專利名稱：柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凈化柴油發(fā)動機的排氣的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
2008年，在MO (國際海洋機構(gòu))的第57次海洋環(huán)境保護委員會(MEPC)上，采納了有關(guān)“限制由船舶引起的環(huán)境污染”的第3次限制法案。其規(guī)定在2016年以后將NOx (氮氧化物)的排放量削減80%。另外，對于含有S (硫)成分的燃料，其規(guī)定在一般海域中到2020年削減0. 5%。由于船舶的發(fā)動機幾乎都是柴油發(fā)動機，因而柴油發(fā)動機的排氣對策已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急。
在以重油作為燃料的船舶的柴油發(fā)動機與以汽油為燃料的汽油發(fā)動機之間，由于沸點、引火點、著火點等的溫度不同，以及是否含有S (硫)的差異，因而在排氣的性狀上當(dāng)然也有很大的不同。船舶用的柴油發(fā)動機排出NOx (氮氧化物)、SOx (硫氧化物)、PM (顆粒狀物質(zhì)、煤煙)等。對于由柴油發(fā)動機產(chǎn)生的NOx，在燃料燃燒時所產(chǎn)生的熱NOx占據(jù)了大半。為 了抑制NOx的產(chǎn)生量，以控制燃燒溫度為目的，已經(jīng)采用了改善燃燒始點、發(fā)動機內(nèi)水噴霧、向燃料中混入水等措施。另外，已經(jīng)采用了尾氣再循環(huán)方式(E G R :exhaust gasrecirculation),其通過使氧氣O2濃度下降來降低燃燒溫度,進而抑制熱NOx的產(chǎn)生。但是，采用這些裝置而帶來的NOx減少率為20% 50%左右，在這些裝置中，還不能夠達到所要求的NOx減少率80%。圖10 是顯不以前的 NOx 凈化裝置(SCR !Selective Catalytic Reduction)的不意圖。如圖10所示，如果將柴油發(fā)動機的排出氣體導(dǎo)入至以前的NOx凈化裝置15，則從尿素噴嘴15b噴射尿素-水15a，尿素被水解為氨。接著，通過填充有鈦/釩類催化劑的催化劑層15c，使NOx與氨(NH3)反應(yīng)，進而被分解為N2和H20，NOx被凈化(例如，參照非專利文獻I)。然而，關(guān)于SCR，存在有如下這樣的問題由排出氣體的溫度引起的NOx除去性能的變化；由對應(yīng)于排出氣體量和排出氣體中的NOx濃度的尿素噴霧量的控制不良引起的氨泄漏對策；以及根據(jù)燃料不同，由于排氣中的SOx而引起催化劑的壽命下降，進而需要定期的更換催化劑，因而維護成本高等。另外，在以前的NOx凈化裝置15中，存在有不能夠應(yīng)對SOx和PM的凈化這樣的問題。圖11是作為以前的SOx凈化裝置的洗滌塔的立體圖。如圖11所示，作為氣液接觸型的以前的SOx凈化裝置的洗滌塔16是一種如下這樣的裝置從裝置的中間部使吸收液噴出，使排出氣體在該噴水中通過而捕捉SOx并將其除去(例如，參照非專利文獻2)。然而，洗滌塔16由于相對于排出氣體量需要大量的吸收液，例如電解海水，因此設(shè)備的體積較大，例如向船內(nèi)安裝的設(shè)備是困難的，存在有運轉(zhuǎn)成本尤其是電費變高這樣的問題。另外，在除去其它有害物質(zhì)時，一般具有從固定在液體最下面或者液體中的網(wǎng)眼狀板使氣泡產(chǎn)生的，但在氣泡的分散中具有問題，氣液接觸狀態(tài)也差，為了滿足要求事項而必須大型化(多級化)，并且氣體通過阻力也增大，因而存在有設(shè)備以及運轉(zhuǎn)成本兩者都上升這樣的問題。并且，在作為以前的排氣凈化裝置的洗滌塔16或者氣泡塔(圖中未顯示)中，由于不能夠進行排氣中的多種有害物質(zhì)的凈化，因而存在有必需2個裝置，在一個裝置中沒有 除去NOx、SOx, PM等有害物質(zhì)的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置這樣的問題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻
非專利文獻I平田宏一 “機械室設(shè)計也變化的排氣對應(yīng)技術(shù)的動向”
2008. 11海上技術(shù)安全研究所報告會(第9次)演講集海上技術(shù)安全研究所版2009年.9. 11發(fā)行P. 61
非專利文獻2三菱重工業(yè)株式會社液中式吸收塔[online] 2011年3月9日檢索網(wǎng)
絡(luò)
(http://www. mhi. co. jp/products/detail/fgdp_dcfs. html)。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明就是為了解決以前的問題而創(chuàng)造的，將提供一種具有如下構(gòu)成的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置作為課題不會使柴油發(fā)動機的性能下降，能夠在一個裝置中高效地除去所排出的NOx、SOx, PM等有害物質(zhì)，同時即使設(shè)置場所為船內(nèi)，也能夠節(jié)省空間進行設(shè)置，將運轉(zhuǎn)成本、維護成本控制到最小限度，并且除了化學(xué)吸收液以外，還能夠使用水、海水等。所述的發(fā)明第一個實施方式是一種除去柴油發(fā)動機的排氣中所含有的有害物質(zhì)的排氣凈化裝置，其具備排氣凈化塔，所述的排氣凈化塔用于儲存吸收所述有害物質(zhì)的吸收液；散氣管，所述的散氣管以被所述吸收液浸潰的方式旋轉(zhuǎn)自如地配設(shè)在所述排氣凈化塔中；散氣孔，所述的散氣孔形成在所述散氣管上；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置使所述散氣管旋轉(zhuǎn)；以及排氣導(dǎo)入流路，所述的排氣導(dǎo)入流路將所述排氣導(dǎo)入所述散氣管，其特征在于，一邊使所述散氣管旋轉(zhuǎn)，一邊使導(dǎo)入至該散氣管中的所述排氣從所述散氣孔放出至所述吸收液的液體中并使其以氣泡形式分散，從而吸收所述有害物質(zhì)。所述的發(fā)明第二個實施方式是一種如上所述的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置，其中，一邊對應(yīng)于所述排氣的排氣壓力的變化，一邊以使氣泡的直徑變?yōu)镮 5000ii m的方式由所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置改變所述散氣管的轉(zhuǎn)數(shù)而進行控制。所述的發(fā)明第三個實施方式是一種如上所述的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置，其中，具備回收由于所述吸收液的溫度上升而產(chǎn)生的熱的熱交換器。所述的發(fā)明第四個實施方式是一種如上所述的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置，其中，一邊從所述排氣凈化塔排出吸收了所述有害物質(zhì)的已使用過的所述吸收液，一邊將未使用的吸收液供給所述排氣凈化塔。所述的發(fā)明第五個實施方式是一種如上所述的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置，其中，所述吸收液為海水。依照所述的發(fā)明第一個實施方式，能夠不使柴油發(fā)動機的性能下降而高效地除去所排出的有害物質(zhì)。另外，能夠提供一種具有如下構(gòu)成的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置即使設(shè)置場所為船內(nèi)，也能夠節(jié)省空間進行設(shè)置，并且將運轉(zhuǎn)成本、維護成本控制到最小限度。并且，通過使散氣管旋轉(zhuǎn)，利用散氣管的旋轉(zhuǎn)來剪切從散氣孔進行氣泡分散的排氣，從而能夠形成所期望的微細(xì)的氣泡，因而利用微細(xì)的氣泡使吸收液與排氣的接觸面積增加，進而能夠提高凈化的效率。依照所述的發(fā)明第二個實施方式，一邊對應(yīng)于排氣的排氣壓力的變化，一邊以使 氣泡的直徑變?yōu)镮 5000 u m的方式，通過變頻馬達的變頻控制，改變散氣管的轉(zhuǎn)數(shù)而進行控制，從而即使為柴油發(fā)動機的起動時刻，也能夠?qū)?yīng)于排氣的排氣壓力的變化而改變散氣管的轉(zhuǎn)數(shù)，進而能夠使最有效于溶解、吸收反應(yīng)的氣泡直徑的氣泡高效地分散在液體中，因而能夠進行更高效率的凈化。依照所述的發(fā)明第三個實施方式，通過具備回收由于吸收液的溫度上升而產(chǎn)生的熱的熱交換器，從而能夠通過從吸收液吸收熱而防止吸收液的溫度上升，同時能夠回收排氣的潛熱。依照所述的發(fā)明第四個實施方式，通過具備吸收液循環(huán)裝置，其一邊從排氣凈化塔排出吸收了有害物質(zhì)的使用過的吸收液，一邊將尚未吸收有害物質(zhì)的未使用的吸收液供給排氣凈化塔，從而能夠進行吸收液的再利用(循環(huán)利用)，因而能夠?qū)Νh(huán)境友好地進行運用。依照所述的發(fā)明第五個實施方式，通過將海水用于吸收液，從而能夠適用于船舶用的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置，能夠安全地運轉(zhuǎn)。


圖I中，(a)是顯示本發(fā)明的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置的截面圖，(b)是(a)中所示的A-A線的截面圖，(c)是顯示機械式可變速裝置的構(gòu)成圖。圖2是排氣凈化裝置的變型例1，2的示意圖，Ca)為將旋轉(zhuǎn)式的散氣管形成為立型，將排氣的供給與回收形成為上端部的示意圖。(b)為將旋轉(zhuǎn)式的散氣管形成為立型，將排氣的供給形成為旋轉(zhuǎn)式散氣管的下面，將排氣的回收形成為上端部的示意圖。圖3是顯示排氣凈化裝置的變型例3的示意圖。圖4是顯示排氣凈化裝置的變型例4的示意圖。圖5是顯示散氣噴嘴轉(zhuǎn)數(shù)比與氣泡直徑的關(guān)系的曲線圖。圖6是顯示氣泡直徑與每單位容量的接觸面積比的關(guān)系的曲線圖。圖7是顯示每單位容量的接觸面積比與物質(zhì)移動容量系數(shù)比的關(guān)系的曲線圖。圖8是顯示物質(zhì)移動容量系數(shù)比與脫硝率比的關(guān)系的曲線圖。圖9是顯示柴油發(fā)動機與排氣凈化裝置、無害化裝置之間的配置的配置圖。
圖10 是顯不以前的 NOx 凈化裝置(SCR !Selective Catalytic Reduction)的不意圖。圖11是作為以前的SOx凈化裝置的洗滌塔 的立體圖的示意圖。附圖中標(biāo)號說明 I排氣凈化塔
Ia排液噴嘴 Ib排氣出口
Ic捕霧器(煙霧捕集器)
2吸收液
3散氣管(旋轉(zhuǎn)式散氣管)
3a散氣孔(散氣噴嘴)
3b軸承 3c旋轉(zhuǎn)軸 3d氣泡 3e肋 3f底板
4旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置 4a變頻馬達 4b馬達 4c，4d滑輪 4e,4f V型帶 4g可變手柄 5熱交換器 6給水管 6a，6b閥門 6c供水口 7排氣導(dǎo)入流路 8無害化裝置 9分散板 9a擋板
10，11，12，13，14排氣凈化裝置
13a，14a 供給口
13b, 14b 排出口
14c分隔板
15 N 0 x凈化裝置
16洗滌塔
18控制裝置
DE柴油發(fā)動機
DEl排氣管TC渦輪增壓器 Hg排氣壓力 Hl塔內(nèi)吸收液高度。
具體實施例方式將一面適當(dāng)參照附圖，一面詳細(xì)地說明本發(fā)明的實施方式。如圖I中的(a)所示，排氣凈化裝置10具備排氣凈化塔1，其作為裝置的主體，用于儲存吸收液2 ;散氣管3，其被所述吸收液2浸潰，旋轉(zhuǎn)自如地配設(shè)在所述排氣凈化塔I中；散氣孔3a，其形成在該散氣管3上；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置4，其使散氣管3旋轉(zhuǎn)；以及排氣導(dǎo)入流路7，其將排氣導(dǎo)入至該散氣管3，并且，還具備熱交換器5，其回收由于吸收液2的溫度上升而產(chǎn)生的熱；無害化裝置8(參照圖9)，其將吸收液2供給排氣凈化塔1，以及控制裝置18，其控制散氣管3的轉(zhuǎn)數(shù)。
如圖9所示，在排氣凈化裝置10中，船舶用柴油發(fā)動機DE的排氣管DEl與排氣入口部7連接。此外，也可以是在柴油發(fā)動機DE與排氣入口 7之間設(shè)有渦輪增壓機(增壓器)TC。并且，吸收液2被回收在無害化裝置8的罐8a內(nèi)，在經(jīng)過無害化處理之后被排出到海洋中。此外，也可以使吸收液2輸送至排氣凈化裝置10再循環(huán)使用。排氣凈化塔的構(gòu)成
如圖I中的(a)所示，排氣凈化塔I形成為四方柱或者圓筒狀，在排液噴嘴Ia朝下的狀態(tài)下由圖中未顯示的多個腳直立設(shè)置，上下兩端部內(nèi)的端面形成為四角錐或者圓錐形。在排氣凈化塔I的上端部上，設(shè)置有將除去了有害氣體之后的空氣排放至大氣中的排氣出口(gas outlet) lb。排氣凈化塔I儲存有高度為塔內(nèi)吸收液高度Hl的吸收液2，其中，所述的塔內(nèi)吸收液高度H2為規(guī)定的水位高度。另外，在排氣凈化塔I內(nèi)的下部，沿橫向配置有被吸收液2浸潰的旋轉(zhuǎn)式的散氣管3，并被旋轉(zhuǎn)自如地支撐著。另外，在散氣管3的上部，整流板9 (參照圖I中的(b))和熱交換器5也在被吸收液2浸潰的狀態(tài)下配置在排氣凈化塔I內(nèi)。并且，在排氣凈化塔I的外側(cè)的一個側(cè)面的下部，例如，在圖I所示的左側(cè)下部，設(shè)置有將排氣導(dǎo)入至散氣管3的排氣導(dǎo)入流路(gas inlet)7。在排氣導(dǎo)入流路7上，安裝有測定排氣壓力Hg的圖中未顯示的壓力傳感器。從船舶用的柴油發(fā)動機DE排出的排出氣體的排氣壓力Hg是比塔內(nèi)吸收液高度Hl的水壓高的壓力。也就是說，由于排氣壓力Hg >塔內(nèi)吸收液體高度Hl的水壓，因而如果柴油發(fā)動機DE啟動，則排氣導(dǎo)入流路7與散氣管3充滿排氣，排氣從散氣管3的散氣孔3a噴射出來。另外，在柴油發(fā)動機DE停止的狀態(tài)下，吸收液2充滿散氣管3內(nèi)，水位上升至排氣導(dǎo)入流路7的上部而在同一水面的高度Hl上平衡、靜止。在排氣凈化塔I外面，配置有閥門6a、6b，以便能夠調(diào)整吸收液2的高度Hl以及流量Q等、供給量、排出量的平衡。吸收液
吸收液2是用于吸收或者分散排氣中的有害物質(zhì)的N0x、S0x、PM等的液體，例如，海水、電解海水、水、氫氧化鎂溶液等是優(yōu)選的。吸收液2經(jīng)由閥門6a從給水口 6c向配置在排氣凈化塔I內(nèi)的給水管6進行供給。另外，捕捉了排氣中的有害氣體的使用過的吸收液2從設(shè)置在排氣凈化塔I的下端部的底部上的排液噴嘴Ia并經(jīng)由閥門6b而被回收到無害化裝置8的罐8a中。如圖9所示，在無害化裝置8中，利用散氣管3旋轉(zhuǎn)的分散作用分離PM之后，由圖中未顯示的過濾器回收。另外，吸收液2中的NOx被水吸收而變?yōu)橄跛?HNO3),例如，用苛性鈉等堿性物質(zhì)中和而無害化。
由于吸收液2中的SOx變?yōu)閬喠蛩?H2SO2)或者硫酸(H2SO4),所述亞硫酸是酸化處理后的硫酸，因而例如用氫氧化鎂等堿性物質(zhì)中和，無害化，進而廢棄(箭頭C)?；蛘撸梢栽倮媒?jīng)過無害化的吸收液2，再循環(huán)吸收液2 (箭頭a、箭頭b)。散氣管的構(gòu)成
如圖I中的(a)、(b)所示，散氣管3為旋轉(zhuǎn)式，旋轉(zhuǎn)式的散氣管3在旋轉(zhuǎn)軸3c為橫向并且被吸收液2浸潰的狀態(tài)下配置在排氣凈化塔I的下部。旋轉(zhuǎn)式的散氣管3的一端(左偵D由6個肋3e (參照圖I中的(b))固定在旋轉(zhuǎn)軸3c上，另一端(右側(cè))形成為有底圓筒狀，并固定在旋轉(zhuǎn)軸3c上。另外，在其圓筒狀的外周上，穿孔設(shè)置有成為多個散氣噴嘴的散氣孔3a，3a…，從配置在散氣管3的一端上的排氣導(dǎo)入流路7供給。此外，排氣的供給方法不限定于一端，也可以從兩端供給?？s徑的旋轉(zhuǎn)軸3c、3c延伸設(shè)置在散氣管3的左右兩端部上。該被延伸設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸3c中的一個由設(shè)置在所述排氣入口部7的外壁上的軸承3b支撐，另一個由經(jīng)由圖中未顯示的密封件而設(shè)置在排氣凈化塔I的外壁上的軸承3b支撐著。由此，散氣管3由軸承3b、3b進行兩端支撐，旋轉(zhuǎn)自如地進行轉(zhuǎn)動。此外，由于散氣孔3a，3a…是將排氣放出到吸收液中的噴嘴，因而叫做散氣噴嘴。在這里，雖然為了不產(chǎn)生像噴嘴這樣的突出部分，而形成為散氣孔3a，但也可以設(shè)置一些突出部分而形成散氣噴嘴3a，3a…。在散氣管3的高速旋轉(zhuǎn)中，與具有噴嘴這樣的突出部分相比，沒有突出部分的形式難以受到吸收液2的旋轉(zhuǎn)阻力，因而對高速旋轉(zhuǎn)是有利的，但也可以是在散氣孔3a上設(shè)置突出部分而成為具有攪拌功能的散氣噴嘴。旋轉(zhuǎn)式的散氣管3形成為圓筒狀，直徑大約￠100 500mm，長度I，000 2，OOOmm,材料由不銹鋼板形成,散氣孔3a, 3a…的孔徑優(yōu)選為大約I 30mm,孔間隔優(yōu)選為10 100mm。散氣孔3a的形狀優(yōu)選為圓形,但也可以為橢圓、長孔、或除此以外的形狀。本發(fā)明的特征在于，通過散氣管3的旋轉(zhuǎn)而由散氣管3的外周的薄板剪切從散氣孔3a，3a…噴出的排出氣體的氣泡，進而將其微細(xì)化。通過該剪切作用，形成所要求的微細(xì)尺寸的氣泡3d。通過散氣管3的高速旋轉(zhuǎn)能夠容易形成所要求的微細(xì)的氣泡3d的直徑。散氣管3按照排氣量以及排氣壓力Hg的高低，由控制裝置18控制轉(zhuǎn)數(shù)。另外，由控制裝置18控制散氣管3的轉(zhuǎn)數(shù)，以便使進行氣泡分散的氣泡3d的直徑為I 5000 u m。由于散氣孔3a，形成氣泡3d，在液體中進行氣泡分散的排氣的氣泡3d經(jīng)由分離板9而需要一定時間在吸收液2的液體中上升，在此期間，經(jīng)過有害物質(zhì)被吸收液2吸收的凈化作用，變?yōu)闈崈舻呐艢獾目諝鈴呐艢鈨艋蘒內(nèi)的上部的排氣出口 Ib被放出到大氣中。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的構(gòu)成
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置4利用設(shè)置在機外的控制裝置18，以變頻控制的方式進行控制，所述的變頻控制能夠?qū)⑥D(zhuǎn)速改變?yōu)轭A(yù)先設(shè)的轉(zhuǎn)速而使散氣管3旋轉(zhuǎn)。如圖I中的(a)所示，采用已經(jīng)公開的變頻控制，進行可變速控制。變頻馬達4a的轉(zhuǎn)數(shù)通過控制頻率，能夠容易地改變。變頻馬達既可以經(jīng)由連接器直接連接在散氣管3的旋轉(zhuǎn)軸3c上，也可以如圖中所示那樣，經(jīng)由滑輪4c、4c和V型帶4e而使散氣管3增速或者減速來構(gòu)成。在這里，在噴嘴的周速為2. 5"l0m/s的范圍內(nèi)控制散氣管3的轉(zhuǎn)數(shù)。如果選擇達 到該周速的轉(zhuǎn)數(shù)，則由于氣泡3d微細(xì)化，因而氣泡3d的接觸面積擴大，后面將要說明的物質(zhì)移動容量系數(shù)提高，進而能夠?qū)Ox削減80%。熱交換器的構(gòu)成
如圖I所示，熱交換器5被配置在排氣凈化塔I內(nèi)的液面與散氣管3之間的液體中。熱交換器5通過將氨、二氧化碳、水蒸氣等替代氟利昂氣體與由于排氣的熱而變?yōu)楦邷氐奈找?的熱進行熱交換而進行吸收液2的冷卻。由于柴油發(fā)動機的排氣為高溫高壓，因而熱交換器5通過進行冷卻，防止吸收液2沸騰，同時回收排氣的潛熱，回收到的熱例如用于廢熱發(fā)電或者供于燃料的加熱蒸汽用等。如圖I中(a)所示，上部的捕霧器Ic別名為煙霧捕集器，是一種捕捉在氣泡3d從吸收液2分離時卷起的煙霧的裝置，或者是將由于吸收液2蒸發(fā)而產(chǎn)生的煙霧從氣體分離回收的裝置。如圖I中的(a) (b)所不,整流板9被配置在散氣管3的上部,設(shè)置在散氣管3與熱交換器5之間。整流板9在平面圖中形成為圖中未顯示的格子狀，并設(shè)置有多個格子狀的四角形的孔。將要凝結(jié)為一體的微小的氣泡集團被該整流板9的四角形的格子分散。另外，在整流板9的下面，沿縱向平行配列多個擋板9a，并進行了連接。擋板9a正交地固定在整流板9的下面。擋板9a沿散氣管3的氣泡3d的上升方向平行地配置。隨著與散氣管3分離，全長短的整流板9逐漸地變長，擋板9a的下端部實施了 R彎曲。利用該R彎曲，氣泡3d的收集變得容易，另外，排氣凈化塔I內(nèi)的氣泡3d被引導(dǎo)，以便不使其凝結(jié)在一個位置上。控制裝置18是設(shè)置在排氣凈化塔I的機外的，由于根據(jù)由發(fā)動機轉(zhuǎn)速計(圖中未顯示)估計得到的或者由安裝在排氣導(dǎo)入流路7上的氣體流量計(圖中未顯示)測定的排氣流量和根據(jù)由安裝在排氣導(dǎo)入流路7上的壓力傳感器(圖中未顯示)得到的排氣壓力Hg的數(shù)值與散氣管3的轉(zhuǎn)數(shù)，能夠推算出氣泡3d的直徑，因而根據(jù)排氣量以及排氣壓力Hg的高低，按規(guī)定的轉(zhuǎn)數(shù)進行控制。此外，也可以測定氣泡3d的直徑并反饋到控制裝置18，進而控制轉(zhuǎn)數(shù)。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置4的變頻馬達4a進行變頻控制，將轉(zhuǎn)速變?yōu)樗蟮霓D(zhuǎn)數(shù)而使散氣管3轉(zhuǎn)動。其結(jié)果，以使氣泡3d的直徑變?yōu)閒5000 u m的方式進行控制。在這里，說明柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置10的變型例。圖I所示的排氣凈化塔I以及散氣管3的結(jié)構(gòu)或者配管根據(jù)裝置的設(shè)置場所的不同，可以變更為圖2 圖4所示的構(gòu)成。
在圖2的(a)的變型例I的排氣凈化裝置11中，成為主體的排氣凈化塔I為相同的立型，散氣管3也形成為立型。向旋轉(zhuǎn)式的散氣管3供給的排氣從設(shè)置在排氣凈化塔I的上端部的排氣導(dǎo)入流路7供給。此外，由于散氣管3的形狀為圓筒狀，因而成為截面呈梯形的圓錐臺的形狀。也可以能夠形成為這種形狀的結(jié)構(gòu)。在圖2的(b)所示的變型例2的排氣凈化裝置12中，旋轉(zhuǎn)式的散氣管3形成為立型，并且，排氣的供給從旋轉(zhuǎn)式的散氣管3的下面3f導(dǎo)入。排氣凈化裝置10可以形成為這樣的構(gòu)成。如圖3所示，在變型例3的排氣凈化裝置13中，排氣凈化塔I橫置，在其中配置有軸心相同地橫置的散氣管3，并且散氣管3正在旋轉(zhuǎn)。向散氣管3供給的排氣從旋轉(zhuǎn)式的散氣管3的一側(cè)或者兩側(cè)由排氣導(dǎo)入流路7供給。吸收液2從眼前左下的供給口 13a供給·至排氣凈化裝置13，排氣凈化裝置13內(nèi)的吸收液2從眼前右上的排出口 13b向外部排出。排氣凈化裝置10可以形成為這樣的構(gòu)成。如圖4所示，在變型例4的排氣凈化裝置14中，大致成圓筒狀的排氣凈化塔I為立型，以將直立設(shè)置的排氣凈化塔I的內(nèi)部分割為二的方式配置有一個分隔板14c。由此，吸收液2被分割為左右2部分。因此，向排氣清洗裝置14供給的吸收液2從供給口14a供給，排氣清洗裝置14內(nèi)的吸收液2從排出口 14b向外部排出。這樣，吸收液2就會暫且從分隔板14c的下部通過之后，再從排出口 14b排出，能夠?qū)⑽找?移動的流路延長至2倍。排氣清洗裝置10也可以形成為這樣的構(gòu)成。將說明排氣中的PM部分回收的方法。通過由旋轉(zhuǎn)式的散氣管3使排氣以氣泡形式分散在吸收液2中，從而排氣中的PM與排氣一起分散在吸收液2的液體中。通過該分散作用，分尚PM,再由過濾器回收。另外，向氣體成分的溶液溶解、吸收能夠由下式(I)表示 k L a = L A CB/ (A hT u H PA)(I)
k L a :物質(zhì)移動容量系數(shù) k L :物質(zhì)移動系數(shù) a :氣泡界面面積 L :液流量
A CB :液體一側(cè)反應(yīng)成分的濃度變化(吸收量)
A :裝置截面積 hT :氣液混合相高度 u :化學(xué)計量系數(shù) H :亨利常數(shù)
PA:被吸收氣體的出入口分壓的對數(shù)平均值
由上述(I)式可知，為了將ACB維持為一定以上的值，就必須將k L a保持在一定以上值，相反，如果由于氣體量a值變化，則就不能夠維持ACB (性能)。因此，氣體在液體中溶解或者吸收的程度是由物質(zhì)移動容量系數(shù)k L a決定的。物質(zhì)移動容量系數(shù)k L a是氣體成分固有的物質(zhì)移動系數(shù)k [與接觸面積a之積而求出，該值越大，就越能夠?qū)⑽镔|(zhì)在短時間內(nèi)大量地溶解、吸收在液體中。通過增加接觸面積a，提高物質(zhì)移動容量系數(shù)k L a，從而能夠在解決課題同時，將排氣凈化裝置10設(shè)計為更緊湊的裝置。另外，上述的物質(zhì)移動容量系數(shù)k L a由溫度、壓力決定，接觸面積a由氣泡3d的直徑、氣泡3d在液體中的分散狀態(tài)決定。如果考慮到維持柴油發(fā)動機的性能、將運轉(zhuǎn)成本控制到最小限度，則使排氣的溫度、壓力變化不是良策，因此，通過不使排氣的狀態(tài)變化而將能夠比較容易地控制的接觸面積取得較大，進而來增大氣液間的物質(zhì)移動容量系數(shù)k L a，這一點是用于消除“由船舶引起的環(huán)境污染的限制”的關(guān)鍵點。在本發(fā)明中，按如下方式構(gòu)成利用旋轉(zhuǎn)的散氣管3將排氣氣體導(dǎo)入液體中，通過散氣管3的高速旋轉(zhuǎn)將從散氣孔3a出來的氣泡直徑控制為f5000 u m，進而能夠以對溶解、吸收反應(yīng)以及產(chǎn)生成本效率最好的氣泡直徑將該氣泡3d高效地分散在液體中。
另外，由于排氣氣體直接分散到液體中而接觸面積變大，因而排氣氣體具有的潛熱遠(yuǎn)比經(jīng)由傳熱管的熱交換更高效地被傳遞至液體中。充分利用該特征，能夠謀求從溫度比較低的排氣氣體高效地進行熱回收。此外，也可以構(gòu)成為不進行熱回收而僅僅進行冷卻的冷卻裝置。另外，作為設(shè)備構(gòu)成，從排氣凈化塔直接取出的蒸汽，也能夠用作發(fā)電或者生產(chǎn)用蒸汽。并且，通過在排氣凈化塔I的內(nèi)部配置熱交換器5，將液體或者氣體用作熱介質(zhì)，從吸收液2吸收熱，也能夠?qū)嵯蛄硗獾墓に嚬┙o。
實施例圖5是顯示本申請發(fā)明的排氣清洗裝置的散氣噴嘴轉(zhuǎn)數(shù)比與氣泡直徑的關(guān)系的曲線圖。
如圖5可知如下關(guān)系當(dāng)橫軸所示的旋轉(zhuǎn)式散氣管的轉(zhuǎn)數(shù)比增大時，縱軸所示的氣泡直徑呈反比例而被微細(xì)化。圖6是顯示本申請發(fā)明的排氣清洗裝置的氣泡直徑與每單位容量的接觸面積比的關(guān)系的曲線圖。如圖6可知，當(dāng)將橫軸所示的氣泡直徑微細(xì)化時，縱軸所示的接觸面積比急劇地增大，具有反比例的關(guān)系。圖7是顯示本申請發(fā)明的排氣清洗裝置的每單位容量的接觸面積比與物質(zhì)移動容量系數(shù)比的關(guān)系的曲線圖。由圖可知，當(dāng)橫軸所示的接觸面積比增加時，縱軸所示的物質(zhì)移動容量系數(shù)比也增加。S卩，在本發(fā)明中，為了將清洗性能維持在一定要求以上，對應(yīng)于排氣條件的變化而變更散氣管3的轉(zhuǎn)數(shù)，進而產(chǎn)生最合適的直徑的氣泡3d，通過確保最佳的氣液接觸面積來提高所要求的物質(zhì)移動容量系數(shù)。圖8是顯示物質(zhì)移動容量系數(shù)比與脫硝率比的關(guān)系的曲線圖。如圖8可知，橫軸所示的物質(zhì)移動容量系數(shù)比與縱軸所示的脫硝率比的關(guān)系以二次曲線的方式增加。其結(jié)果，在排氣清洗裝置10中，利用由旋轉(zhuǎn)式的散氣管3形成的微細(xì)的氣泡3d，增加氣泡3d的接觸面積，進而能夠提高物質(zhì)移動容量系數(shù)，因而能夠?qū)⑴艢庵械腘Ox削減80%。另外，能夠?qū)⑴艢馇逑囱b置10設(shè)計為比以往的排氣清洗裝置更加緊湊的裝置。此外，本發(fā)明能夠在其技術(shù)思想的范圍內(nèi)進行各種改良、變更。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置4雖然是通過電氣式可變速控制而運行的，但也可以使用機械式的可變速裝置。例如，如圖I (c)所示，馬達4b具有帶式的無級變速機構(gòu)，能夠可變速。也就是說，對于改變轉(zhuǎn)數(shù)而言，既可以采用轉(zhuǎn)動手動的可變手柄4g，按照所要求的轉(zhuǎn)數(shù)的刻度來變更滑輪4d、4d的寬度，同時根據(jù)被變更的帶寬度來移動帶4f，進而變速為所要求的轉(zhuǎn)數(shù)的構(gòu)成，也可以使該可變手柄自動旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種除去柴油發(fā)動機的排氣中所含有的有害物質(zhì)的排氣凈化裝置，其具備 排氣凈化塔，所述排氣凈化塔用于儲存吸收所述有害物質(zhì)的吸收液； 散氣管，所述散氣管以被所述吸收液浸潰的方式旋轉(zhuǎn)自如地配設(shè)在所述排氣凈化塔中； 散氣孔，所述散氣孔形成在所述散氣管上； 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置使所述散氣管旋轉(zhuǎn)； 以及排氣導(dǎo)入流路，所述排氣導(dǎo)入流路將所述排氣導(dǎo)入所述散氣管， 其特征在于，一邊使所述散氣管旋轉(zhuǎn)，一邊使導(dǎo)入至該散氣管中的所述排氣從所述散 氣孔放出至所述吸收液的液體中并使其以氣泡形式分散，從而吸收所述有害物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置一邊對應(yīng)于由于柴油發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)或者排氣壓力、重油的種類、燃燒溫度等各種因素的不同而對有害氣體的產(chǎn)生量發(fā)生的變化，一邊以使氣泡的直徑變?yōu)镮 5000iim的范圍的方式改變所述散氣管的轉(zhuǎn)數(shù)而進行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者權(quán)利要求2所述的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置，其特征在于，具備回收由于所述吸收液的溫度上升而產(chǎn)生的熱的熱交換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求3中任意一項所述的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置，其特征在于，所述凈化裝置能夠一邊從所述排氣凈化塔排出吸收了所述有害物質(zhì)的已使用過的所述吸收液，一邊將未使用的吸收液供給所述排氣凈化塔。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至權(quán)利要求4中任意一項所述的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置，其特征在于，所述吸收液為海水。
全文摘要
提供一種能夠?qū)Ox削減80%、將SOx削減0.1%的柴油發(fā)動機的排氣凈化裝置。一種除去柴油發(fā)動機DE的排氣中所含有的有害物質(zhì)的排氣凈化裝置10，其具備用于儲存吸收所述有害物質(zhì)的吸收液2的排氣凈化塔1；以被所述吸收液2浸漬的方式旋轉(zhuǎn)自如地配設(shè)在所述排氣凈化塔1中的散氣管3；形成在所述散氣管3上的散氣孔3a；使所述散氣管3旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置4；以及將所述排氣導(dǎo)入所述散氣管3的排氣導(dǎo)入流路7，其特征在于，一邊使所述散氣管3旋轉(zhuǎn)，一邊使導(dǎo)入至該散氣管3中的所述排氣從所述散氣孔3放出至所述吸收液2的液體中并使其以氣泡形式分散，從而吸收所述有害物質(zhì)。
文檔編號F01N3/04GK102748098SQ20121011566
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者三浦雄介, 丸山浩幸, 田中信介, 高野將行 申請人:株式會社福島制作所