JP2015510446A - 例えば燃焼ガスである汚染ガスを浄化するための湿式スクラバ - Google Patents

Abstract

燃焼ガスを浄化するための湿式スクラバであって、第１端部及び第２端部と、さらに長手軸を持つチャンバを形成するように第１端部及び第２端部の間に延在する環状壁とを備えている。環状壁及び端部の双方は、内側面と外側面とを有し、チャンバはガス流入孔とガス流出孔とを備え、これら孔の双方は、流体が連通するように接続され、かつガス流入孔からガス流出孔へ向かう下流方向を定めている。さらに湿式スクラバは、チャンバの内側面上に液を分配するための少なくとも一つの液体吐出口を備え、さらに環状壁の内側面上の液層を回転させるための手段を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼ガスのための湿式スクラバ（浄化手段）であって、第１端部及び第２端部を備え、環状壁が、長手軸を持つチャンバを形成するように第１端部と第２端部との間に延在しており、前記環状壁及び両端部は、内面及び外面を備えている湿式スクラバに関する。湿式スクラバのチャンバは、ガス流入孔とガス流出孔とを備えている。これらの開口は、流体連通可能とされており、ガス流入孔からガス流出孔へ向く方向を下流と定めている。液体分配システムは、チャンバの内面上に液体フィルムを分配する少なくとも一つの液体吐出口を備え、湿式スクラバは、環状壁に対し環状壁の内面上の液体フィルムを回転させるような手段を備えている。

湿式スクラバは、一般に燃焼ガスを例とする汚染ガスから、様々な物質を浄化するために広く使用されている。湿式スクラバでは、スクラバ液体を用いて汚染されたガス流をスプレーし、かつ、スクラバ液体を液体プールに接触させることにより、汚染物を除去するための液体と汚染ガスとを接触させる環境を創出し、もって、汚染ガス流は、スクラブ用液体（浄化用液体）に接触させられる。

一般に、公知の湿式スクラバは、スクラバ用チャンバを通過する液体にかかる重力に依存している。液体ミストが排出され、重力により湿式スクラバの長手軸に沿って移動させられ、ガスが、液体ミストが放出される方向の上流に移動させられる。このようなスクラバは、逆流現象を利用するものである。

燃焼ガスのようなガスは、スクラバチャンバを形成するのに使用される金属に対して強い攻撃性（強い浸食性）を有している。それゆえ、チャンバは、重力による液体の流れが、ガス流を伴う領域内のスクラバを覆うように配置される必要がある。

燃焼ガス又は燃焼煙は、例えば電力プラントから排出される燃料ガスである。

他の材料、例えばプラスチック又は合成材料が、腐食に耐えうるスクラバチャンバを形成するために使用されている。しかし、これらの材料は、汎用され、かつ容易に手に入るステンレス鋼に比較して、様々な欠点を有している。かかる欠点には、例えば、耐熱性が小さいこと、重量並びに価格が大であることがあげられる。

また、公知の湿式スクラバは、ある一定方向においてのみ機能するように設計され、スクラバチャンバは、隅部（コーナ）のような場所で使用する際、異なる方向で使用する態様でその方向を決められないような使用方法によってその方向付けが固定されている。

よって、チャンバの方向とは関係なく作用しうる湿式スクラバが望まれている。

案内板又はそれに類する物理的な案内手段を用いることなく、ガス燃料を回転又は非直線的に流れさせる湿式スクラバを提供することが、本発明の一つの特徴である。
チャンバの長手軸に沿うチャンバ内の燃料ガスの速度と、半径方向又は回転方向のような他の方向に沿った燃料ガス路とが、実質的に互いに関連性がないことが、本発明の別の特徴である。
上記の特徴は、次の要素を備える本発明の燃料ガスを浄化するための湿式スクラバによって実現される。

− 第１端壁を備える第１端部と、第２端壁を備える第２端部と、
− 長手軸を持つチャンバを形成するように、前記第１端部と前記第２端部との間に延在する環状壁であって、前記端壁双方とともに、内面及び外面を有する環状壁と、
− 前記チャンバがガス流入孔とガス流出孔とを備え、双方の孔は、流体が連通するように接続され、前記ガス流入孔から前記ガス流出孔へ向かう下流方向を定め、
− 前記チャンバの前記内面上に液体層を分配するために少なくとも一つの液体吐出口を備える液体分配システムと、を備え、さらに前記環状壁に対し前記環状壁の前記内面上で前記液体層を回転させるように配置されている手段と、前記チャンバの壁に配置された液体流出口孔とを備え、前記ガス流出孔は、前記液体流出口から分離されている。

上記の態様により、チャンバは、燃料ガスによって生じた過酷な環境から保護される。チャンバの内面に沿う層の回転により、液体は均等に分布され、例えば、内面上における液体を、確実に一定の厚さに保つことができる。液体層（液体フィルム）は、チャンバの内面に対して相対的に回転し、かつ、チャンバの中央の長手軸とほぼ一致する回転軸を備えている。燃料ガスは、この液体と反応して、液体を汚染させる。したがって、液体層を回しているときに、前記ガスはチャンバの全長にわたって、前記液体と反応及び／又は混合して、均等に処理され、もって、新鮮な（汚染されていない）液体が、ガスと既に導入されている液体と混合され、液体の使用量は最少となる。液体の出口点は、湿式スクラバから採り出される前に、ある汚染度に達する液体量のみを湿式スクラバへ分配可能にするために、湿式スクラバの長さ方向の定位置に定められる。もし、浄化しようとするガスが、望ましくない物質によってひどく汚染されている場合には、湿式スクラバを通過する液体の流量を大とすることが必要である。
案内板（ガイドべーン）は汚れ易く、そのため、それを洗浄している間は湿式スクラバを使用することができない。問題は、浄化プロセスは、例えば高圧力清浄機（高圧力クリーナ）を用いて溶媒若しくはそれに類したものを単にスプレーすればよいというようなものではなく、大いに時間を浪費しかつ熟練者に湿式スクラバの内部で働かせなければならない困難な仕事となることである。

本発明の一実施形態では、液体分配システムは、液体を吐出するための多くのスプレーノズルを備えることができる。これにより、液体が均等に分配され、かつ、チャンバの内面全体が液体によって確実に覆われることとなる。スプレーノズルから吐出される液体は、コーン状となる。第１の方向では三角形であり、第１の方向と直交する方向では薄板状であり、即ち、三角形の壁を形成する。ノズルから吐出される液体を、ノズル及び／又はチャンバに対して回転させることができる。スプレーノズルは、このシステムの延長管と液体が流れるように接続されている。

本発明の一実施形態では、液体吐出口は、チャンバの内面上の液体を、この内面に対して相対的に回転させることができる。例えば圧力が負荷されたスプレーノズルのような液体吐出口が、液体のジェット流を排出するとき、このジェット流が液体フィルムを回転させる。したがって、液体フィルムを回転するための特別の手段を必ずしも設ける必要はない。さらに、このようにして、チャンバの内面上の液体は、より均等に分配される。

本発明の一実施形態では、液体分配システムは多くの延長管を備えており、この延長管は、
− 中央の液体導管と流体連通している第１の端部と、
− この第１の端部と流体連通し、かつ液体を吐出するようになっている第２の端部
と、を具備している。

本発明の一実施形態では、回転する液体フィルムは、チャンバの内面を下方に移動するようになっている。これにより、湿式スクラバ内へ圧力を導入することが実現される。上記圧力は、チャンバを通過する流れに、流れ方向の衝撃を与え、例えば、より多くのガスを、チャンバに強制的に通過させる。本発明の一実施形態では、上記の回転している液体フィルムは、チャンバの内面に対して上流方向に移動する。これにより、液体フィルムは、チャンバに入るガスに対する対抗圧を発生する。

本発明の一実施形態では、チャンバの壁に、少なくとも１つの液体流出口を設けてある。このようにして、例えば、チャンバ内の汚染された液体を、別の処理のために、チャンバの外側の場所に導くことができる。この液体は、除去しようとする燃料ガス中の物質によって汚染されている。

本発明の一実施形態では、延長管の第２の端部は、管流出部を備え、この管流出部において、管流出部の軸線が下流方向に対し一定の角度でチャンバの内側壁の方を向くように配置されている。

本発明の一実施形態では、チャンバの内壁が、長手軸に対して直交する多角形の断面を有している。このようにして、チャンバを製造するために、様々な方法を使用することができる。チャンバを形成するのに、湾曲領域の代わりに、例えば平面領域を使用することもできる。

本発明の一実施形態では、スプレーノズルは、チャンバの長手軸に沿って位置決めされている。このようにすることにより、チャンバの内面は、液体層が通過するのに障害となるものがなくなり、円滑な状態に保たれる。スプレーノズルは、環状のチャンバ壁に引込めて設けたキャビティ内に配置されている。

本発明の一実施形態においては、スプレーノズルが液体のコーン（円錐体）を形成している。これにより、チャンバの内部で燃料ガスを案内することができる。燃料ガスは、コーンが存在しない断面領域を容易に通過することができるが、この断面領域は、すべての燃料ガスが通過しうるほど、十分に大きくはない。したがって、燃料ガスは、このコーンの周囲を通過するとともに、液体のコーンを通過する。このことによって、チャンバの断面図で見られる燃料ガスの少なくとも一部は、上記コーンを強制的に通過させられる。チャンバの長手軸に沿った液体のコーンへの分配が、燃料ガスが螺旋状の路又は渦巻状の路で取り扱われることを容易にする。この構成によって、異なる燃料ガスが、チャンバの長手軸に沿ってコーンの異なる場所に強制的に通過させられることとなる。したがって、燃料ガスは燃料液体と強制的に接触させられる。

本発明の一実施形態では、チャンバの長手軸は、実質的に水平方向を向いている。これにより、例えば、大きなボート及び／又は船舶のような高さのある建造物の、問題となりうる場所又は制限された高さを持つ領域において、湿式スクラバを取り付けることができる。さらに、例えば風力次第では、工場等の建物の屋根の上に水平に配置される湿式スクラバは、スクラバ塔を備え付ける仕事よりもかなり簡単である。

本発明の一実施形態では、チャンバの長手軸は、例えばＬ字状となるような角度をなしている。そのため、湿式スクラバを、高さと自由表面との両方を求めるのが困難である船舶のボード上の限られた空間に、容易に適合させることができる。したがって、矩形状のコーナー部における空間を利することができる。ある一定角度をもってチャンバを形成すること、それは、液体が、液体吐出口によってチャンバ内に分配され、その結果、チャンバの内面が、チャンバの方向及び形状にかかわらず、液体によって十分に覆われることとなる。

本発明の一実施形態では、チャンバの長手軸は、例えばＣ字状をなすように湾曲している。本発明の別の実施形態では、チャンバは、多くの曲がった区画を介して、又はそれと共に組み合わされた多くの直線的な区画によって形成されている。これにより、大きなチャンバを小さな空間に分けることができる。これは、例えば、湿式スクラバを、船舶の排気システムに付加する場合、又は再嵌合するときに起こることである。

本発明の一実施形態では、チャンバの内側を覆う液体は回転している。これにより、内面上における液体の分配は、均一な厚さで均等化される。さらに、新鮮な汚染されていない液体が、ガスと共に既に導入されている液体と混合される。

本発明の一実施形態では、液体は水である。水は、扱い易く、かつ燃料ガスとよく反応する。別の実施形態では、湿式スクラバに使用される液体は、真水又は塩水のいずれかである。例えば水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、又は苛性ソーダ（ＮａＯＨ）のような添加物を加えてもよい。このようにすると、液体は、燃料ガス中において浄化されるべき特定の物質に一層適合したものとなる。

本発明の一実施形態では、液体分配システムは、チャンバのガス流入孔内に配置されている液体吐出口を備えている。このため、チャンバの先頭の領域は液体で覆われている。これにより、チャンバの長さ全体に亘って、ガスを分配することができる。さらに、その位置における液体の流出部の位置決めは、チャンバの最初の領域の冷却プロセスをサポートする。

本発明の一実施形態では、チャンバは、ステンレス鋼で作られている。チャンバにステンレス鋼を使用すると、必要に応じて、高温のガスの使用が可能となる。

本発明の一実施形態では、液体分配システムは、液体分配部とチャンバの内側のノズルとを、流体接続する導管を、ほぼ中央に備えている。すべてのノズルに液体を分配する中央に配置された液体導管を備えているため、取付け、及びメインテナンスのコストは最小限となる。本発明の他の実施形態では、延長管、及びチャンバ内のノズルのような液体吐出口は、壁の内面から半径方向外方に延在する凹部領域へ引き込み可能に配置されている。その結果、液体流出部及びノズルは、燃料ガスから保護される。延長管は、液体分配システムと接続されるか、又は、独立した管を介して液体供給部に接続されるか、又は、例えば湿式スクラバの長手軸に沿って配置されている共通の液体分配管に接続されている。

本発明の一実施形態では、湿式スクラバのチャンバ内で分配される液体は、チャンバの環状壁における液体流出口を通過して、チャンバから排出される。

このようにすることにより、長手軸が、チャンバの水平方向の位置にあるときに、重力により、チャンバ内の液体は、容易に排出される。

本発明の一実施形態では、チャンバの端壁は、少なくとも１つの液体流出口を備えている。

これにより、チャンバの長手軸が水平方向でない場合における液体とガスとの分離は容易となっている。

液体流出口は、チャンバから吐出される液体量を制御するためのバルブを備えている。

もし、液体のコーンがチャンバ内に存在しないと、ガスはチャンバに入った後にチャンバを満たし、乱流が発生することなく、チャンバから流出することとなる。しかし、液体のコーンが存在する場合は、この液体のコーンは、ガスが動き回ることを妨げることとなる。これにより、液体のコーンが存在により、ガスは、液体のコーンの位置によって変化する長手軸に沿った交番路を持つこととなる。

液体分配システムのノズルには、１．５ｍｍ〜４ｍｍ又は２ｍｍ〜３．５ｍｍ、又は２．５ｍｍ〜３ｍｍの孔があいている。ノズル内の圧力は、１バール〜５バールであり、そのため、毎分５．５Ｌ〜９Ｌの液体流量を有している。ノズルを通過する液体の速度は、毎秒１ｍ〜３ｍである。

テストにより、次のような特徴を有する実施形態が、十分に機能することが判った。
・各ノズルの孔の直径は、２．８ｍｍ
・圧力は３バール
・液体流量は毎分７．４Ｌ
・液体速度は毎秒２．０ｍ
・上流から下流へ向かうノズルの方向は、−１０°〜＋１０°
・チャンバの直径は、約２，０００ｍｍ

前記の設定条件により、２，０００ｍｍの直径を有するチャンバ内で、液体フィルムが均等に形成され、かつ、チャンバの長手軸はいかなる角度をなしていてもよい。ノズルの方向は、通常、０度であり、湿式スクラバの圧力はニュートラルとなる。しかし、ノズルを上流又は下流に向かって傾けることにより、チャンバを通過する流れに影響を与えることができる。即ち、対向圧力又は順向圧力を作用させることができる。

チャンバの直径は、６００ｍｍ〜４，０００ｍｍである。直径を変えたときには、上述のパラメータの調整が必要であることは言うまでもない。

液体のコーンによって形成される流体力学的チャネルにより、ガスのための路が提供される。この路の外側周辺部は、環状壁によって囲まれており、かつ、液体のコーンは、ガスに力を与える障害物を創出して、ガス流の方向を、チャンバの長手軸と直交する方向に変化させる機能を有している。さらに、ノズルによって吐出される液体のコーンにおける液体の速度により、チャンバの内面、即ち環状壁の内面における液体は回転させられる。

液体により、チャンバの内面上の液体フィルムが回転させられるとき、液体フィルムはチャンバの内面に対して移動させられ、重力への依存から解放される。この効果は、チャンバの長手軸に沿う移動と、液体の角度方向の移動、即ち中央軸と直交する平面内の内面に沿う移動の両方に対して発揮される。

液体フィルムが、重力とは関係なく、独立して移動させられる場合、チャンバの方向は、所望の効果を実現すること、即ち、液体が壁に対して移動することとは無関係である。したがって、チャンバの内面は、十分な液体で覆われる。

従って、湿式スクラバは、例えば二つの領域を備えることができる。二つの領域は、例えば９０度の角度をもって配置される。同様に、複数の領域を、角度間隔をもって配置し、各領域を互いに流体が連通するように接続することもできる。複数の領域をこのように配置すると、内面全体は十分な液体で覆われる。このことは、例えば湿式スクラバを大きな船舶に適用するときに必要となる。大きな船舶は、新たな要望により、排気システムにスクラバが嵌合されているものと考えることができる。

他の実施形態では、内面が液体で覆われている多数のチャンバは、様々な材料の管を経て、互いに流体が連通するように接続されている。

前記様々な材料とは、腐食又は酸に対する耐性の大きな材料のように、ガスの過酷な性質に耐えうる物質のことである。

他の実施形態では、チャンバの環状壁に、ガス流入孔が設けられている。

このようにして、多分岐しているチャンバ領域のための接合チャンバ領域を備える湿式チャンバが形成される。これは、湿式チャンバのマニホールド部と考えることもできる。このような湿式スクラバのマニホールドは、冷却領域すなわち熱交換手段を備えている。このようにして、高温のガスにおけるエネルギを集めることができる。

このような熱の収集は、例えば電力プラントで使われるときに、湿式スクラバ全体としての利益の点で、きわめて重要である。このような電力プラントでは、例えば熱又は電気を発生させるプロセスにおいて、エネルギを直接的に利用することができる。

一実施形態では、熱交換手段は螺旋状である。この螺旋は、環状壁の内側に沿って配置されている。壁の内側に沿う液体の回転により、チャンバにおけるガスフローの乱流は、液体で環状壁の内面が十分な覆われることによって、いかなる問題も引き起こすことはない。熱交換手段は、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、シリコン又はテフロン（登録商標）のような腐食に耐える材料、即ち耐酸性の材料により作製される。

熱交換手段は、湿式スクラバのいかなる部分に配置してもよい。熱交換手段は、チャンバからチャンバの外側に輸送するための液体を含んでいる。一実施例では、熱交換手段は、チャンバの環状壁と一体化されている。これにより、均一化され、かつ円滑な表面が形成されている。別の実施形態では、熱交換手段は、チャンバの内面からチャンバの中心に向かって、半径方向に離して配置されている。

さらに、本発明は、燃料ガスを浄化する方法にも関し、この方法は、下記のステップを備えている。
― 湿式スクラバを設ける。
― 液体分配システムから液体を吐出させて、チャンバの内面に液体フィルムを形成させる。
― 液体フィルムを、チャンバの内面に対して回転させる。
― 浄化しようとする汚染ガスを、ガス流入孔から流入させる。
― 前記ガスを前記液体に強制的に接触させる。
― 浄化されたガスを、チャンバのガス流出孔より流出させる。
本発明の一実施形態では、この方法は、さらに以下のステップを備えている。
― チャンバ内のガスのための直線路の一部を遮るように、液体をチャンバ内へスプレーする。
― 前記ガスを、螺旋状及び／又は波状の経路に沿って移動させる。

本発明の方法の他の実施形態では、さらに以下のステップを備えている。
― チャンバのガス流出孔から離れている液体流出口から、チャンバ内の液体を取り出す。

さらに、本発明は、燃料ガスを浄化するための本発明による湿式スクラバの使用方法にも関する。この方法により、多くの有害な粒子及び物質を含む燃料ガスは浄化される。

さらに本発明は、湿式スクラバを備え、湿式スクラバの少なくとも一つのチャンバの長手軸を、水平方向に向けた湿式スクラバを備える船舶にも関する。

この態様により、湿式スクラバを狭い空間に配置することができる。このことは、例えば新しい環境での要求を満たすために、湿式スクラバを用いて、船舶の排気システムを設置するときに特に必要である。大きな船舶は、その外側に自由空間を有し、大きな船舶のための湿式スクラバは、１０ｍ〜３０ｍの長さのチャンバを備えていることが必要である。このチャンバは、１．５ｍ〜４ｍの直径を有している。したがって、湿式スクラバは、大きな船舶にも取付けうる大寸のものである。さらに、このような構造は、開放された海上での損傷に耐えなければならない場合に、厚肉の鋼板を、海洋用の塗料を用いて、高価となる態様で建設する必要がある。したがって、船体の内側、又は過酷な環境から保護される船舶上の所定の位置へ嵌合しうる湿式スクラバには、大きな利点があると思われる。

本発明の湿式スクラバの一実施形態を示す。 図１の湿式スクラバの断面を示す。 チャンバ内の液体の分配を示す、図２と同様の湿式スクラバの断面図である。 チャンバ内の液体の分配を示す、図２と同様の湿式スクラバの断面図である。 チャンバ内の液体の分配を示す、図２と同様の湿式スクラバの断面図である。 チャンバ内の液体の分配を示す、図２と同様の湿式スクラバの断面図である。 チャンバ内の液体の分配を示す、図２と同様の湿式スクラバの断面図である。 チャンバを通過するガス路の実施例を示す。 液体分配システムの実施形態を示す。 図５で示すシステムの他の実施形態の一部を示す。 チャンバの長手軸に沿うガス路を示す。 チャンバの長手軸に沿うガス路の他の例を示す。 チャンバの長手軸に沿うガス路の他の例を示す。 冷却領域とチャンバとを備える湿式スクラバの実施形態を示すもので、冷却領域とチャンバとが、一定の角度を持って配置されているものを示す。 多くのチャンバを備える湿式スクラバの実施形態を示す図であって、それらが曲げ管によって接続され、互いに対し一定の角度をもって配置されているものを示す。 大きな船舶のエンジンの排気部に配置された、図８Ａで示されている湿式スクラバの実施形態を示す。 大きな船舶のエンジンの排気部上に配置された、図８Ａで示されている湿式スクラバの実施形態を示す。

図１は、例えば燃料ガスを浄化するための湿式スクラバ１を示し、第１端部２及び第２端部３を備えている。環状壁４が、長手軸６を有するチャンバ５を形成するように、第１端部２と第２端部３との間に延在している。環状壁４及び端部２，３は、内面７及び外面８を有している。チャンバ５は、ガス流入孔９及びガス流出孔１０を備えている。これらの孔９，１０は、流体が連通するように接続され、ガス流入孔９からガス流出孔１０への方向を、下流方向Ｄ１とする。液体分配システム１１は、チャンバ５の内面７上の液体フィルム１８（図１には示されていないが、図３において良く見える）を分配するための多数の液体吐出口１２を備えている。液体吐出口１２は、中央の液体分配導管１４から液体吐出口１２を配置するために延長管１３上に配置されている。図１の湿式スクラバ１は、水平配置とされている。しかし、湿式スクラバ１を、例えば垂直方向、その他様々な方向とすることは、本発明の技術的範囲に含まれている。

図２は、図１の湿式スクラバの断面を示す。この図では、液体は示されていない。延長管１３は、管端部１５を備えている。管端部１５は、延長管１３に対して１３５度の角度で配置されている。管端部１５の角度は、例えば、延長管１３が本実施例で示すものより短い場合には、異なるように配置される。さらに、管端部１５は、例えば（図１のＤ１で示す）下流方向において、チャンバ５及び／又は湿式スクラバ１の長手軸６に対して、一定の角度をもって配置されている。液体吐出口１２の方向は、湿式スクラバ内の圧力を調整するために使用される。即ち、液体吐出口が上流方向に向く場合、液体吐出口は、反対圧力、即ち負圧の影響を与えることとなる。同様にして、ガスは、液体吐出口１２が下流方向に配置される場合は正圧の影響を受ける。液体吐出口１２は、チャンバ５の長手軸６とほぼ直交する方向を向くように配置される場合、湿式スクラバは、ガスの圧力に対して、圧力的に中立であると考えられる。

この実施形態では、チャンバ５の断面は円である。即ち、壁４は、チャンバ５の長手軸６に沿う略円である。この実施形態では、配置用ブラケット２０は、壁４に配置されている。液体流出口１９は、チャンバ５から液体を導引することを可能にするためにチャンバ５の最も低い点に位置付けられている。

図３Ａは、湿式スクラバの断面図であって、チャンバ５内にスプレーされる液体１６を示す図２と類似している図である。各液体吐出口１２は、液体１６のコーン１７，１７’，１７”を放出する。これにより、チャンバ５の壁４の内面７の上に液体フィルム１８が得られる。液体フィルム１８の存在によって、チャンバ内５のガスが壁４の内面７に接触しない。したがって、壁４は、ガス中の浸食性物質、即ち壁４を腐食又は劣化させるおそれのある物質から保護される。

液体吐出口１２から流出される液体１６及び圧力により、液体フィルム１８が、チャンバ５の壁の内面７に対し相対的な回転を生じさせる。この回転は、矢Ｒ１によって示されている。湿式スクラバのこの実施形態では、液体分配システム１１は回転しない。液体フィルム１８は、フィルム（層、膜）として図４に示されているが、液体吐出口１２からの圧力によれば、実際上、液体フィルムはほぼ単純に平坦である。液体吐出口１２は、より多くの液体吐出口１２又は圧力ノズルが、液体フィルムを下流に強制的に向かわせるより、（地上との関連において）液体フィルムを上流方向に強制的に向かわせるように長手軸に沿って分配される。このようにして、水平方向の長手軸６を持つ湿式スクラバは、液体を、チャンバ５の内面７に沿ってよりよく平均化することとなる。

液体１６の分配、即ち、コーン１７，１７’，１７”は、異なる態様で示されているけれども、図３Ｂは、図３Ａのものと類似の断面図を示す。図３Ｂは、どのように、コーン１７がコーン１７’の前に位置付けられるかを示している。なおコーン１７’は、コーン１７の前に位置付けられている。この断面図は、液体分配システム１１の一部分，即ち３つの液体吐出口１２のみを示すのみである。例えば図１によって、湿式スクラバ１は非常に多数の液体吐出口１２を備えることが把握される。チャンバ５に入るガス（不図示）は、やむなく液体のコーン１７，１７’，１７”を直接通過する。したがって、ガスはコーン１７’の周囲を通過しようとする。チャンバの長手軸６（不図示）に沿ったガスの路を追っていくとき、第１にガスは液体の第１のコーン１７の周囲を通過する必要があり、第２にガスは第２のコーン１７’の周囲を通過する必要があり、そして最後にガスは第２のコーン１７”の周囲を通過する必要がある。ガスによって最も早く通過される領域は、図３Ｃから図３Ｅに示される。ここで図３Ｃは、液体１７の円錐形の周囲の領域を示す。このコーン（円錐体）がガスによって最も早く通過される。図３Ｄは、第２の液体のコーン１７’の周囲の領域を示す。このコーン１７’は、ガスによって通過されることになる。そして図３Ｅは、最後にガスによって通過させられる第３の液体のコーン１７”の周囲の領域を示す。自明ではあるが、ガスは連続した流体である。液体のコーン１７，１７’，１７”を介して、チャンバ５の内側の所望の路においてガスを案内することができる。上記のガスの案内は、ガスと液体とが反応するために、ガスが液体と強制的に反応することに役立つ。さらに、コーンは、ガスのほとんどが、湿式スクラバの実際の長さよりも長い路を追行しながら、チャンバを通過して案内されることを確実にする。多くのスプレーノズルが利用できる。液体のコーンを放出するノズルは、本発明の一実施形態である。しかし、液体の三角状の壁を放出するスプレーノズルは、チャンバ５の内側で案内されるガスが奏する効果と同じ効果を奏する。

ガスの路は、液体によって完全に囲まれているので、汚染されたガスは、液体を伴うより大きな接触面を持つことが実現される。このことは、ガスがより良好に浄化されることを意味する。図３Ａ〜３Ｅは、延長管１３が中央の液体導管１１の周囲で等しい距離で配置されていることを示す。しかし、延長管１３はまた、よりランダムな態様で位置決めされてもよい。係るランダムな位置決めは、長手軸６に沿った交番ガス路を形成するために、管端部領域１５の異なる角度Ａ１を持つことによって追行できる。図３Ｃ、図３Ｅは、断面路領域２３，２３’を示す。これらは、燃料ガスは液体のコーン１７，１７’，１７”を回避するために通過する可能性が最も高い領域である。これらの図は、湿式スクラバ１（図１参照）の長手軸６に沿って連続している。図３Ｃ（及び図３Ｄの一部）において、液体のコーン１７’，１７”のより小さい部分が、一点鎖線で示されている。これらは液体のコーン１７を介して把握されうるからである。しかし、実際上、燃料ガスが、コーンの周囲の空間を満たし、かつ、さらに液体のコーンの背後の空間も満たすこととなる。以上の領域及び／又は容積部２３，２３’，２３”は、液体のコーン１７，１７’，１７”の周囲に残される領域を構成する。したがって、液体のコーン１７，１７’，１７”の周囲で容易に通過する燃料ガスのために残される領域は、コーン１７，１７’，１７”を拡大するならば消滅される。液体のコーン１７，１７’，１７”は、上記の図に示されている以上にはっきりとはしていない。即ち、コーンは、むしろ液体のミストとして考えるべきであり、例示したような液体の「壁」ではない。コーン１７，１７’，１７”は、分配手段（シケイン（ｃｈｉｃａｎｅ））のように振る舞う。これによって、燃料ガスは、コーン１７，１７’，１７”と強制的に接触する。湿式スクラバ１を通る路は、燃料ガスが障害物を伴うが、なお、完全に停止することなく、より強く液体化された路に沿って移動するように均衡が保たれる。コーン１７，１７’，１７”の幅は、燃料ガスが通過することになる領域２３，２３’，２３”が消滅するように、拡大する等、変更してもよい。

図４は、湿式スクラバ１の長手方向の断面を示す。多くの液体のコーン１７（コーンは、すべて図では符号１７としており、即ち１７，１７’，１７”・・・等と区別して示していない。）は、液体分配システムと流体が連通するようにした液体吐出口１２から流出される。通常は、コーン１７は、図で示す以上に重なり合うが、例示のために、液体のコーン１７は互いに分離して図示してある。チャンバの内面７は、液体で完全に覆われている。図示されたちょうど数個の場所で参照の印４０がガス又はガス管４０を示す（以上のことは図７Ｂにより詳細に示されている）。

図５は、湿式スクラバ１の実施形態であって、液体吐出口１２が、チャンバ５の外側に位置付けされた（不図示の）液体システムと流体が連通した延長管１３上に配置されている。このように外部に配置される液体分配システムは、各延長管１３又は多数の延長管１３に分離され、共通の液体導管２において接続されている。延長管１３は、チャンバの壁及び密閉手段２２を通過して導入される。密閉手段２２は例えば、燃料ガスに耐えるゴム盤又は他の密閉材でよい。延長管１３及び密閉手段２２のこの配置により、液体流出部１２は、メインテナンス中に引込まれ、例えば、チャンバ５内の燃料ガスを取り扱うプロセスに影響を与えることなく、交換及び／又は保守の処理を受ける。湿式スクラバが、電力プラント又は大きな船のような連続して走行する装置上に配置される場合には、装置のコスト効率ばかりでなく、環境についても、当該プロセスにおいていかなる停止（シャットダウン）をも回避する。

図６は、湿式スクラバ１の実施形態を示し、湿式スクラバ１のチャンバ５は、長手方向のチャンバ領域３０，３１，３２に分離されており、各領域は、異なる温度の液体に浸っている。この領域化は、主に異なる領域において出される液体に関連している。しかし、小さな突起部が、使用された液体を案内するために液体流出口１９，１９’，１９”の近くに配置されている。これにより、各領域の液体は、ほんの僅かに混合される。さらに、液体を変えると、第２のチャンバ内の液体は、容易に異なる温度で維持される。領域３１，３１，３２にチャンバ５を区分することは、異なる温度、又は異なる液体で明確に区別された領域を、必ずしも意味するものではない。チャンバ５の表面全体は、常に液体で覆われる必要がある。符号が示す部材は、図１に関しさらに議論される。この領域化は、例えば地域加熱用の施設、及び／又は電力プラントにおいて利点がある。このプロセスによれば、戻り水を、例えば各領域において増した使用済み液体を用いて熱交換することによって余熱が与えられ燃料ガスを冷却する。このようにして、電力プラントの加熱部に入る前にすでに余熱されているので、電力プラントに送る水を加熱するためのコストは不要となる。このことは、加熱された水を、領域化された加熱用のグリッド中に送る前のエネルギの消費は、より少なくなることを意味する。典型的には、第１端部において湿式スクラバ１に入る電力及び／又はエネルギのプラントからの燃料ガスは、１５０℃〜２５０℃であり、湿式スクラバの第２端部３から流出される燃料ガスは、１００℃未満である。十分な量の液体が存在するとき、４５℃〜７５℃、又はより好ましくは１気圧下、５５℃〜６５℃で、エネルギ収支が得られる。分離されたチャンバ領域３０，３１，３２が、できるだけ多くの燃料ガスからの熱を得るために使用される。このとき、湿式スクラバに入る初期の燃料ガス、即ち、最も高い温度を持つ燃料ガスが、最も高い温度を持つ循環水のために使用されることを確かにしながら、チャンバ５に流入するガスは、ガスを冷やすために冷却される。

図７Ａ及び７Ｂは、湿式スクラバ１の直線の実施形態におけるガス流の概略図である。チャンバ５の内部を見えるようにするために、チャンバ５の環状壁の一部の、読み手に面した箇所を除去してある。ガス４０の路は、捻られた管４０によって示されている。これは、図４で描いたものと類似している。自明であるが、ガス４０はチャンバ５の全体を満たすであろうことが理解される。しかし、ガス４０の路をより見易くするために、この路は管として描かれている。管は、図７Ｃで一番良く示されており、それ自身の軸の周りを回転するＲ２ばかりでなく、螺旋路に概ね沿ってカールするＣ１でもある。後述するが、カーリングは、中央の周りを略同一方向を向く管のカーリング（矢Ｃ１）として定義され、かつ、ガス４０の管として定義される回転（矢Ｒ２）は、それ自身の中央の軸の周りを回転する。

図７Ａ及び７Ｂは、熱を伝えるための手段４１、即ち、熱交換手段４１を備えるチャンバ５を示す。このような熱交換手段４１はいくつかの態様で形成される。液体分配システム自体及びノズルは、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃには示されていない。湿式スクラバに熱交換器４１を設けることにより、湿式スクラバは、様々な目的に対し、例えば加熱水に配置される。湿式スクラバが、電力プラントからの燃料煙を浄化するために使用される場合、この点でエネルギを得るため、電力プラント全体の経済的効果に大きなインパクトを与える。その他の方法では、排気口又は煙突から排気されるエネルギを得ることができるために、熱交換手段はチャンバに装着され、例えば、電力プラントにもう一度搬入する前に、領域に分けられた加熱システムからの循環水を予熱するのに使用される。図７Ａ及び図７Ｂには示されていないけれども、チャンバ５の内面は、常に液体で覆われていることが理解されるべきである。図７Ｂでは、環状壁８が取り除かれているが、ガス４０及び液体のコーン１７は、あたかも環状壁がまだそこにあるように視覚化されている。すなわち、視覚化の便宜のために、環状壁は透明化され、非視覚化されている。したがって、ガス管４０、液体のコーン１７及び熱交換手段４１のみが視覚化されている。矢Ｒ２は、ガス管４０の回転を示す。矢Ａ２は、ノズル（不図示）から吐出される液体、即ち、液体のコーン１７を形成する液体の分配を示す。矢Ａ２の指す方向に送られた液体は、ガス管４０を、矢Ｒ２の指す方向に従って回転させる。ガス管４０は、液体のコーン１７のそばを通過するとき、ノズル（不図示）から流出される液体から力を受ける。ガス管４０は、液体のコーン１７の位置に依存する路を持つ。ガス管４０は、チャンバ内のガスの一般的な路を視覚するための図であり、ガスがガス管４０を越えて最適化されるであろう。ガス管４０は、液体のコーン１７を避けようとする。その理由は、ガス管４０が液体のコーン１７を通過する代わりに液体のコーン１７の周りを通過することがより容易であるからである。しかし、チャンバ５の中央軸に対して相対的に観察される交番路は、液体のコーン１７の位置によって制御される。したがって、コーン１７のそれぞれの位置でチャンバ５の断面の覆い部を増加させることにより、より大きな乱流を生じさせることができる。

煙管４０のカーリングＣ１は、その煙が長手軸６に沿ってチャンバを通過するのに最も容易な路を常に探すという事実に起因して起こる。煙管４０の回転Ｒ２は、ノズルから流出する液体の速度に起因して導かれる。ノズルから液体を吐出するときに、各液体のコーンの接触領域は、液体と共にガスを導引し、そしてガスを回転させる。上述したように、図７Ａ及び７Ｂのガスの図は、ガスの流れを概念的に示すものである。実際には、チャンバ５全体がガスで満たされ、かつ、ガス管４０の図は、チャンバを経由した主路を視覚化するために供される。しかし、ガスは、動いている液体と、概ね常に接触している。したがって、ガスもまた、その動きを維持し続ける。上記の動きは、チャンバの中央軸に沿うばかりでなく、ガス管４０が液体のコーンと強制的に接触するようになるときの回転（Ｒ２）と一般的な乱流の形式で、最大になるようにすることが重要である。さらに、ガスがチャンバ５の周辺、即ち、環状壁８の内面７に存在するとき、ガスは、内面上の液体フィルムを回転させることによる動きを維持させる。互いに関連するガス粒子ばかりでなく、チャンバ内のガスの常に発生する動きと変化する位置とにより、ガスが液体と接触する時間が増える。有害な粒子及び物質が、液体と結合することによって、取り除かれるのは、液体とガスが接触している間である。

例えば、特に有害なガスが、本発明による湿式スクラバによって浄化される場合、チャンバ５の長手軸に沿って大体のガスの流れを減少させることによって、ガスの所定の容積部と接触する液体の量を増加させることができる。チャンバを通過するガスの流れが、使用される液体量とは別に調整されるため、上記のことが可能となっている。さらに、速い速度で液体が流出するため、液体とガスとが接触している時間は、より長くなる。

本発明による水平方向の長手軸６を有する湿式スクラバ１は、チャンバの長手軸６に沿う液体と、チャンバ５の内側面７との間の相対的な動きを決める重力を持っているだけではない。したがって、チャンバ５内の液体の停滞時間を、十分に決定することができる。チャンバ５の内側面７に対する液体の相対的な動きは、重力に依存せず、重力とは無関係である。

チャンバの長手軸６に沿うチャンバ内のガスの動きを制御するために、誘導された通風が導かれる（不図示）。

液体の圧力は、１〜５バール、又は１．５〜４．５バール、又は好ましくは２〜４バールである。処理能力は、毎分２〜２０Ｌ、又は５〜９Ｌ、又は６〜８Ｌである。ノズルは、１〜４ｍｍ、又は１．５〜３．５ｍｍ、より好ましくは２〜３ｍｍの直径の孔を備えている。

図８Ａ及び８Ｂは、例えば大きな船舶の排気領域６３に配置されている湿式スクラバ１の実施形態を示す。図８Ａは、湿式スクラバ１の一実施形態を示すが、共通チャンバと、冷却部５０、即ち、冷却部マニホールドが配置されている。冷却部５０は、（不図示の）熱交換手段又は冷却手段に単純に嵌合わされたチャンバ５を備えている。冷却部５０は、３つのチャンバ５を有し、かつ、冷却部５０の環状壁と接続されている。より長いチャンバ５が、ガス流出孔のマニホールド５１として動作する別のチャンバ５に接続されている。チャンバ５は、冷却マニホールド５０と同じ構造を有しているが、異なる態様で方向付けされている。矢Ｇ１で示すように、ガスは、排気筒５２を経由して、冷却部５０に流入し、さらにチャンバ５に移動し、最終的に、ガス流出孔マニホールド５１を通過して、周囲の環境へガスを排出する。バイパスシステム又は弁５３が図示されている。このような弁５３は、湿式スクラバのメインテナンスが必要とされる場合に使用される。このような場合には、ガスは周囲の環境へ直接送出される。湿式スクラバは、このような構造であるので、湿式スクラバが互いに複数の角度で方向付けされた複数のチャンバ５０，５，５１を備えることができ、コンパクトとなる。

図８Ｂは、４つのチャンバ５が管部５４によって接続されている湿式スクラバ１の実施形態を示す。矢Ｇ１で示すように、ガスはバイパス弁５３から流入して、湿式スクラバ１へ流れる。管部５４は、その内面に液体フィルムを形成させるための液体分配システムを備えている。
しかし、湿式スクラバ１の全体のコストが、管部５４が活性力のあるガスに対抗できる異物質から作製されており、従って、管部５４の、内面上に液体なしで残されることを示している。チャンバ５が組み合わされた容積部は、所定量の汚染物が、上記のチャンバ５を通過させるガスを取り除くのに十分であるならば、管部５４は、汚染の除去プロセスに必ずしも貢献する必要はない。したがって、腐食又は酸へのより耐性がある物質が使用される場合、管部は、液体なしで使用される。図８Ａ及び８Ｂには、様々な位置における液体流出口１９が示されている。湿式スクラバ１のチャンバ５から汚染された液体を排出するために、液体流出口１９の数及び位置を変更してもよい。液体流出口１９は、湿式スクラバ全体のガス流出孔から分離されている。同様に、液体流出口１９は、チャンバ５のそれぞれのガス流出孔から分離されている。

図９は、船舶６０に配置されている図８Ａの湿式スクラバを示す。図９では、湿式スクラバの寸法を強調し、利用可能な空間によって、チャンバの方向を調整する重要性を強調している。船舶のエンジン６１は、プロペラ６２の軸と同軸に配置され、かつ、できるだけ低く配置されていることは、一部が示されている船舶から理解できると思う。排出領域６３は、船舶の頂部にあり、湿式スクラバは中間に位置決めされている。船舶に、当初湿式スクラバが配置されていないと、一定の態様でのみ配置されるスクラバに嵌合させることは、実際上できない。さらに、船舶が波によって移動するため、重力のみによって、液体を強制的に動かす湿式スクラバを使用することは難しい。その理由は、海面に対する船舶の傾斜角に伴い、作用する重力が変わるからである。

図９と同様に、図１０は、排出システムに嵌合される（図８の）湿式スクラバを備える船舶を示している。この場合には、湿式スクラバを設置するための空間が異なり、チャンバ５は異なる構造とされている。即ち、３つの水平に配置されたチャンバ５と、４５度の角度でこの３つのチャンバに関連づけて配置されたチャンバとである。スクラバをどのような態様で配置するかは、種々の理由による。湿式スクラバを設けた前記船舶におけるものと同様なシステムは、例えばメインテナンス中に、上記の排出をバイパスするための弁を具備している。

当業者であれば、チャンバ５の領域を様々に組み合わせることができることは言うまでもない。

１ 湿式スクラバ
２ 第１端部
３ 第２端部
４ 環状壁
５ チャンバ
６ 長手軸
７ 内面
８ 外面
９ ガス流入孔
１０ ガス流出孔
１１ 液体分配システム
１２ 液体吐出口
１３ 延長管
１４ 液体分配導管
１５ 管端部
１６ 液体
１７ 液体のコーン
１８ 液体フィルム（液体層）
１９ 液体流出口
２０ ブラケット
２２ 密閉手段
２３，２３’ 領域、容積部
３０，３１，３２ チャンバ領域
４０ 管
４１ 熱交換手段
５０ 冷却部
５１ ガス出口マニホールド
５２ 排気筒
５３ バイパス弁
５４ 管部
６０ 船舶
６１ エンジン
６２ プロペラ軸
６３ 排出領域
Ａ１ 角度
Ａ２，Ｇ１，Ｒ１，Ｒ２ 矢
Ｃ１ カーリング
Ｄ１ 下流方向

Claims (16)

1. 燃焼ガスを浄化するための湿式スクラバであって、
   ― 第１端壁を備える第１端部、及び第２端壁を有する第２端部と、
   ― 長手軸を有するチャンバを形成するように、前記第１端部と前記第２端部との間に延在する環状壁であって、前記両端壁とともに、内側面及び外側面を有する環状壁と、
   ― 前記チャンバがガス流入孔およびガス流出孔を備え、両孔は流体が連通するように接続され、かつ前記ガス流入孔から前記ガス流出孔へ向かう方向を下流方向とし、
   ― 前記チャンバの前記内面上に液体膜を分配するための、少なくとも一つの液体吐出口を備える液体分配システムと、
   ― 前記環状壁の内面上で、前記液体膜を回転させるようになっている手段と、
   ― 前記チャンバの壁に配置された液体流出口と、を備え、
   ― 前記ガス流出孔は、前記液体流出口から分離されていることを特徴とする湿式スクラバ。
2. 前記液体分配システムは、多数のスプレーノズルを備えている請求項１に記載の湿式スクラバ。
3. 前記液体吐出口は、前記チャンバの内側面上における前記液体を、前記内面に対して回転させるようになっている請求項１又は２に記載の湿式スクラバ。
4. 前記液体分配システムが、多数の延長管を備えており、この延長管が、
   中央の液体用導管と流体が連通するように接続された第１端部と、液体を放射するようになっている第２端部とを備えており、
   前記第１端部と該第２端部とが流体が連通するように接続されている請求項１〜３のいずれかに記載の湿式スクラバ。
5. 前記チャンバの壁は、少なくとも一つの液体流出口を備えている請求項１〜４のいずれかに記載の湿式スクラバ。
6. 前記延長管の第２端部は管流出部を備えており、かつ、前記管流出部の軸線は、下流方向へ一定角度をもって前記内側壁へ向かうように配置されている請求項４又は５に記載の湿式スクラバ。
7. 前記スプレーノズルは、液体のコーンを形成するようになっている請求項１〜６の湿式スクラバ。
8. 前記チャンバの前記長手軸は、ほぼ水平をなしている請求項１〜７のいずれかに記載の湿式スクラバ。
9. 前記チャンバとチャンバの長手軸は、傾斜している請求項１〜８のいずれかに記載の湿式スクラバ。
10. 前記液体分配システムは、前記チャンバの内部のノズルと流体が連通するように接続するように、ほぼ中央に配置されている導管と、液体分配部とを備えている請求項１〜９のいずれかに記載の湿式スクラバ。
11. 前記チャンバは、チャンバ内の前記ガスからのエネルギを蓄えるようになっている熱交換手段を備える請求項１〜１０のいずれかに記載の湿式スクラバ。
12. 燃焼ガスを浄化する方法であって、
    ― 請求項１〜１１のいずれかに記載の湿式スクラバを配備するステップと、
    ― 前記チャンバの内側面上に液体層を形成するように、前記液体分配システムを通じて液体を注入するステップと、
    ― 前記液体層を前記チャンバの内側面に対して回転させるステップと、
    ― 前記ガス流入孔を通じて浄化される汚染ガスを注入するステップと、
    ― 前記ガスを前記液体に接触させるステップと、
    ― 前記チャンバのガス流出孔から前記浄化されたガスを排出するステップ
    とを備える方法。
13. 請求項１２の燃焼ガスを浄化する方法であって、
    ― 前記チャンバ内の前記ガス用の直線通路を部分的に遮るように、液体を前記チャンバ内へとスプレーするステップを、さらに備える方法。
14. 燃焼ガスを浄化するための請求項１〜１１のいずれかに記載の湿式スクラバの使用方法。
15. 船舶のエンジンからの排気を浄化するための請求項１〜１１のいずれかに記載の湿式スクラバの使用方法であって、前記チャンバの長手軸が、船舶の水線とほぼ平行である使用方法。
16. 請求項１〜１１のいずれかに記載の湿式スクラバを備える船舶であって、前記湿式スクラバを持つ少なくとも一つのチャンバの前記長手軸が、水平とされていることを特徴とする船舶。

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