JP2551173B2 - 内燃機関排ガスの脱硝方法 - Google Patents
内燃機関排ガスの脱硝方法Info
- Publication number
- JP2551173B2 JP2551173B2 JP1316090A JP31609089A JP2551173B2 JP 2551173 B2 JP2551173 B2 JP 2551173B2 JP 1316090 A JP1316090 A JP 1316090A JP 31609089 A JP31609089 A JP 31609089A JP 2551173 B2 JP2551173 B2 JP 2551173B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- internal combustion
- combustion engine
- intake air
- reducing agent
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 112
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 42
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 22
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 19
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 9
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 8
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003584 silencer Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N urea;hydrate Chemical compound O.NC(N)=O WTHDKMILWLGDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
この発明は、内燃機関の排ガス中に含まれる窒素酸化
物を除去するための脱硝方法に関するものである。
物を除去するための脱硝方法に関するものである。
ディーセルエンジンのごとき内燃機関からの排ガス中
には環境汚染の原因となるNOX（窒素酸化物）が含まれ
ているため、大気へ放出する前に排ガス中のNOXを分解
する脱硝処理を施す必要がある。かような脱硝処理のた
めに従来から慣用されている代表的な脱硝装置を第２図
を参照して説明する。 内燃機関例えばディーゼルエンジン１の排ガス出口か
ら排出される排ガスは、煙道２を介して排ガス消音器
３、さらには脱硝反応器４へ導かれ、最終的に煙突５か
ら大気へ放出される。煙道２には煙道バイパス６が設け
られ、必要に応じてバルブ7,8を操作することにより消
音器３から出た排ガスをバイパス６を通して煙突５へ直
接導けるようになっている。消音器３と脱硝反応器４と
の間でかつ脱硝反応器４の近傍の煙道２には、還元剤注
入装置30の還元剤注入口10が設けられている。還元剤注
入装置30は、流量測定器11、流量制御弁12およびこれら
の配管系から構成され、還元剤発生装置９からの還元剤
を流量測定器11および流量制御弁12を介して煙道中を流
れる排ガスに注入するようになっている。煙道中の排ガ
ス量および排ガス中のNOX濃度は、上記還元剤注入口10
上流に検出端がそれぞれ設けられた排ガス流量測定器14
およびNOX濃度計13により測定され、これらの測定値を
基にして制御信号が制御装置15から還元剤流量制御弁12
へ送られ、還元剤注入口10からの還元剤注入量が制御さ
れる。 還元剤としてはアンモニアガスのごとき気体還元剤
や、アンモニア水、尿素水のごとき液体還元剤が使用さ
れており、かような還元剤を注入された排ガスは、脱硝
反応器４内で触媒と接触し、排ガス中のNOXは還元反応
により無害なN2とH2Oに転換されたのち、排ガスととも
に煙突５から大気へ放出されることになる。 気体還元剤を用いる場合には、第２図に示したよう
に、送風機16により気体還元剤を予混合することによっ
て排ガスとの混合を完全にする工夫を還元剤注入装置を
施すことも多い。 第２図に示した脱硝装置では、還元剤注入装置30から
注入された還元剤と排ガスとが均一に混合された後に脱
硝反応器４へ送られる必要があるため、還元剤注入口10
の形状や配置などに種々の工夫を施すことが提案されて
いる。 また第３図に示した脱硝装置のように、還元剤注入口
10をディーゼルエンジン１と排ガス消音器３との間の排
ガス通路２に設け、還元剤と排ガスとの混合を消音器３
内で行うようにすることも提案されている（特開昭63−
279530号）。なおこの場合には、NOX濃度計13の検出端
は還元剤注入口10の上流に設けられることになる。
には環境汚染の原因となるNOX（窒素酸化物）が含まれ
ているため、大気へ放出する前に排ガス中のNOXを分解
する脱硝処理を施す必要がある。かような脱硝処理のた
めに従来から慣用されている代表的な脱硝装置を第２図
を参照して説明する。 内燃機関例えばディーゼルエンジン１の排ガス出口か
ら排出される排ガスは、煙道２を介して排ガス消音器
３、さらには脱硝反応器４へ導かれ、最終的に煙突５か
ら大気へ放出される。煙道２には煙道バイパス６が設け
られ、必要に応じてバルブ7,8を操作することにより消
音器３から出た排ガスをバイパス６を通して煙突５へ直
接導けるようになっている。消音器３と脱硝反応器４と
の間でかつ脱硝反応器４の近傍の煙道２には、還元剤注
入装置30の還元剤注入口10が設けられている。還元剤注
入装置30は、流量測定器11、流量制御弁12およびこれら
の配管系から構成され、還元剤発生装置９からの還元剤
を流量測定器11および流量制御弁12を介して煙道中を流
れる排ガスに注入するようになっている。煙道中の排ガ
ス量および排ガス中のNOX濃度は、上記還元剤注入口10
上流に検出端がそれぞれ設けられた排ガス流量測定器14
およびNOX濃度計13により測定され、これらの測定値を
基にして制御信号が制御装置15から還元剤流量制御弁12
へ送られ、還元剤注入口10からの還元剤注入量が制御さ
れる。 還元剤としてはアンモニアガスのごとき気体還元剤
や、アンモニア水、尿素水のごとき液体還元剤が使用さ
れており、かような還元剤を注入された排ガスは、脱硝
反応器４内で触媒と接触し、排ガス中のNOXは還元反応
により無害なN2とH2Oに転換されたのち、排ガスととも
に煙突５から大気へ放出されることになる。 気体還元剤を用いる場合には、第２図に示したよう
に、送風機16により気体還元剤を予混合することによっ
て排ガスとの混合を完全にする工夫を還元剤注入装置を
施すことも多い。 第２図に示した脱硝装置では、還元剤注入装置30から
注入された還元剤と排ガスとが均一に混合された後に脱
硝反応器４へ送られる必要があるため、還元剤注入口10
の形状や配置などに種々の工夫を施すことが提案されて
いる。 また第３図に示した脱硝装置のように、還元剤注入口
10をディーゼルエンジン１と排ガス消音器３との間の排
ガス通路２に設け、還元剤と排ガスとの混合を消音器３
内で行うようにすることも提案されている（特開昭63−
279530号）。なおこの場合には、NOX濃度計13の検出端
は還元剤注入口10の上流に設けられることになる。
上述したように、排ガス中に注入する適性還元剤注入
量は、排ガス流量測定器14により測定された排ガス流量
とNOX濃度計13により測定された排ガス中のNOX濃度から
決定することができる。 しかしながらNOX濃度計は、（１）排ガス中の煤塵や
水分によってサンプリングプローブが汚れたりサンプリ
ング管が閉塞しやすく、測定値が不正確になりやすい、
（２）そのためしばしば測定を止めて清掃やメンテナン
スが必要となる、（３）機構が複雑で高価である、とい
った問題を有している。 同様に、排ガスの流量測定においても、排ガス中の煤
塵は水分によってピトー管が汚れたり閉塞しやすく、測
定が不正確になりやすいといった問題を有している。こ
の排ガスの流量測定の問題を解決するものとして、内燃
機関の出力から排ガス量を検出することが、例えば特開
昭55−93917号公報に開示されている。しかしながら、
この方法では内燃機関が使用する燃料組成が変わった場
合のことが考慮されておらず、運転状況が変わった場合
でも排ガス中のNOX量に応じて正確に還元剤注入量を制
御できないといった不満がある。 そこでこの発明の第１の目的は、上述したNOX濃度計
や排ガス流量測定器等の計測器を排ガス配管系に一切使
用しないで、従来より一層適切に運転状況の変化に対応
でき、排ガス中のNOX量に応じて適正量の還元剤を排ガ
ス中に注入することができる内燃機関排ガスの脱硝方法
を提供することである。 また、この発明の第２の目的は、上述したNOX濃度計
を使用せず、また従来の計測対象であった排ガス流量に
代えて、排ガス中の煤塵や水分による計器の閉塞等が生
じにくくかつ計測そのものも比較的正確に測定しやすい
計測対象を設定し、従来より一層適切に運転状況の変化
に対応でき、排ガス中のNOX量に応じて適正量の還元剤
を排ガス中に注入することができる内燃機関排ガスの脱
硝方法を提供することである。 そして本発明者らは、内燃機関のプロセスデータによ
って排ガス中のNOX濃度や排ガス量を算出すれば、NOX濃
度計や排ガス流量計の使用に伴う上記のごとき問題点を
解消できるという想定の基に、この発明を完成させたも
のである。
量は、排ガス流量測定器14により測定された排ガス流量
とNOX濃度計13により測定された排ガス中のNOX濃度から
決定することができる。 しかしながらNOX濃度計は、（１）排ガス中の煤塵や
水分によってサンプリングプローブが汚れたりサンプリ
ング管が閉塞しやすく、測定値が不正確になりやすい、
（２）そのためしばしば測定を止めて清掃やメンテナン
スが必要となる、（３）機構が複雑で高価である、とい
った問題を有している。 同様に、排ガスの流量測定においても、排ガス中の煤
塵は水分によってピトー管が汚れたり閉塞しやすく、測
定が不正確になりやすいといった問題を有している。こ
の排ガスの流量測定の問題を解決するものとして、内燃
機関の出力から排ガス量を検出することが、例えば特開
昭55−93917号公報に開示されている。しかしながら、
この方法では内燃機関が使用する燃料組成が変わった場
合のことが考慮されておらず、運転状況が変わった場合
でも排ガス中のNOX量に応じて正確に還元剤注入量を制
御できないといった不満がある。 そこでこの発明の第１の目的は、上述したNOX濃度計
や排ガス流量測定器等の計測器を排ガス配管系に一切使
用しないで、従来より一層適切に運転状況の変化に対応
でき、排ガス中のNOX量に応じて適正量の還元剤を排ガ
ス中に注入することができる内燃機関排ガスの脱硝方法
を提供することである。 また、この発明の第２の目的は、上述したNOX濃度計
を使用せず、また従来の計測対象であった排ガス流量に
代えて、排ガス中の煤塵や水分による計器の閉塞等が生
じにくくかつ計測そのものも比較的正確に測定しやすい
計測対象を設定し、従来より一層適切に運転状況の変化
に対応でき、排ガス中のNOX量に応じて適正量の還元剤
を排ガス中に注入することができる内燃機関排ガスの脱
硝方法を提供することである。 そして本発明者らは、内燃機関のプロセスデータによ
って排ガス中のNOX濃度や排ガス量を算出すれば、NOX濃
度計や排ガス流量計の使用に伴う上記のごとき問題点を
解消できるという想定の基に、この発明を完成させたも
のである。
すなわち請求項１の発明は、内燃機関の排ガス中に還
元剤を注入したのち、脱硝反応器に送って脱硝処理を行
う脱硝方法において、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸
入空気温度と吸入空気量と燃料組成とその燃料使用量の
データに基づいて、還元剤注入量を制御することを特徴
とする内燃機関排ガスの脱硝方法である。 また請求項２の発明は、内燃機関の排ガス中に還元剤
を注入したのち、脱硝反応器に送って脱硝処理を行う脱
硝方法において、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸入空
気温度と燃料組成とその燃料使用量と排ガス中の残留酸
素濃度のデータに基づいて、または内燃機関の吸入空気
相対湿度と吸入空気温度と吸入空気量と燃料組成と、排
ガス中の残留酸素濃度のデータに基づいて、還元剤注入
量を制御することを特徴とする内燃機関排ガスの脱硝方
法である。
元剤を注入したのち、脱硝反応器に送って脱硝処理を行
う脱硝方法において、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸
入空気温度と吸入空気量と燃料組成とその燃料使用量の
データに基づいて、還元剤注入量を制御することを特徴
とする内燃機関排ガスの脱硝方法である。 また請求項２の発明は、内燃機関の排ガス中に還元剤
を注入したのち、脱硝反応器に送って脱硝処理を行う脱
硝方法において、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸入空
気温度と燃料組成とその燃料使用量と排ガス中の残留酸
素濃度のデータに基づいて、または内燃機関の吸入空気
相対湿度と吸入空気温度と吸入空気量と燃料組成と、排
ガス中の残留酸素濃度のデータに基づいて、還元剤注入
量を制御することを特徴とする内燃機関排ガスの脱硝方
法である。
排ガスのNOX濃度は、内燃機関の吸入空気相対湿度お
よび吸入空気温度と相関関係がある。従って、これらの
間の相関関係を実際に使用する内燃機関について予め実
測して求めておけば、吸入空気相対湿度および吸入空気
温度のデータから排ガス中のNOX濃度を算出することが
できる。 一方、排ガス量は、内燃機関の燃料組成とその使用
量と吸入空気量との相関関係から、または内燃機関の
燃料組成とその使用量と排ガス中の残留酸素濃度との相
関関係から、もしくは内燃機関の燃料組成と吸入空気
量と排ガスの残留酸素濃度との相関関係から、算出する
ことができる。 従って、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸入空気温度
と吸入空気量と燃料組成とその燃料使用量のデータに基
づいて、適正還元剤注入量を求めることができ、これに
よって、高価で排ガス中の煤塵等により影響を受けやす
いNOX濃度計や、脈動が生じており測定そのものが難し
く同様に排ガス中の煤塵等により影響を受けやすい排ガ
ス流量測定器等の計測器を排ガス配管系に使用する必要
が一切なく、燃料変更等の運転状況の変化に一層適切に
対応することができる。 さらに、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸入空気温度
と燃料組成とその燃料使用量と排ガスの残留酸素濃度の
データに基づいて、または内燃機関の吸入空気相対湿度
と吸入空気温度と吸入空気量と燃料組成と排ガス中の残
留酸素濃度のデータに基づいても、適正還元剤注入量を
求めることができ、これによって、高価で排ガス中の煤
塵等により影響を受けやすいNOX濃度計を使用する必要
がなく、さらに脈動が生じており測定そのものが難しく
同様に排ガス中の煤塵等により影響を受けやすい排ガス
流量を計測対象とせずに、例えばジルコニア式酸素濃度
計の如く単に排ガス中にセンサーを出しておくだけでよ
く、排ガス中の煤塵や水分による計器の閉塞等が生じに
くく、計測そのものも比較的正確に測定しやすい酸素濃
度を計測対象として設定でき、燃料変更等の運転状況の
変化に一層適切に対応することができる。
よび吸入空気温度と相関関係がある。従って、これらの
間の相関関係を実際に使用する内燃機関について予め実
測して求めておけば、吸入空気相対湿度および吸入空気
温度のデータから排ガス中のNOX濃度を算出することが
できる。 一方、排ガス量は、内燃機関の燃料組成とその使用
量と吸入空気量との相関関係から、または内燃機関の
燃料組成とその使用量と排ガス中の残留酸素濃度との相
関関係から、もしくは内燃機関の燃料組成と吸入空気
量と排ガスの残留酸素濃度との相関関係から、算出する
ことができる。 従って、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸入空気温度
と吸入空気量と燃料組成とその燃料使用量のデータに基
づいて、適正還元剤注入量を求めることができ、これに
よって、高価で排ガス中の煤塵等により影響を受けやす
いNOX濃度計や、脈動が生じており測定そのものが難し
く同様に排ガス中の煤塵等により影響を受けやすい排ガ
ス流量測定器等の計測器を排ガス配管系に使用する必要
が一切なく、燃料変更等の運転状況の変化に一層適切に
対応することができる。 さらに、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸入空気温度
と燃料組成とその燃料使用量と排ガスの残留酸素濃度の
データに基づいて、または内燃機関の吸入空気相対湿度
と吸入空気温度と吸入空気量と燃料組成と排ガス中の残
留酸素濃度のデータに基づいても、適正還元剤注入量を
求めることができ、これによって、高価で排ガス中の煤
塵等により影響を受けやすいNOX濃度計を使用する必要
がなく、さらに脈動が生じており測定そのものが難しく
同様に排ガス中の煤塵等により影響を受けやすい排ガス
流量を計測対象とせずに、例えばジルコニア式酸素濃度
計の如く単に排ガス中にセンサーを出しておくだけでよ
く、排ガス中の煤塵や水分による計器の閉塞等が生じに
くく、計測そのものも比較的正確に測定しやすい酸素濃
度を計測対象として設定でき、燃料変更等の運転状況の
変化に一層適切に対応することができる。
内燃機関の吸入空気相対湿度と吸入空気温度との相関
関係から排ガス中のNOX濃度を算出するための式は種々
存在し、例えば次式によって求めることができる。 NOX＝Ｎ・NOX（０） …（Ａ） Ｎ＝ａ・T.H＋ｂ・Ｔ＋ｃ …（Ｂ） ただし、 NOX:排ガス中のNOX濃度 （ppm［13％O2濃度換算］） NOX（０）：その内燃機関が排出するNOX濃度範囲を考慮
して適宜選定した基準濃度で、単に計算上の便宜のため
に設けたものである。 （ppm［13％O2濃度換算］） N:排ガス中のNOX濃度に対する基準濃度NOX（０）の濃度
倍率変数で、温度と相対湿度の関数である。 T:吸入空気温度（℃） H:吸入空気相対湿度（％） ａ〜c:当該内燃機関固有の定数 上記（Ａ）および（Ｂ）式のNOX（０）と定数ａ〜ｃ
を定める過程をディーゼルエンジンを例に挙げて説明す
ると、まずディーゼルエンジンに供給する空気の相対湿
度、温度を変化させてディーゼルエンジンを運転し、各
相対湿度、温度のときの排ガス中のNOX濃度（ppm［13％
O2濃度換算］）を実測する。 実測したデータから第１図の如き相対湿度、温度、排
ガス中のNOX濃度の相関データを得る。これは、例えば
実測したデータを外捜または内捜することにより所定の
温度における所定相対湿度のNOX濃度を求め、これをプ
ロットすることによて容易に得ることができる。 第１図は、実測データから温度基準に外捜または内捜
することにより各所定の温度における各実測相対湿度の
ときのNOX濃度を求め、さらにこの求めたデータから相
対湿度を基準に外捜または内捜することにより各所定の
温度における相対湿度40％、60％、80％のNOX濃度を求
めたものである。 第１図から明らかなように、通常使用される範囲内に
おいて内燃機関の負荷にほとんど関係なく、排ガス中の
NOX濃度は、ほぼ空気温度と空気相対湿度の関数とな
り、温度が一定ならNOX濃度は相対湿度に比例し、同じ
相対湿度なら温度が低い方がNOX濃度が高くなる傾向に
あることがわかる。すなわち、排ガス中のNOX濃度に対
するある基準濃度NOX（０）（第１図では1000ppm）の濃
度倍率変数Ｎが温度と相対湿度の関数であることがわか
る。 上記（Ｂ）式の定数a,b,cは、例えば第１図からデー
タを読み取り、（Ｂ）式に関する最低３個の連立方程式
をたてることによって算出することができる。濃度倍率
変数Ｎを求める関係式は、本来上記（Ｂ）式に代えて下
記（Ｃ）式を使用しその定数を上述のごとく数学的に求
めるべきであるが、実務上はその簡便式である上記
（Ｂ）式でも差し支えない。 Ｎ＝ｄ・Ｔ・Ｈ＋ｅ・Ｔ＋ｆ・Ｈ＋ｇ …（Ｃ） （ｄ〜g:定数） なお、上記（Ｂ）式、（Ｃ）式においては、定数を求
めるために採用したデータ値によって上記定数ａ〜ｇの
値が多少異なるので、できるだけ多くのデータから複数
の各定数値を求め、それらを平均した各定数値を用いる
のが好ましい。 また、第１図から明らかなように各温度における相対
湿度と排ガス中のNOX濃度は比例関係にあるので、各温
度における相対湿度と排ガス中のNOX濃度との関係式を
それぞれ求め、コンピュータ等で該当する温度の関係式
をその都度使用するようにしてもよい。いずれにして
も、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸入空気温度との相
関関係から排ガス中のNOX濃度を推算する式は種々存在
する。 内燃機関からの排ガス量は、排ガス流路測定器を使用
せずに、例えば化学量論的に求める。すなわち、内燃
機関の燃料組成とその使用量および吸入空気量から、
内燃機関の燃料組成とその使用量および排ガス中の残留
酸素濃度から、または内燃機関の燃料組成と吸入空気
量と排ガス中の残留酸素濃度からそれぞれ下記式によっ
て、化学量論的に排ガス量を算出することができる。 内燃機管の燃料組成とその使用量および吸入空気量か
らの場合、 内燃機関の燃料組成とその使用量および排ガス中の残
留酸素濃度からの場合、 内燃機関の燃料組成と吸入空気量と排ガス中の残留酸
素濃度からの場合、 ただし、 G:排ガス量 （Nm3/H］ A:吸入空気量 ［Nm3/H］ Q:燃料使用量 ［Kg/H］ A02:吸入空気中の酸素濃度 ［容積分率］2 :排ガス中の残留酸素濃度 ［容積分率］ V0:気体標準分子容量 ［/mol］ c:燃料中の炭素濃度 ［重量分率］ h:燃料中の水素濃度 ［重量分率］ o:燃料中の酸素濃度 ［重量分率］ s:燃料中の硫黄濃度 ［重量分率］ n:燃料中の窒素濃度 ［重量分率］ MC:炭素の原子量 MH:水素の原子量 MO:酸素の原子量 MS:硫黄の原子量 MN:窒素の原子量 【発明の効果］ 以上説明したように請求項１の発明の排ガス脱硝方法
においては、内ガス中のNOX量を、内燃機関の吸入空気
相対湿度と吸入空気温度と吸入空気量と燃料組成とその
燃料使用量のプロセスデータによって算出して還元剤注
入量を制御するため、高価なNOX濃度計や排ガス中の煤
塵等により影響を受けやすい排ガス流量測定器等の計測
器を排ガス配管系に一切使用せずにすむ。そのため、NO
X濃度計の使用に伴う問題点、すなわち排ガス中の煤塵
や水分によってNOX濃度計のサンプリングプローブは排
ガス流量測定器のピトー管が汚れたり閉塞しやすく、測
定値が不正確になること、そのためにしばしば測定を止
めて清掃やメンテナンスが必要となること等の問題点を
解消できる。さらに、この方法においては、燃料組成も
データ対象になっているので、燃料変更等の運転状況の
変化に対応して適正還元剤注入量を求めることができ
る。 また、請求項２の発明の排ガス脱硝方法においては、
排ガス中のNOX量を、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸
入空気温度と燃料組成とその燃料使用量と排ガス中の残
留酸素濃度のプロセスデータによって、または内燃機関
の吸入空気相対湿度と吸入空気温度と吸入空気量と燃料
組成と排ガス中の残留酸素濃度のプロセスデータによっ
て算出して還元剤注入量を制御するため、高価なNOX濃
度計や排ガス中の煤塵等により影響を受けやすい排ガス
流量測定器を使用せずにすむ。そのため、NOX濃度計の
使用に伴う前述の問題点を解消できると共に、排ガス流
量測定に代えて酸素濃度を測定対象としたので、例えば
ジルコニア式酸素濃度計の如く単に排ガス中のセンサー
を出しておくだけでよく、排ガス中の煤塵や水分による
計器の閉塞等が生じにくい。その上、燃料組成もデータ
対象になっているので、燃料変更等の運転状況の変化に
対応して適正還元剤注入量を求めることができる。
関係から排ガス中のNOX濃度を算出するための式は種々
存在し、例えば次式によって求めることができる。 NOX＝Ｎ・NOX（０） …（Ａ） Ｎ＝ａ・T.H＋ｂ・Ｔ＋ｃ …（Ｂ） ただし、 NOX:排ガス中のNOX濃度 （ppm［13％O2濃度換算］） NOX（０）：その内燃機関が排出するNOX濃度範囲を考慮
して適宜選定した基準濃度で、単に計算上の便宜のため
に設けたものである。 （ppm［13％O2濃度換算］） N:排ガス中のNOX濃度に対する基準濃度NOX（０）の濃度
倍率変数で、温度と相対湿度の関数である。 T:吸入空気温度（℃） H:吸入空気相対湿度（％） ａ〜c:当該内燃機関固有の定数 上記（Ａ）および（Ｂ）式のNOX（０）と定数ａ〜ｃ
を定める過程をディーゼルエンジンを例に挙げて説明す
ると、まずディーゼルエンジンに供給する空気の相対湿
度、温度を変化させてディーゼルエンジンを運転し、各
相対湿度、温度のときの排ガス中のNOX濃度（ppm［13％
O2濃度換算］）を実測する。 実測したデータから第１図の如き相対湿度、温度、排
ガス中のNOX濃度の相関データを得る。これは、例えば
実測したデータを外捜または内捜することにより所定の
温度における所定相対湿度のNOX濃度を求め、これをプ
ロットすることによて容易に得ることができる。 第１図は、実測データから温度基準に外捜または内捜
することにより各所定の温度における各実測相対湿度の
ときのNOX濃度を求め、さらにこの求めたデータから相
対湿度を基準に外捜または内捜することにより各所定の
温度における相対湿度40％、60％、80％のNOX濃度を求
めたものである。 第１図から明らかなように、通常使用される範囲内に
おいて内燃機関の負荷にほとんど関係なく、排ガス中の
NOX濃度は、ほぼ空気温度と空気相対湿度の関数とな
り、温度が一定ならNOX濃度は相対湿度に比例し、同じ
相対湿度なら温度が低い方がNOX濃度が高くなる傾向に
あることがわかる。すなわち、排ガス中のNOX濃度に対
するある基準濃度NOX（０）（第１図では1000ppm）の濃
度倍率変数Ｎが温度と相対湿度の関数であることがわか
る。 上記（Ｂ）式の定数a,b,cは、例えば第１図からデー
タを読み取り、（Ｂ）式に関する最低３個の連立方程式
をたてることによって算出することができる。濃度倍率
変数Ｎを求める関係式は、本来上記（Ｂ）式に代えて下
記（Ｃ）式を使用しその定数を上述のごとく数学的に求
めるべきであるが、実務上はその簡便式である上記
（Ｂ）式でも差し支えない。 Ｎ＝ｄ・Ｔ・Ｈ＋ｅ・Ｔ＋ｆ・Ｈ＋ｇ …（Ｃ） （ｄ〜g:定数） なお、上記（Ｂ）式、（Ｃ）式においては、定数を求
めるために採用したデータ値によって上記定数ａ〜ｇの
値が多少異なるので、できるだけ多くのデータから複数
の各定数値を求め、それらを平均した各定数値を用いる
のが好ましい。 また、第１図から明らかなように各温度における相対
湿度と排ガス中のNOX濃度は比例関係にあるので、各温
度における相対湿度と排ガス中のNOX濃度との関係式を
それぞれ求め、コンピュータ等で該当する温度の関係式
をその都度使用するようにしてもよい。いずれにして
も、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸入空気温度との相
関関係から排ガス中のNOX濃度を推算する式は種々存在
する。 内燃機関からの排ガス量は、排ガス流路測定器を使用
せずに、例えば化学量論的に求める。すなわち、内燃
機関の燃料組成とその使用量および吸入空気量から、
内燃機関の燃料組成とその使用量および排ガス中の残留
酸素濃度から、または内燃機関の燃料組成と吸入空気
量と排ガス中の残留酸素濃度からそれぞれ下記式によっ
て、化学量論的に排ガス量を算出することができる。 内燃機管の燃料組成とその使用量および吸入空気量か
らの場合、 内燃機関の燃料組成とその使用量および排ガス中の残
留酸素濃度からの場合、 内燃機関の燃料組成と吸入空気量と排ガス中の残留酸
素濃度からの場合、 ただし、 G:排ガス量 （Nm3/H］ A:吸入空気量 ［Nm3/H］ Q:燃料使用量 ［Kg/H］ A02:吸入空気中の酸素濃度 ［容積分率］2 :排ガス中の残留酸素濃度 ［容積分率］ V0:気体標準分子容量 ［/mol］ c:燃料中の炭素濃度 ［重量分率］ h:燃料中の水素濃度 ［重量分率］ o:燃料中の酸素濃度 ［重量分率］ s:燃料中の硫黄濃度 ［重量分率］ n:燃料中の窒素濃度 ［重量分率］ MC:炭素の原子量 MH:水素の原子量 MO:酸素の原子量 MS:硫黄の原子量 MN:窒素の原子量 【発明の効果］ 以上説明したように請求項１の発明の排ガス脱硝方法
においては、内ガス中のNOX量を、内燃機関の吸入空気
相対湿度と吸入空気温度と吸入空気量と燃料組成とその
燃料使用量のプロセスデータによって算出して還元剤注
入量を制御するため、高価なNOX濃度計や排ガス中の煤
塵等により影響を受けやすい排ガス流量測定器等の計測
器を排ガス配管系に一切使用せずにすむ。そのため、NO
X濃度計の使用に伴う問題点、すなわち排ガス中の煤塵
や水分によってNOX濃度計のサンプリングプローブは排
ガス流量測定器のピトー管が汚れたり閉塞しやすく、測
定値が不正確になること、そのためにしばしば測定を止
めて清掃やメンテナンスが必要となること等の問題点を
解消できる。さらに、この方法においては、燃料組成も
データ対象になっているので、燃料変更等の運転状況の
変化に対応して適正還元剤注入量を求めることができ
る。 また、請求項２の発明の排ガス脱硝方法においては、
排ガス中のNOX量を、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸
入空気温度と燃料組成とその燃料使用量と排ガス中の残
留酸素濃度のプロセスデータによって、または内燃機関
の吸入空気相対湿度と吸入空気温度と吸入空気量と燃料
組成と排ガス中の残留酸素濃度のプロセスデータによっ
て算出して還元剤注入量を制御するため、高価なNOX濃
度計や排ガス中の煤塵等により影響を受けやすい排ガス
流量測定器を使用せずにすむ。そのため、NOX濃度計の
使用に伴う前述の問題点を解消できると共に、排ガス流
量測定に代えて酸素濃度を測定対象としたので、例えば
ジルコニア式酸素濃度計の如く単に排ガス中のセンサー
を出しておくだけでよく、排ガス中の煤塵や水分による
計器の閉塞等が生じにくい。その上、燃料組成もデータ
対象になっているので、燃料変更等の運転状況の変化に
対応して適正還元剤注入量を求めることができる。
第１図は内燃機関の吸入空気の相対湿度および温度と排
ガス中のNOX濃度との相関を示すグラフ、第２図は従来
の排ガス脱硝装置の例を示す説明図、第３図は従来の排
ガス脱硝装置の別な例を示す説明図である。 １……内燃機関、２……煙道、 ３……排ガス消音器、４……脱硝反応器、 ５……煙突、10……還元剤注入口、 13……NOX濃度計、 14……排ガス流量測定器。
ガス中のNOX濃度との相関を示すグラフ、第２図は従来
の排ガス脱硝装置の例を示す説明図、第３図は従来の排
ガス脱硝装置の別な例を示す説明図である。 １……内燃機関、２……煙道、 ３……排ガス消音器、４……脱硝反応器、 ５……煙突、10……還元剤注入口、 13……NOX濃度計、 14……排ガス流量測定器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−204614（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−36409（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−259223（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−93917（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】内燃機関の排ガス中に還元剤を注入したの
ち、脱硝反応器に送って脱硝処理を行う脱硝方法におい
て、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸入空気温度と吸入
空気量と燃料組成とその燃料使用量のデータに基づい
て、還元剤注入量を制御することを特徴とする内燃機関
排ガスの脱硝方法。 - 【請求項２】内燃機関の排ガス中に還元剤を注入したの
ち、脱硝反応器に送って脱硝処理を行う脱硝方法におい
て、内燃機関の吸入空気相対湿度と吸入空気温度と燃料
組成とその燃料使用量と排ガス中の残留酸素濃度のデー
タに基づいて、または内燃機関の吸入空気相対湿度と吸
入空気温度と吸入空気量と燃料組成と、排ガス中の残留
酸素濃度のデータに基づいて、還元剤注入量を制御する
ことを特徴とする内燃機関排ガスの脱硝方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1316090A JP2551173B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 内燃機関排ガスの脱硝方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1316090A JP2551173B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 内燃機関排ガスの脱硝方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03175112A JPH03175112A (ja) | 1991-07-30 |
| JP2551173B2 true JP2551173B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=18073132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1316090A Expired - Lifetime JP2551173B2 (ja) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | 内燃機関排ガスの脱硝方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2551173B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05103951A (ja) * | 1991-10-14 | 1993-04-27 | Ebara Corp | 排ガス脱硝方法及びその装置 |
| NZ286943A (en) * | 1995-07-12 | 1998-07-28 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Fly fishing leader of vinylidene fluoride resin |
| JP3903977B2 (ja) * | 2003-10-17 | 2007-04-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置及び内燃機関の排気浄化方法 |
| US7067319B2 (en) * | 2004-06-24 | 2006-06-27 | Cummins, Inc. | System for diagnosing reagent solution quality and emissions catalyst degradation |
| US8424292B2 (en) * | 2009-12-31 | 2013-04-23 | General Electric Company | Systems and apparatus relating to the monitoring and/or controlling of selective catalytic reduction processes |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5593917A (en) * | 1979-01-08 | 1980-07-16 | Unitika Ltd | Method of purifying exhaust gas of internal combustion engine |
| JPH0712415B2 (ja) * | 1987-04-17 | 1995-02-15 | 三菱重工業株式会社 | デイ−ゼル機関の排ガス脱硝装置 |
| JPH0635817B2 (ja) * | 1989-02-02 | 1994-05-11 | 株式会社日本触媒 | ディーゼルエンジン排ガス中の窒素酸化物除去方法 |
-
1989
- 1989-12-05 JP JP1316090A patent/JP2551173B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03175112A (ja) | 1991-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5950422A (en) | Method and device for converting a pollutant in an exhaust gas in a catalytic converter | |
| JP4682035B2 (ja) | 燃焼機関からの排ガス中の還元剤の注入を制御する方法 | |
| US8694197B2 (en) | Gain/amplitude diagnostics of NOx sensors | |
| US6422005B2 (en) | Process and apparatus for the catalytic elimination of a pollutant from the exhaust gas from a combustion installation | |
| EP0611415B1 (en) | Method for monitoring the efficiency of a catalytic converter for treating exhaust gases from an internal combustion engine | |
| KR100220447B1 (ko) | 배기가스 탈질방법 및 장치 | |
| CN110637148B (zh) | 用于控制后处理系统中的流量分布的系统和方法 | |
| JP2551173B2 (ja) | 内燃機関排ガスの脱硝方法 | |
| JP2000028499A (ja) | 排気ガス中の混合物質捕集装置 | |
| CN102235219A (zh) | 用于估计内燃机排气中no2浓度的方法 | |
| JP3631899B2 (ja) | 煙道排ガス中のＮＯｘ分析装置 | |
| CN116753055A (zh) | 尿素喷射控制方法、系统、装置、计算机设备 | |
| CN205506777U (zh) | 一种催化剂性能测试系统 | |
| JP2002162393A (ja) | ＮＯｘ及びＮＨ３同時分析装置及び方法 | |
| US20210180497A1 (en) | Method and Device for Determining the Efficiency of an SCR Catalyst | |
| CN119290512A (zh) | 柴油机氮氧化物还原剂pn排放特征测试系统及测试方法 | |
| ES2200287T3 (es) | Procedimiento de vigilancia del funcionamiento y del envejecimiento de un convertidor catalitico para un motor que funciona con mezcla pobre y sistema para su puesta en practica. | |
| US20220243628A1 (en) | Reductant dosing control system | |
| JPH01242127A (ja) | 排煙脱硝プリントの性能管理装置 | |
| US20010014298A1 (en) | Exhaust-gas cleaning installation and process for the catalytic reduction of the level of pollutant in exhaust gas from a combustion system | |
| JPS6242352Y2 (ja) | ||
| RU2821292C1 (ru) | Способ измерения расхода топлива в дизельных двигателях внутреннего сгорания и устройство для его осуществления | |
| JP3189448B2 (ja) | 排ガス用ＮＨ３・ＮＯｘ濃度測定装置 | |
| US11725555B1 (en) | Aftertreatment system | |
| US12571336B2 (en) | Computer-implemented method for detecting a fault in a selective catalytic reducer assembly |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |