尿素SCRシステムとは？仕組み・種類（舶用・陸用）⁠・NOx3次規制と選び方

尿素SCRシステムとは

尿素SCRシステムは、エンジンの排ガスに尿素水を噴き、触媒の入った反応器でNOxを減らす装置です。SCRは選択的触媒還元（Selective Catalytic Reduction⁠）⁠の略です。

噴いた尿素水は、排ガスの熱でアンモニアと二酸化炭素に分かれます。反応器の触媒の上で、排ガスのNOxはアンモニアと酸素により窒素と水に還元されます。還元剤に尿素水を使うと、アンモニアそのものを積むより船内で安全に運用できます。

比較ページには、船の主機や発電機関に積む舶用のSCRと、陸上のガスエンジン・ガスタービンに使う脱硝装置を、各社の公式資料をもとに載せています。還元剤の尿素水そのもの、車やオフロード機械の後処理の部品、触媒だけの販売は載せていません。

なぜ船にSCRを積むのか

• IMOのNOx3次規制は、2005年に施行した1次規制（17.0g/kWh）⁠か⁠ら⁠、さらに80%の削減を求めます
• 3次規制は2016年1月に北米の指定海域で適用され、2021年1月には北海とバルト海が指定海域に加わりました
• 2025年1月にはカナダ沿岸の北極海域、2026年3月にはノルウェー沿岸の海域も、適用が決まりました
• 指定海域（ECA）の外では、排出のレベルはTier IIと同じです

尿素SCRは、エンジンから出た後の排ガスを処理するので、燃費への影響がほとんどありません。エンジンの出口のNOxはTier II相当のままで、反応器の出口でTier III相当まで下げます。

2つの種類

• 舶用：船の主機や発電機関の排ガスに尿素水を噴くSCRです。カナデビアの舶用SCRシステムMk-II、ジャパンエンジンコーポレーションの低圧SCRと高圧SCR、赤阪鐵工所の低圧SCRシステム、IHI原動機の舶用脱硝装置、帝人エンジニアリングの船舶向け排煙脱硝装置を載せています
• 陸用：ガスエンジンやガスタービンの工業排ガスに、アンモニア水か尿素水を入れて脱硝する装置です。帝人エンジニアリングの乾式排煙脱硝装置は、脱硝効率が90%以上で、50件以上の実績があります

高圧SCRと低圧SCRの違い

舶用のSCRは、反応器を過給機の上流に置くか、下流に置くかで分かれます。

• 過給機の上流に置くSCRは、高温・高圧の排ガスを使うので、触媒の量が少なくて済みます。カナデビアのMk-IIは、従来比で設置面積を約4割減らしています
• 過給機の下流に置く低圧SCRは、SCRの入り切りが過給機の性能に影響せず、バルブの操作で切り替えられます。指定海域の外ではSCRを止めて走れます
• ジャパンエンジンコーポレーションは、UEエンジン向けに低圧SCR・高圧SCR・低圧EGRを用意し、対象の機種や要望で使い分けています

異常原因となる触媒の被毒と、尿素水・燃料の条件

• ジャパンエンジンコーポレーションのSCRは、濃度32%か40%の尿素水を使います。尿素水のタンクは造船所の範囲です
• カナデビアは、尿素の粉末と船内の造水装置の蒸留水から尿素水を作る尿素水製造装置を、オプションで用意しています
• 300℃以下の低い温度の排ガスでは、燃料の硫黄分とアンモニアからできる酸性硫安が触媒を被毒させます
• ジャパンエンジンコーポレーションのSCRは、硫黄分0.1%以下の低硫黄燃料で使う前提です

保守と触媒の交換

• ジャパンエンジンコーポレーションの低圧SCRは、触媒をSCR運転時間10,000時間か最初の使用から3年の早い方で替えます。高圧SCRは5年の早い方です
• UEエンジンのSCRは、12か月ごとにNOxを測って脱硝の性能を確かめます。NOx分析器は持ち運べる型を使えます
• IHI原動機の舶用脱硝装置は、触媒に付いたすすやダストを、自動弁の制御で定期的に圧縮空気で除きます

選び方

1. 積むエンジンの型式と出力を確かめ、そのエンジンに合うSCRを用意しているメーカーを探します
2. 機関室に反応器を置く場所があるかを、造船所と一緒に見ます
3. 使える尿素水の濃度と、指定海域で使う燃料の硫黄分を確かめます
4. 触媒を替える時期と、NOxの計測の手順を保守の計画に入れます
5. 値段を公式に出している製品はないので、エンジンの型式と出力・船の種類・走る航路・燃料を伝えて見積もりを取ります