船舶用主機関からのディーゼル粒子状物質および炭化水素排出は、港湾、沿岸域、排出規制海域においてますます厳しく監視されています。当社は、800kWクラスの船舶用主機関向けに特別に設計したDOC + DPF後処理システムを開発しました。このパッケージは、一般的なカタログ値ではなく、エンジンの実際の運転データに基づいてサイジングされています。

この記事では、このシステムの概要、設計の基となったエンジン、設計を形作った4つの制約条件、そして低硫黄燃料コンプライアンス戦略への適合方法について説明します。

DOC + DPFの組み合わせは、1本の排気ラインで2つの異なる役割を果たします。

これらが連携することで、目に見えて煙が出る排気を、エンジン自体の性能マップに影響を与えることなく、クリーンで規制準拠したものに変えます。

本システムは、過給機およびインタークーラーを備えた6気筒・直列・4ストロークの船舶用推進エンジンを中心に設計されており、以下の仕様をサイジングの基準としました。

1. 燃料品質がアーキテクチャ全体を左右する。DOCおよびDPFの化学反応には低硫黄燃料が必要であり、排出規制海域では硫黄分0.10%以下のMGO/MDOが求められる。高硫黄HFOでは、硫酸塩の生成が触媒を被毒させ、DPF基材を損傷させる。したがって、本システムは低硫黄留分燃料で運転されるエンジン向けに指定されており、HFO設備には異なるアーキテクチャ（例：スクラバー方式や代替戦略）が必要となる。

2. 排気温度は、問題であると同時に解決策でもある。巡航出力時、推進機関の排気温度はパッシブ再生ウィンドウ（おおよそ250～450°C）内にあり、最小限のアクティブ介入で連続的なスス酸化が可能となる。しかし、全負荷時には温度がDPF基材の安全限界を超える可能性があり、また低速航行や港内運転時にはウィンドウを下回る。再生戦略は、エンジンの実際の航海プロファイルに基づいてマッピングされ、フィルターとキャニスターの両方を保護する。

3. 背圧はエンジン性能に関わる数値である。ターボ過給エンジンでは、排気抵抗の増加がターボチャージャーの性能を低下させ、燃料消費率を悪化させる。キャニスターは、全運転領域においてDOC+DPFの合計抵抗がエンジンの許容値内に収まるように設計され、最大負荷時に最悪ケースが検証される。

4. エンジンルームは試験台ではありません。塩分を含んだ空気、振動、狭い設置スペース、そして検査官による点検が、材料とレイアウトの選択に影響を与えました。耐食性シェル、フランジ付きボルト接続、そして船舶で利用可能なスペースに収まる設置面積などです。

このDOC+DPFパッケージは、粒子状およびガス状（CO/HC）排出ガスを削減するソリューションであり、MARPOL枠組みおよび地域の港湾規則に基づく、港湾および沿岸水域における目に見える煙および粒子状物質の排出に関する厳格化する要件に対応しています。NOxコンプライアンス（例：NOx排出規制海域におけるIMO Tier III）も必要な場合は、同じプロジェクト範囲内でSCRまたはEGRソリューションと組み合わせることができます。

すべての設置は、お客様のエンジンのデータシートと運転プロファイルから始まります。当社は以下を提供します：

Q：このDOC+DPFシステムはどのエンジンに対応していますか？A：本システムは現在、800 kWクラスの船舶用推進エンジン（例：連続定格734 kW @ 1,900 r/min）向けに設計されています。同じ設計手法は約200 kWから2 MWまで適用可能であり、各エンジンのデータシートに基づいてキャニスターをカスタムサイズで提供します。

Q: システムにはどのような燃料が必要ですか？A: 排出規制海域では硫黄分0.10%以下の低硫黄留出油（MGO/MDO）です。本システムは、異なる前処理構造がない限り、高硫黄重油（HFO）には適していません。

Q: システムはエンジン性能を低下させますか？A: 背圧はエンジン性能の制約として扱われます。キャニスターのサイズはエンジンの全運転マップに対して検証され、出力と燃料消費への影響がエンジンの許容範囲内に収まるようにします。

Q: DOC+DPFはNOxを低減しますか？A: いいえ — DOC+DPFは粒子状物質、CO、HCを処理します。NOxの低減にはSCRまたはEGRが必要です。Tier III準拠が必要な場合は、DOC+DPF+SCRの複合パッケージを供給できます。

Q: 当社の特定のエンジン向けにシステムを設計できますか？A: はい。エンジンのデータシートと運転プロファイルをお送りいただければ、それに合わせてパッケージをサイズ調整いたします。就航中の船舶向けのレトロフィットレイアウトも含みます。

[CTA] お客様のエンジンに適合するDOC+DPFパッケージが必要ですか？エンジンのデータシートをお送りいただければ、技術提案書を返信いたします。