JP2015536822A - 排ガスの洗浄のためのシステム、そのようなシステムの使用、及び多重システム - Google Patents

Abstract

本発明は、燃焼機関（２）からの排気ガス（ＥＧ）を洗浄するためのシステム（１００、１０１）、そのようなシステムの使用、及び多重システム（１０２、１０３）に関する。このシステムは、スクラバ水循環タンク（１５）に連通するように配置された第１排気ガススクラバ（１ａ）を備える。この第１排気ガススクラバの第１出口（１１）は、スクラバ水循環タンクの第１入口（１７）に接続されるように配置され、第１排気ガススクラバの第１入口（２１）は、スクラバ水循環タンクの第１出口（２０）に接続されるように配置されて、スクラバ水循環タンク（１５）と第１排気ガススクラバ（１ａ）との間のスクラバ水の循環を可能にする。このシステム（１００、１０１）は、第１排気ガススクラバ（１ａ）を通過中のスクラバ水を通気するために、空気を第１排気ガススクラバ（１ａ）の中に供給するように配置された空気供給装置（２４）をさらに備えることを特徴とする。したがって、第１排気ガススクラバの第２入口（４）は、この空気供給装置（２４）の出口（１２）に接続されるように配置されている。

Description

本発明は、燃焼機関からの排ガスの洗浄のためのシステム及び多重システムに関し、また、そのようなシステムの使用に関する。

化石燃料の燃焼中には、燃料中の硫黄が硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）の形で放出される。他の汚染物質は、主に粒状物質及び窒素酸化物である。大気汚染が人々の健康と環境に深刻な影響を与えることが良く知られている。また、二酸化硫黄及び窒素酸化物は酸性雨の主な前駆物質であることもよく知られている。

今までのところ、国際輸送に対する排出制御のための環境基準を設定してきた法律制定は、地上の排ガス規制に対して後れを取っている。現在の規制は、ＳＯ_Ｘ排出を制御するための指標としての燃料オイルの硫黄含有量の上限を含む。特別な燃料品質の対策が、排出制御の領域においてＳＯ_Ｘに対して存在し、近い未来に期待される、許容できる燃料の硫黄の上限の実質的な削減がある。ＭＡＲＰＯＬ Ａｎｎｅｘ ＶＩ法は、いくつかの欧州連合の通達からの規格に従って２００５年５月に発効し、環境への船舶用ディーゼルの影響を制限した。２０１５年までに、法は、例えば燃料の硫黄の制限及びＮＯ_Ｘの上限に関してさらに厳しくなる。

単独で、又は組み合わせでの別の排ガスの削減の可能性がある。一つの可能性は、留出燃料又は低硫黄燃料のような新しい燃料を使用することである。別の可能性は、ＮａＯＨ溶液のようなアルカリ性の薬液を使用する湿式スクラバ、又は粒状石灰石（Ｃａ（ＯＨ）_２）を使用する乾式スクラバのような、ＳＯ_Ｘの排出を制御する方法をさらに開発することである。

今日の水産業においては、船舶からの排ガス中のＳＯ_Ｘを削減する目的のために、ＳＯ_Ｘ削減のための排ガス洗浄（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｃｌｅａｎｉｎｇ：ＥＧＣ）と、ＳＯ_ＸとＮＯ_Ｘとの削減のために排ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：ＥＧＲ）を適用することが良く知られている。ＥＧＣ及びＥＧＲの両方は、ＳＯ_Ｘの除去のために、ＮａＯＨ溶液のようなアルカリ性の薬液を使用する湿式スクラバを適用することができる。しかし、ＥＧＣプロセスは排気源の低圧側に適用され、ＥＧＲプロセスは高圧側に適用されるので、それらが同じ湿式スクラバを共有することはできない。

スクラバシステムの閉ループにおいて、それがＥＧＣスクラバとして、又はＥＧＲスクラバとして運転されるスクラバであるかを問わず、水はＳＯ_２を吸収するスクラバを通じて循環し、水はその後、スクラバに戻るように循環する前に、７〜８の範囲のほとんど中性のｐＨへと、ＮａＯＨのようなアルカリ性の薬液とバランスされる。ｐＨがｐＨ８より上に高く上がりすぎないことが非常に重要であり、ｐＨが８より高く上がりすぎるとスクラバは次いで排気からＣＯ_２を吸収し始める。これが起きると、アルカリ性の薬液の消費が増え、したがって操業コストが増加する。

スクラバシステムの閉ループにおけるまた別の問題は、どれだけの酸素がスクラバ水の中に存在するすべての有機物及び無機物を酸化するために必要とされるかを表現するいわゆる化学的酸素要求量（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ （ＣＯＤ））である。高いＣＯＤの値は、最悪の場合、海の中の酸素レベルを低下させる。

特許文献１は、発電工場のような多くの燃焼設備から排出される排気煙から酸性の亜硫酸ガスを除去する方法を開示している。この方法は、空気を海水中に導入することによって、亜硫酸塩を化学的に安定な硫酸塩に酸化するステップを含んでいる。空気は回転する傘タイプのロータによって導入され、このロータは亜硫酸ガスを含有する海水塊の中に浸漬されている。

ＳＯ_２が水の中に吸収されるときに、ＳＯ_２は以下の３つの反応を経験する。反応１はＳＯ_２の水相中への吸収を、反応２はＮａＯＨとの中和を、そして反応３は吸収されたＳＯ_２の、その最終の不活性な段階への酸化を記載する。
ＳＯ_２（ｇ）＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２ＳＯ_３ （１）
Ｈ_２ＳＯ_３（ａｑ）＋２ＮａＯＨ（ａｑ）→Ｎａ_２ＳＯ_３（ａｑ）＋２Ｈ_２Ｏ（ｌ）（２）
Ｎａ_２ＳＯ_３（ａｑ）＋１／２Ｏ_２（ａｑ）→Ｎａ_２ＳＯ_４（ａｑ） （３）

反応１及び２は早く進み、反応３は、十分な酸素が与えられた予想される少なくとも１０分の半減期が存在する状態で、ゆっくりと進む。すべての溶解した酸素が消費されるならば、硫黄は安定化され、吸収プロセスは終了する。

閉ループモードにおける数時間の操業の後に、スクラバ水の中のＮａ_２ＳＯ_４の含有量は所定のレベルに達し、そのレベル下ではＮａ_２ＳＯ_４の析出が現実のリスクとなる。それによって、スクラバシステムからのスクラバ水の廃液が必要となる。

さらに、吸収プロセス中には、燃焼プロセスからのオイルと煤の残渣が排ガスからスクラバ水へ移動される。これは、濁度及びＣＯＤ値の両方を増加させる。

スクラバ水の廃液に関する現状の法によれば、いくつかの廃液の基準が満足されなければならず、これら廃液基準のうちの３つが本発明にとって特に興味深い。
・ｐＨ値は６．５よりも大きくなければならない。
・濁度（固形分含有量）は２５ＮＴＵ／ＦＮＵより小さくなければならない。
・低いＣＯＤ値。特定の許容限界はまだ決められていないが、ＩＭＯ／Ｍａｒｐｏ Ａｎｎｅｘ ４と同様である、すなわち１２５ｍｇ／Ｌであることが予想される。

米国特許第４０８５１９４号明細書

従来技術の上述した制限のうちの１つ以上を少なくとも部分的に克服することが、本発明の目的である。特に、廃液される水に関する、予想される将来の要求を満足することを可能にすることが本発明の目的である。より正確には、燃焼機関からの排気を洗浄するためのシステム、多重システム、及びシステムの使用を提供することが本発明の目的であり、これらは廃液される水のＣＯＤ値を低下させる可能性を提供する。

本発明によるシステムは、スクラバ水循環タンクと連通するように配置された第１排気ガススクラバを備える。この第１排気ガススクラバの第１出口は、直接的に又は間接的にスクラバ水循環タンクの第１入口に接続されるように配置され、第１排気ガススクラバの第一入口は、直接的に又は間接的にスクラバ水循環タンクの第１出口に接続されるように配置されている。それによって、スクラバ水循環タンクと第１排気ガススクラバとの間のスクラバ水の循環が可能となる。このシステムは、第１排気ガススクラバを通過中のスクラバ水を通気するための空気を第１排気ガススクラバの中に供給するように配置された空気供給装置をさらに備えることを特徴とする。したがって、第１排気ガススクラバの第２入口は、直接的に又は間接的にこの空気供給装置の出口に接続されるように配置されている。

新鮮な空気は無料である。したがって、外気を第１排気ガススクラバ中に供給することは、循環するスクラバ水を通気する廉価な方法である。通気によって、第１排気ガススクラバを通過するスクラバ水中の酸素含有量は増加する。式（１）〜（３）と上述したそれらの考察を再度参照すると、これは、スクラバ水中に存在する酸素の量を、式（１）〜（３）として記載されるプロセスがスクラバ水中に吸収されるＳＯ_２の完全な酸化を行うことを確実とするのに十分高いレベルまで、増加させることができるということを意味する。したがって、どれだけの酸素がスクラバ水中に存在するすべての有機物及び無機物を酸化するのに必要とされるかを記述する、いわゆるＣＯＤ値を低く維持することができる。環境的な観点からは、これは非常に重要である。また、これはＣＯＤ値に関する期待される将来の法律に沿っている。

通気装置として第１排気ガススクラバを使用することによって、船に第１排気ガススクラバが設置されている場合には、空気供給装置以外の特別な機器（このような装置が既に存在しない場合には）を設置する必要、例えば船に搭載する必要をなくすことができる。その代わりに、既に存在している機器を通気のために使用することができ、第１排気ガススクラバを通常通り、排気ガスを洗浄するため、及びスクラバ水を通気するための両態様で運転することができる。したがって、容易であるとともに費用効率が高く、空間効率の高い解決法が提供される。第１排気ガススクラバを、第１排気ガススクラバを通通過中のスクラバ水の通気と、燃焼機関から第１排気ガススクラバに供給された排気ガスの洗浄と、の間の交互の運転を可能にするように配置することができる。したがって、本発明のシステムは、燃焼機関から排気ガスが第１排気ガススクラバ中に供給されないとき、例えば燃焼機関が停止状態にあるときには、空気供給システムが空気を第１排気ガススクラバ中に供給するように配置することができる。

第１排気ガススクラバの第２入口は、直接又は間接的に燃焼機関の出口に接続されるように配置することができる。それによって、供給装置からの空気及び燃焼機関からの排気ガスは、１つの同じ入口、すなわち第２入口を通じて第１排気ガススクラバ中に供給される。そのような実施形態は、廉価であるとともに複雑でないシステムを可能にする。また、そのような実施形態は、既に存在している排気ガススクラバが、循環するスクラバ水を通気する追加的な機能を行うことを可能にするのを容易にすることができる。

空気供給装置は、電気的に駆動されるか又は予備のエンジンによって駆動することができるパージ空気ファンとすることができる。それによって、比較的複雑でない、費用効率の高いシステムが可能となる。

スクラバ水循環タンクは、本発明のシステムに備えられてもよい。

このシステムは、スクラバ水循環タンクの第２出口からのスクラバ水の流れへの化学薬品供給用の手段をさらに備えることができる。スクラバ水と化学薬品との結果的な混合物は、水洗浄ユニットに供給することができる。例として、化学薬品は過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を含むことができる。過酸化水素は、スクラバ水中の無機化合物と非常に反応し、それによって亜硫酸塩の非常に速い酸化を可能にする。したがって、過酸化水素の添加は、上述の式（１）〜（３）に従って、ＣＯＤ値をさらに低下させるように使用することができる。化学薬品はまた、若しくは代替的に、アルカリ性の薬剤を含むことができる。スクラバ水のｐＨが８〜１０に、より好ましくは８．５〜９．５に増加する場合に、水洗浄ユニット中の粒子分離が大幅に促進されることが発見された。しかし、増加したｐＨ値がＣＯ_２の非常に増加した吸収をもたらすこともまた発見された。水洗浄ユニットの上流の位置ではあるがスクラバの下流における位置でのＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）又はＮａ_２ＣＯ_３（炭酸ナトリウム）のようなアルカリ性薬剤のスクラバ水への添加によって、粒子分離の効率は増加するが、スクラバ水中へのＣＯ_２の吸収には実質的に影響を与えない。このことは、水の排出に関連する将来の予想される法制、すなわちｐＨ値が６．５より大きく、濁度が２５ＮＴＵ／ＦＴＵより小さいことに沿っている。水洗浄ユニットを通過した後、洗浄されたスクラバ水は、海の中に排出されるか、又は第１排気ガススクラバにおける再使用のためにシステムに戻される。分離された粒状物質及びその中に含まれる不可避の排水は、好適な受け入れ設備における、後の廃棄のために、排水タンクに収集することができる。

このシステムは、通気されたスクラバ水中の亜硫酸塩の酸化の程度を評価するために配置された分析機器をさらに備えることができる。この評価は、スクラバ水のさらなる通気が必要とされるか否かを決定するために使用することができる。

本発明による多重システムは、上述したようなシステムと、第２排気ガススクラバと、を備える。第２排気ガススクラバは、直接的に又は間接的に、スクラバ水循環タンクに連通するように配置されて、スクラバ水のスクラバ水循環タンクと第２排気ガススクラバとの間の循環を可能にする。第２排気ガススクラバは、排気ガスを受け取り洗浄するように配置されており、同時に第１排気ガススクラバは、第１排気ガススクラバを通過中のスクラバ水を通気するように配置されている。それによって、スクラブが１つの単一スクラバだけに依存することがないので、多重システムは冗長（ｒｅｄｕｎｄａｎｔ）となる。

システムは、スクラバ水循環タンクと連通してスクラバ水循環タンクと第３排気ガススクラバとの間のスクラバ水の循環を可能にするように配置された第３排気ガススクラバを備えることができる。

排気ガススクラバのうちの１つ以上、すなわち第１、第２、及び第３排気ガススクラバのうちの１つ以上をＥＧＲタイプとすることができる。

本発明による使用は、第１排気ガススクラバを、第１排気ガススクラバを通過中のスクラバ水の通気と、燃焼機関からの排気ガスの洗浄と、の間の交互の運転のための、上述したようなシステムの使用を含む。

本発明のまた別の目的、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなる。

本発明の実施形態が、添付の図面を参照しつつ例示の方法で以下に記載される。

湿式スクラバタイプの典型的なＥＧＣスクラバの概観図である。 本発明の一実施形態によるシステムの概観図である。 本発明の別の一実施形態によるシステムの概観図である。 本発明の一実施形態による多重システムの概観図である。 本発明の別の一実施形態による多重システムの概観図である。

本発明の詳細に入る前に、排気ガススクラバの一般的な原理が説明される。

典型的な船舶に搭載される排気ガススクラバは、いわゆるＥＧＣタイプ（排気ガス洗浄）の湿式スクラバである。そのような湿式ＥＧＣスクラバプロセスは当技術分野ではよく知られており、一般概念は、船舶に搭載されたディーゼルエンジンのような燃焼機関からの排気ガス中の煤、油、及び重金属のような粒状物質を除去すること、並びに、それと同時に、排気ガスからのＳＯ_Ｘのような酸性ガスを水の流れによって洗い流すことである。ＳＯ_Ｘは、燃焼プロセス中に燃料中の硫黄が酸素と結合する際に形成される。湿式スクラバを使用する際の基本的原理は、ＥＧＣスクラバ中で使用されるアルカリ性の水と反応する際に、ＳＯ_Ｘが中和されて硫酸塩又は亜硫酸塩として拘束されることである。

湿式スクラバタイプの排気ガススクラバ１の典型例が図１に開示されており、ここに参照される。燃焼機関２からの排気ガスＥＧは、第１チャンバ３を入口４を介して第１チャンバ３の出口５へと第１チャンバ３を通過し、その間に大量の水流Ｗで洗い流されて、約１８０〜２５０℃から約４５〜５５℃へ温度が迅速に降下する。洗い流しは複数のノズル６によって行われる。排気ガスＥＧを冷却することによってその体積を減少させることができ、排気ガススクラバ１の吸収チャンバである第２チャンバ７を小さな寸法とすることを可能にする。それによって、船舶に搭載するのに必要とされるスペースを縮小することができ、このことは、排気ガススクラバ１を改造する場合のみならず有利である。第２チャンバ７では、予備洗浄された排気ガスＥＧが、第１チャンバ３の出口５と連通する、通常は底部入口である第２チャンバ７の入口９から通常は頂部出口である第２チャンバ７の出口１０へ案内される間に、ノズル８からの対向水流Ｗを受ける。第２チャンバ７の通過中に、排気ガスＥＧは、排気ガススクラバ１に先立って、水Ｗに供給されたアルカリ性薬剤と反応することができる。アルカリ性薬剤との反応中に、排気ガス中に含まれるＳＯ_Ｘは水の中に溶解し、十分な酸素が存在する場合には硫酸塩へと酸化される。排気ガスＥＧに含まれる粒状物質は、水Ｗとともに第１及び第２チャンバ３、７中に配置された底部出口１１を介して洗い流すことができる。

排気ガススクラバ１の除去効率をさらに改良するために、第２チャンバ中における排気ガスＥＧの滞留時間を増加させることができる。代替的に、第２チャンバ７の内側の使用可能な表面領域を、排気ガスとのより大きな接触表面を生じさせることによって増加させることができる。この目的のためによく知られている技法は、スプレーノズル、充填塔、又は吸入装置（図示されていない）である。

このように洗浄された排気ガスＥＧは、この排気ガスが法律で規制された排出レベルを満たしていることを保障する品質コントロールの後に、出口１０を介して大気中に放出される。

排気ガススクラバ１は、一般的に海水若しくは淡水、又はそれらの混合水さえ使用することができる。

ここで図２を参照すると、本発明のシステム１００の１つの実施形態が開示されている。本発明のシステムは、スクラバ水循環タンク１５からの水の、第１排気ガススクラバ１ａ及び予備処理プロセスループ１６への往復の循環のためのスクラバプロセスループ１３を備える。

スクラバプロセスループ１３に端を発して、これは第１入口１７及び第２入口１８を有するスクラバ水循環タンク１５を備える。第１入口１７は、スクラバプロセスループ１３の一部を形成する第１排気ガススクラバ１ａの第１出口１１と連通して配置されている。第２入口１８は、予備処理プロセスループ１６と連通するように配置されている。

さらに、スクラバ水循環タンク１５は、主ポンプ２３を介して第１排気ガススクラバ１ａの第１入口２１と連通するように配置されている。スクラバ水循環タンク１５の第２出口３３は、予備処理プロセスループ１６と連通するように配置されている。

スクラバプロセスループ１３は閉ループとみなされる。

第１排気ガススクラバ１ａは、パージ空気ファン２４の形の空気供給装置からの新鮮な空気の流れを供給されるように配置されている。この目的のために、パージ空気ファン２４の出口１２は、第１排気ガススクラバ１ａの第２入口４と連通するように配置されている。使用後の新鮮な空気は、第２出口１０を介して第１排気ガススクラバから出るようにされている。第２出口１０は、第１排気ガススクラバ１ａの別の出口とすることができる。しかし、図２ａに図示されたシステム１００では、同じ出口、すなわち第２出口１０が、第１排気ガススクラバ１によって洗浄された排気ガスと、パージ空気と、の両方の排出のために使用されている。

予備処理プロセスループ１６は、第２出口３３と、スクラバ水循環タンク１５の第２入口１８と、を介してスクラバプロセスループ１３に接続されている。

スクラバ水循環タンク１５の第２出口３３に端を発して、予備処理プロセスループ１６は、第１バルブ２７を備える第１入口２６及び第２バルブ３０を備える第２入口２９を有する導管を備えている。第１バルブは、ＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）又はＮａ_２ＣＯ_３（炭酸ナトリウム）のようなアルカリ性の薬剤の供給部２８に接続されて、予備処理プロセスループ１６へのアルカリ性の薬剤の制御された供給を可能にしている。第２バルブは、Ｈ_２Ｏ_２（過酸化水素）の供給部３１に接続されて、予備処理プロセスループ１６へのＨ_２Ｏ_２の制御された供給を可能にしている。特許請求の範囲では、第１入口２６及び第２入口２９、第１バルブ２７及び第２バルブ３０、並びに供給部２８，３１は、化学薬品供給のための手段と記載されている。化学薬品供給のための手段の位置は変更できることが理解できる。第２入口２９の下流には水洗浄ユニット３２がある。

水洗浄ユニット３２の目的は、スクラバ水循環タンク１５に戻されるか、又は海に排出される粒状物質の量を最小化することである。このような水洗浄ユニット３２はこの技術分野ではよく知られている。例として、水洗浄ユニットは高速分離機の形の分離器、フィルタ、水力サイクロン、又はその種のものとすることができる。水洗浄ユニットによって集められた粒状物質は、好適な受け取り施設における後の送出のために（図示されていない）タンクの中に貯蔵することができるが、洗浄されたスクラバ水は、出口３４を介して水洗浄ユニット３２から直接的に船外へ排出されてもよい。水洗浄ユニット３２によって洗浄された水は、代替的に、スクラバ水循環タンク１５の第２入口１８を介してスクラバ水循環タンク１５中に戻すことができる。

船外へ排出される洗浄されたスクラバ水は、排出される前に品質管理４１を受けてもよい。

水洗浄ユニット３２と、アルカリ性の薬液及びＨ_２Ｏ_２の供給のための入口２６、２９と、の間の所定の位置に小さなバファータンクを配置できることが好適である場合がある。そのようなバファータンクの目的は、スクラバ水に供給される化学薬品が、水洗浄ユニット３２に到達する前にスクラバ水と混ざり、反応するための十分な滞留時間を可能にすることである。

以下では、システム１００の運転が説明される。このシステムは排気ガス洗浄モード又は通気モードのいずれかの２つの異なるモードで運転することができる。システム１００の運転中、スクラバ水は第１排気ガススクラバ１ａを通じて連続的に循環され、排気ガス又は空気は、運転のモードに依存して、第１排気ガススクラバ１ａ中に注入され、したがって循環するスクラバ水に注入される。

排気ガス洗浄モードに端を発し、排気ガススクラバの全体的な機能を記載する詳細な説明の当初の段落が参照される。排気ガス（ＥＧ）は、燃焼機関２から第１排気ガススクラバ１ａへ供給される。したがって、燃焼機関２の出口１９は、第１排気ガススクラバ１ａの第２入口４に連通するように配置される。スクラバ水は、第１排気ガススクラバ１ａからスクラバ水循環タンク１５を介してスクラバプロセスループの中を循環させられ、第１排気ガススクラバ１ａに戻る。この循環中に、排気ガスに含まれているＳＯ_Ｘは本質的にアルカリ性のスクラブ水と反応し、それによってＳＯ_Ｘはスクラバ水に吸収される。内在するアルカリ度が十分ではない場合には、アルカリ性の薬液の供給がスクラバプロセスループ中に行われる。さらに、排気ガスに含まれる粒状物質は洗い流され、循環するスクラバ水中に蓄積される。このように循環するスクラバ水は、通常は７〜８のｐＨを有する。

排気ガス洗浄モード中には、洗い流された粒状物質は循環するスクラバ水の中に蓄積される。

このように循環するスクラバ水の処理を可能とするために、スクラバ水循環タンク１５の第２出口３３からのスクラバ水の部分的な流れ又は流れ全体が、予備処理プロセスループ１６を通じることを可能とされる。

スクラバ水の予備処理プロセスループ１６の通過中、アルカリ性の薬液をスクラバ水に第１入口２６を介して添加することができる。

アルカリ性の薬液の添加の目的は、ｐＨを８〜１０の範囲内の値、より好ましくは８．５〜９．５の範囲内に増加させることによって、スクラバ水のｐＨ値を調整することである。水洗浄ユニット３２の上流の位置におけるスクラバ水へのアルカリ性の薬液の添加によって、後に続く粒子分離の効率が高められる。

さらに、第２入口２９の通過の間、Ｈ_２Ｏ_２（過酸化水素）の任意の添加を行うことができる。過酸化水素はスクラバ水に含まれる無機化合物と非常に反応し、それによってスクラバ水中の亜硫酸塩の非常に速い酸化が可能となる。したがって、過酸化水素の供給は、上述の式（１）〜（３）に従うＣＯＤ値をさらに低下させるために使用することができる。

予備処理プロセスループ１６における任意のバファータンクの存在によって、アルカリ性の薬液、Ｈ_２Ｏ_２、及びスクラバ水の結果的に生じた混合物は、水洗浄ユニット３２に供給される前の所定の滞留時間中、バファータンクに留まるか、又は水洗浄ユニット３２中に直接、供給されるかのいずれかを可能とされ得る。

分離された粒状物質は、スクラバ水がスクラバプロセスループ１３中に循環されて戻るか、又は（４１を介して）船外に排出されるかのいずれかの間、好適なタンクの中に貯蔵される。

予備処理プロセスループ１６へのスクラバ水の流れは、連続的であっても、不連続的であってもよい。

したがって、排気洗浄モード中には、ＳＯ_Ｘが排気ガスから洗い流されるのと同時に、連続的であるか、不連続的であるかのいずれかで、粒状物質が循環するスクラバ水から分離され、循環するスクラバ水の酸素含有量は、Ｈ_２Ｏ_２の供給によって増加する。

ここで、通気モードについて説明する。システム１００は、燃焼機関の停止中には、すなわち燃焼機関からの排気ガスが第１排気ガススクラバ１ａ中に供給されない場合には、通気モードで運転することができる。そのような停止中には、第１排気ガススクラバ１ａは、排気ガスを供給されるのに代わって、パージ空気ファン２４から新鮮な空気を供給される。パージ空気ファン２４による新鮮な空気の供給中、スクラバプロセスループ１３は、スクラバ水循環タンク１５からのスクラバ水を第１排気ガススクラバ１ａを介して循環することによって運転され、スクラバ水を通気する。

パージ空気ファン２４は、電気的に駆動するか、又は付属の燃焼機関（図示しない）によって駆動することができる。

通気によって、第１排気ガススクラバ１ａを通過するスクラバ水中の酸素レベルは増加する。上述の式（１）〜（３）とその説明とを戻って参照すると、このことは、スクラバ水中に存在する酸素の量が式（１）〜（３）によって記述されるプロセスが、スクラバ水中に吸収されたＳＯ_２の完全な酸化を行うことを確実とするのに十分高いレベルまで増加するということを意味する。したがって、ＣＯＤ値は低く法制化されたレベル内に維持される。

経験に基づくと、通気モードは、運転中には約３０〜６０分間の間、維持されて、亜硫酸塩のほとんど完全な酸化を確実とする。しかし、システム１００は、予備処理プロセスループ１６中の水洗浄ユニット３２の上流に配置された、酸素センサ又はレドックスプローブを含んで通気プロセスが十分なレベルに達したときを決定する分析機器を備える。レドックスプローブは（レドックスポテンシャルとしても知られる）還元ポテンシャルを測定するプローブを意味する。還元ポテンシャルは、化学種の、電子を捕獲し、それによって還元される傾向の基準である。還元ポテンシャルはボルト（Ｖ）又はミリボルト（ｍＶ）で測定される。種それぞれは、それ自身の固有の還元ポテンシャルを有し、このポテンシャルがより陽性であると、その種の電子に対する親和性及び還元される傾向はより大きくなる。

通気プロセスが十分なレベルに達したことが確定されたときにがは、スクラバ水がさらに通気されることはない。これは、水洗浄ユニットの腐食のリスクが、スクラバ水の酸素レベルの増加とともに増加するからである。

図２ｂには、本発明の代替的な実施形態によるシステム１０１が示されている。図２ａのシステム１００と図２ｂのシステム１０１との唯一の違いは、図２ｂの第１排気ガススクラバ１ａが、燃焼機関２の出口１９に連通するように配置された第３入口２２を有しつつ、第１排気ガススクラバの第２入口４が依然としてパージ空気ファン２４の出口１２に連通するように配置されていることである。このように、ここでは燃焼機関２とパージ空気ファン２４とは、第１排気ガススクラバ１ａの１つの同じ入口を共有しない。

ここで図３を参照すると、本発明に従う多重システムの実施形態が開示される。

多重システムは、スクラバプロセスループ１３が１つ以上の、ここでは２つの、ＥＧＣタイプの排気ガススクラバ１ａ、１ｂを備えることで図２ａ及び図２ｂのシステムと異なっている。

図３による多重システムの、図２ａ及び図２ｂの図で説明したシステムと比べた場合の利点は、排気ガススクラバ１ａ、１ｂのうちの１つを排気ガス洗浄モードで運転しながら、同時に排気ガススクラバ１ａ、１ｂのうちの別の１つを通気モードで運転することができることである。

このことは、スクラブが１つのスクラバだけに依存することがないので、より冗長なシステムを提供する。

全ての排気ガススクラバ１ａ、１ｂを一体として同時に排気ガス洗浄モード又は通気モードのいずれかで運転することができることは言うまでもない。

多重システム１０２の運転の考え方は、船舶が港にある間は主な燃焼機関２は運転状態にない、すなわち停止状態にあるということである。したがって、排気ガススクラバ１ａ、１ｂの一つのみ、通常は最も小さい第１排気ガススクラバを、排気ガス洗浄モードで運転し、それによって必要とされる船上の設備を運転するために必要とされる（図示されない）予備のエンジンからの排気ガスを洗浄することができる。この運転のモードでは、他の排気ガススクラバを、通常はより大きな第２排気ガススクラバ１ｂを、スクラバ水の通気のためのパージ空気ファン２４と組み合わせて使用することができ、新鮮な空気をパージ空気ファン２４を介して大きな排気ガススクラバ１ｂの中に吹き込むことができる。主な燃焼機関２は始動する際には、主な燃焼機関と予備のエンジンとの両方からの排気ガスを集めて、第２排気ガススクラバ１ｂ内で洗浄することができる。これは第１排気ガススクラバ１ａを自由にし、それによって第１排気ガススクラバ１ａを、循環するスクラバ水の通気のためのパージ空気ファン２４と組み合わせて使用することができ、新鮮な空気が小さな排気ガススクラバ１ａの中に吹き込まれる。

排気ガススクラバ１ａ、１ｂのそれぞれが、それ自身のパージ空気ファン２４を備えることができることが理解される。また、パージ空気及び排気ガスをそれぞれの排気ガススクラバ中に、図示のように別々の入口の代わりに同じ入口を通じて供給することもできる。

上述のように、循環するスクラバ水の少なくとも一部を、予備処理プロセスループ１６の中に供給することができ、予備処理プロセスループ１６では、アルカリ性の薬液を粒状物質の分離を容易化するためにスクラバ水に添加し、Ｈ_２Ｏ_２をスクラバ水のさらなる通気のためにスクラバ水に添加することができる。

経験に基づくと、通気モードを約３０〜６０分の間、運転状態に維持して、亜硫酸塩のほとんど完全な酸化を確実にすることができる。酸素センサ又はレドックスプローブのような分析機器を、いつ通気プロセスが十分なレベルに達したかを測定するために使用することができる。

ここで図４を参照すると、本発明に従う多重システム１０３の別の実施形態が開示される。

図４に開示された多重システムは、スクラバ水循環タンクが、ポンプ５１と、ＥＧＲタイプの第３排気ガススクラバ５２と、を備えるスクラバ水循環ループ５０に接続されている。この第３排気ガススクラバ５２は、燃焼機関２の高圧側に配置されるとともに、ＥＧＣタイプの第１及び第２排気ガススクラバ１ａ、１ｂは、燃焼機関２の低圧側に配置されている。

そのようなＥＧＲスクラバプロセスは本技術分野においてよく知られており、一般的な着想は、船舶上に搭載されたディーゼルエンジンのような燃焼機関から放出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の量を減少させることである。そのようなＥＧＲスクラバ５２は、ＥＧＣスクラバ１ａ、１ｂと同じ原理に基づくいわゆる湿式スクラバである。しかし、ＥＧＣスクラバとの主な相違点は、ＥＧＲスクラバが排気ガスの一部を洗浄するのみであり、この排気ガスの一部は、ＮＯ_Ｘのレベルを降下させる目的のために、燃焼機関の燃焼チャンバ中に再循環される。排気ガスの約４０％までを燃焼機関２の中に再循環することができる。再循環された排気ガスは、結果的に生成された予備燃焼混合物中の過剰な酸素の幾らかを置換する。このように降下した酸素レベルは二酸化炭素（ＣＯ_２）のレベルを上昇させる。ＮＯ_Ｘは、窒素と酸素との混合物が高温にさらされた際に主に形成される。しかし、ＥＧＲスクラバを通じて燃焼機関２に循環されて戻る燃焼用空気は、燃焼温度を降下されるという効果を有する。したがって、排気ガス中に形成されるＮＯ_Ｘのレベルを降下させることができる。ＥＧＣスクラバ１ａ及び１ｂのように、ＥＧＲスクラバ５２は、一般的に海水若しくは淡水、又はそれらの組み合わせさえ使用することができる。

多重システム１０３の運転は、既に記載したのと同じすべての本質的な部分にある。必要以上の繰り返しを避けるため、好適である場合には、図３の図面に記載されている実施形態が参照される。

上述のように、主な差異は、スクラバ水の循環タンク１５が、ポンプ５１及び第３排気ガススクラバ５２を備えるスクラバ水循環ループ５０にさらに接続されていることである。したがって、スクラバ水は予備処理プロセスループ１６内で第１及び第２排気ガススクラバ１ａ、１ｂを介してスクラバプロセスループ中に循環させられるだけでなく、第３排気ガススクラバ５２に供給するスクラバ水循環ループ５０においても循環させられる。

多重システム１０３の運転の考え方は、船舶が港にある間は、主な燃焼機関２が運転されない、すなわち停止状態にある、ということである。したがって、ＥＧＣ排気ガススクラバ１ａ、１ｂのうちの１つのみ、通常は最も小さい第１排気ガススクラバ１ａを排気ガス洗浄モードで運転し、それによって船上で必要とされる設備を運転するのに必要とされる（図示されない）予備のエンジンからの排気ガスを洗浄することができる。運転のこのモードにおいて、他のＥＧＣ排気ガススクラバ、通常はより大きな第２排気ガススクラバ１ｂを、スクラバ水の通気のために使用することができる。ＥＧＲ又は第２排気ガススクラバ５２を空運転するか、又は排気ガスを（図示されない）予備のエンジンの中に再循環するように運転される。別の（図示されない）ＥＧＲスクラバを、予備のエンジン用に設けることができる場合がある。

主燃焼機関２が始動する際、主燃焼機関２及び予備のエンジンの両方からの排気ガスは集められ、第２排気ガススクラバ１ｂで洗浄される。このことは第１排気ガススクラバ１ａを自由にし、それによってこの第１排気ガススクラバ１ａをスクラバ水の通気に使用することができる。主燃焼機関２の運転中、第３排気ガススクラバ５２は、排気ガスをエンジン２の中に、及び場合によっては（図示されない）予備のエンジンの中にも、再循環するように運転される。

排気ガススクラバ１ａ、１ｂのそれぞれに、自身のパージ空気ファン２４を設けることができることが理解される。

上述したように、循環するスクラバ水の少なくとも一部の流れは予備処理プロセスループ１６中に供給することができ、そこで粒状物質の分離を容易にするためにアルカリ性の薬液をスクラブ水に添加し、スクラブ水のさらなる通気のためにＨ_２Ｏ_２をスクラブ水に添加することができる。

経験に基づき、通気モードは約３０〜６０分、運転状態に維持して亜硫酸塩のほとんど完全な酸化を確実とするべきであると考えられる。酸素センサ又はレドックスプローブのような分析機器を、いつ通気プロセスが十分なレベルに達したかを測定するために使用することができる。

また、ＥＧＲスクラバ５２を通気モードで運転するように設定することもできる。

第１、第２、及び第３排気ガススクラバ１ａ、１ｂ、５２を一体として同時に排気ガス洗浄モード又は通気モードのいずれかで運転することができることは言うまでもない。

この明細書の記載の全体を通じて、本発明の実施形態は、第１チャンバ３及び第２チャンバ７をそれぞれ備える排気ガススクラバ１ａ、１ｂ、及び５２の実施形態に基づいており、そこでは第１チャンバ３の主な目的は燃焼機関２からの排気ガスを迅速に冷却することである。冷却するステップは省略することができ、したがって第１チャンバも省略できることが理解される。

また、市場では非常に多くの排気ガススクラバが入手可能であり、たとえそれがＥＧＣ又はＥＧＲタイプのであっても、本発明が個々の排気ガススクラバの設計及び運転に限定されるべきではないことが理解される。例えば、複数の燃焼機関をそれに接続することを可能にするいわゆる多重入口スクラバを使用することができる。

さらに、液体から粒状物質を分離する目的のために、非常に多くの水洗浄ユニットが入手可能であり、本発明は、ここに記載された実施形態に限定されるべきではないことは理解される。

また、ブロア、コンプレッサなどの、パージ空気ファン以外の他の空気供給装置を本発明と関連させて使用することができる。

さらに、本発明による多重システムの排気ガススクラバは、１つの同じスクラバ水循環タンクを共有する必要はないが、１つのスクラバ水循環タンクそれぞれに連通させることができる。

分析機器１４は、図２ａに従って配置する必要はなく、スクラバプロセスループ１３のどこかのような、どこかほかに配置することができる。

循環するスクラバ水の品質、及び排出される水の品質は、当技術分野においてよく知られている品質管理システムＱＣによってチェックすることができる。品質システムは、例えば、複数のセンサを備えるものとすることができる。限定するわけではない例によれば、以下のセンサの１つ又はいくつかを使用することができる：ｐＨセンサ、酸素センサ、レドックスプローブ、濁度センサ、及びＰＡＨ（芳香族多環式炭化水素：Ｐｏｌｙ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）センサ。

最後に、過酸化水素及び／又はアルカリ性薬液を、スクラバ水が水洗浄ユニットに供給される前にスクラバ水に供給する必要はなく、代わりにスクラバ水が水洗浄ユニットを出る際に洗浄されたスクラバ水に供給することもできる。

上述の記載から、本発明の多くの実施形態が記載され、図示されたが、本発明はそれらに限定されるのではなく、特許請求の範囲に規定された発明の技術的範囲内の他の方法で具体化することもまたできることが、理解される。

１ａ 第１排気ガススクラバ
１ｂ 第２排気ガススクラバ
２ 燃焼機関
４ 第１排気ガススクラバの第２入口
１１ 第１排気ガススクラバの第１出口
１２ 空気供給装置の出口
１４ 分析機器
１５ スクラバ水循環タンク
１７ スクラバ水循環タンクの第１入口
１９ 燃焼機関の出口
２０ スクラバ水循環タンクの第１出口
２１ 第１排気ガススクラバの第１入口
２４ 空気供給装置
２６、２７、２８、２９、３０、３１ 化学薬品を供給するための手段
３３ スクラバ水循環タンクの第２出口
５２ 第３排気ガススクラバ
１００、１０１ システム
１０２、１０３ 多重システム
ＥＧ 排気ガス

Claims (12)

1. 燃焼機関（２）からの排気ガス（ＥＧ）を洗浄するためのシステム（１００、１０１）であって、
   スクラバ水循環タンク（１５）に連通するように配置された第１排気ガススクラバ（１ａ）と、前記スクラバ水循環タンクの第１入口（１７）に接続されるように配置された前記第１排気ガススクラバの第１出口（１１）と、前記スクラバ水循環タンクの第１出口（２０）に接続されるように配置された前記第１排気ガススクラバの第１入口（２１）と、を備えて、前記スクラバ水循環タンク（１５）と前記第１排気ガススクラバ（１ａ）との間のスクラバ水の循環を可能にする前記システム（１００、１０１）において、
   空気を前記第１排気ガススクラバ（１ａ）の中に供給して、前記第１排気ガススクラバを通過中の前記スクラバ水を通気するように配置された空気供給装置（２４）をさらに備え、前記第１排気ガススクラバの第２入口（４）が、前記空気供給装置（２４）の出口（１２）に接続されるように配置されていることを特徴とするシステム（１００、１０１）。
2. 前記空気供給装置（２４）は、前記燃焼機関（２）からの排気ガス（ＥＧ）が前記第１排気ガススクラバ（１ａ）の中に供給されていないときには、前記第１排気ガススクラバ（１ａ）の中に空気を供給するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム（１００、１０１）。
3. 前記第１排気ガススクラバ（１ａ）の前記第２入口（４）は、前記燃焼機関（２）の出口（１９）に接続されるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム（１００、１０１）。
4. 前記空気供給装置（２４）はパージ空気ファンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム（１００、１０１）。
5. 前記スクラバ水循環タンク（１５）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム（１００、１０１）。
6. 前記スクラバ水循環タンク（１５）の第２出口（３３）からの前記スクラバ水の流れに化学薬品を供給するための手段（２６、２７、２８、２９、３０、３１）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム（１００、１０１）。
7. 化学薬品を供給するための前記手段（２６、２７、２８、２９、３０、３１）は、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）及びアルカリ性の薬液のうちの少なくとも１つを供給するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載のシステム（１００、１０１）。
8. 通気された前記スクラバ水中の亜硫酸塩の酸化の程度を評価するように配置された分析機器（１４）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム（１００、１０１）。
9. 燃焼機関（２）からの排気ガス（ＥＧ）を洗浄するための多重システム（１０２、１０３）であって、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム（１００、１０１）と、前記スクラバ水循環タンク（１５）に連通するように配置された第２排気ガススクラバ（１ｂ）と、を備えて、前記スクラバ水循環タンク（１５）と、前記第２排気ガススクラバ（１ｂ）と、の間のスクラバ水の循環を可能にする多重システム（１０２、１０３）において、
   前記第２排気ガススクラバ（１ｂ）が前記排気ガス（ＥＧ）を受け取り、洗浄するように配置されているとともに、前記第１排気ガススクラバ（１ａ）が、前記スクラバ水が前記第１排気ガススクラバ（１ａ）を通過中に前記スクラバ水を通気するように配置されていることを特徴とする、多重システム（１０２、１０３）。
10. 前記スクラバ水循環タンク（１５）に連通するように配置された第３排気ガススクラバ（５２）を備えて、前記スクラバ水循環タンク（１５）と、前記第３排気ガススクラバ（５２）と、の間の前記スクラバ水の循環を可能にすることを特徴とする請求項９に記載の多重システム（１０２、１０３）。
11. 前記排気ガススクラバはＥＧＲタイプであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の多重システム（１０２、１０３）。
12. スクラバ水の前記第１排気ガススクラバ（１ａ）の通過中の前記スクラバ水の通気と、前記燃焼機関（２）からの排気ガス（ＥＧ）の洗浄と、の間の交互の運転のための、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム（１００、１０１）の使用。

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