JP2019162568A - 排ガス処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この種の排ガス処理装置は、吸収塔の内部に海水などの洗浄液を噴霧し、吸収塔の底部から上部に排ガスを通過させて洗浄液と反応させ、排ガス中の有害成分を除去する。従って、有害成分の除去率を向上させるひとつの手段として、排ガスと洗浄液との接触性を高める方法が考えられる。特許文献1では、吸収塔の内部で排ガスを螺旋状に旋回させると共に、排ガス流路における洗浄液噴霧用ノズル管の配置によって、排ガスが高さ方向へ直進するのを妨げ、これによって、排ガスが洗浄液と接触する時間を長くすることで、洗浄効率を向上させることが記載されている。
排ガスと洗浄液とを接触させ前記排ガス中の有害成分を吸収除去する排ガス処理装置であって、
内部空間が形成された吸収塔本体と、
前記内部空間に前記洗浄液を噴霧するスプレイ部と、
前記内部空間で旋回するように排ガスを導入する排ガス導入部と、
を備え、
前記吸収塔本体の前記内部空間に面した内周面に凹凸が形成される。
また、駆動力を要する装置を追設したり、吸収塔本体の内部空間に何らかの構造物を設けることなく、簡易な手段で接触面積を増加できる。
前記排ガス導入部は、前記吸収塔本体の下部に設けられると共に、前記吸収塔本体の最上部に排ガス排出部が設けられ、前記排ガス導入部から導入された前記排ガスは前記内部空間で旋回しながら上昇するように構成され、
前記凹凸は、前記スプレイ部から噴霧される前記洗浄液の液膜が形成される前記内周面に形成される。
上記(2)の構成によれば、上記凹凸がスプレイ部から噴霧される洗浄液の液膜が形成される吸収塔の内周面に形成されるため、該内周面を伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性が高まり、排ガスの洗浄効率を向上できる。
前記スプレイ部、前記凹凸が形成された前記内周面及び前記排ガス導入部より上方の前記内部空間に設けられるミストエリミネータを備える。
上記(3)の構成によれば、吸収塔本体内で上昇する排ガスの最下流側に設けられたミストエリミネータによって排ガスから有害成分を吸収した洗浄液のミスト(液分)を除去できるため、浄化された排ガスのみを外部に放出できる。
前記凹凸は、前記吸収塔本体の周方向に沿って形成され、前記吸収塔本体の軸方向から視認したとき前記内周面の周方向全域に亘り延在する1個以上の溝を含んで構成される。
上記(4)の構成によれば、上記凹凸が吸収塔本体の周方向に沿って内周面の全周に亘り延在する1個以上の溝を含んで構成されるため、内周面を伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加でき、これによって、排ガスの洗浄効率を向上できる。
前記凹凸は、前記吸収塔本体の軸方向に沿って形成され、前記吸収塔本体の軸方向から視認したとき前記内周面の周方向全域に亘り設けられる1個以上の溝を含んで構成される。
上記(5)の構成によれば、上記凹凸が吸収塔本体の軸方向に沿って形成されかつ内周面の全周に亘り設けられる1個以上の溝を含んで構成されるため、内周面を伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加でき、これによって、排ガスの洗浄効率を向上できる。
前記凹凸は、前記内周面の周方向全域に亘り設けられ前記内周面に螺旋状に形成される1個以上の螺旋溝を含んで構成される。
上記(6)の構成によれば、上記凹凸は、吸収塔本体の内周面に周方向全域に亘り形成される1個以上の螺旋溝を含んで構成されるため、内周面を伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加でき、これによって、排ガスの洗浄効率を向上できる。また、螺旋状溝は溝の形成が容易である。
螺旋溝が排ガスの旋回方向と同一方向に形成されたとき、螺旋溝が排ガスの旋回方向と異なる方向へ形成された場合と比べて旋回の減衰を小さくできる。
前記凹凸は、前記内周面に分散して形成され、前記吸収塔本体の軸方向から視認したとき前記内周面の周方向全域に亘り設けられる複数の第1凸部を含んで構成される。
上記(7)の構成によれば、上記凹凸は、上記第1凸部を含んで構成されるため、内周面を伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加でき、これによって、排ガスの洗浄効率を向上できる。
前記排ガス導入部は、前記吸収塔本体に接続される排ガス導入管で構成され、
前記排ガス導入管は前記吸収塔本体との接続部に設けられる直線形状の直管部を含んで構成され、
該直管部は、前記直管部の内周面に分散して配置された複数の第2凸部を有する。
上記(8)の構成によれば、上記直管部の内周面に複数の第2凸部が分散して設けられるため、直管部を流れる排ガスの偏流を抑制できる。これによって、直管部を流れる排ガスに含まれる有害成分の濃度分布及び流速分布の偏りを抑制しながら排ガスを吸収塔本体に導入できるので、吸収塔本体の内部空間における排ガスと洗浄液との接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
前記スプレイ部は、前記複数の第1凸部の各々に設けられる。
上記(9)の構成によれば、吸収塔本体の内周面に設けられた第1凸部にスプレイ部を設けるため、吸収塔本体の内部空間の中央部にスプレイ部を設ける必要がなくなる。これによって、洗浄液と排ガスとを接触させるスペースを増やすことができるため、排ガスと洗浄液との接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
また、排ガスが吸収塔本体の内部空間で旋回するとき、排ガスは内周面側へ偏る。従って、第1凸部に設けられたスプレイ部の洗浄液放出口を内周面側へ向け、内周面側へ密に洗浄液が行き渡るようにすれば、排ガスが多い領域に多くの洗浄液を放出できるため、洗浄効率を向上できる。
前記スプレイ部は、前記複数の第1凸部の各々から前記排ガスの旋回方向へ向けて前記洗浄液を噴霧するように構成される。
排ガスの旋回力は、吸収塔本体の内部空間で洗浄液と排ガスとが接触することで減衰する。上記(10)の構成によれば、第1凸部から排ガスの旋回方向へ向けて洗浄液を噴霧することで、排ガスの減衰を軽減できる。これによって、排ガスと洗浄液との接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
前記スプレイ部は、
前記内部空間で前記吸収塔本体の中心軸に沿って延在する幹管と、
前記幹管から前記内周面に向けて延在する1個以上の枝管と、
前記枝管から供給される前記洗浄液を噴霧するスプレイノズルと、
を含んで構成される。
上記(11)の構成によれば、上記スプレイノズルは上記枝管から吸収塔本体の内周面に向けて洗浄液を噴霧することで、洗浄液を内部空間に均一に噴霧できると共に、内周面の周方向全域に均一に洗浄液膜を形成できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
前記スプレイ部は、前記凹凸が形成された前記内周面及び前記排ガス導入部より上方の前記内部空間に設けられ、
前記スプレイ部は、
前記洗浄液が供給され前記吸収塔本体の横断面方向に沿って延在し、複数のノズルが分散して設けられたノズル管を含んで構成される。
上記(12)の構成によれば、上記ノズル管は吸収塔本体の最上部で吸収塔本体の横断面方向に沿って延在するので、上記ノズルから洗浄液を噴霧すると、噴霧された洗浄液は重力で降下し下方の内部空間に均一に散布される。また、内部空間にはスプレイ部を設ける必要がないので、排ガスと洗浄液との接触スペースを増加できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。また、スプレイ部をノズル管を設けるだけの簡易な構成とすることができる。
前記第1凸部は、多角錐形状、円錐形状、錐台形状、角柱形状、円柱形状、球面形状、楕円面形状、断面が半月形状を有する立体形状又は断面が波形を有する立体形状を有する。
上記(13)の構成によれば、吸収塔本体の内周面に設けられる第1凸部が上記形状を有するため、内周面を伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
前記第2凸部は、多角錐形状、円錐形状、錐台形状、角柱形状、円柱形状、球面形状、楕円面形状、断面が半月形状を有する立体形状又は断面が波形を有する立体形状を有する。
上記(14)の構成によれば、排ガス導入管の直管部の内周面に設けられる第2凸部が上記形状を有するため、直管部を流れる排ガスの偏流を効果的に抑制できる。従って、吸収塔本体の内部空間に均一な排ガス流を導入できるので、吸収塔本体における排ガスと洗浄液との接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
排ガスの処理時間を短縮でき、かつ吸収塔を含む排ガス処理装置をコンパクト化できる。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図1及び図2において、吸収塔本体12の内部に内部空間sが形成され、内部空間sに洗浄液Csを噴霧するスプレイ部14(14a、14b)が設けられる。また、例えば内燃機関(不図示)などから排出される排ガスeは、排ガス導入部16によって内部空間sに導入される。その際、排ガスeは排ガス導入部16によって内部空間sで旋回するように導入される。内部空間sに導入された排ガスeは内部空間sに噴霧される洗浄液Csと接触することで、排ガスeに含まれるSOXなどの有害成分が洗浄液Csに吸収され除去される。内部空間sに面した吸収塔本体12の内周面12aには、凹凸18が形成される。凹凸18の具体的な構成は、図3〜図6に例示される。
洗浄液Csが例えばアルカリ性である海水であるとき、排ガスeに含まれるSOXは海水に含まれるアルカリと反応して中和され無害化される。洗浄液として、海水のほか、湖水、川水、又はアルカリ化した処理水等を用いることができる。
また、駆動力を要する装置を追設したり、内部空間sに何らかの構造物を設けることなく、内周面12aに凹凸18を形成するだけの簡易な手段で洗浄液と排ガスとの接触面積を増加できる。
この実施形態によれば、凹凸18がスプレイ部14から噴霧される洗浄液Csの液膜が形成される内周面12aに形成されるため、内周面12aを伝う洗浄液Csと排ガスeとが接触する接触面積が増加する。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性が高まり、排ガス中の有害成分の除去率を向上できる。
この実施形態によれば、吸収塔本体12内で上昇する排ガスeの最下流側、即ち吸収塔本体12の最上部に設けられたミストエリミネータ22によって、排ガスeからSOxなどの有害成分を吸収した洗浄液のミスト(液分)を除去できるために、浄化された排ガスのみを外部に放出できる。
一実施形態では、吸収塔本体12の横断面は円形もしくは楕円形であってもよく、あるいは方形であってもよい。
この実施形態によれば、凹凸18(18a)が1個以上の溝24を含んで構成されるため、内周面12aを伝う洗浄液Csと排ガスeとが接触する接触面積を増加でき、これによって、排ガスの洗浄効率を向上できる。
なお、ここで「凹凸18(18a)が軸方向に沿って形成される」とは、凹凸18(18a)が軸方向に対して0〜30度の傾斜角で形成されることを意味する。
図4に示すように、一実施形態に係る凹凸18(18b)は、吸収塔本体12の周方向に沿って形成され、吸収塔本体12の軸方向から視認したとき、内周面12aの周方向全域に亘り延在する1個以上の溝26を含んで構成される。
この実施形態によれば、凹凸18(18b)が吸収塔本体12の周方向に沿って内周面12aの全周に亘り延在する1個以上の溝26を含んで構成されるため、内周面12aを伝う洗浄液Csと排ガスeとが接触する接触面積を増加でき、これによって、排ガスの洗浄効率を向上できる。
なお、ここで「凹凸18(18b)が周方向に沿って形成される」とは、凹凸18(18b)が吸収塔本体12の軸方向に対して直角な横断面に対して0〜30度の傾斜角で形成されることを意味する。
この実施形態によれば、内周面12aの周方向全域に凹凸18(18c)が設けられるので、内周面12aを伝う洗浄液Csと排ガスeとが接触する接触面積を増加でき、これによって、排ガスの洗浄効率を向上できる。また、螺旋状溝は溝の形成が容易であると共に、螺旋溝28が排ガスeの旋回流fsと同一方向に形成されたとき、螺旋溝28が排ガスeの旋回方向と異なる方向へ形成された場合と比べて旋回の減衰を小さくできる。
この実施形態によれば、複数の凸部30を含む凹凸18(18d)が形成されることで、内周面12aを伝う洗浄液Csと排ガスeとが接触する接触面積を増加でき、これによって、排ガスの洗浄効率を向上できる。
複数の凸部30は、重なり合うことなく、分散して配置される必要があり、これによって、接触面積の増加を可能にする凹凸18(18d)を形成できる。
一実施形態では、内部空間sを通る排ガスeの圧損増加が排ガス処理装置10の運転を阻害しない範囲で、凸部30の内周面12aからの高さ及び凸部30間の間隔等を設定する必要がある。
なお、凸部30は、内周面12aの製造時に内周面12aと同時に一体的に形成されてもよく、あるいは内周面12aとは別に製造され、内周面12aの製造後に内周面12aに取り付けるようにしてもよい。
凸部34は、直管部32の内周面の周方向全域に形成されるのが望ましい。また、直管部32の内周面の製造時に該内周面と同時に一体的に形成されてもよく、あるいは該内周面とは別に製造され、該内周面の製造後に該内周面に取り付けるようにしてもよい。
この実施形態によれば、スプレイ部14(14a)は内部空間sの中央部に軸方向に設けられるため、内部空間sの中央部からスプレイノズル44によって洗浄液Csを内周面12aの全周に向かって噴霧することで、洗浄液Csを内部空間sに均一に噴霧できると共に、内周面12aの周方向全域に均一に洗浄液膜を形成できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性が高まり、排ガスの洗浄効率を向上できる。
枝管42は、吸収塔本体12の軸方向と直交する横断面上に配置してもよく、あるいは該横断面から上下に傾斜した方向へ配置してもよい。
スプレイノズル44の洗浄液噴霧方向は、洗浄液Csが内部空間sに均一に拡散するように、あるいは内周面12aに洗浄液Csの液膜が確実に形成されるように、適宜設定される。
この実施形態によれば、スプレイ部14(14b)は吸収塔本体12の最上部で吸収塔本体12の横断面に沿って延在するので、ノズル管46から洗浄液を噴霧すると、噴霧された洗浄液Csは重力で降下し、下方の内部空間sに均一に散布される。また、下方の内部空間sにはスプレイ部を設ける必要がないので、排ガスと洗浄液との接触スペースを増加できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性が高まり、排ガスの洗浄効率を向上できる。また、スプレイ部14(14b)をノズル管46を設けるだけの簡易な構成とすることができる。
一実施形態では、ノズル管46は環状のノズル管で構成される。例えば、この環状ノズル管の直径を大きくし、ノズル48を内周面12aに接近した位置に配置することで、内周面12aに洗浄液の液膜を形成しやすくなる。
なお、ノズル管46は、環状以外に、下方の内部空間sに均一に散布可能な任意の形状を選択できる。
この実施形態によれば、内周面12aに設けられた凸部30にスプレイ部14(14c)を設けるため、内部空間sの中央部にスプレイ部を設ける必要がなくなる。従って、内部空間sを流れる排ガスの圧力損失を低減できると共に、その分洗浄液と排ガスとを接触させるスペースを増やすことができるため、排ガスと洗浄液との接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
なお、スプレイ部14(14c)のノズル口は、吸収塔本体12の軸方向に対して直交する横断面に対して上下に傾斜する方向へ向けて配置してもよいし、また、内周面12aの周方向に角度をもたせて配置してもよい。
吸収塔本体の内部空間で洗浄液と排ガスとが接触することで、排ガスの旋回力が減衰する。この実施形態によれば、第1凸部から排ガスの旋回流fsへ向けて洗浄液を噴霧することで、排ガスの旋回力の減衰を軽減できる。
スプレイ部14(14c)を設ける凸部30は、目的に応じて任意に選択でき、従って、必ずしも吸収塔本体12の横断面上に配置する必要はなく、例えば、内周面12aに螺旋状に配置してもよい。
また、スプレイ部14(14c)の複数のノズル口の向きは、各ノズル口から噴霧される洗浄液が互いに対面しないように調整するとよい。
例えば、図8に示すように、多角錐形状又は錐台形状とすることができる。例えば、図8の(A)には6角錐形状のものが例示され、(B)には3角錐形状のものが例示され、(C)には3角錐台形状のものが例示されている。
上記形状を有するため、内周面12aを伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
上記形状を有するため、内周面12aを伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
上記形状を有するため、内周面12aを伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
上記形状を有するため、内周面12aを伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
上記形状を有するため、内周面12aを伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
上記形状を有するため、内周面12aを伝う洗浄液と排ガスとが接触する接触面積を増加できる。これによって、洗浄液と排ガスとの接触性を高め、排ガスの洗浄効率を向上できる。
12 吸収塔本体
12a 内周面
14(14a、14b,14c) スプレイ部
16 排ガス導入部
18(18a、18b、18c、18d) 凹凸
20 排ガス排出部
21 吸収部
22 ミストエリミネータ
23 排液路
24,26 溝
28 螺旋溝
30 凸部(第1凸部)
32 直管部
34 凸部(第2凸部)
40 幹管
42 枝管
44 スプレイノズル
46 ノズル管
48 ノズル
50 洗浄液供給管
52、54 断面
Cs 洗浄液
a 軸方向
e 排ガス
fs 旋回流
s 内部空間
Claims (14)
- 排ガスと洗浄液とを接触させ前記排ガスに含まれる有害成分を吸収除去する排ガス処理装置であって、
内部空間が形成された吸収塔本体と、
前記内部空間に前記洗浄液を噴霧するスプレイ部と、
前記内部空間で旋回するように前記排ガスを導入する排ガス導入部と、
を備え、
前記吸収塔本体の前記内部空間に面した内周面に凹凸が形成されることを特徴とする排ガス処理装置。 - 前記排ガス導入部は、前記吸収塔本体の下部に設けられると共に、前記吸収塔本体の最上部に排ガス排出部が設けられ、前記排ガス導入部から導入された前記排ガスは前記内部空間で旋回しながら上昇するように構成され、
前記凹凸は、前記スプレイ部から噴霧される前記洗浄液の液膜が形成される前記内周面に形成されることを特徴とする請求項1に記載の排ガス処理装置。 - 前記スプレイ部、前記凹凸が形成された前記内周面及び前記排ガス導入部より上方の前記内部空間に設けられるミストエリミネータを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の排ガス処理装置。
- 前記凹凸は、前記吸収塔本体の周方向に沿って形成され、前記吸収塔本体の軸方向から視認したとき前記内周面の周方向全域に亘り延在する1個以上の溝を含んで構成されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の排ガス処理装置。
- 前記凹凸は、前記吸収塔本体の軸方向に沿って形成され、前記吸収塔本体の軸方向から視認したとき前記内周面の周方向全域に亘り設けられる1個以上の溝を含んで構成されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の排ガス処理装置。
- 前記凹凸は、前記内周面の周方向全域に亘り設けられ前記内周面に螺旋状に形成される1個以上の螺旋溝を含んで構成されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の排ガス処理装置。
- 前記凹凸は、前記内周面に分散して形成され、前記吸収塔本体の軸方向から視認したとき前記内周面の周方向全域に亘り設けられる複数の第1凸部を含んで構成されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の排ガス処理装置。
- 前記排ガス導入部は、前記吸収塔本体に接続される排ガス導入管で構成され、
前記排ガス導入管は前記吸収塔本体との接続部に設けられる直線形状の直管部を含んで構成され、
該直管部は、前記直管部の内周面に分散して配置された複数の第2凸部を有することを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の排ガス処理装置。 - 前記スプレイ部は、前記複数の第1凸部の各々に設けられることを特徴とする請求項7に記載の排ガス処理装置。
- 前記スプレイ部は、前記複数の第1凸部の各々から前記排ガスの旋回方向へ向けて前記洗浄液を噴霧するように構成されることを特徴とする請求項9に記載の排ガス処理装置。
- 前記スプレイ部は、
前記内部空間で前記吸収塔本体の中心軸に沿って延在する幹管と、
前記幹管から前記内周面に向けて延在する1個以上の枝管と、
前記枝管から供給される前記洗浄液を噴霧するスプレイノズルと、
を含んで構成されることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の排ガス処理装置。 - 前記スプレイ部は、前記凹凸が形成された前記内周面及び前記排ガス導入部より上方の前記内部空間に設けられ、
前記スプレイ部は、
前記洗浄液が供給され前記吸収塔本体の横断面に沿って延在し、複数のノズルが分散して配置されたノズル管を含んで構成されることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の排ガス処理装置。 - 前記第1凸部は、多角錐形状、円錐形状、錐台形状、角柱形状、円柱形状、球面形状、楕円面形状、断面が半月形状を有する立体形状又は断面が波形を有する立体形状を有することを特徴とする請求項7、9又は10の何れか一項に記載の排ガス処理装置。
- 前記第2凸部は、多角錐形状、円錐形状、錐台形状、角柱形状、円柱形状、球面形状、楕円面形状、断面が半月形状を有する立体形状又は断面が波形を有する立体形状を有することを特徴とする請求項8に記載の排ガス処理装置。
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