JPH05296029A - Ｎｏｘ除去システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転状態が変動する定置式ディーゼル機関の
ＮＯＸ排出量を正確に予測し、それに応じて適正な量の
アンモニアを供給する方法の提供。 【構成】 ディーゼル機関における異なった複数の負荷
状態において排気管中のＮＯＸ濃度、排ガス排出量、排
ガス温度および排ガス圧力を測定し、これらの値からそ
れぞれの負荷状態におけるＮＯＸ排出量をボイル−シャ
ルルの法則にしたがって計算し、前記ディーゼル機関の
異なった複数の負荷の値とそれに対応する前記ＮＯＸ排
出量からＮＯＸ排出量（ｙ）をそのディーゼル機関の負
荷（ｘ）の２次関数 【数１】ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃ （式中、ａ，ｂ，ｃはそれぞれのディーゼル機関により
定まる定数）として見積ることを特徴とするディーゼル
機関からのＮＯＸ排出量を見積る方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジン−
発電機システム等の定置式ディーゼル機関から排出され
る排ガスの脱硝システムに関する。

【０００２】

【従来技術】定置式ディーゼルエンジンを使用する、例
えばコージェネレーションシステム（ＴＥＳ）は、ディ
ーゼルエンジン等で自家発電を行い、電気を供給すると
同時に排熱（排ガスの熱及びエンジンの冷却熱）を直接
または／及び間接的に回収して暖房、給湯等に使う熱電
併給システムでそのエネルギー効率が７０〜８０％と高
いことから欧米はもとより日本でも省エネルギー及び省
コスト分散型発電システムとしてスイミングスクール、
ホテル等に適用されている。従来、これらの定置用ディ
ーゼル機関の排ガス脱硝処理は行われていなかった。な
ぜならば定置用ディーゼル機関から排出される排ガスに
関してＮＯＸ規制が行われていなかったからである。し
かし、昭和６０年３月より排ガス中に含まれるＮＯＸに
係る総量規制が敷かれた。また、昭和６３年２月より大
気汚染防止法が定置用ディーゼル機関にも適用された。
この規制は徐々に強化され、平成３年２月以降、燃料の
燃焼能力が重油換算１時間当り５０リットルかつシリン
ダー内径４００ｍｍ以上の定置用ディーゼル機関では１
２００ｐｐｍ（Ｏ₂：１３％）以下に、燃料の燃焼能力
が重油換算１時間当り５０リットルかつシリンダー内径
４００ｍｍ以下の定置用ディーゼル機関では９５０ｐｐ
ｍ（Ｏ₂：１３％）以下に排ガス中のＮＯＸ濃度を低減
する必要が生じた。更に東京、大阪および神奈川等の地
方自治体では大気汚染防止法より厳しい上乗せ基準とし
ての指導基準が制定され、例えば平成４年４月１日以後
に設置される定置用ディーゼル機関に対して東京都の第
１種地域では燃料の燃焼能力が重油換算２５Ｌ／ｈ以上
のものは１１４．３ｐｐｍ（Ｏ₂：１３％）以下、燃料
の燃焼能力が重油換算５Ｌ／ｈ以上、２５Ｌ／ｈ以下の
ものは３８０．９ｐｐｍ（Ｏ₂：１３％）以下、東京都
の第２種地域では燃料の燃焼能力が重油換算５Ｌ／ｈ以
上かつ施設の定格発電出力が２０００Ｋｗ以上のものは
２６６．７ｐｐｍ（Ｏ₂：１３％）以下、燃料の燃焼能
力が重油換算５Ｌ／ｈ以上かつ施設の定格発電出力が２
０００Ｋｗ未満のものは４９５．２ｐｐｍ（Ｏ₂：１３
％）以下に排ガス中のＮＯＸ濃度を低減する必要が生じ
た。ディーゼルエンジンから発生する排ガス中のＮＯＸ
には燃料由来のＮＯＸ及び空気由来のＮＯＸがある。燃
料由来のＮＯＸは燃料中の窒素分に基づいて発生するＮ
ＯＸであり、空気由来のＮＯＸは空気中の窒素が高温で
酸化されて生成するＮＯＸである。

【０００３】排ガス中のＮＯＸの低減方法としては、
低窒素燃料の使用（燃料由来のＮＯＸの低減）、燃焼
方式の改善（空気由来のＮＯＸの低減）、排煙脱硝が
考えられる。低窒素燃料の使用（燃料由来のＮＯＸの低
減）は燃料を良質化して、燃料中の窒素分を減らし、燃
料由来のＮＯＸを低減させる方法である。しかし、中小
型ディーゼル機関のように燃料として窒素分の少ない灯
油、軽油およびＡ重油を使用する場合には排ガス中のＮ
ＯＸの大部分は空気由来のＮＯＸであるので低窒素燃料
の使用によるＮＯＸ低減効果は小さい。

【０００４】燃焼方式の改善はエンジンの改造及びチュ
ーニング等によって燃焼温度、燃焼時間あるいは酸素濃
度を下げ、空気由来のＮＯＸの生成を減らす方法であ
る。具体的な方法としては、タイミングリタード、
副室式燃焼、排ガス再循環、パイロット噴射、水
噴射等がある。しかし、これらの方法を駆使しても排ガ
ス中のＮＯＸ濃度は４００ｐｐｍ程度にしか低減できな
い。また、これらの方法は排ガス中の煤塵量の増加、燃
費の悪化、ディーゼルエンジンの耐久性の悪化および潤
滑油の劣化等を伴う。

【０００５】排煙脱硝は、ディーゼルエンジンから出て
きた排ガスを処理して排ガス中のＮＯＸを低減させる方
法である。排煙脱硝は、湿式法と乾式法に分けられ
る。湿式法は、例えば苛性ソーダあるいは炭酸ソーダ等
の水溶液と排ガスとを接触させることにより、これらの
溶液にＮＯＸを吸収させ、排ガス中のＮＯＸを低減させ
る方法である。しかし、この方法はＮＯＸを含んだ後処
理問題や建設のために広い土地が必要でコンパクト化が
不可能という問題を含んでいる。乾式法は、三元触媒
による非選択的接触還元法、直接分解法、炭化水素
による還元法および電子線照射法、アンモニアによ
る選択的接触還元法等がある。三元触媒による非選択的
接触還元法はガソリンエンジン排ガス用に開発されたも
のであり、三元触媒上で排ガス中のＮＯＸとＣＯおよび
未燃炭化水素を反応させることによりＮＯＸを低減する
方法である。しかし、この方法は理論空燃比付近でのみ
ＮＯＸ低減効果がある。すなわち、ディーゼル機関排ガ
スのように排ガス中に５〜１５％の酸素が存在する場合
にはＮＯＸ低減効果はない。直接分解法は排ガス中のＮ
ＯＸを触媒上で直接Ｏ₂とＮ₂に分解する方法である。近
年、ＮＯＸ直接分解触媒の研究が勢力的に実施されてい
る。有望な触媒種としてＣｕ−ＺＳＭ−５やペロブスカ
イト系酸化物等が提案されている。しかし、これらの触
媒種も酸素共存下では活性が低下する等の性質を持って
おり実用化には至っていない。炭化水素による還元法は
炭化水素を排ガス中に注入し、触媒上でＮＯＸと反応さ
せ、ＮＯＸを低減する方法である。代表的な触媒として
Ｃｕ−ＺＳＭ−５がある。最近、シリカアルミナ、ゼオ
ライトおよびメタロシリケート等固体酸性がある触媒な
ら活性を示すことが分かった。しかし、これらの触媒も
排ガス中にＨ₂Ｏすなわち水蒸気が共存するとその活性
が不可逆的に低下する等の性質を示すので実用化には至
っていない。電子線照射法は排ガスに電子ビームを照射
し、酸化によりＮＯをＨＮＯ₃に転化すると同時に生成
したＨＮＯ₃と予め注入したアンモニアを反応させ、硝
安を形成させた後、集塵機により硝安を分離除去する方
法である。米国等で実証運転が行われており、高い脱硝
率が得られることが確認されているが、装置が大型にな
る等の欠点を持つ。アンモニアによる選択的接触還元法
は元来、発電所等の大型ボイラーおよび大型加熱炉等か
ら発生する排ガス中のＮＯＸを低減するために開発され
たもので還元剤としてアンモニアを排ガス中に注入し、
触媒上でＮＯＸと反応させ、ＮＯＸを低減する方法であ
る。代表的な触媒として酸化チタンを主成分とし、これ
にバナジウム、モリブデンおよびタングステンなどを添
加したものが使われる。酸素を含む排ガスの脱硝に効果
的であり、かつプロセスの小型化簡素化が可能であるの
で現状ではディーゼル機関からの排ガスの脱硝装置に適
用できる唯一の方法であると考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】アンモニア脱硝は
式に示すように温度等の反応条件に関係なく、一定比
（ＮＨ₃／ＮＯ＝１）で反応する。

【数８】 ＮＨ₃＋ＮＯ＋１／４Ｏ₂ → Ｎ₂＋３／２Ｈ₂Ｏ すなわち、還元剤として使用されるアンモニアは注入量
が不足すると脱硝率が低下し、過剰の場合にはアンモニ
アが大気中に放出され、２次公害の原因となる。また、
排ガス中のＳＯ₃と反応し、酸性硫安が下流に位置する
排熱ボイラ等で生成し、配管の閉塞や配管系内の腐食に
よるトラブルが発生する等の問題の原因ともなり得る。
また、特開昭６４−８３１０（ディーゼル機関排ガスＮ
ＯＸ除去装置）には（１）ディーゼル機関の負荷を検出
し、負荷によるＮＯＸ濃度および排ガス流量の予測式に
てＮＯＸ排出量を予測し当量比を決定し、これらよりＮ
Ｈ₃注入量を決定し注入する方法および（２）負荷信号
およびＯ₂センサーよりのＯ₂濃度信号を利用することに
より、ＮＯＸ濃度および排ガス流量予測式を算出し、こ
の二つの式よりＮＯＸ発生量を予測し、さらに当量比を
決定することにより、ＮＨ₃注入量を計算し注入する方
法が記されている。しかし、前者では負荷によるＮＯＸ
排出量の予測式および負荷による排ガス流量の予測式が
それぞれ負荷を関数とする一次式で表されているが、負
荷とＮＯＸ濃度の関係および／または負荷と排ガス排出
量の関係が直線関係でないことから、この方法から計算
されるＮＯＸ排出量は実際のＮＯＸ排出量とは大きく異
なるという問題点がある。また、後者においてはＯ₂セ
ンサーの急激な濃度変更時の応答性が悪く、ＮＯＸ排出
量が急激に大きく変化したときには追従できないという
問題点もある。本発明は運転状態が変動する定置式ディ
ーゼル機関のＮＯＸ排出量を正確に予測し、それに応じ
て適正な量のアンモニアを供給することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、ディー
ゼル機関における異なった複数の負荷状態において排気
管中のＮＯＸ濃度、排ガス排出量、排ガス温度および排
ガス圧力を測定し、これらの値からそれぞれの負荷状態
におけるＮＯＸ排出量をボイル−シャルルの法則にした
がって計算し、前記ディーゼル機関の異なった複数の負
荷の値とそれに対応する前記ＮＯＸ排出量からＮＯＸ排
出量（ｙ）をそのディーゼル機関の負荷（ｘ）の２次関
数

【数９】ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃ （式中、ａ，ｂ，ｃはそれぞれのディーゼル機関により
定まる定数）として見積ることを特徴とするディーゼル
機関からのＮＯＸ排出量を見積る方法に関する。本発明
の第二は、ディーゼル機関における異なった複数の負荷
状態において排気管中のＮＯＸ濃度、排ガス排出量、排
ガス温度および排ガス圧力を測定し、前記ディーゼル機
関の異なった複数の負荷の値とそれに対応する前記ＮＯ
Ｘ濃度、排ガス排出量、排ガス温度および排ガス圧力か
ら、前記ＮＯＸ濃度（ｙ₁）、排ガス排出量（ｙ₂）、排
ガス温度（ｙ₃）および排ガス圧力（ｙ₄）をディーゼル
機関の負荷（ｘ）の２次関数

【数１０】ｙ₁＝ａ₁ｘ²＋ｂ₁ｘ＋ｃ₁ ｙ₂＝ａ₂ｘ²＋ｂ₂ｘ＋ｃ₂ ｙ₃＝ａ₃ｘ²＋ｂ₃ｘ＋ｃ₃ ｙ₄＝ａ₄ｘ²＋ｂ₄ｘ＋ｃ₄ （式中、ａ₁，ａ₂，ａ₃，ａ₄、ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，ｂ₄、ｃ
₁，ｃ₂，ｃ₃，ｃ₄はそれぞれのディーゼル機関により定
まる定数）として見積り、更にこれらの関数を使うこと
によって、ボイル−シャルルの法則によりＮＯＸ排出量
をディーゼル機関の負荷の関数

【数１１】ｆ（ｙ₁，ｙ₂，ｙ₃，ｙ₄） として見積ることを特徴とするディーゼル機関からのＮ
ＯＸ排出量を見積る方法に関する。本発明の第三は、デ
ィーゼル機関と、その負荷を検出する負荷検出器と、排
気管に所定量のＮＨ₃を供給するＮＨ₃供給量制御装置
と、前記ＮＨ₃供給量制御装置のＮＨ₃供給量を制御する
中央演算装置と、アンモニア脱硝用触媒装置を備え、前
記負荷検出器よりの負荷信号を中央演算装置に入力し、
ディーゼル機関の負荷の値（ｘ）とそれに対応するＮＯ
Ｘ排出量からＮＯＸ排出量（ｙ）をそのディーゼル機関
の負荷（ｘ）の２次関数

【数１２】ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃ （式中、ａ，ｂ，ｃはそれぞれのディーゼル機関により
定まる定数）として見積り、目的とする出口ＮＯＸ濃度
に応じて予め決定したＮＨ₃／ＮＯＸ比と、ＮＯＸ発生
量により、式

【数１３】Ｍ（ＮＨ₃）＝ｙ・ｄ （式中、ｄはＮＨ₃／ＮＯＸ 比 Ｍ（ＮＨ₃）はＮＨ₃ 注入量）に従ってＮＨ₃注入量〔Ｍ
（ＮＨ₃）〕を計算し、ディーゼル機関の排気管内に供
給するＮＨ₃供給量を制御することを特徴とするディー
ゼル機関の排ガス中のＮＯＸ除去システムに関する。本
発明の第四は、ディーゼル機関と、その負荷を検出する
負荷検出器と、排気管に所定量のＮＨ₃を供給するＮＨ₃
供給量制御装置と、前記ＮＨ₃供給量制御装置のＮＨ₃供
給量を制御する中央演算装置と、アンモニア脱硝用触媒
装置を備え、前記負荷検出器よりの負荷信号を中央演算
装置に入力し、ディーゼル機関の負荷の値とそれに対応
するＮＯＸ濃度（ｙ₁）、排ガス排出量（ｙ₂）、排ガス
温度（ｙ₃）および排ガス圧力（ｙ₄）をディーゼル機関
の負荷（ｘ）の２次関数

【数１４】ｙ₁＝ａ₁ｘ²＋ｂ₁ｘ＋ｃ₁ ｙ₂＝ａ₂ｘ²＋ｂ₂ｘ＋ｃ₂ ｙ₃＝ａ₃ｘ²＋ｂ₃ｘ＋ｃ₃ ｙ₄＝ａ₄ｘ²＋ｂ₄ｘ＋ｃ₄ （式中、ａ₁，ａ₂，ａ₃，ａ₄、ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，ｂ₄、ｃ
₁，ｃ₂，ｃ₃，ｃ₄はそれぞれのディーゼル機関により定
まる定数）として見積り、目的とする出口ＮＯＸ濃度に
応じて予め決定したＮＨ₃／ＮＯＸ比と、ＮＯＸ発生量
により、式

【数１５】 Ｍ（ＮＨ₃）＝ｆ（ｙ₁，ｙ₂，ｙ₃，ｙ₄）・ｄ （式中、ｄはＮＨ₃／ＮＯＸ 比 Ｍ（ＮＨ₃）はＮＨ₃ 注入量）に従ってＮＨ₃注入量〔Ｍ
（ＮＨ₃）〕を計算し、ディーゼル機関の排気管内に供
給するＮＨ₃供給量を制御することを特徴とするディー
ゼル機関の排ガス中のＮＯＸ除去システムに関する。

【０００８】これら４つの発明において、ディーゼル機
関における異なった複数の負荷状態において排気管中の
ＮＯＸ濃度、排ガス排出量、排ガス温度および排ガス圧
力を測定するが、その測定する負荷状態は全負荷領域に
またがるかまたはディーゼル機関が実際に運転される負
荷状態または／およびその近傍が好ましい。また、測定
機器としてはそれぞれ、例えば化学発光式ＮＯＸメー
タ、差圧式流量計、熱電対およびマノメータ等が使え
る。これらの値からそれぞれの負荷状態におけるＮＯＸ
排出量をボイル−シャルルの法則に従って計算する。

【０００９】次に計算方法について説明する。第一発明
では、前記ディーゼル機関の異なった複数の負荷の値と
それに対応する前記ＮＯＸ濃度、排ガス排出量、排ガス
温度および排ガス圧力を用いて、それぞれの前記負荷の
値に対して、前記ＮＯＸ濃度に前記排ガス排出量を乗
じ、この値に前記排ガス圧力及び排ガス温度を用いて圧
力補正および温度補正を加え、ＮＯＸ排出量を算出す
る。そして、前記複数の負荷の値とそれに対応する前記
ＮＯＸ排出量から、前記ＮＯＸ排出量を前記発電機負荷
の２次関数として見積る。２次関数の求め方としては、
例えば最小自乗法が用いられる。第二発明では、前記デ
ィーゼル機関の異なった複数の負荷のそれに対応する前
記ＮＯＸ濃度、排ガス排出量、排ガス温度および排ガス
圧力から、前記ＮＯＸ濃度、排ガス排出量、排ガス温度
および排ガス圧力をそれぞれディーゼル機関の負荷の２
次関数として見積り、前記ＮＯＸ濃度の関数に前記排ガ
ス排出量の関数を乗じ、この関数に前記排ガス温度の関
数及び前記排ガス圧力の関数を用いて圧力補正及び温度
補正を加え、ＮＯＸ排出量を発電機負荷の関数として見
積る。２次関数の求め方としては、例えば最小自乗法が
用いられる。第３発明では、図１に示すようにディーゼ
ル機関６に設置された負荷検出器１０によりディーゼル
機関の負荷を検出する。ディーゼル機関６が発電機７と
組み合わされているような、例えばコージェネレーショ
ンシステムのような場合には、発電機７に発電機負荷検
出器１０を取り付け、発電機７から発電機負荷を検出
し、用いてもよい。負荷信号４は、中央演算装置１に送
られるが、負荷信号４の送り方として、例えば電送が考
えられる。つぎに、中央演算装置１内部で、第１の発明
の関数すなわち、発電機負荷の２次関数として見積った
ＮＯＸ排出量ｆ（ｘ）を用いて測定されたディーゼル機
関負荷に対応するＮＯＸ排出量を計算する。更に、目的
とする出口ＮＯＸ濃度に応じて予め決定したＮＨ₃／Ｎ
ＯＸ比と、前記関数により見積ったＮＯＸ排出量を乗
じ、排ガス排気管８に注入されるＮＨ₃の量を決定す
る。ＮＨ₃／ＮＯＸ比は、出口排ガスのＮＯＸ濃度の目
標値あるいは脱硝率目標値によって任意に決定できる。
ＮＨ₃／ＮＯＸ比を比較的高くすると、出口排ガスのＮ
ＯＸ濃度が比較的低くなり、脱硝率が比較的高くなる。
一方、ＮＨ₃／ＮＯＸ比を比較的低くすると、出口排ガ
スのＮＯＸ濃度は比較的高くなり、脱硝率は比較的低く
なる。ＮＨ₃とＮＯＸは、通常は１対１で反応するの
で、ＮＨ₃／ＮＯＸ比は通常は１以下である。中央演算
装置１は負荷信号４が入力でき、演算後アンモニア供給
量を出力できるようなタイプであれば問題ない。例え
ば、通常のパーソナルコンピューター等が使用される。
そして計算されたＮＨ₃量は、アンモニア注入装置２に
送られ適正量のアンモニアが排ガス排気管８系内に注入
される。アンモニア注入装置としては、例えばマスフロ
ーコントローラ等が使用される。第４の発明は、図１に
示すように、ディーゼル機関６に設置された負荷検出器
１０によりディーゼル機関の負荷を検出する。ディーゼ
ル機関６が発電機７と組み合わされているような、例え
ばコージェネレーションシステムのような場合には、発
電機７に発電機負荷検出器１０を取り付け、発電機７か
ら発電機負荷を検出してもよい。

【００１０】負荷信号４は中央演算装置１に送られる
が、負荷信号４の送り方として例えば電送が考えられ
る。つぎに、中央演算装置１内部で第２の発明の関数、
すなわちディーゼル機関負荷（ｘ）の関数として見積っ
たＮＯＸ排出量ｆ（Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃，Ｙ₄）＝ｆ（ｘ）を
用いて測定されたディーゼル機関負荷に対応するＮＯＸ
排出量を計算する。更に目的とする出口ＮＯＸ濃度に応
じて予め決定したＮＨ₃／ＮＯＸ比と、前記関数により
見積ったＮＯＸ排出量を乗じ、排ガス排気管８に注入さ
れるＮＨ₃の量を決定する。ＮＨ₃／ＮＯＸ比は出口排ガ
スのＮＯＸ濃度の目標値あるいは脱硝率目標値によって
任意に決定できる。ＮＨ₃／ＮＯＸ比を比較的高くする
と出口排ガスのＮＯＸ濃度が比較的低くなり、脱硝率が
比較的高くなる。一方、ＮＨ₃／ＮＯＸ比を比較的低く
すると出口排ガスのＮＯＸ濃度は比較的高くなり、脱硝
率は比較的低くなる。ＮＨ₃とＮＯＸは通常は１対１で
反応するのでＮＨ₃／ＮＯＸ比は通常は１以下である。
中央演算装置１は負荷信号４が入力でき、演算後アンモ
ニア供給量を出力できるようなタイプであれば問題な
い。例えば通常のパーソナルコンピューター等が使用さ
れる。そして計算されたＮＨ₃量はアンモニア注入装置
２に送られ適正量のアンモニアが排ガス排気管８系内に
注入される。アンモニア注入装置としては例えばマスフ
ローコントローラ等が使用される。

【００１１】

【作用】ディーゼル負荷から直接ＮＯＸ排出量を見積
り、この値と予め決定してあるＮＨ₃／ＮＯＸ比からア
ンモニア注入量を計算し、この信号をアンモニア流量制
御装置に入力し、適正量のアンモニアをディーゼル機関
から発生する排ガスの配管系に注入する。

【００１２】

【実施例】

実施例１ ディーゼルエンジンとして三菱自動車製６Ｄ２２−Ｔ型
エンジン、発電機として大洋電機製ＰＸ−Ｅ４６Ｂ型、
燃料としてＡ重油を用いるコージェネレーションシステ
ムをディーゼル機関として用い、発電機の負荷を変更し
たときのＮＯＸ濃度、排ガス流量、排ガス圧力および排
ガス温度を測定した。ＮＯＸ濃度の測定には、化学発光
式のＮＯＸ濃度計を用いた。排ガス流量の測定には、オ
リフィス流量計を用いた。オリフィス流量計の出力は、
見かけの排ガス流量を示すので、その数値を標準状態で
比較するには、ボイル−シャルルの法則により測定値に
温度補正等を加える必要がある。また、排ガス圧力およ
び排ガス温度の測定には、それぞれマノメータおよびＫ
熱電対を用いた。その結果を表１に示す。この結果を用
いて各負荷におけるＮＯＸ排出量をボイル−シャルルの
法則により計算した。その結果を表２に示す。但し、排
ガス中には、負荷の変化によらず１０％の水蒸気が含ま
れること（ウエットベース）、更にＮＯＸ濃度の値は、
ドライベースであること、排ガス流量（オリフィス流量
計で測定）はガス温度４００℃基準で出力された値であ
ることを考慮して計算した。次に表２の結果を用いてＮ
ＯＸ排出量（ｙ）を負荷（ｘ）の関数として表す。関数
の算出には最小自乗法を用いた。結果は以下のようにな
る。 ２次回帰式

【数１６】 ｙ（ＮＬ／ｈｒ）＝０．０９２８Ｘ²−５．１３８Ｘ＋２４２．２００ この２次回帰式がＮＯＸ排出量予測式である。

【表１】

【表２】

【００１３】実施例２ 実施例１と同じディーゼル機関の発電機負荷を変更した
ときのＮＯＸ濃度、排ガス流量、排ガス圧力および排ガ
ス温度を実施例１と同様の測定装置を使用して測定し、
実施例１の表１と同じ結果を得た。次にこの結果を用い
て、ＮＯＸ濃度（ｙ₁）、排ガス流量（ｙ₂）、排ガス温
度（ｙ₃）および排ガス圧力（ｙ₄）をそれぞれ発電機負
荷（ｘ）の２次関数（２次回帰式）として表した。それ
ぞれの２次関数（２次回帰式）は最小自乗法により計算
した。算出した予測式は、それぞれ

【数１７】 ｙ₁（ｐｐｍ）＝０．０７６９Ｘ²−０．７３４Ｘ＋２９３．７４７ ｙ₂（Ｎｍ³／ｈｒ）＝０．０２８４Ｘ²＋１．０１８Ｘ＋３６３．５１５ ｙ₃（℃）＝−０．０１４９Ｘ²＋４．３０６Ｘ＋１３１．８２８ ｙ₄（ｍｍＨ₂Ｏ）＝０．００２４７Ｘ²＋０．５７５Ｘ＋６６．０５３ である。次にこれらの関数を用いてＮＯＸ排出量を予測
する。予測方法は、ボイル−シャルルの法則によりＮＯ
Ｘ予測濃度式に排ガス予測流量式を乗じ、さらに、この
式に排ガス予測温度式および排ガス予測圧力式を用いて
温度補正および圧力補正を加えた。但し、排ガス中に
は、負荷の変化によらず１０％の水蒸気が含まれること
（ウエットベース）、更にＮＯＸ濃度の値はドライベー
スであること、排ガス流量（オリフィス流量計で測定）
はガス温度４００℃基準で出力された値であることを考
慮して計算式を算出した。その結果ＮＯＸ排出量予測式
ｆ（ｘ）は以下のようになる。

【数１８】ｆ（ｘ）＝ｆ（ｙ₁，ｙ₂，ｙ₃，ｙ₄） ＝９／１０ × ｙ₁ × ｙ₂ ×（２７３＋４００）／（２７３＋ｙ₃） × （１０３３０＋ｙ₄）／１０３３０

【００１４】実施例３ 実施例１で得られたＮＯＸ排出量予測式を用い、当量比
（ＮＨ₃／ＮＯＸ比）０．９とし、実際に発電機負荷か
ら信号をとり、ＮＯＸ排出量に応じて適正な量のＮＨ₃
を注入した。ＮＨ₃の注入量を表す式Ｍ（ＮＨ₃）は下記
のようになる。

【数１９】 Ｍ（ＮＨ₃）＝０．９・ｆ（ｘ） ＝０．９・（０．０９２８Ｘ²−５．１３８Ｘ＋２４２．２００ ） この実験に用いたシステムは、図２のごときであ
る。図３には発電機負荷が変化する様子を、図４には発
電機負荷の変化、即ちＮＯＸ排出量に応じてＮＨ₃の注
入量が変化する様子を示した。

【００１５】実施例４ 実施例２で得られたＮＯＸ排出量予測式を用い、当量比
（ＮＨ₃／ＮＯＸ比）０．９とし、実際に発電機負荷か
ら信号をとり、ＮＯＸ排出量に応じて適正な量のＮＨ₃
を注入した。ＮＨ₃の注入量を表す式Ｍ（ＮＨ₃）は下記
のようになる。

【数２０】 Ｍ（ＮＨ₃）＝０．９・ｆ（ｘ） ＝０．９・ｆ（ｙ₁，ｙ₂，ｙ₃，ｙ₄） ＝０．９・〔 ９／１０ × ｙ₁ × ｙ₂ × （２７３＋４００）／（２７３＋ ｙ₃） × （１０３３０＋ ｙ₄）／（１０３３０）〕 この実験に用いたシステムは、図２のごときである。発
電機負荷が変化する様子および発電機負荷の変化、即ち
ＮＯＸ排出量に応じてＮＨ₃の注入量が変化する様子
は、実施例３の図３および図４と一致する結果が得られ
た。

【００１６】

【効果】本発明は、以上説明したように構成されている
ので、以下に記載されているような効果を奏する。本発
明のアンモニア供給装置ではディーゼル機関負荷からＮ
ＯＸ排出量を見積り、その数値と適正なＮＨ₃／ＮＯＸ
比からアンモニア供給量を計算し、供給するので目標値
以下のＮＯＸ濃度と未反応アンモニアの濃度が同時に得
られる。また、ＮＨ₃／ＮＯＸ比を自由に変えられるの
で目標とする排ガス中のＮＯＸ濃度が自由に選べる。更
に高価なＮＯＸメータおよび排ガス流量計等を使用せ
ず、ディーゼル機関の負荷信号から直接ＮＯＸ排出量を
見積るので単純な構造で安価で故障の少ないアンモニア
供給装置が提供でき、かつ急激なディーゼル機関負荷変
更時に変化するＮＯＸ排出量に対して応答性よく適正量
のアンモニアを供給できる。したがって、本発明にかか
る排ガス中のＮＯＸを低減するためのアンモニア脱硝装
置に取り付けられるアンモニア供給装置は極めて産業上
の利用価値が高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のＮＯＸ除去システムの１例を
示すフローシートである。

【図２】実施例３および実施例４で用いたアンモニア供
給装置のフローチャートを示す。

【図３】実施例３における発電機の負荷が変化する様子
を示すグラフである。

【図４】実施例３におけるＮＯＸ排出量に応じてＮＨ₃
注入量が変化する様子を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 中央演算装置（ＣＰＵ） ２ アンモニア注入装置（アクチエータ） ３ アンモニアボンベ ４ 負荷信号 ５ アンモニア注入量指示信号 ６ ディーゼル機関 ７ 発電機 ８ 排気管 ９ アンモニア脱硝用触媒装置 １０ 負荷検出器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼル機関における異なった複数の
   負荷状態において排気管中のＮＯｘ（以下ＮＯＸと表示
   する）濃度、排ガス排出量、排ガス温度および排ガス圧
   力を測定し、これらの値からそれぞれの負荷状態におけ
   るＮＯＸ排出量をボイル−シャルルの法則にしたがって
   計算し、前記ディーゼル機関の異なった複数の負荷の値
   とそれに対応する前記ＮＯＸ排出量からＮＯＸ排出量
   （ｙ）をそのディーゼル機関の負荷（ｘ）の２次関数 【数１】ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃ （式中、ａ，ｂ，ｃはそれぞれのディーゼル機関により
   定まる定数）として見積ることを特徴とするディーゼル
   機関からのＮＯＸ排出量を見積る方法。
2. 【請求項２】 ディーゼル機関における異なった複数の
   負荷状態において排気管中のＮＯＸ濃度、排ガス排出
   量、排ガス温度および排ガス圧力を測定し、これらの値
   からそれぞれの負荷状態におけるＮＯＸ濃度、排ガス排
   出量、排ガス温度および排ガス圧力をボイル−シャルル
   の法則にしたがって計算し、前記ディーゼル機関の異な
   った複数の負荷の値とそれに対応する前記ＮＯＸ濃度、
   排ガス排出量、排ガス温度および排ガス圧力から、前記
   ＮＯＸ濃度（ｙ₁）、排ガス排出量（ｙ₂）、排ガス温度
   （ｙ₃）および排ガス圧力（ｙ₄）をディーゼル機関の負
   荷（ｘ）の２次関数 【数２】ｙ₁＝ａ₁ｘ²＋ｂ₁ｘ＋ｃ₁ ｙ₂＝ａ₂ｘ²＋ｂ₂ｘ＋ｃ₂ ｙ₃＝ａ₃ｘ²＋ｂ₃ｘ＋ｃ₃ ｙ₄＝ａ₄ｘ²＋ｂ₄ｘ＋ｃ₄ （式中、ａ₁，ａ₂，ａ₃，ａ₄、ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，ｂ₄、ｃ
   ₁，ｃ₂，ｃ₃，ｃ₄はそれぞれのディーゼル機関により定
   まる定数）として見積り、更にこれらの関数を使うこと
   によってＮＯＸ排出量をディーゼル機関の負荷の関数 【数３】ｆ（ｙ₁，ｙ₂，ｙ₃，ｙ₄） として見積ることを特徴とするディーゼル機関からのＮ
   ＯＸ排出量を見積る方法。
3. 【請求項３】 ディーゼル機関と、その負荷を検出する
   負荷検出器と、排気管に所定量のＮＨ₃を供給するＮＨ₃
   供給量制御装置と、前記ＮＨ₃供給量制御装置のＮＨ₃供
   給量を制御する中央演算装置と、アンモニア脱硝用触媒
   装置を備え、前記負荷検出器よりの負荷信号を中央演算
   装置に入力し、ディーゼル機関の負荷の値（ｘ）とそれ
   に対応するＮＯＸ排出量からＮＯＸ排出量（ｙ）をその
   ディーゼル機関の負荷（ｘ）の２次関数 【数４】ｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃ （式中、ａ，ｂ，ｃはそれぞれのディーゼル機関により
   定まる定数）として見積り、目的とする出口ＮＯＸ濃度
   に応じて予め決定したＮＨ₃／ＮＯＸ比と、ＮＯＸ発生
   量により、式 【数５】Ｍ（ＮＨ₃）＝ｙ・ｄ （式中、ｄはＮＨ₃／ＮＯＸ 比 Ｍ（ＮＨ₃）はＮＨ₃ 注入量）に従ってＮＨ₃注入量〔Ｍ
   （ＮＨ₃）〕を計算し、ディーゼル機関の排気管内に供
   給するＮＨ₃供給量を制御することを特徴とするディー
   ゼル機関の排ガス中のＮＯＸ除去システム。
4. 【請求項４】 ディーゼル機関と、その負荷を検出する
   負荷検出器と、排気管に所定量のＮＨ₃を供給するＮＨ₃
   供給量制御装置と、前記ＮＨ₃供給量制御装置のＮＨ₃供
   給量を制御する中央演算装置と、アンモニア脱硝用触媒
   装置を備え、前記負荷検出器よりの負荷信号を中央演算
   装置に入力し、ディーゼル機関の負荷の値とそれに対応
   するＮＯＸ濃度（ｙ₁）、排ガス排出量（ｙ₂）、排ガス
   温度（ｙ₃）および排ガス圧力（ｙ₄）をディーゼル機関
   の負荷（ｘ）の２次関数 【数６】ｙ₁＝ａ₁ｘ²＋ｂ₁ｘ＋ｃ₁ ｙ₂＝ａ₂ｘ²＋ｂ₂ｘ＋ｃ₂ ｙ₃＝ａ₃ｘ²＋ｂ₃ｘ＋ｃ₃ ｙ₄＝ａ₄ｘ²＋ｂ₄ｘ＋ｃ₄ （式中、ａ₁，ａ₂，ａ₃，ａ₄、ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃，ｂ₄、ｃ
   ₁，ｃ₂，ｃ₃，ｃ₄はそれぞれのディーゼル機関により定
   まる定数）として見積り、目的とする出口ＮＯＸ濃度に
   応じて予め決定したＮＨ₃／ＮＯＸ比と、ＮＯＸ発生量
   により、式 【数７】Ｍ（ＮＨ₃）＝ｆ（ｙ₁，ｙ₂，ｙ₃，ｙ₄）・ｄ （式中、ｄはＮＨ₃／ＮＯＸ 比 Ｍ（ＮＨ₃）はＮＨ₃ 注入量）に従ってＮＨ₃注入量〔Ｍ
   （ＮＨ₃）〕を計算し、ディーゼル機関の排気管内に供
   給するＮＨ₃供給量を制御することを特徴とするディー
   ゼル機関の排ガス中のＮＯＸ除去システム。