JP2007245055A

JP2007245055A - 船舶用排ガス浄化装置の排出液処理方法

Info

Publication number: JP2007245055A
Application number: JP2006074367A
Authority: JP
Inventors: Junichi Yoshida; 純一吉田; Mutsuaki Imaoka; 睦明今岡; Tomoki Kobayashi; 知樹小林
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-17
Also published as: JP4777105B2

Abstract

【課題】船舶用ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の硫黄酸化物を除去する排ガス浄化装置からの排出液を、薬剤等を使用することなく、かつ低コストで中和処理する方法を提供する。
【解決手段】船舶用ディーゼルエンジン１の排ガスｇを洗浄水１５と接触混合させる排ガス浄化装置２の洗浄排出水１０の一部を冷却器５により冷却して洗浄水１５に供給する工程と、洗浄排出水１０の残りを排出液１１にして中和処理する工程を含む排ガス浄化装置２の排出液処理方法であって、洗浄水１５、冷却器５の冷却水及びディーゼルエンジン１の冷却水に海水１２、１４、１６を使用し、排出液１１と、冷却器冷却水１３及び／又はエンジン冷却水１７を混合することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶用排ガス浄化装置の排出液処理方法に関し、さらに詳しくは船舶用ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の硫黄酸化物を除去する排ガス浄化装置からの排出液の処理方法に関する。

近年、バスやトラックなどの自動車用ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートマターや窒素酸化物の削減が大きな関心を集めているが、同様に船舶用ディーゼルエンジンの排ガスからの有害物質の除去も重要な課題となっている。しかし、自動車用ディーゼルエンジンが、硫黄分の含有量が低い軽油を燃料とするのに対して、船舶用ディーゼルエンジンは、Ａ重油又はＣ重油といった硫黄分の含有量が高い燃料を使用するため、その排ガス中には硫黄酸化物が多く含まれ、その処理方法が課題になっている。

特許文献１は、ディーゼルエンジンの排ガスと洗浄液を気液接触させ排ガスを洗浄する湿式清浄化装置（排ガス浄化装置）を提案している。しかし、この排ガス浄化装置を船舶に搭載し船舶用ディーゼルエンジンからの排ガスを処理した場合、洗浄処理後の排出液は排ガス中の硫黄酸化物を溶解し酸化され強酸性を示すため中和処理した後に放流する必要がある。この排出液をアルカリ薬剤で中和処理しようとすると、多大な薬剤の保管設備や薬剤調製設備が必要になり、搭載能力が限られた船舶においては大きな負担となってしまう。例えば、出力１０，０００ｋＷ級の船舶用ディーゼルエンジンからの排ガスを排ガス浄化装置で処理した場合、その排出液を中和するため苛性ソーダ（２５％濃度）を使用するならば１３０ｌ／Ｈ程度を調製し供給し続けなければならない。

したがって、船舶用ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置からの排出液を、薬剤等を使用することなく、低コストで中和処理する方法が要望されていた。
特開２００２−２７３１５１号公報

本発明の目的は、船舶用ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の硫黄酸化物を除去する排ガス浄化装置からの排出液を、薬剤等を使用することなく、かつ低コストで中和処理する方法を提供することである。

上記目的を達成する船舶用排ガス浄化装置の排出液処理方法は、船舶用ディーゼルエンジンの排ガスを洗浄水と接触混合させる排ガス浄化装置の洗浄排出水の一部を冷却器により冷却して前記洗浄水に供給する工程と、前記洗浄排出水の残りを排出液にして中和処理する工程を含む排ガス浄化装置の排出液処理方法であって、前記洗浄水、前記冷却器の冷却水及び前記ディーゼルエンジンの冷却水に海水を使用し、前記排出液と、前記冷却器冷却水及び／又は前記エンジン冷却水を混合することを特徴とする。

本発明の船舶用排ガス浄化装置の排出液処理方法は、船舶用ディーゼルエンジンの排ガスを海水からなる洗浄水と接触混合し、排ガス中の硫黄酸化物を溶解させた排ガス浄化装置からの洗浄排出水を、その一部を冷却器により冷却して洗浄水として供給することから、洗浄水のｐＨ値及び温度を適正な範囲に保ち、排ガス中の硫黄酸化物が洗浄水へ溶解する溶解効率を高くすることができる。また、洗浄排出水の残りを排出液として処理する際に、冷却器の冷却水及びディーゼルエンジンの冷却水として使用した海水を混合して中和処理するようにしているので、アルカリ薬剤等を使用することなく排ガス浄化装置の排出液を処理することができる。また、中和処理用の海水を新たに汲み上げる必要がなく冷却器及びディーゼルエンジンの冷却に使用した海水を使用するようにしているので、ポンプ等を増設する必要がなく、低コストで確実に中和処理することができる。

以下に、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の船舶用排ガス浄化装置の排出液処理方法におけるプロセスの一例を示すブロックフロー図である。図１において、ディーゼルエンジン１から排出された排ガスｇは、好ましくは廃熱利用装置９を介して排ガス浄化装置２へ供給される。排ガス浄化装置２では、海水１４を含む洗浄水１５が、排ガスｇと気液接触部３で接触混合し、排ガスｇ中の硫黄酸化物が洗浄水１５中へ溶解する。排ガス浄化装置２により浄化処理され排出した洗浄排ガスｇ′は、必要に応じてその他の適切な排気処理が施された後、大気中へ排気される。洗浄水１５は、気液接触部３から下方の洗浄水槽４へ流下し、洗浄排出水１０として排出する。洗浄排出水１０の一部は、ポンプ７を介して冷却器５により冷却された後、海水１４が補給され洗浄水１５として供給される。このように洗浄排出水１０の一部と海水１４を適宜混合して洗浄水１５にするため、洗浄水１５のｐＨ値及び温度を適正な範囲に保ち排ガス中の硫黄酸化物が洗浄水に溶解する溶解効率を高くすることができる。

一方、洗浄排出水１０の残りは排出液１１として、ポンプ７を介して処理槽６へ供給される。また、冷却器５の冷却水には海水１２が使用され、冷却器５から排出した冷却器冷却水１３が、処理槽６へ供給される。さらに、ディーゼルエンジン１の冷却水には海水１６が使用され、排出したエンジン冷却水１７の必要量が、処理槽６へ供給される。このように、処理槽６において、排出液１１と、冷却器冷却水１３及びエンジン冷却水１７が混合し、強酸性の排出液１１がほぼ中和された後、処理液２０として流出する。冷却器冷却水１３及びエンジン冷却水１７の供給量は、排出液１１をほぼ中和するに足りる量であればよく、それぞれの処理槽へ供給する量を調整することができる。このように排ガス浄化装置の排出液１１に、冷却器冷却水１３及びエンジン冷却水１７に使用した海水を混合することにより中和しているので、アルカリ薬剤等を使用する必要がない。また、冷却器及びディーゼルエンジンの冷却水を使用するので、中和用の海水を新たに汲み上げる必要がなくポンプ等の増設が不要であり、低コストかつ省スペースで排出液１１を処理することができる。

ディーゼルエンジン１は、燃料に重油を使用するため、その排ガスｇは主に二酸化硫黄からなる硫黄酸化物を初めとして窒素酸化物やパティキュレートマター等を含んでいる。この排ガスｇは、従来から知られている廃熱利用装置９を通して、温度１００℃〜３００℃くらいの状態で排ガス浄化装置２へ導入され、硫黄酸化物、窒素酸化物やパティキュレートマター等の浄化処理が行われる。以下、硫黄酸化物の浄化処理（脱硫処理）及びその排出液の処理方法について説明する。

排ガス浄化装置２の気液接触部３において、排ガスｇが洗浄水１５と接触混合し、排ガスｇ中の主に二酸化硫黄からなる硫黄酸化物が洗浄水１５中に溶解し亜硫酸水素イオンになる。洗浄水１５のｐＨ値は、二酸化硫黄が洗浄水に溶解する溶解効率を高めるため、好ましくはｐＨ３〜ｐＨ８にするとよい。洗浄水のｐＨ値は、洗浄排出水１０のｐＨ値を測定し、洗浄排出水１０のうち洗浄水として循環させる流量と新たに補給する海水１４の流量を増減して調整することができる。例えば、洗浄排出水流量の６０〜９０重量％を循環させ、これに海水を補給して洗浄水にすると洗浄水のｐＨ値を好適な範囲に安定させることができ好ましい。

また、洗浄水１５の温度は、洗浄後の排ガス中の水分を減らすという理由から２０℃〜４０℃が好ましい。洗浄水１５の温度は、冷却器５の徐熱量の増減及び洗浄排出水１０の循環流量と海水１４の流量を増減して調整することができる。

気液接触部３における排ガスｇと洗浄水１５の接触方法は、図１の例示は並流式であるが、向流式でもよい。また、気液接触部３の構成は、接触混合が促進されるものであれば従来から知られているものを適宜、用いることができる。

気液接触部３を通過した排ガスｇは、硫黄酸化物の含有量が、好ましくは処理前に対し５０％以上が除去されているとよい。また、排ガス浄化装置２から排出した洗浄排ガスｇ′は、硫黄酸化物の含有量が、好ましくは３００ｐｐｍ以下であるとよい。洗浄排ガスｇ′の硫黄酸化物の含有量をこのような範囲内にすることにより、硫黄酸化物の排出量を削減し環境へ与える影響を低減することができる。

洗浄水１５は、気液接触部３を流下し洗浄水槽４に回収される。洗浄水槽４は、十分に曝気され洗浄水１５に溶解した亜硫酸イオンを酸化し硫酸イオンにすることが好ましい。これにより洗浄水槽４内の洗浄水は、ｐＨ２〜３の強酸性となる。洗浄水槽４内の洗浄水は、洗浄排出水１０として抜き出され、上述したようにその一部が冷却器５により冷却された後、洗浄水１５として再利用される。

洗浄排出水１０の残りは、処理槽６への排出液１１となる。洗浄排出水１０の流量に占める排出液１１の流量割合は、好ましくは１０〜４０重量％、より好ましくは１５〜３５重量％にするとよい。排出液１１の流量をこのような割合にすることにより、前述したように洗浄水１５のｐＨ値及び温度を適正な範囲にすることができ、また処理槽６における中和処理を確実なものとすることができる。

処理槽６において、排出液１１は、冷却器冷却水１３及び／又はエンジン冷却水１７に使用された海水と混合し、排出液１１中の硫酸イオンが、海水中の炭酸水素カルシウムと反応して中和処理される。冷却器冷却水１３及びエンジン冷却水１７に使用された海水は、従来、そのまま海洋に放流されていたが排出液１１の処理用に有効に利用することができる。処理槽６へ供給する冷却器冷却水１３及びエンジン冷却水１７の合計流量は、排出液の流量に対して、好ましくは１倍〜１０倍にするとよい。排出液の流量と冷却水の合計流量をこのような割合にすることにより、排出液を確実に中和することができる。冷却器冷却水１３及びエンジン冷却水１７の流量は、海洋から汲み上げる海水の量を増減したり、エンジン冷却水１７のラインにバイパスライン１８を設け流量を増減するなどして調整することができる。

本発明の船舶用排ガス浄化設備は、ディーゼルエンジン１からの排ガスｇを洗浄水１５と接触混合する気液接触部３と、洗浄水１５を回収する洗浄水槽４とを有する排ガス浄化装置２と、この洗浄水槽４から排出した洗浄排出水１０を、冷却器５を介して排ガス浄化装置２の洗浄水１５に供給する配管と、他の洗浄水槽４から排出した洗浄排出水１０を処理槽６へ供給する配管と、冷却器５の冷却水１３を処理槽６へ送る配管と、ディーゼルエンジン１の冷却水１６を処理槽６へ送る配管を有するものである。

船舶用排ガス浄化設備によれば、洗浄排出水１０の一部を冷却器５により冷却して海水１４と混合し洗浄水１５として供給することから、洗浄水１５のｐＨ値及び温度を適正な範囲に保ち、排ガスｇ中の硫黄酸化物を洗浄水へ溶解する溶解効率を高くすることができる。また、洗浄水槽４から処理槽６へ供給した排出液１１を、冷却器冷却水１３及びディーゼルエンジン冷却水１７として使用した海水と混合して中和しているので、アルカリ薬剤８等を使用しないでも、中和処理することができる。また、中和処理に用いる海水を新たに汲み上げることなく冷却器５及びディーゼルエンジン１の冷却に使用した海水を使用するようにしているので、ポンプ等を増設する必要がなく、低コストかつ確実に中和処理することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例により限定するものではない。

図１に示す船舶用排ガス浄化装置及びその排出液処理プロセスにおいて、排ガスの浄化処理及び排ガス浄化装置の排出液の中和処理を行った。出力８５７ｋＷのディーゼルエンジン１から排出された排ガスｇを、廃熱利用装置９を介してその一部を排ガス浄化装置２へ温度２００℃、排ガス流量３３０Ｎｍ^３／ｈで供給する。排ガスｇ中の硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）含有量は、４００ｐｐｍであった。

排ガス浄化装置２で排ガスｇと海水１４を含む洗浄水１５（温度３０℃、流量２．４ｍ^３／ｈ）が、気液接触部３で接触混合し、排ガスｇ中の硫黄酸化物が洗浄水１５中へ溶解する。排ガス浄化装置２により浄化処理され排出した洗浄排ガスｇ′は、温度４０℃、排ガス流量３３０Ｎｍ^３／ｈで、ＳＯ_Ｘ含有量は、１５０ｐｐｍであった。

洗浄水１５は、気液接触部３から下方の洗浄水槽４へ流下しする。洗浄水槽４から排出した洗浄排出水１０は、ｐＨ３、温度４０℃であった。洗浄排出水１０の流量は２．４ｍ^３／ｈであり、そのうち１．８ｍ^３／ｈを、冷却器５により温度３３℃に冷却した後、海水１４（温度２０℃、流量０．６ｍ^３／ｈ）を補給し、洗浄水１５（温度３０℃、ｐＨ３）として使用する。

洗浄排出水１０のうち０．６ｍ^３／ｈを排出液１１として処理槽６へ供給する。また、冷却器５から排出した冷却器５の冷却水１３（１．０５ｍ^３／ｈ）及びディーゼルエンジン１の冷却水１７（１．３５ｍ^３／ｈ）が処理槽６へ供給される。このように、処理槽６において、排出液１１と、冷却器冷却水１３及びエンジン冷却水１７が混合し、排出液１１がｐＨ５に中和処理された。

このように排ガス浄化装置の排出液１１に、冷却器冷却水１３及びエンジン冷却水１７として使用した海水を混合して中和しているので、アルカリ薬剤等を使用する必要がない。上述した条件と同じ条件の排出液１１を、アルカリ薬剤８として、２５％濃度の苛性ソーダを添加する場合には、０．００７ｍ^３／ｈの苛性ソーダが必要になり、さらにそのアルカリ薬剤等の保管設備、薬剤調整設備等が必要になる。また、中和用の海水２．４ｍ^３／ｈを、新たに汲み上げた場合、ポンプ等の設備の増強又は増設が必要となる。

本発明の船舶用排ガス浄化装置の排出液処理方法におけるプロセスの一例を示すブロックフロー図である。

符号の説明

１ディーゼルエンジン
２排ガス浄化装置
３気液接触部
４洗浄水槽
５冷却器
６処理槽
１１排出液
１２，１４，１６海水
１３冷却器冷却水
１５洗浄水
１７エンジン冷却水
ｇ排ガス

Claims

船舶用ディーゼルエンジンの排ガスを洗浄水と接触混合させる排ガス浄化装置の洗浄排出水の一部を冷却器により冷却して前記洗浄水に供給する工程と、前記洗浄排出水の残りを排出液にして中和処理する工程を含む排ガス浄化装置の排出液処理方法であって、
前記洗浄水、前記冷却器の冷却水及び前記ディーゼルエンジンの冷却水に海水を使用し、前記排出液と、前記冷却器冷却水及び／又は前記エンジン冷却水を混合する船舶用排ガス浄化装置の排出液処理方法。
前記冷却器冷却水及び前記エンジン冷却水の合計流量を、前記排出液の流量の１倍〜１０倍にする請求項１に記載の船舶用排ガス浄化装置の排出液処理方法。
前記排出液の流量を、前記洗浄排出水の流量の１０〜４０重量％にする請求項１又は２に記載の船舶用排ガス浄化装置の排出液処理方法。
前記洗浄排出水のうち前記洗浄水への供給量及び前記海水の前記洗浄水への補給量を増減して、該洗浄水をｐＨ３〜ｐＨ８にする請求項１〜３のいずれかに記載の船舶用排ガス浄化装置の排出液処理方法。