(57)【要約】      （修正有）【課題】浄化効率が高く、構造がコンパクトで、占有面積が小さく、コストが低いディーゼル機関排ガスの低圧選択触媒還元脱窒システムを提供する。【解決手段】低圧選択触媒還元脱窒システム１００は、脱窒反応ユニット１０、バイパスユニット２０、還元剤供給ユニット３０及び還元剤計量噴射ユニット４０を含み、脱窒反応ユニットは、過給機２００の排気側の下流に設置され、バイパスユニットは脱窒反応ユニットとバイパス制御可能に並列設置され、還元剤供給ユニット及び還元剤計量噴射ユニットはディーゼル機関３００の排気マニホールド４００に還元剤を供給し、還元剤計量噴射ユニットは還元剤供給ユニットによって提供される還元剤を制御可能に排気マニホールドに向けて計量噴射する。【選択図】図１
0003231230.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル機関排ガスの新型の低圧選択触媒還元脱窒システムであって、前記低圧選択触媒還元脱窒システム（１００）は、脱窒反応ユニット（１０）、バイパスユニット（２０）、還元剤供給ユニット（３０）及び還元剤計量噴射ユニット（４０）を含み、ただし、前記脱窒反応ユニット（１０）は過給機（２００）の排気側の下流に設置され、前記バイパスユニット（２０）は前記脱窒反応ユニット（１０）とバイパス制御可能に並列設置され、前記還元剤供給ユニット（３０）及び前記還元剤計量噴射ユニット（４０）はディーゼル機関（３００）の排気マニホールド（４００）に還元剤を供給し、前記還元剤計量噴射ユニット（４０）は前記還元剤供給ユニット（３０）によって提供される前記還元剤を制御可能に前記排気マニホールド（４００）に向けて計量噴射することを特徴とするディーゼル機関排ガスの新型の低圧選択触媒還元脱窒システム。
【請求項２】
前記脱窒反応ユニット（１０）は、脱窒反応器（１１）、吸気弁（１２）及び排気弁（１３）を含み、前記吸気弁（１２）、前記脱窒反応器（１１）、及び前記排気弁（１３）は、この順で前記過給機（２００）の下流の排気管（１４）に設置されることを特徴とする請求項１に記載の低圧選択触媒還元脱窒システム。
【請求項３】
前記バイパスユニット（２０）は、バイパス弁（２１）及びバイパス管（２２）を含み、前記バイパス管（２２）は、前記吸気弁（１２）の上流と前記脱窒反応器（１１）の下流との間にバイパスして並列設置されることを特徴とする請求項２に記載の低圧選択触媒還元脱窒システム。
【請求項４】
前記還元剤供給ユニット（３０）は、還元剤タンク（３１）及び還元剤ポンプ（３２）を含み、前記還元剤計量噴射ユニット（４０）は、計量器（４１）及び噴射弁（４２）を含み、前記還元剤タンク（３１）、前記還元剤ポンプ（３２）、前記計量器（４１）及び前記噴射弁（４２）はこの順に接続され、前記噴射弁（４２）はコントローラＥＣＵの制御下で、前記排気マニホールド（４００）に向けて前記還元剤を噴射することを特徴とする請求項１に記載の低圧選択触媒還元脱窒システム。
【請求項５】
前記還元剤タンク（３１）内の前記還元剤は尿素溶液、アンモニア水のうちの１つ又は組合せであることを特徴とする請求項４に記載の低圧選択触媒還元脱窒システム。
【請求項６】
前記噴射弁（４２）は、前記排気マニホールド（４００）に集積されることを特徴とする請求項４に記載の低圧選択触媒還元脱窒システム。
【請求項７】
前記低圧選択触媒還元脱窒システム（１００）は、舶用低速、中速、高速のディーゼル機関のメインエンジン及びディーゼル機関の発電機セットに適用され、ディーゼル機関の出力は２００ｋＷ〜８００００ｋＷをカバーすることを特徴とする請求項１に記載の低圧選択触媒還元脱窒システム。
【請求項８】
舶用の新型の前記ディーゼル機関に適用するオイルは軽油、舶用燃料油、又は重油を含むが、これらに限定されないことを特徴とする請求項１に記載の低圧選択触媒還元脱窒システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、船舶エンジン排ガスの処理技術に関し、特に、ディーゼル機関排ガスの新型の低圧選択触媒還元脱窒システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶ディーゼル機関の排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）は、大気汚染物質の重要な構成要素の１つであり、人間や動物の健康に対して比較的直接的な危害がある。ＩＭＯ  Ｔｉｅｒ  ＩＩＩ段階規制の実施が開始され、排出規制区域（ＥＣＡ）が徐々に拡大していくのにつれて、船舶と飛行機の排ガス浄化に適する環境保護工程の研究開発が急務となっている。選択触媒還元脱ＮＯｘ（ＳＣＲ）は、現在、広く認められている効果的にＮＯｘを除去する方法の１つであり、近年、火力発電、自動車、船舶などの産業において重要な役割を果たしている。
【０００３】
船舶の分野において、過給機のリアＬＰ−ＳＣＲシステムは、ディーゼル機関の変更が小さく、システムのレイアウトが簡単であるなどの特徴があるため、今後、広い実用化が最も期待される舶用ＳＣＲの１つとして広く認められている。しかし、ディーゼル機関の排気ガスは、過給機の仕事を受けた後、排気ガスの温度が明らかに低下する（２３０〜２８０℃）ため、それはＳＣＲシステムの脱窒性能の発揮に対して大きな課題になっている。なかでも、還元剤が十分に分解できないことが主な難点であり、例えば、通常、熱分解して反応に必要なアンモニア（ＮＨ３）を生成するためには、尿素溶液は２８０℃以上である必要がある。この問題を解決するために、国際上で、エム・アー・エヌ社、斗山社、現代社などの舶用ディーゼル機関メーカーは、様々な方法を開発している。例えば、韓国の斗山社は、アフターバーナーを用いて排気ガスを加熱する方法を開発し（特許文献１）、尿素の熱分解を促進した。韓国の現代社は、過給機のフロントから高温排気ガスの一部を引き出す方法を開発して（特許文献２）、尿素の熱分解を促進した。しかし、これらの方法は、いずれも明らかな欠点がある。例えば、アフターバーナーを用いて加熱する方法は、追加のエネルギー消費が発生すると同時に、システムが複雑で、コストが高い。過給機のフロントから高温排気ガスを引き出す方法は、ＳＣＲシステムの制御の難易度が増加し、尿素の分解効果が明らかでない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０７６６７２１０号明細書
【特許文献２】中国特許第１０７７８７３９７号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は、従来技術の欠点を解消するために、上記の問題を解決できるディーゼル機関排ガスの新型低圧選択触媒還元脱窒システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
設計原理
本解決手段は、船舶ディーゼル機関の構造と排ガスの排出特徴とを参照して、還元剤噴射ユニットをディーゼル機関過給機のフロント排気マニホールドに集積し、排気マニホールド内の排気ガスの温度が高い（２８０〜５００℃）ため、還元剤の熱分解のためにディーゼル機関排ガスの余熱を十分に利用するとともに、還元剤とディーゼル機関の排気ガスとを十分に混合することを実現できる。
【０００７】
本考案の目的は、以下の技術的解決手段によって実現される。
【０００８】
本考案のディーゼル機関排ガスの新型の低圧選択触媒還元脱窒システム（１００）は、脱窒反応ユニット（１０）、バイパスユニット（２０）、還元剤供給ユニット（３０）及び還元剤計量噴射ユニット（４０）を含み、ただし、前記脱窒反応ユニット（１０）は過給機（２００）の排気側の下流に設置され、前記バイパスユニット（２０）は前記脱窒反応ユニット（１０）とバイパス制御可能に並列設置され、前記還元剤供給ユニット（３０）及び前記還元剤計量噴射ユニット（４０）はディーゼル機関（３００）の排気マニホールド（４００）に還元剤を供給し、前記還元剤計量噴射ユニット（４０）は前記還元剤供給ユニット（３０）によって提供される還元剤を制御可能に前記排気マニホールド（４００）に向けて計量噴射する。
【０００９】
好ましくは、前記脱窒反応ユニット（１０）は、脱窒反応器（１１）、吸気弁（１２）及び排気弁（１３）を含み、前記吸気弁（１２）、前記脱窒反応器（１１）、及び前記排気弁（１３）は、この順で前記過給機（２００）の下流の排気管（１４）に設置される。
【００１０】
好ましくは、前記バイパスユニット（２０）は、バイパス弁（２１）及びバイパス管（２２）を含み、前記バイパス管（２２）は、前記吸気弁（１２）の上流と前記脱窒反応器（１１）の下流との間にバイパスして並列設置される。
【００１１】
好ましくは、前記還元剤供給ユニット（３０）は、還元剤タンク（３１）及び還元剤ポンプ（３２）を含み、前記還元剤計量噴射ユニット（４０）は、計量器（４１）及び噴射弁（４２）を含み、前記還元剤タンク（３１）、前記還元剤ポンプ（３２）、前記計量器（４１）及び前記噴射弁（４２）はこの順に接続され、前記噴射弁（４２）はコントローラＥＣＵの制御下で、前記排気マニホールド（４００）に向けて前記還元剤を噴射する。
【００１２】
好ましくは、前記還元剤タンク（３１）内の前記還元剤は尿素溶液、アンモニア水のうちの１つ又は組合せである。
【考案の効果】
【００１３】
従来技術に比べて、本考案の有益な効果は次のとおりである。当該新型ＬＰ−ＳＣＲシステムは、浄化効率が高く、構造がコンパクトで、占有面積が小さく、コストが低いなどの利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案のディーゼル機関排ガスの新型低圧選択触媒還元脱窒システムの模式図。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
本考案の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下、本考案の実施例の添付図面を参照しながら、本考案の実施例における技術的解決手段について、明確且つ完全に説明する。説明した実施例は、本考案の一部の実施例にすぎず、全ての実施例ではないことは明らかである。本考案の実施例に基づいて、当業者の創造的な働きなしで得られたすべての他の実施例は、いずれも本考案の保護範囲に属する。
【００１６】
図１を参照すると、舶用エンジンの排気と吸気の模式図であり、ディーゼル機関３００、排気マニホールド４００、過給機２００、掃気マニホールド５００及び排ガスの低圧選択触媒還元脱窒システム１００を含む。
【００１７】
ディーゼル機関排ガスの新型の低圧選択触媒還元脱窒システム１００であって、低圧選択触媒還元脱窒システム１００は、脱窒反応ユニット１０、バイパスユニット２０、還元剤供給ユニット３０及び還元剤計量噴射ユニット４０を含み、ただし、脱窒反応ユニット１０は過給機２００の排気側の下流に設置され、バイパスユニット２０は脱窒反応ユニット１０とバイパス制御可能に並列設置され、還元剤供給ユニット３０及び還元剤計量噴射ユニット４０はディーゼル機関３００の排気マニホールド４００に還元剤を供給し、還元剤計量噴射ユニット４０は還元剤供給ユニット３０によって提供される還元剤を制御可能に排気マニホールド４００に向けて計量噴射する。
【００１８】
さらに、脱窒反応ユニット１０は、脱窒反応器１１、吸気弁１２及び排気弁１３を含み、吸気弁１２、脱窒反応器１１、及び排気弁１３は、この順で過給機２００の下流の排気管１４に設置される。
【００１９】
さらに、バイパスユニット２０は、バイパス弁２１及びバイパス管２２を含み、バイパス管２２は、吸気弁１２の上流と脱窒反応器１１の下流との間にバイパスして並列設置される。
【００２０】
さらに、還元剤供給ユニット３０は、還元剤タンク３１及び還元剤ポンプ３２を含み、還元剤計量噴射ユニット４０は、計量器４１及び噴射弁４２を含み、還元剤タンク３１、還元剤ポンプ３２、計量器４１及び噴射弁４２はこの順に接続され、噴射弁４２はコントローラＥＣＵの制御下で、排気マニホールド４００に向けて還元剤を噴射する。
【００２１】
さらに、還元剤タンク３１内の還元剤は尿素溶液、アンモニア水のうちの１つ又は組合せである。
【００２２】
さらに、噴射弁４２は、排気マニホールド４００に集積される。
【００２３】
ここで、低圧選択触媒還元脱窒システム１００は、舶用低速、中速、高速のディーゼル機関のメインエンジン及びディーゼル機関の発電機セットに適用され、ディーゼル機関の出力は２００ｋＷ〜８００００ｋＷをカバーする。
【００２４】
ここで、舶用の新型の前記ディーゼル機関に適用するオイルは軽油（ＭＧＯ）、舶用燃料油（ＭＤＯ）、又は重油（ＨＦＯ）を含むが、これらに限定されない。
【００２５】
動作原理
ＳＣＲシステム内の還元剤計量噴射ユニット４０の噴射弁４２は、ディーゼル機関が過給される前の排気マニホールド４００に集積され、脱窒反応器１１をディーゼル機関の過給機２００に取り付けた後、脱窒反応器１の作業圧は常圧に近似し、ディーゼル機関がＴｉｅｒ  ＩＩＩの運転モードを起動した後、ＳＣＲシステムが運転を開始して、還元剤をディーゼル機関の排気マニホールド４００内に直接噴射する。排気マニホールド４００内に収集されるのは、シリンダー内の燃料油が十分に燃焼した後の排気ガスであるため、その温度が高く（２８０〜５００℃）、噴射で入ってきた還元剤の尿素、アンモニア水又は両者の組合せは、当該高温煙道ガスの作用で充分に熱分解されて、ＳＣＲ反応に必要なＮＨ３を生成する。生成されたＮＨ３は、高温煙道ガスと十分に混合され、過給機２００の仕事を受けてから、脱窒反応器１１に入り、触媒の作用で、ＮＨ３は排気ガス中のＮＯｘと選択触媒還元反応を行って、Ｎ２及びＨ２Ｏを生成し、それによりディーゼル機関の排気ガスを浄化するという目的を達成する。
【００２６】
テスト検証の実例１
新型ＬＰ−ＳＣＲシステムを６Ｓ５０−ＭＥＣ  ８．５舶用低速ディーゼル機関（定格出力９９６０ＫＷ、回転速度１２７ｒｐｍ）に取り付ける。燃料油は低硫黄油（ＭＧＯ）である。ディーゼル機関は、負荷が７５％になるとＴｉｅｒ  ＩＩＩ運転モードに切り替えた後、新型ＬＰ−ＳＣＲシステムの運転を開始する。４０重量％尿素溶液は、還元剤供給ユニットによって還元剤噴射ユニットに輸送され、ディーゼル機関の排気マニホールド内に直接噴射され、過給機の仕事を受けた後、ＳＣＲ反応器に入って脱窒反応する。アンモニア窒素比が０．８５である場合、浄化後のディーゼル機関の排気ガス中のＮＯｘの濃度は２０３ｐｐｍであり、アンモニアスリップは１ｐｐｍと検出された。
【００２７】
テスト検証の実例２
新型ＬＰ−ＳＣＲシステムを６Ｓ５０−ＭＥＣ  ８．５舶用低速ディーゼル機関（定格出力９９６０ＫＷ、回転速度１２７ｒｐｍ）に取り付ける。燃料油は低硫黄油（ＭＧＯ）である。ディーゼル機関は、負荷が１００％になるとＴｉｅｒ  ＩＩＩ運転モードに切り替えた後、新型ＬＰ−ＳＣＲシステムの運転を開始する。４０重量％尿素溶液は、還元剤供給ユニットによって還元剤噴射ユニットに輸送され、ディーゼル機関の排気マニホールド内に直接噴射され、過給機の仕事を受けた後、ＳＣＲ反応器に入って脱窒反応する。アンモニア窒素比が０．９５である場合、浄化後のディーゼル機関の排気ガス中のＮＯｘの濃度は１８９ｐｐｍであり、アンモニアスリップは２ｐｐｍと検出された。
【００２８】
テスト検証の実例３
新型ＬＰ−ＳＣＲシステムをＭＡＮ  ６Ｌ２３−３０Ｈ舶用補助エンジン（定格出力８５２ＫＷ、回転速度７２０ｒｐｍ）に取り付ける。燃料油は低硫黄油（ＭＧＯ）である。ディーゼル機関は、負荷が７５％になるとＴｉｅｒ  ＩＩＩ運転モードに切り替え、新型ＬＰ−ＳＣＲシステムの運転を開始する。４０重量％尿素溶液は、還元剤供給ユニットによって還元剤噴射ユニットに輸送され、ディーゼル機関の排気マニホールド内に直接噴射され、過給機の仕事を受けた後、ＳＣＲ反応器に入って脱窒反応する。アンモニア窒素比が０．８５である場合、浄化後のディーゼル機関の排気ガス中のＮＯｘの濃度は１５７ｐｐｍであり、アンモニアスリップは２ｐｐｍと検出された。
【００２９】
テスト検証の実例４
新型ＬＰ−ＳＣＲシステムをＭＡＮ  ６Ｌ２３−３０Ｈ舶用中速補助ディーゼル機関（定格出力８５２ＫＷ、回転速度７２０ｒｐｍ）に取り付ける。燃料油は低硫黄油（ＭＧＯ）である。ディーゼル機関は、負荷が１００％になるとＴｉｅｒ  ＩＩＩ運転モードに切り替え、新型ＬＰ−ＳＣＲシステムの運転を開始する。４０重量％尿素溶液は、還元剤供給ユニットによって還元剤噴射ユニットに輸送され、ディーゼル機関の排気マニホールド内に直接噴射され、過給機の仕事を受けた後、ＳＣＲ反応器に入って脱窒反応する。アンモニア窒素比が０．９５である場合、、浄化後のディーゼル機関の排気ガス中のＮＯｘの濃度は１７４ｐｐｍであり、アンモニアスリップは１ｐｐｍと検出された。
【００３０】
テスト検証の実例６
新型ＬＰ−ＳＣＲシステムを６Ｓ５０−ＭＥＣ  ８．５舶用低速ディーゼル機関（定格出力９９６０ＫＷ、回転速度１２７ｒｐｍ）に取り付ける。燃料油は舶用ディーゼルオイル（ＭＤＯ）である。ディーゼル機関は、負荷が７５％になるとＴｉｅｒ  ＩＩＩ運転モードに切り替えた後、新型ＬＰ−ＳＣＲシステムの運転を開始する。４０重量％尿素溶液は、還元剤供給ユニットによって還元剤噴射ユニットに輸送され、ディーゼル機関の排気マニホールド内に直接噴射され、過給機の仕事を受けた後、ＳＣＲ反応器に入って脱窒反応する。アンモニア窒素比が０．８５である場合、浄化後のディーゼル機関の排気ガス中のＮＯｘの濃度は２２４ｐｐｍであり、アンモニアスリップは１ｐｐｍと検出された。
【００３１】
テスト検証の実例７
新型ＬＰ−ＳＣＲシステムを６Ｓ５０−ＭＥＣ  ８．５舶用低速ディーゼル機関（定格出力９９６０ＫＷ、回転速度１２７ｒｐｍ）に取り付ける。燃料油は低硫黄油（ＭＧＯ）である。ディーゼル機関は、負荷が７５％になるとＴｉｅｒ  ＩＩＩ運転モードに切り替えた後、新型ＬＰ−ＳＣＲシステムの運転を開始する。２０重量％のアンモニア水は、還元剤供給ユニットによって還元剤噴射ユニットに輸送され、ディーゼル機関の排気マニホールド内に直接噴射され、過給機の仕事を受けた後、ＳＣＲ反応器に入って脱窒反応する。アンモニア窒素比が０．８５である場合、浄化後のディーゼル機関の排気ガス中のＮＯｘの濃度は２０５ｐｐｍであり、アンモニアスリップは１ｐｐｍと検出された。
【００３２】
最後に留意されたいのは次のとおりである。以上の実施例は、本考案の技術的解決手段を説明するためのものにすぎず、それを限定するものではない。前述の実施例を参照しながら、本考案について詳細に説明したが、当業者であれば、前述の各実施例に記載の技術的解決手段を変更するか、又は技術的特徴の一部に対して等価置換を行ってもよく、これらの変更又は置換に対応する技術的解決手段の本質が本考案の各実施例の技術的解決手段の範囲から逸脱しないことを理解すべきである。
【符号の説明】
【００３３】
１００  低圧選択触媒還元脱窒システム
１０  脱窒反応ユニット
１１  脱窒反応器
１２  吸気弁
１３  排気弁
１４  排気管
２０  バイパスユニット
２１  バイパス弁
２２  バイパス管
３０  還元剤供給ユニット
３１  還元剤タンク
３２  還元剤ポンプ
４０  還元剤計量噴射ユニット
４１  計量器
４２  噴射弁
２００  過給機
３００  ディーゼル機関
４００  排気マニホールド
【図１】
0003231230.tif 000003