(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（３）からのエンジン排ガス（ＥＥＧ）を処理するためのシステム（１）であって、前記エンジン排ガス（ＥＥＧ）は、Ｔ１とＴ２との間の温度を有しており、前記システム（１）は、前記エンジン排ガス（ＥＥＧ）を含む媒体（Ｍ）に含まれるＮＯｘをＮ２及びＨ２Ｏに変換するためのＳＣＲ反応器（９）を含んでおり、前記ＳＣＲ反応器（９）は、前記媒体（Ｍ）を受容するための入口（３３）と、ＮＯｘが還元された媒体（Ｍ−ＮＯｘ）を出力するための出口（３５）と、を有しているシステム（１）において、
混合ユニット（７）と第１のボイラーユニット（５）とをさらに含み、前記第１のボイラーユニット（５）は、前記第１のボイラーユニット（５）からボイラー排ガス（ＢＥＧ）を出力するための第１の出口（１９）を有しており、前記ボイラー排ガス（ＢＥＧ）は、Ｔ３以上の温度を有しており、Ｔ３はＴ１より大きく、前記混合ユニット（７）は、前記エンジン排ガス（ＥＥＧ）を前記ボイラー排ガス（ＢＥＧ）と混合して、前記媒体（Ｍ）を生成するように構成されており、前記混合ユニット（７）は、前記エンジン排ガス（ＥＥＧ）を受容するための、前記エンジン（３）と連通する第１の入口（２７）と、前記ボイラー排ガス（ＢＥＧ）を受容するための、前記第１のボイラーユニット（５）の前記第１の出口（１９）と連通する第２の入口（２９）と、前記媒体（Ｍ）を出力するための出口（３１）と、を有しており、前記混合ユニット（７）の前記出口（３１）は、前記ＳＣＲ反応器（９）の前記入口（３３）と連通することを特徴とするシステム（１）。
【請求項２】
前記媒体（Ｍ）から熱を回収するための第２のボイラーユニット（１１）をさらに含み、前記第２のボイラーユニット（１１）は、ＮＯｘが還元された媒体（Ｍ−ＮＯｘ）を受容するために、前記ＳＣＲ反応器（９）の前記出口（３５）と連通する第１の入口（３７）と、冷却された、ＮＯｘが還元された媒体（ＣＭ−ＮＯｘ）を出力するための第１の出口（３９）と、を有している、請求項１に記載のシステム（１）。
【請求項３】
前記第２のボイラーユニット（１１）と前記第１のボイラーユニット（５）との間における水の循環を可能とするために、前記第２のボイラーユニット（１１）の第２の入口（５４）が、前記第１のボイラーユニット（５）の第２の出口（２１）に接続されており、前記第２のボイラーユニット（１１）の第２の出口（４３）が、前記第１のボイラーユニット（５）の第２の入口（２５）に接続されている、請求項２に記載のシステム（１）。
【請求項４】
前記第１のボイラーユニット（５）が火力で動作する、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム（１）。
【請求項５】
前記媒体（Ｍ）が前記ＳＣＲ反応器（９）に入る前に、前記媒体（Ｍ）の温度を評価するための温度センサ（５１）をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム（１）。
【請求項６】
前記温度センサ（５１）と連通するとともに、前記温度センサ（５１）の出力に応じて、前記第１のボイラーユニット（５）を制御するように構成された制御ユニット（５３）をさらに含む、請求項５に記載のシステム（１）。
【請求項７】
Ｔ３＝３６０℃である、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム（１）。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム（１）を含む船舶。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム（１）の船上での使用。
【請求項１０】
エンジンからのエンジン排ガス（ＥＥＧ）を処理するための方法であって、前記エンジン排ガス（ＥＥＧ）が、Ｔ１とＴ２との間の温度を有しており、
第１のボイラーユニットから、Ｔ３よりも高い温度を有するボイラー排ガスを出力するステップであって、Ｔ３＞Ｔ１であるステップ（ステップＢ）と、
混合ユニットに、前記エンジン排ガスと前記ボイラー排ガスとを受容するステップ（ステップＣ及びＫ）と、
前記混合ユニット内で、前記エンジン排ガスと前記ボイラー排ガスとを混合して、媒体を生成するステップ（ステップＬ）と、
前記混合ユニットから前記媒体を出力するステップ（ステップＭ）と、
前記媒体をＳＣＲ反応器内に受容するステップ（ステップＯ）と、
前記ＳＣＲ反応器内で、前記媒体に含まれるＮＯｘをＮ２及びＨ２Ｏに変換するステップ（ステップＰ）と、
前記ＳＣＲ反応器から、ＮＯｘが還元された前記媒体を出力するステップ（ステップＱ）と、を含む方法。
【請求項１１】
ＮＯｘが還元された前記媒体を第２のボイラーユニットに受容するステップ（ステップＲ）と、
前記第２のボイラーユニットにおいて、ＮＯｘが還元された前記媒体から熱を回収するステップ（ステップＳ）と、
前記第２のボイラーユニットから、冷却された、ＮＯｘが還元された媒体を出力するステップ（ステップＵ）と、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２のボイラーユニットの第２の入口が、前記第１のボイラーユニットの第２の出口に接続されており、前記第２のボイラーユニットの第２の出口が、前記第１のボイラーユニットの第２の入口に接続されており、前記第２のボイラーユニットと前記第１のボイラーユニットとの間で水を循環するステップ（ステップＴ）をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
温度センサを用いて、前記媒体が前記ＳＣＲ反応器に入る前に前記媒体の温度を評価するステップ（ステップＤ）をさらに含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記温度センサの出力に応じて、前記第１のボイラーユニットを制御するステップ（ステップＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ）をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンからのエンジン排ガスを処理するためのシステム及び方法に関する。本発明は、当該システムを含む船舶、及び、船舶に搭載された当該システムの使用にも関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンからの排ガスにおける、以下にＮＯｘと表記される窒素酸化物の含有量を減少させるための様々な方法が知られている。このような方法の１つは、以下にＳＣＲと表記される選択触媒還元であり、当該方法では、触媒を用いて、排ガス中のＮＯｘは、窒素Ｎ２及び水Ｈ２Ｏに変換される。より具体的には、アンモニア又は尿素が、ＮＯｘを分解するための触媒を含むＳＣＲ反応器に排ガスが通される前に、当該排ガスに加えられる。ＳＣＲ反応器は、当該技術ではよく知られているので、ここでは詳細には記載しない。
【０００３】
排ガスの内容及び触媒の特性等の様々な要因に応じて、ＮＯｘの還元／分解／変換を適正に行うための、排ガスの最低温度が存在する。この最低温度は、典型的には約３３０℃である。エンジンのタイプ及び負荷に応じて、排ガスの温度は、Ｔ１−Ｔ２の間隔内で変化する可能性があり、このとき、Ｔ１は３３０℃よりも小さい。完全な温度間隔内での適正なＮＯｘの還元を可能にするために、排ガスを、３３０℃を超える温度に加熱するための加熱ユニットが供給され得る。特許文献１には、ＳＣＲ反応器を含むシステムと、排ガス温度を上昇させるための加熱ユニットとが記載されている。
【０００４】
排ガス温度を上昇させるための加熱ユニットの供給は、単純で効果的な解決法ではあるが、高価な解決法でもある。従って、先行技術には、改善の余地が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／１３５０５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、排ガス処理システムにおいて、要求された場合に排ガス温度を上昇させるという唯一のタスクを有する装置の必要性を取り除くことにある。本発明の基本的な構想は、ボイラーからの排ガスを用いて、エンジン排ガスを加熱することにあり、当該ボイラーは、付加的な目的のために用いられ得る。本発明の別の目的は、当該システムを含む船舶の提供、当該システムの使用、及び、排ガス処理の方法の改善にある。上述の目的を達成するためのシステム、船舶、使用及び方法は、添付の請求項に規定されており、以下で議論される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、エンジンからの、Ｔ１とＴ２との間の温度を有するエンジン排ガスを処理するためのシステムは、媒体に含まれるＮＯｘをＮ２及びＨ２Ｏに変換し、ＮＯｘが還元された媒体を得るためのＳＣＲ反応器を含んでいる。当該媒体は、エンジン排ガスを含んでいる。ＳＣＲ反応器は、媒体を受容するための入口と、ＮＯｘが還元された媒体を出力するための出口と、を有している。当該システムは、さらに、混合ユニット及び第１のボイラーユニットを含むことを特徴としている。第１のボイラーユニットは、第１のボイラーユニットからボイラー排ガスを出力するための第１の出口を有している。ボイラー排ガスは、温度Ｔ３又はそれよりも高い温度を有しており、Ｔ３はＴ１よりも大きい。混合ユニットは、エンジン排ガスをボイラー排ガスと混合し、媒体を生成するように構成されている。当該混合ユニットは、エンジン排ガスを受容するための、エンジンと連通する第１の入口と、ボイラー排ガスを受容するための、第１のボイラーの第１の出口と連通する第２の入口と、を有している。さらに、混合ユニットは、媒体を出力するための出口を有しており、当該出口は、ＳＣＲ反応器の入口と連通する。
【０００８】
本発明に従って、エンジン排ガスがＳＣＲ反応器を通過する際に、エンジン排ガスが、ＮＯｘの適正な還元が行われるのに十分な高さの温度を有していない場合、ボイラー排ガスを、エンジン排ガスと混合し、媒体がＳＣＲ反応器を通過する際に、ＮＯｘの適正な還元に十分な高さの温度を有する媒体を生成しても良い。ボイラー排ガスに加えて、第１のボイラーユニットは、他の用途に用いられ得る蒸気を生成することが可能である。ボイラー排ガスは、ＳＣＲ反応器を通過する媒体に含有され得るので、エンジン排ガスだけではなく、ボイラー排ガスも、ＮＯｘから除去され得る。こうして、当該システムは、ボイラー排ガスを浄化するための別個の浄化設備を必要としない、環境に配慮したシステムになっている。
【０００９】
当該システムは、さらに、媒体から熱を回収するための第２のボイラーユニットを含み得る。熱の回収の結果、媒体が冷却される。第２のボイラーユニットは、ＮＯｘが還元された媒体を受容するための、ＳＣＲ反応器の出口と連通する第１の入口を有し得る。さらに、第２のボイラーユニットは、冷却された、ＮＯｘが還元された媒体を出力するための、第１の出口を有し得る。ボイラー排ガスは、第２のボイラーユニットを通過する媒体に含まれ得るという点で、当該態様は、熱が、エンジン排ガスからだけではなく、ボイラー排ガスからも回収され得るということを示唆している。こうして、エンジン及び第１のボイラーユニットによって生成されたエネルギーは、無駄にならずに、他の目的に使用され得る。
【００１０】
システムが第２のボイラーユニットを含んでいる場合、第２のボイラーユニットの第２の入口を、第１のボイラーユニットの第２の出口に接続し、第２のボイラーユニットの第２の出口を、第１のボイラーユニットの第２の入口に接続することが可能であり、それによって、第２のボイラーユニットと第１のボイラーユニットとの間で水が循環することが可能になる。水は、液体及び／又は蒸気を含む、様々な状態にあって良い。このような態様は、第１のボイラーユニットと第２のボイラーユニットとが、水システムを共有しており、それによって、設備を省略し、従って費用を節約することが可能であるということを意味している。第１のボイラーユニットは、火力ボイラーユニット、例えば石油火力ボイラーユニットであって良い。それによって、ＳＣＲ反応器内部における適正なＮＯｘの変換のための最低温度を十分に超える温度を有するボイラー排ガスが生成され得るので、前記最低温度を超える温度を有する媒体の生成が可能である。
【００１１】
当該システムは、媒体がＳＣＲ反応器に流入する前に媒体の温度を推定する温度センサを含み得る。このような温度センサは、媒体が、ＳＣＲ内部での適正なＮＯｘの変換を可能にする温度を有しているか否かを決定することができる。
【００１２】
さらに、当該システムは、温度センサと連通するとともに、温度センサの出力に応じて第１のボイラーユニットを制御するように構成された制御ユニットを含み得る。このような態様によって、既存の環境に応じて、要求される通りに第１のボイラーユニットを運転することが可能になる。一例として、エンジンが高負荷の間、エンジン排ガスは、ＳＣＲ反応器における適正なＮＯｘ変換に十分な高い温度を有し得るので、ボイラー排ガスとの混合は不要である。このような場合、第１のボイラーユニットの運転は、少なくともＳＣＲ反応器に供給される媒体の温度を上昇させるためには不要であり得る。
【００１３】
本明細書で用いられる「連通する」及び「連通している」という用語は、直接及び間接的な「連通する」及び「連通している」を含むよう意図されている。
【００１４】
当該システムでは、ボイラー排ガス温度は、３６０℃以上、すなわちＴ３＝３６０℃であり、当該温度は、適正なＮＯｘ変換のための典型的な最低温度である約３３０℃を十分に超えている。例えば、このようなボイラー排ガス温度は、低効率の第１のボイラーユニットを用いて得られる。
【００１５】
本発明に係る船舶は、上述のシステムを含んでいる。さらに、本発明に基づく使用は、船舶に搭載された上述のシステムの使用に関する。本発明に係る船舶及び使用に関して、エンジン排ガスを生成するエンジンは、船舶用主エンジン、例えば、特にエンジン負荷に応じて、Ｔ１＝２００℃とＴ２＝３４０℃との間の温度の排ガスを生成するディーゼルエンジンであり得る。典型的には、船上では、大量の蒸気が消費されるが、この蒸気は、第１のボイラーユニット、場合によっては第２のボイラーユニットによって生成され得る。こうして、船舶に必要な蒸気を供給する設備の同じ部分は、ＳＣＲ反応器内で適正なＮＯｘの変換が行われることを確実にするために用いられ得る。
【００１６】
本発明によると、エンジンからの、Ｔ１とＴ２との間の温度を有するエンジン排ガスを処理する方法は、以下のステップを含んでいる。エンジン排ガスを含む媒体をＳＣＲ反応器に受容するステップ、ＳＣＲ反応器内で、媒体に含まれるＮＯｘをＮ２及びＨ２Ｏに変換するステップ、及び、ＳＣＲ反応器からＮＯｘが還元された媒体を出力するステップ。本発明は、さらに、第１のボイラーユニットから、Ｔ３以上の温度（Ｔ３＞Ｔ１）を有するボイラー排ガスを出力するステップ、混合ユニットに、エンジン排ガス及びボイラー排ガスを受容するステップ、混合ユニット内で、エンジン排ガスとボイラー排ガスとを混合し、前記媒体を生成するステップ、及び、混合ユニットから前記媒体を出力するステップを含むことを特徴としている。
【００１７】
本発明に係る方法の様々な態様は、方法に関する従属請求項に記載されている。
【００１８】
本発明に係るシステムの様々な態様の上述した利点は、自明のことながら、本発明に係る船舶、使用、及び、方法にも適用可能である。
【００１９】
本発明の、その他の利点、対象、特徴及び態様は、以下の詳細な説明及び図面から明らかになるであろう。
【００２０】
本発明を、添付された概略図を参照して、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るシステムを概略的に示したブロック図である。
【図２ａ】本発明に係る方法を示すフローチャートを含む図である。
【図２ｂ】本発明に係る方法を示すフローチャートを含む図である。
【図２ｃ】本発明に係る方法を示すフローチャートを含む図である。
【図３】本発明の効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、エンジン３からのエンジン排ガスＥＥＧを処理するためのシステム１が図示されており、当該システムは、船舶（図示されていない）に搭載されている。エンジン３は、船舶用主要ディーゼルエンジンであり、ＮＯｘを含み、Ｔ１＝２００℃とＴ２＝３４０℃との間の温度を有するエンジン排ガスＥＥＧを生成する。システム１は、第１のボイラーユニット５と、混合ユニット７と、ＳＣＲ（選択触媒還元）ユニット９と、第２のボイラーユニット１１と、スクラバ１７と、を含んでいる。
【００２３】
第１のボイラーユニット５は、石油火力によるものであり、効率が８０％から８５％の間である、低効率タイプの煙管ボイラーを含んでいる。第１のボイラーユニット５は、ＮＯｘを含み、３３０℃よりも高い温度であり、ここではＴ３＝３６０℃とＴ４＝４００℃との間である温度を有するボイラー排ガスＢＥＧを生成し、排ガスは、第１のボイラーユニット５の第１の出口１９を通って、第１のボイラーユニット５から放出される。第１のボイラーユニットはさらに、液体水を出力するための第２の出口２１と、船上で用いる水蒸気を出力するための第３の出口２３と、液体水及び水蒸気を受容するための第２の入口２５と、を有している。また、第１のボイラーユニットは、燃料、すなわち石油を送り込むための第１の入口（図示または詳細に記載されていない）を有している。
【００２４】
混合ユニット７は、エンジン３とＳＣＲ反応器９との間に延在する管として形成されており、当該管内部には、静的混合ユニットが、効果的なガス混合を促進するような寸法を有し、促進するように構成された複数のバッフルの形で配置されている。混合ユニット７は、エンジン排ガスＥＥＧを受容するための、エンジン３と連通する第１の入口２７と、ボイラー排ガスＢＥＧを受容するための、第１のボイラーユニット５の第１の出口１９と連通する第２の入口２９とを有している。エンジン排ガスＥＥＧとボイラー排ガスＢＥＧとは、混合ユニット７を通過する間に、媒体Ｍに混合される。従って、混合ユニット７はさらに、媒体Ｍを出力するための出口３１を有している。
【００２５】
ＳＣＲ反応器９は、触媒でコーティングされた表面を有する経路構造を含んでおり、当該触媒は、この場合は酸化バナジウムであり、媒体Ｍが経路を通過する間に、ＮＯｘを窒素Ｎ２と水Ｈ２Ｏとに変換するためのものである。ＳＣＲ反応器９では、媒体Ｍは、ＳＣＲ反応器９内部における適正なＮＯｘ変換を可能にするために、Ｔ５＝３３０℃を超える温度を有さなければならない。ＳＣＲ反応器９は、媒体Ｍを受容するための、混合ユニット７の出口３１と連通する入口３３を有している。さらに、ＳＣＲ反応器９は、ＮＯｘが還元された媒体Ｍ−ＮＯｘを出力するための出口３５を有している。
【００２６】
第２のボイラーユニット１１は、媒体から熱を回収するために設けられている。第２のボイラーユニット１１は、ＮＯｘが還元された媒体Ｍ−ＮＯｘを受容するための、ＳＣＲ反応器９の出口３５と連通する第１の入口３７と、冷却されたＮＯｘが還元された媒体ＣＭ−ＮＯｘを出力するための、第１の出口３９と、を有している。さらに、第２のボイラーユニット１１は、液体水を受容するための、第１のボイラーユニット５の第２の出口２１と連通する第２の入口４１と、液体水及び水蒸気を出力するための、第１のボイラーユニット５の第２の入口２５と連通する第２の出口４３と、を有している。こうして、水は、第１のボイラーユニット５と第２のボイラーユニット１１との間で循環する。
【００２７】
スクラバ１７は、媒体、すなわちエンジン排ガスＥＥＧだけではなく、ボイラー排ガスＢＥＧも浄化するために設けられており、さらに、特に硫黄酸化物ＳＯｘ、及び、スス、油、重金属粒子等の特定の物質を除去するために設けられている。このようなスクラバは、当該技術ではよく知られているので、本明細書において詳細には記載しない。一例として、スクラバ１７は、国際公開第２０１４／１３５５０９号に記載されたタイプのものであって良い。スクラバ１７は、冷却された、ＮＯｘが還元された媒体ＣＭ−ＮＯｘを受容するための、第２のボイラーユニット１１の第１の出口３９と連通する入口４５を有している。さらに、スクラバ１７は、さらに浄化された媒体ＦＣＭを出力するための出口４７を有している。
【００２８】
加えて、システム１は、媒体が混合ユニット７からＳＣＲ反応器９に供給される際に、尿素を媒体に加えるための噴射装置４９を含んでいる。比較的高温の媒体Ｍに加えられると、それによって尿素が熱せられ、アンモニアが生成される。アンモニアは、ＳＣＲ反応器９内部で行われる触媒反応を補完する。より具体的には、アンモニアは「還元剤」として作用し、媒体中のＮＯｘを窒素及び水に変換することを可能にする。ここでは、「媒体」という表現が、排ガス混合物が尿素、アンモニア又はそれらの生成物を含むか含まないかに関わらず、排ガス混合物のために用いられることを強調すべきである。
【００２９】
さらに、システム１は、温度センサ５１と制御ユニット（ＣＵ）５３とを含んでいる。温度センサは、媒体ＭがＳＣＲ反応器９に流入する直前に、媒体Ｍの温度を測定するように構成されている。制御ユニット５３は、温度センサ５１及び第１のボイラーユニット５と連通するように構成されており、媒体Ｍの測定された温度の形式における、温度センサ５１の出力に応じて、第１のボイラーユニットの運転を制御するように構成されている。
【００３０】
こうして、上述のシステム１は、船上で用いられる。システム１については、以下においてさらに、エンジン３からのエンジン排ガスＥＥＧを処理する方法と共に議論される。当該方法は、図２ａ、図２ｂ、及び図２ｃのフローチャートによって図示されている。
【００３１】
上述したように、第１のボイラーユニット５は、船上で様々な用途に用いられ得る水蒸気（ステップＡ）と、エンジン排ガスＥＥＧを加熱するために用いられ得るボイラー排ガスＢＥＧ（ステップＢ）とを出力する。第１のボイラーユニット５は、主に、船舶が港に停泊しており、エンジンが（蒸気生産のためには）稼働していないとき、及び、エンジン３が低負荷で、例えば岸の近くで稼働しているときに運転される。エンジンが低負荷で稼働する場合、生成されるエンジン排ガスＥＥＧの温度は比較的低く、ボイラー排ガスによるエンジン排ガスの加熱は、典型的には、ＳＣＲ反応器内部における適正なＮＯｘ変換に十分な高さの温度を有する媒体を得るために必要である。
【００３２】
エンジン３が運転される間、エンジン排ガスＥＥＧは、エンジン３から混合ユニット７に供給される（ステップＣ）。媒体Ｍは、混合ユニット７から供給される（ステップＭ）。媒体Ｍの内容は、エンジン排ガスＥＥＧがどの程度高温であるかに応じる。エンジン排ガスＥＥＧが比較的高温であるならば、媒体Ｍは、エンジン排ガスのみから構成され得る。しかしながら、エンジン排ガスＥＥＧは比較的低温であるならば、媒体Ｍは、エンジン排ガスとボイラー排ガスＢＥＧとの混合物であり得る。
【００３３】
媒体の温度は、媒体がＳＣＲ反応器９に供給される直前に、センサ５１を用いて測定される（ステップＤ）。媒体温度が、特定の値Ｔ６よりも低いか、又はＴ６に等しい場合（ステップＥ）、第１のボイラーユニット５が運転されているか否かが確認される（ステップＨ）。運転されていない場合、第１のボイラーユニット５が作動する（ステップＩ）。他方、測定された媒体温度がＴ６を超える場合、第１のボイラーユニット５が運転されているか否かが確認される（ステップＦ）。運転されている場合には、第１のボイラーユニット５を停止させる（ステップＧ）。ボイラー排ガスは、第１のボイラーユニット５が停止し、クールダウンした後も、しばらくの間存在するであろう。ボイラー排気ＢＥＧが存在するか否かが確認される（ステップＪ）。存在する場合、ボイラー排気ＢＥＧは、第１のボイラーユニット５から混合ユニット７に供給され（ステップＫ）、混合ユニット７において、エンジン排ガスＥＥＧと共に、媒体に混合される（ステップＬ）。ここでは、Ｔ６は３３０℃である。
【００３４】
媒体Ｍが、混合ユニット７からＳＣＲ反応器９に受容される（ステップＯ）前に、噴射装置４９を用いて、当該媒体に尿素が加えられる（ステップＮ）。ＳＣＲ反応器９内部では、媒体Ｍに含まれるＮＯｘは、尿素と水とに変換される（ステップＰ）。ＮＯｘが還元された媒体Ｍ−ＮＯｘは、ＳＣＲ反応器９から（ステップＱ）、第２のボイラーユニット１１に供給され（ステップＲ）、第２のボイラーユニット１１内部では、ＮＯｘが還元された媒体Ｍ−ＮＯｘからの熱が、第２のボイラーユニット１１内部の水に伝達される（ステップＳ）。それによって、ＮＯｘが還元された媒体は、約１８０℃にまで冷却される。第１のボイラーユニット５と第２のボイラーユニット１１とは、水システム（water system）を共有しており、上述したように、互いに連通している。水は、第１のボイラーユニット５と第２のボイラーユニット１１との間を連続的に循環しており（ステップＴ）、液体水は、第１のボイラーユニット５から第２のボイラーユニット１１に供給され、液体水及び水蒸気は、第２のボイラーユニット１１から第１のボイラーユニット５に供給される。
【００３５】
冷却された、ＮＯｘが還元された媒体ＣＭ−ＮＯｘは、第２のボイラーユニット１１から（ステップＵ）、スクラバ１７に（ステップＶ）供給され、上述したように、スクラバ１７において、さらに浄化される（ステップＸ）。最終的に、さらに浄化された媒体ＦＣＭは、スクラバから出力され（ステップＹ）、煙突（図示せず）を通って、大気中に放出される。
【００３６】
図示されていない、又は、本明細書で詳細には記載されていないが、ＳＣＲ反応器から排出された媒体は分析される。媒体（Ｍ−ＮＯｘ）が含むＮＯｘが多すぎる場合、当該媒体（Ｍ）がＳＣＲ反応器に流入する前に、当該媒体には、より多くの尿素が加えられる。基本的な運転のために、及び、システムが安定するまで、尿素の供給は、所定の曲線に従って行われる。
【００３７】
図３は、４サイクルエンジンのエンジン負荷に応じた排ガス温度を示した図であり、排ガス温度の範囲は、２００℃から３４０℃である。下側のグラフは、エンジン排ガスの温度を示しており、上側のグラフは、媒体の温度を示しており、当該媒体は、エンジン排ガスＥＥＧとボイラー（第１のボイラーユニット）排ガスＢＥＧとの混合物である。この場合、ボイラー排ガスの最高温度は３９０℃である。相対的なガス質量は、８０％がエンジン排ガスＥＥＧであり、２０％がボイラー排ガスＢＥＧである。エンジン負荷が低い場合、ボイラーは１００％で運転される。エンジン負荷が高い場合、ボイラーは停止される。以下の表は、図３の基盤を形成するパラメータ値を含んでいる。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
図からは、エンジン排ガスの温度が３３０℃を超えるのは、エンジン負荷が５０％を超える場合のみであることが明らかである。しかしながら、高温のボイラー排ガスによって、媒体の温度は、つねに３３０℃以上である。
【００４０】
上記の値は、特定の種類のエンジン、特定の種類の第１のボイラーユニット、及び、特定の相対的なガス質量（８０−２０）に有効である。自明のことながら、代替的な種類のエンジン及び第１のボイラーユニットと、別の相対的なガス質量とによって、上記のパラメータは、別の値を有し得る。一例として、相対的なガス質量が、ＥＥＧ７０％でＢＥＧ３０％の場合、ボイラーの負荷と、従ってボイラー排ガス温度とは、媒体の温度を低下させずに低下し得る。
【００４１】
従って、本発明に基づいて、船舶のエンジン３からの排ガスは、必要に応じて、第１のボイラーユニット５からの排ガスによって加熱される。また、第１のボイラーユニット５は、船上で様々な用途で用いられ得る蒸気を生成する。ＳＣＲ反応器９及びスクラバ１７は、エンジン３からの排ガスだけではなく、第１のボイラーユニット５からの排ガスも浄化するが、これは、環境面から見て利点を有している。さらに、第２のボイラーユニット１１は、エンジン３からの排ガスからだけではなく、第１のボイラーユニット５からの排ガスからも熱を回収するが、これは、エネルギー効率が優れており、従って、経済面から見て利点を有している。
【００４２】
上述した本発明の態様は、一例に過ぎないと見なされるべきである。当業者は、議論された態様が、本発明の構想から逸脱することなく、様々な方法で変更され得ることを理解している。
【００４３】
自明のことながら、本発明に係るシステム及び方法は、上述した以外の付加的な部材及びステップをそれぞれ含み得る。一例として、尿素／アンモニアと媒体との適正な混合を確実化するために、付加的な混合ユニットが、噴射装置４９とＳＣＲ反応器９との間に設けられ得る。
【００４４】
同様に、本発明に係るシステム及び方法は、それぞれ、上述した部材及びステップより少ない部材及びステップを含み得る。一例として、システムは、スクラバ又は第２のボイラーユニットを含まなくても良い。
【００４５】
以上、主に２つの異なる媒体内容が議論されてきた。エンジン排ガスが、それ自体十分に高温である場合、媒体Ｍはエンジン排ガスのみを含み、エンジン排ガスが、それ自体十分に高温ではない場合、媒体Ｍはエンジン排ガスとボイラー排ガスとの混合物を含み得る。自明のことながら、第１のボイラーユニット５が運転されており、エンジン３が運転されていない場合、媒体Ｍは、ボイラー排ガスのみを含み得る。
【００４６】
噴射装置４９は、アンモニア等の、尿素とは異なる、窒素Ｎ及び水素Ｈを含む物質を、媒体に直接加えるように構成され得る。
【００４７】
酸化バナジウム以外の物質を、ＳＣＲ反応器９内部で活性触媒材料として用いても良い。
【００４８】
上述のシステム１において、第１のボイラーユニット５は、まず、エンジン３が稼働していない場合、例えば船舶が港に停泊している場合、及び、エンジン３が低負荷で稼働している場合、例えば沿岸の近くで稼働している場合に運転される。それによって、ＳＣＲ反応器９は、エンジン３が運転されていない場合でも、つねに高温に保たれ得る。それによって、エンジン３の始動から、ＳＣＲ反応器９内部で適正なＮＯｘ変換／還元が実行され得るまでの時間を最小化することが可能である。これは重要である。なぜなら、当該時間は典型的には、船舶が岸に近く、エミッションによる損害が最大になり得る場合に経過するからである。
【００４９】
上述の態様のように、断続的に運転される代わりに、第１のボイラーユニット５を、常時、完全に又は部分的に運転しても良い。
【００５０】
本発明に係るシステムの部材は、上述のように、及び、図面に示したように配置しなくても良い。つまり、センサ５１及び制御ユニット５３は、異なるように配置され得る。例えば、センサは、ＳＣＲ反応器の内部又はＳＣＲ反応器の下流に配置され得る。
【００５１】
混合ユニットは、パイプハウジングバッフルの形を有する必要はなく、可動式ガス混合部材を含む構造のような、別の、場合によってはより「洗練された」構造を有しても良い。
【００５２】
第１のボイラーユニットは、煙管ボイラーを含む必要はなく、代わりに、水管ボイラーを含み得る。
【００５３】
第１のボイラーユニットと第２のボイラーユニットとは、１つの共通の水システムを有する必要はなく、代わりに、それぞれ個別の水システムを有し得る。
【００５４】
本発明に係るシステムは、上述のように２００℃と３４０℃との間の温度を有する排ガスを生成する船舶用ディーゼルエンジンと接続して用いられる必要はなく、別のタイプのエンジンと接続して用いられ得る。こうして、第１のボイラーユニットは、上述した温度範囲とは異なる温度範囲を有する排ガスを生成し得る。また、ＳＣＲ反応器は、代替的に、適正なＮＯｘ変換のために、異なる最低媒体温度を提供するように設計されていても良い。適正なＮＯｘ変換のための最低媒体温度は、エンジン燃料の硫黄含有量に依存しており、硫黄がより多くなると、典型的には、最低媒体温度の上昇に帰結する。言い換えると、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６は、上述の値とは異なる値を有し得る。
【００５５】
上述の態様では、センサ５１を用いて測定された媒体温度は、第１のボイラーユニット５を運転すべきか否かを決定する。代替的な態様では、第２のボイラーユニット１１によって生成される蒸気の量が、第１のボイラーユニット５を運転すべきか否かを決定する。船舶が、第２のボイラーユニット１１が供給可能な蒸気よりも多くの蒸気を必要とする場合に、第１のボイラーユニットが運転されるが、この場合は、典型的には、エンジン３が低負荷で運転されるか、又は、完全に停止している際に生じる。従って、第２のボイラーユニットによって生成される蒸気の量が十分である場合、第１のボイラーユニットは運転されない。
【００５６】
第１の特性、第２の特性、第３の特性等は、ここでは単に、同属の種類間での区別を行うために用いられるのであり、何らかの種類間の序列を表現するために用いられるのではないということを強調すべきである。
【００５７】
「Ａ」、「Ｂ」という文字は、ここでは、異なる方法ステップ間での区別を行うために用いられるのであり、何らかのステップ間の序列を表現するために用いられるのではないということを強調すべきである。
【００５８】
本発明に関係のない詳細に関する説明は省略されていること、及び、図面は概略的なものに過ぎず、縮尺に従った図面ではないということを強調すべきである。図面のいくつかは、他の図面よりもさらに簡略化されたものであるということも言及しておくべきであろう。従って、ある図面に図示されているが、他の図面では省略されている部材もあり得る。
【符号の説明】
【００５９】
１  システム
３  エンジン
５  第１のボイラーユニット
７  混合ユニット
９  ＳＣＲ反応器
１１  第２のボイラーユニット
１７  スクラバ
１９  第１の出口
２１  第２の出口
２３  第３の出口
２５  第２の入口
２７  第１の入口
２９  第２の入口
３１  出口
３３  入口
３５  出口
３７  第１の入口
３９  第１の出口
４１  第２の入口
４３  第２の出口
４５  入口
４７  出口
４９  噴射装置
５１  温度センサ
５３  制御ユニット（ＣＵ）
ＢＥＧ  ボイラー排ガス
ＥＥＧ  エンジン排ガス
Ｍ  媒体
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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