(57)【要約】【課題】脱硝装置の運転条件として脱硝反応器温度が３２０゜Ｃ以上の如く所定温度以上が必要であるため、排ガス温度か低い場合には脱硝装置の使用ができず、また、排ガス温度か高くても反応器温度か上昇するまで運転ができず、その時間が長くなっている。【解決手段】ディーゼル発電設備と気化器との間の管路にダクトバーナを設置する。このダクトバーナの運転を、脱硝装置の運転シーケンスと一体的に行うことにより排ガス温度の低い場合でも運転を可能とし、また、排ガス温度か高い場合では運転開始時間を短縮したものである。【選択図】　図１
2004052592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル発電設備からの排気ガスを、還元剤の添加される気化器に送出し、この気化器を介して脱硝反応器に導入して脱硝触媒と接触させると共に、前記気化器と脱硝反応器に温度検出器を設置し、各温度検出器によって検出された温度信号を参照しながな前記還元剤の注入及び冷却水の注入制御を実行して排気ガス中のＮＯＸを除去するようにしたものにおいて、
前記ディーゼル発電設備と気化器との間の管路にダクトバーナを配設したことを特徴とした脱硝装置。
【請求項２】
前記ダクトバーナは、ディーゼル発電設備のエンジン始動信号と、ディーゼル発電設備の発電機用遮断器の投入信号、及び発電機負荷が設定された所定負荷率以下であることの論理積信号にて運転することを特徴とした請求項１記載の脱硝装置。
【請求項３】
前記設定された発電機の負荷率は４０％であることを特徴とした請求項１又は２記載の脱硝装置。
【請求項４】
前記ダクトバーナは、予め設定された運転指令発生後の所定時間信号と、前記発電機の設定された所定負荷率以上の信号との論理積信号にて停止されることを特徴とした請求項１乃至３記載の脱硝装置。
【請求項５】
前記発電機の設定された所定負荷率以上の信号は、負荷率４０％であることを特徴とした請求項１乃至４記載の脱硝装置。
【請求項６】
前記ダクトバーナにエアを供給するためのファンは、前記エンジンの始動条件信号にて運転されることを特徴とした請求項１乃至５記載の脱硝装置。
【請求項７】
前記還元剤は、尿素であることを特徴とした請求項１乃至６記載の脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排煙等の窒素酸化物（ＮＯＸ）含有ガスからＮＯＸを除去する脱硝装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関より発生されるＮＯＸの処理技術として、乾式法の一つである選択接触還元法が注目されて、その処理方法が提案されている。
この選択接触還元法は、簡単なシステムでＮＯＸを処理することができ、しかも、高脱硝率で、ＮＯＸを無害な窒素ガスと水分とに分解することができるので、廃液処理が不要となる利点がある。なお、この方法における還元剤としては、アンモニアガスやアンモニア水が使用されるが、コスト面から最近では尿素水が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
選択接触還元法は、理論反応に近い比率で脱硝反応が生じるように、尿素水等の還元剤の注入制御を行う必要があるが、その際に注入量が少なくなると脱硝率が低下し、また、多すぎると悪臭を発する惧れを有している。
通常行われている注入量の制御方法の一つとして、内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯＸ濃度を測定器によって測定し、この測定値をフィードバックして設定値に対する誤差量が零になるよう制御される。
【０００４】
しかし、ディーゼルエンジンは、排気ガス量やＮＯＸ濃度は外気条件によって大きく変化するため、フィードバック制御回路を複雑にしたり、脱硝反応器に挿入されるハニカム状に形成された脱硝触媒の量を多くして９０％以上の脱硝率を保持するようにしている。このため、脱硝反応器が大きくなって設置のためのスペースが大となっている。また、フィードバック制御回路も複雑となり、イニシャルコストが高くなっている。
【０００５】
ところで、還元剤として尿素水を加熱蒸発して使用した場合、分解条件によってはアンモニアに分解せずにメラミンやシアヌル酸等の他の高融点物質に変化し、分解効率が低下するばかりでなく有害な物質が生ずる惧れがある。
尿素は１３６℃から蒸発を開始し、１６２℃を超えた温度で高融点物質が生成され、３００℃近辺より高融点物質の分解が始まる分解特性を有している。このため、脱硝装置の還元剤として尿素を使用した場合、その運転条件として反応器温度は３２０゜Ｃ以上を要している。したがって、ディーゼルエンジンの排ガス温度が最大で３２０゜Ｃ程度しかないものがあり、３２０゜Ｃよりも低い温度範囲では脱硝装置の運転が出来ない。このため、高効率化が進んでいるディーゼルエンジンにおいては、脱硝装置の運転ができない場合がでてくる。また、例えディーゼルエンジンの排ガス温度が十分に高い状態であっても、反応器温度が３２０゜Ｃにまで上昇するのに数時間がかかり、その間脱硝が出来ないていう問題を有している。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ディーゼルエンジンの排ガス温度が低い場合でも運転を可能とする脱硝装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、ディーゼル発電設備からの排気ガスを、還元剤の添加される気化器に送出し、この気化器を介して脱硝反応器に導入して脱硝触媒と接触させると共に、前記気化器と脱硝反応器に温度検出器を設置し、各温度検出器によって検出された温度信号を参照しながな前記還元剤の注入及び冷却水の注入制御を実行して排気ガス中のＮＯＸを除去するようにしたものにおいて、
前記ディーゼル発電設備と気化器との間の管路にダクトバーナを配設したことを特徴としたものである。
【０００８】
本発明の第２は、前記ダクトバーナは、ディーゼル発電設備のエンジン始動信号と、ディーゼル発電設備の発電機用遮断器の投入信号、及び発電機負荷が設定された所定負荷率以下であることの論理積信号にて運転することを特徴としたものである。
【０００９】
本発明の第３は、前記設定された発電機の負荷率は４０％であることを特徴としたものである。
【００１０】
本発明の第４は、前記ダクトバーナは、予め設定された運転指令発生後の所定時間信号と、前記発電機の設定された所定負荷率以上の信号との論理積信号にて停止されることを特徴としたものである。
【００１１】
本発明の第５は、前記発電機の設定された所定負荷率以上の信号は、負荷率４０％であることを特徴としたものである。
【００１２】
本発明の第６は、前記ダクトバーナにエアを供給するためのファンは、前記エンジンの始動条件信号にて運転されることを特徴としたものである。
【００１３】
本発明の第７は、前記還元剤は、尿素であることを特徴としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す概略構成図を示したもので、内燃機関としてディーゼル発電設備におけるディーゼルエンジンに脱硝装置を適用した場合を示したものである。なお、図１において実線表示は配管系統を示し、点線表示は電気信号系統を示している。
１はディーゼル発電設備で、その発電機によって発生した電力は検出器によって検出され、その値は変換された後に制御盤２内の制御部に出力される。この制御部はプログラムコントローラよりなっており、後述するような制御を行う。また、ディーゼル発電設備１のディーゼルエンジンから発生した排気ガスは、管路を通りダクトバーナ３，気化器４及び脱硝反応器５に供給され、図示省略されている排気消音器によって消音された後に外部に排気される。
【００１５】
３０はダクトバーナ操作盤、３１はダクトバーナユニットで、ダクトバーナ操作盤３０の制御指令によってバルブを制御し、燃料配管３２を通して燃料を、またエア配管３３を通してエアをそれぞれダクトバーナ３に供給する。ダクトバーナ３の入口側管路と出口側管路にはそれぞれ熱電対等の温度検出器が設置され、入口側管路に設置された温度検出器により検出された信号ＴＣ３は制御盤２の制御部に入力される。また、出口側管路に設置された温度検出器により検出された信号ＴＣ４はダクトバーナ操作盤３０の制御部に入力される。
【００１６】
気化器４は、排気ガスに還元剤を添加するためのもので、この添加剤としてはアンモニア等でもよいが、ここでは尿素水が添加され、尿素水を加熱蒸発させることによって発生したアンモニアを排気ガスに添加する方法が採られている。このため、気化器４には温度検出器が取り付けられており、検出された温度信号ＴＣ２は電気信号に変換され制御盤２の制御部に入力される。
【００１７】
脱硝反応器５の内部には、ハニカム状に形成された脱硝触媒が積層配設されているが、この触媒の主原料としてはゼオライトが用いられ、ハニカム状に形成された後に焼成して触媒担体を製作する。更に、この触媒担体にイオン交換によってコバルトを担持させたものが使用されている。また、脱硝反応器５の内部には、脱硝触媒の温度（反応器出口側温度）を検出するために熱電対等の温度検出器が設けられており、検出された温度信号ＴＣ１は電気信号に変換されて制御盤２の制御部に入力される。
【００１８】
６は還元剤である尿素水を貯留する貯留タンクで、このタンクは、制御盤２に設置された注入ポンプを介して気化器４とは管路６１，４２によって連結されている。すなわち、注入ポンプが駆動されることによって尿素水が管路６１，４２を通って気化器４に注入される。なお、管路４２には尿素水の他に、管路内に尿素が付着するのを防止するために洗浄水も供給される。
管路６２は戻り用管路であり、管路４１は冷却水供給用の管路である。冷却水供給用の管路４１は、図示省略した水源より電磁弁を介して気化器４に冷却水を供給する。
【００１９】
次に図２及び図３の制御フローを用いて本発明の動作を説明する。
ディーゼル発電機を運転する場合には、原動機であるディーゼルエンジンが起動され、それに伴って発電機も回転して発電するが、その際、発電機に付設されている遮断器の投入信号、発電機の出力電力信号、エンジン始動信号等が制御盤２内の制御部に入力される。
【００２０】
制御部では、図２で示すようにエンジン始動信号ＥｎＳが入力されると、フリップフロップＦＦ１をセット状態としてダクトバーナ操作盤３０に対してダクトバーナファンの運転指令を出力し、このファンを起動してダクトバーナ３にエア供給を開始する。
エンジンの始動信号ＥｎＳは、ノット回路ＮＯＴ２，タイマーＴ３を通ってアンド回路ＡＮＤ１１にも印加されている。このＡＮＤ１１の他方のゲートにはダクトバーナ３の入口温度信号ＴＣ３が、例えば７０゜Ｃ以下であることの判定信号が印加されており、アンド条件成立時にはＦＦ１をリセットしてダクトバーナファンの停止信号を出力する。
【００２１】
また、エンジンの起動渋滞信号ＥｎＨがノット回路ＮＯＴ１を通り、エンジン正常起動信号としてアンド回路ＡＮＤ１のゲートに印加される。このアンド回路には、タイマーＴ１を介して導入される遮断器の投入信号ＣＢと、フリップフロップＦＦ２を介しての発電機負荷４０％以下の信号ＡＧＬとが印加されており、アンド回路ＡＮＤ１はこれら各信号の論理積でダクトバーナ運転指令を発生する。
したがって、ディーゼル発電設備１と気化器３間の管路内を流れる排ガスの加熱が開始される。
ＡＮＤ１の信号はタイマーＴ２によって所定時間延長され、その設定時間だけダクトバーナ３は燃焼を継続し、タイマーＴ２のタイムアップがアンド回路ＡＮＤ２の一方のゲートに印加される。なお、ダクトバーナの継続運転が必要のときには、これらタイマー２等のダクトバーナを所定時間運転するための機能は不要となる。
【００２２】
アンド回路ＡＮＤ２の他方のゲートには、発電機の負荷が４０％以上となったことを認知した信号ＡＧＵが印加され、アンド条件成立時に信号Ｂを発生する。信号Ｂは、フリップフロップＦＦ２，ＦＦ３に印加されて各フリップフロップをそれぞれリセット状態とする。信号Ｂは、ダクトバーナ３がタイマーＴ２によって設定された所定時間燃焼し、且つ、発電機が負荷を取り込んで排ガス温度が十分上昇した時点で発生するよう設定されており、この信号ＢをＦＦ２のリセット端子に印加することによってダクトバーナに停止指令を出力し、ＦＦ３のリセットによりバーナフラグＯＮを立てる。
【００２３】
一方、信号Ｂは図３で示すアンド回路ＡＮＤ５及びＡＮＤ１０にも印加される。アンド回路ＡＮＤ４は、遮断器の投入信号ＣＢと発電機負荷４０％以上となった判定信号ＡＧＵとのアンド条件成立信号をＡＮＤ５とＡＮＤ１０に出力する。ＡＮＤ１０は、ＡＮＤ４の出力と、信号Ｂ及び脱硝反応器５の出口温度ＴＣ１が例えば３００゜Ｃ以上であることのアンド条件成立時にフリップフロップＦＦ５を通して冷却水注入の開始指令とＮＯｘ計排気吸引切換指令を発生する。
【００２４】
冷却水注入開始指令は、アンド回路８の一方のゲートに印加され、このＡＮＤ８の他方のゲートには、フリップフロップＦＦ６を介して気化器４の温度が例えば９４゜Ｃ以上であることの判定信号が印加され、両者のアンド条件成立時に制御盤２内の冷却水用バルブＳＶ２に開路指令を出力する。したがって、冷却水は、管路４１を通って気化器４に流れる。ＦＦ６のリセット端子には、気化器４の温度が例えば９２゜Ｃ以下の判定信号が印加されており、９２゜Ｃ以下時にはオア回路ＯＲ４を介して冷却水用バルブＳＶ２に閉指令を出力する。ここでの設定温度９４゜ＣとＣ９２゜Ｃとの温度差は、電磁弁であるＳＶ２のオン、オフ時におけるハンチング現象を防止するための不感帯領域で、これらの温度は任意に設定される。
【００２５】
ＡＮＤ５では、信号Ｂが印加されたことにより、アンド回路ＡＮＤ４の出力と脱硝反応器５の温度信号ＴＣ１が３２０゜Ｃ以上となったことの判定信号が印加されてそれらのアンド条件成立の有無が図られる。ここにおける温度３２０゜Ｃは、尿素蒸発時における高融点物質の分解温度を考慮して定められるもので、この３２０゜Ｃは限定的ではない。
すなわち、ＡＮＤ５は脱硝反応器５が尿素を十分に分解でる温度にまで上昇したときフリップフロップＦＦ４を介して出力を発生し、制御盤２内に設置された尿素注入用バルブＳＶ１に対して開指令を与えると共に、同様に制御盤内に設置された尿素ポンプに対して運転指令を出力する。したがって、尿素水は管路４２を通って気化器４に供給される。
【００２６】
エンジンより発生する排気ガス量は、ばらつきはあるものの大略的には発電機の負荷率に略比例する。制御盤２の制御部では、前もって排気ガス量ー発電機負荷率の関係より供給される尿素量を実験により求めてテーブルとして保存されている。
したがって、制御部ではディーゼル発電設備にて検出された発電機の出力電力を導入して現在の負荷率を判断し、そのときにおける排気ガス量を推定して気化器４に供給する尿素量が判断され、その量に対応した尿素ポンプの運転が実行される
なお、発電機停止等の何らかの理由によってＡＮＤ５のアンド条件が不成立となった時には、ノット回路ＮＯＴ３を介して尿素ポンプに対し停止指令を出力すると共に、タイマーＴ４を介して尿素注入用バルブＳＶ１に対して閉指令を出力し、オア回路ＯＲ１を通ってＡＮＤ９に印加される。ＡＮＤ９はこれによってアンド条件を成立させて洗浄水用バルブＳＶ３に対して開指令を与える。したがって、これまで尿素水を送液していた管路４２には、これまでの尿素水の送液は中止され、代わって洗浄水が流れて管路内が洗浄されて尿素付着が防止される。
この洗浄はタイマーＴ５に設定された所定時間継続された後、冷却水用バルブＳＶ３は閉じられると共に、ＯＲ２を介してＦＦ４はリセットされてその状態が維持される。
【００２７】
また、脱硝装置の運転中に、何らかの理由によって軽故障及び重故障が発生した場合には、オア回路ＯＲ３が出力を発生してＦＦ５をリセットして冷却水の注入を停止すると共に、ＡＮＤ７よりの出力によってＡＮＤ５のアンド条件を不成立とし、前述したと同様にして尿素水の供給を停止する。
なお、図２，図３におけるＮＯＴ４〜ＮＯＴ８はそれぞれノット回路である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、ディーゼル発電設備と気化器との間にダクトバーナを設置し、このダクトバーナのオン、オフ制御を脱硝装置の運転シーケンス中に組み込んだものであるから、ディーゼルエンジンの排ガス温度が低い場合でも脱硝装置の運転が可能となる。
また、排ガスが加熱されることによって脱硝反応器の温度も短時間で上昇するため、脱硝開始時間を大幅に短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明の実施形態を示す制御フロー図。
【図３】本発明の実施形態を示す制御フロー図。
【符号の説明】
１…ディーゼル発電設備
２…制御盤
３…ダクトバーナ
４…気化器
５…脱硝反応器
６…貯留タンク
３０…ダクトバーナ操作盤
３１…ダクトバーナユニット
４１，４２，６１，６２…管路
【図１】
2004052592.tif 000003
【図２】
2004052592.tif 000004
【図３】
2004052592.tif 000005