(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル主機関から排出される排ガスを脱硝触媒に導くディーゼル主機関の排ガス通路と、前記ディーゼル主機関の排ガス通路において前記ディーゼル主機関と前記脱硝触媒との間に設けられた第一の開閉弁と、から構成される脱硝触媒の再生機構を有する船舶用の低温作動脱硝装置において、
前記ディーゼル主機関よりも排ガス温度の高い排ガスを再生時に前記脱硝触媒に供給する発電用ディーゼルエンジンと、
該発電用ディーゼルエンジンから排出される排ガスを前記脱硝触媒に導く複数の発電用ディーゼルエンジンの排ガス通路と、
前記発電用ディーゼルエンジンの排ガス通路において該発電用ディーゼルエンジンと前記脱硝触媒との間に設けられた第二の開閉弁と、を備え、
前記脱硝触媒、前記ディーゼル主機関の排ガス通路、前記第一の開閉弁、前記発電用ディーゼルエンジンの排ガス通路および前記第二の開閉弁が並列に複数設けられ、
前記複数の脱硝触媒のうち少なくとも一つの脱硝触媒を再生する際には、再生を行う脱硝触媒に通じる第二の開閉弁を開くとともに、再生を行う脱硝触媒に通じる第一の開閉弁を閉じることを特徴とする脱硝触媒の再生機構を有する船舶用の低温作動脱硝装置。
【請求項２】
前記複数の脱硝触媒のうち再生を行わない脱硝触媒に通じる第二の開閉弁を閉じるとともに、再生を行わない脱硝触媒に通じる第一の開閉弁を開くことを特徴とする請求項１に記載の脱硝触媒の再生機構を有する船舶用の低温作動脱硝装置。
【請求項３】
さらに前記脱硝触媒の入口及び出口にＮＯｘ濃度計を備え、脱硝触媒の入口及び出口におけるＮＯｘ濃度差を算出し、該ＮＯｘ濃度差が予め設定された許容濃度差よりも小さいときに、該許容濃度差よりも小さい脱硝触媒に通じる前記第二の開閉弁のみを開くとともに、該脱硝触媒に通じる第一の開閉弁を閉じることを特徴とする請求項１に記載の脱硝触媒の再生機構を有する船舶用の低温作動脱硝装置。
【請求項４】
さらに前記脱硝触媒の入口及び出口に設けられた温度センサと、発電用ディーゼルエンジンから排出される排ガス量を検出する排ガス量センサと、を備え、脱硝触媒の入口及び出口における排ガス温度差を算出し、該排ガス温度差が予め設定された許容温度差よりも大きく触媒後排ガス温度が低下したときであって、前記排ガス量センサで検出した発電用ディーゼルエンジンの排ガス量が予め設定された許容値に達しているときに、該脱硝触媒に通じる前記第二の開閉弁のみを開くとともに、該脱硝触媒に通じる第一の開閉弁を閉じることを特徴とする請求項１に記載の脱硝触媒の再生機構を有する船舶用の低温作動脱硝装置。
【請求項５】
さらに前記ディーゼル主機関の総回転数を計測する積算回転計を備え、前記積算回転計の回転数が予め設定された再生回転数に達したときに、当該再生回転数に達した脱硝触媒に通じる前記第二の開閉弁のみを開くとともに、該脱硝触媒に通じる第一の開閉弁を閉じることを特徴とする請求項１に記載の脱硝触媒の再生機構を有する船舶用の低温作動脱硝装置。
【請求項６】
さらに前記ディーゼル主機関の総回転数を計測する積算回転計を備え、前記積算回転計の一定回転数ごとに、順次脱硝触媒に供給するように前記第二の開閉弁を開くとともに、第一の開閉弁を閉じることを特徴とする請求項１に記載の脱硝触媒の再生機構を有する船舶用の低温作動脱硝装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の低温作動脱硝装置を有する船舶。
【請求項８】
ディーゼル主機関から排出される排ガスを脱硝触媒に導くことで脱硝を行う工程と、
脱硝触媒の触媒性能が低下した場合には触媒の再生を行う工程と、
を備えた船舶用低温作動脱硝装置の運用方法において、
脱硝触媒の触媒性能が低下し脱硝触媒を再生する際には、前記ディーゼル主機関よりも排ガス温度の高い排ガスを発電用ディーゼルエンジンから脱硝触媒に導くとともに、ディーゼル主機関から排出される排ガスを脱硝触媒に導かないようする工程を備えることを特徴とする船舶用の低温作動脱硝装置の運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル主機関から排出される排ガスを脱硝触媒に導くディーゼル主機関の排ガス通路と、前記ディーゼル主機関の排ガス通路において前記ディーゼル主機関と前記脱硝触媒との間に設けられた第一の開閉弁と、から構成される脱硝触媒の再生機構を有する船舶用の低温作動脱硝装置に関し、特に舶用大型ディーゼルエンジンの低温作動脱硝触媒の再生装置に適用され、ディーゼル主機関の排ガス通路に、並列に複数の開閉弁によりそれぞれ開閉される脱硝触媒を設け、前記脱硝触媒は排ガスの温度が所定温度以下での作動がなされるように構成されている脱硝触媒の再生機構を有する低温作動脱硝装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、舶用大型ディーゼルエンジンの低温作動脱硝触媒の１例を示す。図５において、１はディーゼル主機関で、該ディーゼル主機関１の排ガス主通路２ａは、複数の排ガス通路３に分割され、各排ガス通路３には開閉弁１３によりそれぞれ開閉される脱硝触媒１２が設けられている。４は前記排ガス主通路２から前記脱硝触媒１２をバイパスして排ガス出口通路２２に接続されるバイパス通路で、該バイパス通路４にはバイパス弁５が設置されている。７は前記各脱硝触媒１２出口の排ガス出口通路である。
【０００３】
かかる舶用大型のディーゼル主機関１においては、通常排ガス温度は３００℃以下と、低く、このため、選択還元式の脱硝装置では、酸性硫安が生成され、これが触媒表面を被毒し、脱硝率が低下するという問題を抱えている。触媒表面を被毒した酸性硫安は高温にすることで触媒表面から除去することが可能であり、これを再生と呼んでいる。
【０００４】
また、特許文献１（特開平５−２８５３４３号公報）においては、アンモニア含有ガスが流入する本体ケーシングを複数のガス流路に分割し、各ガス流路に入口ダンパーと出口ダンパーを設け、各ガス流路の内部に触媒ユニットを収納し、前記入口ダンパーと触媒ユニットの間に開閉弁付き高温ガスノズルを設け、前記入口ダンパー及び出口ダンパーを閉鎖し高温ガスノズルを開放することにより前記触媒ユニットが加熱され再生するように構成している。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２８５３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のように、かかる舶用大型のディーゼル主機関１においては、過給機後の排ガス温度は３００℃以下と低く、このため、選択還元式の脱硝装置では、酸性硫安が生成され、これが触媒表面を被毒するという問題を抱え、かかる酸性硫安の被毒による脱硝率の低下を回避し、長時間運転するには再生が必要となる。
前記特許文献１（特開平５−２８５３４３号公報）等において、再生時に排ガスを燃焼させて排ガス温度を上げる手段が提供されているが、何れも装置が複雑で高コストである。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、舶用大型のディーゼル主機関において、酸性硫安の生成により低下した触媒性能を再生する手段を簡単な装置で且つ低コストの装置で以って実現可能とした低温作動脱硝装置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】
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するもので、ディーゼル主機関から排出される排ガスを脱硝触媒に導くディーゼル主機関の排ガス通路と、前記ディーゼル主機関の排ガス通路において前記ディーゼル主機関と前記脱硝触媒との間に設けられた第一の開閉弁と、から構成される脱硝触媒の再生機構を有する船舶用の低温作動脱硝装置において、
前記ディーゼル主機関よりも排ガス温度の高い排ガスを再生時に前記脱硝触媒に供給する発電用ディーゼルエンジンと、
該発電用ディーゼルエンジンから排出される排ガスを前記脱硝触媒に導く複数の発電用ディーゼルエンジンの排ガス通路と、
前記発電用ディーゼルエンジンの排ガス通路において該発電用ディーゼルエンジンと前記脱硝触媒との間に設けられた第二の開閉弁と、を備え、
前記脱硝触媒、前記ディーゼル主機関の排ガス通路、前記第一の開閉弁、前記発電用ディーゼルエンジンの排ガス通路および前記第二の開閉弁が並列に複数設けられ、
前記複数の脱硝触媒のうち少なくとも一つの脱硝触媒を再生する際には、再生を行う脱硝触媒に通じる第二の開閉弁を開くとともに、再生を行う脱硝触媒に通じる第一の開閉弁を閉じることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、具体的には次のように構成するのが好ましい。
（１）さらに前記脱硝触媒の入口及び出口にＮＯｘ濃度計を備え、脱硝触媒の入口及び出口におけるＮＯｘ濃度差を算出し、該ＮＯｘ濃度差が予め設定された許容濃度差よりも小さいときに、該許容濃度差よりも小さい脱硝触媒に通じる前記第二の開閉弁のみを開くとともに、該脱硝触媒に通じる第一の開閉弁を閉じることを特徴とする。
【００１０】
（２）さらに前記脱硝触媒の入口及び出口に設けられた温度センサと、発電用ディーゼルエンジンから排出される排ガス量を検出する排ガス量センサと、を備え、脱硝触媒の入口及び出口における排ガス温度差を算出し、該排ガス温度差が予め設定された許容温度差よりも大きく触媒後排ガス温度が低下したときであって、前記排ガス量センサで検出した発電用ディーゼルエンジンの排ガス量が予め設定された許容値に達しているときに、該脱硝触媒に通じる前記第二の開閉弁のみを開くとともに、該脱硝触媒に通じる第一の開閉弁を閉じることを特徴とする。
【００１１】
（３）さらに前記ディーゼル主機関の総回転数を計測する積算回転計を備え、前記積算回転計の回転数が予め設定された再生回転数に達したときに、当該再生回転数に達した脱硝触媒に通じる前記第二の開閉弁のみを開くとともに、該脱硝触媒に通じる第一の開閉弁を閉じることを特徴とする。
【００１２】
（４）さらに前記ディーゼル主機関の総回転数を計測する積算回転計を備え、前記積算回転計の一定回転数ごとに、順次脱硝触媒に供給するように前記第二の開閉弁を開くとともに、第一の開閉弁を閉じることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ディーゼル主機関よりも常時排ガス温度の高い、ディーゼル主機関とは別個に設けられた発電用ディーゼルエンジンの排ガスを、前記主機関の脱硝触媒の再生時に利用することにより、低温の脱硝触媒の再生に該発電用ディーゼルエンジンの高温の排ガス熱を利用でき、発電用ディーゼルエンジンから低温の脱硝触媒までの配管を追加するのみという、簡単な装置で且つ低コストの装置で以って、排ガス温度を上げて酸性硫安の生成により低下した触媒性能を再生する手段を提供できる。
【００１４】
前記ディーゼル主機関とは別個に設けられた発電用ディーゼルエンジンの排ガスの熱を用いて、低温の脱硝触媒の再生を行う手段としては、
（１）脱硝触媒の入口及び出口におけるＮＯｘ濃度差を算出し、該ＮＯｘ濃度差が予め設定された許容濃度差よりも小さいときに、該許容濃度差よりも小さい脱硝触媒に通じる前記第二の開閉弁のみを開くとともに、該脱硝触媒に通じる第一の開閉弁を閉じることにより、ＮＯｘ濃度差が小さくなり脱硝触媒の機能が落ちたときに、脱硝触媒の再生を行うことができる。
【００１５】
（２）脱硝触媒の入口及び出口における排ガス温度差を算出し、該排ガス温度差が予め設定された許容温度差よりも大きく触媒後排ガス温度が低下したときであって、前記排ガス量センサで検出した発電用ディーゼルエンジンの排ガス量が予め設定された許容値に達しているときに、該脱硝触媒に通じる前記第二の開閉弁のみを開くことにより、触媒前後の排ガス温度差を監視しておき、触媒後排ガス温度が低下したときに、当該開閉弁を開いて前記発電用ディーゼルエンジンの排ガスを当該脱硝触媒に供給し、脱硝触媒の再生を行うことができる。
【００１６】
（３）さらに、前記積算回転計の回転数が予め設定された再生回転数に達したときに、当該再生回転数に達した脱硝触媒に通じる前記第二の開閉弁のみを開くとともに、該脱硝触媒に通じる第一の開閉弁を閉じることにより、積算回転計により積算回転数が予め設定された再生回転数になると、自動的に再生を行うので、操作がきわめて簡単である。
【００１７】
（４）さらに、前記積算回転計の一定回転数ごとに、順次脱硝触媒に供給するように前記第二の開閉弁を開くとともに、第一の開閉弁を閉じるようにすれば、前記一定回転数を精度よく設定すれば、より簡単に再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００１９】
図1は、本発明の実施例に係る舶用大型ディーゼルエンジンの低温作動脱硝触媒装置の全体構成図である。
図１において、１はディーゼル主機関で、該ディーゼル主機関１の排ガス主通路２は、複数の排ガス通路３に分割され、各排ガス通路３には開閉弁１３によりそれぞれ開閉される低温作動の脱硝触媒１２が設けられている。該脱硝触媒１２への排ガス入口温度は３００℃程度と低い。
【００２０】
４はバイパス通路で、前記排ガス主通路２から前記脱硝触媒１２をバイパスして排ガス出口通路２２に接続される。該バイパス通路４にはバイパス弁５が設置されている。７は前記各脱硝触媒１２出口の排ガス出口通路で、前記バイパス通路４とともに、前記排ガス出口通路２２に合流する。
各排ガス出口通路７には、開閉用のダンパー９が設置されている。
【００２１】
１４は発電用ディーゼルエンジン(以下ＤＧという)で、船舶１隻に複数台設けられている。該ＤＧ１４は、前記ディーゼル主機関１とは別個に前記のように複数台設けられ、排ガスの温度が前記脱硝触媒１２よりも高温（約３５０℃程度）に保持されている。
この第1実施例では、前記ＤＧ１４からの高温（約３５０℃程度）の排ガスを、ＤＧ排ガス通路１６により、排ガス入口温度が３００℃程度と低い各脱硝触媒１２に供給する。
かかる各ＤＧ排ガス通路１６は、ＤＧ１４の開閉弁１７によって排ガス通路１６の管路を開閉する。
１８はＤＧバイパス通路で、前記脱硝触媒１２をバイパスして排ガス出口通路２２に合流する。該ＤＧバイパス通路１８にはＤＧバイパス弁１９が設置されている。
【００２２】
即ち、図1において、再生中の脱硝触媒１２（最下方の脱硝触媒）においては、前記ＤＧ１４の開閉弁１７を開き、脱硝触媒１２の開閉弁１３は閉じて、ＤＧ１４から高温（約３５０℃程度）の排ガスを、ＤＧ排ガス通路１６を通して脱硝触媒１２に供給し、該脱硝触媒１２の再生を行う。
【００２３】
従ってかかる実施例によれば、ディーゼル主機関１よりも常時排ガス温度（約３５０℃程度）の高い、該ディーゼル主機関とは別個に設けられた発電用ディーゼルエンジン(ＤＧ)１４の排ガスを、前記主機関１の脱硝触媒１２の再生時に利用することにより、低温の脱硝触媒１２の再生に、該ＤＧ１４の高温の排ガス熱を利用でき、ＤＧ１４から低温の脱硝触媒１２までの配管１６等を追加するのみという簡単な装置で且つ低コストの装置で以って、排ガス温度を上げて酸性硫安の生成により低下した触媒性能を再生することができる。
【実施例２】
【００２４】
図２は、本発明の第2実施例に係る低温作動脱硝装置の制御ブロック図である。
図１及び図２において、ディーゼル主機関１の排ガス通路３の、各脱硝触媒１２の入口及び出口にＮＯｘ濃度計６ａ，６ｂを設けるとともに、該２つのＮＯｘ濃度計６ａ，６ｂからのＮＯｘ濃度検出値をコントローラ１０に入力する。
図２において、前記コントローラ１０の、ＮＯｘ濃度差算出部１０１では前記ＮＯｘ濃度計６ａとＮＯｘ濃度計６ｂとのＮＯｘ濃度差を算出し、ＮＯｘ濃度差比較部１０３に入力する。
【００２５】
１０２はＮＯｘ濃度差設定部で、前記ＮＯｘ濃度差の許容値つまり脱硝触媒１２の機能が低下するＮＯｘ濃度差の許容値が予め設定されている。前記ＮＯｘ濃度差比較部１０３においては、前記ＮＯｘ濃度差の算出値とＮＯｘ濃度差の許容値とを比較し、該ＮＯｘ濃度差の算出値が予め設定された許容濃度差よりも小さいときに、開閉弁操作部１０４に開閉弁１７の開始信号を該開閉弁１７に送る。また、この時、開閉弁１３は閉じている。
かかる開始信号を受けた開閉弁１７が開き、前記高温のＤＧ１４からの排ガスを当該脱硝触媒１２に供給する。
【００２６】
従ってかかる第２実施例によれば、前記脱硝触媒１２の、ＮＯｘ濃度差の算出値とＮＯｘ濃度差の許容値とのＮＯｘ濃度差が小さくなって、脱硝触媒１２の機能が落ちた脱硝触媒１２に、ＤＧ１４からの高温の排ガスを供給して、脱硝触媒１２の再生を行うことができる。
【実施例３】
【００２７】
図３は、本発明の第３実施例に係る低温作動脱硝装置の制御ブロック図である。
図１及び図３において、１１は前記触媒入口の排ガスの温度を検出する触媒前温度センサ、８は各脱硝触媒出口の排ガスの温度を検出する触媒後排ガス温度センサで、かかる温度検出値は、コントローラ１０の排ガス温度差算出部１０６に入力される。
１０７は排ガス温度差設定部で、前記各脱硝触媒１２の温度が低下し過ぎているのを示す許容温度差、つまりＤＧ１４からの高温の排ガスの供給を必要とする排ガス温度差が設定されている。
【００２８】
前記排ガス温度差算出部１０６においては、前記触媒前後排ガス温度の温度差の算出値と前記排ガス温度差設定部１０７の許容値とを比較し、該排ガス温度差の算出値が予め設定された許容温度差よりも大きいときに、開閉弁操作部１０９に信号を入力する。
開閉弁操作部１０９においては、前記ＤＧ１４の排ガス量の検出値が排ガス量センサ２５によって、排ガス温度が温度センサ２０によって入力されており、該排ガス量の検出値と排ガス温度が予め設定された許容値に達していて、且つ前記排ガス温度差の算出値が予め設定された許容温度差よりも大きいときに、開閉弁１７の開始信号を該開閉弁１７に送る。
かかる開始信号を受けた開閉弁１７が開き、また開閉弁１３が閉じることで、前記高温のＤＧ１４からの排ガスを当該脱硝触媒１２に供給する。
【００２９】
従ってかかる第３実施例によれば、触媒前後排ガス温度の排ガス温度差を監視しておき、触媒後排ガス温度が低下したときであって且つ排ガス量の検出値が予め設定された許容値に達しているときに、該当する開閉弁１７を開いて前記ＤＧ１４の高温の排ガスを当該脱硝触媒１２に供給し、脱硝触媒１２の再生を行うことができる。
【実施例４】
【００３０】
図４は、本発明の第４実施例に係る低温作動脱硝装置の制御ブロック図である。
図１及び図４において、またディーゼル主機関１の総回転数を計測する積算回転計２１を設け、該積算回転計２１の計測値をコントローラ１０に入力する。
コントローラ１０の積算回転設定部１１１には、予め設定された再生回転数が保持されており、積算回転比較部１１０は、前記積算回転計２１の計測値と再生回転設定部１１１の再生回転数とを比較し、前記開閉弁操作部１０９にその結果を入力する。
開閉弁操作部１１２においては、積算回転計の回転数の計測値が予め設定された再生回転数に達したときに、当該再生回転数に達した脱硝触媒１２の前記開閉弁１７を開いて再生を行う。また、この時、開閉弁１３は閉じる。
【００３１】
従ってかかる第４実施例によれば、積算回転計２１により計測された積算回転数が予め設定された再生回転数になると、開閉弁操作部１１２によって自動的に再生を行うので、操作がきわめて簡単である。
【実施例５】
【００３２】
尚、図４において、前記ディーゼル主機関１の総回転数を計測する積算回転計２１を設け、積算回転計２１で計測された一定回転数ごとに、開閉弁１７を開き、前記ＤＧ１４からの高温の排ガスを、順次脱硝触媒１２に供給するようにすることもできる。
このようにすれば、前記一定回転数を精度よく設定すれば、より簡単に再生を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、舶用大型のディーゼル主機関において、酸性硫安の生成により低下した触媒性能を再生する手段を簡単な装置で且つ低コストの装置で以って実現可能とした低温作動脱硝装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例に係る舶用大型ディーゼルエンジンの低温作動脱硝装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る低温作動脱硝装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る低温作動脱硝装置の制御ブロック図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る低温作動脱硝装置の制御ブロック図である。
【図５】舶用大型ディーゼルエンジンの低温作動脱硝装置の１例を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ディーゼル主機関
２  排ガス主通路
３  排ガス通路
４  バイパス通路
５  開閉弁（バイパス通路）
６ａ  ＮＯｘ濃度計 
６ｂ  ＮＯｘ濃度計
７  排ガス通路
８  触媒後排ガス温度センサ
９  ダンパ又はバルブ
１０  コントローラ
１１  触媒前排ガス温度センサ
１２  脱硝触媒
１３  開閉弁
１４  発電用ディーゼルエンジン（ＤＧ）
１５  排ガス通路（ＤＧ）
１６  ＤＧ排ガス通路
１７  開閉弁（ＤＧ）
１８  ＤＧバイパス通路
１９  開閉弁（ＤＧバイパス通路）
２０  ＤＧ排ガス温度センサ
２１  積算回転計
２２  排ガス出口通路
２３  排ガス量センサ
【図１】
0005344831.tif 000002
【図２】
0005344831.tif 000003
【図３】
0005344831.tif 000004
【図４】
0005344831.tif 000005
【図５】
0005344831.tif 000006