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KR101707273B1 - 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치 Download PDF

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KR101707273B1
KR101707273B1 KR1020137018044A KR20137018044A KR101707273B1 KR 101707273 B1 KR101707273 B1 KR 101707273B1 KR 1020137018044 A KR1020137018044 A KR 1020137018044A KR 20137018044 A KR20137018044 A KR 20137018044A KR 101707273 B1 KR101707273 B1 KR 101707273B1
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KR
South Korea
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exhaust gas
egr
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gas
exhaust
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KR1020137018044A
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Inventor
무네카츠 후루겐
다다시 마키노
가즈노리 다키카와
Original Assignee
우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은 특히 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 중의 PM, 특히 SOF분이나 설페이트 성분을 고효율로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 환경 오염 물질이나 생태계에 악영향을 미치는 물질의 유출을 용이하고 확실하게 억제할 수 있는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 엔진의 배기 매니폴드에 이어지는 배기관에 배기 가스 쿨러를 마련하고, 상기 배기 가스 쿨러의 하류측에, 상기 배기 가스 중에 포함되는 SOF, ISF를 주체로 하는 PM을 제거하는 전기 집진 수단을 설치하며, 상기 전기 집진 수단의 하류에 배기 가스를 더 정화하는 스크러버를 배치하고, 이 스크러버의 하류측 배기관에 상기 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 분기부를 마련하며, 상기 분기부에 이어지는 EGR 배관 및 EGR 밸브를 통해 상기 EGR 가스를 엔진의 흡기에 환류시키는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.

Description

중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치{EXHAUST GAS PURIFICATION DEVICE FOR LARGE DISPLACEMENT MARINE DIESEL ENGINE USING LOW-QUALITY FUEL EQUIVALENT OR INFERIOR TO FUEL OIL}
본 발명은, 선박용 디젤 엔진의 배기 가스에 포함되는 카본을 주체로 하는 입상 물질(Particulate Matter : 이하「PM」이라고 한다)이나 질소 산화물(이하「NOx」라고 함) 등의 유해 가스를 제거하고, 정화하는 선박용, 발전용, 산업용 등의 특히 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 처리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 온도의 배기 가스를 배출하는 대배기량 선박용 디젤 엔진에서의 코로나 방전을 이용한 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
각종 선박이나 발전기 및 대형 건기, 나아가 각종 자동차 등의 동력원으로서 디젤 엔진이 광범위하게 채용되고 있지만, 이 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 PM이나 NOx는, 주지된 바와 같이 대기 오염을 초래할 뿐만 아니라, 인체에 매우 유해한 물질이기 때문에, 이 배기 가스의 정화는 매우 중요하다. 이 때문에, 디젤 엔진의 연소 방식의 개선이나 각종 배기 가스 필터의 채용, 배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation : 이하「EGR」이라고 함)법, 선택식 환원 촉매 탈초법(Selective Catalytic Ruduction : 이하「SCR」이라고 함), 그리고 코로나 방전을 이용하여 전기적으로 처리하는 방법 등 이미 수많은 제안이 이루어져, 그 일부는 실용에 제공되고 있다.
여기서, 디젤 엔진의 배기 가스 중의 PM(입상 물질)의 성분은, 유기 용제 가용분(SOF : Soluble Organic Fractions, 이하「SOF」라고 함)과 유기 용제 불용분(ISF : Insoluble Organic Fractions, 이하「ISF」라고 함)의 2가지로 나누어지는데, 그 중 SOF분은 연료나 윤활유의 미연분이 주된 성분으로, 발암 작용이 있는 다환 방향족 등의 유해 물질이 포함된다. 한편, ISF분은 전기 저항률이 낮은 카본(그을음)과 설페이트(Sulfate : 황산염) 성분을 주성분으로 하는 것으로, 이 SOF분 및 ISF분은, 그 인체 및 환경에 미치는 영향을 고려하여, 최대한 적은 배기 가스가 요구되고 있다. 특히, 생체에서의 PM의 악영향의 정도는, 그 입자경이 nm 사이즈가 되는 경우에 특히 문제인 것으로도 알려져 있다.
코로나 방전을 이용하여 전기적으로 처리하는 방법으로는, 예컨대 이하에 기재하는 방법 및 장치(특허문헌 1∼특허문헌 3 참조)가 제안되어 있다.
즉, 특허문헌 1에는, 도 21에 그 개략을 도시하는 바와 같이, 배기 가스 통로(21)에 코로나 방전부(22-1)와 대전부(22-2)로 이루어지는 방전 대전부(22)를 마련하고, 코로나 방전된 전자(29)를 배기 가스(G1) 중의 카본을 주체로 하는 PM(28)에 대전시키고, 상기 배기 가스 통로(21)에 배치한 포집판(23)에서 상기 대전된 PM(28)을 포집하는 방식으로서, 방전 대전부(22)에서의 전극침(24)은 배기 가스류의 흐름 방향 길이가 짧고, 또한 포집판(23)은 배기 가스류의 흐름 방향에 대하여 직각 방향으로 배치된 구성으로 한 디젤 엔진의 배기 가스용 전기식 처리 방법 및 장치가 제안되어 있다. 도면 중, 25는 시일 가스관, 26은 고압 전원 장치, 27은 배기 가스 유도관이다.
특허문헌 2에는, 자동차에 탑재한 디젤 엔진의 배기 가스 중의 포집 대상 성분을 코로나 방전에 의해 대전시켜 응집하는 대전 응집부와, 응집시킨 성분을 포집하는 필터부를 구비한 가스 처리 장치로서, 도 22, 도 23에 도시하는 바와 같이 대전 응집부(30)를 상류측에, 필터부(40)를 하류측에, 또한 그 하류에 산화 촉매(50)를 배치하여 구성하고, 대전 응집부(30)의 가스 통로벽을 통형상체(31, 31a) 등으로 형성하며, 가스 통로벽의 표면 근방에 배치된 도전성의 통형상체(31f)에서 저전압 전극의 집진 전극을 형성하고, 이들 통형상체의 내부에 배치한 선형상체의 고전압 전극으로 코로나 전극을 형성하며, 상기 가스 통로벽의 통형상체를 자연 대류와 열방사에 의한 자연 방열에 의해 가스를 냉각시키는 가스 냉각부로서 형성하고, 상기 가스 통로벽의 통형상체, 또는 상기 도전성의 통형상체의 내측 표면 근방을 흐르는 가스류에 대하여, 난류를 촉진하는 난류 촉진 수단(31e)을, 상기 통형상체의 표면 또는 표면 근방에 마련하여 구성하는 가스 처리 장치가 도시되어 있다. 도면 중, 31c는 가스 입구실, 31b는 코로나 전극, 31d는 가스 출구실이다.
특허문헌 3에는, 전기식 배기 가스 처리 장치를 이용하여, 미리 가스 냉각 수단에 의해 입상 물질 PM(SOF, ISF)을 포함하는 전배기 가스의 온도를 100℃ 이상, 바람직하게는 130℃ 이상이고 배기 가스 온도/연료 비점 온도비 R = 0.85로 나타내는 온도 이하로 낮춘 후에 전기적 수단에 의해 처리함으로써, 입상 물질 PM(SOF, ISF)을 고효율로 제거할 수 있는 방법 및 장치가 개시되어 있다.
한편, 비특허문헌 1에는, 제2장「IMO의 3차 NOx 규제에 대한 대응 기술과 남겨진 과제」에서의 2-2「IMO의 3차 NOx 규제에 대응하는 엔진 기술」의 2-2-2「배기 순환」의 P14∼P16에 있어서, 터보차저의 터빈으로의 배기관으로부터 분류(分流)한 EGR 가스를 스크러버에서 정화한 후 EGR 쿨러로 냉각시키고, 수적 포집기를 통과시키고 나서 터보차저의 콤프레서로부터 압송되는 흡기의 인터쿨러에 EGR 블로워에 의해 환류(還流)시킨 디젤 엔진을 컨테이너선에 탑재하는 기술이 개시되어 있다. 한편, 비특허문헌 1 중의 IMO란, 국제 해사 기관; International Maritime Organization의 약어이다.
또한, 공지된 NOx 저감 기술로서 촉매 반응을 이용한 상기 SCR 방식이 일반적으로 알려져 있다.
특허문헌 1 : WO2006/064805B호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 제4529013호 특허문헌 3 : 특허 출원 PCT/JP2010/068089호
비특허문헌 1 : 사단법인 일본 마린 엔지니어링 학회편 : 2009년도 선박 배출 대기 오염 물질 삭감 기술 검토 조사 보고서
그러나, 상기한 종래의 디젤 엔진 배기 가스 정화 장치에는, 이하에 기재하는 결점이 있다.
즉, 상기 특허문헌 1에 기재된 디젤 엔진의 배기 가스용 전기식 처리 방법 및 장치는, 방전 대전부(22)에서의 전극침(24)은 배기 가스류의 흐름 방향 길이가 짧고, 포집판(23)은 배기 가스류의 흐름 방향에 대하여 직각 방향으로 배치되며, 배기 가스류가 포집판(23)에 대하여 직접 접촉하기 때문에 유과(流過) 저항(압력 손실; 압손)이 큰 점, 포집판(23)이 얇고 배기 가스류의 흐름 방향 길이가 짧기 때문에 PM이 그냥 통과하게 되는 것이 위구되며, PM 포집 효율을 충분히 높이지 못할 우려가 있는 점, 일단 포집판(23)을 통과한 PM은 다시 코로나 방전에 의해 대전시켜 포집되지 않고 그대로 배출되어 버리는 점과 같은 문제를 갖는다.
한편, 코로나 방전 등을 이용하여 전기적으로 배기 가스 중의 PM을 처리하는 디젤 엔진의 배기 가스 처리 기술에 있어서는, 이하에 기재하는 과제가 발생한다.
즉, 선박용 디젤 엔진에 있어서는, 유황분이 적은 경유를 사용하는 자동차용 디젤 엔진과 비교하여 현격히 큰 배기량을 갖고, 중유 이하의 저질로 유황분을 많이 함유하는(중유는 경유에 대하여 100배∼3500배 정도의 유황분을 함유 : JIS K2204:2007「경유」;0.0010 질량% 이하, K2205-1990「중유」;0.5~3.5 질량% 이하에 의함) 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진에, 예컨대 상기 특허문헌 1에 기재된 배기 가스 정화 장치를 이용한 경우에는, 중유 이하의 저질 연료 중의 유황분이 배기 가스에 SOF로서 포함될 뿐만 아니라 설페이트가 되어 엔진 구성 부품, 특히 배기 관계 부품을 부식시킨다는 과제를 극복할 필요가 있다.
또한, 유황분의 함유량이 적은 상질의 연료인 경유를 사용하는 자동차용에 탑재한 소배기량의 디젤 엔진용인 특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 정전 응집 작용은 집진 전극 근방에서 일어나기 때문에, 가스 전체를 냉각시킬 필요가 없고, 집진 전극 근방을 냉각시킬 수 있으면 정전 응집 효과가 촉진되기 때문에, 집진 전극 근방에서만 잇달아 냉각되어 응축, 액체화가 가능해지며, 대전되어, 포집하는 기술이지만, 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 선박용의 대배기량으로서 유속이 빠르고, 배기 가스의 온도가 높은 디젤 엔진, 혹은 PM의 배출량이 많은 엔진에서는, 높은 온도의 배기 가스 중의 PM이 응축·액체화되는 온도까지 냉각시키는 부분을 집진 전극 근방에서만의 국부적인 냉각에 한정한 것으로는 냉각 능력이 부족하여 불충분한 냉각이 되며, PM의 공급이 많아 PM의 냉각이 추종하지 못하는 경우에는, 냉각되지 않은 채로 온도가 높아, PM을 함유한 배기 가스가 배출되게 되어 버린다. 게다가, 집진 전극 근방에서만의 냉각에서는 그 근방을 흐르는 배기 가스 중의 SOF분이나 설페이트 성분이 응축 액화되어 포집되지만, 집진 전극으로부터 떨어진 부분을 흐르는 배기 가스는 거의 냉각되는 경우가 없기 때문에, 상기 배기 가스 중의 SOF분이 응축 액화되는 경우가 없다. 따라서, 집진 전극으로부터 떨어진 부분을 흐르는 배기 가스 중의 SOF분은, 포집되지 않고 배출되게 된다. 이와 같이, 상기 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진에, 유황분의 함유량이 적은 상질의 연료인 경유를 사용하는 특허문헌 2에 기재된 배기 가스 정화 장치를 이용한 경우에는, 상기 설페이트 성분에 의한 엔진 구성 부품 부식의 문제뿐만 아니라, 배기 가스 중의 PM, 특히 SOF분의 제거가 충분히 이루어지지 않는다는 문제가 있다.
그리고 또한, 특허문헌 2에 기재된 가스 처리 장치는, 차량 탑재용의 소형 가스 처리 장치로서, 대전 응집부(30)를 상류측에, 필터부(40)를 하류측에, 또한 그 하류에 산화 촉매(50)를 배치하여 구성하고, 대전 응집부(30)에 배기 가스를 다수로 분류하는 가스 입구실(31c)을 마련하며, 가스 통로벽을 통형상체(31f)로 형성하고, 상기 통형상체(31f)를 외기에 노출시켜 가스 통로벽인 상기 통형상체(31f)를 자연 대류와 열방사에 의한 자연 방열에 의해 가스를 냉각시키는 가스 냉각부로서 형성하며, 그 후 분류한 배기 가스를 가스 출구실(31d)에서 재혼합시켜 필터부(40)의 하류의 산화 촉매(50)로 가스화한 채로 대전 응집부(30), 필터부(40)를 통과해 온 SOF 등의 증발 성분을 산화시켜 정화하는 장치에 관한 기술이고, SOF의 포집률을 확보하기 위해서는 관형상의 대전 응집부(30)에서 일단 냉각시킨 배기 가스의 온도를 촉매의 활성 온도까지 재상승시키거나, 산화 촉매(50)의 온도를 연료나 전기 등의 외부 에너지를 사용하여 승온시킬 필요가 있는 기술이며, 더욱이, 배기 가스 중의 질소 산화물을 저감·제거하는 기술은 아니다.
또한, 특허문헌 3에 기재된 전기식 배기 가스 처리 기술은, 미리 가스 냉각 수단에 의해 입상 물질을 포함하는 전배기 가스의 온도를, 100℃ 이상, 바람직하게는 130℃ 이상이고, 배기 가스 온도/연료 비점 온도비 R = 0.85로 나타내는 온도 이하로 낮춘 후에 전기적 수단에 의해 처리함으로써, 코로나 방전에 의해 대전하는 입상 물질 PM(SOF, ISF)은 고효율로 제거할 수 있지만, 대전하지 않는 NOx나 이산화유황 가스 등의 산화유황(이하「SOx」라고 함)의 가스형 물질에 대해서는 고효율로 제거할 수 없다는 난점이 있다.
한편, 비특허문헌 1에 기재된 선박용 디젤 엔진에 있어서는, 배기 가스로부터 분류한 EGR 가스를 흡기에 환류시킴으로써, 배기 가스로부터 NOx의 80% 저감과 EGR 가스로부터의 100%에 가까운 SOx 제거가 가능하지만, EGR 가스 중의 PM, 특히 설페이트 성분을 완전하게는 제거하지 못하여 잔류한다는 결점이 있고, 또한, 스크러버를 통과하는 매진(煤塵), PM에 또 포함되는 유황분의 디젤 기관 본체나 시스템에 대한 영향에 관해서는, 장기간의 실선 시험이 필요할 뿐만 아니라, 스크러버로부터 선외 배출되는 세정수에 대해서는 환경이나 생태계에 영향을 미치지 않도록 할 필요가 있으며, 특히 이 스크러버의 세정수에 있어서는 PM의 부유나 이산화유황의 용해 등에 따르는 이들 환경 오염 성분 혹은 생태계 영향 성분의 제거나 Ph 조정 등 폐수 처리가 큰 문제가 될 것이 예상된다.
또한, 공지된 NOx 저감 기술로서 촉매 반응을 이용한 SCR 방식이 일반적으로 알려져 있다. 이 SCR 방식은, 엔진의 배기 가스의 온도가 충분히 높은 상태에서 활성화되고, 또한 촉매 표면이 그을음 등에 덮이지 않고 확실하게 노출되어 있으면 촉매가 정상적으로 기능하여 높은 NOx 저감을 달성할 수 있다. 그러나, 일반적인 선박용 엔진에 있어서는 연료 소비율의 향상을 확보하기 위해, 자동차용 엔진 등과 비교하면 롱 스트로크의 저속 엔진이 주류이고, 실린더 내에서 연소 가스의 에너지를 천천히 시간을 들여 확실하게 동력으로서 취출하는 경우와, 장시간에 걸친 연소 가스의 실린더 벽면 등에의 접촉에 따르는 방열에 의해 배기 가스의 온도는 저온으로 되는 경우가 많으며, 엔진 시동 직후의 난기 중뿐만 아니라 정상 운전 중이라도 촉매 온도가 300도를 하회하면 그 기능을 충분히 발휘할 수 없어, NOx 저감률이 불충분한 경우가 많다. 또한, 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 디젤 엔진에 있어서는, 배기 가스 중에 함유되는 PM에 의해 촉매가 피복되고, 연료에 다량으로 함유되는 유황에 의해 피독되어 그 NOx 정화 기능이 장기간에 걸쳐 안정적으로 기능하지 않는다는 문제가 지적되어 개선이 요구되고 있다.
본 발명은, 상기한 종래 기술의 문제를 감안하여, 특히 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량으로 고속 및/또는 대유량의 배기 가스가 배출되는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 중의 NOx를 저감하고, 또한 PM, 특히 SOF분이나 설페이트 성분을 고효율로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 환경 오염 물질이나 생태계에 악영향을 미치는 물질의 유출을 용이하고, 확실하게 억제할 수 있는, 엔진 시동 직후부터 기능하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 관련된 제1 발명의 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 엔진의 배기 매니폴드에 이어지는 배기관에 배기 가스 쿨러를 마련하고, 상기 배기 가스 쿨러의 하류측에, 상기 배기 가스 중에 포함되는 SOF, ISF를 주체로 하는 PM을 제거하는 정전 집진부 및 사이클론 집진부로 이루어진 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치를 잇달아 마련하며, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치의 하류측 배기관에 상기 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 분기부를 마련하고, 상기 분기부에 이어지는 EGR 배관 및 EGR 밸브를 통해 상기 EGR 가스를 엔진의 흡기에 환류시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 제1 발명의 배기 가스 정화 장치에 있어서는, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치와 상기 분기부 사이에, 배기 가스를 더욱 정화하는 스크러버를 배치하여 구성하는 것, 및/또는, 상기 EGR 배관에 EGR 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러를 배치하여 구성하는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.
또한, 상기 제1 발명의 배기 가스 정화 장치는, 상기 배기 가스 쿨러와 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치 사이의 배기관, 및 상기 스크러버와 상기 EGR 쿨러 사이의 배기관 또는 EGR 배관, 및 상기 EGR 쿨러의 후방의 EGR 배관의 적어도 1개소에, 응축수를 분리 제거하는 기수 분리기를 배치하여 구성하는 것, 및/또는, 상기 EGR 배관에 상기 EGR 가스를 압송하여 흡기에 환류시키는 블로워를 마련하여 구성하는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 관련된 제2 발명의 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 엔진의 배기 매니폴드에 이어지는 배기관에, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 분기부를 형성하고, 상기 분기부에 이어지는 EGR 배관에 배기 가스 쿨러를 마련하며, 상기 배기 가스 쿨러의 하류측에, 상기 배기 가스 중에 포함되는 SOF, ISF를 주체로 하는 PM을 제거하는 정전 집진부 및 사이클론 집진부로 이루어진 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치를 잇달아 마련하고, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치의 하류측 EGR 배관에 EGR 밸브를 마련하며, 상기 EGR 밸브를 통해 EGR 가스를 엔진의 흡기에 환류시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 제2 발명의 배기 가스 정화 장치에 있어서는, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치와 상기 분기부 사이에, 배기 가스를 더욱 정화하는 스크러버를 배치하고 구성하는 것, 및/또는, 상기 스크러버의 후방에 EGR 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러를 배치하여 구성하는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.
또한, 상기 제2 발명의 배기 가스 정화 장치는, 상기 배기 가스 쿨러와 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치 사이의 EGR 배관, 및 상기 스크러버와 상기 EGR 쿨러 사이의 EGR 배관, 및 상기 EGR 쿨러의 후방의 EGR 배관의 적어도 1개소에, 응축수를 분리 제거하는 기수 분리기를 배치하여 구성하는 것, 또는, 상기 EGR 배관에 상기 EGR 가스를 압송하여 흡기에 환류시키는 블로워를 설치하여 구성하는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 관련된 발명의 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 선박용 디젤 엔진에, 1단 혹은 복수단의 과급기에 의해 흡기가 과급되는 과급 시스템을 마련하는 구성으로 하는 것을 바람직한 양태로 하는 것이다.
본 발명에 관련된 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 이하에 기재하는 효과를 나타낸다.
1. 배기 가스 쿨러를 경유하여 배기 가스 정화 장치(DPF)로부터 배출되는 배기 가스의 일부를 분류하여 EGR 가스로서 사용하여, 흡입 공기에 비열이 큰 배출 가스가 혼합됨으로써 연소 온도가 저하되어 질소 산화물의 생성이 억제되고, 또한 흡입 공기에 산소 농도가 저하된 배기 가스가 혼합됨으로써 연소 온도가 저하되어 질소 산화물의 생성이 억제되기 때문에 배기 가스 중의 NOx를 대폭 감소시킬 수 있다.
2. 선박용 연료는 유황의 함유량이 많은 점에서 배기 가스에는 높은 농도의 설페이트가 함유되어 있고, 그대로 EGR 가스로서 연소실에 공급하면 배기 가스 중의 유황분이 더욱 농화되어 피스톤, 피스톤 링, 실린더, 실린더 헤드, 급배기 밸브·밸브 스템 등의 엔진 구성 부품, 배기관, 머플러, 이코노마이저, 레큐퍼레이터 등의 배기 관련 부품을 유황 기원 생성물이 부식시키거나 마모시켜, 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지만, 본 발명에 의하면 연료 기원의 유황분에 추가하여 EGR 가스로부터 유황분이 더욱 공급되어 농화되는 경우가 거의 없기 때문에 이러한 위구를 해소할 수 있다.
3. 배기관에의 스크러버의 설치에 의해, 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치에서 완전히 제거하지 못한 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 효과적으로 제거되어 보다 감소함으로써 배기 가스가 보다 깨끗해지고, 분류되는 EGR 가스 온도도 보다 저하됨으로써, 연소 온도를 저하시켜 질소 산화물의 감소와 함께 실린더 벽면 등으로부터의 방열을 감소시켜 연비의 향상을 도모할 수 있다. 또한, EGR 쿨러의 교환 열량을 적게 할 수 있고, EGR 쿨러의 소형화가 가능해져 염가가 되는 점, EGR 쿨러의 내열성은 높게는 요구되지 않는 점에서 열응력이 낮아지며 고온 부식의 위험성도 감소하기 때문에 구조가 단순화되어 내구 신뢰성을 얻기 쉬운 점, 저렴한 재료·저렴한 공법에 의한 제작이 가능해져 염가의 EGR 쿨러의 사용이 가능한 점, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품을 유황 기원 생성물이 부식시키거나 마모를 촉진시키거나 하는 경우가 적어져, 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않게 되는 점, EGR 가스가 냉각되어 EGR 쿨러가 불필요해지는 경우도 있을 수 있는 점 등의 효과를 얻을 수 있다.
4. EGR 배관에의 스크러버의 설치에 의해, 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치에서 완전히 제거하지 못한 PM, 그을음, SOF, 설페이트 등의 잔존 성분이 EGR 가스에 있어서도 제거되어 깨끗한 EGR 가스가 얻어지고, EGR 가스 온도도 보다 저하됨으로써, 연소 온도를 저하시켜 질소 산화물의 감소와 함께 실린더 벽면 등으로부터의 방열을 감소시켜 연비의 향상을 도모할 수 있다. 또한, EGR 쿨러의 교환 열량을 적게 할 수 있고, EGR 쿨러의 소형화가 가능해져 염가가 되는 점, EGR 쿨러의 내열성은 높게는 요구되지 않는 점에서 열응력이 낮아지며 고온 부식의 위험성도 감소하기 때문에 구조가 단순화되어 내구 신뢰성을 얻기 쉬운 점, 저렴한 재료·저렴한 공법에 의한 제작이 가능해져 염가의 EGR 쿨러의 사용이 가능한 점, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품을 유황 기원 생성물이 부식시키거나 마모를 촉진시키거나 하는 경우가 적어져, 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않는 점, EGR 가스가 냉각되어 EGR 쿨러가 불필요해지는 경우도 있을 수 있는 점, 장치의 소형화·소스페이스화를 도모할 수 있는 점 등의 효과를 얻을 수 있다.
5. 기수 분리기를 마련함으로써 응축수를 미리 분리 제거할 수 있다. 구체적으로는, 배기 가스 냉각 장치의 하류측에 기수 분리기를 설치함으로써, 배기 가스로부터 응축수를 분리·제거할 수 있어, 응축수를 미리 제거해 둠으로써, 응축수에 유황 기원 생성물이나 질소 기원 생성물이 함유되어 배기 가스 내로부터 감소하고, 응축수에 부착되는 PM 중의 ISF(그을음)에 유황 기원 생성물이나 질소 기원 생성물이 흡착되어 더욱 감소하며, 배기 가스 중의 PM(SOF, ISF) 및 질소 기원 생성물의 함유량을 감소시켜 DPF의 부하를 경감시키고, 엔진 부품 및 배기 관련 부품의 내구성을 손상시킬 위구를 더욱 감소시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있으며, 또한 이러한 효과는, 배기 가스 냉각 장치로부터 배출되는 배기 가스 온도가 100℃ 정도 부근인 경우에 특히 현저하다. 또한, 스크러버의 하류측에 기수 분리기를 설치함으로써, 스크러버에 의해 대량의 물과 접하여 매우 고습도가 된 배기 가스로부터 수분을 분리·제거할 수 있다. 분리·제거된 수분에는 유황 기원 생성물이나 질소 기원 생성물이 함유되어 있기 때문에 이들이 배기 가스 중으로부터 대폭 제거되고, 또한, 제거되는 수분에 부착되는 PM 중의 ISF(그을음)에 유황 기원 생성물이나 질소 기원 생성물이 흡착되어 감소하며, 배기 가스 중의 SOx, PM(SOF, ISF) 및 질소 기원 생성물의 함유량이 감소하며 배기 가스가 깨끗해지는 것을 도모할 수 있다. 또한, EGR 가스도 응축수가 분리·제거되어 있음으로써 특히 유황 기원 생성물 등이 감소하여 엔진 부품, 배기 관련 부품의 부식 마모나 슬라이딩 마모 등에 의해 내구성을 손상시킬 위구를 더욱 감소시킬 수 있다.
6. 배기관으로부터 분류한 EGR 가스만을 냉각→정전 집진→사이클론 집진→스크러버 처리→기수 분리함으로써, 소형의 장치로 염가에 깨끗한 EGR 가스를 얻을 수 있고, 이 EGR 가스를 사용하여 흡기에 환류시킴으로써, EGR에 의한 일반적인 작용 효과를 볼 수 있다. 또한, 배기 가스 중의 PM의 삭감은 기대할 수 없지만, 일련의 처리가 완료된 EGR 가스를 환류시킬 수 있기 때문에 NOx나 SOx는 확실하게 삭감할 수 있다. 또한, EGR 가스만을 처리하기 때문에 시스템의 구성 기기(가스 냉각기, 정전 집진부, 사이클론 집진부, 스크러버 처리기, 기수 분리기)는 소형이며 가볍고 염가이며 제조도 용이하고 설치 스페이스도 취하지 않아 바람직하다. 그리고 또한, 배기 가스 전량을 처리하는 경우와 비교하여, 배기 가스 쿨러의 냉각수 사용량의 감소, 스크러버 장치로부터의 배수 처리 수량이나 슬러지의 감소, 기수 분리기로부터의 응축수의 감소 등 시스템의 유지·관리가 용이해져 환경 오염 물질이나 생태계에 악영향을 미치는 물질의 유출을 용이하고 확실하게 억제할 수 있다.
7. 공지된 NOx 저감 기술로서 알려져 있는 촉매 반응을 이용한 SCR 방식은, 엔진의 배기 가스의 온도가 충분히 높은 상태에서는 촉매가 활성화되고, 촉매 표면이 그을음 등에 덮이지 않으며 확실하게 노출되어 있으면 촉매가 정상적으로 기능하여 높은 NOx 저감을 달성할 수 있지만, 일반적인 선박용 엔진에 있어서는 연료 소비율의 향상을 확보하기 위해 자동차용 엔진 등과 비교하면 롱 스트로크의 저속 엔진이 주류이고, 실린더 내에서 연소 가스의 에너지를 천천히 시간을 들여 확실하게 동력으로서 취출하는 경우와, 장시간에 걸쳐 연소 가스가 실린더 벽면 등에 접촉함으로써 방열되어 배기 가스의 온도는 저온으로 되는 경우가 많고, 엔진 시동 직후의 난기 중뿐만 아니라 정상 운전 중이라도 촉매 온도가 300도를 하회하여 촉매 기능을 충분히 발휘할 수 없어, NOx 저감률이 불충분한 경우가 많으며, 또한 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 선박용 디젤 엔진에 있어서는, 배기 가스 중에 함유되는 PM에 의해 촉매가 피복되어 배기 가스와의 접촉이 방해되거나, 연료 중에 다량으로 함유되는 유황에 의해 촉매가 피독되어 그 NOx 정화 기능을 발휘할 수 없게 되어 장기간에 걸쳐 안정적으로 NOx를 저감할 수 없는 문제가 발생했지만, 본 발명 장치에서는 각 구성 부품은 온도 의존성이 없고, 배기 가스 중의 PM에도 영향을 받지 않으며, 저질 연료 사용에 따른 유황 기원 물질에 의한 열화도 거의 없고, 엔진 시동 직후부터 장기간에 걸쳐 안정적으로 배기 가스 정화 기능을 발휘할 수 있어 높은 NOx 저감률을 달성할 수 있으며, 환경 개선에 확실하게 기여할 수 있다.
8. 선박용 디젤 엔진이 터보차저, 리숄므 콤프레서, 루트 블로워 등의 과급기에 의해 1단 혹은 복수단, 바람직하게는 2단으로 과급되고 있음으로써 실린더에의 과급 압력이 상승하여 공기 과잉률이 향상되고, 연비를 저감할 수 있으며, EGR율을 넓은 운전역에 걸쳐 상승시킬 수 있고, 배기 매니폴드에 배출되는 단계에서의 PM도 저감되어 원하는 배기 가스의 정화 능력을 확보·유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 참고예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 제2 참고예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 제3 참고예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 10은 본 발명의 제7 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 11은 본 발명의 제8 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 12는 본 발명의 제9 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 13은 본 발명의 제10 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 14는 본 발명의 제11 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 15는 본 발명의 제12 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 16은 본 발명의 제13 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 17은 본 발명의 제14 실시예 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 있어서 비교예로서 기본 특성을 나타내는 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에서의 종래예 1의 배기 가스 정화 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에서의 종래예 2의 배기 가스 정화 장치의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 21은 종래의 디젤 엔진 배기 가스 처리 장치의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 22는 종래의 디젤 엔진 배기 가스 처리 장치의 다른 예를 도시하는 사시도이다.
도 23은 도 22에 나타내는 디젤 엔진 배기 가스 처리 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 1에 본 발명의 제1 참고예 장치로서 도시하는 선박용 디젤 엔진(이하, 디젤 엔진이라고 함)의 배기 가스 정화 장치는, 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(E)(1)의 배기 매니폴드(E/M)(2) 하류의 배기관에 배기 가스 쿨러(G/C)(3)를 배치하고, 상기 배기 가스 쿨러(G/C)(3)의 하류에 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치[ES/C/DPF(Diesel Particulate Filter)](4)를 배치하며, 그 하류측 배관에 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 분기부(5)를 마련하고, 상기 분기부(5)에 EGR 배관을 접속하며, EGR 밸브(E/V)(6)를 통해 상기 EGR 가스를 엔진의 흡기 매니폴드(I/M)(7), 혹은 에어 필터(A/F)(9)로부터의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것으로, 나아가 필요에 따라, 배기 가스 쿨러(3)와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4) 사이에 기수 분리기(M/S)(8)를 마련해도 좋다.
상기 도 1에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우, 배기 가스 쿨러(3)에 의해 냉각된 배기 가스는 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)에서 상기 배기 가스 중의 PM(SOF, ISF)의 함유량이 감소되고, 그 일부가 EGR 가스로서 흡기 매니폴드(7)에 환류된다. 이 배기 가스 정화 장치에 있어서, 배기 가스 쿨러(3)에 의해 냉각된 배기 가스를 기수 분리기(8)에 통과시키면, 응축수에 유황 기원 생성물이나 질소 기원 생성물이 포착되어 배기 가스 중으로부터 감소하고, 응축수에 부착되는 PM 중의 ISF(그을음)에 유황 기원 생성물이나 질소 기원 생성물이 흡착되어 감소하며, 배기 가스 중의 PM(SOF, ISF) 및 질소 기원 생성물의 함유량을 감소시켜 깨끗한 배기 가스로 하여, 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)의 부하를 경감시키고, EGR 가스도 깨끗하게 하여 엔진 구성 부품 및 배기 관련 부품의 내구성을 손상시킬 위구를 더욱 감소시킬 수 있다.
이러한 효과는, 배기 가스 쿨러(3)로부터 배출되는 배기 가스 온도가, 100℃ 이상, 바람직하게는 130℃ 이상이고 배기 가스 온도/연료 비점 온도비 R(배기 가스의 온도 ÷ 중유 연료의 비점) = 0.85로 나타내어지는 온도 이하인 경우에 특히 현저하다. 그 이유는, 배기 가스 쿨러(3)로부터 배출되는 배기 가스 온도가 100℃ 미만에서는, 배기 가스 중의 수분 등이 포집면에 대량으로 응축되고, 포집면에 퇴적된 PM 미립자가 응축된 수분에 의해 점착되어 포집면으로부터 박리하기 어려워지며, 배기 가스 중의 가스류 중에 모래바람형 혹은 눈보라형으로 분산·비산 상태에서 흘러내리기 어려워져, 그 후의 처리가 곤란해지기 때문인 것으로 고려된다. 한편, 현실에서는 가스 냉각부로부터 배출되는 전기 집진 수단의 방전 대전부에 유입되는 전배기 가스의 온도가 130℃ 정도이면, 상기 문제점은 거의 발생하지 않고 PM 미립자의 후처리상 바람직하다.
또한, 가스 냉각부의 하류측에서 정전 집진부의 상류측에 기수 분리기를 마련함으로써, 가스 냉각부를 통과한 배기 가스 중으로부터 연소에 의해 생긴 수증기, SOF분, 설페이트분, 카본 등이 현탁·용해된 응축수를 미리 분리 제거할 수 있기 때문에, 전배기 가스의 온도를 100℃ 정도까지 냉각시켜도 기수 분리기(8)가 충분히 기능하고, 기수 분리기 이후의 구성 부품의 부식성이 완화되어 사용 재료의 내식성이 낮게 억제되기 때문에 좋다.
한편, 가스 냉각부로부터 배출되는 전기 집진 수단의 방전 대전부에 유입되는 전배기 가스의 온도가 130℃ 이상이면, 미리 응축수를 분리 제거할 필요가 없기 때문에 기수 분리기를 설치하지 않아도 좋고, 시스템 전체가 스페이스 절감으로 염가가 되며, 기수 분리기로부터의 응축수의 후처리의 필요도 없어져 관리가 용이해져 바람직하다.
또한, 배기 가스 온도/연료 비점 온도비 R(배기 가스의 온도 ÷ 중유 연료의 비점)이 0.85로 나타내어지는 온도 이하로 한 것은, 배기 가스 온도/연료 비점 온도비 R이 0.85를 초과하면, 대부분의 SOF분, 설페이트분을 액상화시킬 수 없기 때문이다. 즉, 가스 냉각부를 통과한 배기 가스에 있어서, SOF분 및 설페이트분은, 배기 가스 온도/연료 비점 온도비 R이 0.85 이하인 과냉각 기체 상태에서 방전 대전부로 보내지는 것이 바람직하고, 0.85를 초과하는 상태에서는 기체 상태의 SOF분과 설페이트분이 많이 잔존하여 충분한 양의 SOF분을 다음의 방전 대전부에 있어서 응축액화, 대전하는 과냉각 기체 상태를 형성할 수 없으며, 충분한 정화 효과가 얻어지지 않기 때문이다.
또한, 기수 분리기(8)에서는 응축수를 완전히 제거할 필요는 없고, 큰 입자를 배플(분리판)에 충돌시키거나 하여 분리하며, 미세한 액상 입자와 고체 입자를 후단의 코로나 방전에 의해 대전시켜 쿨롱력에 의해 포집판에 흡착시켜 포집·집진시킴으로써 제거하면 된다. 또한, 이 배기 가스 정화 장치의 경우에는, EGR 밸브(6)에 의해 EGR 가스 유량을 필요한 EGR율(실린더에 충전되는 흡기에서의 EGR 가스의 비율)이 얻어지도록 제어하고, 흡기 매니폴드(7) 혹은 에어 필터(9)로부터의 흡기관(터보차저 장착의 경우에는, 도시하지 않았지만 콤프레서의 상류)에 환류시킨다. 이 EGR 가스의 환류에 의해 연소실에서의 연소 온도가 낮아져 질소 산화물의 발생이 억제된다.
도 2에 본 발명의 제2 참고예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 마찬가지로 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(2) 하류의 배기관에 배기 가스 쿨러(3)를 배치하고, 또한 상기 배기 가스 쿨러(3)의 하류에 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)를 배치하며, 그 하류측 배관에 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 분기부(5)를 마련하고, 상기 분기부(5)에 EGR 배관을 접속하며, 상기 EGR 배관에 마련한 EGR 쿨러(E/C)(10)에 의해 냉각된 EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 흡기 매니폴드(7) 혹은 에어 필터(9)로부터의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것으로, 나아가 필요에 따라, 배기 가스 쿨러(3)와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4) 사이, 및/또는 EGR 쿨러(10)와 EGR 밸브(6) 사이에, 기수 분리기(8)를 마련해도 좋다.
상기 도 2에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에는, 배기 가스 및 EGR 가스가 깨끗해지고, EGR 쿨러(E/C)(10)의 설치에 의해 EGR 가스의 온도가 더욱 저하되어 높은 EGR율이 확보되기 쉬워지며, 또한 연소실에서의 연소 온도가 보다 저하됨으로써 질소 산화물의 발생이 보다 억제되고, 실린더 벽면 등으로부터의 방열이 감소하여 연료 소비율이 향상된다. 한편, EGR 쿨러(10) 하류의 기수 분리기(8)는, 배기 가스 쿨러(3)의 하류측에 설치한 경우와 거의 동일한 기능을 갖는다. 또한, 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)의 하류의 분기부(5)로부터 분류한 EGR 가스가 충분히 저온이면, EGR 배관의 EGR 쿨러(10)의 상류에 바이패스 밸브(도시하지 않음)와 이 바이패스 밸브로부터 EGR 쿨러(10)의 하류에 연통하는 바이패스 배관(도시하지 않음)을 설치하고, EGR 가스를 바이패스시켜 환류시킴으로써 EGR 쿨러(10)에 의한 압력 손실에 따르는 EGR 가스 유량의 저하·감소를 방지할 수 있다.
도 3에 본 발명의 제1 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 마찬가지로 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(2) 하류의 배기관에 배기 가스 쿨러(3)를 마련하고, 상기 배기 가스 쿨러(3)의 하류에 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)를 마련하며, 그 하류에 스크러버(Sc)(11)와 바람직하게는 기수 분리기(8)를 마련하고, 또한 그 하류에 머플러(도시하지 않음)로의 배기관에 분기부(5)를 마련하며, EGR 가스를 분류하는 EGR 배관을 접속하고, EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 흡기 매니폴드(7) 혹은 에어 필터(9)로부터의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다. 또한, 본 실시예 장치에 있어서도 배기 가스 쿨러(3)와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4) 사이에 기수 분리기(8)를 마련해도 좋다.
상기 도 3에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에는, 도 1에 도시하는 제1 참고예 장치와 마찬가지로, 배기 가스가 깨끗해지고, 배기관에 스크러버(Sc)(11)와 바람직하게는 기수 분리기(8)를 설치함으로써, 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)에서 완전히 제거하지 못한 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 효과적으로 제거되며, 그 함유량이 보다 감소하고 배기 가스가 보다 깨끗해지며, 분류되는 EGR 가스도 깨끗해지고 EGR 가스 온도도 보다 저하된다. 또한, 연소실에서의 연소 온도가 보다 저하됨으로써 질소 산화물의 발생이 보다 억제되고, 실린더 벽면 등으로부터의 방열이 감소하여 연료 소비율도 향상된다. 또한, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품이 유황 기원 생성물에 의해 마모가 촉진되거나 부식되거나 하여 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않게 된다.
도 4에 본 발명의 제2 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 마찬가지로 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(2) 하류의 배기관에 배기 가스 쿨러(3), 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4), 스크러버(11) 및 바람직하게는 기수 분리기(8)를 이 순서로 배치하고, 나아가 그 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하며, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하고, EGR 배관에 마련한 EGR 쿨러(10)에 의해 냉각된 EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 흡기 매니폴드(7) 혹은 에어 필터(9)로부터의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다. 한편, 본 실시예 장치에 있어서도, 배기 가스 쿨러(3)와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4) 사이, 및 EGR 쿨러(10)와 EGR 밸브(6) 사이에 기수 분리기(8)를 마련해도 좋다.
상기 도 4에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에도 배기 가스가 깨끗해지고, 상기 도 3에 도시하는 제1 실시예 장치와 마찬가지로, 배기관에 스크러버(11)와 바람직하게는 기수 분리기(8)를 설치함으로써, 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)에서 완전히 제거하지 못한 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 효과적으로 제거되며, 그 함유량이 보다 감소하고 배기 가스가 보다 깨끗해지고, 분류되는 EGR 가스도 깨끗해지며, EGR 가스 온도도 보다 저하된다. 또한, EGR 배관에의 EGR 쿨러(10)의 설치에 의해 EGR 가스의 온도가 보다 저하되어 높은 EGR율의 확보가 용이해지고, 연소실에서의 연소 온도가 보다 저하됨으로써 질소 산화물의 발생이 보다 억제되며, 실린더 벽면 등으로부터의 방열이 감소하여 연료 소비율이 향상된다.
한편, 본 실시예에 있어서도, 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)의 하류의 분기부(5)로부터 분류한 EGR 가스가 충분히 저온이면, EGR 배관의 EGR 쿨러(10)의 상류에 바이패스 밸브(도시하지 않음)와 이 바이패스 밸브로부터 EGR 쿨러(10)의 하류에 연통하는 바이패스 배관(도시하지 않음)을 설치하고, EGR 가스를 바이패스시켜 환류시킴으로써 EGR 쿨러(10)에 의한 압력 손실에 따르는 EGR 가스 유량의 저하·감소를 방지할 수 있다.
도 5에 본 발명의 제3 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 마찬가지로 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(2) 하류의 배기관에 배기 가스 쿨러(3) 및 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)를 배치하고, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)의 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하며, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하고, 상기 EGR 배관에 스크러버(11) 및 바람직하게는 기수 분리기(8)를 배치하며, 또한 EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 흡기 매니폴드(7) 혹은 에어 필터(9)로부터의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다. 또, 본 실시예 장치에 있어서는, 배기 가스 쿨러(3)와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4) 사이에 기수 분리기(8)를 마련해도 좋다.
상기 도 5에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에는 배기 가스가 깨끗해지고, 상기 도 4에 도시하는 제2 실시예 장치와 상이하게, EGR 배관에 스크러버(11)와 바람직하게는 기수 분리기(8)를 설치함으로써, 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)에서 완전히 제거하지 못한 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 효과적으로 제거되며, 그 함유량이 보다 감소하고 EGR 가스가 보다 깨끗해지고, 분류되는 EGR 가스 온도가 보다 저하된다. 또한, EGR 가스의 온도가 보다 저하됨으로써 높은 EGR율의 확보가 용이해지고, 연소실에서의 연소 온도가 보다 저하되어 질소 산화물의 발생이 보다 억제되며, 실린더 벽면 등으로부터의 방열이 감소하여 연료 소비율이 향상된다. 그리고 또한, EGR 가스에 함유되는 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 제거되어 감소함으로써, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품이 유황 기원 생성물에 의해 마모가 촉진되거나 부식되거나 하여 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않게 된다. 그리고 또한, 배기관 및 EGR 배관에 설치하는 스크러버(11)와 기수 분리기(8)는 모두, 배기관에 설치하여 배기 가스의 전량을 처리하는 것과 비교하여 소형이고 염가의 것이면 된다.
도 6에 본 발명의 제4 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 마찬가지로 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(2) 하류의 배기관에 배기 가스 쿨러(3) 및 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)를 배치하고, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)의 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하며, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하고, 상기 EGR 배관에 스크러버(11)와 바람직하게는 기수 분리기(8)를 배치하며, 또한 상기 기수 분리기(8)의 하류측에 EGR 쿨러(10)를 배치하고, 상기 EGR 쿨러(10)에 의해 냉각된 EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 흡기 매니폴드(7) 혹은 에어 필터(9)로부터의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다. 또, 본 실시예 장치에 있어서는, 배기 가스 쿨러(3)와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4) 사이, 및/또는, EGR 쿨러(10)와 EGR 밸브(6) 사이에, 각각 기수 분리기(8)를 마련해도 좋다.
상기 도 6에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에도, 상기한 각 실시예 장치 및 참고예 장치와 마찬가지로, EGR 배관에의 EGR 쿨러(10)의 설치에 의해 깨끗한 배기 가스 및 EGR 가스가 얻어지고, EGR 가스의 온도도 보다 저하되어 높은 EGR율의 확보가 용이해지며, 연소실에서의 연소 온도가 보다 저하됨으로써 질소 산화물의 발생이 보다 억제되고, 실린더 벽면 등으로부터의 방열이 감소하여 연료 소비율의 향상을 도모할 수 있다. 또, EGR 쿨러(10) 하류의 기수 분리기(8)는, 배기 가스 쿨러(3)나 스크러버(11)의 하류측에 설치한 경우와 거의 동일한 기능을 갖는다. 또한, EGR 배관에 설치하는 스크러버(11)와 기수 분리기(8)는 모두 소형이고 염가의 것이면 된다. 또한, 본 실시예에 있어서도, 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)의 하류의 분기부(5)로부터 분류한 EGR 가스가 충분히 저온이면, EGR 배관의 EGR 쿨러(10)의 상류에 바이패스 밸브(도시하지 않음)와, 이 바이패스 밸브로부터 EGR 쿨러(10)의 하류에 연통하는 바이패스 배관(도시하지 않음)을 설치하고, EGR 가스를 바이패스시켜 환류시킴으로써 EGR 쿨러(10)에 의한 압력 손실에 따르는 EGR 가스 유량의 저하·감소를 방지할 수 있다.
도 7에 본 발명의 제5 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)에 터보차저(T/C)(12)가 장착되고, 상기 터보차저(12) 하류의 배기관에 배기 가스 쿨러(3)와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)를 배치하며, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)의 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하고, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하며, 상기 EGR 배관에 스크러버(11) 및 기수 분리기(8)를 배치하고, 그 하류에 EGR 가스를 승압하여 공급·압송하는 블로워(BW)(13)를 설치하며, EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 흡기 매니폴드(7)에 환류시키는 구성으로 한 것이다.
한편, 본 실시예 장치에서는 EGR 가스가 환류되는 위치가 흡기 매니폴드(7)인 경우를 나타냈지만, 흡기 배관의 어느 위치[인터쿨러(14)의 전후]여도 좋다.
상기 도 7에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에는, 상기한 각 실시예 장치 및 참고예 장치와 마찬가지로, 깨끗한 배기 가스 및 EGR 가스가 얻어지고, EGR 가스의 온도가 보다 저하되어 높은 EGR율의 확보가 용이해지며, 연소실에서의 연소 온도가 보다 저하됨으로써 질소 산화물의 발생이 보다 억제되고, 실린더 벽면 등으로부터의 방열이 감소하여 연료 소비율의 향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 흡기관 내의 압력이 콤프레서에 의해 고압으로 되어 있더라도 블로워(13)에 의해 승압시켜 압송·공급함으로써 정확한 양의 EGR 가스를 공급하여 높은 EGR율의 확보가 가능해져 원하는 배기 가스의 정화 능력과 연비를 확보·유지할 수 있다.
도 8에 본 발명의 제3 참고예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(2) 하류의 배기관에 배기 가스 쿨러(3)와, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)를 대신하여, 정전 집진 배기 가스 정화 장치(ES/DC/DPF : electrostatic dust collector DPF)(4-1)를 배치하고, 또한 그 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하며, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하고, EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 흡기 매니폴드(7) 혹은 에어 필터(9)로부터의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다. 한편, 본 실시예 장치에 있어서는, 정전 집진 배기 가스 정화 장치(4-1)를 대신하여, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)를 채용해도 좋은 것은 물론이다[정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)를 채용한 경우에는 상기 제1 실시예 장치와 동일한 구성이 됨]. 또한, 배기 가스 쿨러(3)와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4) 사이에 기수 분리기(8)를 마련해도 좋다.
상기 도 8에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에는, 상기 도 1에 도시하는 제1 참고예 장치와 마찬가지로, 배기 가스 쿨러(3)에 의해 냉각된 배기 가스를 기수 분리기(8)에 통과시키면, 응축수에 유황 기원 생성물이나 질소 기원 생성물이 포착되어 배기 가스 중으로부터 감소하며, 응축수에 부착되는 PM 중의 ISF(그을음)에 유황 기원 생성물이나 질소 기원 생성물이 흡착되어 감소하고, 배기 가스 중의 PM(SOF, ISF) 및 질소 기원 생성물의 함유량을 감소시키며, 정전 집진 배기 가스 정화 장치(4-1)의 부하를 경감시키고, 엔진 구성 부품 및 배기 관련 부품의 내구성을 손상시킬 위구를 더욱 감소시킬 수 있다.
도 9에 본 발명의 제6 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(2) 하류의 배기관에 배기 가스 쿨러(3), 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4) 및 스크러버(11)를 배치하고, 상기 스크러버(11)의 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하며, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하고, 상기 EGR 배관에 기수 분리기(8)를 마련하며, EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 흡기 매니폴드(7) 혹은 에어 필터(9)로부터의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다.
상기 도 9에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에는, 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)에서 완전히 제거하지 못한 이산화유황 가스, PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 제거되어 보다 감소하고 깨끗한 배기 가스 및 EGR 가스가 얻어지고, EGR 가스는 냉각되어 저온으로 되어 높은 EGR율이 확보되기 쉬워지며, 연소실에서의 연소 온도를 저하시켜 질소 산화물의 발생이 보다 억제되고, 실린더 벽면 등으로부터의 방열을 감소시켜 연비의 향상을 도모할 수 있다. 또한, EGR 배관에 설치하는 기수 분리기(8)는, EGR 가스만의 처리가 되기 때문에 소형·경량화된 염가의 것이면 된다.
도 10에 본 발명의 제7 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(2) 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하고, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하며, 상기 EGR 배관에 배기 가스 쿨러(3) 및 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)를 배치하고, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)의 하류에 스크러버(11)를 마련하며, 나아가 그 하류에 마련한 EGR 밸브(6)에 의해 EGR 가스의 유량을 제어하면서 흡기 매니폴드(7) 혹은 에어 필터(9)로부터의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다. 한편, 배기 가스 쿨러(3)와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4) 사이에는 기수 분리기(8)를 마련해도 좋다.
상기 도 10에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에도, 상기한 것과 마찬가지로 EGR 가스가 청정화되어 함유되는 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 제거되어 보다 감소함으로써, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품이 유황 기원 생성물에 의해 마모가 촉진되거나 부식되거나 하여 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않게 된다. 또한, EGR 가스를 환류시킬 수 있기 때문에 NOx를 확실하게 삭감할 수 있다. 또한, EGR 가스만을 처리하기 때문에 시스템의 구성 기기(가스 냉각기, 정전 집진부, 사이클론 집진부, 스크러버 처리기, 기수 분리기 등)는 모두 소형·경량이고 염가의 장치이면 된다. 특히 본 실시예 장치는, 배기 가스 전량을 처리하는 경우와 비교하여, 배기 가스 쿨러(3)의 냉각수 사용량의 감소, 스크러버 장치로부터의 배수 처리 수량이나 슬러지의 감소, 기수 분리기(8)로부터의 응축수의 감소 등 시스템의 유지·관리가 용이해져 환경 오염 물질이나 생태계에 악영향을 미치는 물질의 유출을 용이하고 또한 확실하게 억제할 수 있다.
도 11에 본 발명의 제8 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)의 배기 매니폴드(2) 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하고, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하며, 상기 EGR 배관에 배기 가스 쿨러(3) 및 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)를 배치하고, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)의 하류에 스크러버(11)를 설치하며, 또한 상기 스크러버(11)의 하류에 EGR 쿨러(10)를 배치하고, EGR 밸브(6)에 의해 EGR 가스의 유량을 제어하면서 흡기 매니폴드(7) 혹은 에어 필터(9)로부터의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다. 한편, 본 실시예 장치에 있어서는, EGR 쿨러(10)와 EGR 밸브(6) 사이에 기수 분리기(8)를 마련하면 좋다.
상기 도 11에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에도, 상기한 것과 마찬가지로 EGR 가스가 청정화되어 함유되는 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 제거되어 보다 감소함으로써, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품이 유황 기원 생성물에 의해 마모가 촉진되거나 부식되거나 하여 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않게 된다. 또한, EGR 가스를 환류시킬 수 있기 때문에 NOx를 확실하게 삭감할 수 있다. 또한, EGR 가스만을 처리하기 때문에 시스템의 구성 기기(가스 냉각기, 정전 집진부, 사이클론 집진부, 스크러버 처리기, 기수 분리기 등)는 모두 소형·경량이고 염가의 장치이면 된다. 그리고 또한, 본 실시예 장치에 있어서도, 배기 가스 전량을 처리하는 경우와 비교하여, 배기 가스 쿨러(3)의 냉각수 사용량의 감소, 스크러버 장치로부터의 배수 처리 수량이나 슬러지의 감소, 기수 분리기(8)로부터의 응축수의 감소 등 시스템의 유지·관리가 용이해져 환경 오염 물질이나 생태계에 악영향을 미치는 물질의 유출을 용이하고 또한 확실하게 억제할 수 있다.
도 12에 본 발명의 제9 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)에 터보차저(12)가 장착되고, 상기 터보차저(12) 하류의 배기관에 배기 가스 쿨러(3) 및 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)를 배치하며, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)의 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하고, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하며, 상기 EGR 배관에 스크러버(11), 기수 분리기(8), EGR 가스를 승압하여 공급·압송하는 블로워(BW)(13), EGR 밸브(6)를 이 순서로 배치하고, EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 인터쿨러(14) 전의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다. 즉, 본 실시예 장치는, 터보차저(12) 후의 배기 가스를 예랭시키고, 정전 사이클론 처리 후의 배기 가스로부터 분류한 EGR 가스만을 스크러버(11)에서 처리하며, 그 후 기수 분리기(8)를 경유시켜 블로워(BW)(13)에 의해 압송하여 인터쿨러(14) 전의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다. 한편, 도면 중의 (가), (나), (다)는 후술하는 실시예(특성 평가 시험)에서의 측정 개소를 나타낸다.
상기 도 12에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에는, EGR 가스가 청정화되어 함유되는 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 제거되어 보다 감소함으로써, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품이 유황 기원 생성물에 의해 마모가 촉진되거나 부식되거나 하여 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않게 되는 점, EGR 가스를 환류시킬 수 있기 때문에 NOx를 확실하게 삭감할 수 있는 점, EGR 가스만을 처리하기 때문에 시스템의 구성 기기(가스 냉각기, 정전 집진부, 사이클론 집진부, 스크러버 처리기, 기수 분리기 등)는 모두 소형·경량이고 염가의 장치이면 되는 점, 배기 가스 전량을 처리하는 경우와 비교하여, 배기 가스 쿨러(3)의 냉각수 사용량의 감소, 스크러버 장치로부터의 배수 처리 수량이나 슬러지의 감소, 기수 분리기(8)로부터의 응축수의 감소 등 시스템의 유지·관리가 용이해져 환경 오염 물질이나 생태계에 악영향을 미치는 물질의 유출을 용이하고 확실하게 억제할 수 있는 점 등의 효과에 덧붙여, 흡기관 내의 압력이 콤프레서에 의해 고압으로 되어 있더라도 블로워(13)에 의해 승압시켜 압송·공급함으로써 정확한 양의 EGR 가스를 공급하여 높은 EGR율의 확보가 가능해져 원하는 배기 가스의 정화 능력과 연비를 확보·유지할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
도 13에 본 발명의 제10 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)에 터보차저(12)가 장착되고, 상기 터보차저(12) 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하며, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하고, 상기 EGR 배관에 배기 가스 쿨러(3), 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4), 스크러버(11), 기수 분리기(8), 블로워(13), EGR 밸브(6)를 이 순서로 배치하며, EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 인터쿨러(14) 전의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다. 즉, 본 실시예 장치는, EGR 가스 배관에 있어서 상기 EGR 가스를 예랭시키고, 정전 사이클론 처리 후에 스크러버(11)에서 처리하며, 그 후 기수 분리기(8)를 경유시켜 블로워(13)에 의해 압송하여 인터쿨러(14) 전의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다. 한편, 도면 중의 (라), (마), (바)는 후술하는 실시예(특성 평가 시험)에서의 측정 개소를 나타낸다.
상기 도 13에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에는, 상기한 것과 마찬가지로 EGR 가스가 청정화되어 함유되는 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 제거되어 보다 감소함으로써, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품이 유황 기원 생성물에 의해 마모가 촉진되거나 부식되거나 하여 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않게 되는 점, EGR 가스를 환류시킬 수 있기 때문에 NOx를 확실하게 삭감할 수 있는 점, EGR 가스만을 처리하기 때문에 시스템의 구성 기기(가스 냉각기, 정전 집진부, 사이클론 집진부, 스크러버 처리기, 기수 분리기 등)는 모두 소형·경량이고 염가의 장치이면 되는 점, 배기 가스 전량을 처리하는 경우와 비교하여, 배기 가스 쿨러(3)의 냉각수 사용량의 감소, 스크러버 장치로부터의 배수 처리 수량이나 슬러지의 감소, 기수 분리기(8)로부터의 응축수의 감소 등 시스템의 유지·관리가 용이해져 환경 오염 물질이나 생태계에 악영향을 미치는 물질의 유출을 용이하고 확실하게 억제할 수 있는 점 등의 효과에 덧붙여, 흡기관 내의 압력이 콤프레서에 의해 고압으로 되어 있더라도 블로워(13)에 의해 승압시켜 압송·공급함으로써 정확한 양의 EGR 가스를 공급하여 높은 EGR율의 확보가 가능해져 원하는 배기 가스의 정화 능력을 확보·유지할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
도 14에 본 발명의 제11 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 마찬가지로 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)에, 2단 과급 시스템으로서 배기 가스의 흐름 방향 전단에 고압 터보차저(12-1)가, 후단에 저압 터보차저(12-2)가 장착되고, 저압 터보차저(12-2) 하류의 배기관에 배기 가스 쿨러(3)를 마련하며, 바람직하게는 배기 가스 쿨러(3)의 하류에 기수 분리기(8)를 설치하고, 그 하류에 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)와 스크러버(11)와 바람직하게는 기수 분리기(8)를 마련하며, 기수 분리기(8)의 하류에 머플러(도시하지 않음)로의 배기관에 마련한 분기부(5)에 EGR 가스를 분류하는 EGR 배관을 접속하고, EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 에어 필터(9)로부터의 흡기와 함께 저압 터보차저(12-2)의 콤프레서(도시하지 않음) 상류의 저압 위치의 흡기관에, 혹은 고압 터보차저(12-1)와 저압 터보차저(12-2) 사이의 중압력 위치의 흡기관에 블로워(13)에 의해 보다 압송하여, 혹은 또한, 고압 터보차저(12-1)의 콤프레서(도시하지 않음)의 후류의 고압력 위치의 흡기관에 블로워(13)에 의해 보다 압송하여, 환류시키는 구성으로 한 것이다.
상기 도 14에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에는, 도 1에 도시하는 제1 참고예 장치와 마찬가지로, 배기 가스가 깨끗해지고, 배기관에 스크러버(11)와 바람직하게는 기수 분리기(8)를 설치함으로써, 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)에서 완전히 제거하지 못한 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 효과적으로 제거되어, 그 함유량이 보다 감소하고 배기 가스가 보다 깨끗해지며, 분류되는 EGR 가스도 깨끗해지고, EGR 가스 온도도 보다 저하된다. 또한, 연소실에서의 연소 온도가 보다 저하됨으로써 질소 산화물의 발생이 보다 억제되고, 실린더 벽면 등으로부터의 방열이 감소하여 연료 소비율도 향상된다. 또한, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품이 유황 기원 생성물에 의해 마모가 촉진되거나 부식되거나 하여 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않게 된다. 그리고 또한, 엔진이 2단 과급되고 있음으로써 과급 압력이 상승하여 공기 과잉률이 향상되고, 연비는 저감되며, EGR율을 넓은 운전역에 걸쳐 상승시킬 수 있고, 배기 매니폴드에 배출되는 단계에서의 PM도 저감되어 원하는 배기 가스의 정화 능력을 확보·유지할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
도 15에 본 발명의 제12 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 마찬가지로 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)에, 2단 과급 시스템으로서 배기 가스의 흐름 방향 전단에 고압 터보차저(12-1)가, 후단에 저압 터보차저(12-2)가 장착되고, 저압 터보차저(12-2) 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하며, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하고, 상기 EGR 배관에 배기 가스 쿨러(3), 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4), 스크러버(11), 기수 분리기(8), EGR 밸브(6)를 이 순서로 배치하며, EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 에어 필터(9)로부터의 흡기와 함께 저압 터보차저(12-2)의 콤프레서(도시하지 않음) 상류의 흡기관에 환류시켜 공급하는 구성으로 한 것이다.
상기 도 15에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에는, 상기한 것과 마찬가지로 EGR 가스가 청정화되어 함유되는 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 제거되어 보다 감소함으로써, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품이 유황 기원 생성물에 의해 마모가 촉진되거나 부식되거나 하여 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않게 되는 점, EGR 가스를 환류시킬 수 있기 때문에 NOx를 확실하게 삭감할 수 있는 점, EGR 가스만을 처리하기 때문에 시스템의 구성 기기(가스 냉각기, 정전 집진부, 사이클론 집진부, 스크러버 처리기, 기수 분리기 등)는 모두 소형·경량이고 염가의 장치이면 되는 점, 배기 가스 전량을 처리하는 경우와 비교하여, 배기 가스 쿨러(3)의 냉각수 사용량의 감소 등 시스템의 유지·관리가 용이해져 환경 오염 물질이나 생태계에 악영향을 미치는 물질의 유출을 용이하고 확실하게 억제할 수 있는 점 등의 효과에 덧붙여, 엔진이 2단 과급되고 있음으로써 과급 압력이 상승하여 공기 과잉률이 향상되고, 연비는 저감되며, EGR율을 넓은 운전역에 걸쳐 상승시킬 수 있고, 배기 매니폴드에 배출되는 단계에서의 PM도 저감되어 원하는 배기 가스의 정화 능력을 확보·유지할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
도 16에 본 발명의 제13 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 마찬가지로 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)에, 2단 과급 시스템으로서 배기 가스의 흐름 방향 전단에 고압 터보차저(12-1)가, 후단에 저압 터보차저(12-2)가 장착되고, 저압 터보차저(12-2) 하류의 배기관에 분기부(5)를 마련하며, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하고, 상기 EGR 배관에 배기 가스 쿨러(3), 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4), 스크러버(11), 기수 분리기(8), 블로워(13), EGR 밸브(6)를 이 순서로 배치하며, 블로워에 의해 압송된 EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 고압 터보차저(12-1)와 저압 터보차저(12-2) 사이의 중압력 위치, 혹은 고압 터보차저(12-1)의 콤프레서(도시하지 않음)의 후류의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 것이다.
상기 도 16에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에는, 상기한 것과 마찬가지로 EGR 가스가 청정화되어 함유되는 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 제거되어 보다 감소함으로써, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품이 유황 기원 생성물에 의해 마모가 촉진되거나 부식되거나 하여 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않게 되는 점, EGR 가스를 환류시킬 수 있기 때문에 NOx를 확실하게 삭감할 수 있는 점, EGR 가스만을 처리하기 때문에 시스템의 구성 기기(가스 냉각기, 정전 집진부, 사이클론 집진부, 스크러버 처리기, 기수 분리기 등)는 모두 소형·경량이고 염가의 장치이면 되는 점, 배기 가스 전량을 처리하는 경우와 비교하여, 배기 가스 쿨러(3)의 냉각수 사용량의 감소, 스크러버 장치로부터의 배수 처리 수량이나 슬러지의 감소, 기수 분리기(8)로부터의 응축수의 감소 등 시스템의 유지·관리가 용이해져 환경 오염 물질이나 생태계에 악영향을 미치는 물질의 유출을 용이하고 확실하게 억제할 수 있는 점 등의 효과에 덧붙여, 흡기관 내의 압력이 콤프레서에 의해 고압으로 되더라도 블로워(13)에 의해 승압시켜 압송·공급함으로써 정확한 양의 EGR 가스를 공급하여 높은 EGR율의 확보가 가능해지고, 엔진이 2단 과급되고 있음으로써 과급 압력이 상승하여 공기 과잉률이 향상되며, 연비의 저감을 도모할 수 있고, EGR율을 넓은 운전역에 걸쳐 상승시킬 수 있으며, 배기 매니폴드에 배출되는 단계에서의 PM도 저감되어 원하는 배기 가스의 정화 능력을 확보·유지할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
도 17에 본 발명의 제14 실시예 장치로서 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치는, 마찬가지로 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진(1)에, 2단 과급 시스템으로서 배기 가스의 흐름 방향 전단에 고압 터보차저(12-1)가, 후단에 저압 터보차저(12-2)가 장착되고, 고압 터보차저(12-1) 상류의 배기관에 분기부(5)를 마련하며, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 EGR 배관을 상기 분기부(5)에 접속하고, 상기 EGR 배관에 배기 가스 쿨러(3), 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4), 스크러버(11), 기수 분리기(8), EGR 밸브(6)를 이 순서로 배치하며, EGR 가스를 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 에어 필터(9)로부터의 흡기와 함께 저압 터보차저(12-2)의 콤프레서(도시하지 않음) 상류의 흡기관의 저압력 위치에 환류시켜 공급하거나, 혹은 고압 터보차저(12-1)와 저압 터보차저(12-2) 사이의 중압력 위치에 환류시켜 공급하거나, 혹은 고압 터보차저(12-1)의 콤프레서(도시하지 않음) 후류의 흡기관의 고압력 위치에 바람직하게는 블로워(13)에 의해 압송시켜 환류시키는 구성으로 한 것이다. 즉, 본 실시예 장치는, 매니폴드 바로 아래의 고압 터보차저(12-1)의 터빈(도시하지 않음) 상류 위치로부터 분기된 EGR 가스 배관에 있어서 상기 EGR 가스를 예랭시키고, 정전 사이클론 처리 후에 스크러버(11)에서 처리하며, 그 후 기수 분리기(8)를 경유시킨 후 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하면서 환류시키는 구성으로 한 것이다.
상기 도 17에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치의 경우에도, 상기 도 16에 도시하는 구성의 배기 가스 정화 장치와 마찬가지로 EGR 가스가 청정화되어 함유되는 이산화유황 가스나 PM(그을음, SOF, 설페이트) 등의 잔존 성분이 제거되어 보다 감소함으로써, 엔진 구성 부품, 배기 관련 부품이 유황 기원 생성물에 의해 마모가 촉진되거나 부식되거나 하여 엔진 및 관련 부품의 내구성을 손상시키는 것이 위구되지 않게 되는 점, EGR 가스를 환류시킬 수 있기 때문에 NOx를 확실하게 삭감할 수 있는 점, EGR 가스만을 처리하기 때문에 시스템의 구성 기기(가스 냉각기, 정전 집진부, 사이클론 집진부, 스크러버 처리기, 기수 분리기 등)는 모두 소형·경량이고 염가의 장치이면 되는 점, 배기 가스 전량을 처리하는 경우와 비교하여, 배기 가스 쿨러(3)의 냉각수 사용량의 감소, 스크러버 장치로부터의 배수 처리 수량이나 슬러지의 감소, 기수 분리기(8)로부터의 응축수의 감소 등 시스템의 유지·관리가 용이해져 환경 오염 물질이나 생태계에 악영향을 미치는 물질의 유출을 용이하고 확실하게 억제할 수 있는 점 등의 효과에 덧붙여, 흡기관 내의 압력이 콤프레서에 의해 고압으로 되더라도 블로워(13)에 의해 승압시켜 압송·공급함으로써 정확한 양의 EGR 가스를 공급하여 높은 EGR율의 확보가 가능해지고, 엔진이 2단 과급되고 있음으로써 과급 압력이 상승하여 공기 과잉률이 향상되며, 연비의 저감을 도모할 수 있고, EGR율을 넓은 운전역에 걸쳐 상승시킬 수 있으며, 배기 매니폴드에 배출되는 단계에서의 PM도 저감되어 원하는 배기 가스의 정화 능력을 확보·유지할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
상기 도 14∼도 17에 도시하는 실시예 장치는, EGR 가스를 배기관으로부터 분기 후 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치에 의해 처리하는 대응으로서, 고압 터보차저(12-1)의 터빈 상류의 고압 위치 및 저압 터보차저(12-2)의 터빈 하류의 저압 위치로부터 분기한 예를 도시하였지만, 고압 터보차저(12-1)와 저압 터보차저(12-2) 사이의 중압력 위치로부터 분기해도 좋은 것은 물론이다.
또, 본 발명의 중유 이하의 저질 연료를 연료로서 사용하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치의 구성은, 상기 제1 실시예 장치∼제14 실시예 장치의 것에 한정되는 것은 아니며, 배기 가스 쿨러(3), 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4), EGR 쿨러(10), 스크러버(11), 기수 분리기(8), 과급기 등의 각종 장치나 설비의 배치, 조합을 여러가지로 변경하여 구성하는 것 모두를 포함하는 것은 물론이다.
실시예
다음으로, 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 효과를 확인하기 위해, 선박용 디젤 엔진을 표 1에 나타내는 조건(A 중유에 유황의 총 질량%가 2.1%가 될 때까지 황을 첨가하여 저질 연료화 시킨 연료를 사용)에서 이하의 시험을 실시하고, 각 실시예의 배기 가스의 여러 특성을 표 2에 나타낸다. 표 2 중, 기본 특성은 배기 가스 정화 장치를 갖지 않는 도 18에 도시하는 구성의 장치를, 종래예 1은 특허문헌 3에 기초하여 구성한 도 19에 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치를, 종래예 2는 비특허문헌 1에 기초하여 구성한 도 20에 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치를, 각각 사용한 경우의 결과이다. 또한, 본 발명 1, 2는 도 12에 도시하는 제9 실시예 장치를, 마찬가지로 본 발명 3, 4는 도 13에 도시하는 제10 실시예 장치를, 각각 사용한 경우의 결과이다.
한편, 표 2 중, PM, SOx, NOx의 각 농도는, 기본 특성에 대한 비율을 백분율로 나타낸 값이다.
실시예 1, 2
본 발명 1, 2에 상당하는 본 실시예는, 상기 도 12에 도시하는 제9 실시예 장치, 즉 터보차저(12) 후의 배기 가스를 미리 배기 가스 쿨러(3)에 의해 냉각시키고, 그 후 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)에 의한 정화 처리 후에 분류한 EGR 가스를 스크러버(11)에서 처리하며, 그 후 기수 분리기(8)를 경유시켜 블로워(13)에 의해 압송하고 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하여 인터쿨러(14) 전의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 배기 가스 정화 장치에 있어서, 측정 개소 (가), (나), (다)에서 배기 가스와 EGR 가스의 온도와, PM, SOx, NOx의 각 농도치를 측정했다.
실시예 3, 4
본 발명 3, 4에 상당하는 본 실시예는, 상기 도 13에 도시하는 제10 실시예 장치, 즉 터보차저(12) 후의 배기 가스를 미처리인 채로 배기관으로부터 분류하여 EGR 가스로 하고, 이 EGR 가스만을 배기 가스 쿨러(3), 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4), 스크러버(11), 기수 분리기(8)를 경유시켜 처리하며, 그 후 블로워(13)에 의해 압송하고 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하여 인터쿨러(14) 전의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 배기 가스 정화 장치에 있어서, 측정 개소 (라), (마), (바)에서 배기 가스와 EGR 가스의 온도와, PM, SOx, NOx의 각 농도치를 측정했다.
기본 특성
배기 가스 정화 장치를 갖지 않는 도 18에 도시하는 구성의 장치에 있어서, 디젤 엔진(1)의 터보차저(12)의 하류의 측정 개소 (사)에서 배기 가스의 온도와, PM, SOx, NOx의 각 농도치를 측정했다.
종래예 1
본 실시예는, 특허문헌 3에 기초하여 구성한 도 19에 도시하는 디젤 엔진(1)의 배기 가스 정화 장치, 즉 터보차저(12)의 하류에 배기 가스 쿨러(3)를 설치하고, 상기 쿨러로 냉각된 배기 가스를 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치(4)에 의해 처리하는 구성으로 한 배기 가스 정화 장치에 있어서, 측정 개소 (아), (자)에서 배기 가스의 온도와, PM, SOx, NOx의 각 농도치를 측정했다.
종래예 2
본 실시예는, 비특허문헌 1에 기초하여 구성한 도 20에 도시하는 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치, 즉 터보차저(12)의 하류의 배기관으로부터 EGR 가스를 분류 후, 상기 EGR 가스를 스크러버(11)에서 정화하고, 계속해서 EGR 쿨러(10)로 냉각시키며, 기수 분리기를 경유시켜 처리하고, 그 후 블로워(13)에 의해 압송하며 EGR 밸브(6)에 의해 유량 제어하여 인터쿨러(14) 전의 흡기관에 환류시키는 구성으로 한 배기 가스 정화 장치에 있어서, 측정 개소 (차), (카)에서 배기 가스와 EGR 가스의 온도와, PM, SOx, NOx의 각 농도치를 측정했다.
Figure 112013062074513-pct00001
Figure 112013062074513-pct00002
상기 표 2로부터 분명한 바와 같이, 이하에 기재하는 사항이 판명되었다.
(1) 기본 특성에 의한 기술에서는, 배기 가스 정화 장치를 전혀 장비하지 않았기 때문에, PM, SOx, NOx는 당연히 저감되지 않았다. 한편, 여기서는 상기 PM, SOx, NOx 각각의 농도를 기준(100%)으로 한다.
(2) 종래예 1은, 배기관에 배기 가스 쿨러와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치를 장비하고 있기 때문에 PM은 제거되었지만, EGR을 실시하지 않았기 때문에 SOx, NOx는 극히 약간밖에 저감되지 않았고, 엔진의 신뢰성을 위협하는 성분이나 환경 혹은 생태계에 악영향을 미치는 성분의 완전한 제거는 기대할 수 없다.
(3) 종래예 2는, EGR을 실시하고 있기 때문에 배기 가스 중의 NOx는 감소하지만, PM이나 SOx의 감소는 도모할 수 없다. 그러나, EGR 가스는 스크러버와 기수 분리기를 경유시키고 있기 때문에, EGR 가스 중에는 엔진의 신뢰성을 위협하는 SOx 등의 성분은 감소했다. 한편, EGR 가스는 스크러버와 기수 분리기를 경유시키고 있기 때문에, PM은 약간 감소하지만 저감의 정도로서는 불충분하다.
(4) 본 발명 1, 2는, 배기관에 배기 가스 쿨러와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치를 설치하고, 또한 EGR을 실시하고 있기 때문에, 배기 가스 중의 NOx, PM 모두 저감할 수 있을 뿐만 아니라, EGR 가스는 스크러버와 기수 분리기를 경유시키고 있기 때문에, 엔진의 신뢰성을 위협하는 SOx 등의 성분이 감소하고, 또한 EGR 가스 중의 PM이 미리 저감되어 있기 때문에 스크러버의 배수 처리의 문제도 해결할 수 있다.
(5) 본 발명 3, 4는, EGR 배관에 배기 가스 쿨러와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치 및 스크러버와 기수 분리기를 구비하고 있기 때문에, 배기 가스 중의 NOx와, EGR 가스 중의 PM 및 엔진의 신뢰성을 위협하는 SOx를 저감할 수 있다. 그 결과, 배기 가스 중의 PM 저감은 기대할 수 없지만, 엔진의 신뢰성을 위협하지 않고 배기 가스 중의 NOx를 저감할 수 있으며, 또한 스크러버의 폐수 처리의 문제도 해결할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, EGR 가스를 흡기에 환류시킴으로써 배기 가스 중의 NOx를, 배기 가스 배관에 배기 가스 쿨러와 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치를 설치함으로써 배기 가스 중의 PM을, 각각 대폭 저감할 수 있고, EGR 가스 중의 SOx 등의 유해 성분도 감소시킬 수 있기 때문에, 환경 파괴나 생태계에의 악영향 혹은 엔진 구성 부품 등에의 부식이나 마모에 의한 악영향 등의 문제를 해결할 수 있다. 또한, 공지된 NOx 저감 기술로서 알려져 있는 촉매 반응을 이용한 SCR 방식은, 상기한 바와 같이 엔진의 배기 가스의 온도가 충분히 높은 상태에서는 촉매가 활성화되고, 또한 촉매 표면이 그을음 등에 덮이지 않고 확실하게 노출되어 있으면 촉매가 정상적으로 기능하여 높은 NOx 저감을 달성할 수 있지만, 일반 선박용 엔진에 있어서는 연료 소비율의 향상을 확보하기 위해 자동차용 엔진 등과 비교하면 롱 스트로크의 저속 엔진이 주류이고 배기 가스의 온도는 저온으로 되는 경우가 많고, 엔진 시동 직후의 난기 중뿐만 아니라 정상 운전 중이라도 촉매 온도가 300도를 하회하여 촉매 기능을 충분히 발휘할 수 없고, 또한 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 선박용 디젤 엔진에 있어서는, 배기 가스 중에 함유되는 PM에 의해 촉매가 피복되어 배기 가스와의 접촉이 방해되거나, 연료 중에 다량으로 함유되는 유황에 의해 촉매가 피독되어, 그 NOx 정화 기능을 발휘할 수 없게 되고, 장기간에 걸쳐 안정적으로 NOx를 저감할 수 없는 문제가 발생했지만, 본 발명 장치에서는 각 구성 부품은 온도 의존성이 없으며, 배기 가스 중의 PM에도 영향을 받지 않고, 또한 저질 연료 사용에 따른 유황 기원 물질에 의한 열화도 매우 적으며, 엔진 시동 직후부터 장기간에 걸쳐 안정적으로 배기 가스 정화 기능을 발휘할 수 있고 높은 NOx 저감률을 달성할 수 있어, 환경 개선에 확실하게 기여할 수 있다.
1 : 선박용 디젤 엔진 2 : 배기 매니폴드
3 : 배기 가스 쿨러
4 : 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치
4-1 : 정전 집진 배기 가스 정화 장치
5 : 분기부 6 : EGR 밸브
7 : 흡기 매니폴드 8 : 기수 분리기
9 : 에어 필터 10 : EGR 쿨러
11 : 스크러버 12 : 터보차저
12-1 : 고압 터보차저 12-2 : 저압 터보차저
13 : 블로워 14 : 인터쿨러
가, 나, 다, 라, 마, 바, 사, 아, 자, 차, 카 : 측정 개소

Claims (18)

  1. 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치에 있어서, 엔진의 배기 매니폴드로 이어지는 배기관에 배기 가스의 온도가 100℃ 이상이고, 배기 가스 온도/연료 비점 온도비 R = 0.85로 나타내는 온도 이하로 냉각하는 배기 가스 쿨러를 마련하고, 상기 배기 가스 쿨러의 하류측에, 해당 배기 가스 중에 포함되는 유기 용제 가용분(SOF), 유기 용제 불용분(ISF)을 주체로 하는 PM(입상 물질)을 제거하는 통형 포집부를 갖는 정전 집진부 및 상기 정전 집진부와 별체의 통형 포집부보다 소직경의 쉘 직경을 갖는 사이클론 집진부로 이루어진 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치를 설치하며, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치의 하류에 배기 가스를 더 정화하는 스크러버를 배치하고, 상기 스크러버의 하류측 배기관에 상기 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류(分流)하는 분기부를 마련하며, 상기 분기부로 이어지는 EGR 배관 및 EGR 밸브를 통해 상기 EGR 가스를 엔진의 흡기에 환류시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 EGR 배관에 EGR 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러를 마련하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 배기 가스 쿨러와 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치 사이의 배기관, 상기 스크러버와 상기 EGR 쿨러 사이의 배기관 또는 EGR 배관, 및 상기 EGR 쿨러의 후방의 EGR 배관 중 적어도 1개소에, 응축수를 분리 제거하는 기수 분리기를 배치하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 EGR 배관에 EGR 가스를 압송하여 흡기에 환류시키는 블로워를 마련하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대배기량 선박용 디젤 엔진에, 1단 혹은 복수단의 과급기에 의해 흡기가 과급되는 과급 시스템을 마련하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 EGR 배관에 EGR 가스를 압송하여 흡기에 환류시키는 블로워를 마련하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  7. 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치에 있어서, 엔진의 배기 매니폴드로 이어지는 배기관에, 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 분기부를 마련하고, 상기 분기부로 이어지는 EGR 배관에 배기 가스의 온도가 100℃ 이상이고, 배기 가스 온도/연료 비점 온도비 R = 0.85로 나타내는 온도 이하로 냉각하는 배기 가스 쿨러를 마련하며, 상기 배기 가스 쿨러의 하류측에, 해당 배기 가스 중에 포함되는 유기 용제 가용분(SOF), 유기 용제 불용분(ISF)을 주체로 하는 PM(입상 물질)을 제거하는 통형 포집부를 갖는 정전 집진부 및 상기 정전 집진부와 별체의 통형 포집부보다 소직경의 쉘 직경을 갖는 사이클론 집진부로 이루어진 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치를 설치하고, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치의 하류에 EGR 가스를 더 정화하는 스크러버를 배치하며, 상기 스크러버의 하류측 EGR 배관에 마련한 EGR 밸브를 통해 EGR 가스를 엔진의 흡기에 환류시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 스크러버의 후방에 EGR 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러를 마련하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 배기 가스 쿨러와 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치 사이의 EGR 배관, 상기 스크러버와 상기 EGR 쿨러 사이의 EGR 배관, 및 상기 EGR 쿨러의 후방의 EGR 배관 중 적어도 1개소에, 응축수를 분리 제거하는 기수 분리기를 마련하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 EGR 배관에 EGR 가스를 압송하여 흡기에 환류시키는 블로워를 마련하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대배기량 선박용 디젤 엔진에, 1단 혹은 복수단의 과급기에 의해 흡기가 과급되는 과급 시스템을 마련하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 EGR 배관에 EGR 가스를 압송하여 흡기에 환류시키는 블로워를 마련하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  13. 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치에 있어서, 엔진의 배기 매니폴드로 이어지는 배기관에 배기 가스의 온도가 100℃ 이상이고, 배기 가스 온도/연료 비점 온도비 R = 0.85로 나타내는 온도 이하로 냉각하는 배기 가스 쿨러를 마련하고, 상기 배기 가스 쿨러의 하류측에, 해당 배기 가스 중에 포함되는 유기 용제 가용분(SOF), 유기 용제 불용분(ISF)을 주체로 하는 PM(입상 물질)을 제거하는 통형 포집부를 갖는 정전 집진부 및 상기 정전 집진부와 별체의 통형 포집부보다 소직경의 쉘 직경을 갖는 사이클론 집진부로 이루어진 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치를 설치하며, 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치의 하류측 배기관에 상기 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 분류하는 분기부를 마련하고, 상기 분기부의 하류측의 EGR 배관에 EGR 가스를 더 정화하는 스크러버 및 EGR 밸브를 마련하여 상기 EGR 가스를 엔진의 흡기에 환류시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 스크러버의 후방에 EGR 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러를 마련하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 배기 가스 쿨러와 상기 정전 사이클론 배기 가스 정화 장치 사이의 배기관, 상기 스크러버와 상기 EGR 쿨러 사이의 EGR 배관, 및 상기 EGR 쿨러의 후방의 EGR 배관 중 적어도 1개소에, 응축수를 분리 제거하는 기수 분리기를 마련하는 것을 특징으로 하는 중유 이하의 저질 연료를 사용하는 대배기량 선박용 디젤 엔진의 배기 가스 정화 장치.
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