JP5581790B2 - Ammonia supply system to SCR equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジン排ガス中に含まれるNOxをアンモニアで還元して脱硝するSCR装置へのアンモニア供給システムに関するものである。 The present invention relates to an ammonia supply system to an SCR device that denitrates NOx contained in diesel engine exhaust gas by reducing with ammonia.
従来の尿素選択式還元触媒(尿素SCR)システムは、SCR装置の入口で尿素水を噴射し、尿素の加水分解によって生じるアンモニアガスを還元剤としてSCR装置内でNOxを還元する機構である。 A conventional urea selective reduction catalyst (urea SCR) system is a mechanism that injects urea water at the inlet of an SCR device and reduces NOx in the SCR device using ammonia gas generated by hydrolysis of urea as a reducing agent.
この尿素SCRシステムを図2により説明する。 This urea SCR system will be described with reference to FIG.
図2において、ディーゼルエンジン7の排気マニホールド8に接続された排気管1にはSCR装置2が接続され、そのSCR装置2の上流側に噴射ノズル6が設けられ、尿素タンク3からの尿素水4がポンプ5を介して噴射ノズル6より噴射するようにされ、尿素SCRシステムが構成される。
In FIG. 2, an
ディーゼルエンジン7からのNOxを含んだ排ガスは、排気マニホールド8から排気管1を通り噴射ノズル6から噴射された尿素水を加水分解すると共にSCR装置2に流入し、そこで加水分解されたアンモニアガスによりNOxが還元されて脱硝される。
Exhaust gas containing NOx from the
しかしながら、上記した従来の尿素SCRシステムには下記のような問題が残されている。 However, the following problems remain in the above-described conventional urea SCR system.
a)SCR装置の入口に尿素水として供給するため、排ガス温度が160℃より低温では尿素水が完全に加水分解されず、特に低温でのアンモニアの供給効率が悪い。 a) Since urea water is supplied to the inlet of the SCR device, the urea water is not completely hydrolyzed when the exhaust gas temperature is lower than 160 ° C., and the efficiency of supplying ammonia particularly at low temperatures is poor.
b)尿素加水分解時にシアヌル酸などの白色結晶が生じてSCR装置内に堆積し、SCR機能低下の原因となる。 b) White crystals such as cyanuric acid are generated during urea hydrolysis and are deposited in the SCR device, causing a decrease in SCR function.
c)尿素水に大量に含まれる水が完全に蒸発せず直接SCR装置に入るため、水熱耐久性に乏しいゼオライト系SCRの劣化が進行しやすい。 c) Since the water contained in a large amount in the urea water does not completely evaporate and directly enters the SCR device, the deterioration of the zeolite SCR having poor hydrothermal durability is likely to proceed.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、従来の尿素SCRシステムに比べてアンモニアを効率的に供給できると共に、SCRの劣化を防止することができるSCR装置へのアンモニア供給システムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an ammonia supply system to an SCR device that solves the above-described problems and can efficiently supply ammonia and prevent deterioration of the SCR as compared with the conventional urea SCR system. There is.
上記目的を達成すべく請求項1の発明は、ディーゼルエンジンの排気管にSCR装置を接続し、そのSCR装置にアンモニアガスを供給するに際し、アンモニア源水溶液をヒーターで加熱してアンモニアガスを生成すると共に、常圧に保たれた冷却器に生成されたアンモニアガスを通して前記アンモニアガスから水蒸気を分離し、その水蒸気を分離したアンモニアガスをコンプレッサーで前記SCR装置に供給するSCR装置へのアンモニア供給システムである。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, when an SCR device is connected to an exhaust pipe of a diesel engine and ammonia gas is supplied to the SCR device, an ammonia source aqueous solution is heated with a heater to generate ammonia gas. And an ammonia supply system to the SCR device that separates the water vapor from the ammonia gas through the ammonia gas generated in the cooler maintained at normal pressure, and supplies the ammonia gas separated from the water vapor to the SCR device by a compressor. is there.
請求項2の発明は、前記ヒーターは前記アンモニア源水溶液を160℃以上180℃以下に加熱する請求項1に記載のSCR装置へのアンモニア供給システムである。
The invention according to
請求項3の発明は、前記冷却器の温度が50℃以上80℃以下である請求項1又は2に記載のSCR装置へのアンモニア供給システムである。 A third aspect of the present invention is the ammonia supply system to the SCR device according to the first or second aspect, wherein the temperature of the cooler is 50 ° C. or higher and 80 ° C. or lower.
本発明によれば、従来の尿素SCRシステムに比べてアンモニアを効率的に供給できると共に、SCRの劣化を防止することができる。 According to the present invention, ammonia can be supplied more efficiently than the conventional urea SCR system, and deterioration of the SCR can be prevented.
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施の形態に係るSCR装置へのアンモニア供給システムを示したものである。図1において、ディーゼルエンジン7の排気マニホールド8に接続された排気管1にはSCR装置2が接続され、そのSCR装置2の上流側に噴射ノズル15が設けられ、その噴射ノズル15はアンモニア源供給タンク16に配管11を介して接続される。この配管11には、アンモニア源供給タンク16側からヒーター12、冷却器13、コンプレッサー14が順次接続され、アンモニア源供給タンク16からのアンモニア源水溶液が配管11に接続されたヒーター12で加熱されて生成したアンモニアガスが冷却器13を通り、コンプレッサー14を介して噴射ノズル15より噴射するようにされ、SCR装置へのアンモニア供給システムが構成される。
FIG. 1 shows an ammonia supply system to an SCR device according to the present embodiment. In FIG. 1, an
アンモニア源供給タンク16は、加熱分解によってアンモニアを生じる物質の水溶液(アンモニア源水溶液)、例えば、尿素、重炭酸アンモニウムあるいは炭酸アンモニウムの水溶液を貯留している。
The ammonia
ヒーター12は、アンモニア源供給タンク16から供給されたアンモニア源水溶液からアンモニアガスを生成するのに適切な温度で加熱する。アンモニア源水溶液が濃度32.5%の尿素水溶液の場合、ヒーター12はこの尿素水溶液を160℃以上180℃以下に加熱するように設定される。設定温度が160℃より低いと尿素水が完全に加水分解されず、アンモニアの供給効率が悪くなる。
The
冷却器13は、アンモニアから水蒸気を凝縮するための冷却管13aと、凝縮した水を分離して回収するための回収タンク13bとからなる。冷却管13aとしては、例えばジムロート冷却器に用いられる螺旋形状の管などで構成される。冷却管13aで凝縮された水は自重で滴下して回収タンク13bに回収される。また、冷却器13は水冷式でも空冷式でもよい。
The
また、冷却器13は排気管1あるいはSCR装置2に近い位置に設けられ、比較的高い温度(50〜80℃)で保持される。冷却器13(冷却管13a)の温度が50℃未満では凝縮された水に溶け込むアンモニアの量が増加し、一方、80℃を超えると冷却管13aで凝縮できる水蒸気の量が減少するので、冷却器13(冷却管13a)の温度は50℃以上80℃以下に保持するのが好ましい。
The
アンモニアガスを昇圧するコンプレッサー14は、排気管1中の排ガス圧よりも高圧でアンモニアガスを送り出すように設定される。
The
次に、本実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
本発明に係るアンモニア供給システムでは、アンモニア源供給タンク16から供給されたアンモニア源水溶液を、ヒーター12を用いて加熱分解させアンモニアガスを生成したのち、冷却器13を通して水蒸気を分離したアンモニアガスをSCR装置2にコンプレッサー14で昇圧して供給する。このように、予めアンモニアガスを生成しこれをSCR装置2に供給するので、従来の尿素SCRシステムのように、SCR装置2入口で尿素水を噴射しアンモニアガスを生成するのと比べて排気管1の排ガス温度が低温であってもアンモニアガスを効率的に供給できる。また、アンモニアをガスの状態で直接SCR装置2に供給するので、SCR装置2において、シアヌル酸などの結晶残留物の堆積を防ぐことができる。
In the ammonia supply system according to the present invention, the ammonia source aqueous solution supplied from the ammonia
さらに、SCR装置2に供給するアンモニアガスから水分を除去しているので、特に水熱耐性に乏しいゼオライト系SCRの劣化を防止することができる。
Furthermore, since moisture is removed from the ammonia gas supplied to the
また、エンジン停止後は配管11中の残留アンモニアを、トラップした(回収タンク13bの)水に溶解させることで大気へのアンモニア放出を防ぐことができる。
Further, after the engine is stopped, residual ammonia in the
このように本発明は、加熱分解によってアンモニアを生じる物質の水溶液、例えば、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、あるいは尿素の水溶液をヒータを用いて適温で分解させ、アンモニアを生成させるものである。 As described above, according to the present invention, an aqueous solution of a substance that generates ammonia by thermal decomposition, for example, an aqueous solution of ammonium bicarbonate, ammonium carbonate, or urea is decomposed at an appropriate temperature using a heater to generate ammonia.
上記化合物を固体還元剤として直接熱分解してアンモニアを発生させる方法(特許文献1)もあるが、この場合、炎天下など高温にさらされる場合、アンモニアガスの大気への漏洩や爆発などの危険性が溶液の場合より高く、また、補給時などの扱い易さの面においても溶液状態の方が有利である。 There is also a method (Patent Document 1) in which the above compound is directly pyrolyzed as a solid reducing agent to generate ammonia. However, in this case, when exposed to high temperatures such as under the sun, there is a risk of leakage of ammonia gas to the atmosphere or explosion. Is higher than in the case of a solution, and the solution state is more advantageous in terms of ease of handling during replenishment.
上記水溶液の熱分解によって発生するガスは多量の水蒸気を含有するため、本発明は冷却器を用いて発生ガス中の水を凝縮させてトラップする。冷却器は排気管あるいはSCR装置に近い位置に取付け、比較的高い温度(50〜80℃)で保持する。本発明における水の除去は、特許文献2のような加圧下ではなく、常圧かつ比較的高温に保たれた冷却器を用いるため、アンモニアガスの凝縮した水への溶解を抑制することができる。
Since the gas generated by the thermal decomposition of the aqueous solution contains a large amount of water vapor, the present invention condenses and traps water in the generated gas using a cooler. The cooler is attached at a position close to the exhaust pipe or the SCR device, and kept at a relatively high temperature (50 to 80 ° C.). The removal of water in the present invention is not under pressure as in
以上の要領で本発明は、水を除去したアンモニアガスをSCR装置に供給する。アンモニアガス供給の際はコンプレッサーを用いて昇圧し、排ガス圧よりも高圧でアンモニアガスを送り出すことで効率よくアンモニアガスを供給することが可能となる。 In the above manner, the present invention supplies ammonia gas from which water has been removed to the SCR device. When ammonia gas is supplied, it is possible to efficiently supply ammonia gas by increasing the pressure using a compressor and sending the ammonia gas at a pressure higher than the exhaust gas pressure.
1 排気管
2 SCR装置
12 ヒーター
13 冷却器
14 コンプレッサー
1
Claims (3)
アンモニア源水溶液をヒーターで加熱してアンモニアガスを生成すると共に、常圧に保たれた冷却器に生成されたアンモニアガスを通して前記アンモニアガスから水蒸気を分離し、その水蒸気を分離したアンモニアガスをコンプレッサーで前記SCR装置に供給することを特徴とするSCR装置へのアンモニア供給システム。 When connecting an SCR device to the exhaust pipe of a diesel engine and supplying ammonia gas to the SCR device,
The ammonia source aqueous solution is heated with a heater to generate ammonia gas, and water vapor is separated from the ammonia gas through the ammonia gas generated in a cooler maintained at normal pressure, and the ammonia gas separated from the water vapor is compressed with a compressor. A system for supplying ammonia to an SCR device, wherein the system is supplied to the SCR device.
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