JPH06146862A - 内燃機関の排気ガス処理方法およびその装置 - Google Patents

内燃機関の排気ガス処理方法およびその装置

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JPH06146862A
JPH06146862A JP32996992A JP32996992A JPH06146862A JP H06146862 A JPH06146862 A JP H06146862A JP 32996992 A JP32996992 A JP 32996992A JP 32996992 A JP32996992 A JP 32996992A JP H06146862 A JPH06146862 A JP H06146862A
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JP
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exhaust gas
internal combustion
combustion engine
gas
water
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JP32996992A
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Naohiro Morozumi
直洋 両角
Shinya Masuda
信也 増田
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Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 都市ガス・LPG使用内燃機関の排気ガス処
理法と装置の提供。 【構成】 都市ガスまたは液化石油ガスを燃料とする内
燃機関の排気ガス排出口に、排気ガスの温度低下用水添
加部を設けて、排気ガスを所定温度まで低下させ、引続
き低温となった前記排気ガスを、固体アルカリを収納し
た中和器に送通して、水に付着・吸収されたSOx ・ NOx
その他有害成分を中和除去せしめることを特徴とする、
内燃機関の排気ガス処理方法とその装置。 【効果】 排気ガスが無臭化され、酸性雨、コンクリー
トの腐食、光化学スモッグの原因が除かれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、都市ガスまたは液化石
油ガス (以下LPGという) を燃料とする内燃機関の排
気ガス処理方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、化石燃料、例えば都市ガスまたは
LPGが小型の据置型内燃機関、例えばガスヒートポン
プ(GHP)用内燃機関の燃料として多く使用されてい
る。周知のようにこれら都市ガスまたはLPGには、ガ
ス洩れを感知・確認し易いように通常有臭成分 (S含有
化合物であることが多い) によって着臭されていること
が多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記のような、化石燃
料を使用する機関から発生する排ガスには、CO、CH、NO
x、SOxなどが含まれており、これらが酸性雨、建築物の
腐食、光化学スモッグ等の発生要因となり、環境破壊を
引き起こし、大きな社会問題となっている。大規模な化
石燃量の消費機関である火力発電所とか大型船舶などで
は、排気ガス中に含まれるSOx ・NOx を浄化して大気中
に放出するようにされており、自動車も廃ガス規制によ
って浄化が義務付けられている。
【0004】都市ガスまたはLPGを使用した前記GH
P用内燃機関は、排気ガス中のHC、COが少ないクリーン
エンジンであるという特徴は有するが、燃料ガスと空気
を混合して燃焼させるため、NOx はどうしても発生する
ことになり、またこれら燃料ガスは水素分含有料が多い
ため、この排気には H2O (水) も多量に含まれる。さら
には着臭剤の燃焼から発生するSOx も含まれ、これらが
一体となって酸性液を生じる。ところで、このGHP用
内燃機関を含むGHPシステムは、GHP用内燃機関に
よって圧縮機を駆動して冷暖房を行うシステムであるの
で、家屋の近くやビルの屋上等の場所へ設置されること
が多い。このためGHP用内燃機関から生じた酸性液が
家屋やビルを構成する金属やコンクリート構造物の腐食
を引き起こすという不具合がある。NOxの処理は、一般
に固定装置が発生源の場合、アンモニアガスを使用した
接触還元法が採用されている。この場合、触媒として白
金(Pt) あるいは酸化チタニウム、酸化バナジウム (TiO
2-V2O5) を用い、次式のような反応によりNOxは窒素に
還元される。
【0005】4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O NO+NO2+2NH → 2N2+3H2O また、自動車のような移動する内燃機関にはPt・Rh・Pd
系の三元触媒を使用することが多い。しかしながら、ア
ンモニアガスを使用する場合、反応装置とアンモニア貯
蔵タンクが必要となり、装置が大がかりなものとなると
共に、有害なアンモニアガスが洩れることを心配しなけ
ればならない。また、前記自動車に用いられる三元触媒
を使用した場合、使用範囲が限定される問題がある。こ
れは、自動車用燃料の場合、燃料製造段階で脱硫装置に
よりS分が除去されているので、含S燃料を用いた内燃
機関の排気ガスから、前記三元触媒を使用しての脱硫は
できない。
【0006】本発明は前記従来技術における問題点を解
消し、小型据置型の都市ガスまたはLPGを燃料とする
内燃機関の排気ガスを浄化する処理方法およびその装置
を提供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】前記目的を達成するた
め、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、内燃機関の排
気ガスを冷却することによりNOx ・SOx 等有害成分が水
に吸収 (着) され易くなることを知見し、本発明を完成
するに至った。すなわち本発明は、都市ガスまたは液化
石油ガスを燃料とする内燃機関の排気ガス排出口に、排
気ガスの温度低下用水添加部を設けて、排気ガスを所定
温度まで低下させ、引続き低温となった前記排気ガス
を、固体アルカリを収納した中和器に送通して、水に付
着・吸収されたSOx ・ NOx その他有害成分を中和除去せ
しめることを特徴とする、内燃機関の排気ガス処理方法
を要旨とするものである。
【0008】また、排気ガスへ水を添加する前にオゾン
を添加することによって排気ガスの脱臭を行うことも本
発明の要旨である。さらに本発明は、都市ガスまたは液
化石油ガスを燃料とする内燃機関の排気ガス処理装置に
おいて、排気ガス通路に、排気ガス温度低下用水添加部
と、固体アルカリを内蔵した中和器とを順次配置してな
ることを特徴とする内燃機関の排気ガス処理装置もその
要旨としている。
【0009】
【作用】本発明の構成と作用を説明する。本発明方法
は、内燃機関において燃焼した排気ガスを 水を添加する工程 前記水を固体アルカリと接触させる工程 の組合せによって処理する工程で構成されている。
【0010】排気ガス中に含有されるSOx あるいはNOx
は水に可溶であり、その水溶液は酸性を示す。しかしな
がら、このような気体が水に溶解する際には液体の温度
が低いほど多量に溶解される。また気体と接触する水の
表面積が大きいほど溶解あるいは吸収され易い。そこで
排気ガス中に水を噴霧することにより排気ガス温度を低
下させると共に水の表面積を大きくしてSOx , NOx との
接触割合を多くし補集効果を高める。水の添加量は排気
ガス温度を98℃以下にするように添加する。好ましくは
70℃以下がより効果的である。98℃を超える温度では、
SOx ・ NOx が水溶液から再び揮発して、吸収効果が上ら
ない。排気ガスに加える全体的水量は排気ガス中の有害
成分の量に応じて定められる。排気ガスの温度から予想
される水量は処理装置の構造によっても変化するが150
℃では毎時40〜20リットル、有害成分の量が400〜1500m
g/m3 では毎時4〜20リットルが好ましい水添加量であ
る。多量の水添加は不経済であると共に中和器の機能劣
化が著しく、水が不足すると充分な有害成分除去を達成
することができない。
【0011】上記のようにして有害成分であるSOx , NO
x を吸収した水は、中和器に収納された固体アルカリに
接触して中和される。固体アルカリとしては炭酸カルシ
ウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の塩類または水
酸化カルシウム等が使用できる。水に不溶性の炭酸カル
シウムあるいは難溶性の水酸化カルシウムを使用する
と、処理された水は中性 (pH7) になり易いので好都合
である。
【0012】水を使用することなく、単に排気ガスを中
和器に通す場合、有害成分を殆んど除去されない。有害
成分を含有している水のpHは5ないし6程度であるのが
望ましい。水添加による有害成分の水との反応は次のと
おりである。 1. NO+NO2+H2O → 2HNO2 2. 3NO2+H2O → 2HNO3+NO 3. 4NO2+2H2O+O2 → 4HNO3 またこれら水溶液と中和剤とは次のように反応する。 CaCO3+2HNO2 → Ca(NO2)2+H2CO3 Ca(OH)2+2HNO3 → Ca(NO3)2+H2O Ca(OH)2+2HNO3 → Ca(NO2)2+H2O また、燃料ガス中に着臭剤にもとづくSO2 が入ってきた
場合は次のとおりである。 1. 2NO+SO2+H2O → N2O+H2SO4 2. H2O+SO3 → H2SO4 3. NO+NO2+H2O → 2HNO2 4. 3NO2+H2O → 2HNO3+NO 5. 4NO2+2H2O+O2 → 4HNO3 上記水溶液の中和反応は次のとおりである。
【0013】 上記の水との反応は、図1、図2および図3の水添加部
において行なわれ、中和反応は中和器内で行なわれる。
【0014】また、オゾン発生機により O3 を排気ガス
に添加した場合以下のような反応が考えられる。 NOx : 1. NO+O3 → NO2+O2 └→ 4NO2+2H2O+O2 → 4HNO3 2HNO3+CaCO3 → Ca(NO3)2+H2O+CO2 着臭成分: CH3−SH+O3 → CH3−OH+SO2 3CH3−S−CH3+4O3 → 6CH3OH+3SO2 SO2+H2O+1/2O2 → H2SO4 H2SO4+CaCO3 → CaSO4+H2O+CO2 図4は上記反応を行わせる装置の概要図である。また、
図5に本発明を実施する装置の模式的断面図を示す。
【0015】
【実施例】本発明を実施例によって具体的に説明する
が、これによって本発明が限定されるものではない。 (実施例1)NOx量 700ppmの排気ガスに図5のように組
合せて水を4L/H の割合で添加する装置を使用し、オゾ
ンを発生、添加、分解する装置〔オゾン発生機:日本特
殊陶業(株) OU-65A、オゾン分解触媒:堺化学工業(株)
SCH-120 〕と炭酸カルシウム2kg〔白石工業(株)〕を使
用した中和装置を使用した結果次のような効果があっ
た。
【0016】
【表1】
【0017】(実施例2)NOx量 1300ppmの排気ガスに
実施例1と同様に組合せて水を6L/H の割合で添加する
装置を使用し、炭酸カルシウム3kg〔白石工業(株)〕を
使用した中和装置を使用した結果次のような効果があっ
た。
【0018】
【表2】
【0019】(実施例3)NOx量 1100ppmの排気ガスに
実施例1と同様に組合せて水を1L/H の割合で添加する
装置を使用し、炭酸カルシウム2kg〔白石工業(株)〕を
使用した中和装置を使用した結果次のような効果があっ
た。
【0020】
【表3】
【0021】(実施例4)NOx量 1100ppmの排気ガスに
実施例1と同様に組合せて水を1L/H の割合で添加する
装置を使用し、オゾンを発生、添加、分解する装置〔オ
ゾン発生機:日本特殊陶業(株) OU-65A、オゾン分解触
媒:堺化学工業(株) SCH-120 〕と炭酸カルシウム2kg
〔白石工業(株)〕を使用した中和装置を使用した結果次
のような効果があった。
【0022】
【表4】
【0023】(実施例5)NOx量 1100ppmの排気ガスに
図4のように組合せて水を循環させる外部冷却機と水を
4L/H の割合で添加する装置を使用し、炭酸カルシウム
2kg〔白石工業 (株)〕を使用した中和装置を使用した
結果次のような効果があった。
【0024】
【表5】
【0025】(実施例6)臭気成分ジメチルサルファイ
ド (DMS): H3C−S−CH3 10ppmを含む排気ガスに実施
例1と同様に組合せて、オゾンを発生、添加、分解する
装置を使用した。オゾン発生機〔日本特殊陶業(株) OU-
65A、オゾン分解触媒:堺化学工業(株) SCH-120 〕と水
を4L/H の割合で添加する装置と炭酸カルシウム3kg
〔白石工業(株)〕を使用した中和装置を使用した結果次
のような効果があった。
【0026】
【表6】
【0027】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるから、水噴霧により排気ガスの温度が下るため、排
気ガス中に含有されているSOx , NOx が捕足され易く、
中和反応も確実に行うことができ、オゾン添加によって
着臭成分の分解も行われ、排気ガスを無臭化できるの
で、酸性雨、コンクリートやその他の構造物に対する腐
食や光化学スモッグの原因が確実に取り除かれ、産業上
極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的構成図である。
【図2】本発明を一部改良した構成図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図4】脱臭機をもつ本発明の構成図である。
【図5】本発明を実施する装置の模式的断面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 都市ガスまたは液化石油ガスを燃料とす
    る内燃機関の排気ガス排出口に、排気ガスの温度低下用
    水添加部を設けて、排気ガスを所定温度まで低下させ、
    引続き低温となった前記排気ガスを固体アルカリを収納
    した中和器に送通して、水に付着・吸収されたSOx ・ NO
    x その他有害成分を中和除去せしめることを特徴とす
    る、内燃機関の排気ガス処理方法。
  2. 【請求項2】 都市ガスまたは液化石油ガスを燃料とす
    る内燃機関の排気ガス処理装置において、排気ガス通路
    に、排気ガス温度低下用水添加部と、固体アルカリを内
    蔵した中和器とを順次配置してなることを特徴とする内
    燃機関の排気ガス処理装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008188569A (ja) * 2007-02-08 2008-08-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス処理方法、および装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008188569A (ja) * 2007-02-08 2008-08-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス処理方法、および装置

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