[发明专利]内燃机的氮氧化物削减方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机的氮氧化物削减方法及其装置。更详细地说，涉及内燃机尾气中的氮氧化物削减方法以及该方法中所用的膜组件、内燃机的氮氧化物削减装置和内燃机装置。

背景技术

以柴油发动机等为代表的内燃机由于燃烧效率高、二氧化碳的产生也少，因而在广泛的领域中使用。但是，内燃机的尾气中含有氮氧化物(下文称为NOx)，近年来由于环保意识的提高，NOx的排放限制逐年严格。因此要求开发出效率高且低成本的NOx除去技术，关于NOx的削减进行了各种研究(参照非专利文献1和2)。

作为NOx除去技术的具体例，可以举出利用催化剂对柴油发动机尾气中的NOx进行选择性还原的选择性催化剂还原(SCR)技术等。但是，SCR技术中，NOx的还原需要脲、氨等化学药品，化学药品的管理或过高的成本成为问题。另外，在应用于NOx浓度高达数百～数千ppm的尾气中的情况下，需要与柴油发动机主体相匹敌的巨大装置，这也成为问题。

作为其它例子，提出了通过将用水进行了喷雾的供气供给至内燃机中来削减NOx的提案(参见专利文献1)。另外还有提案提出了向燃料中添加水制成W/O型(水/油型)乳液供给至发动机等中的方法。

进而，有提案提出了使用膜的NOx削减方法。例如，在专利文献2中记载了通过使用氧选择透过膜来富集空气的氮浓度，将该富氮化空气供给至内燃机中，以此来削减NOx的内容。在专利文献3中记载了通过使用水蒸气透过膜使水蒸气由尾气中透过、将该水蒸气供给至供气中，以此削减NOx的内容。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平03-202668号公报

专利文献2：日本特表2003-522634号公报

专利文献3：日本特开平03-61658号公报

非专利文献

非专利文献1：横村，“過給デイ一ゼルエンジン的EGR について(关于增压柴油发动机的EGR)”，三菱ふそうテクニカルレビユ一(三菱扶桑技术综述)，2003，No.15，p18～p24

非专利文献2：J.Hupli，“Humidification method for reduction of NOx emission(减少NOx释放的加湿方法)”，CIMAC Congress，2004，No.11

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在上述的将用水进行了喷雾的供气供给至内燃机中的方法中，在经加湿的供气中易于残留有水滴，即使在除去水滴后，由于为饱和的水蒸气，因而具有温度稍有变化就容易结露这样的问题。若将该空气用作向内燃机中的供气，则水滴可能会腐蚀内燃机的燃烧室。

此外，在向燃料中添加水制成W/O型乳液供给至发动机等中的方法中，由于添加水会使燃料的粘度上升，因而存在必须限制所添加的水量这样的问题。

作为意欲解决这些问题的方法，也考虑了上述使用膜的NOx削减方法，但尚不充分。在专利文献1的方法中，NOx的削减并不充分，存在不能通过例如2016年起施行的国际海事机构(IMO)制定的NOx排放标准(Tier III)这样的问题。在Tier III中，强化至相对于现行规定的Tier I削减NOx 80％的标准。在专利文献2的方法中，由于空气的加湿不充分，因而NOx的削减效果不充分，具有不能通过Tier III的问题。另外还具有难以进行空气的温度和湿度的控制这样的问题。

本发明是鉴于上述情况而提出的，其主要目的在于提供内燃机尾气中的氮氧化物削减方法，并提供膜组件、使用了该膜组件的内燃机的氮氧化物削减装置和内燃机装置。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述课题反复进行了深入研究，结果发现，通过使经加压的空气与水蒸气透过膜的一个面接触，使水沿着所述水蒸气透过膜的另一个面流动，从而对所述经加压的空气进行加湿，并将该经加湿的空气导入至内燃机中，由此能够与以往相比大幅削减NOx，从而完成了本发明。

即，本发明如下所述。

〔1〕一种氮氧化物削减方法，其为削减内燃机尾气中的氮氧化物的方法，该方法具有下述工序：

使经加压的空气与水蒸气透过膜的一个面接触，使水沿着所述水蒸气透过膜的另一个面流动，从而对所述经加压的空气进行加湿的工序；以及

将经加湿的空气导入至内燃机中的工序。

〔2〕如〔1〕所述的氮氧化物削减方法，其中，所述水利用所述经加压的空气以上的高压进行了加压。