(57)【要約】【課題】脱硝装置に異常が発生しても、ＮＯｘ濃度やＮＨ３濃度が異常な燃焼排気が外部に排出されるのを防止する脱硝装置を備えた原動機駆動システムを提供する。【解決手段】原動機１と、該原動機１からの燃焼排気が流れる排気流路２と、該排気流路２を流れる燃焼排気に還元剤を噴霧する噴霧手段を備えた脱硝装置３と、該脱硝装置３の異常を検知する異常検知手段４と、前記原動機１の起動と停止とＮＯｘ濃度を調整する制御、前記噴霧手段による還元剤の噴霧の開始と停止と噴霧量変更、前記異常検知手段４からの異常信号の受信、が可能な制御部５と、を備える。前記制御部５は、前記異常検知手段４からの異常信号を受信しない時には、前記原動機１を通常駆動で駆動し、通常駆動で駆動中に前記異常検知手段４からの異常信号を受信した時には、前記原動機１を通常駆動時よりも低い出力で駆動するか、またはＮＯｘ濃度を調整する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、該原動機からの燃焼排気が流れる排気流路と、該排気流路を流れる燃焼排気に還元剤を噴霧する噴霧手段を備えた脱硝装置と、該脱硝装置の異常を検知する異常検知手段と、前記原動機の起動と停止とＮＯｘ濃度を調整する制御、前記噴霧手段による還元剤の噴霧の開始と停止と噴霧量変更、前記異常検知手段からの異常信号の受信、が可能な制御部と、を備え、前記制御部は、前記異常検知手段からの異常信号を受信しない時には、前記原動機を通常駆動で駆動し、通常駆動で駆動中に前記異常検知手段からの異常信号を受信した時には、前記原動機を通常駆動時よりも低い出力で駆動するか、またはＮＯｘ濃度を調整することを特徴とする脱硝装置を備えた原動機駆動システム。
【請求項２】
前記噴霧手段は、下流端のノズルがそれぞれ排気流路内に連通するように配置される還元剤流路及び気体流路を備え、前記ノズルは、前記還元剤流路のノズルから流出する還元剤を前記気体流路のノズルから噴射する気体で前記排気流路内に還元剤を噴霧させるように配置し、前記異常検知手段は、前記還元剤流路を流れる還元剤の流量の異常を検知するための還元剤流量検知手段か、又は、前記還元剤流路を流れる還元剤の圧力の異常を検知するための還元剤圧力検知手段か、又は、前記気体流路を流れる気体の圧力の異常を検知するための気体圧力検知手段であることを特徴とする請求項１記載の脱硝装置を備えた原動機駆動システム。
【請求項３】
前記異常検知手段は、前記排気流路の還元剤が噴霧される位置よりも下流側における、ＮＯｘ濃度の異常を検知するためのＮＯｘ濃度検知手段か、又は、ＮＨ３濃度の異常を検知するためのＮＨ３濃度検知手段であることを特徴とする請求項１又は２記載の脱硝装置を備えた原動機駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱硝装置を備えた原動機駆動システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガスエンジン等をはじめとする原動機の燃焼排気が流れる排気流路に、還元剤を噴霧する脱硝装置を設けたものが利用されている。脱硝装置は、排気流路を流れる燃焼排気に還元剤を噴霧して燃焼排気を還元するものである（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６４１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような脱硝装置は、異常が発生する惧れがある。すなわち、還元剤には通常尿素水が用いられるが、尿素が析出して還元剤流路やノズルに結晶が付着して詰まる、という異常が発生する惧れがある。この場合、還元剤を正常に噴霧できず、ＮＯｘ濃度やＮＨ３濃度が異常な燃焼排気が外部に排出されてしまう、という問題があった。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、脱硝装置に異常が発生しても、ＮＯｘ濃度やＮＨ３濃度が異常な燃焼排気が外部に排出されるのを防止する脱硝装置を備えた原動機駆動システムを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために請求項１に係る脱硝装置を備えた原動機駆動システムは、原動機１と、該原動機１からの燃焼排気が流れる排気流路２と、該排気流路２を流れる燃焼排気に還元剤を噴霧する噴霧手段を備えた脱硝装置３と、該脱硝装置３の異常を検知する異常検知手段４と、前記原動機１の起動と停止とＮＯｘ濃度を調整する制御、前記噴霧手段による還元剤の噴霧の開始と停止と噴霧量変更、前記異常検知手段４からの異常信号の受信、が可能な制御部５と、を備え、前記制御部５は、前記異常検知手段４からの異常信号を受信しない時には、前記原動機１を通常駆動で駆動し、通常駆動で駆動中に前記異常検知手段４からの異常信号を受信した時には、前記原動機１を通常駆動時よりも低い出力で駆動するか、またはＮＯｘ濃度を調整することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記噴霧手段は、下流端のノズル３５、３６がそれぞれ排気流路２内に連通するように配置される還元剤流路３１及び気体流路３２を備え、前記ノズル３５、３６は、前記還元剤流路３１のノズル３５から流出する還元剤を前記気体流路３２のノズル３６から噴射する気体で前記排気流路２内に還元剤を噴霧させるように配置し、前記異常検知手段４は、前記還元剤流路３１を流れる還元剤の流量の異常を検知するための還元剤流量検知手段か、又は、前記還元剤流路３１を流れる還元剤の圧力の異常を検知するための還元剤圧力検知手段か、又は、前記気体流路３２を流れる気体の圧力の異常を検知するための気体圧力検知手段であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記異常検知手段４は、前記排気流路２の還元剤が噴霧される位置よりも下流側における、ＮＯｘ濃度の異常を検知するためのＮＯｘ濃度検知手段か、又は、ＮＨ３濃度の異常を検知するためのＮＨ３濃度検知手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、脱硝装置が異常である場合に通常駆動時よりも低い出力で原動機を駆動することで、原動機を停止することなく燃焼排気中のＮＯｘ濃度やＮＨ３濃度が過剰になるのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の原動機駆動システムの一実施形態の全体概略構成図である。
【図２】同上における脱硝装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について図１及び図２に基づいて説明する。本発明は、原動機１と、排気流路２と、脱硝装置３と、該脱硝装置３の異常を検知する異常検知手段４と、制御部５と、を備えた原動機駆動システムである。
【００１２】
原動機１は、ガスエンジンをはじめガスタービンやその他、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を含む燃焼排気を排出する様々な原動機が対象となる。原動機１には、燃焼排気を排出するための排気流路２が接続される。
【００１３】
脱硝装置３は、燃焼排気中のＮＯｘを還元するもので、排気流路２を流れる燃焼排気に還元剤を噴霧する噴霧手段を備えている。還元剤としては尿素が好適に用いられるが、特に限定されない。尿素を用いる場合、アンモニア（ＮＨ３）によりＮＯｘが窒素と水とに還元される。噴霧手段は、下流端のノズル３５、３６がそれぞれ排気流路２内に連通するように配置される還元剤流路３１及び気体流路３２を備えている。還元剤流路３１は、還元剤を排気流路２に搬送するもので、その上流端には、還元剤（本実施形態においては尿素水）を貯留するタンク等からなる還元剤貯留部が連通接続され、途中にポンプ３３が設けてある。気体流路３２は、還元剤を噴霧するための気体を排気流路２に搬送するもので、その上流端には、加圧気体供給手段３４が接続される。気体としては空気が好適に用いられるが、特に限定されない。
【００１４】
還元剤流路３１と気体流路３２のノズル３５、３６は、還元剤流路３１のノズル３５から流出する還元剤に、気体流路３２のノズル３６から気体を噴射することで、還元剤を排気流路２内に噴霧させるように配置するものである。
【００１５】
異常検知手段４は、脱硝装置３により所定の脱硝処理が行われていないことを検知するものであり、種々の例が挙げられるもので、後述する。
【００１６】
制御部５は、原動機１の起動と停止とＮＯｘ濃度の調整を制御し、更に、噴霧手段による還元剤の噴霧の開始と停止と噴霧量変更を制御し、更に、異常検知手段４からの異常信号の受信するものである。原動機１のＮＯｘ濃度を調整を行う制御時は、例えば、原動機１の出力を下げたり、制御部５が空燃比変更手段を制御して空燃比を変更することでＮＯｘ濃度を下げたり、また、制御部５が点火時期変更手段を制御して原動機１での点火時期を変更することでＮＯｘ濃度を下げたりするものである。前記のように空燃比を変更する場合、既存の空燃比変更手段により空燃比を通常駆動時における最適化された空燃比よりも上げて燃料を希薄化すれば、燃焼が緩慢になって出力が下がる。また、前記のように点火時期を変更する場合、既存の点火時期変更手段により点火時期を通常駆動時における最適化された点火時期よりも進角又は遅角させれば、燃焼が緩慢になって出力が下がる。
【００１７】
噴霧手段の制御は、還元剤流路３１及び気体流路３２にそれぞれ設けてある制御弁３７、３８を開くと共に、ポンプ３３及び加圧気体供給手段３４を駆動させることで、還元剤の噴霧を行い、前記制御弁３７、３８を閉じると共にポンプ３３及び加圧気体供給手段３４を停止させることで、還元剤の噴霧を停止する。噴霧量変更は可能でなくてもよいが、可能とする場合には還元剤流路３１に流量調節弁（図示せず）を設けて制御すればよい。
【００１８】
異常検知手段４は、第一例として、還元剤流路３１を流れる還元剤の流量の異常を検知するための還元剤流量検知手段が挙げられる。これは、還元剤流路３１に流量センサ（図示せず）を設けて、還元剤流路３１を流れる還元剤の流量が正常な範囲外であることを計測して、異常を検知するものである。還元剤に尿素水を用いると、尿素が析出して還元剤流路３１やノズル３５に結晶が付着して流量が減少する。また、何らかの原因で圧力が過度に高くなると、流量が増加してしまう。還元剤を噴霧する量が少な過ぎると、脱硝処理後の燃焼排気のＮＯｘ濃度が上昇してしまい、還元剤を噴霧する量が多過ぎると、脱硝処理後の燃焼排気のＮＨ３濃度が上昇してしまうもので、許容量は上限及び下限を有する。このため、還元剤の流量が正常な範囲の上限を超えたり下限を下回ったりすると異常であることになる。
【００１９】
異常検知手段４の第二例として、還元剤流路３１を流れる還元剤の圧力の異常を検知するための還元剤圧力検知手段が挙げられる。これは、還元剤流路３１に圧力センサ（図示せず）を設けて、還元剤流路３１を流れる還元剤の圧力が正常な範囲外であることを計測して、異常を検知するものである。還元剤流路３１内の圧力が過度に高い場合には、還元剤流路３１やノズル３５が詰まって流量が減少している惧れがある。また圧力が過度に低い場合には、還元剤流路３１やノズル３５が破損して還元剤が漏れている惧れがある。このため、還元剤の圧力が正常な範囲の上限を超えたり下限を下回ったりすると異常であることになる。
【００２０】
異常検知手段４の第三例として、気体流路３２を流れる気体の圧力の異常を検知するための気体圧力検知手段が挙げられる。これは、気体流路３２に圧力センサ（図示せず）を設けて、気体流路３２を流れる気体の圧力が正常な範囲外であることを計測して、異常を検知するものである。気体の圧力が過度に高い場合には、気体流路３２が詰まって気体の流量が減少し、還元剤の正常な噴霧が行われていない惧れがあり、この場合には脱硝処理が不充分となって脱硝処理後の燃焼排気のＮＯｘ濃度が上昇してしまう。また気体の圧力が過度に低い場合には、気体流路３２が破損して気体が漏れて流量が減少し、還元剤の正常な噴霧が行われていない惧れがあり、この場合も脱硝処理が不充分となって脱硝処理後の燃焼排気のＮＯｘ濃度が上昇してしまう。
【００２１】
異常検知手段４の第四例として、排気流路２の還元剤が噴霧される位置よりも下流側におけるＮＯｘ濃度の異常を検知するためのＮＯｘ濃度検知手段が挙げられる。これは、排気流路２の還元剤が噴霧される位置よりも下流側にＮＯｘ検知センサ（図示せず）を設けて、燃焼排気のＮＯｘ濃度が正常な範囲外であることを計測して、異常を検知するものである。脱硝処理が不充分である場合、脱硝処理後の燃焼排気のＮＯｘ濃度が正常な範囲の上限を超えてしまう。このため、ＮＯｘ濃度が正常な範囲の上限を超えると異常であることになる。なお、ＮＯｘ濃度が通常よりも低い場合には、ＮＯｘに関しては問題ない。
【００２２】
異常検知手段４の第五例として、排気流路２の還元剤が噴霧される位置よりも下流側におけるＮＨ３濃度の異常を検知するためのＮＨ３濃度検知手段が挙げられる。これは、排気流路２の還元剤が噴霧される位置よりも下流側にＮＨ３検知センサ（図示せず）を設けて、燃焼排気のＮＨ３濃度が正常な範囲外であることを計測して、異常を検知するものである。脱硝装置３において還元剤を噴霧する量が多過ぎると、脱硝処理後の燃焼排気のＮＨ３濃度が上昇してしまうため、ＮＨ３濃度が正常な範囲の上限を超えると異常であることになる。なお、ＮＨ３濃度が通常よりも低い場合には、ＮＨ３に関しては問題ない。
【００２３】
なお、異常検知手段４の第一例〜第五例については、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。複数組み合わせる場合には、全ての組み合わせ（２６通り）が適宜選択可能である。
【００２４】
上述した原動機駆動システムの運転方法について説明する。
【００２５】
まず、制御部５は、異常検知手段４からの異常信号を受信しない時には、原動機１を通常駆動で駆動するものである。ここで、通常駆動とは、原動機１により所望の出力（例えばトルク、パワー）を得たい場合、原動機１の出力が前記所望の出力となるように駆動条件を設定入力した状態で駆動して、所望の出力を得ることをいい、正常時に当然の如く行なわれる駆動である。通常駆動は、同一出力（値）を意味するものではない。
【００２６】
そして、制御部５は、異常検知手段４からの異常信号を受信した時には、原動機１を通常駆動時よりも低い出力で駆動するものである。すなわち、本来所望の出力を得ようとした場合に駆動条件を設定入力して得られる出力よりも低い出力で駆動がなされる。前記低い出力は、通常駆動時に対して所定の割合としたり、ある一定の出力としたり、適宜設定される。
【００２７】
以上のように、脱硝装置３が異常である場合に通常駆動時よりも低い出力で原動機１を駆動することで、原動機１での燃焼を緩慢にして、燃焼排気中のＮＯｘ濃度やＮＨ３濃度が過剰になるのを抑えることができる。これにより、脱硝装置３の異常が発生した時に原動機１を停止しなくても、高濃度のＮＯｘやＮＨ３を含んだ燃焼排気が排出されるのを防止することができ、環境に優しいものとなる。
【符号の説明】
【００２８】
１    原動機
２    排気流路
３    脱硝装置
３１  還元剤流路
３２  気体流路
３３  ポンプ
３４  加圧気体供給手段
３５  ノズル
３６  ノズル
４    異常検知手段
５    制御部
【図１】
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【図２】
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