[发明专利]往复式内燃机的废气净化方法和废气净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及例如船用柴油机等往复式内燃机所适用的废气净化方法和废气净化系统。

背景技术

柴油机由于比汽油机在燃料消耗费上有优势，所以在运输业界等被船舶用、机动车用等广泛使用。但废气中所包含的未燃烧燃料等粒子状物质（PM：Paticulate Matter）和作为氮氧化物所知道的NO_X（NO、NO₂）等成为问题。于是，作为从排气把该NO_X除去的手段，知道有利用把尿素水水解得到氨气而使废气中所包含的NO_X在催化剂上还原除去的方法。周知的是该方法作为SCR（Selective Catalytic Reduction：选择性还原催化剂）系统。

专利文献1（特开2009-209896号公报）公开了该SCR系统。该SCR系统在排气路径中的前段侧把柴油机废气中的PM和气体状的碳氢化合物成分除去后，在设置在后段侧的SCR催化剂上使氨气与NO_X反应，把NO_X还原而得到氮和水。

由于氨气具有毒性，所以处理并不容易，为此而需要设定双重配管，或者为了防止氨的蒸发而把配管和容器保持在低温。因此，把尿素水溶液（CO（NH₂）₂·aq）向废气喷雾成雾状以利用废气的热来把尿素水溶液气化，并把该尿素水溶液水解来得到氨气。

由于能够向大气释放的氨气浓度被规定有非常严格的标准，所以为了相对废气中的NO_X的氨气量是当量以下，就需要调整尿素水溶液的供给量，以使还原反应后不残留有氨。

往复式低速船用柴油机在排气路径设置有增压器的排气路径的情况下，由于后述的理由而把SCR催化剂配置在增压器排气路径的下游侧。把该结构表示在图6和图7。

图6和图7中，两冲程往复式船用柴油机100由多个气缸102、换气室114和排气集合管116构成。在气缸102的下部设置有曲轴室104，在曲轴室104内设置曲轴108。被设置在气缸102内部的活塞106经由活塞杆110而与曲轴108连接。

在各气缸102的上部设置有气缸头12a，各气缸头12a经由排气支管118而与排气集合管116连接。在气缸头12a的出口设置有排气阀112。

被增压器120的压缩机122压缩的被压缩空气a经由换气管126和换气室114而向气缸102供给。被从气缸102排出的废气则经由排气支管118而向排气集合管116排出。从排气集合管116向排气管128排出的废气在驱动增压器120的透平124后，被向排气管130排出。向排气管130排气的废气则到达内置有SCR催化剂的SCR催化剂转化器132。向排气管130喷雾尿素水溶液b或氨水溶液c，使尿素水溶液b被废气的温度蒸发并水解而变成氨气。

接着，在被SCR催化剂转化器132所内置的SCR催化剂上使氨气与废气中的NO_X反应，把NO_X还原成氮和水蒸气。被这样除去了NO_X的废气经由排气管134而从烟筒136排出。图中的数值表示沿排气管128或130流动的废气的温度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-209896号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在把SCR催化剂转化器132配置在增压器120下游侧的排气管130的情况下，排气温度降低到250℃左右，没有达到SCR催化剂能够发挥其催化剂功能的温度即320℃左右。因此，SCR催化剂不能发挥其催化剂功能。特别是与具有毒性的氨相比而使用比较容易处理的尿素水的情况下，从尿素水变换成氨的化学反应则需要更高的温度（350℃以上）。

为了满足该温度条件，有时有设置助燃喷嘴等追加的加热设备来对废气加热的方法，但该方法导致往复式内燃机的总燃料消耗费恶化。

因此，考虑有把SCR催化剂转化器132设置在透平124上游侧的排气管128的方案。但该方案虽然满足了排气温度的条件，但由于热容量大的SCR催化剂夺去了应该向透平124供给的热量，所以担心船用柴油机100的过度特性的恶化。

即使由供给尿素水和SCR催化剂构成的组合位于增压器的上游侧或下游侧的任一处，也各自都有上述的问题。