专利名称：柴油发动机的低温动作脱硝装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低温动作脱硝装置，其适用于船用大型柴油发动机的低温动作脱硝催化剂的再生装置，尤其涉及一种具有脱硝催化剂的再生机构的低温动作脱硝装置，在柴油主发动机的排气通路上设置脱硝催化剂，并列地由多个开闭阀分别对所述脱硝催化剂进行开闭，当排气温度在规定温度以下时，脱硝催化剂的再生机构进行动作。
背景技术：
图5表示船用大型柴油发动机的低温动作脱硝装置的一个例子。在图5中，I为柴油主发动机，该柴油主发动机I的排气主通路2a被分为多个排气通路3，在各排气通路3上设置利用开闭阀13分别开闭的脱硝催化剂12。4为从所述排气主通路2使所述脱硝催化剂12旁通并与排气出口通路22连接的支路通路，在该支路通路4上设置支路阀5。7为所述各脱硝催化剂12出口的排气出口通路。在所述船用大型的柴油主发动机I中，通常排气温度在300°C以下，比较低，因此，在选择还原式的脱硝装置中，产生硫酸铵(酸性硫安)，其使催化剂表面中毒，产生脱硝率下降的问题。催化剂表面中毒的硫酸铵可以通过形成高温而从催化剂表面除去，将其称为再生。如所述那样，在所述的船用大型的柴油主发动机I上，增压器后的排气温度在300°C以下，比较低，因此，在选择还原式的脱硝装置中，存在产生硫酸铵，其使催化剂表面中毒的问题，为了避免所述硫酸铵的中毒引起的脱硝率的下降，实现长时间运转，需要进行再生。并且，作为避免所述硫酸铵的中毒引起的脱硝率的下降的手段之一，提供一种当再生时使排气燃烧来提高排气温度的手段。例如在专利文献I (日本特开平5-285343号公报)中公开一种技术，该技术的目的在于提供一种SCR式脱硝装置，其以船用双循环柴油发动机为首，也可以用于排气温度低的柴油发动机，所述SCR式脱硝装置以这样的方式构成，利用绝热隔壁将含有氨的气体流入的主体壳体内部分为多个气体流路，在各气体流路上设置入口气闸(夕一)和出口气闸，在各气体流路的内部收纳催化剂单元，在所述入口气闸和催化剂单元之间设有带开闭阀的高温气体喷嘴，通过打开所述入口气闸以及出口气闸，含有氨的气体通过催化剂单元，通过紧闭所述入口气闸以及出口气闸并且打开高温气体喷嘴的开闭阀，催化剂单元被加热从而再生。但是，由于所述现有技术的构造是将主体壳体分割为多个气体流路，在各气体流路上设置入口气闸、催化剂单元以及开闭阀和高温气体喷嘴，切换该开闭阀7以及高温气体喷嘴，所以装置复杂且成本高。此外，在专利文献I中，表示了 I台主柴油发动机的排气温度管理，关于主柴油发动机和另一台的柴油发动机的关系，并未表述。
发明内容
本发明鉴于所述现有技术的课题而提出，其目的在于提供一种低温动作脱硝装置，在船用大型的柴油主发动机中，其通过使该柴油主发动机和其他的柴油发动机进行组合，可以用简单的装置且低成本的装置实现使因硫酸铵的产生而下降的催化剂性能再生的机构。本发明为了解决所述的课题，提供一种低温动作脱硝装置，其将柴油主发动机的排气主通路分割为多个排气通路，在该分割的各排气通路上设置脱硝催化剂，利用第一开闭阀对所述脱硝催化剂分别进行通气控制，并且该脱硝催化剂根据排气的温度的高低而选择性地进行再生，其特征在于，所述低温动作脱硝装置具有第二柴油发动机(例如，发电用柴油发动机)，所述第二柴油发动机独立于所述柴油主发动机设置，当所述脱硝催化剂再生时，第二柴油发动机被设定成排气的温度超过所 述脱硝催化剂的可再生温度；连结通路，其连结该第二柴油发动机的排气通路和所述分割的各排气通路；第二开闭阀，其设置在该连结通路上；以及控制器，当所述柴油主发动机的脱硝催化剂再生时，所述控制器对所述第一开闭阀和第二开闭阀进行开闭控制，使第二柴油发动机的排气流通至在经所述第二开闭阀对应的各排气通路上设置的脱硝催化剂(使脱硝催化剂的温度上升至可再生温度)，从而进行该脱硝催化剂的再生。此外，本发明具体优选如以下方式构成。(I)在所述多个脱硝催化剂的入口以及出口设置NOx浓度计，并且所述控制器根据这两个NOx浓度计检测出的NOx浓度检测值算出其浓度差，当该NOx浓度差小于预先设定的容许浓度差时，打开所述第二开闭阀，使所述第二柴油发动机的排气流通至脱硝催化剂，进行该脱硝催化剂的再生。(2)设置对所述各脱硝催化剂入口侧以及出口侧的排气的温度进行检测的催化剂前后的排气温度传感器，并且所述控制器根据所述催化剂的入口侧和出口侧的各排气温度传感器检测出的温度检测值来算出其排气温度差，当该排气温度差大于预先设定的容许温度差时，打开所述第二开闭阀，使所述第二柴油发动机的排气流通至脱硝催化剂，进行该脱硝催化剂的再生。(3)在所述低温动作脱硝装置中，设置对所述柴油主发动机的总转速进行测量的转速表，并且所述控制器在所述转速表的转速达到预先设定的转速时，打开所述第二开闭阀使所述第二柴油发动机的排气流通至脱硝催化剂，进行该脱硝催化剂的再生。(4)在所述低温动作脱硝装置中，设置对所述柴油主发动机的总转速进行测量的转速表，并且所述控制器按照所述转速表测量的各个恒定转速依次开闭控制在所述分割的各排气通路上设置的第一开闭阀和在连结该各排气通路的连结通路上设置的第二开闭阀，依次流通向经所述打开的各第二开闭阀而对应的排气通路上设置的脱硝催化剂，进行对应的脱硝催化剂的再生。根据本发明，通过控制器的控制(开闭控制在所述分割的各排气通路上设置的第一开闭阀和在连结该各排气通路的连结通路上设置的第二开闭阀)，将温度始终高于柴油主发动机的排气温度的、独立于柴油主发动机设置的第二柴油发动机的排气利用到所述主发动机的脱硝催化剂的再生时，由此，在低温的脱硝催化剂的再生中可以利用该发电用柴油发动机的高温的排气热。由此，仅通过追加连结从第二柴油发动机(发电用柴油发动机)至低温的脱硝催化剂的配管这样一种简单的装置且低成本的装置，就能够提供一种提高排气温度并且使因硫酸铵的产生而下降的催化剂性能再生的手段。使用独立于所述柴油主发动机设置的发电用柴油发动机的排气热，进行低温的脱硝催化剂的再生的机构，和进行该低温的脱硝催化剂的再生的所述控制器，也可以构成为当NOx浓度差变小而脱硝催化剂的功能下降时进行脱硝催化剂的再生，或者也可以预先监视所述催化剂的入口侧和出口侧的排气温度差，在催化剂出口侧的排气温度下降时，打开该开闭阀而将所述发电用柴油发动机的排气供应给该脱硝催化剂，从而进行脱硝催化剂的再生，进而也可以当转速表累计的转速达到预先设定的再生转速时，自动地进行再生，哪一种方式都可以利用现存的传感器来实现简单装置且降低成本。此外还可以构成为设置测量所述柴油主发动机的总转速的转速表，按照该转速表 测量的各个恒定转速将来自所述发电用柴油发动机的排气依次供应给在所述分割的各排气通路上设置的脱硝催化剂。这样的话，只要精度良好地设定所述恒定转速，就可以更简单地进行再生。
图I是本发明的实施例的船用大型柴油发动机的低温动作脱硝装置的整体构成图；图2是本发明的第二实施例的低温动作脱硝装置的控制模块图；图3是本发明的第三实施例的低温动作脱硝装置的控制模块图；图4是本发明的第四实施例的低温动作脱硝装置的控制模块图；图5是表示船用大型柴油发动机的低温动作脱硝装置的I例的整体构成图。
具体实施例方式以下，使用图示的实施例详细说明本发明。但是，本实施例所述的构成零件的尺寸、材质、形状、其相对配置等不限于特定的记载，不存在仅限于本发明的范围的意思，只是说明例。图I是本发明的实施例的船用大型柴油发动机的低温动作脱硝催化剂装置的整体构成图。并且，所述图I包括并表示所述实施例I 实施例5。(实施例I)在图I中，I为柴油主发动机，该柴油主发动机I的排气主通路2被分割为多个排气通路3，在各排气通路3上设置利用开闭阀13分别进行开闭的低温动作的脱硝催化剂
12。对该脱硝催化剂12的排气入口温度为300°C左右，比较低。4为支路通路，其从所述排气主通路2绕过所述脱硝催化剂12旁通并连接到排气出口通路22上。在该支路通路4上设置支路阀5。7为所述各脱硝催化剂12出口的排气出口通路，与所述支路通路4 一起合流到所述排气出口通路22。
在各排气出口通路7上设置开闭用的气闸9。14是发电用柴油发动机(以下称为DG)，在I艘船上设置多台。该DG14独立于所述柴油主发动机I如所述那样设置多台，排气温度保持为比所述脱硝催化剂12的温度高的温度(约350°C左右)。在本实施例中，10为控制器，打开对排气通路16的管路进行开闭的开闭阀17，利用DG排气通路16，使来自所述DG14的高温(约350°C左右)的排气供应给排气入口温度为300°C左右比较低的各脱硝催化剂12。此外，18为DG支路通路，其绕过所述脱硝催化剂12旁通并与排气出口通路22合流。在该DG支路通路18上设置DG支路阀19。S卩，在图I中，所述控制器10在再生中的脱硝催化剂12(最下方的脱硝催化剂) 中，打开所述DG14的开闭阀17，脱硝催化剂12的开闭阀13关闭，使高温(约350°C左右)的排气从DG14通过DG排气通路16供应给脱硝催化剂12，进行该脱硝催化剂12的再生。21还是与所述控制器10连接的转速表(積算回転計)。因此，根据所述的实施例，通过控制器10，将排气温度(约350°C左右)始终比柴油主发动机I高的、独立于该柴油主发动机设置的发电用柴油发动机(DG) 14的排气用于所述主发动机I的脱硝催化剂12的再生时，由此，在低温的脱硝催化剂12的再生中，可以利用该DG14的高温的排气热。因此，仅通过追加从DG14至低温的脱硝催化剂12为止的配管16等这样简单的装置且低成本的装置，就可以提高排气温度并使因硫酸铵的产生而下降的催化剂性能再生。(实施例2)图2是本发明的第二实施例的低温动作脱硝装置的控制模块图。在图2以及之前参照的图I中，在柴油主发动机I的排气通路3的各脱硝催化剂12的入口以及出口设置NOx浓度计6a、6b，并且将来自这两个NOx浓度计6a、6b的NOx浓度检测值输入给控制器10。在图2中，在所述控制器10的NOx浓度差算出部101算出所述NOx浓度计6a和NOx浓度计6b的NOx浓度差，并输入到NOx浓度差比较部103。102为NOx浓度差设定部，所述NOx浓度差的容许值即脱硝催化剂12的功能下降的NOx浓度差的容许值被预先设定。在所述NOx浓度差比较部103比较所述NOx浓度差的算出值和NOx浓度差的容许值，当该NOx浓度差的算出值比预先设定的容许浓度差小时，在开闭阀操作部104将开闭阀17的开始信号送到该开闭阀17。此外，此时开闭阀13关闭。接收了所述开始信号的开闭阀17打开，将来自所述高温的DG14的排气供应给该脱硝催化剂12。因此，根据所述的第二实施例，通过控制器10的控制，所述脱硝催化剂12的、NOx浓度差的算出值和NOx浓度差的容许值的NOx浓度差变小，将来自DG14的高温的排气供应给脱硝催化剂12的功能下降了的脱硝催化剂12，可以进行脱硝催化剂12的再生。(实施例3)图3是本发明的第三实施例的低温动作脱硝装置的控制模块图。在图3以及之前参照的图I中，11为检测所述催化剂入口的排气的温度的催化剂前温度传感器，8为检测各脱硝催化剂出口的排气的温度的催化剂后排气温度传感器，利用所述排气温度传感器11、8检测到的温度检测值被输入给控制器10的排气温度差算出部106。107为排气温度差设定部，对表示所述各脱硝催化剂12的温度过于低下的情况的容许温度差、即需要从DG14供应高温排气的排气温度差进行设定。在所述排气温度差算出部106中，比较所述催化剂前后排气温度的温度差的算出值和所述排气温度差设定部107的容许值，当该排气温度差的算出值大于预先设定的容许温度差时，将信号输出给开闭阀操作部109。另一方面，向开闭阀操作部109中经由再生排气比较部121通过排气量传感器25输入DG14的排气量的检测值，向开闭阀操作部109中经由再生排气比较部121通过DG温度传感器20输入DG排气温度，当该排气量的检测值和DG排气温度达到预先在再生排气设定部122设定的容许值，并且大于在所述排气温度差算出部106预先设定的容许温度差时，将开闭阀17的开始信号送到该开闭阀17。 接收了所述开始信号的开闭阀17打开，开闭阀13关闭，由此将来自所述高温的DG14的排气供应给该脱硝催化剂12。因此，根据所述的第三实施例，通过控制器10预先监视催化剂前后排气温度的排气温度差，当催化剂后排气温度降低时并且排气量的检测值达到预先设定的容许值时，通过打开该开闭阀17，将所述DG14的高温的排气供应给该脱硝催化剂12，由此可以进行脱硝催化剂12的再生。(实施例4)图4是本发明的第四实施例的低温动作脱硝装置的控制模块图。在图4以及之前参照的图I中，设置对所述柴油主发动机I的总转速进行测量的转速表21，将该转速表21的测量值输入控制器10。在控制器10的再生转速设定部111保持预先设定的再生转速，转速比较部110对所述转速表21的测量值和再生转速设定部111的再生转速进行比较，将其结果输入到所述开闭阀操作部109。在开闭阀操作部112中，当转速表的转速的测量值达到预先设定的再生转速时，打开达到该再生转速的脱硝催化剂12的所述开闭阀17进行再生。此外，此时，开闭阀13关闭。因此，根据所述的第四实施例，当利用转速表21测量的累积(積算)转速达到预先设定的再生转速时，由于通过开闭阀操作部112自动地进行再生，所以操作极其简单。(实施例5)此外，在图4中，设置测量所述柴油主发动机I的总转速的转速表21，按照由转速表21测量的各个恒定转速，按照所述转速表21的各个恒定转速，依次开闭控制在所述分割的各排气通路3…上设置的开闭阀13…和在连结通路16…上设置的开闭阀17…(也可以切换控制开闭阀13…和开闭阀17…，或者也可以仅开闭控制开闭阀17…。)，都依次通过经所述开闭阀17…对应的在各排气通路3…上设置的脱硝催化剂，顺次使对应的脱硝催化剂12…再生。这样的话，只要精度良好地设定所述恒定转速，就可以更简单地进行再生。工业上的利用可能性
根据本发明，可以提供一种低温动作脱硝装置，其在船用大型的柴油主发动机中，通过使该发动机与其他的发动机组合，可以用简单的装置且低成本的装置实现将因硫酸铵的产生而下降的催化剂性能再生的机构。权利要求
1.一种低温动作脱硝装置，其将柴油主发动机的排气主通路分割为多个排气通路，在该分割的各排气通路上设置脱硝催化剂，利用第一开闭阀对所述脱硝催化剂分别进行通气控制，并且该脱硝催化剂根据排气的温度的高低而选择性地进行再生，其特征在于， 所述低温动作脱硝装置具有 第二柴油发动机，所述第二柴油发动机独立于所述柴油主发动机设置，当所述脱硝催化剂再生时，第二柴油发动机被设定成排气的温度超过所述脱硝催化剂的可再生温度； 连结通路，其连结该第二柴油发动机的排气通路和所述分割的各排气通路； 第二开闭阀，其设置在该连结通路上；以及 控制器，当所述柴油主发动机的脱硝催化剂再生时，所述控制器对所述第一开闭阀和第二开闭阀进行开闭控制，使第二柴油发动机的排气流通至在经所述第二开闭阀对应的各排气通路上设置的脱硝催化剂(使脱硝催化剂的温度上升至可再生温度)，从而进行该脱硝催化剂的再生。
2.如权利要求I所述的低温动作脱硝装置，其特征在于， 在所述多个脱硝催化剂的入口以及出口设置NOx浓度计，并且所述控制器根据这两个NOx浓度计检测出的NOx浓度检测值算出其浓度差，当该NOx浓度差小于预先设定的容许浓度差时，打开所述第二开闭阀，使所述第二柴油发动机的排气流通至脱硝催化剂，进行该脱硝催化剂的再生。
3.如权利要求I所述的低温动作脱硝装置，其特征在于， 设置对所述各脱硝催化剂入口侧以及出口侧的排气的温度进行检测的催化剂前后的排气温度传感器，并且所述控制器根据所述催化剂的入口侧和出口侧的各排气温度传感器检测出的温度检测值来算出其排气温度差，当该排气温度差大于预先设定的容许温度差时，打开所述第二开闭阀，使所述第二柴油发动机的排气流通至脱硝催化剂，进行该脱硝催化剂的再生。
4.如权利要求I所述的低温动作脱硝装置，其特征在于， 设置对所述柴油主发动机的总转速进行测量的转速表，并且所述控制器在所述转速表的转速达到预先设定的转速时，打开所述第二开闭阀使所述第二柴油发动机的排气流通至脱硝催化剂，进行该脱硝催化剂的再生。
5.如权利要求I所述的低温动作脱硝装置，其特征在于， 设置对所述柴油主发动机的总转速进行测量的转速表，并且所述控制器按照所述转速表测量的各个恒定转速依次开闭控制在所述分割的各排气通路上设置的第一开闭阀和在连结该各排气通路的连结通路上设置的第二开闭阀，依次流通向经所述打开的各第二开闭阀而对应的排气通路上设置的脱硝催化剂，进行对应的脱硝催化剂的再生。
6.(追加)如权利要求I至5中任一项所述的低温动作脱硝装置，其特征在于， 所述第二柴油发动机为发电用柴油发动机。
全文摘要
本发明提供一种具有低温动作脱硝催化剂的再生机构的低温动作脱硝装置，在船用大型的柴油主发动机中，可以以简单的装置并且低成本的装置实现将因硫酸铵的产生而下降的催化剂性能再生的机构。该具有脱硝催化剂的再生机构的低温动作脱硝装置，在柴油主发动机的排气通路上设置脱硝催化剂，并列地利用多个开闭阀对脱硝催化剂进行分别开闭，当排气温度在规定温度以下时，脱硝催化剂的再生机构进行动作，在所述低温动作脱硝装置中，其特征在于，当所述脱硝催化剂再生时，对于独立于所述柴油主发动机设置的排气温度超过所述规定温度的发电用柴油发动机的排气，打开所述开闭阀使该排气流通至脱硝催化剂，并且使脱硝催化剂的温度上升从而进行该脱硝催化剂的再生。
文档编号F01N3/24GK102741514SQ20098010090
公开日2012年10月17日 申请日期2009年3月11日 优先权日2008年3月18日
发明者三柳晃洋, 平冈直大, 若月祐之 申请人:三菱重工业株式会社