차압이 소정치 이상인 경우에, 탈질 촉매가 피독되어 있는 것으로 판정한다. 또한 예를 들어, 탈질 반응기의 전후에 있어서의 NOx 농도차가 소정치 미만이 된 경우에, 탈질 촉매가 피독되어 있는 것으로 판정한다. 또한, 이 밖에도, 주기 엔진이 소정 시간 이상 연속해서 운전하고 있는 경우나, 전회 재생으로부터의 경과 시간이 소정 시간을 초과했을 때에, 탈질 촉매의 피독이 진행되고 있는 것으로 하여, 탈질 촉매의 재생을 실시하도록 해도 된다.

또한, 예를 들어, 상기 서술한 제 3 규정 온도란, 탈질 촉매를 재생하는 데에 필요한 온도이다. 또한, 예를 들어, 상기 서술한 제 4 규정 온도란, 엔진 배기 가스를 탈질 반응기에 공급한 경우에 있어서, 탈질 촉매를 제 3 규정 온도까지 가열하는 데에 필요한 엔진 배기 가스의 온도이고, 제 3 규정 온도와 동일하거나, 그것보다 높은 온도이다.

(5) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (4) 의 어느 하나에 기재된 배기 가스 탈질 장치에 있어서, 상기 배기 유로에 있어서의 환원제 분사 노즐로부터 환원제가 분사되는 위치의 상류측으로부터 분기하고, 배기 유로에 있어서의 탈질 반응기의 하류측에서 합류하는 바이패스 유로와, 배기 유로로부터 바이패스 유로가 분기하는 분기부에 있어서의 배기 유로측에 형성되는 배기 유로측 분기 밸브와, 분기부에 있어서의 바이패스 유로측에 형성되는 바이패스 유로측 분기 밸브와, 배기 유로와 바이패스 유로가 합류하는 합류부에 있어서의 배기 유로측에 형성되는 배기 유로측 합류 밸브와, 합류부에 있어서의 바이패스 유로측에 형성되는 바이패스 유로측 합류 밸브를 추가로 구비한다.

상기 (5) 에 기재된 실시형태에 의하면, 배기 유로측 분기 밸브, 바이패스 유로측 분기 밸브, 배기 유로측 합류 밸브, 및 바이패스 유로측 합류 밸브, 의 각각을 개폐함으로써, 엔진 배기 가스의 흐름을, 배기 유로측과 바이패스 유로측으로 전환할 수 있다.

따라서, 예를 들어, 선박이, 환경 규제치가 엄격한 해역을 통과하고 있을 때에는 엔진 배기 가스의 흐름을 배기 유로측으로 전환하고, 일반적인 해역을 항행하고 있을 때에는 엔진 배기 가스의 흐름을 바이패스 유로측으로 전환하는 등, 항행하는 해역의 환경 규제치 등에 따라, 엔진 배기 가스의 흐름을 전환하는 것도 가능하다.

(6) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (5) 에 기재된 배기 가스 탈질 장치에 있어서, 상기 배기 유로에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브와 배기 유로측 합류 밸브 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 장치를 추가로 구비한다.

상기 (6) 에 기재된 실시형태에 의하면, 퍼지 가스 공급 장치에 의해, 배기 유로에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브와 배기 유로측 합류 밸브 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급할 수 있다.

(7) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (6) 에 기재된 배기 가스 탈질 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 환원제 저장 탱크, 환원제 분사 노즐, 및 탈질 반응기를 포함하는 배기 가스 탈질 시스템의 부작동시에 있어서, 배기 유로측 분기 밸브를 밸브 닫힘하고, 바이패스 유로측 분기 밸브를 밸브 열림하고, 배기 유로측 합류 밸브를 밸브 닫힘하고, 바이패스 유로측 합류 밸브를 밸브 열림한다. 그리고, 상기 배기 유로에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브와 배기 유로측 합류 밸브 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급하도록, 퍼지 가스 공급 장치를 제어하도록 구성된다.

상기 (7) 에 기재된 실시형태에 의하면, 제어 장치에 의해, 배기 유로에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브와 배기 유로측 합류 밸브 사이의 구간에 퍼지 가스를 봉입할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 배기 가스 탈질 시스템의 부작동시에 있어서, 밸브 닫힘 상태에 있는 배기 유로측 분기 밸브나 배기 유로측 합류 밸브로부터 배기 유로측으로 흘러 나온 엔진 배기 가스가 탈질 촉매와 접촉함으로써 질산 (HNO₃) 이 생성되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

(8) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (5) 내지 (7) 의 어느 하나에 기재된 배기 가스 탈질 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 환원제 저장 탱크, 환원제 분사 노즐, 및 탈질 반응기를 포함하는 배기 가스 탈질 시스템의 작동 완료 후에 있어서, 배기 유로측 분기 밸브를 밸브 닫힘하고, 바이패스 유로측 분기 밸브를 밸브 열림하고, 배기 유로측 합류 밸브를 밸브 열림하고, 바이패스 유로측 합류 밸브를 밸브 열림한다. 그리고, 상기 보일러 배기 가스 제어 밸브를 밸브 열림함과 함께 송풍기의 운전을 ON 으로 하여, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기에 소정 시간만큼 공급하도록 구성된다.

상기 (8) 에 기재된 실시형태에 의하면, 배기 가스 탈질 시스템의 작동 완료 후, 소정 시간에 걸쳐 보일러 배기 가스가 탈질 반응기에 공급된다. 이에 의해, 탈질 촉매에 있어서의 피독의 진행을 억제하고, 탈질 촉매의 재생 간격을 길게 할 수 있다.

(9) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 (5) 내지 (8) 의 어느 하나에 기재된 배기 가스 탈질 장치에 있어서, 상기 배기 유로에 있어서의 합류부의 하류측에 배치되는 배기 가스 이코노마이저를 추가로 구비한다.

상기 (9) 에 기재된 실시형태에 의하면, 배기 유로에 있어서의 합류부의 하류측에 배치되는 배기 가스 이코노마이저에 의해, 엔진 배기 가스가 배기 유로 및 바이패스 유로의 어느 것을 통과한 경우에도, 엔진 배기 가스로부터 열 회수를 실시할 수 있다.

(10) 본 발명의 적어도 하나의 실시형태에 관한 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법은,

상기 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스가 흐르는 배기 유로와,

환원제를 저장하는 환원제 저장 탱크와,

상기 환원제 저장 탱크에 저장되는 환원제를, 상기 배기 유로를 흐르는 엔진 배기 가스 중에 분사하는 환원제 분사 노즐과,

상기 배기 유로 상에 형성되고, 상기 엔진 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원하는 촉매를 갖는 탈질 반응기와,

상기 보일러 배기 가스 도류로를 흐르는 보일러 배기 가스를 하류측으로 송풍하는 송풍기를 구비하는 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법으로서,

상기 보일러 배기 가스 제어 밸브를 밸브 열림 또는 밸브 닫힘하는 스텝과, 상기 송풍기의 운전의 ON/OFF 를 제어하는 스텝을 구비한다.

상기 (10) 에 기재된 실시형태에 의하면, 선박에 탑재되는 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물을 환원하기 위한 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법에 있어서, 보일러 배기 가스 제어 밸브의 밸브 열림 또는 밸브 닫힘하는 스텝과, 송풍기의 운전의 ON/OFF 를 제어하는 스텝을 구비한다. 따라서, 적절히, 필요에 따라, 보일러로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 반응기에 공급하고, 탈질 촉매를 가열할 수 있다.

본 발명의 적어도 하나의 실시형태에 의하면, 심플한 장치 구성으로, 고온의 배기 가스를 안정적으로 탈질 촉매에 공급할 수 있는 배기 가스 탈질 장치 및 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법을 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관한 배기 가스 탈질 장치의 전체 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 관한 배기 가스 탈질 장치의 전체 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 관한 제어 장치의 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 관한 제어 장치의 블록도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 관한 제어 장치의 제어 플로우도로서, 주기 엔진 기동시 또는 저부하 운전시에 있어서의 탈질 촉매의 가열 제어의 플로우를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 관한 제어 장치의 제어 플로우도로서, 탈질 촉매의 재생시에 있어서의 탈질 촉매의 재생 제어의 플로우를 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 관한 배기 가스 탈질 장치에 있어서, 보일러 배기 가스의 공급 타이밍 및 배기 가스 탈질 시스템의 작동 타이밍을 나타낸 타이밍 차트이다.
도 8 은 배기 유로에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브와 배기 유로측 합류 밸브 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 9 는 퍼지 가스의 공급 타이밍을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 10 은 배기 가스 탈질 시스템의 작동 후에, 탈질 반응기에 보일러 배기 가스를 공급하는 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지 실시형태에 대하여 설명한다. 단, 실시형태로서 기재되어 있거나 또는 도면에 나타나 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지가 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

예를 들어, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 「동일」, 「동등하다」 및 「균질」 등의 사물이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어지는 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.

한편, 1 의 구성 요소를 「갖추다」, 「마련하다」, 「구비한다」, 「포함한다」, 또는, 「갖는다」 라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.

도 1 및 도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 배기 가스 탈질 장치의 전체 구성도이다.

본 발명의 일 실시형태에 관한 배기 가스 탈질 장치는, 선박 (1) 에 탑재되는 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물을 환원하기 위한 배기 가스 탈질 장치 (10) 이다. 그리고, 본 발명의 일 실시형태에 관한 배기 가스 탈질 장치 (10 (10A, 10B)) 는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 배기 유로 (11) 와, 배기 가스 탈질 시스템 (20) 과, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 와, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 와, 송풍기 (14) 를 구비하고 있다.

주기 엔진 (2) 은, 예를 들어, 선박 (1) 에 탑재되는 선박용 2 스트로크 디젤 엔진으로서, 선박 (1) 에 항행하기 위한 추진력을 부여하기 위한 기관이다. 도시한 실시형태에서는, 주기 엔진 (2) 은, 실린더부 (도시 생략), 배기 매니폴드 (3), 과급기 (4), 배기 밸브 (도시 생략), 등을 가지고 있다. 주기 엔진 (2) 은, 배기 밸브가 밸브 열림함으로써, 실린더 내부의 연소실로부터 엔진 배기 가스를 배출하도록 구성되어 있다. 배출된 엔진 배기 가스는, 일단, 배기 매니폴드 (3) 에 도입되어 정압으로 변환된 후, 과급기 (4) 의 터빈부 (4a) 에 도입된다. 그리고, 터빈부 (4a) 의 내부에 배치되어 있는 터빈 동익 (도시 생략) 을 회전시킨 후, 터빈부 (4a) 로부터 배출된다.

배기 유로 (11) 는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스가 흐르는 관형의 유로이다. 배기 유로 (11) 의 일단측은, 주기 엔진 (2) 의 터빈부 (4a) 의 출구측에 접속되어 있다. 배기 유로 (11) 의 타단측은, 엔진 배기 가스를 외부에 배출하기 위한 굴뚝에 접속하고 있다.

배기 가스 탈질 시스템 (20) 은, 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물 (NOx) 을 환원하기 위한 탈질 시스템이다. 본 실시형태의 배기 가스 탈질 시스템 (20) 은, 예를 들어 선택 촉매 환원 (SCR) 시스템으로서, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 환원제를 저장하는 환원제 저장 탱크 (22), 환원제 저장 탱크 (22) 에 저장되는 환원제를, 배기 유로 (11) 를 흐르는 엔진 배기 가스 중에 분사하는 환원제 분사 노즐 (24), 및 배기 유로 (11) 상에 형성되고, 엔진 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원하는 탈질 촉매 (26a) 를 갖는 탈질 반응기 (26) 를 포함하고 있다.

환원제 저장 탱크 (22) 는, 환원제로서 예를 들어 요소수를 저장하고 있다. 그리고, 환원제 펌프 (23a) 가 구동하면, 환원제 저장 탱크 (22) 와 환원제 분사 노즐 (24) 을 접속하는 환원제 유로 (23) 를 통하여, 환원제 저장 탱크 (22) 에 저장되어 있는 환원제가 환원제 분사 노즐 (24) 에 공급된다. 그리고, 환원제 분사 노즐 (24) 로부터 배기 유로 (11) 의 내부를 향하여 환원제가 분사된다. 탈질 반응기 (26) 는, 배기 유로 (11) 에 있어서의 환원제 분사 노즐 (24) 의 하류측에 배치되어 있다. 탈질 반응기 (26) 는, 그 내부를 엔진 배기 가스가 통과하도록 구성된 통상의 부재로서, 그 입구측 및 출구측의 각각이 배기 유로 (11) 를 이루는 배기관에 접속되어 있다. 다시 말하면, 탈질 반응기 (26) 는, 그 내부에 있어서 배기 유로 (11) 의 일부를 형성하고 있다.

보일러 (8) 는, 예를 들어 선박 (1) 에 탑재되는 보조 보일러로서, 선박 (1) 에 있어서의 주기관 구동 이외의 보조기의 운전이나, 선내 공조 설비, 주방, 그 외 잡무에 사용하는 증기 등의 열 에너지를 선내에 공급하기 위한 것이다. 본 실시형태에서는, 1 개의 보일러 (8) 가 선박 (1) 에 탑재되어 있다. 이와 같은 보일러 (8) 는, 소정 정도 이상의 규모를 갖는 대부분의 선박에 있어서 탑재되어 있다.

보일러 배기 가스 도류로 (12) 는, 상기 서술한 선박 (1) 에 탑재되는 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를, 배기 유로 (11) 에 있어서의 탈질 반응기 (26) 의 상류측으로 도류하기 위한 관형의 유로이다. 도시한 실시형태에서는, 배기 유로 (11) 와 보일러 배기 가스 유로 (12) 의 접속부 (12a) 는, 탈질 반응기 (26) 의 상류측이고, 또한, 환원제 분사 노즐 (24) 의 하류측에 위치하고 있다.

또한, 도시하지 않은 다른 실시형태에서는, 배기 유로 (11) 와 보일러 배기 가스 유로 (12) 의 접속부 (12a) 는, 탈질 반응기 (26) 의 상류측이고, 또한, 환원제 분사 노즐 (24) 의 상류측에 위치하고 있다. 이와 같이 함으로써, 엔진 배기 가스와 보일러 배기 가스가 혼합한 배기 가스 (이하, 「엔진·보일러 혼합 배기 가스」 라고 부르는 경우가 있다) 에 대하여 직접 환원제를 분사할 수 있기 때문에, 엔진 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물뿐만 아니라, 보일러 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물에 대해서도, 탈질 촉매 (26a) 에 의해 효율적으로 환원할 수 있다.

보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 는, 보일러 배기 가스 도류로에 있어서의 보일러 배기 가스의 흐름을 제어하기 위한 밸브이다. 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 의 종류로는, 예를 들어, 밸브 개도를 조정함으로써 통과하는 보일러 배기 가스의 유량을 제어하는 제어 밸브나, 밸브체를 밸브 열림 (예를 들어 전개 (全開)) 또는 밸브 닫힘 (예를 들어 전폐 (全閉)) 함으로써, 통과하는 보일러 배기 가스의 유량을 0 ％ (통과시키지 않는다) 나 100 ％ (전체량 통과시킨다) 로 제어하는 개폐 밸브 등이 채용 가능하다.

도시한 실시형태에서는, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 에는, 2 개의 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13A, 13B) 가 배치되어 있다. 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13A) 는, 배기 유로 (11) 와 보일러 배기 가스 도류로의 접속부 (12a) 의 하류측, 또한, 후술하는 송풍기 (14) 의 상류측에 배치되어 있고, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 를 흐르는 보일러 배기 가스의 흐름을 제어하고 있다. 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13B) 는, 보일러 (8) 의 보일러 배기 가스의 흐름 하류측이고, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 와 보일러 배기 가스 배출로 (19) 의 분기부 (12b) 에 배치되어 있고, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 흐름을 보일러 배기 가스 도류로 (12) 측 (밸브 열림측) 및 보일러 배기 가스 배출로 (19) 측 (밸브 닫힘측) 으로 전환하고 있다. 단, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 는, 적어도 1 개 배치되고 있으면 되고, 그 설치수는 특별히 한정되지 않는다.

송풍기 (14) 는, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 를 흐르는 보일러 배기 가스를 하류측으로 송풍하기 위한 장치로서, 예를 들어 유인 팬으로 이루어진다. 송풍기 (14) 는, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 의 상류측을 흐르는 보일러 배기 가스를 흡인하여, 하류측으로 배출함으로써, 배기 유로 (11) 를 흐르는 엔진 배기 가스의 압력에 저항하여, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 를 흐르는 보일러 배기 가스를 배기 유로 (11) 에 유출시킨다. 도시한 실시형태에서는, 송풍기 (14) 는, 상기 서술한 2 개의 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13A, 13B) 사이에 배치되어 있다.

또한, 도시한 실시형태에서는, 기관실의 저면에 주기 엔진 (2) 이 배치되어 있고, 환원제 분사 노즐 (24) 및 탈질 반응기 (26) 는, 기관실의 저면보다 1 단 높은 3rd 데크의 플로어면에 배치되어 있다. 또한, 보일러 (8) 는, 탈질 반응기 (26) 가 배치되어 있는 3rd 데크의 플로어면보다 1 단 높은 2nd 데크의 플로어면에 배치되어 있다. 배기 유로 (11) 는, 주기 엔진 (2) 이 배치되어 있는 기관실의 저면으로부터, 보일러 (8) 가 배치되어 있는 2nd 데크의 플로어면보다 1 단 높은 어퍼 데크의 플로어면을 향하여 연장되고, 엔진 배기 가스를 외부로 배출하기 위한 굴뚝에 접속하고 있다. 또한, 도시한 실시형태에 있어서, 환원제 분사 노즐 (24) 과 탈질 반응기 (26) 사이의 거리는, 분사된 환원제가 엔진 배기 가스와 충분히 혼합되는 데에 필요한 거리가 확보되어 있다.

이와 같은 실시형태에 의하면, 배기 가스 탈질 장치 (10) 가, 선박 (1) 에 탑재되는 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를, 배기 유로 (11) 에 있어서의 탈질 반응기 (26) 의 상류측으로 도류하는 보일러 배기 가스 도류로 (12) 와, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 에 있어서의 보일러 배기 가스의 흐름을 제어하는 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13A, 13B) 와, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 를 흐르는 보일러 배기 가스를 하류측으로 송풍하는 송풍기 (14) 를 구비하고 있다.

따라서, 주기 엔진 (2) 의 기동시나 저부하 운전시 등의 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가 낮은 운전 상태에 있어서, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 를 통하여, 탈질 반응기 (26) 까지 도류하여, 탈질 촉매 (26a) 를 가열할 수 있다.

또한, 선박 (1) 에 탑재되는 보일러 (8) 는, 발전용 디젤 엔진과 비교하여, 연소 상태가 대략 일정하고 안정적이다.

따라서, 이와 같은 실시형태에 의하면, 상기 서술한 특허문헌 2 에 기재되어 있는 저온 탈질 장치와 비교하여, 고온의 배기 가스를 안정적으로 탈질 촉매 (26a) 에 공급할 수 있다.

여기서, 탈질 반응기 (26) 에 공급되는 고온의 배기 가스의 종류로는, 후술하는 실시형태에 있어서 설명하는 바와 같이, 이하 (a) ∼ (c) 의 3 개를 들 수 있다.

(a) 엔진 배기 가스에 고온의 보일러 배기 가스가 혼합된 배기 가스 (엔진·보일러 혼합 배기 가스)

(b) 엔진 배기 가스만 (엔진 배기 가스가 고온인 경우)

(c) 보일러 배기 가스만 (이 경우, 엔진 배기 가스는 후술하는 바이패스 유로 (15) 를 통하여 탈질 반응기 (26) 를 우회한다)

또한, 통상적으로는, 발전용 디젤 엔진은 복수대 설치되어 있는 데에 반하여, 보일러의 설치수는 1 기만 설치되는 경우가 많아, 발전용 디젤 엔진보다 설치수가 적다.

따라서, 이와 같은 실시형태에 의하면, 상기 서술한 특허문헌 2 에 기재되어 있는 저온 탈질 장치와 비교하여, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 촉매 (26a) 에 도류하기 위한 보일러 배기 가스 도류로 (12) 의 설치수가 적어도 되는 점에서, 심플한 장치 구성으로, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 촉매 (26a) 에 공급할 수 있다.

그런데, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 압력은, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력보다, 통상적으로는 낮다. 이 때문에, 보일러 (8) 와 주기 엔진 (2) 의 배기 유로 (11) 를 보일러 배기 가스 도류로 (12) 를 통하여 접속한 경우, 배기 유로 (11) 의 압력이 보일러 (8) 에 전파하고, 보일러 (8) 에 있어서의 보일러 배기 가스 흐름 하류측의 압력이 상승하여 보일러 (8) 의 연소 상태에 영향을 미칠 가능성이 있다.

이 문제에 대하여, 상기 서술한 실시형태에서는, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 를 흐르는 보일러 배기 가스를 하류측으로 송풍하는 송풍기 (14) 를 구비하고 있다. 이에 의해, 배기 유로 (11) 의 압력이 보일러 (8) 에 전파하여 보일러 (8) 의 연소 상태에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있게 되어 있다.

몇 가지 실시형태에서는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 배기 가스 탈질 장치 (10B) 는, 배기 유로 (11) 에 있어서의 환원제 분사 노즐 (24) 로부터 환원제가 분사되는 위치의 상류측으로부터 분기하고, 배기 유로 (11) 에 있어서의 탈질 반응기 (26) 의 하류측에서 합류하는 바이패스 유로 (15) 와, 배기 유로 (11) 로부터 바이패스 유로 (15) 가 분기하는 분기부 (16) 에 있어서의 배기 유로 (11) 측에 형성되는 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 와, 분기부 (16) 에 있어서의 바이패스 유로 (15) 측에 형성되는 바이패스 유로측 분기 밸브 (16B) 와, 배기 유로 (11) 와 바이패스 유로 (15) 가 합류하는 합류부 (17) 에 있어서의 배기 유로 (11) 측에 형성되는 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 와, 합류부 (17) 에 있어서의 바이패스 유로 (15) 측에 형성되는 바이패스 유로측 합류 밸브 (17B) 를 추가로 구비한다.

또한, 이 도 2, 및 후술하는 도 8, 도 10 에 있어서, 배기 유로측 분기 밸브 (16A), 바이패스 유로측 분기 밸브 (16B), 배기 유로측 합류 밸브 (17A), 바이패스 유로측 합류 밸브 (17B) 를 나타내는 밸브 기호에 있어서, 흰색칠은 밸브 열림 상태를 나타내고, 검은색칠은 밸브 닫힘 상태를 나타내고 있다.

이와 같은 실시형태에 의하면, 배기 유로측 분기 밸브 (16A), 바이패스 유로측 분기 밸브 (16B), 배기 유로측 합류 밸브 (17A), 및 바이패스 유로측 합류 밸브 (17B), 의 각각을 개폐함으로써, 주기 엔진으로부터 11 배출되는 엔진 배기 가스의 흐름을, 배기 유로 (11) 측과 바이패스 유로 (15) 측으로 전환할 수 있다.

따라서, 예를 들어, 선박 (1) 이, 환경 규제치가 엄격한 해역을 통과하고 있을 때에는 엔진 배기 가스의 흐름을 배기 유로 (11) 측으로 전환하고, 일반적인 해역을 항행하고 있을 때에는 엔진 배기 가스의 흐름을 바이패스 유로 (15) 측으로 전환하는 등, 항행하는 해역의 환경 규제치에 따라 엔진 배기 가스의 흐름을 전환하는 것도 가능하다.

몇 가지 실시형태에서는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 배기 유로 (11) 에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 와 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 장치 (18) 를 추가로 구비한다.

도시한 실시형태에서는, 퍼지 가스 공급 장치 (18) 는, 퍼지 가스를 생성하는 퍼지 가스 생성기 (18A) 와, 생성된 퍼지 가스를 배기 유로 (11) 에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 와 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 사이의 구간에 도류하는 퍼지 가스 도류로 (18B) 와, 배기 유로 (11) 와 퍼지 가스 도류로 (18B) 의 접속부에 있어서의 퍼지 가스 도류로 (18B) 측에 배치되어 있는 퍼지 가스 공급 밸브 (18C) 로 이루어진다. 퍼지 가스로는, 질소 (N₂) 등의 불활성 가스 외에, NOx 농도 및 SOx 농도가 각각 소정 농도 이하이고, 또한, 수분량이 소정량 이하인 기체를 사용할 수 있다. 또한, 도시한 실시형태에서는, 퍼지 가스 생성기는 보일러 (8) 가 배치되어 있는 것과 동일한 높이의 2nd 데크의 플로어면에 배치되어 있다.

이와 같은 실시형태에 의하면, 퍼지 가스 공급 장치 (18) 에 의해, 배기 유로 (11) 에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 와 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급할 수 있다.

따라서, 후술하는 바와 같이, 예를 들어 배기 가스 탈질 시스템 (20) 의 부작동시에 있어서, 배기 유로 (11) 에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 와 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급함으로써, 밸브 닫힘 상태에 있는 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 나 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 로부터 배기 유로 (11) 측으로 흘러 나온 엔진 배기 가스가 탈질 촉매 (26a) 와 접촉함으로써 질산 (HNO₃) 이 생성되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

몇 가지 실시형태에서는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 배기 유로 (11) 에 있어서의 합류부 (17) 의 하류측에 배치되는 배기 가스 이코노마이저 (60) 를 추가로 구비한다.

이 배기 가스 이코노마이저 (60) 는, 배기 유로 (11) 를 흐르는 엔진 배기 가스의 열 에너지를 회수하고, 물 등의 피가열 매체와 열 교환시키기 위한 장치이다. 도시한 실시형태에서는, 배기 가스 이코노마이저 (60) 는, 보일러 (8) 와 동일한 높이의 2nd 데크의 플로어면에 배치되어 있다. 그리고, 이 배기 가스 이코노마이저 (60) 에 의해 가열한 보일러수를 보일러 (8) 에 공급하도록 구성되어 있다.

이와 같은 실시형태에 의하면, 배기 유로 (11) 에 있어서의 합류부 (17) 의 하류측에 배치되는 배기 가스 이코노마이저 (60) 에 의해, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스가 배기 유로 (11) 및 바이패스 유로 (15) 의 어느 것을 통과한 경우에도, 엔진 배기 가스로부터 열 회수를 실시할 수 있다. 즉, 1 대의 배기 가스 이코노마이저 (60) 에 의해, 배기 유로 (11) 를 흐르는 엔진 배기 가스와, 바이패스 유로 (15) 를 흐르는 엔진 배기 가스의, 양방으로부터 열 회수를 실시할 수 있다.

＜제어 장치 (40)＞

도 3 및 도 4 는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 제어 장치의 블록도이다. 도 5 는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 제어 장치의 제어 플로우도로서, 주기 엔진 기동시 또는 저부하 운전시에 있어서의 제어의 플로우를 나타낸 도면이다. 도 6 은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 제어 장치의 제어 플로우도로서, 주기 엔진 기동시 또는 저부하 운전시에 있어서의 제어의 플로우를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시형태에 관한 제어 장치 (40) 는, 예를 들어, 중앙 처리 장치 (CPU), 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 리드 온리 메모리 (ROM), 및 I/O 인터페이스 등으로 이루어지는 마이크로 컴퓨터로서 구성된다.

또한, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 관한 배기 가스 탈질 장치 (10) 에는, 엔진 배기 가스 압력 센서 (31), 보일러 배기 가스 압력 센서 (32), 엔진 배기 가스 온도 센서 (33), 보일러 배기 가스 온도 센서 (34), 탈질 반응기 온도 센서 (35) 등의 각종 센서류가 장착되어 있다.

엔진 배기 가스 압력 센서 (31) 는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력을 측정하는 센서이다. 도시한 실시형태에서는, 엔진 배기 가스 압력 센서 (31) 는, 배기 유로 (11) 에 있어서의 탈질 반응기 (26) 의 상류측, 또한, 배기 유로 (11) 와 바이패스 유로 (15) 의 접속부 (12a), 또는 탈질 반응기 (26) 와 접속부 (12a) 사이에 배치되어 있다.

보일러 배기 가스 압력 센서 (32) 는, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 압력을 측정하는 센서이다. 도시한 실시형태에서는, 보일러 배기 가스 압력 센서 (32) 는, 보일러 (8) 의 하류측, 또한, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 와 보일러 배기 가스 배출로 (19) 의 분기부 (12b) 의 상류측에 배치되어 있다.

엔진 배기 가스 온도 센서 (33) 는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도를 측정하는 센서이다. 도시한 실시형태에서는, 엔진 배기 가스 온도 센서 (33) 는, 환원제 분사 노즐 (24) 로부터 환원제가 분사되는 위치보다 상류측에, 도 2 에 나타내는 배기 가스 탈질 장치 (10) 에 있어서는, 배기 유로 (11) 로부터 바이패스 유로 (15) 가 분기하는 분기부 (16) 의 상류측에, 배치되어 있다.

보일러 배기 가스 온도 센서 (34) 는, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도를 측정하는 센서이다. 도시한 실시형태에서는, 보일러 배기 가스 온도 센서 (34) 는, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 의 분기부 (12b) 의 하류측, 또한, 송풍기 (14) 의 상류측에 배치되어 있다. 탈질 반응기 온도 센서 (35) 는, 탈질 반응기 (26) 의 온도를 측정하는 센서이다. 도시한 실시형태에서는, 탈질 반응기 (26) 의 입구부에 배치되고, 탈질 반응기 (26) 의 입구부에 있어서의 분위기 온도를 측정하고 있다.

이들 각종 센서류로 측정된 데이터는, 유선 또는 무선의 통신 수단을 통하여, 제어 장치 (40) 에 송신되도록 되어 있다.

몇 가지 실시형태에서는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 배기 가스 탈질 장치 (10 (10A, 10B)) 에 있어서, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도, 및 탈질 반응기 (26) 의 온도에 기초하여, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 의 밸브 열림 또는 밸브 닫힘과, 송풍기 (14) 의 운전의 ON/OFF 를 제어하는 제어 장치 (40) 를 추가로 구비한다.

도 3 은, 특히, 주기 엔진 (2) 의 기동시 또는 저부하 운전시에 있어서 작동하는 경우의 구성을 나타낸 제어 장치 (40) 의 블록도이다. 그리고, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (40) 는, 조작부 (41), 가열 실행 판정부 (42), 가열 필요 여부 판정부 (44), 보일러 배기 가스/엔진 배기 가스 비교부 (46), 보일러 배기 가스 온도 비교부 (47), 보일러 배기 가스 규정 온도 설정부 (48), 엔진 배기 가스 규정 온도 설정부 (49), 엔진 배기 가스 온도 비교부 (50), 탈질 반응기 규정 온도 설정부 (51) 를 포함하고 있다.

또한, 여기서 「주기 엔진의 기동시」 란, 정지 상태에 있는 주기 엔진 (2) 을 기동시킨 후 소정 시간이 경과할 때까지 동안, 또는 소정의 부하까지 도달할 때까지의 동안이고, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도 (본 실시형태에 있어서는, 상기 서술한 엔진 배기 가스 온도 센서 (33) 로 측정되는 엔진 배기 가스의 온도) 가 후술하는 제 2 규정 온도까지 달하지 않은 상태를 의미한다. 또한, 「주기 엔진의 저부하 운전시」 란, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가 제 2 규정 온도 미만의 상태로, 주기 엔진 (2) 이 계속해서 운전하고 있는 상태를 의미한다.

가열 필요 여부 판정부 (44) 는, 탈질 반응기 온도 센서 (35) 로부터 입력되는 탈질 반응기 (26) 의 온도 (탈질 반응기 (26) 의 입구부에 있어서의 분위기 온도) 와, 탈질 반응기 규정 온도 설정부 (51) 에 있어서 미리 설정되는 설정 온도를 비교하여, 탈질 촉매 (26a) 를 가열할 필요가 있는지에 대한 필요 여부의 판정을 실시하는 판정부이다. 예를 들어, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 탈질 촉매 (26a) 의 활성 온도인 제 1 규정 온도 미만인 경우에는, 탈질 촉매 (26a) 의 가열이 필요한 것으로 판정한다. 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 1 규정 온도 이상인 경우에는, 탈질 촉매 (26a) 의 가열은 불필요한 것으로 판정한다. 그리고, 그 판정 결과를 후술하는 가열 실행 판정부 (42) 에 출력하도록 구성되어 있다.

가열 실행 판정부 (42) 는, 상기 서술한 가열 필요 여부 판정부 (44) 에 있어서 탈질 촉매 (26a) 의 가열이 필요한 것으로 판정된 경우에, 실제로 탈질 촉매 (26a) 의 가열을 실행할지 여부의 판정을 실시하는 판정부이다. 가열 실행 판정부 (42) 는, 보일러 배기 가스 온도 비교부 (47) 로부터의 출력, 및 엔진 배기 가스 온도 비교부 (50) 로부터의 출력에 기초하여, 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 가열을 실행할지 여부의 판정을 실시한다.

예를 들어, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도는, 제 2 규정 온도보다 낮은 경우가 많지만, 주기 엔진 (2) 의 운전 상태에 따라서는, 엔진 배기 가스의 온도가 제 2 규정 온도보다 높은 경우도 있을 수 있다. 이와 같은 경우에는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스에 의해 탈질 촉매 (26a) 를 제 1 규정 온도까지 가열할 수 있기 때문에, 보일러 배기 가스에 의한 가열을 실행하지 않는 것으로 판정한다.

또한, 예를 들어, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도가 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도보다 낮은 경우에는, 보일러 배기 가스에 의한 가열을 할 수 없는 상태이기 때문에, 보일러 배기 가스에 의한 가열을 실행하지 않는 것으로 판정한다.

또한, 예를 들어, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도가, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급한 경우에 탈질 촉매 (26a) 를 제 1 규정 온도까지 가열하는 데에 필요한 온도를 하회하는 것과 같은 경우에도, 가열을 실행하지 않는 것으로 판정하도록 구성해도 된다.

그 이외의 경우에는, 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 가열을 실행하는 것으로 판정한다.

또한, 여기서 제 2 규정 온도란, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급한 경우에 있어서, 탈질 촉매 (26a) 를 그 활성 온도인 제 1 규정 온도까지 가열하는 데에 필요한 엔진 배기 가스의 온도이다. 이 제 2 규정 온도는, 제 1 규정 온도와 동일하거나, 그것보다 높은 온도로서 설정된다. 예를 들어, 본 실시형태와 같이, 엔진 배기 가스 온도 센서 (33) 에 의해 엔진 배기 가스의 온도를 측정하는 경우로서, 엔진 배기 가스 온도 센서 (33) 로부터 탈질 반응기 (26a) 까지의 구간에 있어서의 배기관으로부터의 방열 등에 의한 온도 저하를 무시할 수 없는 것과 같은 경우에는, 제 2 규정 온도는, 이 방열에 의한 온도 저하를 전망하여, 제 1 규정 온도보다 높은 온도로서 설정된다. 엔진 배기 가스 온도 센서 (33) 로부터 탈질 반응기 (26a) 까지의 배기관으로부터의 방열 등에 의한 온도 저하를 무시할 수 있는 것과 같은 경우에는, 제 2 규정 온도는 제 1 규정 온도와 동일한 온도로 설정된다.

조작부 (41) 는, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 의 개도를 제어함과 함께, 송풍기 (14) 의 ON/OFF 및 그 회전수를 제어하기 위한 제어부이다. 조작부 (41) 는, 가열 실행 판정부 (42) 로부터 출력되는 가열 실행의 필요 여부의 판정 결과에 기초하여, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 열림 또는 밸브 닫힘함과 함께, 송풍기 (14) 의 운전의 ON/OFF 를 제어한다. 가열 실행이 「필요」 라고 판정된 경우에는, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 열림함과 함께, 송풍기 (14) 의 운전을 ON 으로 한다. 가열 실행이 「불필요」 라고 판정된 경우에는, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 닫힘함과 함께, 송풍기 (14) 의 운전을 OFF 로 한다. 또한, 조작부 (41) 는, 보일러 배기 가스/엔진 배기 가스 비교부 (46) 로부터 출력되는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력과 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 압력의 비교 결과 (차압) 에 기초하여, 송풍기 (14) 의 회전수를 제어한다. 송풍기 (14) 의 회전수는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력에 저항하여, 보일러 배기 가스를 배기 유로 (11) 에 유출시키는 데에 필요한 회전수로 제어된다. 구체적으로는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력과 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 압력의 차압이 클 수록, 회전수가 높아지도록 제어된다. 이 회전수의 산출은, 예를 들어, 차압과 회전수의 관계를 규정한 맵에 기초하여 산출된다. 또한, 예를 들어, 탈질 반응기 온도 센서 (35) 로 측정되는 탈질 반응기 (26) 의 온도를 목표 온도 (예를 들어 제 1 규정 온도) 로 제어하기 위하여, 피드백 제어, 혹은 주기 엔진 (2) 의 출력 변동을 포함하는 외란을 보상하는 피드 포워드 제어에 의해, 송풍기 (14) 의 회전수를 제어하도록 구성해도 된다.

보일러 배기 가스/엔진 배기 가스 비교부 (46) 는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력과, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 압력을 비교하는 비교부이다. 보일러 배기 가스/엔진 배기 가스 비교부 (46) 에는, 엔진 배기 가스 압력 센서 (31) 로 측정된 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력과, 보일러 배기 가스 압력 센서 (32) 로 측정된 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 압력이 입력되도록 되어 있다. 그리고, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력과, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 압력의 차압을 조작부 (41) 에 출력하도록 구성되어 있다.

보일러 배기 가스 온도 비교부 (47) 는, 보일러 배기 가스 온도 센서 (34) 로부터 입력되는 보일러 배기 가스의 온도와, 보일러 배기 가스 규정 온도 설정부 (48) 에 있어서 미리 설정되는 설정 온도를 비교하는 비교부이다. 보일러 배기 가스 규정 온도 설정부 (48) 에서 설정되는 설정 온도는, 예를 들어, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급한 경우에 있어서, 탈질 촉매 (26a) 를 제 1 규정 온도까지 가열하는 데에 필요한 보일러 배기 가스의 온도이다. 그리고, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도, 및 보일러 배기 가스의 온도와 보일러 배기 가스 규정 온도 설정부 (48) 에서 설정되는 설정 온도의 비교 결과를, 가열 실행 판정부 (42) 에 출력하도록 구성되어 있다.

엔진 배기 가스 온도 비교부 (50) 는, 엔진 배기 가스 온도 센서 (33) 로부터 입력되는 엔진 배기 가스의 온도와, 엔진 배기 가스 규정 온도 설정부 (49) 에 있어서 미리 설정되는 설정 온도를 비교하는 비교부이다. 엔진 배기 가스 규정 온도 설정부 (49) 에서 설정되는 설정 온도는, 예를 들어, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급한 경우에 있어서, 탈질 촉매 (26a) 를 제 1 규정 온도까지 가열하는 데에 필요한 엔진 배기 가스의 온도인 상기 서술한 제 2 규정 온도이다. 그리고, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도, 및 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도와 엔진 배기 가스 규정 온도 설정부 (49) 에서 설정되는 설정 온도의 비교 결과를, 가열 실행 판정부 (42) 에 출력하도록 구성되어 있다.

이와 같은 도 3 에 나타나는 제어 장치 (40) 의 제어 플로우에 대해서는, 후술하는 도 5 에 있어서 설명한다.

도 4 는, 특히, 탈질 촉매 (26a) 의 재생시에 있어서 작동하는 경우의 구성을 나타낸 제어 장치 (40) 의 블록도이다. 그리고, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (40) 는, 조작부 (41), 재생 실행 판정부 (43), 재생 필요 여부 판정부 (45), 보일러 배기 가스/엔진 배기 가스 비교부 (46), 보일러 배기 가스 온도 비교부 (47), 보일러 배기 가스 규정 온도 설정부 (48), 엔진 배기 가스 규정 온도 설정부 (49), 엔진 배기 가스 온도 비교부 (50), 탈질 반응기 차압 산출부 (52), 탈질 촉매 재생 비교부 (53), 연속 운전 시간 카운트부 (54), 탈질 촉매 재생 간격 설정부 (55) 를 포함하고 있다.

재생 필요 여부 판정부 (45) 는, 탈질 반응기 차압 센서 (36) 로부터 입력되는 탈질 반응기 (26) 의 전후 차압과, 탈질 반응기 차압 산출부 (52) 에 있어서 산출되는 차압의 비교 결과에 기초하여, 탈질 촉매 (26a) 를 재생할 필요가 있는지에 대한 필요 여부의 판정을 실시하는 판정부이다. 탈질 반응기 차압 산출부 (52) 에서는, ECU (도시 생략) 등으로부터 출력되는, 엔진 회전수나 토크 등에 관한 엔진 운전 부하 신호 (37) 에 기초하여, 당해 운전 상태에 있어서의 적정한 차압 (탈질 촉매 (26a) 의 피독이 진행되지 않고 있다고 판단 가능한 차압) 을 산출한다. 그리고, 예를 들어, 탈질 반응기 (26) 의 전후 차압이 탈질 반응기 차압 산출부 (52) 에서 산출된 산출 차압 이상인 경우에는, 탈질 촉매 (26a) 의 피독이 진행되고 있는 것으로 판단하여, 탈질 촉매 (26a) 의 재생이 필요한 것으로 판정한다. 탈질 반응기 (26) 의 전후 차압이 산출 차압 미만인 경우에는, 탈질 촉매 (26a) 의 재생이 불필요한 것으로 판정한다. 그리고, 그 판정 결과를 후술하는 재생 실행 판정부 (43) 에 출력하도록 구성되어 있다.

또한, 재생 필요 여부 판정부 (45) 는, 탈질 촉매 재생 비교부 (53) 로부터의 출력에 기초하여, 탈질 촉매 (26a) 를 재생할 필요가 있는지에 대한 필요 여부의 판정을 실시한다. 탈질 촉매 재생 비교부 (53) 는, 연속 운전 시간 카운트부 (54) 로부터 출력되는 연속 운전 시간과 규정의 연속 운전 시간을 비교함과 함께, 탈질 촉매 재생 간격 카운트부 (55) 로부터 출력되는 전회 재생으로부터 경과 시간과 규정의 재생 간격을 비교하는 비교부이다. 그리고, 카운트된 연속 운전 시간이 규정의 연속 운전 시간을 초과한 경우, 및 카운트된 전회 재생으로부터의 경과 시간이 규정의 재생 간격을 초과한 경우의 적어도 어느 일방에 해당한 경우에, 그 비교 결과를 재생 필요 여부 판정부 (45) 에 출력한다. 탈질 촉매 재생 비교부 (53) 로부터 이와 같은 출력을 받은 재생 필요 여부 판정부 (45) 는, 예를 들어 탈질 반응기 (26) 의 전후 차압이 산출 차압 미만인 경우에도, 탈질 촉매 (26a) 를 재생할 필요가 있는 것으로 판정한다.

여기서 「탈질 촉매의 재생시」 란, 피독에 의해 성능이 저하한 탈질 촉매 (26a) 의 성능을 회복시키기 위한 처치를 강구하고 있는 상태를 의미하고, 구체적으로는, 탈질 촉매 (26a) 의 표면에 부착한 산성황산암모늄을 가열하여 제거하기 위해서, 탈질 촉매 (26a) 를 재생하는 데에 필요한 온도 (재생 온도) 인 제 3 규정 온도 이상으로 탈질 촉매 (26a) 를 가열하고 있는 상태를 의미한다. 탈질 촉매 (26a) 가 피독되어 있는지 여부는, 예를 들어, 탈질 반응기 (26) 의 전후 차압이 소정치 이상인 경우에, 탈질 촉매 (26a) 가 피독되어 있는 것으로 판정한다. 또한 예를 들어, 탈질 반응기 (26) 의 전후에 있어서의 NOx 농도차가 소정치 미만이 된 경우에, 탈질 촉매 (26a) 가 피독되어 있는 것으로 판정하도록 구성해도 된다.

재생 실행 판정부 (43) 는, 상기 서술한 재생 필요 여부 판정부 (45) 에 있어서 탈질 촉매 (26a) 의 재생이 필요한 것으로 판정된 경우에, 실제로 탈질 촉매 (26a) 의 재생을 실행할지 여부의 판정을 실시하는 판정부이다. 재생 실행 판정부 (43) 는, 보일러 배기 가스 온도 비교부 (47) 로부터의 출력, 및 엔진 배기 가스 온도 비교부 (50) 로부터의 출력에 기초하여, 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 재생을 실행할지 여부의 필요 불필요 판정을 실시한다.

예를 들어, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 3 규정 온도보다 높은 경우에는, 이미 탈질 촉매 (26a) 가 재생 상태에 있는 것으로 생각되기 때문에, 보일러 배기 가스에 의한 가열을 실행하지 않는 것으로 판정한다.

또한, 예를 들어, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도는, 제 4 규정 온도보다 낮은 경우가 대부분이지만, 주기 엔진 (2) 의 운전 상태에 따라서는, 엔진 배기 가스의 온도가 제 4 규정 온도보다 높은 경우도 있을 수 있다. 이와 같은 경우에는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스에 의해 탈질 촉매 (26a) 를 제 3 규정 온도까지 가열할 수 있기 때문에, 보일러 배기 가스에 의한 재생을 실행하지 않는 것으로 판정한다.

또한, 예를 들어, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도가 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도보다 낮은 경우에는, 보일러 배기 가스에 의한 가열을 할 수 없는 상태이기 때문에, 보일러 배기 가스에 의한 재생을 실행하지 않는 것으로 판정한다.

또한, 예를 들어, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도가, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급한 경우에 탈질 촉매 (26a) 를 제 3 규정 온도까지 가열하는 데에 필요한 온도를 하회하는 것과 같은 경우에도, 재생을 실행하지 않는 것으로 판정하도록 구성해도 된다.

그 이외의 경우에는, 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 재생을 실행하는 것으로 판정한다.

또한, 여기서 제 4 규정 온도란, 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급한 경우에 있어서, 탈질 촉매 (26a) 를 제 3 규정 온도까지 가열하는 데에 필요한 엔진 배기 가스의 온도이다. 이 제 4 규정 온도는, 제 3 규정 온도와 동일하거나, 그것보다 높은 온도로서 설정된다. 예를 들어, 본 실시형태와 같이, 엔진 배기 가스 온도 센서 (33) 에 의해 엔진 배기 가스의 온도를 측정하는 경우로서, 엔진 배기 가스 온도 센서 (33) 로부터 탈질 반응기 (26a) 의 구간에 있어서의 배기관으로부터의 방열 등에 의한 온도 저하를 무시할 수 없는 것과 같은 경우에는, 제 4 규정 온도는, 이 방열에 의한 온도 저하를 전망하여, 제 3 규정 온도보다 높은 온도로서 설정된다. 엔진 배기 가스 온도 센서 (33) 로부터 탈질 반응기 (26a) 까지의 배기관으로부터의 방열 등에 의한 온도 저하를 무시할 수 있는 것과 같은 경우에는, 제 4 규정 온도는 제 3 규정 온도와 동일한 온도로 설정된다.

조작부 (41) 는, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 의 개도를 제어함과 함께, 송풍기 (14) 의 ON/OFF 및 그 회전수를 제어하기 위한 제어부이다. 조작부 (41) 는, 재생 실행 판정부 (43) 로부터 출력되는 가열 실행의 필요 여부의 판정 결과에 기초하여, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 열림 또는 밸브 닫힘함과 함께, 송풍기 (14) 의 운전의 ON/OFF 를 제어한다. 재생 실행이 「필요」 라고 판정된 경우에는, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 열림함과 함께, 송풍기 (14) 의 운전을 ON 으로 한다. 재생 실행이 「불필요」 라고 판정된 경우에는, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 닫힘함과 함께, 송풍기 (14) 의 운전을 OFF 로 한다. 또한, 조작부 (41) 는, 보일러 배기 가스/엔진 배기 가스 비교부 (46) 로부터 출력되는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력과 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 압력의 비교 결과 (차압) 에 기초하여, 송풍기 (14) 의 회전수를 제어한다. 송풍기 (14) 의 회전수는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력에 저항하여, 보일러 배기 가스를 배기 유로 (11) 에 유출시키는 데에 필요한 회전수로 제어된다. 구체적으로는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 압력과 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 압력의 차압이 클 수록, 회전수가 높아지도록 제어된다. 이 회전수의 산출은, 예를 들어, 차압과 회전수의 관계를 규정한 맵에 기초하여 산출된다. 또한, 예를 들어, 탈질 반응기 온도 센서 (35) 로 측정되는 탈질 반응기 (26) 의 온도를 목표 온도 (예를 들어 제 3 규정 온도) 로 제어하기 위하여, 피드백 제어, 혹은 주기 엔진 (2) 의 출력 변동을 외란으로 하는 피드 포워드 제어에 의해, 송풍기 (14) 의 회전수를 제어하도록 구성해도 된다.

보일러 배기 가스 온도 비교부 (47) 는, 도 3 에 나타낸 실시형태와 동일하게, 보일러 배기 가스 온도 센서 (34) 로부터 입력되는 보일러 배기 가스의 온도와, 보일러 배기 가스 규정 온도 설정부 (48) 에 있어서 미리 설정되는 설정 온도를 비교하는 비교부이다. 보일러 배기 가스 규정 온도 설정부 (48) 에서 설정되는 설정 온도는, 예를 들어, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급한 경우에 있어서, 탈질 촉매 (26a) 를 제 3 규정 온도까지 가열하는 데에 필요한 온도이다. 그리고, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도, 및 보일러 배기 가스의 온도와 보일러 배기 가스 규정 온도 설정부 (48) 에서 설정되는 설정 온도의 비교 결과를, 재생 실행 판정부 (43) 에 출력하도록 구성되어 있다.

엔진 배기 가스 온도 비교부 (50) 는, 도 3 에 나타낸 실시형태와 동일하게, 엔진 배기 가스 온도 센서 (33) 로부터 입력되는 엔진 배기 가스의 온도와, 엔진 배기 가스 규정 온도 설정부 (49) 에 있어서 미리 설정되는 설정 온도를 비교하는 비교부이다. 엔진 배기 가스 규정 온도 설정부 (49) 에서 설정되는 설정 온도는, 예를 들어, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급한 경우에 있어서, 탈질 촉매 (26a) 를 제 3 규정 온도까지 가열하는 데에 필요한 엔진 배기 가스의 온도인 상기 서술한 제 4 규정 온도이다. 그리고, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도, 및 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도와 엔진 배기 가스 규정 온도 설정부 (49) 에서 설정되는 설정 온도의 비교 결과를, 재생 실행 판정부 (43) 에 출력하도록 구성되어 있다.

이와 같은 도 4 에 나타나는 제어 장치 (40) 의 제어 플로우에 대해서는, 후술하는 도 6 에 있어서 설명한다.

도 5 는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 제어 장치의 제어 플로우도로서, 주기 엔진 기동시 또는 저부하 운전시에 있어서의 탈질 촉매의 가열 제어의 플로우를 나타낸 도면이다.

도 5 에 나타낸 바와 같이, 주기 엔진 기동시 또는 저부하 운전시 (S51) 에는, 가열 필요 여부 판정부 (44) 에 있어서, 탈질 반응기 온도 센서 (35) 로부터 입력되는 탈질 반응기 (26) 의 온도와, 탈질 반응기 규정 온도 설정부 (51) 에 있어서 미리 설정되는 설정 온도 (제 1 규정 온도) 를 비교한다. 그리고, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 탈질 촉매 (26a) 의 활성 온도인 제 1 규정 온도 미만인 경우 (S52 에 있어서 「YES」) 에는, 다음 스텝 (S53) 으로 진행된다. 탈질 반응기 (26) 의 온도가 탈질 촉매 (26a) 의 활성 온도인 제 1 규정 온도 이상인 경우 (S53 에 있어서 「YES」) 에는, 탈질 촉매 (26a) 의 가열은 불필요하기 때문에, 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 가열 제어는 실시하지 않고, 제어를 종료한다.

다음으로, 가열 실행 판정부 (42) 에 있어서, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가, 제 2 규정 온도 미만인지를 비교한다 (S53). 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가, 제 2 규정 온도 미만인 경우 (S53 에 있어서 「YES」) 에는, 다음 스텝 (S54) 으로 진행된다. 엔진 배기 가스의 온도가 제 2 규정 온도 이상인 경우 (S53 에 있어서 「NO」) 에는, 엔진 배기 가스에 의해서만 탈질 반응기 (26) 의 온도를 제 1 규정 온도까지 가열할 수 있기 때문에, 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 가열 제어는 실시하지 않고, 제어를 종료한다.

또한 다음으로, 가열 실행 판정부 (42) 에 있어서, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도와 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도를 비교한다 (S54). 보일러 배기 가스의 온도가 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도 이상인 경우 (S54 에 있어서 「YES」) 에는, 다음 스텝 (S55) 으로 진행된다. 보일러 배기 가스의 온도가 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도 미만인 경우 (S54 에 있어서 「NO」) 에는, 보일러 배기 가스에 의한 가열을 할 수 없는 상태이기 때문에, 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 가열 제어는 실시하지 않고, 제어를 종료한다.

또한, 설명의 편의 상, S53 후에 S54 를 실행하는 것으로서 설명했지만, 상기 S53 과 S54 의 순서는 이것에 한정되지 않는다. S53 보다 S54 를 먼저 실행해도 되고, 양 스텝을 동시에 실행해도 된다.

그리고, 조작부 (41) 에 있어서, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 개방함과 함께, 송풍기 (14) 를 기동한다 (S55). 그리고, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급하고 (S56), 탈질 반응기 (26) 를 고온의 보일러 배기 가스에 의해 가열한다.

보다 상세하게 설명하면, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 개방하고, 송풍기 (14) 를 기동하면, 보일러 (8) 로부터 배출된 보일러 배기 가스가, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 를 통하여, 배기 유로 (11) 에 있어서의 탈질 반응기 (26) 의 상류측으로 도류된다. 그리고, 배기 유로 (11) 를 흐르는 엔진 배기 가스와 보일러 배기 가스가 혼합하여, 엔진 배기 가스보다 고온의 배기 가스 (엔진·보일러 혼합 배기 가스) 가 생성된다. 그리고, 이 고온의 배기 가스 (엔진·보일러 혼합 배기 가스) 가 탈질 반응기 (26) 에 공급됨으로써 (S56), 탈질 반응기 (26) 가 가열된다.

또한, 상기 서술한 바이패스 유로 (15) 를 통하여 엔진 배기 가스를 우회시키고, 탈질 반응기 (26) 에 고온의 보일러 배기 가스만을 공급함으로써 (S56), 탈질 반응기 (26) 를 가열하도록 제어해도 된다.

그리고, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 1 규정 온도에 이를 때까지, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 계속해서 공급한다 (S57).

또한, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 1 규정 온도에 이른 후에 있어서도, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가, 제 2 규정 온도 이상으로 상승할 때까지의 동안, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 계속해서 공급하도록 해도 된다 (S58).

그리고, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 1 규정 온도에 이르고, 또한, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가, 제 2 규정 온도 이상으로 상승한 경우 (S57, S58 에 있어서 「YES」) 에는, 탈질 촉매 (26a) 가 안정적으로 작동 가능한 조건이 갖추어진 것으로 하여, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 폐지함과 함께, 송풍기 (14) 를 정지하고 (S59), 일련의 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 가열 제어를 종료한다.

도 6 은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 제어 장치의 제어 플로우도로서, 탈질 촉매의 재생시에 있어서의 탈질 촉매의 재생 제어의 플로우를 나타낸 도면이다.

도 6 에 나타낸 바와 같이, 탈질 촉매 (26a) 의 재생시 (S61) 에는, 재생 필요 여부 판정부 (45) 에 있어서, 탈질 반응기 차압 센서 (36) 로부터 입력되는 탈질 반응기 (26) 의 전후 차압과, 탈질 반응기 차압 산출부 (52) 에 있어서 산출되는 산출 차압을 비교한다 (S62). 그리고, 탈질 반응기 (26) 의 전후 차압이 산출 차압 미만인 경우 (S62 에 있어서 「YES」) 에는, 다음 스텝으로 진행된다.

다음으로, 탈질 촉매 재생 비교부 (53) 에 있어서, 연속 운전 시간 카운트부 (54) 로부터 출력되는 연속 운전 시간과 규정의 연속 운전 시간을 비교한다 (S63). 그리고, 연속 운전 시간 카운트부 (54) 로부터 출력되는 연속 운전 시간이 규정의 연속 운전 시간 미만인 경우 (S63 에 있어서 「YES」) 에는, 다음 스텝으로 진행된다.

다음으로, 탈질 촉매 재생 비교부 (53) 에 있어서, 탈질 촉매 재생 간격 카운트부 (55) 로부터 출력되는 전회 재생으로부터 경과 시간과 규정의 재생 간격을 비교한다 (S64). 그리고, 탈질 촉매 재생 간격 카운트부 (55) 로부터 출력되는 전회 재생으로부터 경과 시간이 규정의 재생 간격 미만인 경우 (S64 에 있어서 「YES」) 에는, 탈질 촉매 (26a) 의 재생은 실행하지 않고 (S65), 제어를 종료한다.

또한, 설명의 편의 상, S62, S63, S64 의 순서로 실행하는 것으로서 설명했지만, 상기 S62 ∼ S64 의 순서는 이것에 한정되지 않는다. S62 ∼ S64 의 순서를 바꾸어도 되고, S62 ∼ S64 를 동시에 실행해도 된다.

상기 S62 ∼ S64 에 있어서의 적어도 1 개의 스텝에 있어서 「NO」 라고 판정된 경우에는, 탈질 촉매 (26a) 의 재생을 실행한다 (S66).

재생 실행 판정부 (43) 에 있어서, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 3 규정 온도 미만인지를 비교한다 (S67). 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 3 규정 온도 미만인 경우 (S67 에 있어서 「YES」) 에는, 다음 스텝 (S68) 으로 진행된다. 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 3 규정 온도 이상인 경우 (S67 에 있어서 「NO」) 에는, 이미 탈질 촉매 (26a) 가 재생 상태에 있는 것으로 생각되기 때문에, 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 재생 제어는 실시하지 않고, 제어를 종료한다.

다음으로, 재생 실행 판정부 (43) 에 있어서, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가, 제 4 규정 온도 미만인지를 비교한다 (S68). 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가 제 4 규정 온도 미만인 경우 (S68 에 있어서 「YES」) 에는, 다음 스텝 (S69) 으로 진행된다. 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가 제 4 규정 온도 이상인 경우 (S68 에 있어서 「NO」) 에는, 엔진 배기 가스에 의해서만 탈질 반응기 (26) 의 온도를 제 3 규정 온도까지 가열할 수 있기 때문에, 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 재생 제어는 실시하지 않고, 제어를 종료한다.

또한 다음으로, 재생 실행 판정부 (43) 에 있어서, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도와 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도를 비교한다 (S69). 보일러 배기 가스의 온도가 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도 이상인 경우 (S69 에 있어서 「YES」) 에는, 다음 스텝 (S610) 으로 진행된다. 보일러 배기 가스의 온도가 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도 미만인 경우 (S69 에 있어서 「NO」) 에는, 보일러 배기 가스에 의한 가열을 할 수 없는 상태이기 때문에, 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 재생 제어는 실시하지 않고, 제어를 종료한다.

그리고, 조작부 (41) 에 있어서, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 개방함과 함께, 송풍기 (14) 를 기동한다 (S610). 그리고, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기에 공급하고 (S611), 탈질 반응기 (26) 를 고온의 보일러 배기 가스에 의해 가열하여, 탈질 촉매 (26a) 를 재생한다.

보다 상세하게 설명하면, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 개방하고, 송풍기 (14) 를 기동하면, 보일러 (8) 로부터 배출된 보일러 배기 가스가, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 를 통하여, 배기 유로 (11) 에 있어서의 탈질 반응기 (26) 의 상류측으로 도류된다. 그리고, 배기 유로 (11) 를 흐르는 엔진 배기 가스와 보일러 배기 가스가 혼합하여, 엔진 배기 가스보다 고온의 배기 가스 (엔진·보일러 혼합 배기 가스) 가 생성된다. 그리고, 이 고온의 배기 가스 (엔진·보일러 혼합 배기 가스) 가 탈질 반응기 (26) 에 공급됨으로써 (S611), 탈질 반응기 (26) 가 가열되어, 탈질 촉매 (26a) 의 재생이 실시된다.

또한, 상기 서술한 바이패스 유로 (15) 를 통하여 엔진 배기 가스를 우회시키고,탈질 반응기 (26) 에 고온의 보일러 배기 가스만을 공급함으로써 (S611), 탈질 반응기 (26) 를 가열하도록 제어해도 된다.

그리고, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 3 규정 온도에 이를 때까지, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 계속해서 공급한다 (S612).

또한, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 3 규정 온도에 이른 후에 있어서도, 규정한 재생 시간을 경과할 때까지의 동안, 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 계속해서 공급하도록 해도 된다 (S613).

그리고, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 3 규정 온도에 이르고, 또한, 규정한 재생 시간을 경과한 경우 (S612, S613 에 있어서 「YES」) 에는, 탈질 촉매 (26a) 재생이 완료된 것으로 하여, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 폐지함과 함께, 송풍기 (14) 를 정지하여 (S614), 일련의 보일러 배기 가스에 의한 탈질 촉매 (26a) 의 재생 제어를 종료한다.

도 7 은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 배기 가스 탈질 장치에 있어서, 보일러 배기 가스의 공급 타이밍 및 배기 가스 탈질 시스템의 작동 타이밍을 나타낸 타이밍 차트이다.

몇 가지 실시형태에서는, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 주기 엔진 (2) 의 운전 개시와 거의 동시에, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 열림함과 함께 송풍기 (14) 의 운전을 ON 으로 하여, 보일러 배기 가스의 공급을 개시한다 (시각 t1). 이에 의해, 엔진 배기 가스와 보일러 배기 가스가 혼합한 고온의 배기 가스 (엔진·보일러 혼합 배기 가스) 가 탈질 반응기 (26) 에 공급되어, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 서서히 상승하고, 시각 t2 에 있어서, 탈질 촉매 (26a) 의 활성 온도인 제 1 규정 온도 이상에 도달한다. 그리고, 이것과 거의 동시에, 배기 가스 탈질 시스템 (20) 의 작동이 개시된다. 그리고, 시각 t3 에 있어서, 엔진 배기 가스 온도가 제 2 규정 온도 이상에 도달하면, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 닫힘함과 함께 송풍기 (14) 의 운전을 OFF 로 하여, 보일러 배기 가스의 공급을 정지한다.

즉, 본 실시형태에서는, 주기 엔진 (2) 의 기동시 (또는 저부하 운전시) 에 있어서, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 1 규정 온도에 도달하고, 또한, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가 제 2 규정 온도 이상이 될 때까지 보일러 배기 가스의 탈질 반응기 (26) 로의 공급을 계속한다. 따라서, 탈질 촉매 (26a) 를 조기에 활성 온도까지 상승시킬 수 있음과 함께, 엔진 배기 가스 온도가 제 2 규정 온도에 도달한 이후에는, 보일러 배기 가스의 탈질 반응기 (26) 로의 공급을 정지함으로써, 송풍기 (14) 의 낭비되는 운전을 방지하도록 되어 있다.

이상, 상기 서술한 실시형태에 의하면, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도, 및 탈질 반응기 (26) 의 온도에 기초하여, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 의 밸브 열림 또는 밸브 닫힘과, 송풍기 (14) 의 운전의 ON/OFF 를 제어하는 제어 장치 (40) 를 추가로 구비하고 있다. 따라서, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도, 및 탈질 반응기 (26) 의 온도에 기초하여, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 의 밸브 열림 또는 밸브 닫힘과, 송풍기 (14) 의 운전의 ON/OFF 를 제어 장치 (40) 에 의해 제어할 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태에 의하면, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 1 규정 온도 미만으로 낮은 경우이고, 또한, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도가 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도보다 높은 경우에, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급함으로써, 고온의 보일러 배기 가스에 의해, 탈질 촉매 (26a) 를 가열할 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태에 의하면, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 3 규정 온도 미만으로 낮은 경우이고, 또한, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도가 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도보다 높은 경우에, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급함으로써, 고온의 보일러 배기 가스에 의해, 탈질 촉매 (26a) 를 가열하여, 피독된 탈질 촉매 (26a) 를 재생할 수 있다.

도 8 은, 배기 유로에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브와 배기 유로측 합류 밸브 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급하는 상태를 나타낸 도면이다. 도 9 는, 퍼지 가스의 공급 타이밍을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

몇 가지 실시형태에서는, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 제어 장치 (40) 는, 배기 가스 탈질 시스템 (20) 의 부작동시에 있어서, 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 를 밸브 닫힘하고, 바이패스 유로측 분기 밸브 (16B) 를 밸브 열림하고, 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 를 밸브 닫힘하고, 바이패스 유로측 합류 밸브 (17B) 를 밸브 열림한다. 그리고, 배기 유로 (11) 에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 와 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급하도록, 퍼지 가스 공급 장치 (18) 를 제어하도록 구성된다. 이 때, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 는 밸브 닫힘된 상태로 있다.

또한, 여기서, 배기 가스 탈질 시스템 (20) 이 작동하고 있는 상태란, 환원제 분사 노즐 (24) 로부터 환원제가 배기 유로 (11) 의 내부에 분사되고 있는 상태, 및 환원제 분사 노즐 (24) 로부터 환원제는 분사되고 있지 않지만, 탈질 반응기 (26) 에 고온의 배기 가스 (엔진·보일러 혼합 배기 가스, 엔진 배기 가스, 또는 보일러 배기 가스) 를 공급하고, 탈질 반응기 (26) 를 제 3 규정 온도까지 가열하여 탈질 촉매 (26a) 를 재생하고 있는 상태의 양방을 의미하는 것으로 한다.

배기 유로 (11) 에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 와 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급하는 타이밍으로는, 도 9 의 (a) ∼ (c) 에 나타내는 3 개의 타이밍을 들 수 있다.

도 9 의 (a) 에서는, 배기 가스 탈질 시스템 (20) 의 작동 완료 후, 1 회만 퍼지 가스의 투입이 실시된다.

도 9 의 (b) 에서는, 배기 가스 탈질 시스템 (20) 의 작동 완료 후, 소정의 간격을 두고 복수 회에 걸쳐 퍼지 가스의 투입이 실시된다.

도 9 의 (c) 에서는, 배기 가스 탈질 시스템 (20) 의 작동 완료 후, 계속적으로 퍼지 가스의 투입이 실시된다.

이와 같은 실시형태에 의하면, 제어 장치 (40) 에 의해, 배기 유로 (11) 에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 와 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 사이의 구간에 퍼지 가스를 봉입할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 엔진 배기 가스 탈질 시스템 (20) 의 부작동시에 있어서, 밸브 닫힘 상태에 있는 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 나 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 로부터 배기 유로 (11) 측으로 흘러 나온 엔진 배기 가스가 탈질 촉매 (26a) 와 접촉함으로써 질산 (HNO₃) 이 생성되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

도 10 은, 탈질 시스템의 작동 완료 후에, 탈질 반응기에 보일러 배기 가스를 공급하는 상태를 나타낸 도면이다.

몇 가지 실시형태에서는, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 제어 장치 (40) 는, 엔진 배기 가스 탈질 시스템 (20) 의 작동 완료 후에 있어서, 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 를 밸브 닫힘하고, 바이패스 유로측 분기 밸브 (16B) 를 밸브 열림하고, 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 를 밸브 열림하고, 바이패스 유로측 합류 밸브 (17B) 를 밸브 열림한다. 그리고, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 열림함과 함께 송풍기 (14) 의 운전을 ON 으로 하여, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 소정 시간만큼 공급하도록 구성된다.

이와 같은 실시형태에 의하면, 탈질 시스템 (20) 의 작동 후, 소정 시간에 걸쳐 보일러 배기 가스가 탈질 반응기 (26) 에 공급된다. 이에 의해, 탈질 촉매 (26a) 에 있어서의 피독의 진행을 억제하고, 탈질 촉매 (26a) 의 재생 간격을 길게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시형태에 관한 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법은, 선박 (1) 에 탑재되는 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물을 환원하기 위한 배기 가스 탈질 장치 (10 (10A, 10B)) 의 제어 방법이다. 상기 배기 가스 탈질 장치 (10 (10A, 10B)) 는, 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스가 흐르는 배기 유로 (11) 와, 환원제를 저장하는 환원제 저장 탱크 (22), 환원제 저장 탱크 (22) 에 저장되는 환원제를, 배기 유로 (11) 를 흐르는 엔진 배기 가스 중에 분사하는 환원제 분사 노즐 (24), 및 배기 유로 (11) 상에 형성되고, 엔진 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원하는 촉매 (26a) 를 갖는 탈질 반응기 (26), 를 포함하는 엔진 배기 가스 탈질 시스템 (20) 과, 선박 (1) 에 탑재되는 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를, 배기 유로 (11) 에 있어서의 탈질 반응기 (26) 의 상류측으로 도류하는 보일러 배기 가스 도류로 (12) 와, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 에 있어서의 보일러 배기 가스의 흐름을 제어하는 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 와, 보일러 배기 가스 도류로 (12) 를 흐르는 보일러 배기 가스를 하류측으로 송풍하는 송풍기 (14) 를 구비하고 있다. 그리고, 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법은, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 의 밸브 열림 또는 밸브 닫힘하는 스텝과, 송풍기 (14) 의 운전의 ON/OFF 를 제어하는 스텝을 구비한다.

이와 같은 실시형태에 의하면, 선박 (1) 에 탑재되는 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스 중에 포함되는 질소 산화물을 환원하기 위한 배기 가스 탈질 장치 (10 (10A, 10B)) 의 제어 방법에 있어서, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 의 밸브 열림 또는 밸브 닫힘하는 스텝과, 송풍기 (14) 의 운전의 ON/OFF 를 제어하는 스텝을 구비한다. 따라서, 적절히, 필요에 따라, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급하고, 탈질 촉매 (26a) 를 가열할 수 있다.

몇 가지 실시형태에서는, 상기 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도, 및 탈질 반응기 (26) 의 온도에 기초하여, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 열림 또는 밸브 닫힘하는 스텝과, 송풍기 (14) 의 운전의 ON/OFF 를 제어하는 스텝을 추가로 구비한다.

몇 가지 실시형태에서는, 상기 주기 엔진 (2) 의 기동시 또는 저부하 운전시에 있어서, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 1 규정 온도 미만, 및 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가 제 2 규정 온도 미만이고, 또한, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도가 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도보다 높은 경우에, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 열림함과 함께 송풍기 (14) 의 운전을 ON 으로 하여, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급하는 스텝을 추가로 구비한다.

몇 가지 실시형태에서는, 탈질 촉매 (26a) 의 재생시에 있어서, 탈질 반응기 (26) 의 온도가 제 3 규정 온도 미만, 및 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도가 제 4 규정 온도 미만이고, 또한, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스의 온도가 주기 엔진 (2) 으로부터 배출되는 엔진 배기 가스의 온도보다 높은 경우에, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 열림함과 함께 송풍기 (14) 의 운전을 ON 으로 하여, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 공급하는 스텝을 추가로 구비한다.

몇 가지 실시형태에서는, 배기 가스 탈질 시스템 (20) 의 부작동시에 있어서, 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 를 밸브 닫힘하고, 바이패스 유로측 분기 밸브 (16B) 를 밸브 열림하고, 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 를 밸브 닫힘하고, 바이패스 유로측 합류 밸브 (17B) 를 밸브 열림하는 스텝과, 배기 유로 (11) 에 있어서의 배기 유로측 분기 밸브 (16A) 와 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급하도록, 퍼지 가스 공급 장치 (18) 를 제어하는 스텝을 추가로 구비한다.

몇 가지 실시형태에서는, 배기 가스 탈질 시스템 (20) 의 작동 완료 후에 있어서, 배기 유로측 분기 밸브 (17A) 를 밸브 닫힘하고, 바이패스 유로측 분기 밸브 (17B) 를 밸브 열림하고, 배기 유로측 합류 밸브 (17A) 를 밸브 열림하고, 바이패스 유로측 합류 밸브 (17B) 를 밸브 열림하는 스텝과, 보일러 배기 가스 제어 밸브 (13) 를 밸브 열림함과 함께 송풍기 (14) 의 운전을 ON 으로 하여, 보일러 (8) 로부터 배출되는 보일러 배기 가스를 탈질 반응기 (26) 에 소정 시간만큼 공급하는 스텝을 추가로 구비한다.

이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기의 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 범위에서의 다양한 변경이 가능하다.

1 선박
2 주기 엔진
3 배기 매니폴드
4 보일러
4 과급기
4a 터빈부
5 배기 밸브
8 보일러
10 (10A, 10B) 배기 가스 탈질 장치
11 배기 유로
12 보일러 배기 가스 도류로
12a 접속부
12b 분기부
13 (13A, 13B) 보일러 배기 가스 제어 밸브
14 송풍기
15 바이패스 유로
16 분기부
16A 배기 유로측 분기 밸브
16B 바이패스 유로측 분기 밸브
17 합류부
17A 배기 유로측 합류 밸브
17B 바이패스 유로측 합류 밸브
18 퍼지 가스 공급 장치
18A 퍼지 가스 생성기
18B 퍼지 가스 도류로
18C 퍼지 가스 공급 밸브
19 보일러 배기 가스 배출로
20 배기 가스 탈질 시스템
22 환원제 저장 탱크
23 환원제 유로
23a 환원제 펌프
24 환원제 분사 노즐
26 탈질 반응기
26a 탈질 촉매
31 엔진 배기 가스 압력 센서
32 보일러 배기 가스 압력 센서
33 엔진 배기 가스 온도 센서
34 보일러 배기 가스 온도 센서
35 탈질 반응기 온도 센서
36 탈질 반응기 차압 센서
37 엔진 운전 부하 신호
40 제어 장치
41 조작부
42 가열 실행 판정부
43 재생 실행 판정부
44 가열 필요 여부 판정부
45 재생 필요 여부 판정부
46 엔진 배기 가스 비교부
47 보일러 배기 가스 온도 비교부
48 보일러 배기 가스 규정 온도 설정부
49 엔진 배기 가스 규정 온도 설정부
50 엔진 배기 가스 온도 비교부
51 탈질 반응기 규정 온도 설정부
52 탈질 반응기 차압 산출부
53 탈질 촉매 재생 비교부
54 연속 운전 시간 카운트부
55 탈질 촉매 재생 간격 카운트부
60 배기 가스 이코노마이저

Claims

선박의 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스가 흐르는 배기 유로와,
환원제를 저장하는 환원제 저장 탱크와,
상기 환원제 저장 탱크에 저장되는 환원제를, 상기 배기 유로를 흐르는 상기 엔진 배기 가스 중에 분사하는 환원제 분사 노즐과,
상기 배기 유로 상에 형성되고, 상기 엔진 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원하는 탈질 반응기와,
상기 선박에 탑재되는 보일러로부터 배출되는 보일러 배기 가스를, 상기 배기 유로에 있어서의 상기 탈질 반응기의 상류측으로 도류하는 보일러 배기 가스 도류로와,
상기 보일러 배기 가스 도류로에 있어서의 보일러 배기 가스의 흐름을 제어하는 보일러 배기 가스 제어 밸브와,
상기 보일러 배기 가스 도류로를 흐르는 보일러 배기 가스를 하류측으로 송풍하는 송풍기를 구비하는, 배기 가스 탈질 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 엔진 배기 가스의 온도, 상기 보일러 배기 가스의 온도, 및 상기 탈질 반응기의 온도에 기초하여, 상기 보일러 배기 가스 제어 밸브의 밸브 열림 또는 밸브 닫힘과, 상기 송풍기의 운전의 ON/OFF 를 제어하는 제어 장치를 추가로 구비하는, 배기 가스 탈질 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 주기 엔진의 기동시 또는 저부하 운전시에 있어서,
상기 탈질 반응기의 온도가 제 1 규정 온도 미만, 및 상기 엔진 배기 가스의 온도가 제 2 규정 온도 미만이고, 또한, 상기 보일러 배기 가스의 온도가 상기 엔진 배기 가스의 온도보다 높은 경우에, 상기 보일러 배기 가스 제어 밸브를 밸브 열림함과 함께 상기 송풍기의 운전을 ON 으로 하여, 상기 보일러 배기 가스를 상기 탈질 반응기에 공급하도록 구성되는, 배기 가스 탈질 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 탈질 촉매의 재생시에 있어서,
상기 탈질 반응기의 온도가 제 3 규정 온도 미만, 및 상기 엔진 배기 가스의 온도가 제 4 규정 온도 미만이고, 또한, 상기 보일러 배기 가스의 온도가 상기 엔진 배기 가스의 온도보다 높은 경우에, 상기 보일러 배기 가스 제어 밸브를 밸브 열림함과 함께 상기 송풍기의 운전을 ON 으로 하여, 상기 보일러 배기 가스를 상기 탈질 반응기에 공급하도록 구성되는, 배기 가스 탈질 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기 유로에 있어서의 상기 환원제 분사 노즐로부터 상기 환원제가 분사되는 위치의 상류측으로부터 분기하고, 상기 배기 유로에 있어서의 상기 탈질 반응기의 하류측에서 합류하는 바이패스 유로와,
상기 배기 유로로부터 상기 바이패스 유로가 분기하는 분기부에 있어서의 상기 배기 유로측에 형성되는 배기 유로측 분기 밸브와,
상기 분기부에 있어서의 상기 바이패스 유로측에 형성되는 바이패스 유로측 분기 밸브와,
상기 배기 유로와 상기 바이패스 유로가 합류하는 합류부에 있어서의 상기 배기 유로측에 형성되는 배기 유로측 합류 밸브와,
상기 합류부에 있어서의 상기 바이패스 유로측에 형성되는 바이패스 유로측 합류 밸브를 추가로 구비하는, 배기 가스 탈질 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 배기 유로에 있어서의 상기 배기 유로측 분기 밸브와 상기 배기 유로측 합류 밸브 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 장치를 추가로 구비하는, 배기 가스 탈질 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 환원제 저장 탱크, 상기 환원제 분사 노즐, 및 상기 탈질 반응기를 포함하는 배기 가스 탈질 시스템의 부작동시에 있어서,
상기 배기 유로측 분기 밸브를 밸브 닫힘하고,
상기 바이패스 유로측 분기 밸브를 밸브 열림하고,
상기 배기 유로측 합류 밸브를 밸브 닫힘하고,
상기 바이패스 유로측 합류 밸브를 밸브 열림하고,
상기 배기 유로에 있어서의 상기 배기 유로측 분기 밸브와 상기 배기 유로측 합류 밸브 사이의 구간에 퍼지 가스를 공급하도록, 상기 퍼지 가스 공급 장치를 제어하도록 구성되는, 배기 가스 탈질 장치.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 환원제 저장 탱크, 상기 환원제 분사 노즐, 및 상기 탈질 반응기를 포함하는 배기 가스 탈질 시스템의 작동 완료 후에 있어서,
상기 배기 유로측 분기 밸브를 밸브 닫힘하고,
상기 바이패스 유로측 분기 밸브를 밸브 열림하고,
상기 배기 유로측 합류 밸브를 밸브 열림하고,
상기 바이패스 유로측 합류 밸브를 밸브 열림하고,
상기 보일러 배기 가스 제어 밸브를 밸브 열림함과 함께 상기 송풍기의 운전을 ON 으로 하여, 상기 보일러 배기 가스를 상기 탈질 반응기에 소정 시간만큼 공급하도록 구성되는, 배기 가스 탈질 장치.
제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기 유로에 있어서의 상기 합류부의 하류측에 배치되는 배기 가스 이코노마이저를 추가로 구비하는, 배기 가스 탈질 장치.
상기 주기 엔진으로부터 배출되는 엔진 배기 가스가 흐르는 배기 유로와,
환원제를 저장하는 환원제 저장 탱크와,
상기 환원제 저장 탱크에 저장되는 환원제를, 상기 배기 유로를 흐르는 엔진 배기 가스 중에 분사하는 환원제 분사 노즐과,
상기 배기 유로 상에 형성되고, 상기 엔진 배기 가스에 포함되는 질소 산화물을 환원하는 촉매를 갖는 탈질 반응기와,
상기 선박에 탑재되는 보일러로부터 배출되는 보일러 배기 가스를, 상기 배기 유로에 있어서의 상기 탈질 반응기의 상류측으로 도류하는 보일러 배기 가스 도류로와,
상기 보일러 배기 가스 도류로에 있어서의 보일러 배기 가스의 흐름을 제어하는 보일러 배기 가스 제어 밸브와,
상기 보일러 배기 가스 도류로를 흐르는 보일러 배기 가스를 하류측으로 송풍하는 송풍기를 구비하는 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법으로서,
상기 보일러 배기 가스 제어 밸브를 밸브 열림 또는 밸브 닫힘하는 스텝과, 상기 송풍기의 운전의 ON/OFF 를 제어하는 스텝을 구비하는, 배기 가스 탈질 장치의 제어 방법.