JP2022032547A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】より簡易な構成で、スクラバを含む海水経路中の汚染物を洗浄することが可能な技術を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態に係る排気ガス浄化装置1は、海水を用いて、船舶の主機エンジン100の排気ガスを浄化するスクラバ10と、船舶に搭載されるボイラ200や造水装置300から排出される、pH(水素イオン指数)或いはアルカリ度が相対的に高いアルカリ排水をスクラバ10に導入する外部排水導入部70と、を備える。【選択図】図1

Description

本開示は、排気ガス浄化装置に関する。
従来、船舶用エンジンの排気ガス中の硫黄酸化物(SOx)を硫酸として海水中に吸収させるスクラバを用いた排気ガス浄化装置(スクラバシステム)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
スクラバシステムでは、海水を利用するため、海水中の海生生物等(以下、「汚染物」)によって、内部が汚染される可能性がある。
これに対して、例えば、特許文献2では、海水を電気分解してオキシダント及び水素を含む電解液を生成し、海生生物を死滅処理し、その後、還元剤で中和して船舶外に排水する技術が開示されている。かかる技術によれば、スクラバシステムの海生生物による汚染を抑制することができる。
特開2004-81933号公報 実用新案登録第3171387号
しかしながら、上記の技術は、海水を電気分解するための電源設備及び電力供給が必要になる。また、上記の技術は、排水時に還元剤により海水を中和させるための付帯設備及び還元剤の供給が必要となる。そのため、設備コスト(イニシャルコスト)及びランニングコストが相対的に大きくなる可能性がある。
そこで、上記課題に鑑み、より簡易な構成で、スクラバを含む海水経路中の汚染物を洗浄することが可能な技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
海水を用いて、船舶のエンジンの排気ガスを浄化するスクラバと、
前記船舶に搭載される所定の機器から排出される、水素イオン指数又はアルカリ度が相対的に高い排水を前記スクラバに導入する排水導入部と、を備える、
排気ガス浄化装置が提供される。
上述の実施形態によれば、より簡易な構成で、スクラバを含む海水経路中の汚染物を洗浄することが可能な技術を提供することができる。
排気ガス浄化装置の第1例を示す図である。 合流部の一例を示す図である。 海水経路の洗浄に関する制御処理の第1例を概略的に示すフローチャートである。 排気ガス浄化装置の第2例を示す図である。 排気ガス浄化装置の第3例を示す図である。 海水経路の洗浄に関する制御処理の第2例を概略的に示すフローチャートである。 海水経路の洗浄に関する制御処理の第3例を概略的に示すフローチャートである。 薬注ポンプの制御方法の一例を示す図である。 排気ガス浄化装置の第4例を示す図である。 排気ガス浄化装置の第5例を示す図である。 排気ガス浄化装置の第6例を示す図である。
以下、図面を参照して実施形態について説明する。
[排気ガス浄化装置の第1例]
図1~図3を参照して、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第1例について説明する。
<構成>
図1は、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第1例を示す図である。図2は、合流部73の一例を示す図である。
排気ガス浄化装置1は、主機エンジン100、ボイラ200、及び造水装置300等と共に、船舶に搭載される。以下、「船舶」とは、特に断らない限り、排気ガス浄化装置1が搭載される船舶を意味する。
排気ガス浄化装置1は、主機エンジン100から排出される排気ガスを浄化し、船舶の煙突から外部に排出する。
主機エンジン100は、プロペラを回転駆動し、船舶を推進させる。主機エンジン100は、例えば、C重油を燃料として利用可能なディーゼルエンジンである。主機エンジン100の排気ガスは、排気経路110に排出される。
排気経路110は、排気ガス浄化装置1のスクラバ10に接続される主経路120と、スクラバ10をバイパスするバイパス経路130とに分岐する。その分岐部には、切換弁140が設けられる。
切換弁140は、排気ガスを主経路120に導入するか、バイパス経路130に導入するかを切り換えることができる。
ボイラ200(所定の機器の一例)は、造水装置300により精製される蒸留水を利用して、加熱源としての蒸気を発生させる。また、ボイラ200は、蒸気の発生過程での内部の水(以下、「ボイラ水」)の濃縮を抑制するため、ボイラ水の一部を排出する。ボイラ200に導入される蒸留水には、ボイラ200の腐食防止等のための薬剤が添加されるため、ボイラ200から排出されるボイラ水(ブロー水)は、pH(potential of hydrogen:水素イオン指数)が相対的に高い(高pH水)。
造水装置300(所定の機器の一例)は、船舶の外部から汲み上げた海水を用いて、蒸留水を生成し、排水として、濃縮された海水(濃縮海水)を排出する。造水装置300の排水(濃縮海水)は、海水のアルカリ性物質が濃縮されるため、アルカリ度が相対的に高い。
本例では、排気ガス浄化装置1は、船舶の外部から海水を汲み上げ、スクラバ10の内部で海水を用いて、排気ガスを浄化し、スクラバ10から排出されるSOxを吸収した海水を船舶の外部に排出する。つまり、本例では、排気ガス浄化装置1として、オープンループ方式のスクラバシステムが採用されている。以下、後述の第2例についても同様である。
図1に示すように、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10と、海水供給部20と、海水排出部30と、VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)インバータ40と、外部排水導入部70と、圧力計80と、レベルスイッチ82と、制御装置90とを含む。
スクラバ10は、海水供給部20により供給される海水を用いて、主機エンジン100の排気ガスに含まれるSOxを吸収させることにより、排気ガスを浄化する。具体的には、スクラバ10は、その内部に海水を排気ガスに噴射するスプレを有し、スプレから噴射される海水にSOxが吸収される。スクラバ10を通過した浄化後(脱硫後)の排気ガスは、煙突から船舶の外部に排出され、SOxを吸収した海水は、スクラバ10から海水排出部30に排出される。
海水供給部20は、スクラバ10に海水を供給する。海水供給部20は、吸込経路20Aと、海水ポンプ20Bと、吐出経路20Cとを含む。
吸込経路20Aは、海水ポンプ20Bが吸い込む海水が通流する。本例では、吸込経路20Aは、船舶の外部の取水口と海水ポンプ20Bの吸込口との間を海水が通流可能な態様で接続する。吸込経路20Aは、例えば、管(パイプ)により構成される。以下、吐出経路20Cや海水排出部30についても同様であってよい。
海水ポンプ20Bは、吸込経路20Aから海水を吸い込み、吐出経路20Cに吐出する。海水ポンプ20Bは、制御装置90の制御下で、VVVFインバータ40から供給される電力により駆動される。
吐出経路20Cは、海水ポンプ20Bから吐出される海水が通流する。吐出経路20Cは、海水ポンプ20Bの吐出口とスクラバ10の海水の流入口との間を海水が通流可能な態様で接続する。
海水排出部30は、スクラバ10から排気ガスを浄化後の海水を排出する経路である。本例では、海水排出部30は、スクラバ10から排出される海水を船舶の外部に排出する。
VVVFインバータ40は、制御装置90の制御下で、海水ポンプ20Bを駆動する。具体的には、VVVFインバータ40は、船舶内の電源から供給される電力を用いて、所定の電圧及び周波数の交流電力を生成し、海水ポンプ20Bに出力する。VVVFインバータ40の運転状態に関する信号は、制御装置90に取り込まれる。
外部排水導入部70(排水導入部の一例)は、排気ガス浄化装置1の外部の機器、即ち、船舶に搭載される他の機器の相対的にpHの高いアルカリ性の排水や相対的にアルカリ度の高い排水(以下、「アルカリ排水」)をスクラバ10に導入する。これにより、アルカリ排水が通過するスクラバ10の内部及びその下流の海水排出部30の管路、バルブ、スプレ等に付着する海生生物の細胞壁を破壊し死滅させると共に、流れの勢いで洗い流すことができる。また、スクラバ10を排気ガスが通過しない状態で、スクラバ10にアルカリ排水を導入する場合、アルカリ排水が高温の排気ガスに接することがなく、スクラバ10の内部やその下流の海水排出部30の管路等に付着する塩成分や煤成分を洗い流すことができる。また、本例では、外部排水導入部70は、ボイラ200の排水(ブロー水)及び造水装置300の排水(濃縮海水)を海水供給部20に導入し、海水供給部20を通じて、スクラバ10に導入する。これにより、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10の上流(海水供給部20)の管路等に付着する海生生物、塩成分等を洗浄することができる。以下、スクラバ10を含む海水経路の洗浄のために利用される、アルカリ排水を含む液体を「洗浄液」と称する場合がある。
外部排水導入部70は、導入経路71と、逆止弁72と、合流部73と、貯留タンク74と、送液ポンプ75と、VVVFインバータ76とを含む。
導入経路71は、外部の機器のアルカリ排水を海水供給部20に導入するための経路である。導入経路71は、例えば、管(パイプ)により構成される。導入経路71は、導入経路71A,71Bを含む。
導入経路71Aは、ボイラ200のアルカリ排水(ブロー水)をスクラバ10に導入するための経路である。
導入経路71Bは、造水装置300のアルカリ排水(濃縮海水)をスクラバ10に導入するための経路である。
逆止弁72は、導入経路71の海水供給部20に向かう方向を順方向として配置され、流体(アルカリ排水)の順方向の流れを許容する一方、逆方向の流れを防止するように構成される。これにより、逆止弁72は、導入経路71を通じて、海水供給部20からアルカリ排水の排出元に向かう方向へのアルカリ排水や海水の逆流を防止することができる。逆止弁72は、導入経路71Aに設けられる逆止弁72Aと、導入経路71Bに設けられる逆止弁72Bとを含む。
合流部73は、導入経路71と海水供給部20の吐出経路20Cとの接続位置に設けられ、導入経路71を通じて導入されるアルカリ排水を吐出経路20Cに合流させる。合流部73は、導入経路71Aと吐出経路20Cとの接続位置に設けられる合流部73Aと、導入経路71Bと吐出経路20Cとの接続位置に設けられる合流部73Bとを含む。
例えば、図2に示すように、合流部73A,73Bは、吐出経路20Cに対して、相対的に細いノズル形状を有し、ノズル形状の出口からアルカリ排水が吐出経路20Cのスクラバ10に向かう方向に沿って流出するように配置される。これにより、アルカリ排水だけをスクラバ10に導入する場合、合流部73A,73Bは、合流部73A,73Bでの圧力損失を抑制することができる。また、合流部73A,73Bは、相対的に高い流速でアルカリ排水を吐出経路20Cに導入することができる。そのため、吐出経路20C、スクラバ10、及び海水排出部30の内部に付着する汚染物をアルカリ排水の流れの勢いでより適切に洗い流すことができる。また、海水ポンプ20Bから吐出される海水と共に、スクラバ10にアルカリ排水を導入する場合、吐出経路20Cの海水の流れに対して、相対的に大きい(高い)速度でアルカリ排水を合流させ、エジェクタ効果で海水との攪拌(混合)を促進させることができる。
図1に戻り、貯留タンク74(排水タンクの一例)は、外部の機器のアルカリ排水を貯留する。貯留タンク74は、貯留タンク74A,74Bを含む。
貯留タンク74Aは、ボイラ200のアルカリ排水(ブロー水)を貯留する。貯留タンク74Aは、例えば、オーバーフロー式である。
貯留タンク74Bは、造水装置300のアルカリ排水(濃縮海水)を貯留する。貯留タンク74Bは、例えば、オーバーフロー式である。
送液ポンプ75(排水導入ポンプの一例)は、貯留タンク74からアルカリ排水を吸い込み、スクラバ10に向けて吐出する。これにより、アルカリ排水は、合流部73に向けて圧送される。送液ポンプ75は、制御装置90の制御下で、VVVFインバータ76から供給される電力により駆動される。送液ポンプ75は、送液ポンプ75A,75Bを含む。
送液ポンプ75Aは、貯留タンク74Aに貯留されているボイラ200のブロー水を合流部73Aに向けて圧送する。
送液ポンプ75Bは、貯留タンク74Bに貯留されている造水装置300の濃縮海水を合流部73Bに向けて圧送する。
VVVFインバータ76は、制御装置90の制御下で、送液ポンプ75を駆動する。VVVFインバータ76は、VVVFインバータ76A,76Bを含む。VVVFインバータ76A,76Bの運転状態に関する信号は、制御装置90に取り込まれる。
VVVFインバータ76Aは、船舶内の電源から供給される電力を用いて、所定の電圧及び周波数の交流電力を生成し、送液ポンプ75Aに出力する。
VVVFインバータ76Bは、船舶内の電源から供給される電力を用いて、所定の電圧及び周波数の交流電力を生成し、送液ポンプ75Bに出力する。
導入経路71Aは、経路71A1~71A3を含む。
経路71A1は、ボイラ200のブロー水の排水口と貯留タンク74Aの入口との間を接続する。
経路71A2は、貯留タンク74Aの出口と送液ポンプ75Aの吸込口との間を接続する。
経路71A3は、送液ポンプ75Aの吐出口と合流部73A(吐出経路20C)との間を接続する。経路71A3には、逆止弁72Aが配置される。
導入経路71Bは、経路71B1~71B3を含む。
経路71B1は、造水装置300の濃縮海水の排水口と貯留タンク74Bの入口との間を接続する。
経路71B2は、貯留タンク74Bの出口と送液ポンプ75Bの吸込口との間を接続する。
経路71B3は、送液ポンプ75Bの吐出口と合流部73B(吐出経路20C)との間を接続する。経路71B3には、逆止弁72Bが配置される。
圧力計80(第3の計測部の一例)は、吐出経路20Cにおけるスクラバ10の入口近傍の流体の圧力を計測する。圧力計80の計測値(以下、「圧力計測値」)に対応する信号(計測信号)は、制御装置90に取り込まれる。
レベルスイッチ82は、貯留タンク74の液面高さに関する信号を出力する。例えば、レベルスイッチ82は、二つのレベルスイッチを含んでよい。具体的には、一方のレベルスイッチは、貯留タンク74の上限高さ位置と下限高さ位置(即ち、空と判断可能な高さ位置)との間の所定の高さ位置を閾値にして、貯留タンク74の液面高さが相対的に高い状態及び低い状態の何れかに対応する信号を出力してよい。他方のレベルスイッチは、貯留タンク74の下限高さ位置を閾値にして、貯留タンク74が空であるか否かを表す信号を出力してよい。以下、貯留タンク74の液面が相対的高い状態を表す出力信号を「High信号」と称し、相対的に低い状態を表す出力信号を「Low信号」と称し、貯留タンク74が空であることを表す出力信号を「Empty信号」と称する場合がある。レベルスイッチ82の出力信号は、制御装置90に取り込まれる。
レベルスイッチ82は、貯留タンク74A,74Bの液面高さに関する信号をそれぞれ出力するレベルスイッチ82A,82Bを含む。
制御装置90は、排気ガス浄化装置1に関する制御を行う。制御装置90の機能は、任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現されてよい。例えば、制御装置90は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)等のメモリ装置、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性の補助記憶装置、及び外部と入出力用のインタフェース装置等を含むコンピュータを中心に構成される。制御装置90は、例えば、補助記憶装置にインストールされる各種プログラムをメモリ装置にロードしてCPU上で実行することにより各種機能を実現する。
尚、制御装置90の機能は、複数の制御装置により分散して実現されてもよい。
<洗浄に関する動作>
図3は、制御装置90による海水経路の洗浄に関する制御処理の第1例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートは、例えば、所定の制御周期ごとに繰り返し実行されてよい。
図3に示すように、ステップS102にて、制御装置90は、スクラバ10を含む海水経路の洗浄を開始するか否かを判定する。例えば、制御装置90は、洗浄指令が受け付けられたか否かを判定する。洗浄指令は、例えば、所定の入力装置を通じてユーザ(例えば、船舶の作業者)から受け付けられてよい。また、洗浄指令は、予め規定されたタイミングで、自動的に出力されてもよい。制御装置90は、洗浄指令が受け付けられた場合、洗浄終了フラグをOFFに設定すると共に、スクラバ10を含む海水経路の洗浄を行う動作モード(以下、「洗浄モード」)に排気ガス浄化装置1を移行させてステップS104に進む。一方、制御装置90は、洗浄指令が受け付けられていない場合、今回のフローチャートの処理を終了する。
ステップS104にて、制御装置90は、主機エンジン100が停止しているか否かを判定する。主機エンジン100の運転状態は、例えば、主機エンジン100を制御する他の制御装置から定期的に取り込まれる態様であってよい。制御装置90は、主機エンジン100が停止していない場合、ステップS106に進み、主機エンジン100が停止している場合、ステップS108に進む。
ステップS106にて、制御装置90は、主機エンジン100の排気ガスがバイパス経路130を通過するように、切換弁140を切り換える。切換弁140の切換は、制御装置90が切換弁140に制御信号を出力することにより実現されてもよいし、切換弁140を制御可能な他の制御装置に要求信号を出力することにより実現されてもよい。これにより、スクラバ10を主機エンジン100の排気ガスが通過しないようにすることができる。
制御装置90は、ステップS106の処理が完了すると、ステップS108に進む。
ステップS108にて、制御装置90は、レベルスイッチ82A,82Bの出力信号に関する判定を行う。制御装置90は、レベルスイッチ82A,82Bの少なくとも一方の出力信号がLow信号である場合、ステップS110に進み、双方ともHigh信号である場合、ステップS114に進む。
ステップS110にて、制御装置90は、VVVFインバータ40に制御信号を出力し、海水ポンプ20Bを最低回転数で運転する状態にする。これにより、海水ポンプ20Bからスクラバ10に海水が供給される。
制御装置90は、ステップS110の処理が完了すると、ステップS112に進む。
ステップS112にて、制御装置90は、VVVFインバータ76A,76Bに制御信号を出力し、送液ポンプ75A,75Bを相対的に低い回転数で運転する状態にする。これにより、送液ポンプ75A,75Bから相対的に小さい(少ない)流量のアルカリ排水(ブロー水及び濃縮海水)が吐出経路20Cに導入され、海水ポンプ20Bからの海水と共に、スクラバ10に供給される。
尚、貯留タンク74A,74Bのうちの何れか一方の液面高さだけが相対的に低くなっている場合、制御装置90は、送液ポンプ75A,75Bのうちの対応する一方だけを相対的に低い回転数とし、他方を相対的に高い回転数にしてもよい。
制御装置90は、ステップS112の処理が完了すると、ステップS118に進む。
つまり、制御装置90は、貯留タンク74の残容量が相対的に少ない場合、アルカリ排水の導入量を相対的に少なくしつつ、海水にアルカリ排水を混合してスクラバ10に供給する。これにより、排気ガス浄化装置1は、アルカリ排水の枯渇を抑制しつつ、洗浄液としての流量を確保することができる。また、海水にアルカリ排水を混合することにより、海水のアンモニア成分(アンモニウム:NH+)を殺菌能力が相対的に高い非解離アンモニア(NH)に変換させることができる。そのため、排気ガス浄化装置1は、洗浄液によるスクラバ10を含む海水経路中の海生生物の死滅効果を高めることができる。
一方、ステップS114にて、制御装置90は、海水ポンプ20Bを停止状態にする。これにより、海水ポンプ20Bからスクラバ10には海水が供給されない。
尚、制御装置90は、ステップS110にて、最低回転数よりも高い回転数で海水ポンプ20Bを運転する状態にし、ステップS114にて、ステップS110の回転数よりも低い回転数(例えば、最低回転数)で海水ポンプ20Bを運転する状態にしてもよい。つまり、制御装置90は、貯留タンク74A,74Bの液面高さが相対的に高い場合に、相対的に低い場合よりも少ない流量の海水を海水ポンプ20Bからスクラバ10に供給させるようにしてもよい。
制御装置90は、ステップS114の処理が完了すると、ステップS116に進む。
ステップS116にて、制御装置90は、送液ポンプ75A,75Bを相対的に高い回転数で運転する状態にする。
制御装置90は、ステップS116の処理が完了すると、ステップS118に進む。
つまり、制御装置90は、貯留タンク74の残容量が相対的に多い場合、アルカリ排水の導入量を相対的に多くする。これにより、アルカリ排水だけで、洗浄液としての流量を確保することができる。そのため、船舶の外部から海水を導入する必要がなく、海水の導入により、外部から新たな海生生物がスクラバ10を含む海水経路に侵入してしまう事態を抑制することができる。
ステップS118にて、制御装置90は、スクラバ10を含む海水経路の洗浄時間の上限を規定するタイマをセットする。
制御装置90は、ステップS118の処理が完了すると、ステップS120に進む。
ステップS120にて、制御装置90は、圧力計80の測定値が規定値以下になっているか否かを判定する。規定値(第3の基準値の一例)は、例えば、スクラバ10を含む海水経路に付着している汚染物が充分に洗浄(除去)された、つまり、海水経路の洗浄が完了したと判断可能な圧力の上限値として、実験やシミュレーション等を通じて予め規定されてよい。制御装置90は、圧力計80の測定値が規定値以下である場合、海水経路の洗浄が完了したと判断してステップS138に進み、規定値以下でない場合、ステップS122に進む。
ステップS122にて、制御装置90は、レベルスイッチ82A,82Bの出力信号に関する判定を行う。制御装置90は、レベルスイッチ82A,82Bの双方の出力信号がHigh信号或いはLow信号である場合、ステップS124に進む。一方、制御装置90は、レベルスイッチ82A,82Bの少なくとも一方の出力信号がEmpty信号である場合、海水経路の洗浄を強制終了させるため、ステップS138に進む。
尚、制御装置90は、貯留タンク74A,74Bのうちの双方の貯留量が空になった場合だけ、海水経路の洗浄を強制終了させ、何れか一方の貯留量が空になった場合、空になっていない他方からのアルカリ排水の導入により洗浄を継続させてもよい。
ステップS124にて、制御装置90は、タイマが終了したか否かを判定する。制御装置90は、タイマが終了した場合、海水経路の洗浄時間の上限を経過したと判断し、ステップS138に進み、タイマが終了していない場合、ステップS126に進む。
ステップS126にて、制御装置90は、海水経路の洗浄を継続する判断を行い、洗浄終了フラグをOFFに維持する。
ステップS128~S136は、上述のステップS108~S116と同じ処理である。例えば、貯留タンク74A,74Bの貯留量は、アルカリ排水のスクラバ10への導入に応じて減少したり、ボイラ200及び造水装置300の運転状況に応じたアルカリ排水の排出量の増加に応じて、増加したりする。これに対して、制御装置90は、レベルスイッチ82A,82Bの出力の変化に基づき、海水ポンプ20B及び送液ポンプ75A,75Bの運転状態を見直す機会を設けることができる。
制御装置90は、ステップS132或いはステップS136の処理が完了すると、ステップS120に戻って、ステップS120以降の処理を繰り返す。
尚、ステップS128~S136は、省略されてもよい。この場合、制御装置90は、ステップS126の処理が完了すると、ステップS120に戻って、ステップS120以降の処理を繰り返す。
一方、ステップS138にて、制御装置90は、送液ポンプ75A,75Bを停止させ、洗浄終了フラグをONに設定する。
制御装置90は、ステップS138の処理が完了すると、ステップS140に進む。
ステップS140にて、制御装置90は、主機エンジン100が停止しているか否かを判定する。制御装置90は、主機エンジン100が停止している場合、ステップS142に進み、停止していない場合、ステップS144に進む。
ステップS142にて、制御装置90は、排気ガス浄化装置1の動作モードを、洗浄モードからスクラバ10を用いる排気ガスの浄化運転の再起動に向けて待機する動作モード(以下、「再起動待機モード」)に移行させる。
再起動待機モードでは、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10を含む海水経路中を、アルカリ排水を含む洗浄液で満たした状態に維持する。例えば、制御装置90は、海水排出部30に設けられる所定の弁を閉じる指令を出力し、停止中の海水ポンプ20Bからスクラバ10を経由して海水排出部30の所定の弁に至る海水経路を洗浄液が外部に流出できない状態にしてよい。これにより、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10を含む海水経路中に残留している海生生物が存在する場合であっても、満たされている洗浄液の作用で、その海生生物の繁殖を抑制することができる。
制御装置90は、ステップS142に処理が完了すると、今回のフローチャートを終了する。
一方、ステップS144にて、制御装置90は、海水ポンプ20Bの回転数をスクラバ10で排気ガスを浄化するのに必要な海水を供給するための回転数に復帰させる。そして、制御装置90は、主機エンジン100の排気ガスが主経路120を通過するように、切換弁140を切り換える。これにより、スクラバ10に運転中の主機エンジン100の排気ガスが導入され、排気ガス浄化装置1は、運転中の主機エンジン100の排気ガスを浄化する動作モード(以下、「通常運転モード」)に移行することができる。
制御装置90は、ステップS144の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
<作用>
このように、本例では、排気ガス浄化装置1は、オープンループ式のスクラバシステムにおいて、貯留タンク74A,74Bに貯留されるアルカリ排水を送液ポンプ75A,75Bのそれぞれで吐出経路20Cに流入させることができる。これにより、排気ガス浄化装置1は、吐出経路20Cを通じて、アルカリ排水をスクラバ10に導入させ、スクラバ10を含む海水経路を洗浄することができる。
具体的には、本例では、排気ガス浄化装置1は、船舶内の機器のアルカリ排水(ボイラ200のブロー水、及び造水装置300の濃縮海水)をスクラバ10に導入する。これにより、排気ガス浄化装置1は、既存の船舶内の設備(機器)のアルカリ排水を用いて、スクラバ10の内部及びその下流の海水排出部30等の海水経路中に付着している海生生物を死滅させ、洗浄することができる。そのため、スクラバ10を含む海水経路の洗浄に要する設備コスト(イニシャルコスト)やランニングコストを抑制することができる。以下、後述の第2例~第6例についても同様である。
また、本例では、排気ガス浄化装置1は、船舶内の機器のアルカリ排水を、海水供給部20を通じてスクラバ10に導入する。これにより、スクラバ10の上流の海水供給部20に付着している海生生物を死滅させ、洗浄することができる。以下、後述の第2例~第6例についても同様である。
また、本例では、排気ガス浄化装置1は、アルカリ排水を貯留タンク74に貯留し、貯留タンク74のアルカリ排水をスクラバ10に導入する。これにより、スクラバ10を含む海水経路中の洗浄が行われるタイミングと、ボイラ200や造水装置300等の機器からアルカリ排水が排出されるタイミングとが異なっている場合でも、洗浄に必要な量のアルカリ排水を準備することができる。以下、後述の第2例~第6例についても同様である。
また、本例では、排気ガス浄化装置1は、複数の機器(ボイラ200及び造水装置300)から排出されるアルカリ排水を利用する。これにより、洗浄に必要な量のアルカリ排水をより確実に準備することができる。以下、後述の第2例~第6例についても同様である。
また、本例では、排気ガス浄化装置1は、送液ポンプ75を用いて、アルカリ排水をスクラバ10に向けて圧送する。これにより、貯留タンク74と、スクラバ10を含む海水経路との位置関係から、位置エネルギによるアルカリ排水の供給が不可能な場合であっても、確実にアルカリ排水をスクラバ10に導入することができる。以下、後述の第2例~第6例についても同様である。
また、本例では、排気ガス浄化装置1は、アルカリ排水と共に、海水をスクラバ10に流入させる。これにより、アルカリ排水の作用で海水のpHが相対的に上昇し、非解離アンモニアの濃度を上昇させることができる。そのため、アルカリ排水を含む洗浄液による殺菌能力を更に向上させることができる。以下、後述の第2例~第6例についても同様である。
また、本例では、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10を排気ガスが通過しない状態で、スクラバ10にアルカリ排水を含む洗浄液を導入する。これにより、塩成分を洗い流した洗浄液が高温の排気ガスと接することがないため、スクラバ10を含む海水経路中の塩成分を除去することができる。また、スクラバを含む海水経路中の煤成分を洗浄することもできる。以下、後述の第2例~第6例についても同様である。
また、本例では、排気ガス浄化装置1は、貯留タンク74の液面高さが相対的に低くなるほど、スクラバ10へのアルカリ排水の導入量を相対的に小さく(少なく)すると共に、海水のスクラバ10への供給量を相対的に大きく(多く)する。これにより、洗浄モードの途中でのアルカリ排水の枯渇を抑制しつつ、スクラバ10を含む海水経路中の洗浄に必要な洗浄液の流量を確保することができる。また、アルカリ排水の貯留量が相対的に大きい場合には、海水の供給量を小さく,或いは、ゼロにして、外部からの海生生物の新たな侵入を抑制することができる。以下、後述の第2例~第6例についても同様である。
[排気ガス浄化装置の第2例]
次に、図4を参照して、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第2例について説明する。以下、上述の第1例と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第1例と同じ或いは対応する内容に関する説明を簡略化或いは省略する場合がある。
<構成>
図4は、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第2例を示す図である。
図4に示すように、排気ガス浄化装置1は、上述の第1例の場合と同様、スクラバ10と、海水供給部20と、海水排出部30と、VVVFインバータ40と、外部排水導入部70と、圧力計80と、レベルスイッチ82と、制御装置90とを含む。
外部排水導入部70は、上述の第1例の場合と同様、導入経路71と、逆止弁72と、合流部73と、貯留タンク74と、送液ポンプ75と、VVVFインバータ76とを含む。
導入経路71は、経路711~713を含み、ボイラ200のブロー水、及び造水装置300の濃縮海水を合流させる態様で構成される。
経路711は、経路711A,711Bを含む。
経路711Aは、ボイラ200のブロー水の排水口と貯留タンク74の入口との間を接続する。
経路711Bは、造水装置300濃縮海水の排水口と貯留タンク74の入口との間を接続する。
経路712は、貯留タンク74の出口と送液ポンプ75の吸込口との間を接続する。
経路713は、送液ポンプ75の吐出口と合流部73(吐出経路20C)との間を接続する。
逆止弁72は、上述の第1例の場合と異なり、一つであり、経路713に配置される。
合流部73は、上述の第1例の場合と異なり、一つであり、経路713と吐出経路20Cとの間の接続位置に設けられる。
貯留タンク74は、上述の第1例の場合と異なり、一つであり、ボイラ200のブロー水、及び造水装置300の濃縮海水の双方を貯留する。これにより、複数の機器(ボイラ200及び造水装置300)のアルカリ排水を一つの貯留タンク74で貯留することができる。そのため、外部の機器のアルカリ排水を貯留する機能を確保しつつ、外部排水導入部70の構成を簡素化し、設備コスト(イニシャルコスト)を抑制することができる。
送液ポンプ75は、上述の第1例の場合と異なり、貯留タンク74のアルカリ排水、即ち、ボイラ200のブロー水、及び造水装置300の濃縮海水の混合排水を吸い込み、スクラバ10(吐出経路20C)に向けて圧送する。これにより、本例では、複数の機器(ボイラ200及び造水装置300)のアルカリ排水を一つの送液ポンプ75及びVVVFインバータ76で海水供給部20に導入することができる。そのため、外部排水導入部70の構成を簡素化し、設備コストを抑制することができる。
VVVFインバータ76は、上述の第1例の場合と異なり、一つであり、制御装置90の制御下で、送液ポンプ75を駆動する。
レベルスイッチ82は、上述の第1例の場合と異なり、一つであり、一つの貯留タンク74の液面高さに関する信号を出力する。
<洗浄に関する動作>
制御装置90は、上述の第1例の場合と同様、図3の制御処理(ステップS102~S144)を行ってよい。
この場合、ステップS108にて、制御装置90は、レベルスイッチ82の出力信号がLow信号の場合、ステップS110に進み、High信号である場合、ステップS114に進む。ステップS128についても同様である。また、ステップS122にて、制御装置90は、レベルスイッチ82の出力信号がHigh信号或いはLow信号である場合、ステップS124に進み、Empty信号である場合、ステップS138に進む。以下、後述の第4例、第6例の構成で、図3の制御処理を行う場合についても同様である。
これにより、排気ガス浄化装置1は、上述の第1例の場合と同様の作用・効果を奏する。
<作用>
このように、本例では、排気ガス浄化装置1は、オープンループ式のスクラバシステムにおいて、貯留タンク74に貯留されるアルカリ排水を送液ポンプ75で吐出経路20Cに流入させることができる。これにより、排気ガス浄化装置1は、吐出経路20Cを通じて、アルカリ排水をスクラバ10に導入させ、スクラバ10を含む海水経路を洗浄することができる。
具体的には、本例では、複数の機器(ボイラ200及び造水装置300)からのアルカリ排水を一つの経路に集約し、海水供給部20(吐出経路20C)を通じて、スクラバ10に導入する。これにより、外部排水導入部70の構成を簡素化し、設備コストを抑制することができる。以下、後述の第4例、第6例についても同様である。
また、本例では、複数の機器(ボイラ200及び造水装置300)からのアルカリ排水を一つの貯留タンク74に貯留させる。これにより、複数の機器からのアルカリ排水を貯留する機能を実現しつつ、設備コストを抑制することができる。以下、後述の第4例、第6例についても同様である。
[排気ガス浄化装置の第3例]
次に、図5~図8を参照して、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第3例について説明する。以下、上述の第1例等と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第1例等と同じ或いは対応する内容に関する説明を簡略化或いは省略する場合がある。
<構成>
図5は、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第3例を示す図である。
本例では、排気ガス浄化装置1は、上述の第1例等の場合と異なり、スクラバ10から排出されるSOxを吸収した海水を中和して、スクラバ10で再利用する形で、海水を循環させる。つまり、本例では、排気ガス浄化装置1として、クローズドループ方式のスクラバシステムが採用されている。以下、後述の第4例~第6例についても同様である。
図5に示すように、排気ガス浄化装置1は、上述の第1例等の場合と同様、スクラバ10と、海水供給部20と、海水排出部30と、VVVFインバータ40と、外部排水導入部70と、圧力計80と、レベルスイッチ82と、制御装置90とを含む。また、排気ガス浄化装置1は、上述の第1例等の場合と異なり、除濁装置25と、薬注ポンプ50と、VVVFインバータ60と、水質計84と、水質計86と、水質計88とを含む。
海水供給部20は、上述の第1例等の場合と同様、吸込経路20Aと、海水ポンプ20Bと、吐出経路20Cとを含む。また、海水供給部20は、上述の第1例等の場合と異なり、貯留タンク20Dを含む。
貯留タンク20D(海水タンクの一例)は、スクラバ10に循環させる海水を貯留する。貯留タンク20Dは、吸込経路20Aと接続され、貯留タンク20Dの海水は、海水ポンプ20Bの動力で、スクラバ10に供給される。また、貯留タンク20Dは、海水排出部30と接続され、スクラバ10から排出される海水は、海水排出部30を通じて、貯留タンク20Dに戻される。
また、貯留タンク20Dは、例えば、オーバーフロー式である。オーバーフローした海水は、船舶の外部の海中に排出される。
尚、スクラバ10に循環される海水は、他のポンプを利用して、船舶の外部の海中から海水供給部20内に予め導入される。
除濁装置25は、貯留タンク20Dとの間で海水を循環させて、貯留タンク20Dの海水の汚濁成分(例えば、ばいじんや粒子状物質等)を除去する。
薬注ポンプ50(薬剤導入部の一例)は、船舶の外部の海水(以下、「補給水」)或いはアルカリ性の物質の溶液(以下、「アルカリ剤」)を貯留タンク20Dに圧送する。これにより、SOx吸収性能が低下した貯留タンク20Dの海水を、補給水やアルカリ剤で中和し、SOx吸収性能を向上(回復)させることができる。以下、アルカリ剤が使用される場合を中心に説明する。薬注ポンプ50は、制御装置90の制御下で、VVVFインバータ60から供給される電力により駆動される。
アルカリ剤は、例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)、炭酸ナトリウム(NaCO)、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、酸化カルシウム(CaO)、炭酸カルシウム(CaCO)等の水溶液である。また、アルカリ剤は、他の種類のアルカリ性の物質の水溶液であってもよい。
VVVFインバータ60は、制御装置90の制御下で、薬注ポンプ50を駆動する。具体的には、VVVFインバータ60は、船舶内の電源から供給される電力を用いて、所定の電圧及び周波数の交流電力を生成し、薬注ポンプ50に出力する。VVVFインバータ60の運転状態に関する信号は、制御装置90に取り込まれる。
外部排水導入部70は、上述の第1例等の場合と同様、導入経路71と、貯留タンク74と、送液ポンプ75と、VVVFインバータ76とを含む。
導入経路71は、上述の第1例の場合と同様、導入経路71A,71Bを含む。
導入経路71Aは、上述の第1例の場合と同様、経路71A1と、経路71A2と、経路71A3とを含む。
経路71A3は、送液ポンプ75Aの吐出口と貯留タンク20Dの入口との間を接続する。これにより、送液ポンプ75Aを通じて圧送される、ボイラ200のブロー水を貯留タンク20Dに導入することができる。
導入経路71Bは、上述の第1例の場合と同様、経路71B1と、経路71B2と、経路71B3とを含む。
経路71B3は、送液ポンプ75Bの吐出口と貯留タンク20Dの入口との間を接続する。これにより、送液ポンプ75Bを通じて圧送される、造水装置300の濃縮海水を貯留タンク20Dに導入することができる。
貯留タンク74は、上述の第1例の場合と同様、貯留タンク74A,74Bを含む。
送液ポンプ75は、上述の第1例の場合と同様、送液ポンプ75A,75Bを含む。
VVVFインバータ76は、上述の第1例の場合と同様、VVVFインバータ76A,76Bを含む。
水質計84(第1の計測部の一例)は、吐出経路20Cの海水、即ち、スクラバ10に供給される海水の水質(pH)を計測する。水質計84の計測値(以下、「スクラバ入口pH計測値」)に対応する信号(計測信号)は、制御装置90に取り込まれる。
水質計86(第2の計測部の一例)は、海水供給部20(吐出経路20C)の海水の水質(塩分濃度)を計測する。水質計86の計測値(以下、「塩分濃度計測値」)に対応する信号(計測信号)は、制御装置90に取り込まれる。
水質計88は、貯留タンク20Dからオーバーフローし、船舶の外部の海中に排出される排水の水質(pH)を計測する。水質計86の計測値(以下、「スクラバ排水pH計測値」)に対応する信号(計測信号)は、制御装置90に取り込まれる。
<洗浄に関する動作>
図6、図7は、制御装置90による海水経路の洗浄に関する制御処理の第2例、第3例を概略的に示すフローチャートである。これらのフローチャートは、例えば、所定の制御周期ごとに繰り返し実行されてよい。図8は、薬注ポンプ50の制御方法の一例を示す図である。具体的には、図8は、制御装置90による薬注ポンプ50を用いたpH制御の一例を示す図である。
例えば、制御装置90は、上述の第1例等の場合と同様、図3の制御処理(ステップS102~S144)を行ってよい。
また、例えば、制御装置90は、図6の制御処理(ステップS202~S228)を行ってもよい。
図6に示すように、ステップS202~S206は、図3のステップS102~S106の処理と同じであるため、説明を省略する。
制御装置90は、ステップS204にて、エンジンが停止していると判定すると、或いは、ステップS206の処理が完了すると、ステップS208に進む。
ステップS208にて、制御装置90は、海水ポンプ20Bを最低回転数で運転する状態にする。これにより、スクラバ10を含む海水経路に、アルカリ排水だけでなく、スクラバ10でSOxを吸収し、全硫化物濃度が相対的に高くなっている貯留タンク20Dの海水を導入することができる。そのため、海洋生物、特に、貝類の繁殖抑制の効果や死滅効果を高めることができる。
制御装置90は、ステップS208の処理が完了すると、ステップS210に進む。
ステップS210にて、制御装置90は、VVVFインバータ76A,76Bに制御信号を出力し、送液ポンプ75A,75Bを所定の回転数で運転する状態にする。これにより、送液ポンプ75A,75Bから所定の流量のアルカリ排水(ブロー水及び濃縮海水)が貯留タンク20Dに導入され、海水ポンプ20Bから貯留タンク20Dの海水と共に、スクラバ10に供給される。そのため、海水のpHを上昇させて、非解離アンモニアの濃度を相対的に高くし、洗浄液の殺菌能力を高めることができる。所定の回転数は、例えば、送液ポンプ75A,75Bから圧送されるアルカリ排水が必要な洗浄液の流量を確保可能な回転数として予め規定されてよい。
制御装置90は、ステップS210の処理が完了すると、ステップS212に進む。
ステップS212~S228の処理は、図3のステップS118~S126,S138~S144と同じであるため、説明を省略する。
制御装置90は、ステップS226或いはステップS228の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
また、例えば、制御装置90は、図7の制御処理(ステップS302~S332)を行ってもよい。
図7に示すように、ステップS302~S308は、図6のステップS202~S208と同じであるため、説明を省略する。
制御装置90は、ステップS304にて、エンジンが停止していると判定すると、或いは、ステップS308の処理が完了すると、ステップS310に進む。
ステップS310にて、制御装置90は、pH制御(図8参照)を開始する。
図8に示すように、制御装置90は、pH制御に関する構成として、制御部901と、制御部902と、選択部903とを含む。
制御部901は、入力される水質計84によるスクラバ入口pH計測値、及び予め規定されるpH管理値に基づき、その偏差に関するフィードバック制御(例えば、PID制御)を行ってよい。pH管理値(第1の基準値の一例)は、例えば、スクラバ10に供給される海水、アルカリ排水、及びアルカリ剤を含む洗浄液の非解離アンモニアの濃度が所定の基準まで上昇するために必要なpHの下限値であってよい。具体的には、制御部901は、スクラバ入口pH計測値がpH管理値以上の範囲でその偏差がゼロに近づくように、アルカリ剤の導入量に対応する薬注ポンプ50の回転数の指令値(以下、「回転数指令値」)を出力する。これにより、制御部901は、洗浄液の非解離アンモニア濃度を所定の基準まで上昇させる制御(以下、「非解離アンモニア濃度上昇制御」)を実現することができる。
制御部902は、入力される水質計88によるスクラバ排水pH計測値、及び予め規定されるpH規制値に基づき、その偏差に関するフィードバック制御(PID制御)を行ってもよい。pH規制値は、例えば、船舶から排出される排水のpH値に関する国際的な規制で規定される規制値(下限)、或いは、その規制値よりも大きい値に設定される自主的な規制値であってよい。具体的には、制御部902は、スクラバ排水pH計測値がpH規制値より大きい範囲でその偏差がゼロに近づくように、アルカリ剤の導入量に対応する薬注ポンプ50の回転数指令値を出力する。これにより、制御部902は、船舶から排出される排水の規制値に対応する制御(以下、「排水規制値対応制御」)を実現することができる。
選択部903は、制御部901,902から出力される回転数指令値のうちの大きい方の回転数指令値(最大値)を選択し、VVVFインバータ60に出力する。これにより、VVVFインバータ60は、回転数指令値に相当する回転数で運転するための電力を薬注ポンプ50に供給する。そのため、制御装置90は、pH管理値及びpH規制値の双方を満足するように、薬注ポンプ50からアルカリ剤を貯留タンク20Dの海水に導入させることができる。
また、制御装置90は、薬注ポンプ50を制御するのに代えて、或いは、加えて、送液ポンプ75A,75Bを制御することにより、pH制御を行ってもよい。例えば、制御装置90は、優先的に、アルカリ排水を貯留タンク20Dに導入するように、送液ポンプ75A,75Bの回転数を制御し、pH制御を行う。そして、制御装置90は、送液ポンプ75A,75Bの最大回転数を超える回転数が必要になった場合、更に、薬注ポンプ50を運転して、アルカリ排水に加えて、アルカリ剤を貯留タンク20Dに導入する態様のpH制御を行ってよい。以下、後述の第4例~第6例についても同様であってよい。
また、制御装置90は、pH制御に代えて、或いは、加えて、洗浄液の塩分濃度に関する制御(以下、「塩分濃度制御」)を行ってもよい。この場合、ステップS310にて、制御装置90は、pH制御を開始する処理に代えて、或いは、加えて、塩分濃度制御を開始する処理を行う。以下、後述の第4例~第6例についても同様であってよい。
例えば、制御装置90は、入力される水質計86の計測値(塩分濃度計測値)及び塩分濃度管理値に基づき、その偏差に関するフィードバック制御を行う。塩分濃度管理値(第2の基準値の一例)は、例えば、好塩菌の繁殖が抑制可能な塩分濃度の下限値であってよい。具体的には、制御装置90は、塩分濃度計測値が塩分濃度管理値より大きい範囲でその偏差がゼロに近づくように、アルカリ排水の導入量に対応する送液ポンプ75A,75Bの回転数指令値を出力する。特に、制御装置90は、アルカリ度が相対的に高いアルカリ排水(造水装置300の濃縮海水)を圧送する送液ポンプ75Bの回転数を制御することにより、塩分濃度管理値を実現させてよい。また、制御装置90は、送液ポンプ75A,75Bを制御するのに代えて、或いは、加えて、薬注ポンプ50を制御することにより塩分濃度制御を行ってもよい。これにより、制御装置90は、洗浄液の塩分濃度を相対的に高く維持し、好塩菌の繁殖を抑制することができる。
図7に戻り、制御装置90は、ステップS310の処理が完了すると、ステップS312に進む。
ステップS312~S324は、図6のステップS210~S222と同じであるため、説明を省略する。
制御装置90は、ステップS324の処理が完了すると、ステップS326に進む。
ステップS326にて、制御装置90は、pH制御を終了する。
尚、制御装置90は、塩分濃度制御を行う場合、ステップS326にて、pH制御に代えて、或いは加えて、塩分濃度制御を終了する。
制御装置90は、ステップS326の処理が完了すると、ステップS328に進む。
ステップS328~S332は、図3のステップS140~S144や図6のステップS224~S228の処理と同じであるため、説明を省略する。
制御装置90は、ステップS330或いはステップS332の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
<作用>
このように、本例では、排気ガス浄化装置1は、クローズドループ方式のスクラバシステムにおいて、アルカリ排水を貯留タンク74A,74Bに貯留し、貯留タンク74A,74Bのアルカリ排水を貯留タンク20Dに導入することができる。これにより、排気ガス浄化装置1は、貯留タンク20Dの海水と共に、アルカリ排水をスクラバ10に導入し、スクラバ10を含む海水経路を洗浄することができる。
具体的には、本例では、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10から排出される海水が貯留される貯留タンク20Dにアルカリ排水を導入し、アルカリ排水及び海水を含む洗浄液をスクラバ10に導入する。これにより、貯留タンク20Dの海水の作用で、洗浄液の全硫化物濃度を相対的に高くすることができる。そのため、洗浄液による海生生物(貝類)の繁殖抑制効果や死滅効果を高めることができる。また、アルカリ排水により海水を含む洗浄液のpHを上昇させ、非解離アンモニアの濃度を相対的に高めることができる。そのため、洗浄液の殺菌能力を高めることができる。また、アルカリ排水(特に、アルカリ度が相対的に高い造水装置300の濃縮海水等)により海水を含む洗浄液の塩分濃度を上昇させることができる。そのため、好塩菌の繁殖を抑制することができる。以下、後述の第4例~第6例についても同様である。
また、本例では、排気ガス浄化装置1は、アルカリ排水及び貯留タンク20Dの海水を含む洗浄液に、更に、アルカリ剤を導入することができる。これにより、洗浄液のpHや塩分濃度を更に上昇させることができる。そのため、排気ガス浄化装置1は、洗浄液の殺菌能力や好塩菌の繁殖抑制効果を更に高めることができる。以下、後述の第4例~第6例についても同様である。
また、本例では、排気ガス浄化装置1は、海水を含む洗浄液のpHがpH管理値以上になるように、送液ポンプ75A,75Bや薬注ポンプ50を制御し、アルカリ排水やアルカリ剤の導入量を調整する。これにより、排気ガス浄化装置1は、非解離アンモニアの濃度が所定の管理基準を満足する洗浄液のpH状態を維持させることができる。そのため、洗浄液の殺菌能力を適切な状態に維持することができる。以下、後述の第4例~第6例についても同様である。
また、本例では、排気ガス浄化装置1は、海水を含む洗浄液の塩分濃度が塩分濃度管理値以上になるように、送液ポンプ75A,75Bや薬注ポンプ50を制御し、アルカリ排水やアルカリ剤の導入量を調整する。これにより、排気ガス浄化装置1は、塩分濃度が所定の管理基準を満足する洗浄液を確保することができる。そのため、洗浄液の好塩菌の繁殖抑制効果を適切な状態に維持することができる。以下、後述の第4例~第6例についても同様である。
[排気ガス浄化装置の第4例]
次に、図9を参照して、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第4例について説明する。以下、上述の第1例等と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第1例等と同じ或いは対応する内容に関する説明を簡略化或いは省略する場合がある。
<構成>
図9は、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第4例を示す図である。
図9に示すように、排気ガス浄化装置1は、上述の第1例等の場合と同様、スクラバ10と、海水供給部20と、海水排出部30と、VVVFインバータ40と、外部排水導入部70と、圧力計80と、レベルスイッチ82と、制御装置90とを含む。また、排気ガス浄化装置1は、上述の第3例の場合と同様、除濁装置25と、薬注ポンプ50と、VVVFインバータ60と、水質計84と、水質計86と、水質計88とを含む。
外部排水導入部70は、上述の第3例の場合と同様、導入経路71と、貯留タンク74と、送液ポンプ75と、VVVFインバータ76とを含む。
導入経路71は、上述の第2例の場合と同様、経路711~713を含む。
経路711は、上述の第2例の場合と同様、ボイラ200からのブロー水,及び造水装置300の濃縮海水のそれぞれを貯留タンク74に導入する経路711A,711Bを含む。これにより、ボイラ200及び造水装置300のアルカリ排水を一つの貯留タンク74に集約させることができる。
経路713は、送液ポンプ75の吐出口と貯留タンク20Dの入口との間を接続する。これにより、貯留タンク74に集約されたアルカリ排水は、送液ポンプ75により圧送され、貯留タンク20Dに導入される。
貯留タンク74は、上述の第2例の場合と同様、一つである。貯留タンク74は、ボイラ200のブロー水、及び造水装置300の濃縮海水の双方を貯留する。
送液ポンプ75は、上述の第2例の場合と同様、一つである。送液ポンプ75は、貯留タンク74のアルカリ排水、即ち、ボイラ200のブロー水、及び造水装置300の濃縮海水の混合排水を吸い込み、貯留タンク20Dに向けて圧送する。
VVVFインバータ76は、上述の第2例の場合と同様、一つである。VVVFインバータ76は、制御装置90の制御下で、送液ポンプ75を駆動する。
レベルスイッチ82は、上述の第2例の場合と同様、一つである。レベルスイッチ82は、一つの貯留タンク74の液面高さに関する信号を出力する。
<洗浄に関する動作>
制御装置90は、上述の第1例等の場合と同様、図3の制御処理(ステップS102~S144)を行ってよい。
また、制御装置90は、上述の第3例の場合と同様、図6の制御処理(ステップS202~S228)を行ってもよい。
また、制御装置90は、上述の第3例の場合と同様、図7の制御処理(ステップS302~S332)を行ってもよい。
これにより、上述の第1例や第3例の場合と同様の作用・効果を奏する。
<作用>
このように、本例では、排気ガス浄化装置1は、クローズドループ方式のスクラバシステムにおいて、複数の機器のアルカリ排水を一つの貯留タンク74に集約して貯留し、貯留タンク74の混合排水を貯留タンク20Dに導入することができる。これにより、排気ガス浄化装置1は、貯留タンク20Dの海水と共に、アルカリ排水をスクラバ10に導入させ、スクラバ10を含む海水経路を洗浄することができる。
[排気ガス浄化装置の第5例]
次に、図10を参照して、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第5例について説明する。以下、上述の第1例等と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第1例等と同じ或いは対応する内容に関する説明を簡略化或いは省略する場合がある。
<構成>
図10は、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第5例を示す図である。
図10に示すように、排気ガス浄化装置1は、上述の第1例等の場合と同様、スクラバ10と、海水供給部20と、海水排出部30と、VVVFインバータ40と、外部排水導入部70と、圧力計80と、レベルスイッチ82と、制御装置90とを含む。また、排気ガス浄化装置1は、上述の第3例等の場合と同様、除濁装置25と、薬注ポンプ50と、VVVFインバータ60と、水質計84と、水質計86と、水質計88とを含む。
外部排水導入部70は、上述の第1例の場合と同様、導入経路71と、逆止弁72と、合流部73と、貯留タンク74と、送液ポンプ75と、VVVFインバータ76とを含む。
導入経路71は、上述の第1例の場合と同様、導入経路71A,71Bを含む。
導入経路71Aは、上述の第1例の場合と同様、経路71A1~71A3を含む。
導入経路71Bは、上述の第1例の場合と同様、経路71B1~71B3を含む。
逆止弁72は、上述の第1例の場合と同様、経路71A3,71B3のそれぞれに配置される逆止弁72A,72Bを含む。
合流部73は、上述の第1例の場合と同様、経路71A3,71B3のそれぞれと吐出経路20Cとの接続位置に設けられる合流部73A,73Bを含む。
貯留タンク74は、上述の第1例の場合と同様、貯留タンク74A,74Bを含む。
送液ポンプ75は、上述の第1例の場合と同様、送液ポンプ75A,75Bを含む。
VVVFインバータ76は、上述の第1例の場合と同様、VVVFインバータ76A,76Bを含む。
レベルスイッチ82は、上述の第1例の場合と同様、レベルスイッチ82A,82Bを含む。
<洗浄に関する動作>
制御装置90は、上述の第1例等の場合と同様、図3の制御処理(ステップS102~S144)を行ってよい。
また、制御装置90は、上述の第3例の場合と同様、図6の制御処理(ステップS202~S228)を行ってもよい。
また、制御装置90は、上述の第3例の場合と同様、図7の制御処理(ステップS302~S332)を行ってもよい。
これにより、上述の第1例や第3例の場合と同様の作用・効果を奏する。
<作用>
このように、本例では、排気ガス浄化装置1は、クローズドループ方式のスクラバシステムにおいて、貯留タンク74に貯留するアルカリ排水を、送液ポンプ75で吐出経路20Cに流入させることができる。これにより、排気ガス浄化装置1は、吐出経路20Cを通じて、アルカリ排水をスクラバ10に導入させ、スクラバ10を含む海水経路を洗浄することができる。
[排気ガス浄化装置の第6例]
次に、図11を参照して、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第6例について説明する。以下、上述の第1例等と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第1例等と同じ或いは対応する内容に関する説明を簡略化或いは省略する場合がある。
図11は、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の第6例を示す図である。
図11に示すように、排気ガス浄化装置1は、上述の第1例等の場合と同様、スクラバ10と、海水供給部20と、海水排出部30と、VVVFインバータ40と、外部排水導入部70と、圧力計80と、レベルスイッチ82と、制御装置90とを含む。また、排気ガス浄化装置1は、上述の第3例等の場合と同様、除濁装置25と、薬注ポンプ50と、VVVFインバータ60と、水質計84と、水質計86と、水質計88とを含む。
外部排水導入部70は、上述の第2例の場合と同様、導入経路71と、逆止弁72と、合流部73と、貯留タンク74と、送液ポンプ75と、VVVFインバータ76とを含む。
導入経路71は、上述の第2例の場合と同様、経路711~713を含む。
経路711は、上述の第2例の場合と同様、ボイラ200からのブロー水,及び造水装置300の濃縮海水のそれぞれを貯留タンク74に導入する経路711A,711Bを含む。
経路713は、上述の第2例の場合と同様、送液ポンプ75の吐出口と合流部73(吐出経路20C)との間を接続する。
貯留タンク74は、上述の第2例の場合と同様、一つであり、ボイラ200のブロー水、及び造水装置300の濃縮海水の双方を貯留する。
送液ポンプ75は、上述の第2例の場合と同様、一つであり、貯留タンク74のアルカリ排水、即ち、ボイラ200のブロー水、及び造水装置300の濃縮海水の混合排水を吸い込み、吐出経路20Cに向けて圧送する。
VVVFインバータ76は、上述の第2例の場合と同様、一つであり、制御装置90の制御下で、送液ポンプ75を駆動する。
レベルスイッチ82は、上述の第2例の場合と同様、一つであり、一つの貯留タンク74の液面高さに関する信号を出力する。
<洗浄に関する動作>
制御装置90は、上述の第1例等の場合と同様、図3の制御処理(ステップS102~S144)を行ってよい。
また、制御装置90は、上述の第3例の場合と同様、図6の制御処理(ステップS202~S228)を行ってもよい。
また、制御装置90は、上述の第3例の場合と同様、図7の制御処理(ステップS302~S332)を行ってもよい。
これにより、上述の第1例や第3例の場合と同様の作用・効果を奏する。
<作用>
このように、本例では、排気ガス浄化装置1は、クローズドループ方式のスクラバシステムにおいて、複数の機器のアルカリ排水を一つの貯留タンク74に集約して貯留し、貯留タンク74の混合排水を吐出経路20Cに流入させることができる。これにより、排気ガス浄化装置1は、吐出経路20Cを通じて、アルカリ排水をスクラバ10に導入させ、スクラバ10を含む海水経路を洗浄することができる。
[排気ガス浄化装置の他の例]
次に、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の他の例について説明する。
上述の第1例~第6例の排気ガス浄化装置1には、適宜変形や変更が加えられてもよい。
例えば、上述の第1例、第3例、第5例では、排気ガス浄化装置1は、ボイラ200及び造水装置300の何れか一方のアルカリ排水だけを海水供給部20に導入させる構成であってもよい。
また、例えば、上述の第1例~第6例では、排気ガス浄化装置1は、ボイラ200及び造水装置300のアルカリ排水に加えて、他の機器のアルカリ排水を導入可能な構成であってもよい。
また、例えば、上述の第2例、第4例、第6例では、外部排水導入部70は、ボイラ200及び造水装置300のアルカリ排水を別々の貯留タンク74で貯留し、それぞれの貯留タンク74のアルカリ排水を一つの送液ポンプ75で集約して圧送してもよい。
また、例えば、上述の第1例~第6例の排気ガス浄化装置1は、ハイブリッド式のスクラバシステムであってもよい。
また、例えば、上述の第1例~第6例では、外部排水導入部70は、送液ポンプ75を用いることなく、ボイラ200及び造水装置300の元圧や位置エネルギ等を用いて、アルカリ排水をスクラバ10まで導入してもよい。
また、例えば、上述の第1例~第6例では、外部排水導入部70は、海水供給部20に代えて、直接、スクラバ10にアルカリ排水を導入してもよい。
また、例えば、上述の第1例~第6例では、外部排水導入部70は、スクラバ10を排気ガスが通過している状態で、アルカリ排水をスクラバ10に導入してもよい。即ち、上述の第1例~第6例では、排気ガス浄化装置1は、通常運転モードの動作中に、洗浄モードに関する動作が並列的に実行可能な態様であってもよい。
[作用]
次に、本実施形態に係る排気ガス浄化装置1の作用について総括する。
本実施形態では、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10と、外部排水導入部70とを備える。具体的には、スクラバ10は、海水を用いて、船舶の主機エンジン100の排気ガスを浄化する。そして、外部排水導入部70は、船舶に搭載される所定の機器(例えば、ボイラ200や造水装置300)から排出される、pH或いはアルカリ度が相対的に高いアルカリ排水をスクラバ10に導入する。
これにより、排気ガス浄化装置1は、アルカリ排水をスクラバ10に導入することで、スクラバ10の内部のスプレやスクラバ10の下流の管路、バルブ等に付着した海生生物の細胞壁を破壊して除去することができる。そのため、排気ガス浄化装置1は、船舶の既存の機器から排出されるアルカリ排水を用いて、より簡易な構成で、スクラバ10を含むか海水経路中の汚染物を洗浄することができる。
また、本実施形態では、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10に海水を供給する海水供給部20を備えてよい。そして、外部排水導入部70は、海水供給部20を通じて、スクラバ10にアルカリ排水を導入してよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、アルカリ排水を用いて、スクラバ10の内部や下流の海水経路中の汚染物だけでなく、スクラバ10の上流の管路、バルブ等を含む海水経路中の汚染物を洗浄することができる。
また、本実施形態では、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10に海水を供給する海水供給部20を備えてよい。そして、排気ガス浄化装置1は、海水供給部20により供給される海水と外部排水導入部70により導入されるアルカリ排水とを併せてスクラバ10に流入させてよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、海水中にアルカリ排水を導入して、海水のpHを相対的に高め、海水中のアンモニア成分を殺菌能力が相対的に高い非解離アンモニアに変換させることができる。そのため、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10を含む海水経路中の海生生物の死滅効果を更に高めることができる。
また、本実施形態では、海水供給部20は、スクラバ10から排出される海水を貯留する貯留タンク20Dを含み、貯留タンク20Dの海水をスクラバ10に供給してよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、アルカリ排水と併せて、貯留タンク20Dの海水、即ち、スクラバ10を通過し、全硫化物濃度が相対的に高い海水を併用することができる。そのため、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10を含む海水経路中の貝類の繁殖抑制効果や貝類の死滅効果を更に高めることができる。
また、本実施形態では、排気ガス浄化装置1は、アルカリ性のアルカリ剤を貯留タンク20Dに導入する薬注ポンプ50を備えてよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、アルカリ排水に加えて、アルカリ剤を併用することができる。そのため、排気ガス浄化装置1は、海水のpHを更に高めて、スクラバ10を含む海水経路中の海生生物の死滅効果を更に高めることができる。
また、本実施形態では、排気ガス浄化装置1は、海水供給部20の海水のpHを計測する水質計84を備えてよい。そして、外部排水導入部70は、水質計84の計測値がpH管理値以上になるようにアルカリ排水の導入量を調整してよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、例えば、海生生物の洗浄効果(死滅効果)の観点から予め規定される所定の管理基準(pH管理値以上)を満足するように、洗浄液(アルカリ排水を含む海水)のpHを調整することができる。そのため、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10を含む海水経路中の汚染物(海生生物)をより確実に洗浄することができる。
また、本実施形態では、排気ガス浄化装置1は、海水供給部20の海水のpHを計測する水質計84を備えてよい。そして、薬注ポンプ50は、水質計84の計測値がpH管理値以上になるように、アルカリ剤の導入量を調整してよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、例えば、海生生物の洗浄効果(死滅効果)の観点から予め規定される所定の管理基準(pH管理値以上)を満足するように、洗浄液(アルカリ排水及びアルカリ剤を含む海水)のpHを調整することができる。特に、アルカリ排水だけでは、その管理基準を満足させることができない場合に、好適である。そのため、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10を含む海水経路中の汚染物(海生生物)を更に確実に洗浄することができる。
また、本実施形態では、排気ガス浄化装置1は、海水供給部20の海水の塩分濃度を計測する水質計86を備えてよい。そして、外部排水導入部70は、水質計86の計測値が塩分濃度管理値以上になるように、アルカリ排水の導入量を調整してよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、例えば、好塩菌の繁殖抑制の観点から予め規定される管理基準(塩分濃度管理値以上)を満足するように、洗浄液(アルカリ排水を含む海水)の塩分濃度を調整することができる。そのため、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10を含む海水経路中の汚染物(好塩菌)をより確実に洗浄することができる。
また、本実施形態では、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10に導入されるアルカリ排水を含む洗浄液の圧力を計測する圧力計80を備えてよい。そして、外部排水導入部70は、圧力計80の計測値が規定値以下になると、アルカリ排水の導入を停止してよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10に導入される洗浄液の圧力が相対的に小さくなった状態を以て、スクラバ10を含む海水経路中の汚染物が洗浄(除去)された判断し、洗浄工程を終了させることができる。
また、本実施形態では、外部排水導入部70は、スクラバ10を排気ガスが通過しない状態で、スクラバ10にアルカリ排水を導入してよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、洗浄液(アルカリ排水やアルカリ排水を含む海水)が高温の排気ガスの触れることがなくなり、スクラバ10を含む海水経路中の煤成分や塩成分等を除去することができる。そのため、排気ガス浄化装置1は、スクラバ10を含む海水経路中のより適切に洗浄することができる。
また、本実施形態では、排気ガス浄化装置1は、外部排水導入部70によるスクラバ10へのアルカリ排水の導入の停止後、スクラバ10を含む排気ガスを浄化するための海水が流れる経路内を、アルカリ排水を含む洗浄液で満たした状態に保持してよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、仮に、死滅・除去することができなかった海生生物(残留生物)が存在する場合であっても、その繁殖を抑制することができる。
また、本実施形態では、外部排水導入部70は、所定の機器からのアルカリ排水を貯留する貯留タンク74と、貯留タンク74のアルカリ排水をスクラバ10に向けて圧送する送液ポンプ75と、を含んでよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、洗浄に必要なアルカリ排水を予め貯留し、洗浄が必要なタイミングでスクラバ10に導入することができる。
また、本実施形態では、貯留タンク74は、複数の所定の機器からのアルカリ排水を貯留してよい。
これにより、複数の所定の機器(例えば、ボイラ200及び造水装置300)からのアルカリ排水を利用する場合であっても、一つの貯留タンク74で賄うことができる。そのため、排気ガス浄化装置1は、複数の所定の機器からのアルカリ排水を貯留する機能を実現しつつ、その構成を簡素化することができる。
また、本実施形態では、外部排水導入部70は、複数の所定の機器からのアルカリ排水を集約させて、スクラバ10に導入してよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、複数の所定の機器からのアルカリ排水を利用する場合であっても、それぞれの排水を個別に海水供給部20に導入する場合に比して、外部排水導入部70の構成を簡素化することができる。そのため、排気ガス浄化装置1は、複数の所定の機器からのアルカリ排水を導入しつつ、その構成を簡素化することができる。
また、本実施形態では、外部排水導入部70は、所定の機器からのアルカリ排水を貯留する貯留タンク74と、貯留タンクの74のアルカリ排水をスクラバ10に向けて圧送する送液ポンプ75と、を含んでよい。そして、排気ガス浄化装置1は、貯留タンク74の貯留量が少なくなるほど、外部排水導入部70によるスクラバ10へのアルカリ排水の導入量を相対的に小さくすると共に、海水供給部20による海水のスクラバ10への供給量を相対的に多くしてよい。
これにより、排気ガス浄化装置1は、アルカリ排水の枯渇を抑制しつつ、洗浄液の流量を確保することができる。
以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
1 排気ガス浄化装置
10 スクラバ
20 海水供給部
20A 吸込経路
20B 海水ポンプ
20C 吐出経路
20D 貯留タンク(海水タンク)
25 除濁装置
30 海水排出部
40 VVVFインバータ
50 薬注ポンプ(薬剤導入部)
60 VVVFインバータ
70 外部排水導入部(排水導入部)
71,71A,71B 導入経路
71A1~71A3 経路
71B1~71B3 経路
72,72A,72B 逆止弁
73,73A,73B 合流部
74,74A,74B 貯留タンク(排水タンク)
75,75A,75B 送液ポンプ(排水導入ポンプ)
76,76A,76B VVVFインバータ
80 圧力計(第3の計測部)
82,82A,82B レベルスイッチ
84 水質計(第1の計測部)
86 水質計(第2の計測部)
88 水質計
90 制御装置
100 主機エンジン
200 ボイラ(所定の機器)
300 造水装置(所定の機器)
711~713 経路
711A,711B 経路
901,902 制御部
903 選択部

Claims (15)

  1. 海水を用いて、船舶のエンジンの排気ガスを浄化するスクラバと、
    前記船舶に搭載される所定の機器から排出される、水素イオン指数又はアルカリ度が相対的に高い排水を前記スクラバに導入する排水導入部と、を備える、
    排気ガス浄化装置。
  2. 前記スクラバに海水を供給する海水供給部を備え、
    前記排水導入部は、前記海水供給部を通じて、前記スクラバに前記排水を導入する、
    請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
  3. 前記スクラバに海水を供給する海水供給部を備え、
    前記海水供給部により供給される海水と前記排水導入部により導入される前記排水とを併せて前記スクラバに流入させる、
    請求項1又は2に記載の排気ガス浄化装置。
  4. 前記海水供給部は、前記スクラバから排出される海水を貯留する海水タンクを含み、前記海水タンクの海水を前記スクラバに供給する、
    請求項3に記載の排気ガス浄化装置。
  5. アルカリ性の所定の薬剤を前記海水タンクに導入する薬剤導入部を備える、
    請求項4に記載の排気ガス浄化装置。
  6. 前記海水供給部の海水の水素イオン指数を計測する第1の計測部を備え、
    前記排水導入部は、前記第1の計測部の計測値が第1の基準値以上になるように前記排水の導入量を調整する、
    請求項2乃至5の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
  7. 前記海水供給部の海水の水素イオン指数を計測する第1の計測部を備え、
    前記薬剤導入部は、前記第1の計測部の計測値が第1の基準値以上になるように、前記所定の薬剤の導入量を調整する、
    請求項5に記載の排気ガス浄化装置。
  8. 前記海水供給部の海水の塩分濃度を測定する第2の計測部を備え、
    前記排水導入部は、前記第2の計測部の測定値が第2の基準値以上になるように、前記排水の導入量を調整する、
    請求項2乃至7に何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
  9. 前記スクラバに導入される前記排水を含む洗浄液の圧力を計測する第3の計測部を備え、
    前記排水導入部は、前記第3の計測部の計測値が第3の基準値以下になると、前記排水の導入を停止する、
    請求項1乃至8の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
  10. 前記排水導入部は、前記スクラバを前記排気ガスが通過しない状態で、前記スクラバに前記排水を導入する、
    請求項1乃至9の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
  11. 前記排水導入部による前記スクラバへの前記排水の導入の停止後、前記スクラバを含む前記排気ガスを浄化するための海水が流れる経路内を、前記排水を含む洗浄液で満たした状態に保持する、
    請求項10に記載の排気ガス浄化装置。
  12. 前記排水導入部は、前記所定の機器からの前記排水を貯留する排水タンクと、前記排水タンクの前記排水を前記スクラバに向けて圧送する排水導入ポンプと、を含む、
    請求項1乃至11の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
  13. 前記排水タンクは、複数の前記所定の機器からの前記排水を貯留する、
    請求項12に記載の排気ガス浄化装置。
  14. 前記排水導入部は、複数の前記所定の機器からの前記排水を集約させて、前記スクラバに導入する、
    請求項1乃至13の何れか一項に記載の排気ガス浄化装置。
  15. 前記排水導入部は、前記所定の機器からの前記排水を貯留する排水タンクと、前記排水タンクの前記排水を前記スクラバに向けて圧送する排水導入ポンプと、を含み、
    前記排水タンクの貯留量が少なくなるほど、前記排水導入部による前記スクラバへの前記排水の導入量を相対的に小さくすると共に、前記海水供給部による海水の前記スクラバへの供給量を相対的に多くする、
    請求項3に記載の排気ガス浄化装置。
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