[go: up one dir, main page]

WO2015056452A1 - 舶用排気ガス浄化装置及び船舶機関システム - Google Patents

舶用排気ガス浄化装置及び船舶機関システム Download PDF

Info

Publication number
WO2015056452A1
WO2015056452A1 PCT/JP2014/005288 JP2014005288W WO2015056452A1 WO 2015056452 A1 WO2015056452 A1 WO 2015056452A1 JP 2014005288 W JP2014005288 W JP 2014005288W WO 2015056452 A1 WO2015056452 A1 WO 2015056452A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust
exhaust gas
exhaust line
line
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/005288
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健治 長町
池田　賢治
岳夫 宇井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=52827908&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2015056452(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd, Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP2015542524A priority Critical patent/JP6427103B2/ja
Priority to CN201480057077.0A priority patent/CN105612323B/zh
Priority to KR1020167012337A priority patent/KR101803445B1/ko
Publication of WO2015056452A1 publication Critical patent/WO2015056452A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0613—Switch-over from one fuel to another
    • F02D19/0618—Switch-over from one fuel to another depending on the engine's or vehicle's position, e.g. on/off road or proximity to a harbor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0649—Liquid fuels having different boiling temperatures, volatilities, densities, viscosities, cetane or octane numbers
    • F02D19/0657—Heavy or light fuel oils; Fuels characterised by their impurities such as sulfur content or differences in grade, e.g. for ships
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a marine exhaust gas purification device used for a marine dual fuel diesel engine and a marine engine system equipped with the marine exhaust gas purification device.
  • a dual-fuel diesel engine for ships can be operated by switching between two operation modes: a gas mode in which fuel gas is driven as fuel, and a diesel mode in which fuel oil is driven as fuel.
  • the nitrogen oxide concentration is below the specified value even when operating in the diesel mode.
  • the exhaust gas purification device may be damaged by the explosion of combustible gas, and cannot be applied.
  • the gas mode and the exhaust gas purification device When the exhaust gas purification device is installed in a common exhaust line through which exhaust gas passes in any operation mode of diesel mode, unburned combustible gas contained in the exhaust gas explodes only when operating in the gas mode. If this happens, the exhaust gas purification unit may be damaged. In order to prevent this damage, it is conceivable to make the exhaust gas purifying device have a pressure resistant structure that can withstand explosion.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and the nitrogen oxide concentration is not more than a specified value even when the dual fuel diesel engine is operated in any of the operation modes of the gas mode and the diesel mode.
  • the exhaust gas purifier can be damaged even if unburned combustible gas in the exhaust gas may explode during operation in the gas mode. It is an object of the present invention to provide a marine exhaust gas purification device and a marine engine system that can prevent the above.
  • the marine exhaust gas purifying apparatus is used for a dual fuel diesel engine that can be operated by switching between two operation modes of a gas mode that uses fuel gas as fuel and a diesel mode that uses fuel oil as fuel.
  • the exhaust gas discharged from the engine is discharged into the atmosphere, and the first exhaust line through which the exhaust gas passes when operating in the gas mode and the diesel mode are operated.
  • An exhaust line having a second exhaust line through which exhaust gas sometimes passes, an exhaust gas purification unit provided in the second exhaust line for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas passing through the second exhaust line, Switchable between a first switching state in which exhaust gas is passed through the first exhaust line and a second switching state in which exhaust gas is passed through the second exhaust line It is characterized in further comprising an exhaust line switching unit.
  • the marine exhaust gas purifying apparatus According to the marine exhaust gas purifying apparatus according to the present invention, even if the dual fuel diesel engine is operated in any of the operation modes of the gas mode and the diesel mode, the exhaust gas having a nitrogen oxide concentration below the specified value is discharged into the atmosphere. Can be done.
  • the exhaust line switching unit When the engine is operated in the gas mode, the exhaust line switching unit is switched to the first switching state. As a result, the exhaust gas having a nitrogen oxide concentration equal to or lower than the specified value can be discharged into the atmosphere through the first exhaust line not provided with the exhaust gas purification unit. Since the first exhaust line is not provided with an exhaust gas purification section, even if unburned combustible gas in the exhaust gas may explode in the first exhaust line, the exhaust gas purification is caused by this explosion. The part will not be damaged.
  • the exhaust line switching unit is switched to the second switching state.
  • exhaust gas having a nitrogen oxide concentration exceeding a specified value is purified through a second exhaust line provided with an exhaust gas purification unit, and the nitrogen oxide concentration becomes a specified value or less.
  • the nitrogen oxide concentration becomes a specified value or less.
  • exhaust gas explosion that damages the exhaust gas purification unit does not occur in the second exhaust line, so that the exhaust gas purification unit is not damaged by the exhaust gas explosion.
  • the exhaust line switching unit can be switched to the first switching state to operate in the diesel mode.
  • the exhaust line switching unit is configured to prevent leakage of exhaust gas discharged from the engine and traveling toward the first exhaust line to the second exhaust line side. It is good to have a suppression function.
  • the leakage suppression function of the exhaust line switching unit for example, when the engine is operating in the gas mode and the exhaust line switching unit is in the first switching state, the exhaust gas discharged from the engine and directed to the first exhaust line is , Leakage to the second exhaust line side can be suppressed. As a result, the exhaust gas can be prevented from leaking to the second exhaust line side, and the unburned combustible gas in the exhaust gas can be prevented from exploding in the second exhaust line, and the exhaust gas purification unit can be prevented from being damaged by the explosion. .
  • the exhaust line switching unit has a leakage suppression function for suppressing the exhaust gas discharged from the engine and going to the first exhaust line from leaking to the second exhaust line side, for example, an engine
  • the exhaust gas discharged from the engine and directed to the second exhaust line is prevented from leaking to the first exhaust line side Can do.
  • the exhaust line switching unit has a pressure resistance function for suppressing an explosion of exhaust gas in the first exhaust line from propagating to the second exhaust line side. Good.
  • the air in the marine exhaust gas purifying apparatus when the engine is operated in the gas mode, when the exhaust gas is exhausted to the atmosphere through the first exhaust line, the air is blown by the blower and the air compressor in the ship Compressed air from the engine or supply air for the engine flows into the second exhaust line, and the air in the second exhaust line flows out to the first exhaust line side through the exhaust line switching unit. It is good to let you.
  • the pressure in the second exhaust line is changed by the pressurized air from an air compressor in the ship or an air supply pipe for the engine. It is preferable that the pressure be higher than that in one exhaust line.
  • the marine exhaust gas purifying device may include at least one of an exhaust heat recovery device provided in the first exhaust line and a silencer provided in an outlet line of the exhaust line.
  • exhaust noise can be reduced by the silencer, and noise can be reduced.
  • recovered by the waste heat recovery apparatus can be used for the boiler in a ship, for example. Further, by providing the exhaust heat recovery device not in the second exhaust line but in the first exhaust line, the heat recovery efficiency can be effectively improved.
  • the respective inlets of the first and second exhaust lines are connected to each other, and the respective outlets of the first and second exhaust lines are connected to each other.
  • the unit may be configured to open and close the respective inlets of the first and second exhaust lines and to open and close the outlet of the second exhaust line.
  • the exhaust line switching unit may be equipped with a unit that opens and closes the outlet of the first exhaust line.
  • the first and second exhaust lines can be designed compactly with a simple configuration, and thereby an inexpensive and compact marine exhaust gas purification device can be provided.
  • the exhaust line switching unit in the first switching state in which the exhaust gas can be prevented from entering the second exhaust line while being discharged into the atmosphere through the first exhaust line, the first exhaust line Is opened and the inlet of the second exhaust line is closed. At this time, the outlet of the second exhaust line is closed. Further, when the exhaust line switching unit can open and close the outlet of the first exhaust line, the outlet of the first exhaust line is opened.
  • the inlet of the first exhaust line is closed and the inlet of the second exhaust line is opened. At this time, the outlet of the second exhaust line is opened.
  • the exhaust line switching unit can open and close the outlet of the first exhaust line, the outlet of the first exhaust line is closed.
  • the marine engine system according to the present invention includes the marine exhaust gas purifying apparatus according to the present invention and a dual fuel diesel engine using the marine exhaust gas purifying apparatus.
  • the marine engine system according to the present invention includes the marine exhaust gas purifying device according to the present invention, and the marine exhaust gas purifying device has the same operation as described above.
  • an unburned combustible gas in the exhaust gas explodes in the first exhaust line during operation in the gas mode by providing the exhaust gas purification unit in the second exhaust line. Even if it happens, the exhaust gas purification unit is not damaged by this explosion.
  • the gas mode or the diesel mode can be used as an operation mode in which the concentration of nitrogen oxides of exhaust gas discharged into the atmosphere is less than a specified value.
  • the operation mode can also be selected. Thereby, even when navigating the sea area where the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas is regulated, the gas mode and the diesel mode can be arbitrarily selected and used.
  • a marine exhaust gas purifying apparatus according to the present invention and a marine engine system including the same will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • a marine engine system 11 shown in FIG. 1 includes a dual-fuel diesel engine (hereinafter, simply referred to as “engine”) 12 and a marine exhaust gas purification device 13.
  • This marine exhaust gas purification device 13 discharges exhaust gas 14 having a nitrogen oxide (NOX) concentration below a specified value into the atmosphere regardless of whether the engine 12 is operated in the gas mode or the diesel mode. It can be made to be.
  • NOX nitrogen oxide
  • a ship propulsion engine 12 is mounted in the engine room of the ship, and the exhaust gas 14 discharged from the engine 12 passes through the ship exhaust gas purification device 13 and is discharged from the outlet line 20 to the atmosphere. Is done.
  • the dual fuel diesel engine 12 can be operated by switching between two operation modes: a gas mode in which fuel gas is driven as fuel, and a diesel mode in which fuel oil is driven as fuel.
  • the fuel gas is, for example, natural gas
  • the fuel oil is, for example, heavy oil.
  • the exhaust gas 14 having a lower nitrogen oxide concentration can be discharged from the engine 12 than when the engine 12 is operated in the diesel mode.
  • the exhaust gas 14 having a higher nitrogen oxide concentration is discharged from the engine 12 than when the engine 12 is operated in the gas mode.
  • the emission regulation value of nitrogen oxide for example, It may exceed Tier-3 (tertiary regulation) by IMO (International Maritime Organization).
  • the engine 12 is connected to a first inlet line 16 of an exhaust line 15 for discharging the exhaust gas 14 into the atmosphere.
  • a turbine unit 22 of the feeder 21 is provided.
  • the exhaust turbine supercharger 21 rotates the turbine unit 22 at high speed using the energy (kinetic energy and thermal energy) possessed by the exhaust gas 14 and rotationally drives the compressor unit 23 with the rotational force to supply air. It is a device that compresses (for example, fresh air). The compressed air compressed by the compressor unit 23 is supplied to the engine 12 through the air supply pipe 25 and used for fuel combustion.
  • symbol 24 in a figure is a rotating shaft which connects the turbine part 22 and the compressor part 23 mutually.
  • the marine exhaust gas purification device 13 includes an exhaust line 15, an exhaust gas purification unit 26, and an exhaust line switching unit 27.
  • the exhaust line 15 is an exhaust duct for exhausting exhaust gas 14 exhausted from the engine 12 into the atmosphere.
  • the exhaust line 15 includes a first exhaust line 18 through which the exhaust gas 14 passes when the engine 12 is operated in the gas mode, and a second exhaust line 19 through which the exhaust gas 14 passes when the engine 12 is operated in the diesel mode. Yes.
  • the inlets of the first and second exhaust lines 18 and 19 are connected to each other via the first connection portion 31, and the first and second exhaust lines 18 and 19 are connected to each other.
  • the outlets are connected to each other via the second connection portion 32.
  • the first connection part 31 is connected to the outlet of the turbine part 22 via the second inlet line 17.
  • the outlet line 20 is connected to the second connection portion 32.
  • the exhaust gas purification unit 26 is provided in the second exhaust line 19, and is for reducing the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas 14 passing through the second exhaust line 19.
  • the exhaust gas purification unit 26 is, for example, a urea SCR system.
  • the exhaust line switching unit 27 passes the exhaust gas 14 discharged from the engine 12 through the first exhaust line 18, and as shown in FIG.
  • the switch can be switched to the second switching state through the exhaust line 19, and includes a first switching valve 28, a second switching valve 29, and a third switching valve 30.
  • the first switching valve 28 is for opening and closing the inlet of the first exhaust line 18, and the second switching valve 29 is for opening and closing the inlet of the second exhaust line 19.
  • the third switching valve 30 is for opening and closing the outlet of the second exhaust line 19.
  • the first to third switching valves 28, 29, and 30 allow the exhaust gas 14 discharged from the engine 12 and directed to the first or second exhaust line 18 or 19 to pass through the second or first exhaust line 19 or It has a leakage suppression function for suppressing leakage to the 18th side.
  • At least each of the second and third switching valves 29 and 30 is configured to suppress leakage to prevent the exhaust gas 14 discharged from the engine 12 and going to the first exhaust line 18 from leaking to the second exhaust line 19 side. It preferably has a function.
  • the leakage suppression function means that the exhaust gas 14 flowing through one of the first and second exhaust lines 18, 19 leaks to the other of the first and second exhaust lines 18, 19, so that the other exhaust line ( 18 or 19) refers to a function that does not cause leakage such that the concentration of the combustible gas exceeds the lower explosion limit.
  • Each of the first to third switching valves 28, 29, and 30 may have a pressure resistance function, which will be described later, together with this leakage suppression function. Or it may replace with a leakage suppression function and may have a pressure
  • each of the first to third switching valves 28, 29 and 30 may be a poppet type valve having a valve body and a valve seat.
  • the leakage suppression function may be realized by a structure in which the valve body and the valve seat are in close contact with each other through the seal member when the first to third switching valves 28, 29, and 30 are closed.
  • the first to third switching valves 28, 29, and 30 may be dampers.
  • the leakage suppression function may be realized by a slight gap between the damper and a pipe that accommodates the damper.
  • each of the first to third switching valves 28, 29, 30 may be a switching valve device that prevents leakage by combining a plurality of dampers and feeding pressurized air between the dampers.
  • the pressure resistance function described above is a function for suppressing the explosion of unburned combustible gas in the exhaust gas discharged from the engine 12 and going to the first exhaust line 18 from propagating to the second exhaust line 19 side. . That is, the pressure resistance function of each of the first to third switching valves 28, 29, 30 is that unburned combustible gas in the exhaust gas 14 may explode in the first exhaust line 18 during operation in the gas mode. Even if it exists, it is a function which has the rigidity which can protect so that the exhaust-gas purification
  • the pressure-resistant function has such a strength that when each of the first to third switching valves 28, 29, 30 is exploded on the first exhaust line 18 side, the explosion is not propagated to the second exhaust line 19 side. Can be realized.
  • the marine exhaust gas purifying device 13 configured as described above and the marine engine system 11 including the marine exhaust gas purifying device 13 will be described.
  • the marine engine system 11 shown in FIGS. 1 and 2 even if the dual fuel diesel engine 12 is operated in any one of the gas mode shown in FIG. 2 and the diesel mode shown in FIG.
  • the exhaust gas 14 having a NOX concentration) that is equal to or less than a specified value can be discharged into the atmosphere.
  • the exhaust line switching unit 27 is in the first switching state (the first switching valve 28 is open, the second switching valve 29 is closed, and the third switching valve 30 is Switch to).
  • the exhaust gas 14 having a nitrogen oxide concentration equal to or lower than a specified value can be discharged into the atmosphere through the first exhaust line 18 in which the exhaust gas purification unit 26 is not provided. Since the exhaust gas purification unit 26 is not provided in the first exhaust line 18, even if unburned combustible gas in the exhaust gas 14 may explode in the first exhaust line 18, this explosion Thus, the exhaust gas purification unit 26 is not damaged.
  • the exhaust line switching unit 27 is in the second switching state (the first switching valve 28 is closed, the second switching valve 29 is opened, and the third switching is performed.
  • the valve 30 is switched to open.
  • the exhaust gas 14 having a nitrogen oxide concentration exceeding the specified value is purified through the second exhaust line 19 provided with the exhaust gas purifying unit 26, and the nitrogen oxide concentration becomes less than the specified value.
  • the exhaust gas 14 can be discharged into the atmosphere.
  • the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas 14 discharged into the atmosphere is less than the specified value.
  • any one of a gas mode and a diesel mode can be selected.
  • the exhaust line switching unit 27 is switched to the first switching state,
  • the engine 12 can be operated in diesel mode.
  • the first to third switching valves 28, 29, and 30 of the exhaust line switching unit 27 shown in FIGS. 1 and 2 are exhausted from the engine 12 toward the first or second exhaust line 18 or 19. It has a sealing function for suppressing the gas 14 from leaking to the second or first exhaust line 19 or 18 side.
  • the respective inlets of the first and second exhaust lines 18 and 19 are connected to each other, and the respective outlets of the first and second exhaust lines 18 and 19 are connected to each other. Therefore, the 1st and 2nd exhaust lines 18 and 19 can be designed compactly by simple structure, and, thereby, the cheap and compact marine exhaust gas purification apparatus 13 can be provided.
  • FIG. 2 The difference between the marine engine system 35 of the second embodiment shown in FIG. 3 and the marine engine system 11 of the first embodiment shown in FIG. 2 is shown in FIG. 2 while the engine 12 is operating in the gas mode.
  • air is not blown into the second exhaust line 19
  • air is blown into the second exhaust line 19.
  • the configuration in which air is blown into the second exhaust line 19 is such that the exhaust gas 14 is discharged to the atmosphere through the first exhaust line 18 while the engine 12 is operating in the gas mode.
  • the air is being blown, a part of the air supplied from the air blower, the pressurized air from the air compressor in the ship, or the air supply pipe 25 for the engine 12 is caused to flow into the second exhaust line 19 and the second exhaust. This is to prevent unburned gas from flowing into the line 19.
  • the air that has flowed into the second exhaust line 19 flows out to the first exhaust line 18 side via the exhaust line switching unit 27.
  • FIG. 4 The difference between the marine engine system 37 of the third embodiment shown in FIG. 4 and the marine engine system 11 of the first embodiment shown in FIG. 2 is shown in FIG.
  • the pressure in the second exhaust line 19 is not configured to be higher than that in the first exhaust line 18, whereas in the third embodiment shown in FIG.
  • the internal pressure is set to be higher than that in the first exhaust line 18 by the pressurized air from the ship air compressor or the engine supply pipe 25.
  • the configuration in which the pressure in the second exhaust line 19 is set higher than that in the first exhaust line 18 is obtained from the air compressor inside the ship while the engine 12 is operating in the gas mode.
  • a predetermined air pressure (pressure higher than that in the first exhaust line 18) of the pressurized air is applied to the second exhaust line 19.
  • the second exhaust line 19 indicated by a thick diagonal line is a portion where the pressure is high.
  • the marine engine system 39 of the fourth embodiment shown in FIG. 5 is provided with an exhaust heat recovery device 40 and a fourth switching valve 42 in the first exhaust line 18 in the marine engine system 11 of the first embodiment shown in FIG.
  • a silencer 41 is provided at the outlet line 20 of the exhaust line 15.
  • the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery device 40 can be used for, for example, a boiler in a ship. Further, the heat recovery efficiency can be improved by providing the exhaust heat recovery device 40 not in the second exhaust line 19 but in the first exhaust line 18.
  • the reason is that in the second exhaust line 19, the temperature of the exhaust gas 14 is lowered due to the influence of the exhaust gas purification unit 26, and the exhaust gas 14 after passing through the exhaust gas purification unit 26 is exhausted.
  • the recovery device 40 When passed through the recovery device 40, it is due to the influence of chemicals (urea and the like) used for exhaust gas purification and the sulfuric acid component contained in the exhaust gas of the fuel oil (the sulfuric acid component is not included in the exhaust gas of the fuel gas). This is because there is a risk of corrosion.
  • both the exhaust heat recovery device 40 and the silencer 41 are provided, but one of them may be provided instead.
  • the 4th switching valve 42 was provided, you may abbreviate
  • the marine exhaust gas purifying device and the marine engine system according to the present invention have a nitrogen oxide concentration equal to or less than a specified value even when the dual fuel diesel engine is operated in any of the operation modes of the gas mode and the diesel mode.
  • the exhaust gas purification device can be configured to be discharged into the atmosphere, and even if unburned combustible gas in the exhaust gas may explode during operation in the gas mode. Has an excellent effect of preventing damage to the marine vessel, and is suitable for application to such a marine exhaust gas purifying apparatus and marine engine system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

ガスモードで運転するときに排気ガスを通す第１排気ライン、及びディーゼルモードで運転するときに排気ガスを通す第２排気ラインを有する排気ラインと、第２排気ラインに設けられ、当該第２排気ラインを通る排気ガス中の窒素酸化物濃度を低減するための排気ガス浄化部と、排気ガスを第１排気ラインに通す第１切換状態、及び排気ガスを第２排気ラインに通す第２切換状態に切換え可能な排気ライン切換部とを備える舶用排気ガス浄化装置。

Description

舶用排気ガス浄化装置及び船舶機関システム
　本発明は、船舶用の二元燃料ディーゼルエンジンに使用する舶用排気ガス浄化装置、及びそれを備える船舶機関システムに関する。
　船舶用の二元燃料ディーゼルエンジンは、燃料ガスを燃料として駆動するガスモードと、燃料油を燃料として駆動するディーゼルモードの２つの動作モードを切換えて運転することができる。
　エンジンをガスモードで運転すると、ディーゼルモードで運転するときよりも窒素酸化物（ＮＯＸ）濃度の低い排気ガスをエンジンから排出することができる。そして、エンジンをディーゼルモードで運転すると、ガスモードで運転するときよりも窒素酸化物（ＮＯＸ）濃度の高い排気ガスがエンジンから排出され、このディーゼルモードでは、窒素酸化物の排出規定値（例えば、ＩＭＯ（国際海事機関）によるTier-３（３次規制）等）を超える場合がある。
　よって、排気ガス中の窒素酸化物濃度が規制されている海域（例えばＥＣＡ）を航行するときは、窒素酸化物濃度が規定値以下の排気ガスを排出することができるガスモードで運転することが行われる。そして、排気ガス中の窒素酸化物濃度が規制されていない海域を航行するときは、ガスモード及びディーゼルモードを任意に選択して運転される。
　このように、二元燃料ディーゼルエンジンを装備する船では、排気ガス中の窒素酸化物濃度規制への対応は、主に燃料を使い分けることで行われているため、脱硝触媒等による窒素酸化物の低減のための排気ガス浄化装置は装備されない。
　ところで、例えば燃料ガスの非搭載時等には、ガスモードで運転できない状況となることがある。
　従って、排気ガス中の窒素酸化物濃度が規制されている海域でも、燃料の選択が自由となるように、ガスモード及びディーゼルモードのいずれの動作モードで二元燃料ディーゼルエンジンを運転しても、窒素酸化物濃度が規定値以下の排気ガスを大気中に排出できるようにすることが望まれている。
　そこで、排気ガスを大気中に排出するための排気ラインに、窒素酸化物濃度を低減するための排気ガス浄化装置を設けることによって、ディーゼルモードで運転しても、窒素酸化物濃度が規定値以下の排気ガスが大気中に排出されるようにすることが考えられるが、後述するように、二元燃料ディーゼルエンジンをガスモードで運転した場合の排気ガスを排気ガス浄化装置に通すと、未燃焼の可燃ガスの爆発によって排気ガス浄化装置が損傷する可能性があり、適用することができない。
　また、排気ラインに排気ガス浄化装置（脱硝触媒部）が設けられている従来例として、特開２０１２―３６８８１号公報及び特開２０１３－３２７７７号公報に記載さているものがある。
特開２０１２―３６８８１号公報 特開２０１３－３２７７７号公報
　しかし、ガスモード及びディーゼルモードのいずれの動作モードで二元燃料ディーゼルエンジンを運転しても、窒素酸化物濃度が規定値以下の排気ガスを大気中に排出できるようにするために、ガスモード及びディーゼルモードのいずれの運転モードにおいても排気ガスが通る共通の排気ラインに排気ガス浄化装置を設けた場合、ガスモードで運転するときのみに、排気ガス中に含まれる未燃焼の可燃ガスが爆発することがあると、排気ガス浄化部が損傷する恐れがある。そして、この損傷を防止するために、排気ガス浄化装置を爆発に耐え得る程度の耐圧構造にすることが考えられる。
　しかし、排気ガス浄化部は、脱硝触媒部を耐圧構造とすることは難しく、現実的ではないと考えられる。
　また、上記従来の特許公報に記載された発明では、二元燃料ディーゼルエンジンに使用されるものではないので、上記の問題を解決することはできない。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ガスモード及びディーゼルモードのいずれの動作モードで二元燃料ディーゼルエンジンを運転しても、窒素酸化物濃度が規定値以下である排気ガスを大気中に排出することができ、しかも、ガスモードで運転中に、排気ガス中の未燃焼の可燃ガスが爆発することがあったとしても、排気ガス浄化装置が損傷することを防止できる舶用排気ガス浄化装置及び船舶機関システムを提供することを目的としている。
　本発明に係る舶用排気ガス浄化装置は、燃料ガスを燃料として駆動するガスモードと燃料油を燃料として駆動するディーゼルモードの２つの動作モードを切換えて運転することができる二元燃料ディーゼルエンジンに使用する舶用排気ガス浄化装置において、前記エンジンから排出される排気ガスを大気中に排出するためのものであり、ガスモードで運転するときに排気ガスを通す第１排気ライン、及びディーゼルモードで運転するときに排気ガスを通す第２排気ラインを有する排気ラインと、前記第２排気ラインに設けられ、当該第２排気ラインを通る排気ガス中の窒素酸化物を低減するための排気ガス浄化部と、排気ガスを前記第１排気ラインに通す第１切換状態、及び排気ガスを前記第２排気ラインに通す第２切換状態に切換え可能な排気ライン切換部とを備えることを特徴とするものである。
　この発明に係る舶用排気ガス浄化装置によると、ガスモード及びディーゼルモードのいずれの動作モードで二元燃料ディーゼルエンジンを運転しても、窒素酸化物濃度が規定値以下の排気ガスが大気中に排出されるようにすることができる。
　エンジンをガスモードで運転するときは、排気ライン切換部を第１切換状態に切換える。これによって、窒素酸化物濃度が規定値以下の排気ガスを、排気ガス浄化部が設けられていない第１排気ラインに通して大気中に排出することができる。この第１排気ラインには、排気ガス浄化部が設けられていないので、この第１排気ライン内で排気ガス中の未燃焼の可燃ガスが爆発することがあっても、この爆発によって排気ガス浄化部が損傷することがない。
　そして、エンジンをディーゼルモードで運転するときは、排気ライン切換部を第２切換状態に切換える。これによって、窒素酸化物濃度が規定値を超える排気ガスを、排気ガス浄化部が設けられている第２排気ラインに通して浄化して、その窒素酸化物濃度が規定値以下となった排気ガスを大気中に排出することができる。このディーゼルモードでは、第２排気ライン内で排気ガス浄化部を損傷させるほどの排気ガスの爆発が起こることが無いので、排気ガスの爆発によって排気ガス浄化部が損傷することがない。
　また、窒素酸化物濃度が規定値を超える排気ガスを大気中に排出することが許されている場合は、排気ライン切換部を第１切換状態に切換えて、ディーゼルモードで運転することができる。
　この発明に係る舶用排気ガス浄化装置において、前記排気ライン切換部は、前記エンジンから排出されて前記第１排気ラインに向かう排気ガスが前記第２排気ライン側に漏洩することを抑制するための漏洩抑制機能を有するものとするとよい。
　この排気ライン切換部の漏洩抑制機能によると、例えばエンジンをガスモードで運転中であって排気ライン切換部が第１切換状態のときに、エンジンから排出されて第１排気ラインに向かう排気ガスが、第２排気ライン側に漏洩することを抑制することができる。これによって、排気ガスが第２排気ライン側に漏洩して、第２排気ライン内で排気ガス中の未燃焼の可燃ガスが爆発することを防止でき、爆発による排気ガス浄化部の損傷を防止できる。
　そして、前記排気ライン切換部が、前記エンジンから排出されて前記第１排気ラインに向かう排気ガスが前記第２排気ライン側に漏洩することを抑制するための漏洩抑制機能を有すれば、例えばエンジンをディーゼルモードで運転中であって排気ライン切換部が第２切換状態のときに、エンジンから排出されて第２排気ラインに向かう排気ガスが、第１排気ライン側に漏洩することを抑制することができる。これによって、排気ガスが第１排気ライン側に漏洩して、窒素酸化物濃度が規定値を超える排気ガスが大気中に排出されることを防止できる。
　この発明に係る舶用排気ガス浄化装置において、前記排気ライン切換部は、前記第１排気ラインの排気ガスの爆発が、前記第２排気ライン側に伝搬することを抑制するための耐圧機能を有するものとするよい。
　この排気ライン切換部の耐圧機能によると、ガスモードで運転中に、第１排気ラインの排気ガス中の未燃焼の可燃ガスが爆発することがあったとしても、この爆発が第２排気ライン側に伝搬しないため、この爆発により第２排気ライン内の排気ガス浄化部が損傷しないように保護することができる。
　この発明に係る舶用排気ガス浄化装置において、前記エンジンをガスモードで運転中に、排気ガスが前記第１排気ラインを通って大気に排出されているときに、送風機による送風、船内の空気圧縮機からの加圧空気、又は前記エンジン用の給気を前記第２排気ライン内に流入させて、当該第２排気ライン内の空気を前記排気ライン切換部を介して前記第１排気ライン側に流出させるものとするとよい。
　このようにすると、エンジンをガスモードで運転中に、第１排気ラインを通って大気に排出される未燃焼の可燃ガスを含む排気ガスの一部が第２排気ライン内に侵入することを防止でき、第２排気ライン内で排気ガス中の未燃焼の可燃ガスが爆発して排気ガス浄化部が損傷することを防止できる。
　この発明に係る舶用排気ガス浄化装置において、前記エンジンをガスモードで運転中に、前記第２排気ライン内の圧力を、船内の空気圧縮機又はエンジン用の給気管からの加圧空気によって前記第１排気ライン内よりも高圧にするものとするとよい。
　このようにすると、エンジンをガスモードで運転中に、第１排気ラインを通っている未燃焼の可燃ガスを含む排気ガスが第２排気ライン内に侵入することを防止できる。これによって、第２排気ライン内で排気ガス中の未燃焼の可燃ガスが爆発して排気ガス浄化部が損傷することを防止できる。
　この発明に係る舶用排気ガス浄化装置は、前記第１排気ラインに設けられた排熱回収装置、及び、前記排気ラインの出口ラインに設けられたサイレンサの少なくとも一方を備えるものとするとよい。
　このようにすると、サイレンサによって排気音を和らげることができ、騒音の低減を図ることができる。そして、排熱回収装置によって回収された排熱を例えば船内のボイラに使用することができる。また、排熱回収装置を第２排気ラインではなく、第１排気ラインに設けることによって、熱回収効率を効果的に向上させることができる。
　その理由は、第２排気ラインでは、排気ガス浄化部の影響で排気ガスの温度が下がっているからであり、また、排気ガス浄化部を通った後の排気ガスを排熱回収装置に通すと、排気ガス浄化に用いる薬品（尿素等）の影響や、燃料油の排気ガスに含まれる硫酸成分（硫酸成分は、燃料ガスの排気ガスには含まれていない。）による腐食の恐れがあるからである。
　この発明に係る舶用排気ガス浄化装置において、前記第１及び第２排気ラインのそれぞれの入口が互いに接続すると共に、前記第１及び第２排気ラインのそれぞれの出口が互いに接続し、前記排気ライン切換部は、前記第１及び第２排気ラインのそれぞれの入口を開閉すると共に、前記第２排気ラインの出口を開閉する構成であるものとするとよい。また加えて、前記排気ライン切換部は、前記第１排気ラインの出口を開閉するものを装備してもよい。
　このようにすると、第１及び第２排気ラインを簡単な構成でコンパクトに設計することができ、これによって、安価でコンパクトな舶用排気ガス浄化装置を提供することができる。そして、排気ライン切換部によると、排気ガスを第１排気ラインに通して大気中に排出しつつ、排気ガスが第２排気ラインに侵入することを防止できる第１切換状態では、第１排気ラインの入口が開、第２排気ラインの入口が閉となる。このとき、第２排気ラインの出口が閉となる。また、排気ライン切換部が、第１排気ラインの出口を開閉することができるものである場合には、第１排気ラインの出口が開となる。
　そして、排気ガスを第２排気ラインに通して大気中に排出する第２切換状態では、第１排気ラインの入口が閉、第２排気ラインの入口が開となる。このとき、第２排気ラインの出口が開となる。また、排気ライン切換部が、第１排気ラインの出口を開閉することができるものである場合には、第１排気ラインの出口が閉となる。
　本発明に係る船舶機関システムは、本発明に係る舶用排気ガス浄化装置と、それを使用する二元燃料ディーゼルエンジンとを備えることを特徴とするものである。
　本発明に係る船舶機関システムは、本発明に係る舶用排気ガス浄化装置を備えており、この舶用排気ガス浄化装置は、上記と同様の作用を奏する。
　この発明に係る舶用排気ガス浄化装置は、第２排気ラインに排気ガス浄化部を設けたことによって、ガスモードで運転中に、第１排気ライン内で排気ガス中の未燃焼の可燃ガスが爆発することがあったとしても、この爆発によって排気ガス浄化部が損傷しないように構成されている。
　従って、二元燃料ディーゼルエンジンを運転するときに、大気中に排出される排気ガスの窒素酸化物濃度が規定値以下となるようにすることができる動作モードとして、ガスモード及びディーゼルモードのいずれの動作モードでも選択することができる。これによって、排気ガス中の窒素酸化物濃度が規制されている海域を航行するときでも、ガスモード及びディーゼルモードを任意に選択して使用することができる。
この発明の第１実施形態に係る船舶機関システムを示し、エンジンをディーゼルモードで運転中の構成図である。 図１に示す船舶機関システムを示し、エンジンをガスモードで運転中の構成図である。 同発明の第２実施形態に係る船舶機関システムを示し、エンジンをガスモードで運転中の構成図である。 同発明の第３実施形態に係る船舶機関システムを示し、エンジンをガスモードで運転中の構成図である。 同発明の第４実施形態に係る船舶機関システムを示し、エンジンをガスモードで運転中の構成図である。
　以下、本発明に係る舶用排気ガス浄化装置、及びそれを備える船舶機関システムの第１実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。この図１に示す船舶機関システム１１は、二元燃料ディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」と言うこともある。）１２に舶用排気ガス浄化装置１３を設けたものである。この舶用排気ガス浄化装置１３は、ガスモード及びディーゼルモードのいずれの動作モードでエンジン１２を運転しても、窒素酸化物（ＮＯＸ）濃度が規定値以下である排気ガス１４が大気中に排出されるようにすることができるものである。
　図１に示すように、船舶の機関室内には船舶推進用のエンジン１２が搭載され、このエンジン１２から排出される排気ガス１４は舶用排気ガス浄化装置１３を通って出口ライン２０から大気へ排出される。
　二元燃料ディーゼルエンジン１２は、燃料ガスを燃料として駆動するガスモードと、燃料油を燃料として駆動するディーゼルモードの２つの動作モードを切換えて運転することができるものである。燃料ガスは、例えば天然ガスであり、燃料油は、例えば重油である。
　このエンジン１２をガスモードで運転すると、ディーゼルモードで運転するときよりも窒素酸化物濃度の低い排気ガス１４をエンジン１２から排出することができる。そして、エンジン１２をディーゼルモードで運転すると、ガスモードで運転するときよりも窒素酸化物濃度の高い排気ガス１４がエンジン１２から排出され、このディーゼルモードでは、窒素酸化物の排出規定値（例えば、ＩＭＯ（国際海事機関）によるTier-３（３次規制）等）を超える場合がある。
　また、図１に示すように、エンジン１２には、排気ガス１４を大気中に排出するための排気ライン１５の第１入口ライン１６が接続し、この第１入口ライン１６には、排気タービン過給機２１のタービン部２２が設けられている。
　排気タービン過給機２１は、排気ガス１４が保有するエネルギ（運動エネルギ及び熱エネルギ）を利用してタービン部２２を高速回転させて、その回転力で圧縮機部２３を回転駆動して給気（例えば新気）を圧縮する装置である。この圧縮機部２３で圧縮された加圧空気は、給気管２５を通ってエンジン１２に供給され、燃料の燃焼に使用される。なお、図中の符号２４は、タービン部２２と圧縮機部２３とを互いに連結する回転軸である。
　舶用排気ガス浄化装置１３は、図１に示すように、排気ライン１５、排気ガス浄化部２６、及び排気ライン切換部２７を備えている。
　排気ライン１５は、排気ダクトであり、エンジン１２から排出される排気ガス１４を大気中に排出するためのものである。この排気ライン１５は、エンジン１２をガスモードで運転のときに排気ガス１４を通す第１排気ライン１８と、ディーゼルモードで運転のときに排気ガス１４を通す第２排気ライン１９とを有している。
　そして、図１に示すように、第１及び第２排気ライン１８、１９のそれぞれの入口が第１接続部３１を介して互いに接続すると共に、第１及び第２排気ライン１８、１９のそれぞれの出口が第２接続部３２を介して互いに接続している。また、第１接続部３１は、第２入口ライン１７を介してタービン部２２の出口に接続している。更に、第２接続部３２には、出口ライン２０が接続している。
　排気ガス浄化部２６は、図１に示すように、第２排気ライン１９に設けられ、この第２排気ライン１９を通る排気ガス１４中の窒素酸化物濃度を低減するためのものである。この排気ガス浄化部２６は、例えば尿素ＳＣＲシステムである。
　排気ライン切換部２７は、図２に示すように、エンジン１２から排出される排気ガス１４を第１排気ライン１８に通す第１切換状態、及び図１に示すように、排気ガス１４を第２排気ライン１９に通す第２切換状態に切換え可能なものであり、第１切換弁２８、第２切換弁２９、及び第３切換弁３０を有している。
　第１切換弁２８は、第１排気ライン１８の入口を開閉するためのものであり、第２切換弁２９は、第２排気ライン１９の入口を開閉するためのものである。そして、第３切換弁３０は、第２排気ライン１９の出口を開閉するためのものである。
　そして、第１～第３の各切換弁２８、２９、３０は、エンジン１２から排出されて第１又は第２排気ライン１８又は１９に向かう排気ガス１４が、第２又は第１排気ライン１９又は１８側に漏洩することを抑制するための漏洩抑制機能を有している。少なくとも、第２および第３の各切換弁２９、３０は、エンジン１２から排出されて第１排気ライン１８に向かう排気ガス１４が第２排気ライン１９側に漏洩することを抑制するための漏洩抑制機能を有していることが好ましい。ここで、漏洩抑制機能とは、第１及び第２排気ライン１８、１９の一方を流れる排気ガス１４が第１及び第２排気ライン１８、１９の他方に漏洩することによって、他方の排気ライン（１８又は１９）中での可燃ガスの濃度が爆発下限界を超えるような漏洩が起きない機能をいう。なお、第１～第３の各切換弁２８、２９、３０は、この漏洩抑制機能と共に後述する耐圧機能を有していてもよい。あるいは、漏洩抑制機能に代えて、耐圧機能を有していてもよい。
　例えば、第１～第３の各切換弁２８、２９、３０は、弁体と弁座を有するポペット型の弁であってもよい。この場合、漏洩抑制機能は、第１～第３の各切換弁２８、２９、３０が閉じているときに、弁体と弁座とが互いにシール部材を介して密着する構造によって実現されてもよい。また、第１～第３の各切換弁２８、２９、３０は、ダンパであってもよい。この場合、漏洩抑制機能は、ダンパとこれを収容する配管との間の僅かな隙間によって実現されてもよい。また、第１～第３の各切換弁２８、２９、３０は、複数のダンパを組み合わせ、ダンパの間に加圧空気を送り込むことによって漏洩を防止する切換え弁装置であってもよい。
　上述した耐圧機能は、エンジン１２から排出されて第１排気ライン１８に向かう排気ガス中の未燃焼の可燃ガスの爆発が、第２排気ライン１９側に伝搬することを抑制するための機能である。すなわち、第１～第３の各切換弁２８、２９、３０の耐圧機能は、ガスモードで運転中に、第１排気ライン１８内で排気ガス１４中の未燃焼の可燃ガスが爆発することがあったとしても、この爆発によって、第２排気ライン１９内の排気ガス浄化部２６が損傷しないように保護することができる剛性を有する機能である。例えば、耐圧機能は、第１～第３の各切換弁２８、２９、３０に、第１排気ライン１８側で爆発があったとき、その爆発が第２排気ライン１９側に伝搬させない強度を持たせることによって実現できる。
　次に、上記のように構成された舶用排気ガス浄化装置１３、及びそれを備える船舶機関システム１１の作用を説明する。図１及び図２に示す船舶機関システム１１によると、図２に示すガスモード及び図１に示すディーゼルモードのいずれの動作モードで二元燃料ディーゼルエンジン１２を運転しても、窒素酸化物濃度（ＮＯＸ濃度）が規定値以下の排気ガス１４が大気中に排出されるようにすることができる。
　図２に示すように、エンジン１２をガスモードで運転するときは、排気ライン切換部２７を第１切換状態（第１切換弁２８が開、第２切換弁２９が閉、第３切換弁３０が閉）に切換える。これによって、窒素酸化物濃度が規定値以下の排気ガス１４を、排気ガス浄化部２６が設けられていない第１排気ライン１８に通して大気中に排出することができる。この第１排気ライン１８には、排気ガス浄化部２６が設けられていないので、この第１排気ライン１８内で排気ガス１４中の未燃焼の可燃ガスが爆発することがあっても、この爆発によって排気ガス浄化部２６が損傷することがない。
　そして、図１に示すように、エンジン１２をディーゼルモードで運転するときは、排気ライン切換部２７を第２切換状態（第１切換弁２８が閉、第２切換弁２９が開、第３切換弁３０が開）に切換える。これによって、窒素酸化物濃度が規定値を超える排気ガス１４を、排気ガス浄化部２６が設けられている第２排気ライン１９に通して浄化して、その窒素酸化物濃度が規定値以下となった排気ガス１４を大気中に排出することができる。このディーゼルモードでは、第２排気ライン１９内で排気ガス浄化部２６を損傷させるほどの排気ガス１４の爆発が起こることが無いので、排気ガス１４の爆発によって排気ガス浄化部２６が損傷することがない。
　従って、この図１及び図２に示す船舶機関システム１１によると、二元燃料ディーゼルエンジン１２を運転するときに、大気中に排出される排気ガス１４の窒素酸化物濃度が規定値以下となるようにすることができる動作モードとして、ガスモード及びディーゼルモードのいずれの動作モードでも選択することができる。
　ただし、図には示さないが、窒素酸化物濃度が規定値を超える排気ガス１４を大気中に排出することが許されている場合は、排気ライン切換部２７を第１切換状態に切換えて、エンジン１２をディーゼルモードで運転することができる。
　そして、図１及び図２に示す排気ライン切換部２７の第１～第３の各切換弁２８、２９、３０は、エンジン１２から排出されて第１又は第２排気ライン１８又は１９に向かう排気ガス１４が、第２又は第１排気ライン１９又は１８側に漏洩することを抑制するための密封機能を有している。
　このようにすると、例えばエンジン１２をガスモードで運転中であって排気ライン切換部２７が図２に示す第１切換状態のときに、エンジン１２から排出されて第１排気ライン１８に向かう排気ガス１４が、第２排気ライン１９側に漏洩することを抑制することができる。これによって、排気ガス１４が第２排気ライン１９側に漏洩して、第２排気ライン１９内で排気ガス１４中の未燃焼の可燃ガスが爆発することを防止でき、爆発による排気ガス浄化部２６の損傷を防止できる。
　そして、図１に示すように、例えばエンジン１２をディーゼルモードで運転中であって排気ライン切換部２７が第２切換状態のときに、エンジン１２から排出されて第２排気ライン１９に向かう排気ガス１４が、第１排気ライン１８側に漏洩することを抑制することができる。これによって、排気ガス１４が第１排気ライン１８側に漏洩して、窒素酸化物濃度が規定値を超える排気ガス１４が大気中に排出されることを防止できる。
　また、図１に示すように、第１及び第２排気ライン１８、１９のそれぞれの入口が互いに接続すると共に、第１及び第２排気ライン１８、１９のそれぞれの出口が互いに接続する構造であるので、第１及び第２排気ライン１８、１９を簡単な構成でコンパクトに設計することができ、これによって、安価でコンパクトな舶用排気ガス浄化装置１３を提供することができる。
　次に、図３を参照して本発明に係る船舶機関システムの第２実施形態を説明する。この図３に示す第２実施形態の船舶機関システム３５と、図２に示す第１実施形態の船舶機関システム１１とが相違するところは、エンジン１２をガスモードで運転中に、図２に示す第１実施形態では、第２排気ライン１９内に送風していないのに対して、図３に示す第２実施形態では、第２排気ライン１９内に送風しているところである。
　この図３に示す第２実施形態において、第２排気ライン１９内に送風する構成は、エンジン１２をガスモードで運転中に、排気ガス１４が第１排気ライン１８を通って大気に排出されているときに、送風機による送風、船内の空気圧縮機からの加圧空気、又はエンジン１２用の給気管２５内の給気の一部を第２排気ライン１９内に流入させて、当該第２排気ライン１９内に未燃焼ガスが流入することを防止するためのものである。これにより、第２排気ライン１９内に流入された空気は、排気ライン切換部２７を介して第１排気ライン１８側に流出する。
　このようにすると、エンジン１２をガスモードで運転中に、第１排気ライン１８を通って大気に排出される未燃焼の可燃ガスを含む排気ガス１４の一部が第２排気ライン１９内に侵入することを防止でき、第２排気ライン１９内で排気ガス１４中の未燃焼の可燃ガスが爆発して排気ガス浄化部２６が損傷することを防止できる。
　次に、図４を参照して本発明に係る船舶機関システムの第３実施形態を説明する。この図４に示す第３実施形態の船舶機関システム３７と、図２に示す第１実施形態の船舶機関システム１１とが相違するところは、エンジン１２をガスモードで運転中に、図２に示す第１実施形態では、第２排気ライン１９内の圧力を第１排気ライン１８内よりも高めるように構成していないのに対して、図４に示す第３実施形態では、第２排気ライン１９内の圧力を、船内の空気圧縮機又はエンジン用給気管２５からの加圧空気によって第１排気ライン１８内よりも高圧にする構成としたところである。
　この図４に示す第３実施形態において、第２排気ライン１９内の圧力を第１排気ライン１８内よりも高圧にする構成は、エンジン１２をガスモードで運転中に、船内の空気圧縮機からの加圧空気の所定の空気圧（第１排気ライン１８内よりも高い圧力）を第２排気ライン１９内に付与するようにしたものである。図４において、太い斜線で示されている第２排気ライン１９が高圧となっている部分である。
　このようにすると、エンジン１２をガスモードで運転中に、第１排気ライン１８を通っている未燃焼の可燃ガスを含む排気ガス１４が第２排気ライン１９内に侵入することを防止できる。これによって、第２排気ライン１９内で排気ガス１４中の未燃焼の可燃ガスが爆発して排気ガス浄化部２６が損傷することを防止できる。
　次に、図５を参照して本発明に係る船舶機関システムの第４実施形態を説明する。この図５に示す第４実施形態の船舶機関システム３９は、図２に示す第１実施形態の船舶機関システム１１において、第１排気ライン１８に排熱回収装置４０及び第４切換弁４２を設け、かつ、排気ライン１５の出口ライン２０にサイレンサ４１を設けたものである。
　このようにすると、サイレンサ４１によって排気音を和らげることができ、騒音の低減を図ることができる。そして、排熱回収装置４０によって回収された排熱を例えば船内のボイラに使用することができる。また、排熱回収装置４０を第２排気ライン１９ではなく、第１排気ライン１８に設けることによって、熱回収効率を向上させることができる。
　その理由は、第２排気ライン１９では、排気ガス浄化部２６の影響で排気ガス１４の温度が下がっているからであり、また、排気ガス浄化部２６を通った後の排気ガス１４を排熱回収装置４０に通すと、排気ガス浄化に用いる薬品（尿素等）の影響や、燃料油の排気ガスに含まれる硫酸成分（硫酸成分は、燃料ガスの排気ガスには含まれていない。）による腐食の恐れがあるからである。
　ただし、図５に示す第４実施形態では、排熱回収装置４０及びサイレンサ４１の両方を設けたが、これに代えていずれか一方を設けたものとしてもよい。そして、第４切換弁４２を設けたが、これを省略してもよい。
　以上のように、本発明に係る舶用排気ガス浄化装置及び船舶機関システムは、ガスモード及びディーゼルモードのいずれの動作モードで二元燃料ディーゼルエンジンを運転しても、窒素酸化物濃度が規定値以下である排気ガスが大気中に排出されるようにすることができ、しかも、ガスモードで運転中に、排気ガス中の未燃焼の可燃ガスが爆発することがあったとしても、排気ガス浄化装置が損傷することを防止できる優れた効果を有し、このような舶用排気ガス浄化装置及び船舶機関システムに適用するのに適している。
　１１　船舶機関システム
　１２　二元燃料ディーゼルエンジン
　１３　舶用排気ガス浄化装置
　１４　排気ガス
　１５　排気ライン
　１６　第１入口ライン
　１７　第２入口ライン
　１８　第１排気ライン
　１９　第２排気ライン
　２０　出口ライン
　２１　排気タービン過給機
　２２　タービン部
　２３　圧縮機部
　２４　回転軸
　２５　給気管
　２６　排気ガス浄化部
　２７　排気ライン切換部
　２８　第１切換弁
　２９　第２切換弁
　３０　第３切換弁
　３１　第１接続部
　３２　第２接続部
　３５、３７、３９　船舶機関システム
　４０　排熱回収装置
　４１　サイレンサ
　４２　第４切換弁

Claims (8)

  1. 　燃料ガスを燃料として駆動するガスモードと燃料油を燃料として駆動するディーゼルモードの２つの動作モードを切換えて運転することができる二元燃料ディーゼルエンジンに使用する舶用排気ガス浄化装置において、
    　前記エンジンから排出される排気ガスを大気中に排出するためのものであり、ガスモードで運転するときに排気ガスを通す第１排気ライン、及びディーゼルモードで運転するときに排気ガスを通す第２排気ラインを有する排気ラインと、
    　前記第２排気ラインに設けられ、当該第２排気ラインを通る排気ガス中の窒素酸化物を低減するための排気ガス浄化部と、
    　排気ガスを前記第１排気ラインに通す第１切換状態、及び排気ガスを前記第２排気ラインに通す第２切換状態に切換え可能な排気ライン切換部とを備えることを特徴とする舶用排気ガス浄化装置。
  2. 　前記排気ライン切換部は、前記エンジンから排出されて前記第１排気ラインに向かう排気ガスが前記第２排気ライン側に漏洩することを抑制するための漏洩抑制機能を有することを特徴とする請求項１に記載の舶用排気ガス浄化装置。
  3. 　前記排気ライン切換部は、前記第１排気ラインの排気ガスの爆発が、前記第２排気ライン側に伝搬することを抑制するための耐圧機能を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の舶用排気ガス浄化装置。
  4. 　前記エンジンをガスモードで運転中に、排気ガスが前記第１排気ラインを通って大気に排出されているときに、送風機による送風、船内の空気圧縮機からの加圧空気、又は前記エンジン用の給気を前記第２排気ライン内に流入させて、当該第２排気ライン内の空気を前記排気ライン切換部を介して前記第１排気ライン側に流出させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の舶用排気ガス浄化装置。
  5. 　前記エンジンをガスモードで運転中に、前記第２排気ライン内の圧力を、船内の空気圧縮機又はエンジン用の給気管からの加圧空気によって前記第１排気ライン内よりも高圧にしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の舶用排気ガス浄化装置。
  6. 　前記第１排気ラインに設けられた排熱回収装置、及び、前記排気ラインの出口ラインに設けられたサイレンサの少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の舶用排気ガス浄化装置。
  7. 　前記第１及び第２排気ラインのそれぞれの入口が互いに接続すると共に、前記第１及び第２排気ラインのそれぞれの出口が互いに接続し、
    　前記排気ライン切換部は、前記第１及び第２排気ラインのそれぞれの入口を開閉すると共に、前記第１排気ラインの出口及び前記第２排気ラインの出口の一方又は両方を開閉する構成であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の舶用排気ガス浄化装置。
  8. 　請求項１乃至７のいずれかに記載の舶用排気ガス浄化装置と、それを使用する二元燃料ディーゼルエンジンとを備えることを特徴とする船舶機関システム。
PCT/JP2014/005288 2013-10-17 2014-10-17 舶用排気ガス浄化装置及び船舶機関システム Ceased WO2015056452A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015542524A JP6427103B2 (ja) 2013-10-17 2014-10-17 舶用排気ガス浄化装置及び船舶機関システム
CN201480057077.0A CN105612323B (zh) 2013-10-17 2014-10-17 船舶用排气净化装置以及船舶发动机系统
KR1020167012337A KR101803445B1 (ko) 2013-10-17 2014-10-17 선박용 배기 가스 정화 장치 및 선박 기관 시스템

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-216113 2013-10-17
JP2013216113 2013-10-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015056452A1 true WO2015056452A1 (ja) 2015-04-23

Family

ID=52827908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/005288 Ceased WO2015056452A1 (ja) 2013-10-17 2014-10-17 舶用排気ガス浄化装置及び船舶機関システム

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6427103B2 (ja)
KR (1) KR101803445B1 (ja)
CN (1) CN105612323B (ja)
WO (1) WO2015056452A1 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015161461A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 三菱重工業株式会社 混焼エンジン用排熱回収装置および混焼エンジン用排熱回収装置の制御方法
CN107063773A (zh) * 2015-12-10 2017-08-18 株式会社堀场制作所 排气测量装置和排气测量装置的控制方法
JP2018013122A (ja) * 2016-07-20 2018-01-25 マン・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー 内燃機関の運転方法及び内燃機関
JP2018119514A (ja) * 2017-01-27 2018-08-02 ヤンマー株式会社 排気ガス浄化装置
EP3431731A1 (en) * 2017-07-18 2019-01-23 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Nox sensor protection for an internal combustion engine
EP3754171A1 (en) * 2015-09-16 2020-12-23 Yanmar Co., Ltd. Engine device
WO2023195260A1 (ja) * 2022-04-06 2023-10-12 三菱重工業株式会社 スリップメタン処理システム及びエンジンシステム
JP2024053601A (ja) * 2022-10-04 2024-04-16 三菱重工業株式会社 エンジンシステム、船舶

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107281938B (zh) * 2017-06-14 2020-11-03 北京福田戴姆勒汽车有限公司 尾气处理管道
KR102781028B1 (ko) * 2020-01-15 2025-03-18 한화오션 주식회사 스크러버 댐퍼 제어 시스템 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010069999A (ja) * 2008-09-17 2010-04-02 Yanmar Co Ltd 船舶におけるエンジンの排気ガス浄化システム
JP2011185173A (ja) * 2010-03-09 2011-09-22 Toyota Motor Corp 内燃機関
JP2013007335A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Ihi Corp 脱硝装置
JP2013184517A (ja) * 2012-03-06 2013-09-19 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 電気推進船

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1714323A (en) * 1927-11-08 1929-05-21 Nufold Furniture Company Folding chair
JP2003144853A (ja) * 2001-11-12 2003-05-20 Nippon Shokubai Co Ltd 排ガス処理方法および装置
ATE336648T1 (de) * 2002-12-11 2006-09-15 Clean Air Power Inc Katalytisches wärmedämmsystem für mehrbrennstoffmotor
CN102159455B (zh) * 2008-09-17 2014-04-30 洋马株式会社 船舶的发动机的废气净化系统
US9140161B2 (en) * 2010-06-07 2015-09-22 Alset Ip S A R.L. Bi-fuel engine with variable air fuel ratio

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010069999A (ja) * 2008-09-17 2010-04-02 Yanmar Co Ltd 船舶におけるエンジンの排気ガス浄化システム
JP2011185173A (ja) * 2010-03-09 2011-09-22 Toyota Motor Corp 内燃機関
JP2013007335A (ja) * 2011-06-24 2013-01-10 Ihi Corp 脱硝装置
JP2013184517A (ja) * 2012-03-06 2013-09-19 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 電気推進船

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015161461A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 三菱重工業株式会社 混焼エンジン用排熱回収装置および混焼エンジン用排熱回収装置の制御方法
EP3754171A1 (en) * 2015-09-16 2020-12-23 Yanmar Co., Ltd. Engine device
CN107063773A (zh) * 2015-12-10 2017-08-18 株式会社堀场制作所 排气测量装置和排气测量装置的控制方法
JP2018013122A (ja) * 2016-07-20 2018-01-25 マン・ディーゼル・アンド・ターボ・エスイー 内燃機関の運転方法及び内燃機関
JP2018119514A (ja) * 2017-01-27 2018-08-02 ヤンマー株式会社 排気ガス浄化装置
WO2018139023A1 (ja) * 2017-01-27 2018-08-02 ヤンマー株式会社 排気ガス浄化装置
US10895188B2 (en) 2017-01-27 2021-01-19 Yanmar Power Technology Co., Ltd. Exhaust gas purifier
EP3431731A1 (en) * 2017-07-18 2019-01-23 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Nox sensor protection for an internal combustion engine
WO2023195260A1 (ja) * 2022-04-06 2023-10-12 三菱重工業株式会社 スリップメタン処理システム及びエンジンシステム
JP2024053601A (ja) * 2022-10-04 2024-04-16 三菱重工業株式会社 エンジンシステム、船舶

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2015056452A1 (ja) 2017-03-09
CN105612323B (zh) 2018-06-12
CN105612323A (zh) 2016-05-25
KR101803445B1 (ko) 2017-12-28
KR20160060769A (ko) 2016-05-30
JP6427103B2 (ja) 2018-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6427103B2 (ja) 舶用排気ガス浄化装置及び船舶機関システム
JP5536180B2 (ja) 排気ガス浄化装置
US20110061380A1 (en) Motor Vehicle Internal Combustion Engine EGR Loop
JP5801808B2 (ja) 内燃エンジン装置
WO2012050202A1 (ja) 舶用排気ガス脱硝装置
WO2017213044A1 (ja) 船体構造
CN102200075B (zh) 具有内燃发动机的机动车辆及其操作方法
JP2013184517A (ja) 電気推進船
EP2071144A1 (en) Piston-type internal combustion engine
EP3527798B1 (en) Gas engine system
JP2016044675A (ja) ドライブユニット及びその操作方法
WO2017175651A1 (ja) 舶用エンジンシステムおよび船舶
JP4511845B2 (ja) 過給機付内燃機関
EP2527612A1 (en) Internal combustion engine for ship
KR102162893B1 (ko) Egr 유닛 및 엔진 시스템
KR101303008B1 (ko) 엔진 배기시스템 및 그 제어방법과 이를 갖춘 선박
KR20150092916A (ko) 2-행정 디젤 엔진용 능동형 scr 시스템
KR102718845B1 (ko) 메탄산화촉매 시스템 통합형 선박용 엔진
KR101518290B1 (ko) 선박의 질소산화물 저감 시스템
WO2020246424A1 (ja) エンジンシステム
WO2013175056A1 (en) Method and arrangement for preventing clogging of exhaust system components
JPH09287415A (ja) ディーゼルエンジン排ガス再燃コンバインドプラント
JP2017044071A (ja) 内燃機関の排気装置、これを備えた船舶
DK201500701A1 (en) Large two-stroke engine having a valve arrangement
KR20180036309A (ko) 선박용 배기가스 배출장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14854480

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015542524

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20167012337

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14854480

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1