CN104736225A - 气体洗涤器的海水量控制装置、气体洗涤器的海水量控制方法、碱量控制装置及碱量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体洗涤器的海水量控制装置，对气体洗涤器提供恰当的海水量并进行稳定的运行，以使得处理后的废气中的硫氧化物浓度不超过限制值。气体洗涤器的海水量控制装置对提供给气体洗涤器的海水量进行控制，该气体洗涤器使废气中所含有的硫氧化物与海水相接触并进行洗净，该气体洗涤器的海水量控制装置具备：最低海水量换算器(61)，该最低海水量换算器(61)根据发动机输出及燃油的硫成分来计算出利用海水来进行硫氧化物吸收反应所需的最低的海水量、即最低海水量；海水量修正换算器(68)，该海水量修正换算器(68)计算出使得从所述气体洗涤器排出至大气中的废气所含有的硫氧化物在设定值以下的海水量、即修正海水量；加运算单元(69)，该加运算单元(69)将所述最低海水量与所述修正海水量相加来计算出设定海水量；以及泵控制装置(70)，该泵控制装置(70)进行控制以使得将与所述设定海水量相应的海水提供至所述气体洗涤器。

Description

气体洗涤器的海水量控制装置、气体洗涤器的海水量控制方法、碱量控制装置及碱量控制方法

技术领域

本发明涉及一种对用于降低废气中的硫氧化物(尤其是二氧化硫(SO₂))的浓度的气体洗涤器作为吸收液而提供的海水的海水量控制装置、以及注入到作为吸收液而提供的海水中的碱量控制装置。

背景技术

国际海事组织(IMO)为降低船舶废气中含有的硫氧化物(SO_x)，在阶段性地强化对燃油中的硫成分的限制方针中、最终适用以整个海域为对象将硫成分抑制在0.5％以下的限制。因此，船舶操作者为应对该限制而需要使用低硫成分燃料或在主要机构中安装废气处理装置等。

作为船舶中的废气处理装置，已知有通过使废气通过海水来降低废气中的有害物质的浓度的气体洗涤器(例如参照专利文献1及专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-081933号公报

专利文献2：日本专利第2993891号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

提供给气体洗涤器的海水量需要注入与所要处理的硫氧化物相对应的量，在提供海水过多的情况下，将产生如下问题：压力损耗变大，并且海水泵的动力增大，另一方面，在海水量不足的情况下，废气中的硫氧化物浓度超过限制值，从而成为问题。

本发明鉴于上述问题而得以完成，其目的在于提供一种气体洗涤器的海水量控制装置，该海水量控制装置为了防止处理后的废气中的硫氧化物浓度超过限制值，能对气体洗涤器提供恰当的海水量从而进行稳定的运行。

另外，在专利文献2所记载的废气处理装置中，对构成气体洗涤器的吸收塔的塔底液进行pH控制，从吸收塔的塔底循环传输洗净液，以对废气进行洗净。用于pH测定的pH测定仪一般使用玻璃电极方式，这样的pH测定仪需要定期洗净、校正，难以基于温度的测定结果来细致地控制pH。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种碱量控制装置，该碱量控制装置对提供给气体洗涤器的海水进行碱控制而无需使用pH测定仪，能获得稳定且高可靠性的硫氧化物的去除率。

用于解决技术问题的手段

本发明是一种气体洗涤器的海水量控制装置，该海水量控制装置对提供给气体洗涤器的海水量进行控制，所述气体洗涤器使废气中所含有的硫氧化物与海水相接触并进行洗净，该气体洗涤器的海水量控制装置的特征在于，具备：最低海水量换算器，该最低海水量换算器根据发动机输出及燃油的硫成分来计算出利用海水来进行硫氧化物吸收反应所需的最低的海水量、即最低海水量；海水量修正换算器，该海水量修正换算器计算出使得从所述气体洗涤器排出至大气中的废气所含有的硫氧化物在设定值以下的海水量、即修正海水量；加运算单元，该加运算单元将所述最低海水量与所述修正海水量相加来计算出设定海水量；以及泵控制装置，该泵控制装置进行控制以使得将与所述设定海水量相应的海水提供至所述气体洗涤器。

根据上述气体洗涤器的海水量控制装置，进行控制，以根据发动机输出以及所使用的重油的硫成分来计算出对所消耗的重油中所含有的硫氧化物进行中和所需的碱成分，以作为最低海水量，此外，还计算出使得从气体洗涤器排出至大气中的已处理废气所含有的硫氧化物浓度不超过排出限制值的修正海水量，将最低海水量与修正海水量相加后得到的设定海水量提供至气体洗涤器。通过上述结构，提供给气体洗涤器的海水量不会过剩也不会不足，且处理后的废气中的硫氧化物浓度也不会超过限制值，而能对气体洗涤器提供恰当的海水量，从而进行稳定的运行。

本发明的碱量控制装置对提供给气体洗涤器的海水中所注入的碱量进行控制，所述气体洗涤器使废气中所含有的硫氧化物与海水相接触并进行洗净，该碱量控制装置的特征在于，具备：最低海水量换算器，该最低海水量换算器根据发动机输出及燃油的硫成分来计算出利用海水来进行硫氧化物吸收反应所需的最低的海水量、即最低海水量；海水量修正换算器，该海水量修正换算器计算出使得从所述气体洗涤器排出至大气中的废气所含有的硫氧化物在设定值以下的海水量、即修正海水量；加运算单元，该加运算单元将所述最低海水量与所述修正海水量相加来计算出设定海水量；泵控制装置，该泵控制装置进行控制以使得将与所述设定海水量相应的海水提供至所述气体洗涤器；碱量运算器，该碱量运算器根据与所述设定海水量相应的海水中所含有的碱成分的量来计算出碱注入量；以及碱泵控制装置，该碱泵控制装置进行控制以将与所述碱注入量对应的碱剂注入到提供给所述气体洗涤器的海水中。

根据上述碱量控制装置，进行控制，以根据发动机输出以及所使用的重油的硫成分来计算出对所消耗的重油中所含有的硫氧化物进行中和所需的碱成分，以作为最低海水量，此外，还计算出使得从气体洗涤器排出至大气中的已处理废气所含有的硫氧化物浓度不超过排出限制值的修正海水量，基于将最低海水量与修正海水量相加后得到的设定海水量来计算出注入海水中的碱注入量。通过上述结构，由于能对提供给气体洗涤器的海水进行碱控制而无需测定海水的pH、即无需使用pH测定仪，因此能获得稳定且高可靠性的硫氧化物的去除率。

发明效果

根据本发明，能够防止处理后的废气中的硫氧化物浓度超过限制值，从而对气体洗涤器提供恰当的海水量，进行稳定的运行。

另外，根据本发明，由于对提供给气体洗涤器的海水进行碱控制而不使用pH测定仪，因此能够获得稳定且高可靠性的硫氧化物的去除率。

附图说明

图1是示出以实施方式1所涉及的气体洗涤器为中心的废气处理系统的简图。

图2是气体洗涤器的剖面示意图。

图3是表示提供给气体洗涤器的海水量与二氧化硫(SO₂)的去除率的关系的曲线图。

图4是表示实施方式1所涉及的废气处理系统中的海水量控制系统的结构的框图。

图5是表示具备多个泵的情况下的泵运行台数与设定海水量的关系的图。

图6是表示实施方式1所涉及的泵控制装置具备逆变器的情况下的结构的框图。

图7是表示具备实施方式1所涉及的多个泵的情况下的每台泵的流量设定值与设定海水量之间的关系的图。

图8是示出以实施方式2所涉及的气体洗涤器为中心的废气处理系统的简图。

图9是表示实施方式2所涉及的废气处理系统中的碱量控制系统的结构的框图。

图10是表示实施方式2所涉及的泵控制装置具备逆变器的情况下的结构的框图。

图11是表示具备实施方式2所涉及的多个泵的情况下的每台泵的流量设定值与设定海水量之间的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式1。

图1是示出以实施方式1所涉及的气体洗涤器为中心的废气处理系统的简图。此外，作为实施方式1所涉及的废气处理系统，考虑一种去除从船舶中使用的发动机排出的废气中所含有的二氧化硫(SO₂)的系统。然而，并不局限于此，本实施方式所涉及的废气处理系统能适用于对包含氮氧化物(NO_x)或硫氧化物(SO_x)等物质在内的各种废气的处理。

如图1所示，废气处理系统主要包括：由发动机20提供废气的气体洗涤器10、具备海水加压泵及海水提升泵的海水泵单元30、排水箱40以及过滤排水的过滤器单元50。

从发动机20排出的废气被导入气体洗涤器10。该废气中含有50～1500ppm的二氧化硫(SO₂)。在该废气在气体洗涤器10内上升的过程中，经由海水泵单元30将导入到气体洗涤器10的海水进行喷雾，进行气液接触。

废气中的二氧化硫(SO₂)如下式(1)所示，溶于海水，并分离成氢离子与亚硫酸根离子。

[化学式1]

${\mathrm{SO}}_2+H_{2}O\→H^{+}+{\mathrm{HSO}}_3^{-}---\left(1\right)$

氢离子如下式(2)所示那样，与海水中的碱成分(NaHCO₃)反应。

[化学式2]

$H^{+}+{\mathrm{HSO}}_3^{-}+{\mathrm{Na}}^{+}+{\mathrm{HCO}}_3^{-}\→{\mathrm{Na}}^{+}+{\mathrm{HSO}}_3^{-}+H_{2}O+{\mathrm{CO}}_2---\left(2\right)$

亚硫酸根离子如下式(3)所示，利用空气氧化成硫酸根离子为止。

[化学式3]

${\mathrm{Na}}^{+}+{\mathrm{HSO}}_3^{-}+{\mathrm{Na}}^{+}+{\mathrm{HCO}}_3^{-}+\frac{1}{2}{O}_2\→{2\mathrm{Na}}^{+}+{\mathrm{SO}}_4^{2-}+H_{2}O+{\mathrm{CO}}_2---\left(3\right)$

此外，若式(2)、(3)的反应所需的海水中的碱成分不足，则会因氢离子的增加而使得海水的氢离子指数(pH)下降，亚硫酸根离子的吸收反应受阻。因此，将利用海水进行二氧化硫(SO₂)的吸收反应所需的最低海水量决定为满足与式(2)、(3)所示的碱成分进行反应的量。此外，利用CaCO₃进行换算，海水具有约105ppm的碱度。

由此去除二氧化硫(SO₂)之后的废气从气体洗涤器10的上部被排出至大气中。

在气体洗涤器10内进行了喷雾的海水沿着气体洗涤器10的内壁面，自由落下，并储存在气体洗涤器10下方的储存部中。所储存的海水经由海水泵单元30排出至排水箱40之后，经过过滤器单元50的过滤，被排到海洋中。

接着，对气体洗涤器10的结构进行说明。图2是表示气体洗涤器10的一个示例的剖面示意图。

如图2所示，气体洗涤器10具备：在上下方向上形成有内部空间的气体洗涤器主体11；在气体洗涤器主体11的内部空间的上下方向上的规定区域使海水(液体)成为雾状来进行喷射(喷雾)的喷射装置12；从喷射装置12利用海水进行喷雾的区域的下方位置将发动机废气(气体)导入气体洗涤器主体11的气体提供装置13；以及设置于喷射装置12的下方位置的隔板14。此处，喷射装置12与图1所示的海水泵单元30相连，气体提供装置13与图1所示的发动机20相连。

气体洗涤器主体11由圆筒状的周壁部11a及圆形的底壁部11b构成。周壁部11a的所有部分均构成为同直径。周壁部11a的上端部开口，形成有开口部11c。此外，在本实施方式中，气体洗涤器主体11具有圆筒状，但气体洗涤器主体11的形状并不限于圆筒状，例如也可以是方筒状。

喷射装置12设置于气体洗涤器主体11的中心轴上。喷射装置12包括：从气体洗涤器主体11外插入气体洗涤器主体11内，并延伸到气体洗涤器主体11的中心位置为止的供水管12a；与该供水管12a的插入端部相连结，延伸到气体洗涤器主体11的内部空间的上下方向的规定区域的作为主管的导水管12b；与该导水管12b相连结且朝向气体洗涤器主体11的周壁部11a延伸的支管12c；以及设置于各支管12c的前端，在规定范围内利用由支管12c提供来的液体进行喷雾的未图示的喷射嘴。支管12c配置成在上下方向上排列有多级，并且在上下方向上相邻的支管12c相交成互相正交。

气体提供装置13设置成其气体喷射方向沿着气体洗涤器主体11的周壁部11a的接线方向。因此，从气体提供装置13导入的废气被沿着周壁部11a的内周面向水平方向喷射。

隔板14包括圆盘部14a、将圆盘部14a与气体洗涤器主体11的周壁部11a相连结的脚部14b。圆盘部14a的外周部分与气体洗涤器主体11的周壁部11a之间，形成有用于供液滴流过的间隙。隔板14将气体洗涤器主体11的内部分割成利用喷射装置12来将液体喷雾的区域、以及对用于排出至气体洗涤器主体11外的液体进行储存的区域。隔板14的下方设有用于将液体排出至气体洗涤器主体11外的排水管15。

气体洗涤器主体11的开口部11c附近，设有用于将已处理废气的一部分提出至气体洗涤器主体11外的排气管16。排气管16与用于对已处理废气进行采样的分析仪相连接。

对由此构成的气体洗涤器10中的废气处理进行说明。从发动机排出的废气被气体提供装置13导入到喷射装置12将液体进行喷雾的区域的下方位置。该废气沿着周壁部11a循环，并在气体洗涤器主体11内上升。

另一方面，海水经由供水管12a被导入导水管12b。然后，海水从设置于多级的支管12c的前端的喷射嘴被喷雾至气体洗涤器主体11的周壁部11a。

因此，在气体洗涤器主体11内盘旋上升的废气与从喷射嘴喷雾出的海水进行气液接触，从而吸收并去除废气内的二氧化硫(SO₂)，其中所述喷射嘴设置于各级上设置的支管12c。去除了二氧化硫(SO₂)之后的废气从设置于气体洗涤器主体11的上部的开口部11c被排出至大气中。另外，废气的一部分经由排气管16被送往分析仪。

成为液滴的海水因盘旋而生成的远心力推到周壁部11a，并因自身重量而落下。落下的液滴的盘旋被设置于气体洗涤器主体11下方的隔板14阻止，之后，落下的液滴沿着隔板14及周壁部11a，储存于由气体洗涤器主体11的底壁部11b及其周围的周壁部11a构成的储存部。所储存的液体经由排水管15被排出至气体洗涤器主体11以外。

图3是表示提供给气体洗涤器10的海水量与二氧化硫(SO₂)的去除率的关系的曲线图。图3中，横轴表示海水量(L/min)，纵轴表示二氧化硫去除率(％)。

如图3所示，越是增加提供给液体洗涤器10的海水量，利用喷射装置12进行喷雾的海水量越多，则二氧化硫(SO₂)的去除率就越高。这是由于，通过增加进行喷雾的海水量，从而液滴的表面积增大，废气与海水的接触面积增大。

根据图3所示的海水量与二氧化硫(SO₂)的去除率之间的关系，在从气体洗涤器主体11的开口部11c排出至大气中的废气所含有的二氧化硫(SO₂)的浓度(出口SO₂浓度)较高的情况下，通过增大由喷射装置12进行喷雾的海水量，从而能降低出口SO₂浓度。

接着，对提供给气体洗涤器10的喷射装置12的海水量控制进行说明。图4是表示本实施方式所涉及的废气处理系统中的海水量控制系统的结构的框图。

如图4所示，该海水量控制系统具备：重油硫磺浓度设定器60、最低海水量换算器61、GPS62、排出比率设定器63、CO₂分析仪64、SO₂分析仪65、SO₂浓度换算器66、PID控制器67、海水量修正换算器68、加运算单元69、以及泵控制装置70。

对上述海水量控制系统的结构及动作进行说明。

海水量控制系统包括：计算最低海水量的最低海水量换算器61、计算出修正海水量的海水量修正换算器68、以及对海水泵单元30(参照图1)进行控制以将最低海水量与修正海水量相加后得到的设定海水量提供给气体洗涤器10的泵控制装置70。

最低海水量换算器61中输入有发动机20的输出值及重油硫磺浓度设定器60的设定值。发动机20的输出值为船舶发动机的输出(0％至100％)。重油硫磺浓度设定器60的设定值为船舶所使用的燃油(重油)的硫成分(0％至5％)。

最低海水量换算器61中预先输入有所运用的发动机20的输出与重油消耗量之间的关系数据，在输入了发动机20的输出值的情况下，将其换算成重油消耗量。然后，最低海水量换算器61将重油消耗量、重油硫磺浓度设定器60的设定值即重油的硫成分、以及换算系数相乘，从而计算出最低海水量。此外，所谓的最低海水量是指由上述式(1)至(3)中所示的利用海水进行二氧化硫(SO₂)的吸收反应所需的最低的海水量。

GPS62测定船舶的当前位置，将基于该位置的运行海域信息输出至排出比率设定器63。排出比率设定器63基于来自GPS62的信号或手动输入的运行海域信息，将该海域中的二氧化硫(SO₂)的排出比率输出至SO₂浓度换算器66。

此处，所谓的排出比率是指由燃料中的硫成分而定的数值。另外，燃料中的硫成分通过测定废气中的二氧化碳(CO₂)及二氧化硫(SO₂)的排出比率来确认。

CO₂分析仪64测定从气体洗涤器10排出至大气中的已处理废气所含有的CO₂的浓度(出口CO₂浓度)。CO₂分析仪64的输出值被输入至SO₂浓度换算器66。SO₂浓度换算器66将出口CO₂浓度(％)乘上排出比率，来计算出要洗净的SO₂浓度(ppm)，再乘上安全率0.8，来计算出出口SO₂浓度的设定值(SV)。该出口SO₂浓度的设定值(SV)从SO₂浓度换算器66输出至PID控制器67。

例如，在燃料中的硫成分被限制在0.1％的海域中，规定的排出比率为4.3。在CO₂分析仪64所测定出的出口CO₂浓度为5％的情况下，SO₂浓度应当净化至21.5ppm(＝4.3×5)以下为止，该值乘上安全率0.8后得到的17.2ppm成为出口SO₂浓度设定值。

SO₂分析仪65测定从气体洗涤器10排出至大气中的已处理废气所含有的SO₂的浓度(出口SO₂浓度)。该出口SO₂浓度的设定值(PV)从SO₂分析仪65输出至PID控制器67。

PID控制器67基于作为SV值输入的出口SO₂浓度设定值与作为PV值输入的出口SO₂浓度测定值之间的偏差来进行PID控制运算，计算出操作量(MV)，并输出至海水量修正换算器68。此外，PID控制器67具有对于SV值、PV值以及MV值的输入或输出进行自动或手动的切换来应对的功能。由此，在由于发生故障或进行维修等情况，而无法从例如SO₂分析仪65获得输入的情况下，能够通过从自动输入切换成手动输入来进行应对。

海水量修正换算器68将PID控制器67的输出即操作量(MV)设定成与最低海水量成比例的海水量修正值，来计算出修正海水量。例如，在由最低海水量换算器61计算出的最低海水量为100t/h，MV值为100％，比例常数为0.5的情况下，海水量修正换算器68计算出修正海水量为50t/h。此外，比例常数也可以不使固定值而是与最低海水量相关的变量。

然后，利用加运算单元69将由最低海水量换算器61计算出的最低海水量与由海水量修正换算器68计算出的修正海水量进行加运算，从而计算出设定海水量。由加运算单元69计算出的设定海水量被输入至泵控制装置70。泵控制装置70对海水泵单元30进行控制，并将与该设定海水量相对应的海水提供至气体洗涤器10。

从海水泵单元30提供至气体洗涤器10的实际海水量能够通过在海水泵单元30设置流量仪来测定。该情况下，也可以在泵控制装置70中对测定到的实际海水量与设定海水量进行比较，来进行反馈控制。其中，即使从海水泵单元30提供至气体洗涤器10的实际海水量不足，使得气体洗涤器10中的出口SO₂浓度变高，也能利用海水量控制系统中的PID控制器67来往增加修正海水量的方向工作。

用于将海水提供至气体洗涤器10的泵可以是一个，也可以是多个。在具备多个泵的情况下，随着设定海水量的增加，泵的运行台数也增加，随着设定海水量的减少，泵的运行台数也减少，从而利用泵控制装置70来对多个泵进行控制即可。

图5是表示具备多个泵的情况下的泵运行台数与设定海水量之间的关系的图。图5中，具备用于将海水提供至气体洗涤器10的三台泵，实线表示泵的运行状态，虚线表示泵的停止状态。如图5所示，在设定海水量为(F₁)至(F₂)之间时仅有一台泵运行，在设定海水量超过(F₂)的情况下，第二台泵也开始运行。此外，在设定海水量超过(F₃)的情况下，第三台泵也开始运行。另外，在设定海水量少于(F₃)的情况下，第三台泵停止运行，在设定海水量少于(F₂)的情况下，第二台泵也停止运行。

此外，如图5所示在控制多个泵的情况下，为了避免泵频繁地重复运行状态与停止状态，需要将海水量控制系统中的PID控制器67限定成比例控制，而不进行积分控制。

另外，如图6、图7所示，也可以构成为利用泵控制装置70中的逆变器来控制多个泵。该情况下，与不利用逆变器来进行控制的情况相比较，能对泵进行更细致的控制。

图6是表示泵控制装置70具备逆变器时的结构的框图。例如，在用于对气体洗涤器10提供海水的泵具备两台的情况下，如图6所示，泵控制装置70具备泵流量设定器70a、第一逆变器70b、以及第二逆变器70c。泵流量设定器70a对每一台泵的流量进行设定。第一逆变器70b对第一泵31进行控制，第二逆变器70c对第二泵32进行控制。

图7是表示采用图6所示结构时每台泵的流量设定值与设定海水量之间的关系的图。图7中，实线表示泵的运行状态，虚线表示泵的停止状态。

如图7所示，在设定海水量为(F₁)至(F₂)之间时仅第一泵31运行，在设定海水量从(F₁)增大至(F₂)的情况下，第一泵31中的流量设定值也随之增大。在设定海水量超过(F₂)的情况下，第二泵32也开始运行。此时，随着第二泵32的运行，第一泵31的流量设定值减少。随着设定海水量从(F₂)增大到(F₃)，第一泵31及第二泵32中的流量设定值也随之增大。

另外，随着设定海水量从(F₃)减小，第一泵31及第二泵32中的流量设定值也随之减少。在设定海水量小于(F₂)的情况下，第二泵32停止运行。然后，随着第二泵32的停止运行，第一泵31的流量设定值增加。

利用图6、图7所示的逆变器进行的多个泵的控制在将所能获得的设定海水量的值设定得较宽的情况、即将发动机负载变动的范围或燃油的硫成分的范围设定得较宽等情况下较为有效。

此外，在图4所示的各设定器、换算器及PID控制器67可以通过组合各个设备来构成，也可以由可编程逻辑控制器(PLC)来构成。

根据上述海水量控制系统，进行如下控制：根据发动机输出及所使用的重油的硫成分来计算出对已消耗的重油中包含的硫氧化物(尤其是二氧化硫(SO₂))进行中和所需的碱成分以作为最低海水量，进而计算出使得从气体洗涤器10排出至大气中的已处理废气所含有的硫氧化物浓度不超过排出限制值的修正海水量，并将所述最低海水量与所述修正海水量相加后的设定海水量提供给气体洗涤器10。通过上述结构，提供给气体洗涤器10的海水量不会过多也不会不足，能够将恰当的海水量提供给气体洗涤器，进行稳定的运行，以使得处理后的废气中的硫氧化物浓度不超过限制值。

接着，以下参照附图对本发明的实施方式2进行详细说明。此外，在实施方式2中，对于与实施方式1相同的结构要素标注相同标号，并省略其图示、说明。

图8是表示以实施方式2所涉及的气体洗涤器为中心的废气处理系统的简图。如图8所示，废气处理系统主要包括：从发动机200提供废气的气体洗涤器10；将海水提供给气体洗涤器10的海水泵300；以及对从气体洗涤器10排出的排水进行过滤的过滤器单元400。气体洗涤器10构成为能提供使洗净用的使海水进行循环而得到的循环海水、以及没有在洗净中用过的新鲜海水。

从发动机200排出的废气被导入气体洗涤器10。该废气中含有50～1500ppm的二氧化硫(SO₂)。在该废气在气体洗涤器10内上升的过程中，经由海水泵300将导入到气体洗涤器10中的海水进行喷雾，进行气液接触。

如实施方式1中的式(1)～(3)所示那样进行反应，去除二氧化硫(SO₂)后的废气从气体洗涤器10的上部被排出至大气中。

在气体洗涤器10内进行了喷雾的海水沿着气体洗涤器10的内壁面因自重而落下，储存于气体洗涤器10下方的储存部中。已储存的海水从气体洗涤器10被排出后，经过过滤器单元400的过滤而被排出至海洋中。

此外，因船舶的运行海域的不同，可能由于规定而储存于气体洗涤器10的海水无法排入海洋。该情况下，通过将储存于气体洗涤器10的储存部或另外设置的水箱的海水经由循环量控制阀310再次提供至海水泵300中，从而用于气体洗涤器10中的废气处理。

循环量控制阀310构成为，在全闭时仅将新鲜海水提供至海水泵300，在全开时，仅将循环海水提供至海水泵300。循环量控制阀310的阀门开度由运行海域中所允许的排水量而定。此外，排水量可以根据预先获得的阀门开度及海水泵能力来计算出，也可以在新鲜海水的入口设置流量计来测得。

由于发动机200的废气为200℃至400℃的高温，因此循环海水由于所吸收的废气的热量而温度上升。因此，从气体洗涤器10经由循环量控制阀310被提供至海水泵300的循环海水在热交换器320中经由冷却水冷却，之后再次被提供至气体洗涤器10。

另外，通过由循环海水在气体洗涤器10中吸收二氧化硫(SO₂)来消耗海水中的碱成分。在海水中的碱成分不足的情况下，利用海水进行的废气中的二氧化硫(SO₂)的吸收反应受阻，从气体洗涤器10排出至大气中的已处理废气所含有的二氧化硫(SO₂)浓度可能超过排出限制值。

因此，从气体洗涤器10经由循环量控制阀310被提供至海水泵300的循环海水经由碱泵340从碱箱330注入碱剂，之后再次被提供至气体洗涤器10。此时的减量控制在后续中说明。此外，碱剂可以使用氢氧化钠(NaOH)溶液。

关于气体洗涤器10的结构，如图2所示的喷射装置12与海水泵300相连接，气体提供装置13与发动机200相连接，除此以外，与实施方式1的气体洗涤器10结构相同，因此省略图示及说明。

如图3所示，提供至气体洗涤器10的海水量越增加，利用喷射装置12进行喷雾的海水量越多，则二氧化硫(SO₂)的去除率就越高。这是由于，通过增大进行喷雾的海水量从而增加液滴的表面积，导致废气与海水之间的接触面积变大，并且海水所包含的碱成分的总量有所增多。

由于图3所示的海水量与二氧化硫(SO₂)的去除率之间的关系，在从气体洗涤器主体11的开口部11c排出至大气中的废气所包含的二氧化硫(SO₂)的浓度(出口SO₂浓度)较高的情况下，通过增加利用喷射装置12进行喷雾的海水量，从而能降低出口SO₂浓度。

接着，说明对提供至气体洗涤器10的喷射装置12的循环海水注入碱剂时的碱量控制。图9是表示本实施方式所涉及的废气处理系统中的碱量控制系统的结构的框图。

如图9所示，该碱量控制系统除了包括与实施方式1相同的重油硫磺浓度设定器60、最低海水量换算器61、GPS62、排出比率设定器63、CO₂分析仪64、SO₂分析仪65、SO₂浓度换算器66、PID控制器67、海水量修正换算器68、加运算单元69之外，还包括加减运算单元75、碱量运算器71、碱泵控制装置72、上下限限制器73以及海水泵控制装置74。

下面对上述碱量控制系统的结构及动作进行说明。此外，对于与实施方式1相同或同样的结构、动作，省略或简化说明。

碱控制系统包括：计算最低海水量的最低海水量换算器61、计算出修正海水量的海水量修正换算器68、以及基于将最低海水量与修正海水量相加后得到的设定海水量与新鲜海水量之间的海水量之差来计算出对于循环海水的碱注入量的碱量运算器71。

然后，通过利用加运算单元69将由最低海水量换算器61计算出的最低海水量与由海水量修正换算器68计算出修正海水量进行加运算，从而计算出设定海水量。接着，利用加减运算单元75计算出从设定海水量减去新鲜海水量后得到的海水量之差。由加减运算单元75计算出的海水量被输入至碱量运算器71。

碱量运算器71计算出与加减运算单元75所计算出的海水量相对应的海水中含有的碱成分的量，并计算出与该碱成分的量相当的碱注入量。由于通过CaCO₃换算，海水的碱度为105(ppm)，即105(mg/L)，因此例如在海水量为100(t/h)的情况下，计算出与该海水量相对应的海水中含有的碱成分为105(g/m³)×100(m³/h)＝10500(g/h)＝10.5(kg/h)。若将其换算成NaOH，则为8.4(kg/h)，因此在将25(％)且比重为1.27的氢氧化钠溶液用作为碱剂的情况下，计算出碱注入量为8.4/0.25/1.27≈26.5(L/h)。

碱量运算器71将计算出的碱注入量输出至碱泵控制装置72。碱泵控制装置72对碱泵340进行控制，以将与该碱注入量相对应的碱剂注入至提供给气体洗涤器10的循环海水中。

另外，在加运算单元69中计算出的设定海水量被输入至上下限限制器73中。上下限限制器73决定通过海水泵300提供至气体洗涤器10的海水量的上下限限制值，在所输入的设定海水量超过上限限制值的情况下，将该上限限制值作为提供给气体洗涤器10的海水量进行输出。同样，在所输入的设定海水量超过下限限制值的情况下，上下限限制器73将该下限限制值作为提供给气体洗涤器10的海水量进行输出。也就是说，上下限限制器73将提供给气体洗涤器10的海水量限制在上下限值的范围内。

本发明中，用于吸收并去除废气中的二氧化硫(SO₂)的碱成分不仅依赖于海水中的碱成分，还能另外注入碱剂，因此提供给气体洗涤器10的海水量不是对碱成分的补偿量，只要是确保能通过使废气与海水进行接触来吸收并去除废气中的二氧化硫(SO₂)的量即可。因此，在设定海水量超过能通过使废气与海水进行接触来吸收并去除废气中的二氧化硫(SO₂)的海水量的情况下，将该海水量设为上限限制值，并设定为提供给气体洗涤器10的海水量。

提供给气体洗涤器10的碱量需要注入与要处理的二氧化硫(SO₂)的量相匹配的量，在碱量不足的情况下，废气中的二氧化硫(SO₂)浓度超过限制值，从而成为问题。因此，通过利用上下限限制器73来决定提供给气体洗涤器10的海水量的上限限制值及下限限制值，从而在减少海水泵300的动力的同时，与在加运算单元69中计算出的设定海水量与新鲜海水量之差成比例地提供碱量，因此能对气体洗涤器10提供恰当的碱量，并能进行稳定的运行。

由上下限限制器73设定的海水量被输入至海水泵控制装置74。海水泵控制装置74对海水泵单元300进行控制，并将与该设定海水量相对应的海水提供至气体洗涤器10。

从海水泵单元300提供至气体洗涤器10的实际海水量能够通过在海水泵单元300设置流量仪来测定。该情况下，也可以在海水泵控制装置74中对测定到的实际海水量与设定海水量进行比较，来进行反馈控制。其中，即使从海水泵300提供至气体洗涤器10的碱量不足，使得气体洗涤器10中的出口SO₂浓度变高，也能利用碱量控制系统中的PID控制器67来往增加修正海水量的方向工作，因此碱注入量增加。

用于将海水提供至气体洗涤器10的泵可以是一个，也可以是多个。在具备多个泵的情况下，随着设定海水量的增加，泵的运行台数也增加，随着设定海水量的减少，泵的运行台数也减少，从而利用海水泵控制装置74来对多个泵进行控制即可(参照图5)。

此外，如图5所示在控制多个泵的情况下，为了避免泵频繁地重复运行状态与停止状态，需要将碱量控制系统中的PID控制器67限定成比例控制，而不进行积分控制。

另外，如图10、图11所示，也可以构成为利用海水泵控制装置74中的逆变器来控制多个泵。该情况下，与不利用逆变器来进行控制的情况相比较，能对泵进行更细致的控制。

图10是表示海水泵控制装置74具备逆变器时的结构的框图。例如，在用于对气体洗涤器10提供海水的泵具备两台的情况下，如图10所示，海水泵控制装置74具备泵流量设定器74a、第一逆变器74b、以及第二逆变器74c。泵流量设定器74a对每一台泵的流量进行设定。第一逆变器74b对第一泵300a进行控制，第二逆变器74c对第二泵300b进行控制。

图11是表示采用图10所示结构时每台泵的流量设定值与设定海水量之间的关系的图。图11中，实线表示泵的运行状态，虚线表示泵的停止状态。

如图11所示，在设定海水量为(F₁)至(F₂)之间时仅第一泵300a运行，在设定海水量从(F₁)增大至(F₂)的情况下，第一泵300a中的流量设定值也随之增大。在设定海水量超过(F₂)的情况下，第二泵300b也开始运行。此时，随着第二泵300b的运行，第一泵300a的流量设定值减少。随着设定海水量从(F₂)增大到(F₃)，第一泵300a及第二泵300b中的流量设定值也随之增大。

另外，随着设定海水量从(F₃)减小，第一泵300a及第二泵300b中的流量设定值也随之减少。在设定海水量小于(F₂)的情况下，第二泵300b停止运行。然后，随着第二泵300b的停止运行，第一泵300a的流量设定值增加。

利用图10、图11所示的逆变器进行的多个泵的控制在将所能获得的设定海水量的值设定得较宽的情况、即将发动机负载变动的范围或燃油的硫成分的范围设定得较宽等情况下较为有效。

如上述所说明的，根据实施方式2所涉及的碱量控制系统，根据发动机输出及所使用的重油的硫成分来计算出对已消耗的重油中包含的硫氧化物(尤其是二氧化硫(SO₂))进行中和所需的碱成分以作为最低海水量，进而计算出使得从气体洗涤器10排出至大气中的已处理废气所含有的硫氧化物浓度不超过排出限制值的修正海水量，基于将所述最低海水量与所述修正海水量相加后的设定海水量来计算出对海水注入的碱注入量。通过上述结构，无需测定海水的pH，即无需使用pH测定仪，就能对提供给气体洗涤器的海水进行碱控制，因此能获得稳定且高可靠性的硫氧化物的去除率。

另外，根据实施方式2所涉及的碱量控制系统，通过分别由CO₂分析仪64、SO₂分析仪65来测定废气中的二氧化碳(CO₂)及二氧化硫(SO₂)的浓度，从而控制成使废气中的二氧化硫(SO₂)浓度处于限制值内。根据上述分析仪，由于获得了比pH测定仪更稳定的测定结果，因此，能通过基于上述分析仪的测定结果来计算出注入海水的碱量，从而获得稳定且高可靠性的硫氧化物的去除率。

此外，本发明并不局限于上述实施方式，能进行各种变更来实施。在上述实施方式中，图示于附图中的尺寸或形状等并不局限于此，可以在发挥本发明效果的范围内进行适当变更。此外，在不脱离本发明目的的范围的情况下可以进行适当变更来实施。

本发明申请基于2013年1月29日提出的日本申请特愿2013-014316及2013年1月29日提出的日本申请特愿2013-014317。其内容全部包含于此。

Claims (11)

1.一种气体洗涤器的海水量控制装置，对提供给气体洗涤器的海水量进行控制，所述气体洗涤器使废气中所含有的硫氧化物与海水相接触并进行洗净，该气体洗涤器的海水量控制装置的特征在于，具备：

最低海水量换算器，该最低海水量换算器根据发动机输出及燃油的硫成分来计算出利用海水来进行硫氧化物吸收反应所需的最低的海水量、即最低海水量；

海水量修正换算器，该海水量修正换算器计算出使得从所述气体洗涤器排出至大气中的废气所含有的硫氧化物在设定值以下的海水量、即修正海水量；

加运算单元，该加运算单元将所述最低海水量与所述修正海水量相加来计算出设定海水量；以及

泵控制装置，该泵控制装置进行控制以使得将与所述设定海水量相应的海水提供至所述气体洗涤器。

2.如权利要求1所述的气体洗涤器的海水量控制装置，其特征在于，

具备换算器，该换算器根据从所述气体洗涤器排出至大气中的废气所含有的硫氧化物的浓度与运用海域的排出比率，来计算出所述设定值。

3.如权利要求1或2所述的气体洗涤器的海水量控制装置，其特征在于，

具备PID控制器，该PID控制器对从所述气体洗涤器排出至大气中的废气所含有的硫氧化物的浓度与所述设定值之间的偏差进行PID运算，将操作量提供至所述海水量修正换算器。

4.如权利要求1或2所述的气体洗涤器的海水量控制装置，其特征在于，

所述泵控制装置具有：多个逆变器；以及泵流量设定器，该泵流量设定器根据所述设定海水量使多个所述逆变器开始或停止泵的运行，并改变泵的流量。

5.一种气体洗涤器的海水量控制方法，对提供给气体洗涤器的海水量进行控制，所述气体洗涤器使废气中所含有的硫氧化物与海水相接触并进行洗净，该气体洗涤器的海水量控制方法的特征在于，具备：

根据发动机输出及燃油的硫成分来计算出利用海水来进行硫氧化物吸收反应所需的最低的海水量、即最低海水量的步骤；

计算出使得从所述气体洗涤器排出至大气中的废气所含有的硫氧化物在设定值以下的海水量、即修正海水量的步骤；

将所述最低海水量与所述修正海水量相加来计算出设定海水量的步骤；以及

进行控制以使得将与所述设定海水量相应的海水提供至所述气体洗涤器的步骤。

6.一种碱量控制装置，对提供给气体洗涤器的海水中所注入的碱量进行控制，所述气体洗涤器使废气中所含有的硫氧化物与海水相接触并进行洗净，该碱量控制装置的特征在于，具备：

最低海水量换算器，该最低海水量换算器根据发动机输出及燃油的硫成分来计算出利用海水来进行硫氧化物吸收反应所需的最低的海水量、即最低海水量；

海水量修正换算器，该海水量修正换算器计算出使得从所述气体洗涤器排出至大气中的废气所含有的硫氧化物在设定值以下的海水量、即修正海水量；

加运算单元，该加运算单元将所述最低海水量与所述修正海水量相加来计算出设定海水量；

泵控制装置，该泵控制装置进行控制以使得将与所述设定海水量相应的海水提供至所述气体洗涤器；

碱量运算器，该碱量运算器根据与所述设定海水量相应的海水中所含有的碱成分的量来计算出碱注入量；以及

碱泵控制装置，该碱泵控制装置进行控制以将与所述碱注入量对应的碱剂注入到提供给所述气体洗涤器的海水中。

7.如权利要求6所述的碱量控制装置，其特征在于，

所述气体洗涤器构成为能提供使洗净用的海水进行循环而得到的循环海水、以及没有在洗净中用过的新鲜海水，

具备加减运算单元，该加减运算单元计算出从所述设定海水量减去新鲜海水量后得到的海水量之差，所述碱量运算器根据与所述海水量之差相应的海水中所含有的碱成分的量来计算出碱注入量。

8.如权利要求6或7所述的碱量控制装置，其特征在于，

具备上下限限制器，该上下限限制器将提供至所述气体洗涤器的海水量限制在上下限值的范围内。

9.如权利要求6或7所述的碱量控制装置，其特征在于，

具备换算器，该换算器根据从所述气体洗涤器排出至大气中的废气所含有的硫氧化物的浓度与运用海域的排出比率，来计算出所述设定值。

10.如权利要求6或7所述的碱量控制装置，其特征在于，

所述泵控制装置具有：多个逆变器；以及泵流量设定器，该泵流量设定器根据所述设定海水量使多个所述逆变器开始或停止泵的运行，并改变泵的流量。

11.一种碱量控制方法，对提供给气体洗涤器的海水中所注入的碱量进行控制，所述气体洗涤器使废气中所含有的硫氧化物与海水相接触并进行洗净，该碱量控制方法的特征在于，具备：

根据发动机输出及燃油的硫成分来计算出利用海水来进行硫氧化物吸收反应所需的最低的海水量、即最低海水量的步骤；

计算出使得从所述气体洗涤器排出至大气中的废气所含有的硫氧化物在设定值以下的海水量、即修正海水量的步骤；

将所述最低海水量与所述修正海水量相加来计算出设定海水量的步骤；

根据与所述设定海水量相应的海水中所含有的碱成分的量来计算出碱注入量的步骤；以及

进行控制以将与所述碱注入量对应的碱剂注入到提供给所述气体洗涤器的循环海水中的步骤。