專(zhuān)利名稱(chēng)：廢氣脫硝系統(tǒng)及具備該系統(tǒng)的船舶以及廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在以具備排氣渦輪增壓器的船舶用2沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為首的廢氣溫度低的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中也可以使用的廢氣脫硝系統(tǒng)及具備該系統(tǒng)的船舶以及廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
為了將從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中的氮氧化物(NOx)除去，在機(jī)動(dòng)車(chē)或陸地發(fā)電設(shè)備等中多使用脫硝裝置，而該脫硝裝置使用了選擇接觸還原法(SCR ；Selective Catalytic Reduction)。作為此種脫硝裝置的還原劑，使用氨氣、氨水或尿素水?？墒牵庇写碳ば猿粑叮撕辛?0%以下的氨水之外被當(dāng)作有害物質(zhì)，因此在將市面上游通的含有量25 30%的氨水作為還原劑時(shí)，要求泄漏檢測(cè)傳感器、雙重配管、換氣裝置這樣的特別的設(shè)備。相對(duì)于此，尿素水不像氨那樣具有刺激性臭味而不會(huì)被當(dāng)作有害物質(zhì)，因此不需要附加的設(shè)備，在該點(diǎn)上，比氨容易處理。從船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氮氧化物在局部海域中受到嚴(yán)格限制的國(guó)際上的方向性確定的狀況下，從以船員的健康和安全為最優(yōu)先的立場(chǎng)出發(fā)，迫切希望作為機(jī)動(dòng)車(chē)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的脫硝裝置的還原劑而使用商品化的含有量 32. 5%尿素水的脫硝裝置。在下述的專(zhuān)利文獻(xiàn)1 4中公開(kāi)有一種使用尿素水作為機(jī)動(dòng)車(chē)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的脫硝裝置的還原劑的技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2002-371831號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2007-218146號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3日本特開(kāi)2004-44405號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4日本特開(kāi)平5485343號(hào)公報(bào)在專(zhuān)利文獻(xiàn)1及2中，以機(jī)動(dòng)車(chē)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為對(duì)象。機(jī)動(dòng)車(chē)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為4 沖程，通常排氣溫度最高為約450°C左右，因此能夠充分地期待從尿素水向氨的改性。因此， 在專(zhuān)利文獻(xiàn)1及2中，采用向沸石等金屬系脫硝催化劑跟前的排氣管?chē)娚淠蛩厮慕Y(jié)構(gòu)。然而，作為船舶推進(jìn)用的主機(jī)(船舶用主機(jī))，多采用具備排氣渦輪增壓器的船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。與機(jī)動(dòng)車(chē)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不同，在此種結(jié)構(gòu)的船舶用主機(jī)中，例如為2沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，單體熱效率優(yōu)異，因此通過(guò)排氣渦輪增壓器后的廢氣溫度最高也不過(guò)降低至約 250°C左右。脫硝催化劑采用250 420°C、優(yōu)選320 400°C的溫度域內(nèi)顯示出高活性的鈦·釩系，需要用于從尿素水向氨改性的時(shí)間 助起動(dòng)距離，尿素水噴射噴嘴成為盡可能向催化劑的排氣上游分離配置的結(jié)構(gòu)。在廢氣溫度低時(shí)，在從尿素水向氨的改性過(guò)程中，產(chǎn)生雙縮脲、氰尿酸等多種固態(tài)副生成物。這些固態(tài)副生成物被認(rèn)為在從尿素開(kāi)始分解的溫度水平(約133°C )到氰尿酸開(kāi)始分解的溫度水平(320 360°C )的范圍內(nèi)生成。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3，對(duì)于脫硝催化劑，如下記載有將尿素水向排氣管直接噴霧時(shí)的現(xiàn)象?！皬膰娮斓蜗碌哪蛩厮诘蜗聲r(shí)，由于在管內(nèi)流通的廢氣的熱量而蒸發(fā)，從而在管內(nèi)生成氨氣。并且，由于氨而氮氧化物被還原，從而在脫硝裝置中將氮氧化物脫硝。尿素水在廢氣的流速和管內(nèi)的溫度適當(dāng)?shù)那闆r下，能夠使尿素水在管的內(nèi)部充分地蒸發(fā)擴(kuò)散。相反地，在燃燒裝置的燃燒減弱的狀態(tài)下，廢氣的流速小而溫度下降，因此未適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行尿素水的蒸發(fā)，而尿素水從噴嘴滴下?！?“在尿素水從噴嘴滴下時(shí)，尿素水在噴嘴的前端部發(fā)生固化，噴嘴有時(shí)會(huì)被閉塞。而且，當(dāng)管內(nèi)的溫度下降時(shí)，尿素因聚合反應(yīng)而生成氰尿酸等副生物。當(dāng)氰尿酸生成而附著于管的內(nèi)周壁時(shí)，作為氮氧化物的還原劑的氨的生成量減少，處于下游側(cè)的脫硝裝置的脫硝性能下降。即，當(dāng)尿素水的滴下量增多而尿素水積存在管的下游 (底壁部)時(shí)，管的周壁與外部氣體相接，因此與管的內(nèi)部存在溫度差，向管的底壁部滴下的尿素水將管的內(nèi)周面冷卻而生成氰尿酸。”在頻繁的負(fù)載變動(dòng)中航行的船舶中，難以維持理想的廢氣溫度·催化劑溫度。將尿素水向排氣管直接噴射的話，無(wú)法避免固態(tài)副生成物的生成，而難以在每當(dāng)船舶停泊時(shí)將排氣管打開(kāi)來(lái)進(jìn)行保養(yǎng)，因此避免固態(tài)副生成物的向排氣管的堆積成為課題。而且，這些固態(tài)副生成物因保養(yǎng)不完全而放任不管時(shí)，隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而固態(tài)副生成物成長(zhǎng)，可能會(huì)閉塞排氣管。另一方面，廢氣脫硝所需的鈦·釩系脫硝催化劑如上所述在廢氣溫度為320 400°C的溫度域中顯示出高活性，但廢氣溫度小于320°C的話，由于廢氣中的硫氧化物 (SOx)和由氨生成的重硫酸銨(酸性硫酸銨)而脫硝催化劑發(fā)生中毒，在250°C水平下，脫硝裝置的性能劣化十分明顯。為了避免該問(wèn)題，首先考慮了在船舶用2沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中也能夠期待400°C水平的廢氣溫度的增壓器上游側(cè)配置脫硝裝置的情況?？墒?，由于脫硝裝置的熱容量大，因此增壓器的響應(yīng)性下降，在起動(dòng)/停止時(shí)或負(fù)載變動(dòng)時(shí)，排氣渦輪增壓器未追隨，而掃排氣系統(tǒng)產(chǎn)生波動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)性能受到顯著的影響，其結(jié)果是，可能會(huì)給船舶的安全航行帶來(lái)障礙。 而且，作為鈦·釩系脫硝催化劑的使用溫度域，通常400°C水平的廢氣溫度為上限值，在這以上的溫度域中繼續(xù)使用時(shí)，因催化劑的結(jié)塊(燒結(jié))而失去活性，催化劑壽命可能會(huì)下降。由于上述理由，在增壓器上游側(cè)配置脫硝裝置的系統(tǒng)無(wú)法實(shí)用化。在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，關(guān)于在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尤其是船舶用2沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣渦輪增壓器下游配置且以氨為還原劑的脫硝裝置，提出了如下的方案若是在低溫下短時(shí)間使用的脫硝催化劑，則具有只要再次升溫就能夠通過(guò)酸性硫酸銨從脫硝催化劑的活性下降的狀態(tài)再生為原來(lái)的活性狀態(tài)的特性，為了將這種特性實(shí)用化為脫硝裝置，而將收納催化劑的脫硝裝置主體分割成多條流路，在各流路且在入口部設(shè)置風(fēng)擋，而且在各流路入口風(fēng)擋的內(nèi)側(cè)且在催化劑上游側(cè)設(shè)置升溫·再生用的高溫氣體注入噴嘴，該高溫氣體由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣渦輪增壓器的上游側(cè)的排氣管抽氣來(lái)使用。然而，如上所述，以氨為還原劑的船舶用廢氣脫硝裝置在安全性方面并未作要求，因此專(zhuān)利文獻(xiàn)4的提案不充分。在從船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氮氧化物在局部海域中嚴(yán)格受限制的國(guó)際上的方向性確定的狀況下，在這種海域中，將使用燃料從以往的硫成分4. 5%以下的殘?jiān)瓦@一規(guī)定取代為硫成分0. 以下的餾出油這一規(guī)定，從而產(chǎn)生了將NOx限制值從現(xiàn)行削減80% 這樣的動(dòng)機(jī)。為了提供在廢氣溫度低的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中也能夠使用的船舶用廢氣脫硝裝置，而在排氣渦輪增壓器的下游配置脫硝裝置，即使在廢氣溫度為250°C左右的低溫下也能避免酸性硫酸銨引起的脫硝催化劑的中毒的課題、以及使用含有量32. 5%尿素水作為還原劑的課題這兩個(gè)課題迫切需要解決。前者的課題通過(guò)使用硫成分0. 以下的餾出油而找到了解決的頭緒，但后者的課題還殘留。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于此種情況而作出，提供一種在使用尿素水作為脫硝用還原劑時(shí)，能夠防止尿素水噴射噴嘴或排氣管的閉塞，且能夠避免酸性硫酸銨引起的脫硝催化劑的中毒的船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的船舶用廢氣脫硝裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明的廢氣脫硝系統(tǒng)及具備該系統(tǒng)的船舶以及廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法采用以下的方法。本發(fā)明的第一形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器；由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴； 在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上設(shè)置，使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑；對(duì)通過(guò)該廢氣旁通路徑而被導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣或所述反應(yīng)器內(nèi)的廢氣進(jìn)行加熱的反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)。通過(guò)廢氣旁通路徑，由于將抽取從船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向反應(yīng)器，因此能夠使反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度上升。由此，能夠抑制從尿素水向氨的改性過(guò)程中產(chǎn)生的固態(tài)副生成物的生成。其結(jié)果是，成為能夠防止尿素水噴射噴嘴的閉塞且不會(huì)向排氣管帶入固態(tài)副生成物的結(jié)構(gòu)，因此能夠防止排氣管的閉
O另外，由于抽取向排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而通過(guò)排氣渦輪增壓器的廢氣量下降，所以排氣渦輪增壓器的渦輪做功減少而向發(fā)動(dòng)機(jī)供給的空氣量下降，因此能夠使廢氣溫度進(jìn)一步上升。由此，能夠進(jìn)一步抑制固態(tài)副生成物的生成。而且，由于利用反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)對(duì)被導(dǎo)向反應(yīng)器的廢氣或反應(yīng)器內(nèi)的廢氣進(jìn)行加熱，因此能夠使反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度上升。由此，即使在像起動(dòng)時(shí)那樣發(fā)動(dòng)機(jī)出口廢氣溫度低的情況下，也能夠得到所期望的反應(yīng)溫度。需要說(shuō)明的是，作為反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)，典型地列舉有燃燒器、電加熱器。而且，作為反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)的設(shè)置位置，列舉有反應(yīng)器內(nèi)、廢氣旁通路徑、向廢氣旁通路徑分支前的主廢氣路徑等。另外，可以使用電加熱器作為反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)，并從利用排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)發(fā)電的混合動(dòng)力增壓器向電加熱器供給電力。此外，在所述第一形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)中，所述反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)在所述反應(yīng)器內(nèi)的溫度為規(guī)定值以下時(shí)起動(dòng)，在超過(guò)所述規(guī)定值時(shí)停止。在從廢氣旁通路徑引導(dǎo)的廢氣的溫度成為規(guī)定值以上時(shí)，能得到所期望的反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度，因此無(wú)需使反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)起動(dòng)。因此，基于反應(yīng)器內(nèi)的溫度來(lái)切換反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)的起動(dòng)停止。由此，能夠節(jié)約由反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)消耗的能量 (燃燒器用燃料、電加熱器用電力)。另外，本發(fā)明的第二形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器；由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上設(shè)置，使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑；根據(jù)向該廢氣旁通路徑流動(dòng)的廢氣量，來(lái)控制所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣壓力的掃氣壓力控制機(jī)構(gòu)。例如，具備廢氣脫硝系統(tǒng)的船舶在廢氣NOx限制嚴(yán)格的海域(廢氣限制海域(ECA ； Emission Control Area))中航行時(shí)那樣進(jìn)行NOx限制的情況下，為了使反應(yīng)器動(dòng)作而向廢氣旁通路徑引導(dǎo)廢氣，但在不進(jìn)行廢氣NOx限制時(shí)，無(wú)需脫硝，因此不向廢氣旁通路徑引導(dǎo)廢氣。這種情況下，向排氣渦輪增壓器引導(dǎo)的廢氣量多于向廢氣旁通路徑引導(dǎo)廢氣的情況。 由此，排氣渦輪增壓器的能力增大而可能會(huì)超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳掃氣壓力。因此，在所述第二形態(tài)中，設(shè)有根據(jù)向廢氣旁通路徑流動(dòng)的廢氣量來(lái)控制掃氣壓力的掃氣壓力控制機(jī)構(gòu)。而且，在所述第二形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)中，所述排氣渦輪增壓器為容量可變，所述掃氣壓力控制機(jī)構(gòu)通過(guò)控制所述排氣渦輪增壓器的容量來(lái)控制掃氣壓力。作為排氣渦輪增壓器，使用VG(Variable Geometry)渦輪等的可變噴嘴增壓器、對(duì)被導(dǎo)向固定渦輪噴嘴的廢氣流路面積進(jìn)行切換的形式的增壓器、或具備容量不同的多臺(tái)增壓器且使運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)可變的增壓器系統(tǒng)。為了將掃氣壓力控制成適當(dāng)值，而根據(jù)向廢氣旁通路徑流動(dòng)的廢氣量來(lái)使排氣渦輪增壓器的容量變化。具體而言，使廢氣向廢氣旁通路徑流動(dòng)時(shí)，向排氣渦輪增壓器流動(dòng)的廢氣量減少，因此使排氣渦輪增壓器的容量減少，在不使廢氣向廢氣旁通路徑流動(dòng)時(shí)，向排氣渦輪增壓器流動(dòng)的廢氣量增大，因此使排氣渦輪增壓器的容量增大。而且，在所述第二形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)中，所述排氣渦輪增壓器是具備發(fā)電電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器，該發(fā)電電動(dòng)機(jī)利用排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)力來(lái)發(fā)電，并對(duì)該排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)施力，所述掃氣壓力控制機(jī)構(gòu)通過(guò)控制所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)的發(fā)電量來(lái)控制掃氣壓力。為了將掃氣壓力控制成適當(dāng)值，而根據(jù)向廢氣旁通路徑流動(dòng)的廢氣量來(lái)使混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器的發(fā)電量變化。具體而言，在使廢氣向廢氣旁通路徑流動(dòng)時(shí)，向排氣渦輪增壓器流動(dòng)的廢氣量減少，因此使發(fā)電電動(dòng)機(jī)的發(fā)電量減少，在不使廢氣向廢氣旁通路徑流動(dòng)時(shí)，向排氣渦輪增壓器流動(dòng)的廢氣量增大，因此使發(fā)電電動(dòng)機(jī)的發(fā)電量增大。而且，在所述第二形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)中，設(shè)有使來(lái)自所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣繞過(guò)所述排氣渦輪增壓器而流動(dòng)的增壓器旁通路徑，所述掃氣壓力控制機(jī)構(gòu)通過(guò)調(diào)整在所述增壓器旁通路徑中流動(dòng)的廢氣量來(lái)控制掃氣壓力。為了將掃氣壓力控制成適當(dāng)值，而根據(jù)向廢氣旁通路徑流動(dòng)的廢氣量來(lái)使在增壓器旁通路徑中流動(dòng)的廢氣量變化。具體而言，在使廢氣向廢氣旁通路徑流動(dòng)時(shí)，朝向排氣渦輪增壓器的廢氣量減少，因此使向增壓器旁通路徑流動(dòng)的廢氣量減少(優(yōu)選流量為零)，在不使廢氣向廢氣旁通路徑流動(dòng)時(shí)，向排氣渦輪增壓器流動(dòng)的廢氣量增大，因此使向增壓器旁通路徑流動(dòng)的廢氣量增大。另外，本發(fā)明的第三形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器；由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上設(shè)置，使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑，所述排氣渦輪增壓器是具備發(fā)電電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器，該發(fā)電電動(dòng)機(jī)利用排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)力來(lái)發(fā)電，并對(duì)該排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)施力，所述廢氣脫硝系統(tǒng)具備對(duì)向所述混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器流動(dòng)的廢氣進(jìn)行加熱的燃燒器。通過(guò)設(shè)置對(duì)向混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器流動(dòng)的廢氣進(jìn)行加熱的燃燒器，即使在來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣溫度低的起動(dòng)時(shí)，也能夠使被導(dǎo)向脫硝催化劑部的廢氣溫度上升，該脫硝催化劑部位于混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器的下游側(cè)。另外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低時(shí)排氣能量小，因此有時(shí)不可估算混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器引起的掃氣壓力的上升。在本發(fā)明中，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載成為規(guī)定值以下時(shí)，利用燃燒器將廢氣加熱，從而使掃氣壓力上升至所期望值。由此，能夠使用燃燒器來(lái)作為輔助鼓風(fēng)機(jī)的代替。另外，通過(guò)燃燒器的起動(dòng)停止而能夠適當(dāng)?shù)乜刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣壓力。即，在進(jìn)行脫硝時(shí)，為了反應(yīng)器起動(dòng)而向廢氣旁通路徑引導(dǎo)廢氣，從而向混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器引導(dǎo)的廢氣流量相對(duì)減少，因此掃氣壓力可能會(huì)低于適當(dāng)值。這種情況下，使燃燒器起動(dòng)，而使掃氣壓力上升至適當(dāng)值。另外，在相對(duì)于電力需要而發(fā)電量少時(shí)，通過(guò)使燃燒器起動(dòng)而能夠使混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器的發(fā)電量增大。另外，本發(fā)明的第四形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器；由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上設(shè)置，使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑；相對(duì)于該廢氣旁通路徑并聯(lián)且可切換地設(shè)置，并設(shè)有由廢氣所驅(qū)動(dòng)而發(fā)電的動(dòng)力渦輪的動(dòng)力渦輪用路徑。通過(guò)將動(dòng)力渦輪用路徑相對(duì)于廢氣旁通路徑并聯(lián)且可切換地設(shè)置，而在不進(jìn)行脫硝時(shí)，能夠?qū)U氣流動(dòng)從廢氣旁通路徑向動(dòng)力渦輪用路徑切換。由此，能夠抑制向排氣渦輪增壓器引導(dǎo)的廢氣流量的變動(dòng)。而且，利用在動(dòng)力渦輪用路徑中流動(dòng)的廢氣使動(dòng)力渦輪起動(dòng)而能夠得到電力。另外，本發(fā)明的第五形態(tài)的船舶具備上述任一種的廢氣脫硝系統(tǒng)，所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為推進(jìn)用主機(jī)。通過(guò)形成具備上述任一種的廢氣脫硝系統(tǒng)的船舶，而在廢氣限制海域(ECA ； Emission Control Area)的內(nèi)外能順暢地實(shí)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)的起動(dòng)停止。另外，本發(fā)明的第六形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法中，該廢氣脫硝系統(tǒng)具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器；由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上設(shè)置，使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑；對(duì)通過(guò)該廢氣旁通路徑而被導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣或所述反應(yīng)器內(nèi)的廢氣進(jìn)行加熱的反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)，其中，使所述反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)在所述反應(yīng)器內(nèi)的溫度為規(guī)定值以下時(shí)起動(dòng)，在超過(guò)所述規(guī)定值時(shí)停止。通過(guò)廢氣旁通路徑，由于將抽取從船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向反應(yīng)器，因此能夠使反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度上升。由此，能夠抑制從尿素水向氨的改性過(guò)程中產(chǎn)生的氰尿酸，因此能夠防止尿素水噴射噴嘴或排氣管的閉
O另外，由于抽取向排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而通過(guò)排氣渦輪增壓器的廢氣量下降。因此，排氣渦輪增壓器的渦輪做功減少而向發(fā)動(dòng)機(jī)供給的空氣量下降，因此能夠使廢氣溫度進(jìn)一步上升。由此，能夠進(jìn)一步抑制氰尿酸的生成。而且，由于利用反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)對(duì)被導(dǎo)向反應(yīng)器的廢氣或反應(yīng)器內(nèi)的廢氣進(jìn)行加熱，因此能夠使反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度上升。由此，即使在像起動(dòng)時(shí)那樣廢氣溫度低而反應(yīng)器內(nèi)溫度低的情況下，也能夠得到所期望的反應(yīng)溫度。在從廢氣旁通路徑引導(dǎo)的廢氣的溫度成為規(guī)定值以上時(shí)，能得到所期望的反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度，因此無(wú)需使反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)起動(dòng)。因此，基于反應(yīng)器內(nèi)的溫度來(lái)切換反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)的起動(dòng)停止。由此，能夠節(jié)約由反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)消耗的能量 (燃燒器用燃料、電加熱器用電力)。另外，本發(fā)明的第七形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法中，該廢氣脫硝系統(tǒng)具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器；由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上設(shè)置， 使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑，其中，根據(jù)向所述廢氣旁通路徑流動(dòng)的廢氣量，來(lái)控制所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣壓力。例如，具備廢氣脫硝系統(tǒng)的船舶在廢氣NOx限制嚴(yán)格的海域(廢氣限制海域(ECA ； Emission Control Area))中航行時(shí)那樣進(jìn)行NOx限制的情況下，為了使反應(yīng)器動(dòng)作而向廢氣旁通路徑引導(dǎo)廢氣，但在不進(jìn)行廢氣NOx限制時(shí)，無(wú)需脫硝，因此不向廢氣旁通路徑引導(dǎo)廢氣。這種情況下，向排氣渦輪增壓器引導(dǎo)的廢氣量多于向廢氣旁通路徑引導(dǎo)廢氣的情況。 由此，排氣渦輪增壓器的能力增大而可能會(huì)超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳掃氣壓力。因此，在所述第七形態(tài)中，根據(jù)向廢氣旁通路徑流動(dòng)的廢氣量來(lái)控制掃氣壓力。另外，本發(fā)明的第八形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法中，該廢氣脫硝系統(tǒng)具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器；由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上設(shè)置， 使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑，其中，所述排氣渦輪增壓器是具備發(fā)電電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器，該發(fā)電電動(dòng)機(jī)利用排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)力來(lái)發(fā)電，并對(duì)該排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)施力，通過(guò)燃燒器對(duì)向所述混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器流動(dòng)的廢氣進(jìn)行加熱。通過(guò)設(shè)置對(duì)向混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器流動(dòng)的廢氣進(jìn)行加熱的燃燒器，即使在來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣溫度低的起動(dòng)時(shí)，也能夠使被導(dǎo)向脫硝催化劑部的廢氣溫度上升，該脫硝催化劑部位于混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器的下游側(cè)。另外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載低時(shí)排氣能量小，因此有時(shí)不可估算混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器引起的掃氣壓力的上升。在本發(fā)明中，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載成為規(guī)定值以下時(shí)，利用燃燒器將廢氣加熱，從而使掃氣壓力上升至所期望值。由此，能夠使用燃燒器來(lái)作為輔助鼓風(fēng)機(jī)的代替或輔助機(jī)構(gòu)，因此能夠減少輔助鼓風(fēng)機(jī)的臺(tái)數(shù)或容量。另外，通過(guò)燃燒器的起動(dòng)停止而能夠適當(dāng)?shù)乜刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣壓力。即，在進(jìn)行脫硝時(shí)，為了反應(yīng)器起動(dòng)而向廢氣旁通路徑引導(dǎo)廢氣，從而向混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器引導(dǎo)的廢氣流量相對(duì)減少，因此掃氣壓力可能會(huì)低于適當(dāng)值。這種情況下，使燃燒器起動(dòng)，而使掃氣壓力上升至適當(dāng)值。另外，在相對(duì)于電力需要而發(fā)電量少時(shí)，通過(guò)使燃燒器起動(dòng)而能夠使混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器的發(fā)電量增大。另外，本發(fā)明的第九形態(tài)的廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法中，該廢氣脫硝系統(tǒng)具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器；由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上設(shè)置， 使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑，其中，所述廢氣脫硝系統(tǒng)具備動(dòng)力渦輪用路徑，該動(dòng)力渦輪用路徑相對(duì)于所述廢氣旁通路徑并聯(lián)且可切換地設(shè)置，并設(shè)有由廢氣所驅(qū)動(dòng)而發(fā)電的動(dòng)力渦輪，在進(jìn)行廢氣脫硝時(shí)使廢氣向所述廢氣旁通路徑流動(dòng)，在不進(jìn)行廢氣脫硝時(shí)使廢氣向所述動(dòng)力渦輪用路徑流動(dòng)。通過(guò)將動(dòng)力渦輪用路徑相對(duì)于廢氣旁通路徑并聯(lián)且可切換地設(shè)置，而在不進(jìn)行脫硝時(shí)，能夠?qū)U氣流動(dòng)從廢氣旁通路徑向動(dòng)力渦輪用路徑切換。由此，能夠抑制向排氣渦輪增壓器引導(dǎo)的廢氣流量的變動(dòng)。而且，利用在動(dòng)力渦輪用路徑中流動(dòng)的廢氣使動(dòng)力渦輪起動(dòng)而能夠得到電力。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于將抽取從船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向反應(yīng)器，使反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度上升，因此能夠抑制從尿素水向氨的改性過(guò)程中產(chǎn)生的氰尿酸，從而能夠防止尿素水噴射噴嘴或排氣管的閉塞。而且，由于對(duì)通過(guò)反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)向反應(yīng)器引導(dǎo)的廢氣或反應(yīng)器內(nèi)的廢氣進(jìn)行加熱，因此即使在像起動(dòng)時(shí)那樣廢氣溫度低而反應(yīng)器內(nèi)溫度低的情況下，也能夠得到所期望的反應(yīng)溫度，從而能夠抑制氰尿酸的發(fā)生，且能夠避免酸性硫酸銨引起的脫硝催化劑的中毒。


圖1是表示本發(fā)明的廢氣脫硝系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。圖2A是表示本發(fā)明的廢氣脫硝系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的主要部分的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。
圖2B是表示本發(fā)明的廢氣脫硝系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的從混合動(dòng)力發(fā)電電動(dòng)機(jī)到船內(nèi)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。圖3是表示圖2的第一變形例的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。圖4是表示圖2的第二變形例的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。圖5A是表示本發(fā)明的廢氣脫硝系統(tǒng)的第三實(shí)施方式的主要部分的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。圖5B是表示本發(fā)明的廢氣脫硝系統(tǒng)的第三實(shí)施方式的從混合動(dòng)力發(fā)電電動(dòng)機(jī)到船內(nèi)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。圖6是表示本發(fā)明的廢氣脫硝系統(tǒng)的第四實(shí)施方式的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的廢氣脫硝系統(tǒng)及具備該系統(tǒng)的船舶以及廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法的一實(shí)施方式。[第一實(shí)施方式]圖1表示本實(shí)施方式的設(shè)有船舶用廢氣脫硝系統(tǒng)1的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3周邊的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)。在船舶內(nèi)具備作為船舶推進(jìn)用的主機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3、用于對(duì)來(lái)自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3 的廢氣進(jìn)行脫硝的脫硝裝置1、由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的廢氣所驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器5、通過(guò)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的廢氣而生成蒸氣的廢氣預(yù)熱器11。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3為船舶用2沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，采用從下方供氣而向上方排氣那樣向單方向掃氣的單流型。來(lái)自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的輸出經(jīng)由未圖示的推進(jìn)器軸而與螺旋推進(jìn)器直接或間接地連接。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的各汽缸的缸體部13 (在圖1中僅示出1汽缸)的排氣口與作為廢氣集合管的排氣岐管15連接。排氣岐管15經(jīng)由第一排氣路徑Ll而與排氣渦輪增壓器5 的渦輪部如的入口側(cè)連接。需要說(shuō)明的是，在圖1中，符號(hào)8是排氣閥，符號(hào)9是活塞。另一方面，各缸體部13的掃氣口與掃氣主線(未圖示)連接，掃氣岐管經(jīng)由供氣路徑Kl而與排氣渦輪增壓器5的壓縮器部恥連接。而且，在掃氣路徑Kl設(shè)有空氣冷卻器 (中間冷卻器)19。排氣渦輪增壓器5具備渦輪部fe和壓縮器部釙。渦輪部fe及壓縮器部釙由旋轉(zhuǎn)軸5c以同軸連結(jié)。渦輪部fe由來(lái)自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的廢氣所驅(qū)動(dòng)，在渦輪部如得到的渦輪做功經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸5c向壓縮器部恥傳遞。壓縮器部恥吸入外部氣體(空氣)并升壓至規(guī)定掃氣壓力。由渦輪部fe進(jìn)行了渦輪做功后的廢氣向第二排氣路徑L2流出。第二排氣路徑L2 在分支點(diǎn)20處分支成第三排氣路徑L3及第四排氣路徑L4。分支點(diǎn)20處的廢氣路徑的切換通過(guò)設(shè)置在第三排氣路徑L3上的廢氣預(yù)熱器側(cè)開(kāi)閉閥22和設(shè)置在第四排氣路徑L4上的脫硝側(cè)開(kāi)閉閥M來(lái)進(jìn)行。這些開(kāi)閉閥22J4被擇一選擇而進(jìn)行開(kāi)閉。即，在廢氣的NOx 限制嚴(yán)格的海域(Emission Control Area、以下稱(chēng)為“ECA”)中航行時(shí)那樣需要廢氣脫硝的情況下，將脫硝側(cè)開(kāi)閉閥M打開(kāi)，將廢氣預(yù)熱器側(cè)開(kāi)閉閥22關(guān)閉。另一方面，在廢氣的 NOx限制比較松的ECA外的海域中航行時(shí)那樣不進(jìn)行廢氣脫硝的情況下，將脫硝側(cè)開(kāi)閉閥 24關(guān)閉，將廢氣預(yù)熱器側(cè)開(kāi)閉閥22打開(kāi)。
需要說(shuō)明的是，這些開(kāi)閉閥22J4可以由1個(gè)三通閥來(lái)代替。廢氣預(yù)熱器11與廢氣預(yù)熱器側(cè)開(kāi)閉閥22的下游側(cè)連接，使從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3排出的廢氣與由供水管23供給的水進(jìn)行熱交換而產(chǎn)生蒸氣。產(chǎn)生的蒸氣被利用在船內(nèi)的各處。在第四排氣路徑L4的脫硝側(cè)開(kāi)閉閥M的下游側(cè)依次連接有將由后述的反應(yīng)器 2生成的氨氣對(duì)廢氣供給的氨供給部6、在選擇接觸還原法(SCR {elective Catalytic Reduction)中使用的SCR催化劑部(脫硝催化劑部)4。船舶用廢氣脫硝系統(tǒng)1具備上述的SCR催化劑部4及氨供給部6、以及由尿素水生成氨氣的反應(yīng)器2。在SCR催化劑部4中，廢氣中的NOx由催化劑選擇性地還原，被分解成無(wú)害的氮和水蒸氣。由SCR催化劑部4脫硝后的廢氣在下游側(cè)的合流點(diǎn)四處，與廢氣預(yù)熱器11的下游側(cè)合流，從未圖示的煙囪向外部排出。在SCR催化劑部4的下游與合流點(diǎn)四之間設(shè)有截止閥25，在廢氣的NOx限制比較松的海域中航行時(shí)，通過(guò)關(guān)閉截止閥，來(lái)防止高硫成分的廢氣向脫硝催化劑側(cè)進(jìn)行部分流動(dòng)而使催化劑暴露。氨供給部6具備混合容器27和設(shè)置在該混合容器27內(nèi)且形成有多個(gè)噴出孔的氨氣噴出噴嘴26。從氨氣噴出噴嘴沈噴出的氨氣與被導(dǎo)入混合容器27內(nèi)的廢氣混合后，被導(dǎo)向SCR催化劑部4。反應(yīng)器2具備反應(yīng)容器30和形成有多個(gè)噴射孔的尿素水噴射噴嘴32。積存在尿素水罐34中的尿素水由尿素水泵Pl向尿素水噴射噴嘴32供給。而且，從壓縮空氣供給源 36供給的壓縮空氣向尿素水泵Pl的下游側(cè)的尿素水供給路徑Ml或尿素水噴射噴嘴32合流。在反應(yīng)器2的上游側(cè)(圖中的下方)設(shè)有燃燒器(反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu))50。 燃燒器50在反應(yīng)器2的周?chē)O(shè)置多個(gè)。從未圖示的燃料供給源向各燃燒器50供給燃料， 在反應(yīng)器2內(nèi)形成火焰而將反應(yīng)器2的廢氣加熱。而且，各燃燒器50由未圖示的控制部來(lái)控制起動(dòng)/停止。在反應(yīng)器2與排氣岐管15之間設(shè)有抽取廢氣的一部分的廢氣旁通路徑Bi。在廢氣旁通路徑Bl設(shè)有由未圖示的控制部控制且能夠進(jìn)行流量調(diào)整的旁通控制閥40。由旁通控制閥40調(diào)整的流量為來(lái)自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的廢氣的5 20%、優(yōu)選10 15%的范圍。接下來(lái)，說(shuō)明上述結(jié)構(gòu)的船舶用廢氣脫硝系統(tǒng)1的控制方法。從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3排出的廢氣從排氣岐管15經(jīng)由第一排氣路徑Ll被導(dǎo)向排氣渦輪增壓器5的渦輪部如。渦輪部fe得到廢氣能量而旋轉(zhuǎn)，從而使壓縮器恥旋轉(zhuǎn)。在壓縮器部恥中，對(duì)吸入的空氣(外部氣體)進(jìn)行壓縮而經(jīng)由空氣冷卻器19向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的掃氣主線輸送。在ECA外的海域中航行時(shí)，不進(jìn)行廢氣脫硝。這種情況下，將廢氣預(yù)熱器側(cè)開(kāi)閉閥 22打開(kāi)，將脫硝側(cè)開(kāi)閉閥對(duì)、旁通控制閥40及截止閥25關(guān)閉。從排氣渦輪增壓器5的渦輪部fe排出的廢氣從第二排氣路徑L2通過(guò)分支點(diǎn)20 而流經(jīng)第三排氣路徑L3，經(jīng)由廢氣預(yù)熱器側(cè)開(kāi)閉閥22，被導(dǎo)向廢氣預(yù)熱器11。在廢氣預(yù)熱器11中，從供水管23供給的水由廢氣加熱而生成蒸氣。生成的蒸氣被使用在船內(nèi)的各處。 從廢氣預(yù)熱器11排出的廢氣從未圖示的煙囪向外部排出。另一方面，在ECA內(nèi)航行時(shí)，進(jìn)行廢氣脫硝。這種情況下，將廢氣預(yù)熱器側(cè)開(kāi)閉閥22關(guān)閉，將脫硝側(cè)開(kāi)閉閥對(duì)、旁通控制閥40及截止閥25打開(kāi)。旁通控制閥40的開(kāi)度按照控制部的指令進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。由旁通控制閥40調(diào)整了流量后，經(jīng)由廢氣旁通路徑Bl將廢氣向反應(yīng)器2引導(dǎo)。被導(dǎo)向反應(yīng)器2的廢氣通過(guò)反應(yīng)器2內(nèi)的設(shè)有燃燒器50的區(qū)域。燃燒器50如下所述被控制動(dòng)作。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3起動(dòng)時(shí)由于廢氣溫度低，因此在廢氣旁通路徑Bl中流動(dòng)的廢氣溫度也低。因此，即使從廢氣旁通路徑Bl引導(dǎo)廢氣，也無(wú)法期待使反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度上升至所期望值。因此，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3起動(dòng)時(shí)，按照未圖示的控制部的指令，使燃燒器50起動(dòng)， 在反應(yīng)器2內(nèi)形成火焰，利用其燃燒熱將廢氣加熱而使反應(yīng)器2內(nèi)溫度上升至所期望值。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3起動(dòng)而經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間后，使燃燒器50的動(dòng)作停止。這是因?yàn)椋?在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的起動(dòng)后經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間之后，可以判斷為廢氣溫度上升至所期望值。在反應(yīng)器2內(nèi)，從尿素水罐34引導(dǎo)的尿素水與從壓縮空氣供給源36供給的壓縮空氣一起從尿素水噴射噴嘴32對(duì)通過(guò)了設(shè)有燃燒器50的區(qū)域的廢氣噴射。然后，在反應(yīng)器2內(nèi)將噴射的尿素水改性，生成氨氣。在該改性反應(yīng)中，由于通過(guò)廢氣的顯熱來(lái)加熱，因此能抑制固態(tài)副生成物的生成。如此生成的氨氣被導(dǎo)向氨供給部6，從氨氣噴射噴嘴沈朝向廢氣噴射。從排氣渦輪增壓器5的渦輪部fe排出的廢氣從第二排氣路徑L2通過(guò)分支點(diǎn)20 而流經(jīng)第四排氣路徑L4，被導(dǎo)向氨供給部6。在氨供給部6與氨氣混合后的廢氣被導(dǎo)向SCR 催化劑部4，在該SCR催化劑部4進(jìn)行脫硝。脫硝后的廢氣通過(guò)合流點(diǎn)四而從未圖示的煙囪向外部排出。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，起到以下的作用效果。由于抽取從2沖程的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3向排氣渦輪增壓器5供給的廢氣的一部分而得到的廢氣被導(dǎo)向反應(yīng)器2，因此能夠使反應(yīng)器2內(nèi)的反應(yīng)溫度上升。由此，能夠抑制在從尿素水向氨的改性過(guò)程中產(chǎn)生的固態(tài)副生成物的生成，因此能夠防止尿素水噴射噴嘴32或位于比反應(yīng)器2靠下游側(cè)的排氣管的閉塞。另外，由于對(duì)向排氣渦輪增壓器5供給的廢氣進(jìn)行一部分抽氣而通過(guò)排氣渦輪增壓器5的廢氣量下降，因此排氣渦輪增壓器5的渦輪做功減少而向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3供給的空氣量下降，所以能夠使廢氣溫度進(jìn)一步上升。由此，能夠進(jìn)一步抑制固態(tài)副生成物的生成。此外，由于通過(guò)燃燒器50對(duì)反應(yīng)器2內(nèi)的廢氣進(jìn)行加熱，因此能夠使反應(yīng)器2內(nèi)的反應(yīng)溫度上升。由此，即使在如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的起動(dòng)時(shí)那樣廢氣溫度低且反應(yīng)器2內(nèi)溫度低的情況下，也能夠得到所期望的反應(yīng)溫度，且能夠避免酸性硫酸銨引起的脫硝催化劑的中毒。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了燃燒器50的起動(dòng)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的起動(dòng)時(shí)進(jìn)行的情況，但本發(fā)明并不局限于此，例如，也可以在反應(yīng)器2內(nèi)的溫度或通過(guò)廢氣旁通路徑Bl的廢氣溫度為規(guī)定值以下時(shí)進(jìn)行。這種情況下，優(yōu)選在反應(yīng)器2內(nèi)或廢氣旁通路徑 Bl內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，根據(jù)該溫度傳感器的輸出溫度來(lái)進(jìn)行燃燒器50的起動(dòng)/停止。另外，在本實(shí)施方式中，為了對(duì)反應(yīng)器2內(nèi)的廢氣進(jìn)行加熱而使用了燃燒器50，但也可以取代燃燒器50而使用電加熱器。向電加熱器供給的電力使用船內(nèi)電力，例如，列舉出通過(guò)發(fā)電用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)得到的電力、通過(guò)后述的混合動(dòng)力增壓器得到的電力、通過(guò)后述的動(dòng)力渦輪得到的電力等。另外，在本實(shí)施方式中，將燃燒器50配置在反應(yīng)器2的上游位置，但燃燒器50、電加熱器等反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)的位置并不局限于此，例如，如圖1的符號(hào)51所示，可以設(shè)置在廢氣旁通路徑Bl上。這種情況下，為了抑制加熱后的溫度下降而優(yōu)選設(shè)置在反應(yīng)器2 的跟前?；蛘呷鐖D1的符號(hào)52所示，可以設(shè)置在向廢氣旁通路徑Bl分支前的主廢氣路徑。[第二實(shí)施方式]接下來(lái)，使用圖2A及圖2B，說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。本實(shí)施方式在取代第一實(shí)施方式的排氣渦輪增壓器5而使用混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器(以下稱(chēng)為“混合動(dòng)力增壓器5’”)的方面上與第一實(shí)施方式不同。而且，在本實(shí)施方式的圖2A中，取代燃燒器50而使用電加熱器53。關(guān)于其他的結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施方式相同，因此附加同一符號(hào)，省略其說(shuō)明。如圖2A所示，混合動(dòng)力增壓器5’具備渦輪部fe、壓縮器部恥及混合動(dòng)力發(fā)電電動(dòng)機(jī)k。渦輪部fe及壓縮器部恥和混合動(dòng)力發(fā)電電動(dòng)機(jī)^由旋轉(zhuǎn)軸5d以同軸連結(jié)?；旌蟿?dòng)力發(fā)電電動(dòng)機(jī)k獲得由渦輪部如得到的旋轉(zhuǎn)輸出而發(fā)電，從船內(nèi)系統(tǒng) 46(參照?qǐng)D2B)獲得電力而對(duì)壓縮器部恥的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行協(xié)助。如圖2B所示，在混合動(dòng)力發(fā)電電動(dòng)機(jī)5e與船內(nèi)系統(tǒng)46之間，從混合動(dòng)力發(fā)電電動(dòng)機(jī)k側(cè)，設(shè)有將交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力的轉(zhuǎn)換器42、將直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力的逆變器43、開(kāi)閉開(kāi)關(guān)44。在本實(shí)施方式中，由混合動(dòng)力發(fā)電電動(dòng)機(jī)k發(fā)電的電力能夠向設(shè)置于反應(yīng)器2的電加熱器53供給。由此，能夠?qū)⒂苫旌蟿?dòng)力增壓器5’回收的電力用作脫硝用，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的脫硝系統(tǒng)。而且，在本實(shí)施方式中，除了上述的第一實(shí)施方式的控制之外，還進(jìn)行以下的控制。〈掃氣壓力控制〉為了適當(dāng)?shù)卮_保柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的掃氣壓力，而在ECA內(nèi)外分開(kāi)進(jìn)行混合動(dòng)力增壓器5’的控制。在ECA內(nèi)航行時(shí)那樣進(jìn)行NOx限制的情況下，為了使反應(yīng)器2動(dòng)作而向廢氣旁通路徑Bl引導(dǎo)廢氣，但在不進(jìn)行廢氣NOx限制的ECA外航行時(shí)，由于無(wú)需進(jìn)行脫硝，因此不向廢氣旁通路徑Bl引導(dǎo)廢氣。這種情況下，被導(dǎo)向混合動(dòng)力增壓器5’的廢氣量多于向廢氣旁通路徑Bl引導(dǎo)廢氣的ECA內(nèi)航行的情況。由此，排氣渦輪增壓器的能力增大而可能會(huì)超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳掃氣壓力。因此，在本實(shí)施方式中，對(duì)應(yīng)于向廢氣旁通路徑流動(dòng)的廢氣量而使混合動(dòng)力增壓器5’的發(fā)電量變化。具體而言，在使廢氣向廢氣旁通路徑Bl流動(dòng)的 ECA內(nèi)航行時(shí)，由于向混合動(dòng)力增壓器5’流動(dòng)的廢氣量減少，因此發(fā)電電動(dòng)機(jī)k的發(fā)電量比ECA外航行時(shí)減少。另一方面，在不使廢氣向廢氣旁通路徑Bl流動(dòng)的ECA外航行時(shí)，由于向混合動(dòng)力增壓器5’流動(dòng)的廢氣量增大，因此混合動(dòng)力發(fā)電電動(dòng)機(jī)k的發(fā)電量比ECA 內(nèi)航行時(shí)增大。如此，根據(jù)本實(shí)施方式，即使在ECA內(nèi)外對(duì)廢氣旁通路徑Bl進(jìn)行切換，也能夠?qū)⒉裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)3的掃氣壓力維持成適當(dāng)值，因此能實(shí)現(xiàn)低燃費(fèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)。[第二實(shí)施方式的變形例1]如圖3所示，可以取代混合動(dòng)力增壓器5’，而使用VG(Variable Geometry)渦輪等可變噴嘴增壓器5”作為容量可變式的增壓器?？勺儑娮煸鰤浩?”設(shè)有控制被導(dǎo)向渦輪部5a的廢氣的流量的可變噴嘴58?？勺儑娮?8的開(kāi)度由未圖示的控制部來(lái)控制。需要說(shuō)明的是，圖3所示的變形例示出了不僅設(shè)有電加熱器53，而且設(shè)有燃燒器 50的例子。在使用可變噴嘴增壓器5”的情況下，也進(jìn)行與上述的掃氣壓力控制同等的控制。 具體而言，在使廢氣向廢氣旁通路徑Bl流動(dòng)時(shí)，由于向可變噴嘴增壓器5”流動(dòng)的廢氣量減少，因此減小可變噴嘴增壓器5”的噴嘴開(kāi)度而使容量減少。另一方面，在未使廢氣向廢氣旁通路徑Bl流動(dòng)時(shí)，由于向可變噴嘴增壓器5”流動(dòng)的廢氣量增大，因此增大可變噴嘴增壓器5”的噴嘴開(kāi)度而使容量增大。另外，作為容量可變式的增壓器，還列舉有對(duì)被導(dǎo)向固定渦輪噴嘴的廢氣流路面積進(jìn)行切換的形式的增壓器、或具備容量不同的多臺(tái)增壓器且使運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)可變的增壓器系統(tǒng)。對(duì)于這些增壓器，也能夠進(jìn)行與上述同樣的掃氣壓力控制。[第二實(shí)施方式的變形例2]如圖4所示，即使在未使用可變?nèi)萘渴降脑鰤浩鞯那闆r下，通過(guò)設(shè)置繞過(guò)排氣渦輪增壓器5而流動(dòng)的增壓器旁通路徑60，也能夠進(jìn)行掃氣壓力控制。在增壓器旁通路徑60 設(shè)有增壓器旁通閥62。具體的控制如下所述進(jìn)行。在使廢氣向廢氣旁通路徑Bl流動(dòng)時(shí)，由于朝向排氣渦輪增壓器5的廢氣量減少，因此關(guān)閉增壓器旁通閥62而停止向增壓器旁通路徑60的廢氣流動(dòng)。另一方面，在未使廢氣向廢氣旁通路徑Bl流動(dòng)時(shí)，由于朝向排氣渦輪增壓器5的廢氣量增大，因此打開(kāi)增壓器旁通閥62而增大向增壓器旁通路徑60流動(dòng)的廢氣量。需要說(shuō)明的是，增壓器旁通閥62并不局限于開(kāi)閉閥，也可以是對(duì)應(yīng)于掃氣壓力能夠控制開(kāi)度的控制閥。[第三實(shí)施方式]接下來(lái)，使用圖5A及圖5B，說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式。本實(shí)施方式相對(duì)于使用圖2A說(shuō)明的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，在設(shè)有混合動(dòng)力增壓器用燃燒器65的點(diǎn)上不同。關(guān)于其他的結(jié)構(gòu)，與第二實(shí)施方式相同，因此標(biāo)注同一符號(hào)，省略其說(shuō)明?；旌蟿?dòng)力增壓器用燃燒器65設(shè)置在混合動(dòng)力增壓器5’的渦輪部fe的上游側(cè)，用于對(duì)流入渦輪部fe的廢氣進(jìn)行加熱。從未圖示的燃料供給源將燃料向燃燒器65供給，通過(guò)由燃燒器65形成的火焰的燃燒熱來(lái)將廢氣加熱。燃燒器65的起動(dòng)停止由未圖示的控制部進(jìn)行。在本實(shí)施方式中，除了上述的第二實(shí)施方式的控制之外，通過(guò)在混合動(dòng)力增壓器 5’的上游側(cè)設(shè)置的燃燒器65來(lái)進(jìn)行以下的控制。<基于燃燒器的廢氣溫度控制>在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的起動(dòng)時(shí)那樣廢氣溫度低的情況下，通過(guò)未圖示的控制部使燃燒器65起動(dòng)。由此，能夠使被導(dǎo)向SCR催化劑部4的廢氣溫度上升，該SCR催化劑部4位于混合動(dòng)力增壓器5’的下游側(cè)。<基于燃燒器的發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)載時(shí)的掃氣壓力上升>在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的負(fù)載低時(shí)，廢氣能量小，因此基于混合動(dòng)力增壓器5’的掃氣壓力的上升有時(shí)不可估算。在本實(shí)施方式中，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)3的負(fù)載為規(guī)定值以下時(shí)，由未圖示的控制部來(lái)使燃燒器65起動(dòng)。由此，將被導(dǎo)向混合動(dòng)力增壓器5’的廢氣加熱，能夠使掃氣壓力上升至所期望值。如此，能夠?qū)⑷紵?5用作以往設(shè)置的輔助鼓風(fēng)機(jī)的代替或輔助機(jī)構(gòu)。<基于燃燒器的掃氣壓力控制>通過(guò)燃燒器65的起動(dòng)停止而適當(dāng)?shù)乜刂撇裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)3的掃氣壓力。在進(jìn)行脫硝的ECA內(nèi)航行時(shí)，為了使反應(yīng)器2起動(dòng)而向廢氣旁通路徑Bl引導(dǎo)廢氣，被導(dǎo)向混合動(dòng)力增壓器5’的廢氣流量相對(duì)減少，因此掃氣壓力可能會(huì)低于適當(dāng)值。這種情況下，通過(guò)未圖示的控制部使燃燒器65起動(dòng)而將廢氣加熱，由此，使掃氣壓力上升至適當(dāng)值。另一方面，在ECA外航行時(shí)不進(jìn)行脫硝，所以向混合動(dòng)力增壓器5’引導(dǎo)必要量的廢氣，因此使燃燒器65停止。<基于燃燒器的發(fā)電量增大>在相對(duì)于船內(nèi)的電力需要而發(fā)電量少時(shí)，通過(guò)未圖示的控制部使燃燒器65起動(dòng)。 由此，將加熱后的廢氣導(dǎo)向混合動(dòng)力增壓器5’，混合動(dòng)力增壓器5’的發(fā)電量增大。與增大的發(fā)電量相應(yīng)的電力向船內(nèi)系統(tǒng)46供給。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式中，將燃燒器65設(shè)置在混合動(dòng)力增壓器5’的上游側(cè)的、廢氣旁通路徑Bl的分支后的位置，但也可以如圖5A的符號(hào)52所示，設(shè)置在向廢氣旁通路徑Bl分支前的主廢氣路徑上。即使在該位置上設(shè)置燃燒器52，也能夠使被導(dǎo)向混合動(dòng)力增壓器5’的廢氣的溫度上升，因此能夠進(jìn)行上述的各控制。而且，若在該位置設(shè)置燃燒器 52，則如第一實(shí)施方式中說(shuō)明那樣，能夠使經(jīng)由廢氣旁通路徑Bl被導(dǎo)向反應(yīng)器2的廢氣的溫度也上升。[第四實(shí)施方式]接下來(lái)，使用圖6，說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施方式。本實(shí)施方式相對(duì)于使用圖1說(shuō)明的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，在設(shè)有動(dòng)力渦輪70的點(diǎn)上不同。關(guān)于其他的結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施方式相同，因此標(biāo)注同一符號(hào)，省略其說(shuō)明。動(dòng)力渦輪70由廢氣來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，其旋轉(zhuǎn)能量由動(dòng)力渦輪發(fā)電機(jī)72回收作為電力。由動(dòng)力渦輪發(fā)電機(jī)72發(fā)電的電力經(jīng)由未圖示的電力線向船內(nèi)系統(tǒng)供給。動(dòng)力渦輪70設(shè)置于動(dòng)力渦輪用路徑71，該動(dòng)力渦輪用路徑71相對(duì)于廢氣旁通路徑Bl并聯(lián)設(shè)置。動(dòng)力渦輪用路徑71從廢氣旁通路徑Bl的旁通控制閥40的下游側(cè)的分支點(diǎn)73分支，向排氣渦輪增壓器5的下游側(cè)的第二排氣路徑L2合流。在廢氣旁通路徑Bl的分支點(diǎn)73的下游側(cè)設(shè)有反應(yīng)器側(cè)開(kāi)閉閥76。而且，在動(dòng)力渦輪用路徑71的動(dòng)力渦輪70的上游側(cè)設(shè)有動(dòng)力渦輪側(cè)開(kāi)閉閥74。通過(guò)對(duì)這些開(kāi)閉閥74、 76進(jìn)行開(kāi)閉，而將廢氣向反應(yīng)器2或動(dòng)力渦輪70引導(dǎo)。需要說(shuō)明的是，開(kāi)閉閥74、76可以由1個(gè)三通閥來(lái)代替。在ECA內(nèi)航行時(shí)進(jìn)行脫硝，因此將動(dòng)力渦輪側(cè)開(kāi)閉閥74關(guān)閉，將反應(yīng)器側(cè)開(kāi)閉閥 76打開(kāi)，將廢氣向反應(yīng)器2引導(dǎo)。這種情況下，動(dòng)力渦輪70不動(dòng)作。另一方面，在ECA外航行時(shí)不進(jìn)行脫硝，因此將動(dòng)力渦輪側(cè)開(kāi)閉閥74打開(kāi)，將反應(yīng)器側(cè)開(kāi)閉閥76關(guān)閉，將廢氣向動(dòng)力渦輪70引導(dǎo)。動(dòng)力渦輪70由廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)動(dòng)力渦輪發(fā)電機(jī)72發(fā)電。另外，在本實(shí)施方式中，即使在未進(jìn)行脫硝而不向反應(yīng)器2引導(dǎo)廢氣的情況下，也向動(dòng)力渦輪70側(cè)引導(dǎo)廢氣，因此不管脫硝的有無(wú)而能夠抑制被導(dǎo)向排氣渦輪增壓器5的廢氣流量的變動(dòng)。符號(hào)說(shuō)明1船舶用廢氣脫硝系統(tǒng)2反應(yīng)器3柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī))4 SCR催化劑部(脫硝催化劑部)5排氣渦輪增壓器5，混合動(dòng)力增壓器32尿素水噴射噴嘴34尿素水罐40旁通控制閥50、51、52 燃燒器53電加熱器65混合動(dòng)力增壓器用燃燒器70動(dòng)力渦輪71動(dòng)力渦輪用路徑Bl廢氣旁通路徑
權(quán)利要求
1.一種廢氣脫硝系統(tǒng)，其具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器； 由尿素水生成氨的反應(yīng)器； 向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；設(shè)置在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上，并使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑；對(duì)通過(guò)該廢氣旁通路徑而被導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣或所述反應(yīng)器內(nèi)的廢氣進(jìn)行加熱的反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣脫硝系統(tǒng)，其中，所述反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)在所述反應(yīng)器內(nèi)的溫度為規(guī)定值以下時(shí)起動(dòng)，在超過(guò)所述規(guī)定值時(shí)停止。
3.一種廢氣脫硝系統(tǒng)，其具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器； 由尿素水生成氨的反應(yīng)器； 向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；設(shè)置在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上，并使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑；根據(jù)向該廢氣旁通路徑流動(dòng)的廢氣量，來(lái)控制所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣壓力的掃氣壓力控制機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢氣脫硝系統(tǒng)，其中， 所述排氣渦輪增壓器為容量可變，所述掃氣壓力控制機(jī)構(gòu)通過(guò)控制所述排氣渦輪增壓器的容量來(lái)控制掃氣壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢氣脫硝系統(tǒng)，其中，所述排氣渦輪增壓器是具備發(fā)電電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器，該發(fā)電電動(dòng)機(jī)利用排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)力來(lái)發(fā)電，并對(duì)該排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行施力，所述掃氣壓力控制機(jī)構(gòu)通過(guò)控制所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)的發(fā)電量來(lái)控制掃氣壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢氣脫硝系統(tǒng)，其中，設(shè)有使來(lái)自所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣繞過(guò)所述排氣渦輪增壓器而流動(dòng)的增壓器旁通路徑，所述掃氣壓力控制機(jī)構(gòu)通過(guò)調(diào)整在所述增壓器旁通路徑中流動(dòng)的廢氣量來(lái)控制掃氣壓力。
7.一種廢氣脫硝系統(tǒng)，其具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器； 由尿素水生成氨的反應(yīng)器； 向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；設(shè)置在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上，并使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑，所述排氣渦輪增壓器是具備發(fā)電電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器，該發(fā)電電動(dòng)機(jī)利用排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)力來(lái)發(fā)電，并對(duì)該排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行施力，所述廢氣脫硝系統(tǒng)還具備對(duì)向所述混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器流動(dòng)的廢氣進(jìn)行加熱的燃燒器。
8.一種廢氣脫硝系統(tǒng)，其具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器； 由尿素水生成氨的反應(yīng)器； 向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；設(shè)置在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上，并使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑；相對(duì)于該廢氣旁通路徑并聯(lián)且可切換地設(shè)置，并設(shè)有由廢氣驅(qū)動(dòng)而發(fā)電的動(dòng)力渦輪的動(dòng)力渦輪用路徑。
9.一種船舶，其中，具備權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的廢氣脫硝系統(tǒng)， 所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為推進(jìn)用主機(jī)。
10.一種廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法，該廢氣脫硝系統(tǒng)具備 由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器； 由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；設(shè)置在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上，并使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑；對(duì)通過(guò)該廢氣旁通路徑而被導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣或所述反應(yīng)器內(nèi)的廢氣進(jìn)行加熱的反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)，其中，使所述反應(yīng)器用廢氣加熱機(jī)構(gòu)在所述反應(yīng)器內(nèi)的溫度為規(guī)定值以下時(shí)起動(dòng)，在超過(guò)所述規(guī)定值時(shí)停止。
11.一種廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法，該廢氣脫硝系統(tǒng)具備 由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器； 由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；設(shè)置在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上，并使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑，其中，根據(jù)向所述廢氣旁通路徑流動(dòng)的廢氣量，來(lái)控制所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣壓力。
12.一種廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法，該廢氣脫硝系統(tǒng)具備 由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器； 由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；設(shè)置在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上，并使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑，其中，所述排氣渦輪增壓器是具備發(fā)電電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器，該發(fā)電電動(dòng)機(jī)利用排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)力來(lái)發(fā)電，并對(duì)該排氣渦輪軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行施力，通過(guò)燃燒器對(duì)向所述混合動(dòng)力排氣渦輪增壓器流動(dòng)的廢氣進(jìn)行加熱。
13.一種廢氣脫硝系統(tǒng)的控制方法，該廢氣脫硝系統(tǒng)具備 由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器； 由尿素水生成氨的反應(yīng)器；向該反應(yīng)器內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴；設(shè)置在所述排氣渦輪增壓器的下游側(cè)的廢氣通路上，并使用由所述反應(yīng)器供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的脫硝催化劑部；將抽取從所述船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向所述排氣渦輪增壓器供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向所述反應(yīng)器的廢氣旁通路徑，其中，所述廢氣脫硝系統(tǒng)還具備動(dòng)力渦輪用路徑，該動(dòng)力渦輪用路徑相對(duì)于所述廢氣旁通路徑并聯(lián)且可切換地設(shè)置，并設(shè)有由廢氣驅(qū)動(dòng)而發(fā)電的動(dòng)力渦輪，在進(jìn)行廢氣脫硝時(shí)使廢氣向所述廢氣旁通路徑流動(dòng)，在不進(jìn)行廢氣脫硝時(shí)使廢氣向所述動(dòng)力渦輪用路徑流動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明目的在于防止尿素水噴射噴嘴或排氣管的閉塞且避免廢氣脫硝催化劑的中毒。具備由船舶用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(3)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)的排氣渦輪增壓器(5)；由尿素水生成氨的反應(yīng)器(2)；向反應(yīng)器(2)內(nèi)供給尿素水的尿素水噴射噴嘴(32)；設(shè)置在排氣渦輪增壓器(5)的下游側(cè)的廢氣通路上，并使用由反應(yīng)器(2)供給的氨來(lái)進(jìn)行廢氣脫硝的SCR催化劑部(4)；將抽取從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(3)向排氣渦輪增壓器(5)供給的廢氣的一部分而得到的廢氣導(dǎo)向反應(yīng)器(2)的廢氣旁通路徑(B1)；對(duì)反應(yīng)器(2)內(nèi)的廢氣進(jìn)行加熱的燃燒器(50)。
文檔編號(hào)F01N3/24GK102472139SQ201180002928
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者云石隆司, 村田聰, 樋口純 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社