JP2014070625A - Denitration system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物を、還元剤を用いて窒素に還元する脱硝システムに関する。 The present invention relates to a denitration system that reduces nitrogen oxides contained in engine exhaust gas to nitrogen using a reducing agent.
船舶や、車両等のエンジンにおいて、化石燃料を燃焼させると、燃焼排ガス(排気ガス)が生じるが、この排気ガスには、窒素酸化物(以下、単にNOxと称する)が含まれている。NOxは、大気汚染物質であるため、国や世界的な機関による濃度規制や、地方自治体による総量規制が行われている。したがって、エンジンから排出される排気ガスに含まれるNOx濃度が予め定められた規制値以上である場合には、NOxを除去するための脱硝装置に排気ガスを通過させる必要がある。 Combustion exhaust gas (exhaust gas) is generated when fossil fuel is burned in an engine such as a ship or a vehicle. This exhaust gas contains nitrogen oxides (hereinafter simply referred to as NOx). Since NOx is an air pollutant, concentration regulation by national and global organizations and total quantity regulation by local governments are performed. Therefore, when the concentration of NOx contained in the exhaust gas discharged from the engine is equal to or higher than a predetermined regulation value, it is necessary to pass the exhaust gas through a denitration device for removing NOx.
脱硝装置としては、NOxの還元を促進する脱硝触媒と、NOxを還元するための還元剤とを含んで構成される選択式触媒還元(Selective Catalytic Reduction)脱硝装置が普及している。脱硝装置を利用して、NOxを分解する場合、排気ガスと還元剤とを予め混合させておき、その混合気体を脱硝触媒に流通させることにより、還元剤が排気ガス中のNOxを還元(分解)する。また、脱硝触媒は、NOxの還元効率を維持するために、予め定められた活性温度(例えば、270℃程度)に維持しておく必要がある。 As a denitration apparatus, a selective catalytic reduction denitration apparatus that includes a denitration catalyst that promotes NOx reduction and a reducing agent that reduces NOx has become widespread. When NOx is decomposed using a denitration device, exhaust gas and reducing agent are mixed in advance, and the mixed gas is passed through the denitration catalyst, so that the reducing agent reduces (decomposes) NOx in the exhaust gas. ) Further, the denitration catalyst needs to be maintained at a predetermined activation temperature (for example, about 270 ° C.) in order to maintain the NOx reduction efficiency.
しかし、エンジンの排気路に過給機のタービンを配置し、タービンの下流に脱硝触媒を設ける構成を採る場合、排気ガスの熱がタービンで消費されるため、タービンの下流の排気ガスの温度が、脱硝触媒の活性温度に到達しないことがある。また、エンジン負荷によっては、タービンの上流においても排気ガスの温度が脱硝触媒の活性温度に到達しないことがある。 However, when a turbocharger turbine is arranged in the exhaust path of the engine and a denitration catalyst is provided downstream of the turbine, the heat of the exhaust gas is consumed by the turbine, so the temperature of the exhaust gas downstream of the turbine is The activation temperature of the denitration catalyst may not be reached. Depending on the engine load, the exhaust gas temperature may not reach the activation temperature of the denitration catalyst even upstream of the turbine.
そこで、過給機と脱硝装置との間の排気ガスをバーナ装置に分岐し、バーナ装置において燃料を排気ガスで燃焼させ、生成された燃焼後排気ガスを再度導入することで、排気ガスの温度を上昇させる技術が開示されている(例えば、特許文献1)。 Therefore, the exhaust gas between the supercharger and the denitration device is branched to the burner device, the fuel is burned with the exhaust gas in the burner device, and the generated post-combustion exhaust gas is reintroduced, so that the temperature of the exhaust gas Has been disclosed (for example, Patent Document 1).
しかし、排気ガス中の酸素濃度は15%程度と、空気(酸素濃度21%)と比較して低いため、排気ガス中で燃料を安定して燃焼させることが困難である。そこで、エンジンが配されるエンジンルーム中の空気や外気(以下、単に室内空気と称する。)で燃料を燃焼させて燃焼後ガスを生成し、かかる燃焼後ガスを脱硝装置の上流側に導入する構成が検討されている。 However, since the oxygen concentration in the exhaust gas is about 15%, which is lower than the air (oxygen concentration 21%), it is difficult to stably burn the fuel in the exhaust gas. Therefore, fuel is combusted with air in the engine room where the engine is arranged or outside air (hereinafter simply referred to as indoor air) to generate a post-combustion gas, and this post-combustion gas is introduced upstream of the denitration device. Configuration is being considered.
しかし、室内空気は、20℃から40℃程度と、脱硝触媒の活性温度(例えば、270℃程度)と比べ非常に低い。したがって、この低温の室内空気を用いて、排気ガスの温度を活性温度まで昇温させる程度の、高温の燃焼後ガスを生成するために大量の燃料を要していた。 However, the indoor air is about 20 to 40 ° C., which is very low compared with the activation temperature of the denitration catalyst (for example, about 270 ° C.). Therefore, a large amount of fuel is required to generate a high-temperature post-combustion gas that raises the temperature of the exhaust gas to the activation temperature using the low-temperature indoor air.
本発明は、このような課題に鑑み、空気源を工夫することで、脱硝触媒を昇温するバーナ装置における燃料の消費を低減することが可能な脱硝システムを提供することを目的としている。 In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a denitration system capable of reducing fuel consumption in a burner device that raises the temperature of a denitration catalyst by devising an air source.
上記課題を解決するために、本発明の脱硝システムは、エンジンから送出された排気ガスによって回転するタービン、および、タービンの回転を利用して空気を圧縮しエンジンに圧縮した空気を導入する圧縮機を有する過給機と、エンジンから送出された排気ガスに含まれる窒素酸化物の還元を促進する脱硝触媒が内設されるとともに、排気ガスを外部に排出する脱硝ラインと、圧縮機が圧縮した空気を用いて、燃料を燃焼させて燃焼後ガスを生成し、燃焼後ガスを脱硝ラインにおける脱硝触媒の上流に導入するバーナ装置と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a denitration system of the present invention includes a turbine that is rotated by exhaust gas delivered from an engine, and a compressor that compresses air using the rotation of the turbine and introduces compressed air into the engine. And a denitration catalyst for promoting reduction of nitrogen oxides contained in the exhaust gas sent from the engine, a denitration line for exhausting the exhaust gas to the outside, and the compressor compressed And a burner device that burns fuel using air to generate a post-combustion gas, and introduces the post-combustion gas upstream of the denitration catalyst in the denitration line.
上記課題を解決するために、本発明の他の脱硝システムは、エンジンから送出された排気ガスに含まれる窒素酸化物の還元を促進する脱硝触媒が内設されるとともに、排気ガスを外部に排出する脱硝ラインと、脱硝ラインにおける脱硝触媒の下流側に設けられ、脱硝触媒において還元された排気ガスと空気とで熱交換を行うことで、還元された排気ガスを冷却するとともに空気を加熱する排気ガス熱交換器と、排気ガス熱交換器によって加熱された空気を用いて、燃料を燃焼させて燃焼後ガスを生成し、燃焼後ガスを脱硝ラインにおける脱硝触媒の上流に導入するバーナ装置と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, another denitration system of the present invention is provided with a denitration catalyst that promotes reduction of nitrogen oxides contained in exhaust gas sent from an engine and exhausts exhaust gas to the outside. An exhaust that cools the reduced exhaust gas and heats the air by heat exchange between the denitration line and the downstream side of the denitration catalyst in the denitration line and performing heat exchange between the exhaust gas and the air reduced in the denitration catalyst A burner device that uses a gas heat exchanger and air heated by an exhaust gas heat exchanger to burn fuel to generate post-combustion gas, and introduce the post-combustion gas upstream of the denitration catalyst in the denitration line; It is provided with.
上記課題を解決するために、本発明の他の脱硝システムは、船舶に推進力を供給する推進用のエンジンから送出された排気ガスに含まれる窒素酸化物の還元を促進する脱硝触媒が内設されるとともに、排気ガスを外部に排出する脱硝ラインと、船舶に電力を供給する発電機が有する発電機熱交換器によって発電機が排出した排気ガスと熱交換が為されることで加熱された空気を用いて、燃料を燃焼させて燃焼後ガスを生成し、燃焼後ガスを脱硝ラインにおける脱硝触媒の上流に導入するバーナ装置と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, another denitration system of the present invention includes a denitration catalyst that promotes reduction of nitrogen oxides contained in exhaust gas sent from a propulsion engine that supplies propulsion to a ship. In addition, it was heated by heat exchange with the exhaust gas exhausted by the generator by a denitration line that exhausts the exhaust gas to the outside and a generator heat exchanger of the generator that supplies power to the ship. And a burner device that burns fuel using air to generate a post-combustion gas, and introduces the post-combustion gas upstream of the denitration catalyst in the denitration line.
上記課題を解決するために、本発明の他の脱硝システムは、エンジンから送出された排気ガスによって回転するタービン、および、タービンの回転を利用して空気を圧縮しエンジンに圧縮した空気を導入する圧縮機を有する過給機と、圧縮機の下流に設けられ、圧縮機で圧縮された空気と外部の空気とで熱交換を行うことで、圧縮された空気を冷却するとともに外部の空気を加熱するエンジン熱交換器と、エンジンから送出された排気ガスに含まれる窒素酸化物の還元を促進する脱硝触媒が内設されるとともに、排気ガスを外部に排出する脱硝ラインと、エンジン熱交換器によって加熱された外部の空気を用いて、燃料を燃焼させて燃焼後ガスを生成し、燃焼後ガスを脱硝ラインにおける脱硝触媒の上流に導入するバーナ装置と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, another denitration system of the present invention introduces a turbine that is rotated by exhaust gas delivered from an engine, and compressed air to the engine by utilizing the rotation of the turbine. A turbocharger having a compressor and a heat exchanger that is provided downstream of the compressor and exchanges heat between the air compressed by the compressor and the outside air, thereby cooling the compressed air and heating the outside air. An engine heat exchanger, a denitration catalyst that promotes reduction of nitrogen oxides contained in exhaust gas sent from the engine, a denitration line that exhausts exhaust gas to the outside, and an engine heat exchanger A burner device that uses heated external air to burn fuel to generate post-combustion gas and introduce the post-combustion gas upstream of the denitration catalyst in the denitration line. The features.
本発明は、空気源を工夫することで、脱硝触媒を昇温するバーナ装置における燃料の消費を低減することが可能となる。 In the present invention, by devising an air source, it is possible to reduce fuel consumption in a burner apparatus that raises the temperature of the denitration catalyst.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態にかかる推進システム100を説明するための図である。図1に示すように、推進システム100は、エンジンユニット110と、過給機120と、エアクーラ130と、補助ブロワ140と、脱硝ライン220と、NOx検出部226と、還元剤調整部228と、還元剤導入部230と、第1熱交換器232と、排気ガスエコノマイザ(図中において「排エコ」と称する)234と、バーナ装置240とを含んで構成される。本実施形態において、過給機120と、脱硝ライン220と、バーナ装置240とは、脱硝システムとして機能する。図1中、物質(排気ガス、還元剤)の流れを実線の矢印で示し、信号の流れを破線の矢印で示す。また、ここでは、排気ガスX1に還元剤を導入し、還元剤の導入位置の下流に配した脱硝触媒224で、排気ガスX1中のNOxの還元を促進して窒素を生成する選択式触媒還元方式を採用している。
(First embodiment)
Drawing 1 is a figure for explaining
エンジンユニット110は、エンジン112と、排気集合管114とを含んで構成され、当該推進システム100が搭載される船舶(例えば、コンテナ船やタンカー)に推進力を供給する。エンジン112は、ユニフロー型の2サイクル(2ストローク)のディーゼルエンジンである。排気集合管114は、エンジン112を構成する複数のシリンダ(図示せず)と連通する複数の排気路を集約する。
The
過給機120は、タービン122と、タービン122と同軸の圧縮機(コンプレッサ)124とを含んで構成される。タービン122は、エンジン112から排出された排気ガスX1によって回転し、圧縮機124は、タービン122の回転を利用し、外部から導入される空気を圧縮する。
The
エアクーラ(エンジン熱交換器)130は、圧縮機124で圧縮された空気(以下、単に圧縮空気と称する)と熱媒体とで熱交換を行うことで、圧縮された空気を冷却する。そして、冷却された圧縮空気は、エンジン112に導入される。このように、圧縮機124で圧縮され、エアクーラ130で冷却された圧縮空気をエンジン112に導入することで、エンジン112への掃気圧を高める。こうして、エンジン112の出力を向上させることができる。
The air cooler (engine heat exchanger) 130 cools the compressed air by exchanging heat between the air compressed by the compressor 124 (hereinafter simply referred to as “compressed air”) and a heat medium. Then, the cooled compressed air is introduced into the
補助ブロワ140は、エンジン112と、エアクーラ130との間の流路に空気を送り込む。エンジン112の起動時から起動後予め定められた時間までの間は、エンジン112から排出される排気ガスの流量が少ないため、圧縮機124がエンジン112に必要な圧縮空気を送出できる程度までタービン122の回転数が到達しない。そこで、補助ブロワ140は、エンジン112の起動時から起動後予め定められた時間までの間に、圧縮空気に加えて、または圧縮空気に代えて、エンジン112へ空気を送り込む役割を担う。
The
脱硝ライン220は、ダスト除去器222(図中において「DPF」と称する)と、脱硝触媒224とが内設されるとともに、エンジン112から送出された排気ガスX1を外部に排出する。
The
ダスト除去器222は、DPF(Diesel Particulate Filter)とも呼ばれ、タービン122を通過した排気ガスX1中の粒子状物質を捕集する。
The
脱硝触媒224は、バナジウム、タングステン、モリブデン等の金属またはその酸化物と酸化チタン等で構成され、排気ガスX1に含まれるNOxの還元を促進する。本実施形態において、脱硝触媒224は、脱硝ライン220におけるタービン122の下流に設けられる。
The
NOx検出部226は、タービン122とダスト除去器222の間の排気ガスX1のNOxの濃度を検出する。還元剤調整部228は、NOx検出部226が検出したNOxの濃度に基づいて、NOxを適切に還元できるように、還元剤導入部230が導入する尿素水の量を調整する。還元剤導入部230は、脱硝ライン220における脱硝触媒224の上流に還元剤(ここでは還元剤の前駆体として尿素水)を導入(噴霧)する。
The
NOx検出部226および還元剤調整部228を備える構成により、排気ガスX1中のNOxが少ないときに必要以上に尿素水を導入してしまい、脱硝触媒224においてアンモニアが酸化されずに、外部に排出してしまったり、アンモニアと排気ガスX1中のSOxとで生成される硫酸アンモニウム(硫安)によって脱硝触媒224が被毒してしまったりする事態を回避することができる。また、NOxが多いときにそのNOxを還元するために必要な量の尿素水を導入することが可能となる。
Due to the configuration including the
第1熱交換器232は、脱硝触媒224において還元された(NOxが除去された)排気ガスX2と熱媒体とで熱交換を行うことで、排気ガスX2を冷却する。
The
このように、エンジン112から排出された排気ガスX1は、脱硝ライン220に導入され、脱硝触媒224においてNOxが還元されて、排気ガスX2として外部に排出される。なお、本実施形態において推進システム100は、タービン122を迂回させて排気ガスX1を排出するための第1迂回ライン150や、脱硝触媒224を迂回させて排気ガスX1を排出する第2迂回ライン152を備えている。
Thus, the exhaust gas X1 discharged from the
排気ガスエコノマイザ234は、排気ガスX1が第2迂回ライン152を通過する場合に排気ガスX1と熱媒体とで熱交換を行うことで、排気ガスX1を冷却する。また、排気ガスエコノマイザ234は、排気ガスX1が脱硝ライン220を通過する場合に第1熱交換器232で冷却された排気ガスX2と熱媒体とで熱交換を行うことで、排気ガスX2をさらに冷却することもできる。
The
以上説明したように、推進システム100では、エンジン112から排出された排気ガスX1に還元剤(アンモニア)を作用させることで、排気ガスX1中のNOxを窒素に還元する(脱硝する)。
As described above, in the
しかし、タービン122の下流に脱硝触媒224を備えると、排気ガスX1の熱がタービン122で消費されてしまい、タービン122の下流の排気ガスX1の温度が、脱硝触媒224の活性温度に到達しないことがある。また、エンジン負荷によっては、タービン122の上流においても排気ガスX1の温度が脱硝触媒224の活性温度に到達しないことがある。
However, if the
そこで、第1の実施形態では、バーナ装置240を通じて、燃料を空気で燃焼させて燃焼後ガスを生成し、かかる高温の燃焼後ガスを脱硝触媒224の上流に導入することで、脱硝触媒224を昇温する。
Therefore, in the first embodiment, the
バーナ装置240は、空気を用いて燃料を燃焼させて燃焼後ガスBを生成する。そして生成した燃焼後ガスBを、脱硝ライン220における脱硝触媒224の上流(本実施形態では、タービン122とダスト除去器222の間)に導入する。
The
バーナ装置240を備える構成により、脱硝触媒224を活性温度まで昇温することが可能となる。また、本実施形態においてバーナ装置240は、排気ガスX1より酸素濃度が高い空気のみを用いている。したがって、バーナ装置240は、安定的に燃料を燃焼させることができる。
With the configuration including the
しかし、バーナ装置240に導入する空気として、脱硝触媒の活性温度(例えば、270℃程度)と比べ非常に低温である室内空気(エンジンルーム中の空気や外気)を利用すると、排気ガスX1の温度を活性温度まで昇温させる程度高温の燃焼後ガスを生成するためには大量の燃料を要することとなる。
However, if indoor air (air in the engine room or outside air) that is very low in temperature compared to the activation temperature of the denitration catalyst (for example, about 270 ° C.) is used as the air introduced into the
そこで、本実施形態のバーナ装置240は、空気源として、圧縮空気を利用する。圧縮機124の下流の圧縮空気は、160℃〜180℃程度と、室内空気の温度(20℃から40℃程度)よりも高温である。したがって、バーナ装置240が圧縮空気を用いて、燃料を燃焼させることにより、少ない燃料で高温の燃焼後ガスBを生成することが可能となる。なお、この場合、バーナ装置240と圧縮機124との間に流量調整装置を設けるとよい。
Therefore, the
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、バーナ装置240が利用する空気として、圧縮機124が圧縮した空気を利用していた。第2の実施形態では、バーナ装置が、他の機能部で加熱した空気を利用する場合について説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the air compressed by the
図2は、第2の実施形態にかかる推進システム300を説明するための図である。図2に示すように、推進システム300は、エンジンユニット110と、過給機120と、エアクーラ130と、補助ブロワ340と、脱硝ライン220と、NOx検出部226と、還元剤調整部228と、還元剤導入部230と、第1熱交換器372と、排気ガスエコノマイザ234と、バーナ装置380とを含んで構成される。本実施形態において、脱硝ライン220と、補助ブロワ340と、第1熱交換器372と、バーナ装置380とは、脱硝システムとして機能する。なお、上述した実施形態で既に述べた構成要素については、同一の符号を付して重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する、補助ブロワ340、第1熱交換器372、バーナ装置380について詳述する。
FIG. 2 is a diagram for explaining a
補助ブロワ340は、エンジン112と、エアクーラ130との間の流路に空気を送り込むとともに、第1熱交換器372へも空気を送り込む。
The auxiliary blower 340 sends air to the flow path between the
第1熱交換器(排気ガス熱交換器)372は、脱硝ライン220における脱硝触媒224の下流側に設けられ、脱硝触媒224において還元された排気ガスX2と熱媒体とで熱交換を行うことで、排気ガスX2を冷却する。ここで、第1熱交換器372が排気ガスX2を冷却すると、熱媒体は昇温される。
The first heat exchanger (exhaust gas heat exchanger) 372 is provided on the downstream side of the
そこで、第1熱交換器372は、昇温された熱媒体の熱を利用して、補助ブロワ340から導入された空気(室内空気)を加熱する。そうすると、第1熱交換器372は、本来の設置目的である排気ガスX2の冷却を、低温の室内空気を利用することで効率よく行うことができると同時に、高温の排気ガスX2の熱を利用して外部の空気を加熱することが可能となる。 Therefore, the first heat exchanger 372 heats the air (room air) introduced from the auxiliary blower 340 using the heat of the heated heat medium. Then, the first heat exchanger 372 can efficiently cool the exhaust gas X2, which is the original installation purpose, by using low-temperature indoor air, and at the same time, uses the heat of the high-temperature exhaust gas X2. Thus, it becomes possible to heat the external air.
そして、バーナ装置380は、空気源として、第1熱交換器372によって昇温された熱媒体で加熱された空気(以下、加熱空気と称する)を利用する。このように、バーナ装置380が、加熱空気を用いて燃料を燃焼させることにより、少ない燃料で、高温の燃焼後ガスBを生成することが可能となる。なお、この場合、バーナ装置380と第1熱交換器372との間に流量調整装置を設けるとよい。 And the burner apparatus 380 utilizes the air (henceforth heated air) heated with the heat medium heated up by the 1st heat exchanger 372 as an air source. Thus, the burner device 380 can generate the high-temperature post-combustion gas B with a small amount of fuel by burning the fuel using the heated air. In this case, a flow rate adjusting device may be provided between the burner device 380 and the first heat exchanger 372.
(第3の実施形態)
上述した第2の実施形態では、バーナ装置380が利用する空気として、第1熱交換器372が加熱した空気を利用していた。第3の実施形態では、バーナ装置が、他の機能部で加熱した空気を利用する場合について説明する。
(Third embodiment)
In 2nd Embodiment mentioned above, the air which the 1st heat exchanger 372 heated was utilized as air which the burner apparatus 380 utilizes. 3rd Embodiment demonstrates the case where a burner apparatus utilizes the air heated with the other functional part.
図3は、第3の実施形態にかかる推進システム400を説明するための図である。図3に示すように、推進システム400は、エンジンユニット110と、過給機120と、エアクーラ130と、補助ブロワ440と、脱硝ライン220と、NOx検出部226と、還元剤調整部228と、還元剤導入部230と、第1熱交換器232と、排気ガスエコノマイザ474と、バーナ装置480とを含んで構成される。本実施形態において、脱硝ライン220と、補助ブロワ440と、排気ガスエコノマイザ474と、バーナ装置480とは、脱硝システムとして機能する。なお、上述した実施形態で既に述べた構成要素については、同一の符号を付して重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する、補助ブロワ440、排気ガスエコノマイザ474、バーナ装置480について詳述する。
FIG. 3 is a diagram for explaining a
補助ブロワ440は、エンジン112と、エアクーラ130との間の流路に空気を送り込むとともに、排気ガスエコノマイザ474へも空気を送り込む。
The
排気ガスエコノマイザ(排気ガス熱交換器)474は、脱硝ライン220における脱硝触媒224の下流側に設けられ、脱硝触媒224において還元された排気ガスX2と熱媒体とで熱交換を行うことで、排気ガスX2を冷却する。ここで、排気ガスエコノマイザ474が排気ガスX2を冷却すると、熱媒体は昇温される。
The exhaust gas economizer (exhaust gas heat exchanger) 474 is provided on the downstream side of the
そこで、排気ガスエコノマイザ474は、昇温された熱媒体の熱を利用して、補助ブロワ440から導入された空気(室内空気)を加熱する。そうすると、排気ガスエコノマイザ474は、本来の設置目的である排気ガスX2の冷却を、低温の室内空気を利用することで効率よく行うことができると同時に、高温の排気ガスX2の熱で室内空気を加熱することが可能となる。
Therefore, the
そして、バーナ装置480は、空気源として、排気ガスエコノマイザ474によって昇温された熱媒体で加熱された空気(以下、加熱空気と称する)を利用する。このように、バーナ装置480が、加熱空気を用いて、燃料を燃焼させることにより、少ない燃料で、高温の燃焼後ガスBを生成することが可能となる。なお、この場合、バーナ装置480と排気ガスエコノマイザ474との間に流量調整装置を設けるとよい。
(第4の実施形態)
上述した第3の実施形態では、バーナ装置480が利用する空気として、排気ガスエコノマイザ474が加熱した空気を利用していた。第4の実施形態では、バーナ装置が、他の機能部で加熱した空気を利用する場合について説明する。
(Fourth embodiment)
In the third embodiment described above, the air heated by the
図4は、第4の実施形態にかかる推進システム500を説明するための図である。図4に示すように、推進システム500は、エンジンユニット110と、過給機120と、エアクーラ530と、補助ブロワ540と、脱硝ライン220と、NOx検出部226と、還元剤調整部228と、還元剤導入部230と、第1熱交換器232と、排気ガスエコノマイザ234と、バーナ装置580とを含んで構成される。本実施形態において、脱硝ライン220と、エアクーラ530と、補助ブロワ540と、バーナ装置580とは、脱硝システムとして機能する。なお、上述した実施形態で既に述べた構成要素については、同一の符号を付して重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する、エアクーラ530、補助ブロワ540、バーナ装置580について詳述する。
FIG. 4 is a diagram for explaining a
補助ブロワ540は、エンジン112と、エアクーラ530との間の流路に空気を送り込むとともに、エアクーラ530へも空気を送り込む。
The
エアクーラ(エンジン熱交換器)530は、圧縮機124で圧縮された空気と熱媒体とで熱交換を行うことで、圧縮された空気を冷却する。ここで、エアクーラ530が圧縮空気を冷却すると、熱媒体は昇温される。
The air cooler (engine heat exchanger) 530 cools the compressed air by exchanging heat between the air compressed by the
そこで、エアクーラ530は、昇温された熱媒体の熱を利用して、補助ブロワ540から導入された空気(外部の空気)を加熱する。そうすると、エアクーラ530は、本来の設置目的である圧縮空気の冷却を、低温の室内空気(外部の空気)を利用することで効率よく行うことができると同時に、高温の圧縮空気の熱で室内空気を加熱することが可能となる。
Therefore, the air cooler 530 heats the air (external air) introduced from the
そして、バーナ装置580は、空気源として、エアクーラ530によって昇温された熱媒体で加熱された空気(以下、加熱空気と称する)を利用する。このように、バーナ装置580が、加熱空気を用いて、燃料を燃焼させることにより、少ない燃料で、高温の燃焼後ガスBを生成することが可能となる。なお、この場合、バーナ装置580とエアクーラ530との間に流量調整装置を設けるとよい。
(第5の実施形態)
上述した第2、第3、第4の実施形態では、バーナ装置380、480、580が利用する空気として、エンジン(主機)112で利用する熱交換器(第1熱交換器372、排気ガスエコノマイザ474、エアクーラ530)が加熱した空気を利用していた。第5の実施形態では、バーナ装置が、エンジン112が搭載される船舶等に設けられた他の装置で加熱した空気を利用する場合について説明する。
(Fifth embodiment)
In the second, third, and fourth embodiments described above, the heat used by the engine (main engine) 112 (first heat exchanger 372, exhaust gas economizer) is used as the air used by the
図5は、第5の実施形態にかかる推進システム600を説明するための図である。図5に示すように、推進システム600は、発電機610と、発電機側ブロワ612と、排気ガスエコノマイザ(図中において「排エコ」と称する)614と、エンジンユニット110と、過給機120と、エアクーラ130と、補助ブロワ140と、脱硝ライン220と、NOx検出部226と、還元剤調整部228と、還元剤導入部230と、第1熱交換器232と、排気ガスエコノマイザ234と、バーナ装置630とを含んで構成される。本実施形態において、脱硝ライン220と、発電機側ブロワ612と、排気ガスエコノマイザ614と、バーナ装置630とは、脱硝システムとして機能する。なお、上述した実施形態で既に述べた構成要素については、同一の符号を付して重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する、発電機610、発電機側ブロワ612、排気ガスエコノマイザ614、バーナ装置630について詳述する。
FIG. 5 is a diagram for explaining a
発電機(補機)610は、船舶に、1または複数(ここでは、1)搭載され、船舶に搭載された各電気機器に電力を供給する。発電機610は、例えば、4サイクル(4ストローク)のディーゼルエンジンを含んで構成される。発電機側ブロワ612は、後述する排気ガスエコノマイザ614に空気を送り込む。
The generator (auxiliary machine) 610 is mounted on the ship in one or a plurality (here, 1), and supplies power to each electric device mounted on the ship. The
排気ガスエコノマイザ(発電機熱交換器)614は、発電機610から排出された排気ガスYと熱媒体とで熱交換を行うことで、排気ガスYを冷却する。ここで、排気ガスエコノマイザ614が排気ガスYを冷却すると、熱媒体は昇温される。
The exhaust gas economizer (generator heat exchanger) 614 cools the exhaust gas Y by exchanging heat between the exhaust gas Y discharged from the
そこで、排気ガスエコノマイザ614は、昇温された熱媒体の熱を利用して、発電機側ブロワ612から導入された空気を加熱する。そうすると、排気ガスエコノマイザ614は、本来の設置目的である排気ガスYの冷却を、低温の室内空気を利用することで効率よく行うことができると同時に、高温の排気ガスYの熱で室内空気を加熱することが可能となる。
Therefore, the
そして、バーナ装置630は、空気源として、排気ガスエコノマイザ614によって昇温された熱媒体で加熱された空気(以下、加熱空気と称する)を利用する。このように、バーナ装置630が、加熱空気を用いて、燃料を燃焼させることにより、少ない燃料で、高温の燃焼後ガスBを生成することが可能となる。なお、この場合、バーナ装置630と排気ガスエコノマイザ614との間に流量調整装置を設けるとよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
例えば、上述した第2、第3、第4実施形態において、補助ブロワ340、440、540が熱交換器(第1熱交換器372、排気ガスエコノマイザ474、エアクーラ530)に空気を導入する構成について説明した。しかし、熱交換器(第1熱交換器372、排気ガスエコノマイザ474、エアクーラ530)に空気を導入するための専用のブロアを別途備えてもよい。
For example, in the second, third, and fourth embodiments described above, the
また、上述した実施形態において、エンジン112として、ユニフロー型の2ストロークエンジンを例に挙げて説明したが、他の形式の2ストロークエンジンでもよい。
In the above-described embodiment, the uniflow type two-stroke engine is described as an example of the
また、上述した実施形態において、エアクーラ130、530、第1熱交換器232、372、排気ガスエコノマイザ234、474、排気ガスエコノマイザ614は、熱媒体を介して室内空気を加熱しているが、これに限定されず、熱媒体を介さず室内空気を直接加熱してもよい。
In the above-described embodiment, the
本発明は、エンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物を、還元剤を用いて窒素に還元する脱硝システムに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a denitration system that reduces nitrogen oxides contained in engine exhaust gas to nitrogen using a reducing agent.
100、300、400、500、600 …推進システム
112 …エンジン
120 …過給機
122 …タービン
124 …圧縮機
130、530 …エアクーラ(エンジン熱交換器)
140、340、440、540 …補助ブロワ
220 …脱硝ライン
224 …脱硝触媒
232、372 …第1熱交換器(排気ガス熱交換器)
234、474 …排気ガスエコノマイザ(排気ガス熱交換器)
240、380、480、580、630 …バーナ装置
610 …発電機
612 …発電機側ブロワ
614 …排気ガスエコノマイザ(発電機熱交換器)
100, 300, 400, 500, 600 ...
140, 340, 440, 540 ...
234, 474 ... Exhaust gas economizer (exhaust gas heat exchanger)
240, 380, 480, 580, 630 ...
Claims (4)
前記エンジンから送出された排気ガスに含まれる窒素酸化物の還元を促進する脱硝触媒が内設されるとともに、該排気ガスを外部に排出する脱硝ラインと、
前記圧縮機が圧縮した空気を用いて、燃料を燃焼させて燃焼後ガスを生成し、該燃焼後ガスを前記脱硝ラインにおける前記脱硝触媒の上流に導入するバーナ装置と、
を備えたことを特徴とする脱硝システム。 A turbine that is rotated by exhaust gas delivered from an engine, and a supercharger that includes a compressor that compresses air by using the rotation of the turbine and introduces compressed air to the engine;
A denitration catalyst for promoting the reduction of nitrogen oxides contained in the exhaust gas sent from the engine, and a denitration line for discharging the exhaust gas to the outside;
A burner device that uses the air compressed by the compressor to burn fuel to generate post-combustion gas, and introduces the post-combustion gas upstream of the denitration catalyst in the denitration line;
A denitration system comprising:
前記脱硝ラインにおける前記脱硝触媒の下流側に設けられ、該脱硝触媒において還元された排気ガスと空気とで熱交換を行うことで、該還元された排気ガスを冷却するとともに該空気を加熱する排気ガス熱交換器と、
前記排気ガス熱交換器によって加熱された空気を用いて、燃料を燃焼させて燃焼後ガスを生成し、該燃焼後ガスを前記脱硝ラインにおける前記脱硝触媒の上流に導入するバーナ装置と、
を備えたことを特徴とする脱硝システム。 A denitration catalyst for promoting the reduction of nitrogen oxides contained in the exhaust gas sent from the engine, and a denitration line for discharging the exhaust gas to the outside;
Exhaust gas that is provided on the downstream side of the denitration catalyst in the denitration line and performs heat exchange between the exhaust gas reduced by the denitration catalyst and air, thereby cooling the reduced exhaust gas and heating the air A gas heat exchanger,
A burner device that uses the air heated by the exhaust gas heat exchanger to burn fuel to generate post-combustion gas, and to introduce the post-combustion gas upstream of the denitration catalyst in the denitration line;
A denitration system comprising:
前記船舶に電力を供給する発電機が有する発電機熱交換器によって該発電機が排出した排気ガスと熱交換が為されることで加熱された空気を用いて、燃料を燃焼させて燃焼後ガスを生成し、該燃焼後ガスを前記脱硝ラインにおける前記脱硝触媒の上流に導入するバーナ装置と、
を備えたことを特徴とする脱硝システム。 A denitration catalyst that promotes reduction of nitrogen oxides contained in exhaust gas sent from a propulsion engine that supplies propulsion to the ship, and a denitration line that exhausts the exhaust gas to the outside;
Gas after combustion by burning fuel using air heated by the heat exchange with the exhaust gas exhausted by the generator heat exchanger of the generator supplying power to the ship And a burner device for introducing the post-combustion gas upstream of the denitration catalyst in the denitration line;
A denitration system comprising:
前記圧縮機の下流に設けられ、該圧縮機で圧縮された空気と外部の空気とで熱交換を行うことで、該圧縮された空気を冷却するとともに該外部の空気を加熱するエンジン熱交換器と、
前記エンジンから送出された排気ガスに含まれる窒素酸化物の還元を促進する脱硝触媒が内設されるとともに、該排気ガスを外部に排出する脱硝ラインと、
前記エンジン熱交換器によって加熱された外部の空気を用いて、燃料を燃焼させて燃焼後ガスを生成し、該燃焼後ガスを前記脱硝ラインにおける前記脱硝触媒の上流に導入するバーナ装置と、
を備えたことを特徴とする脱硝システム。 A turbine that is rotated by exhaust gas delivered from an engine, and a supercharger that includes a compressor that compresses air by using the rotation of the turbine and introduces compressed air to the engine;
An engine heat exchanger that is provided downstream of the compressor, heats the compressed air and heats the outside air by performing heat exchange between the air compressed by the compressor and the outside air. When,
A denitration catalyst for promoting the reduction of nitrogen oxides contained in the exhaust gas sent from the engine, and a denitration line for discharging the exhaust gas to the outside;
A burner device that uses external air heated by the engine heat exchanger to burn fuel to generate a post-combustion gas, and introduces the post-combustion gas upstream of the denitration catalyst in the denitration line;
A denitration system comprising:
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