JP2022062810A - スクラバ - Google Patents

Abstract

【課題】貯液槽内に発生したスカムを効率よく取り除くスクラバを提供する。【解決手段】スクラバ１００は、エンジンに再循環させる排ガスを洗浄するためのスクラバであって、排ガスに洗浄液を噴射する洗浄ノズル１０と、洗浄ノズルから噴射された洗浄液を受けて一時的に溜める貯液槽２０と、貯液槽に溜められた洗浄液を回収して洗浄ノズルに供給する循環ポンプ３０と、貯液槽に溜められた洗浄液の液面高さが予め定められた基準高さとなるように、貯液槽から排出する洗浄液の排出量を調整する調整弁４０と、貯液槽の基準高さ位置よりも上方に位置する測定物に反応するレベルセンサ５０と、貯液槽の基準高さ位置付近に設けられたスカム排出口６０と、レベルセンサが洗浄液の液面上に発生したスカムに反応したとき、貯液槽に溜められた洗浄液の液面に液体又は気体を噴射することにより、スカムをスカム排出口に向かって送り出す送出ノズル７０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本願は、エンジンに再循環させる排ガスを洗浄するためのスクラバに関する。

エンジンから排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する技術として、排ガスの一部をエンジンに再循環させる排ガス再循環（ＥＧＲ；Exhaust Gas Recirculation）が知られている。重油等を燃料とする大型舶用エンジンでは、湿式ガス洗浄装置（スクラバ；scrubber）を用いて排ガスを洗浄液で洗浄し、粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）が取り除かれた排ガスをエンジンに再循環させている。

上記のスクラバでは、使用済の洗浄液はＰＭ等をある程度含むが、一時的に貯液槽に溜めた後に再使用される。エンジン出力の変動によって貯液槽内の圧力が変動すると、洗浄液に溶け込んだＣＯ_２等の溶存ガスが膨張して気泡となり、洗浄液の液面には気泡を含んだ浮上粒子層（スカム；scum）が発生する。スカムが成長して貯液槽からあふれ出ると、排ガスによってスカムが搬送されて、スクラバの下流に位置する機器やエンジンを汚損するおそれがある。

特開２０１８－１９３８５６号公報

本願は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、貯液槽内に発生したスカムを効率よく取り除くことができるスクラバを提供することを目的としている。

本願の一態様に係るスクラバは、エンジンに再循環させる排ガスを洗浄するためのスクラバであって、排ガスに洗浄液を噴射する洗浄ノズルと、前記洗浄ノズルから噴射された洗浄液を受けて一時的に溜める貯液槽と、前記貯液槽に溜められた洗浄液を回収して前記洗浄ノズルに供給する循環ポンプと、前記貯液槽に溜められた洗浄液の液面高さが予め定められた基準高さとなるように、前記貯液槽から排出する洗浄液の排出量を調整する調整弁と、前記貯液槽の前記基準高さ位置よりも上方に位置する測定物に反応するレベルセンサと、前記貯液槽の前記基準高さ位置付近に設けられたスカム排出口と、前記レベルセンサが洗浄液の液面上に発生したスカムに反応したとき、前記貯液槽に溜められた洗浄液の液面に液体又は気体を噴射することにより、前記スカムを前記スカム排出口に向かって送り出す送出ノズルと、を備えている。

この構成によれば、洗浄液の液面高さが一定であるため、レベルセンサによって洗浄液の液面上におけるスカムの発生を検知することができ、スカムが発生したときには、送出ノズルか噴射する液体又は気体によってスカムをスカム排出口に向かって送り出すことができる。これにより、スカムはスカム排出口から排出され、取り除かれる。

上記の構成によれば、貯液槽内に発生したスカムを効率よく取り除くことができるスクラバを提供することができる。

図１は、スクラバの概略断面図である。 図２は、貯液槽の平面図である。

以下、実施形態に係るスクラバ１００について説明する。図１は、スクラバ１００の概略断面図である。スクラバ１００は、エンジンに再循環させる排ガスを洗浄するための装置である。本実施形態のエンジンは舶用の２ストロークディーゼルエンジンである場合を想定しており、スクラバ１００で洗浄した排ガスは掃気と混合されてエンジンに供給される。ただし、本願のエンジンは上記のものに限定されない。

図１に示すように、スクラバ１００は、洗浄ノズル１０と、貯液槽２０と、循環ポンプ３０と、調整弁４０と、レベルセンサ５０と、スカム排出口６０と、送出ノズル７０と、仕切板８０と、を備えている。以下、これらの構成要素について順に説明する。なお、図１における黒塗り矢印は、スクラバ１００内における排ガスの流れ方向を示している。また、白抜き矢印は、貯液槽２０内における洗浄液の流れ方向を示している。

洗浄ノズル１０は、排ガスに洗浄液を噴射するノズルである。洗浄ノズル１０は、スクラバ１００の入口付近に複数設けられており、各洗浄ノズル１０は下流に位置するガスクーラ１１に向かって洗浄液を噴射する。排ガスはガスクーラ１１の間を通過することにより冷却される。排ガスは、ガスクーラ１１を通過する際、洗浄ノズル１０から噴射された洗浄液、及び、ガスクーラ１１で発生した凝縮水と接触することにより洗浄される。その結果、排ガスからＰＭ及びＳＯｘ等が除去される。

貯液槽２０は、洗浄ノズル１０及びガスクーラ１１よりも下方に位置している。洗浄ノズル１０から噴射された洗浄液及びガスクーラ１１で発生した凝縮水は落下して貯液槽２０が受け、貯液槽２０に一時的に溜められる。貯液槽２０内の洗浄液（ガスクーラ１１で発生した凝縮水も含む）はＰＭ及びＳＯｘを含んでおり、ＰＭの粒径及びエンジンの運転状況（具体的には、貯液槽２０内の圧力）によっては、液面に気泡を含むスカム１０１が発生して急成長する場合がある。

貯液槽２０の上方部分には、スカム１０１の成長を抑制する板状のカバー部材２１が設けられている。カバー部材２１には、ガスクーラ１１から落下してくる洗浄液及び凝縮水を貯液槽２０に落とすための孔２２、ミストキャッチャ２５で捕集した水を貯液槽２０に落とすための孔２３、及び、ミストキャッチャ２５の後流で発生した水を落とすためのドレン孔２４が形成されている。孔２２は、洗浄ノズル１０から噴射された洗浄液、及び、ガスクーラ１１で発生した凝縮水が通過する。排ガスは、ミストキャッチャ２５に流入する。ミストキャッチャ２５は、排ガスに含まれる水を捕集する機器である。ミストキャッチャ２５で捕集した水は、孔２３を介して貯液槽２０に溜められる。ミストキャッチャ２５で捕集しきれなかった水及び温度変化によって凝縮した水は、ガス流路に溜まらないように、ドレン孔２４から貯液槽２０に落とされる。

循環ポンプ３０は、貯液槽２０に溜められた洗浄液を回収して洗浄ノズル１０に供給するポンプである。貯液槽２０には回収口２６が形成されており、循環ポンプ３０はこの回収口２６を介して洗浄液を回収する。本実施形態の循環ポンプ３０は、洗浄ノズル１０に洗浄液を供給するとともに、後述する送出ノズル７０にも洗浄液を供給する。本実施形態では、平面視において回収口２６、洗浄ノズル１０、送出ノズル７０は、循環ポンプ３０の近くに位置している。そのため、循環ポンプ３０に連結される配管が不要に長くなるのを防ぐことができる。

調整弁４０は、貯液槽２０から排出する洗浄液の排出量を調整する弁である。前述のとおり、ガスクーラ１１で凝縮水が発生するため、貯液槽２０内の洗浄液は少しずつ増えてゆく。増加した洗浄液は、貯液槽２０の底面付近に設けられた排出配管４１から排出され、この排出配管４１には調整弁４０が設けられている。本実施形態では、貯液槽２０に溜められた洗浄液の液面高さが予め定められた貯液槽２０内の基準高さとなるように、調整弁４０が制御される。洗浄液の液面高さは貯液槽２０の底面付近における洗浄液の圧力とスクラバ１００内における空気圧の差から得ることができる。なお、調整弁４０の制御方法は特に限定されず、洗浄液の液面高さが基準高さとなるように制御できればよい。

レベルセンサ５０は、貯液槽２０の基準高さ位置よりも上方に位置する測定物に反応するセンサである。レベルセンサ５０は、洗浄液の液面に発生したスカム１０１に反応する。なお、機能上は、レベルセンサ５０は洗浄液にも反応するが、本実施形態では調整弁４０によって洗浄液の水面高さが基準高さに維持されているため、実質的にレベルセンサ５０が凝縮水に反応することはない。したがって、本実施形態によれば、スカム１０１が発生したか否かを検出することができる。なお、レベルセンサ５０の形式は特に限定されず、フロート式であってもよく、圧力式などであってもよい。

スカム排出口６０は、洗浄液の液面に発生したスカム１０１を排出するための排出口である。スカム排出口６０は、貯液槽２０の基準高さ位置付近に設けられている。なお、スカム排出口６０の下端の高さ位置は、貯液槽２０の基準高さ位置と一致していてもよい。図２は、貯液槽２０の平面図である。図２に示すように、平面視において、スカム排出口６０は、貯液槽２０の中央部分を挟んで送出ノズル７０及び回収口２６と反対側に位置している。なお、本実施形態の貯液槽２０は平面視において矩形状の形状を有しているが、貯液槽２０の形状はこれに限定されない。

さらに、図２に示すように、貯液槽２０には一対の案内板２７が設けられている。案内板２７は、貯液槽２０内に発生したスカム１０１をスカム排出口６０に案内する部材である。案内板２７はスカム排出口６０を基準として、その幅方向（図２の紙面上下方向）両側に位置している。両案内板２７は、送出ノズル７０側からスカム排出口６０側に向かうに従って、互いの幅方向距離が小さくなるように配置されている。また、両案内板２７は、貯液槽２０の基準高さ位置を含む高さ範囲に設けられている。つまり、案内板２７の下端は貯液槽２０の基準高さ位置よりも下方に位置し、案内板２７の上端は貯液槽２０の基準高さ位置よりも上方に位置している。なお、案内板２７は、上記以外の形状を有し、上記以外の位置に設けられていてもよい。

送出ノズル７０は、貯液槽２０内に発生したスカム１０１をスカム排出口６０に向かって送り出すノズルである。図２に示すように、送出ノズル７０は、貯液槽２０の幅方向に沿って複数配置されている。本実施形態では、送出ノズル７０から洗浄液の液面に洗浄液を噴射することにより、スカム１０１をスカム排出口６０に向かって送り出す。前述のとおり、送出ノズル７０には循環ポンプ３０から洗浄液が供給される。つまり、送出ノズル７０は、循環ポンプ３０が回収した洗浄液の一部を抽出して噴射する。ただし、送出ノズル７０は、エンジンに供給する掃気の一部又はエンジンから排出された排ガスの一部を抽出し、いずれかの気体を洗浄液の液面に噴射してもよい。

さらに、本実施形態の送出ノズル７０は、レベルセンサ５０がスカム１０１に反応したときに作動するように構成されている。そのため、送出ノズル７０が不要に洗浄液を噴射するのを抑制することができ、スカム１０１を効率よく排出することができる。なお、送出ノズル７０から洗浄液を噴射するか否かは、送出ノズル７０の上流に設けられた開閉弁７１を開閉することにより制御できる。開閉弁７１の開閉は、レベルセンサ５０からの検出信号に基づいて図外の制御装置が判断してもよい。また、レベルセンサ５０から開閉弁７１に検出信号を直接送信し、その検出信号に基づいて開閉弁７１自体が開閉を判断してもよい。

なお、本実施形態では、スカム排出口６０に開閉弁７２が設けられている。開閉弁７２は、開閉弁７１が開放されると開放され、開閉弁７１が閉じられると閉じられるように構成されている。つまり、送出ノズル７０から洗浄液が噴射されると、開閉弁７２が開放されて、スカム１０１がスカム排出口６０から排出される。一方、送出ノズル７０から洗浄液が噴射されていないときは、開閉弁７２が閉じられて、貯液槽２０内の洗浄液がスカム排出口６０から排出されないようにしている。

このように、本実施形態では、スカム排出口６０から洗浄液が排出されるのを規制することで、貯液槽２０内の洗浄液の多くは、貯液槽２０の底面付近に設けられた排出配管４１から排出される。その結果、排出配管４１から貯液槽２０の底面付近に溜まった粒子（スラッジ）を引き抜くことができ、貯液槽２０内の洗浄液が汚染されるのを抑制することができる。ただし、スカム排出口６０に開閉弁７２を設けず、送出ノズル７０から洗浄液が噴射されていないときにもスカム排出口６０から洗浄液を排出するようにしてもよい。

仕切板８０は、貯液槽２０の内部に設けられた板状の部材である。仕切板８０は、上下方向において送出ノズル７０と回収口２６の間に位置している。また、仕切板８０の基端部分は、貯液槽２０の送出ノズル７０側の内壁面に固定されており、仕切板８０は貯液槽２０のスカム排出口６０側の内壁面に向かって水平に延びている。ただし、仕切板８０の先端部分は、貯液槽２０のスカム排出口６０側の内壁面と離間している。

このような仕切板８０を貯液槽２０の内部に設けることで、図１の白抜き矢印で示すように、貯液槽２０の上方部分では洗浄液が送出ノズル７０からスカム排出口６０に向かう方向に流れ、貯液槽２０の下方部分では洗浄液がスカム排出口６０から回収口２６に向かう方向に流れる。その結果、貯液槽２０に発生したスカム１０１は、洗浄液の流れに沿ってスカム排出口６０に向かって流れやすくなり、ひいてはスカム１０１を効率よく排出することができる。

以上、本実施形態に係るスクラバ１００について説明したが、スクラバ１００の構造は上記のものに限定されない。例えば、本実施形態に係るスクラバ１００では、排ガスの流路と貯液槽２０が一体的に形成されているが、排ガスの流路と貯液槽２０が別々に配置されていてもよい。この場合、カバー部材２１を省略することができる。その他、洗浄ノズル１０の噴射方向など、スクラバ１００について種々の変更が可能である。

（作用効果）
本実施形態に係るスクラバは．エンジンに再循環させる排ガスを洗浄するためのスクラバであって、排ガスに洗浄液を噴射する洗浄ノズルと、前記洗浄ノズルから噴射された洗浄液を受けて一時的に溜める貯液槽と、前記貯液槽に溜められた洗浄液を回収して前記洗浄ノズルに供給する循環ポンプと、前記貯液槽に溜められた洗浄液の液面高さが予め定められた基準高さとなるように、前記貯液槽から排出する洗浄液の排出量を調整する調整弁と、前記貯液槽の前記基準高さ位置よりも上方に位置する測定物に反応するレベルセンサと、前記貯液槽の前記基準高さ位置付近に設けられたスカム排出口と、前記レベルセンサが洗浄液の液面上に発生したスカムに反応したとき、前記貯液槽に溜められた洗浄液の液面に液体又は気体を噴射することにより、前記スカムを前記スカム排出口に向かって送り出す送出ノズルと、を備えている。

本実施形態に係るスクラバによれば、洗浄液の液面高さが一定であるため、レベルセンサによって洗浄液の液面上におけるスカムの発生を検知することができ、スカムが発生したときには、送出ノズルか噴射する液体又は気体によってスカムをスカム排出口に向かって送り出すことができる。これにより、スカムはスカム排出口から排出され、取り除かれる。したがって、上記の構成によれば、貯液槽内に発生したスカムを効率よく取り除くことができる。

また、本実施形態に係るスクラバでは、前記送出ノズルは、前記循環ポンプが回収した洗浄液の一部を抽出して噴射する。

そのため、送出ノズルから洗浄液の液面に噴射する液体又は気体を別途用意する必要がなく、貯液槽内に発生したスカムを効率よく取り除くことができる。

また．前記送出ノズルは、前記エンジンに供給する掃気の一部又は前記エンジンから排出された排ガスの一部を抽出して噴射してもよい。

この構成であっても、送出ノズルから洗浄液の液面に噴射する液体又は気体を別途用意する必要がなく、貯液槽内に発生したスカムを効率よく取り除くことができる。

また、本実施形態に係るスクラバでは、前記貯液槽には、前記循環ポンプが洗浄液を回収するための回収口が形成されており、前記送出ノズル及び前記回収口は、平面視において前記貯液槽の中央部分を挟んで前記スカム排出口と反対側に位置しており、当該スクラバは、上下方向において前記送出ノズルと前記回収口の間に位置する仕切板をさらに備え、前記仕切板は、前記貯液槽の前記送出ノズル側の内壁面から前記スカム排出口側の内壁面に向かって延び、前記貯液槽の前スカム記排出口側の内壁面とは離間するように設けられている。

この構成によれば、貯液槽に発生したスカムは、洗浄液の流れに沿ってスカム排出口に向かって流れやすくなり、ひいてはスカムを効率よく排出することができる。

また、本実施形態に係るスクラバでは、前記貯液槽は、前記スカムを前記スカム排出口に向かって案内する案内板を有する。

この構成によれば、効率よくスカム排出口からスカムを排出することができる。

１０ 洗浄ノズル
２０ 貯液槽
２６ 回収口
２７ 案内板
３０ 循環ポンプ
４０ 調整弁
５０ レベルセンサ
６０ スカム排出口
７０ 送出ノズル
８０ 仕切板
１００ スクラバ
１０１ スカム

Claims (5)

1. エンジンに再循環させる排ガスを洗浄するためのスクラバであって、
   排ガスに洗浄液を噴射する洗浄ノズルと、
   前記洗浄ノズルから噴射された洗浄液を受けて一時的に溜める貯液槽と、
   前記貯液槽に溜められた洗浄液を回収して前記洗浄ノズルに供給する循環ポンプと、
   前記貯液槽に溜められた洗浄液の液面高さが予め定められた基準高さとなるように、前記貯液槽から排出する洗浄液の排出量を調整する調整弁と、
   前記貯液槽の前記基準高さ位置よりも上方に位置する測定物に反応するレベルセンサと、
   前記貯液槽の前記基準高さ位置付近に設けられたスカム排出口と、
   前記レベルセンサが洗浄液の液面上に発生したスカムに反応したとき、前記貯液槽に溜められた洗浄液の液面に液体又は気体を噴射することにより、前記スカムを前記スカム排出口に向かって送り出す送出ノズルと、を備えている、スクラバ。
2. 前記送出ノズルは、前記循環ポンプが回収した洗浄液の一部を抽出して噴射する、請求項１に記載のスクラバ。
3. 前記送出ノズルは、前記エンジンに供給する掃気の一部又は前記エンジンから排出された排ガスの一部を抽出して噴射する、請求項１に記載のスクラバ。
4. 前記貯液槽には、前記循環ポンプが洗浄液を回収するための回収口が形成されており、
   前記送出ノズル及び前記回収口は、平面視において前記貯液槽の中央部分を挟んで前記スカム排出口と反対側に位置しており、
   当該スクラバは、上下方向において前記送出ノズルと前記回収口の間に位置する仕切板をさらに備え、
   前記仕切板は、前記貯液槽の前記送出ノズル側の内壁面から前記スカム排出口側の内壁面に向かって延び、前記貯液槽の前スカム記排出口側の内壁面とは離間するように設けられている、請求項１乃至３のうちいずれか一の項に記載のスクラバ。
5. 前記貯液槽は、前記スカムを前記スカム排出口に向かって案内する案内板を有する、請求項１乃至４のうちいずれか一の項に記載のスクラバ。
   

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