JP2024016635A - 排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無機塩等の固形物による排液管の損傷を防止する。【解決手段】排ガス処理装置は、筒状の吸収塔と噴霧部と排液管とを備える。吸収塔は、排ガスを導入する導入口と、排ガスを排出する排出口と、を有する。噴霧部は、排ガスを処理する液体を吸収塔内に噴霧する。排液管は、噴霧部から噴霧された液体を吸収塔から排出する。吸収塔の底面には、排液管に連通する排液口が設けられており、吸収塔内には、排液口に向かう固形物を捕捉するフィルターが導入口よりも鉛直方向での下方に配置される。【選択図】図１

Description

本開示は、排ガス処理装置に関する。

大気を汚染する硫黄酸化物等の有害物質を吸収する海水等の液体を用いて、石炭または重油等の化石燃料の燃焼により発生する排ガスを処理するスクラバー等の排ガス処理装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の装置は、排ガスの流入口および排出口を有する反応器と、反応器内に海水を噴射する噴射ユニットと、を備える。ここで、噴射ユニットから噴射された海水は、反応器内で排ガスの処理に供された後、反応器の底面に開口する排水口から排出される。

特開２０２２－５１６６３０号公報

特許文献１に記載の装置では、反応器の排ガスの流入口付近において、高温の排ガスが海水と接触するため、無機塩が析出しやすい。特許文献１に記載の装置では、このような無機塩が反応器の壁面に堆積した後に大きな塊となって排水口に侵入した場合、排水口に連通する排水管の損傷を招くという課題がある。

以上の課題を解決するために、本開示の一態様に係る排ガス処理装置は、排ガスを導入する導入口と、排ガスを排出する排出口と、を有する筒状の吸収塔と、排ガスを処理する液体を前記吸収塔内に噴霧する噴霧部と、前記噴霧部から噴霧された液体を前記吸収塔から排出する排液管と、を備え、前記吸収塔の底面には、前記排液管に連通する排液口が設けられており、前記吸収塔内には、前記排液口に向かう固形物を捕捉するフィルターが前記導入口よりも鉛直方向での下方に配置される。

第１実施形態の排ガス処理装置の概略図である。 図１中のＡ－Ａ線断面図である。 幹管および支持体を説明するための図である。 図１中のＢ－Ｂ線断面図である。 第１実施形態のフィルターに用いる構造体の平面図である。 第１実施形態のフィルターに用いる構造体の側面図である。 第２実施形態の排ガス処理装置のフィルターおよび支持体の位置関係を説明するための図である。 第２実施形態のフィルターの平面図である。 第２実施形態のフィルターに用いる第１構造体の平面図である。 図９に示す第１構造体の側面図である。 第２実施形態のフィルターに用いる第２構造体の平面図である。 図１１に示す第２構造体の側面図である。 第２実施形態のフィルターに用いる第３構造体の平面図である。 図１３に示す第３構造体の側面図である。

以下、添付図面を参照しながら本開示に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際のものと適宜異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

１．第１実施形態
図１は、第１実施形態の排ガス処理装置１の概略図である。排ガス処理装置１は、重油または石炭等の化石燃料の燃料により発生する排ガスを処理するサイクロン式のスクラバーである。排ガス処理装置１は、例えば、化石燃料の燃焼により排ガスを発生させる内燃機関または外燃機関を原動機として用いる船舶に搭載される。内燃機関は、例えば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンである。外燃機関は、例えば、蒸気機関または蒸気タービンである。

排ガス処理装置１での処理には、排ガスを処理する液体が用いられる。当該液体は、例えば、排ガスに含まれる硫黄酸化物等の有害物質を吸収する吸収液である。海洋を航行する船舶に排ガス処理装置１が搭載される場合、当該液体の典型例は、海水である。海水は、ＨＣＯ_３ ^－等のアルカリ成分を含んでおり、排ガスとの接触により、排ガスに含まれる二酸化硫黄等の硫黄酸化物を硫酸イオンとして無害化する。なお、以下では、排ガスを処理する液体を吸収液ということがある。

図１に示すように、排ガス処理装置１は、吸収塔１０と噴霧部２０と給液管３０とスワラ４０と排液管５０と支持体６０とフィルター７０と導入管８０とを備える。以下、図１に基づいて、排ガス処理装置１の各部の概略を説明する。

なお、以下では、吸収塔１０の中心軸ＬＣに沿う一方向が「Ｚ１方向」であり、Ｚ１方向とは反対方向が「Ｚ２方向」である。ここで、典型的には、中心軸ＬＣが鉛直線に平行な軸であり、Ｚ１方向が鉛直方向での上方であり、Ｚ２方向が鉛直方向での下方である。ただし、中心軸ＬＣは、排ガス処理装置１の設置姿勢または使用状況等に応じて、鉛直線に対して４５°以下の範囲内で傾斜する場合がある。また、以下では、単に「上方」とは、鉛直線に沿う方向での位置を示しており、鉛直上方および鉛直斜め上方の双方を概念として含む。同様に、単に「下方」とは、鉛直線に沿う方向での位置を示しており、鉛直下方および鉛直斜め下方の双方を概念として含む。また、以下では、中心軸ＬＣまわりの方向を「周方向」、中心軸ＬＣに直交する方向を「径方向」という場合がある。

吸収塔１０は、排ガスと吸収液とを接触させるための空間Ｓを内部空間として有する構造体である。吸収塔１０は、底面ＦＢと側壁ＷＳとを有しており、中心軸ＬＣまわりの有底筒状をなす。ここで、空間Ｓは、底面ＦＢおよび側壁ＷＳにより囲まれた空間である。

底面ＦＢおよび側壁ＷＳのそれぞれは、排ガスと処理前および処理後の処理液との双方に対して耐久性を有する材料で構成される。具体的には、底面ＦＢおよび側壁ＷＳを構成する材料として、例えば、ネバール黄銅等の銅合金、アルミニウムブラス等のアルミニウム合金、キュープロニッケル等のニッケル合金、ハステロイ（登録商標）、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ４ＬまたはＳＵＳ３１２等のステンレス鋼等が挙げられる。なお、底面ＦＢおよび側壁ＷＳのそれぞれは、前述の材料に限定されず、例えば、ＳＳ４００、JIS G 3106で規定されるＳＭ４００ＡまたはＳＭ４９０Ａ等の溶接構造用圧延鋼材等の鉄材で構成されてもよい。この場合、底面ＦＢおよび側壁ＷＳのそれぞれが排ガスと処理前および処理後の処理液との双方に対して耐久性を有するように、コーティングまたは塗装が適宜に施される。

吸収塔１０は、導入口１１と排出口１２と排液口１３とを有しており、空間Ｓには、噴霧部２０およびスワラ４０が配置される。

導入口１１は、吸収塔１０の中心よりも下方の位置で吸収塔１０の側壁ＷＳに開口しており、空間Ｓに排ガスを導入する。導入口１１には、導入管８０が接続される。導入管８０は、図示しない内燃機関または外燃機関の排気管に接続されており、導入口１１を介して当該排気管からの排ガスを空間Ｓに導入する。導入口１１を介して空間Ｓに導入された排ガスは、中心軸ＬＣまわりに旋回しながらＺ１方向に向けて流れる。導入管８０の詳細については、後に図２に基づいて説明する。

噴霧部２０は、吸収塔１０内に吸収液を噴霧する。これにより、吸収塔１０内で排ガスおよび吸収液が互いに接触する。

図１に示す例では、噴霧部２０が噴霧部２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有しており、噴霧部２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれが吸収塔１０内に吸収液を噴霧する。噴霧部２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、この順でＺ１方向に並んで配置される。噴霧部２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれは、幹管２１と複数の枝管２２と複数のノズル２３とを有する。

幹管２１は、吸収塔１０内で中心軸ＬＣに沿って延びており、給液管３０からの吸収液を複数の枝管２２に供給する。複数の枝管２２のそれぞれは、吸収塔１０内で幹管２１から側壁ＷＳに向けて径方向に延びており、幹管２１からの吸収液を少なくとも１つのノズル２３に供給する。複数のノズル２３のそれぞれは、枝管２２に設けられており、枝管２２からの吸収液を吸収塔１０内に所定の方向および範囲で噴霧する。

以上の噴霧部２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれは、適宜の構成により吸収塔１０に支持される。ここで、噴霧部２０ａの幹管２１は、支持体６０を介して吸収塔１０の底面ＦＢに支持される。支持体６０には、固形物を捕捉するフィルター７０が取り付けられる。当該固形物は、例えば、排ガス中の酸性成分と吸収液中のアルカリ成分との反応により生成される無機塩である。支持体６０およびフィルター７０の詳細については、後に図２から図６に基づいて説明する。

なお、噴霧部２０の構成は、図１に示す例に限定されず、例えば、噴霧部２０ｂおよび噴霧部２０ｃのうちの少なくとも一方を省略した構成であってもよいし、噴霧部２０ａ、２０ｂ、２０ｃに加えて他の１以上の噴霧部を追加した構成であってもよい。また、幹管２１および枝管２２のそれぞれの長さ、数または配置等の態様は、図１に示す例に限定されず、任意である。例えば、枝管２２が側壁ＷＳに接合されてもよい。さらに、ノズル２３の数、配置、噴霧方向および噴霧範囲等の態様は、特に限定されず、任意である。

給液管３０は、噴霧部２０に吸収液を供給するための配管であり、給液管３０の一端には、給液管３０内に吸収液を移送させるための図示しないポンプが接続される。例えば、海洋を航行する船舶に排ガス処理装置１が搭載される場合、当該ポンプが当該船舶の周囲の海水を吸引することにより、給液管３０内に海水が吸収液として移送される。

図１に示す例では、給液管３０が３つに分岐した給液管３０ａ、３０ｂ、３０ｃを有しており、給液管３０ａ、３０ｂ、３０ｃのそれぞれが吸収塔１０の側壁ＷＳを貫通する。給液管３０ａは、噴霧部２０ａに吸収液を供給するための配管であり、給液管３０ａには、噴霧部２０ａの幹管２１が接続される。給液管３０ｂは、噴霧部２０ｂに吸収液を供給するための配管であり、給液管３０ｂには、噴霧部２０ｂの幹管２１が接続される。給液管３０ｃは、噴霧部２０ｃに吸収液を供給するための配管であり、給液管３０ｃには、噴霧部２０ｃの幹管２１が接続される。

排出口１２は、吸収塔１０の底面ＦＢとは反対側の端に開口しており、空間Ｓから処理済みの排ガスを排出する。排出口１２には、外部空間に連通する図示しない排気筒が接続されており、空間Ｓの処理済みの排ガスは、排出口１２から当該排気筒を通じて外部空間に放出される。例えば、船舶に排ガス処理装置１が搭載される場合、当該排気筒は、当該船舶のファンネルに設けられる。

図１に示す例では、処理済みの排ガスがスワラ４０を介して排出口１２から排出される。スワラ４０は、排出口１２の近傍で吸収塔１０内に配置され、吸収液による処理後の排ガスに後述の旋回流と同方向の旋回流を生じさせる。スワラ４０通過後の排ガスは、排出口１２から排出される。なお、スワラ４０は、必要に応じて設けられ、省略されてもよい。また、吸収塔１０内には、スワラ４０に代えて、または、スワラ４０に加えて、噴霧部２０と排出口１２との間に、吸収液の液滴を排ガスから分離するデミスタが配置されてもよい。

排液口１３は、吸収塔１０の底面ＦＢに設けられる開口であり、空間Ｓから処理後の吸収液を排出する。排液口１３には、排液管５０を介して、図示しないガスシールチャンバー等のタンクを含む水処理システムが接続される。当該タンクには、処理後の吸収液が貯留される。当該水処理システムは、当該タンク内の吸収液のｐＨおよび溶存酸素量が所定の基準を満たす場合、当該タンク内の吸収液を海洋等に放出する。なお、当該水処理システムは、当該タンク内の吸収液を海洋等に放出せずに給液管３０に戻して再利用してもよい。すなわち、排ガス処理装置１は、処理後の吸収液を廃棄するオープンループ型であってもよいし、処理後の吸収液を再利用するクローズドループ型であってもよい。また、排ガス処理装置１は、オープンループとクローズドループとを切り替えるハイブリッド型であってもよい。

排液管５０は、排液口１３に連通する配管である。図１に示す例では、排液管５０の途中が屈曲または湾曲する。排液管５０は、処理後の処理液に対して耐久性を有する材料で構成される。具体的には、排液管５０を構成する材料として、特に限定されないが、吸収塔１０を構成する材料と同様の材料を用いることができる。ここで、排液管５０の低コスト化を図る観点から、例えば、ＳＳ４００、JIS G 3106で規定されるＳＭ４００ＡまたはＳＭ４９０Ａ等の溶接構造用圧延鋼材等の鉄材で構成された鋼管の内周面にポリエチレン等の樹脂のコーティングを施した配管が排液管５０として好適に用いられる。なお、排液管５０の形状は、図１に示す例に限定されず、任意である。

図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。図２では、中心軸ＬＣに直交し、かつ、導入口１１を通る平面で吸収塔１０を切断した断面が示される。なお、図２では、見易さの観点から、フィルター７０が二点鎖線で簡略的に示される。

図２に示すように、吸収塔１０の中心軸ＬＣに沿う方向にみて、導入管８０の延長線が中心軸ＬＣに重ならない向きで、導入管８０が吸収塔１０に接続される。このため、導入管８０から導入口１１を介して吸収塔１０内に導入される排ガスは、吸収塔１０の側壁ＷＳに沿って中心軸ＬＣまわりに旋回しながら排出口１２に向かって流れる。図２に示す例では、Ｚ２方向にみて、導入管８０は、時計回りに排ガスの旋回流を生じさせる。

図３は、幹管２１および支持体６０を説明するための図である。図３では、幹管２１および支持体６０を中心軸ＬＣに直交する方向にみた図が示される。なお、図２では、見易さの観点から、フィルター７０が二点鎖線で簡略的に示される。

図３に示すように、吸収塔１０の底面ＦＢには、排液口１３が開口する。排液口１３に対してＺ１方向の位置には、幹管２１が配置される。幹管２１は、支持体６０を介して底面ＦＢに支持される。ここで、支持体６０は、幹管２１および底面ＦＢのそれぞれに溶接等により固定される。

図３に示す例では、排液口１３の幅は、幹管２１の幅よりも大きい。なお、排液口１３の幅は、幹管２１の幅以下であってもよい。また、排液口１３の形状および幹管２１の断面形状は、図３に示す例に限定されず、任意である。

図４は、図１中のＢ－Ｂ線断面図である。図４では、Ｚ２方向にみた支持体６０およびフィルター７０が示される。なお、図４では、説明の便宜上、フィルター７０の一部が実線で示され、フィルター７０の残部が二点鎖線で簡略的に示される。

図４に示すように、支持体６０は、４個の支持部材６１を備える。

４個の支持部材６１のそれぞれは、中心軸ＬＣから径方向に延びるとともに、底面ＦＢに交差する方向に広がる板状をなす。４個の支持部材６１は、中心軸ＬＣまわりに等角度間隔に配置される。すなわち、４個の支持部材６１のうち、周方向に隣り合う２個の支持部材６１のなす角度は、９０°である。また、４個の支持部材６１のそれぞれは、底面ＦＢおよび幹管２１のそれぞれに溶接等により接合される。

なお、支持体６０の構成は、図４に示す例に限定されない。例えば、支持体６０を構成する支持部材６１の数は、３個以下または５個以上であってもよい。また、支持部材６１の形状は、板状に限定されず、例えば、棒状等であってもよい。さらに、支持体６０は、底面ＦＢに固定されずに側壁ＷＳに固定されてもよい。また、複数の支持部材６１は、中心軸ＬＣまわりに等角度間隔で配置されなくてもよい。

以上の支持体６０が底面ＦＢ上に配置された構成では、Ｚ２方向にみて、排液口１３は、４個の開口に分割されるように支持体６０の隙間から露出する。

フィルター７０は、導入口１１よりも鉛直方向での下方に配置され、排液口１３に向かう所定径以上の固形物を捕捉する構造体である。フィルター７０は、所定径以上の固形物の通過を阻止しつつ液体および所定径未満の固形物の通過を許容する複数の孔７２を有する。

フィルター７０は、排液口１３の前述の４個の開口に対応する４個の構造体７１＿１～７１＿４を有する。４個の構造体７１＿１～７１＿４のそれぞれは、複数の孔７２を有する。４個の構造体７１＿１～７１＿４は、配置が異なること以外は、互いに同一構成である。なお、図４では、フィルター７０を構成する４個の構造体７１＿１～７１＿４のうち、構造体７１＿１が実線で示され、構造体７１＿２～７１＿４のそれぞれが二点鎖線で簡略的に示される。以下では、構造体７１＿１～７１＿４のそれぞれを構造体７１という場合がある。構造体７１の構成については、後に図５および図６に基づいて詳述する。

４個の構造体７１＿１～７１＿４は、この順で、吸収塔１０の中心軸ＬＣを中心として反時計まわりに並んで配置される。ここで、４個の構造体７１＿１～７１＿４は、支持体６０を介して互いに分割される。より具体的には、構造体７１は、周方向で隣り合う２個の支持部材６１の間に配置される。すなわち、４個の支持部材６１および４個の構造体７１は、支持部材６１および構造体７１が周方向に交互に並ぶように配置される。

構造体７１は、周方向に隣り合う２個の支持部材６１のそれぞれに溶接等により固定される。ここで、構造体７１と当該２個の支持部材６１のそれぞれとの間、構造体７１と底面ＦＢとの間、および、構造体７１と幹管２１との間のそれぞれには、所定径以上の固形物の通過を阻止しつつ液体および所定径未満の固形物の通過を許容する隙間が設けられる。このように、４個の構造体７１＿１～７１＿４は、底面ＦＢと噴霧部２０ａの幹管２１と４個の支持部材６１と協働して、排液口１３への所定径以上の固形物の侵入を阻止する。

図５は、第１実施形態のフィルター７０に用いる構造体７１の平面図である。図６は、第１実施形態のフィルター７０に用いる構造体７１の側面図である。図５および図６では、構造体７１が実線で示されるとともに、支持部材６１の板面および底面ＦＢが二点鎖線で示される。

構造体７１は、略板状をなしており、図５に示すように、厚さ方向にみて台形をなす。構造体７１は、複数の孔７２を有する。図５に示す例では、孔７２が長孔であり、孔７２の幅Ｗが所定径以上の固形物の通過を阻止しつつ液体および所定径未満の固形物の通過を許容する程度である。

詳細に説明すると、構造体７１は、１対の第１部材７１ａと複数の第２部材７１ｂと４個の取付部材７１ｃとを有する。これらは、吸収塔１０と同様、排ガスと処理前および処理後の処理液との双方に対して耐久性を有する材料で構成される。具体的には、構造体７１を構成する材料として、例えば、ネバール黄銅等の銅合金、アルミニウムブラス等のアルミニウム合金、キュープロニッケル等のニッケル合金、ハステロイ（登録商標）、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ４ＬまたはＳＵＳ３１２等のステンレス鋼等が挙げられる。

１対の第１部材７１ａのそれぞれは、棒状をなす。１対の第１部材７１ａのそれぞれの横断面は、Ｌ字状をなす。１対の第１部材７１ａは、台形の上底および下底以外の対辺に沿って配置される。１対の第１部材７１ａの間には、台形の上底および下底に平行な方向に延びて複数の第２部材７１ｂが架け渡されており、複数の第２部材７１ｂのそれぞれの両端が１対の第１部材７１ａに溶接等により接合される。複数の第２部材７１ｂのそれぞれの横断面は、円形をなす。また、１対の第１部材７１ａのそれぞれには、２個の取付部材７１ｃが溶接等により接合される。各取付部材７１ｃは、図６に示すように、第１部材７１ａから突出する。

なお、第１部材７１ａおよび第２部材７１ｂのそれぞれの横断面形状は、図示の例に限定されず、任意である。また、第２部材７１ｂの数は、図示の例に限定されず、任意である。さらに、取付部材７１ｃの位置、形状または数等の態様は、図示の例に限定されず、任意である。また、第１部材７１ａと第２部材７１ｂと取付部材７１ｃとのうちの少なくとも２つは、金属板の折り曲げ加工等により一体で構成されてもよい。

このような構造体７１において、図５に示すように、１対の第１部材７１ａと隣り合う２個の第２部材７１ｂとで囲まれる空間が孔７２を構成する。図５に示す例では、複数の第２部材７１ｂが等間隔で平行に互いに平行に配置されており、複数の孔７２の幅Ｗが互いに等しい。なお、複数の第２部材７１ｂが等間隔で配置されなくてもよいし、複数の第２部材７１ｂが互いに平行でなくともよい。

フィルター７０の有する複数の孔７２の合計断面積（開口面積の合計）は、排液口１３の断面積（開口面積）よりも大きいことが好ましい。この場合、フィルター７０の設置しない構成と遜色ない排液性を実現することができる。なお、当該合計断面積は、複数の孔７２と隙間ｄ１、ｄ２、ｄ３との合計断面積であってもよい。

より具体的には、複数の孔７２の合計断面積をＳ１とし、排液口１３の断面積をＳ２としたとき、Ｓ１／Ｓ２≧２の関係を満たすことが好ましい。このような関係を満たす場合、フィルター７０の設置しない構成と遜色ない排液性を実現することが容易である。これに対し、Ｓ１／Ｓ２が小さすぎると、フィルター７０の孔７２の幅等によっては、フィルター７０の設置しない構成に比べて排液性の低下を招く場合がある。一方、Ｓ１／Ｓ２が大きすぎると、フィルター７０の形状等によっては、フィルター７０に必要な機械的強度の確保が難しい。

複数の孔７２のそれぞれの幅Ｗは、４０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることがより好ましく、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。幅Ｗをこのような範囲内とすることにより、排液管５０を損傷し得る大きさの固形物の排液口１３への侵入が好適に防止される。これに対し、幅Ｗが小さすぎると、フィルター７０の機械的強度の確保と排液性との両立が難しい。一方、幅Ｗが大きすぎると、排液管５０の構成によっては、固形物による排液管５０の損傷が生じやすくなる傾向を示す。

また、構造体７１では、取付部材７１ｃが支持部材６１に溶接等により接合される。これにより、構造体７１が支持体６０に固定される。ここで、図５に示すように、第１部材７１ａが支持部材６１の板面に沿って配置されており、第１部材７１ａと支持部材６１との間には、隙間ｄ１が設けられる。隙間ｄ１は、所定径以上の固形物の通過を阻止しつつ液体および所定径未満の固形物の通過を許容することが好ましい。すなわち、隙間ｄ１の大きさは、幅Ｗと同様の範囲であることが好ましい。なお、隙間ｄ１は、必要に応じて設けられ、省略されてもよい。

また、複数の第２部材７１ｂのうち最も底面ＦＢに近い第２部材７１ｂは、底面ＦＢに沿って配置されており、最も底面ＦＢに近い第２部材７１ｂと底面ＦＢとの間には、隙間ｄ２が設けられる。隙間ｄ２は、所定径以上の固形物の通過を阻止しつつ液体および所定径未満の固形物の通過を許容することが好ましい。すなわち、隙間ｄ２の大きさは、幅Ｗと同様の範囲であることが好ましい。なお、隙間ｄ２は、必要に応じて設けられ、省略されてもよい。

さらに、複数の第２部材７１ｂのうち最も幹管２１に近い第２部材７１ｂは、幹管２１の端面に沿って配置されており、最も幹管２１に近い第２部材７１ｂと幹管２１との間には、隙間ｄ３が設けられる。隙間ｄ３は、所定径以上の固形物の通過を阻止しつつ液体および所定径未満の固形物の通過を許容することが好ましい。すなわち、隙間ｄ３の大きさは、幅Ｗと同様の範囲であることが好ましい。なお、隙間ｄ３は、必要に応じて設けられ、省略されてもよい。

以上のように、排ガス処理装置１は、筒状の吸収塔１０と噴霧部２０と排液管５０とを備える。吸収塔１０は、排ガスを導入する導入口１１と、排ガスを排出する排出口１２と、を有する。噴霧部２０は、排ガスを処理する液体を吸収塔１０内に噴霧する。排液管５０は、噴霧部２０から噴霧された液体を吸収塔１０から排出する。

ここで、吸収塔１０の底面ＦＢには、排液管５０に連通する排液口１３が設けられる。そして、吸収塔１０内には、排液口１３に向かう固形物を捕捉するフィルター７０が導入口１１よりも鉛直方向での下方に配置される。

以上の排ガス処理装置１では、排液口１３に向かう固形物を捕捉するフィルター７０が吸収塔１０内の導入口１１よりも鉛直方向での下方に配置されるので、吸収塔１０内で発生した無機塩等の固形物が排液口１３を介して排液管５０に侵入することがフィルター７０により低減される。このため、排液管５０を安価な材料で構成しても、当該固形物による排液管５０の損傷を低減することができる。

本実施形態では、前述のように、フィルター７０は、複数の孔７２を有する。ここで、複数の孔７２の合計断面積が排液口１３の断面積よりも大きい場合、フィルター７０の設置しない構成と遜色ない排液性を実現することができる。なお、孔７２は、隣り合う２個の第２部材７１ｂの間に形成される隙間ともいえる。

また、前述のように、複数の孔７２の合計断面積をＳ１とし、排液口１３の断面積をＳ２としたとき、Ｓ１／Ｓ２≧２の関係を満たす場合、フィルター７０の設置しない構成と遜色ない排液性を実現することが容易である。これに対し、Ｓ１／Ｓ２が小さすぎると、フィルター７０の孔７２の幅等によっては、フィルター７０の設置しない構成に比べて排液性の低下を招く場合がある。一方、Ｓ１／Ｓ２が大きすぎると、フィルター７０の形状等によっては、フィルター７０に必要な機械的強度の確保が難しいだけでなく、通過を許容すべきでない大きさの無機塩等の固形物がフィルター７０を通過する可能性がある。また、Ｓ１／Ｓ２が大きすぎると、フィルター７０の大型化を図ったうえで孔７２の数を多くする必要があるので、フィルター７０の高コスト化を招くという問題もある。

さらに、前述のように、複数の孔７２のそれぞれの幅Ｗは、４０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることがより好ましく、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。幅Ｗをこのような範囲内とすることにより、排液管５０を損傷し得る大きさの固形物の排液口１３への侵入が好適に防止される。

また、前述のように、フィルター７０と吸収塔１０の底面ＦＢとの間には、隙間ｄ２が設けられる。このため、吸収塔１０の底面ＦＢに沿って液体を効率的に排液口１３に導くことができる。また、フィルター７０を吸収塔１０の底面ＦＢに溶接等により接合しないことにより、フィルター７０を溶接等により吸収塔１０に固定する作業において、吸収塔１０の外側から溶接焼けの除去等の作業が不要となるので、当該作業の範囲を限定したり当該作業の効率化を図ったりすることができる。

さらに、前述のように、導入口１１から吸収塔１０内に導入された排ガスは、吸収塔１０の中心軸ＬＣまわりに旋回しながら排出口１２に向かって流れる。このため、局所的な無機塩の発生を低減することができる。この結果、固形物の小粒化を図ることができる。

また、前述のように、排ガス処理装置１は、給液管３０をさらに備える。給液管３０は、吸収塔１０の側壁ＷＳを貫通し、噴霧部２０に液体を供給する。噴霧部２０は、幹管２１と複数の枝管２２と複数のノズル２３とを有する。幹管２１は、吸収塔１０内で給液管３０から吸収塔１０の中心軸ＬＣに沿って延びる。複数の枝管２２のそれぞれは、吸収塔１０内で幹管２１から吸収塔１０の側壁ＷＳに向けて延びる。複数のノズル２３は、吸収塔１０内で複数の枝管２２のそれぞれに少なくとも１つずつ設けられる。

以上の構成の噴霧部２０では、吸収塔１０内を旋回する排ガスに対して液体を効率的に接触させることができる。この結果、排ガスの処理効率を向上させることができる。また、幹管２１が排液口１３に対して鉛直方向での上方に配置されるので、幹管２１を支持する支持体６０にフィルター７０を固定することができる。このため、フィルター７０を吸収塔１０の底面ＦＢに溶接等により接合する必要がないので、フィルター７０を溶接等により吸収塔１０に固定する作業において、吸収塔１０の外側から溶接焼けの除去等の作業が不要となるので、当該作業の範囲を限定したり当該作業の効率化を図ったりすることができる。

また、前述のように、フィルター７０は、吸収塔１０の中心軸ＬＣまわりに並んで配置される複数の構造体７１＿１～７１＿４を有する。このため、幹管２１を吸収塔１０に設置した後であっても、中心軸ＬＣまわりの筒状の構造体を用いてフィルターを構成する場合に比べて、容易にフィルター７０を吸収塔１０内に設置することができる。

さらに、前述のように、排ガス処理装置１は、支持体６０をさらに備える。支持体６０は、吸収塔１０の底面ＦＢと幹管２１とのそれぞれに接合される。このため、幹管２１を吸収塔１０に安定的に設置することができる。また、フィルター７０を支持体６０に固定することにより、フィルター７０を吸収塔１０の底面ＦＢに溶接等により接合する必要がない。このため、フィルター７０を溶接等により吸収塔１０に固定する作業において、吸収塔１０の外側から溶接焼けの除去等の作業が不要となるので、当該作業の範囲を限定したり当該作業の効率化を図ったりすることができる。

また、前述のように、複数の構造体７１＿１～７１＿４は、支持体６０を介して分割して配置される。このため、支持体６０を覆う構成のフィルターに比べて、フィルター７０を容易に設置することができる。

２．第２実施形態
以下、本開示の第２実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用および機能が前述の実施形態と同様である要素については、前述の実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図７は、第２実施形態の排ガス処理装置１Ａのフィルター７０Ａおよび支持体６０の位置関係を説明するための図である。図８は、第２実施形態のフィルター７０Ａの平面図である。排ガス処理装置１Ａは、フィルター７０に代えてフィルター７０Ａを備えること以外は、前述の第１実施形態の排ガス処理装置１と同様に構成される。なお、図７では、説明の便宜上、フィルター７０Ａが二点鎖線で簡略的に示される。

フィルター７０Ａは、図７および図８に示すように、支持体６０を覆う。図７および図８に示す例では、フィルター７０Ａは、Ｚ２方向に開放する略箱状をなす。図８に示すように、フィルター７０Ａは、所定径以上の固形物の通過を阻止しつつ液体および所定径未満の固形物の通過を許容する複数の孔７２Ａを有する。

フィルター７０Ａは、４個の第１構造体７３＿１～７３＿４と４個の第２構造体７４＿１～７４＿４と４個の第３構造体７５＿１～７５＿４とを有する。

４個の第１構造体７３＿１～７３＿４は、この順で、吸収塔１０の中心軸ＬＣを中心として反時計まわりに並んで配置される。ここで、４個の第１構造体７３＿１～７３＿４のそれぞれは、周方向で隣り合う２個の支持部材６１の間に跨るように配置される。４個の第１構造体７３＿１～７３＿４は、配置が異なること以外は、互いに同一構成である。なお、以下では、第１構造体７３＿１～７３＿４のそれぞれを第１構造体７３という場合がある。第１構造体７３の構成については、後に図９および図１０に基づいて詳述する。

４個の第２構造体７４＿１～７４＿４は、この順で、吸収塔１０の中心軸ＬＣを中心として反時計まわりに並んで配置される。ここで、４個の第２構造体７４＿１～７４＿４のそれぞれは、周方向で隣り合う２個の第１構造体７３の間の隙間の一部を埋めるように配置される。４個の第２構造体７４＿１～７４＿４は、配置が異なること以外は、互いに同一構成である。なお、以下では、第２構造体７４＿１～７４＿４のそれぞれを第２構造体７４という場合がある。第２構造体７４の構成については、後に図１１および図１２に基づいて詳述する。

４個の第３構造体７５＿１～７５＿４は、この順で、吸収塔１０の中心軸ＬＣを中心として反時計まわりに並んで配置される。ここで、４個の第３構造体７５＿１～７５＿４のそれぞれは、４個の第２構造体７４＿１～７４＿４とは異なる領域で、周方向で隣り合う２個の第１構造体７３の間の隙間の一部を埋めるように配置される。４個の第３構造体７５＿１～７５＿４は、配置が異なること以外は、互いに同一構成である。なお、以下では、第３構造体７５＿１～７５＿４のそれぞれを第３構造体７５という場合がある。第３構造体７５の構成については、後に図１３および図１４に基づいて詳述する。

第１構造体７３、第２構造体７４および第３構造体７５のそれぞれは、例えば、排ガスと処理前および処理後の処理液との双方に対して耐久性を有する材料で構成される。具体的には、第１構造体７３を構成する材料として、例えば、ネバール黄銅等の銅合金、アルミニウムブラス等のアルミニウム合金、キュープロニッケル等のニッケル合金、ハステロイ（登録商標）、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ４ＬまたはＳＵＳ３１２等のステンレス鋼等が挙げられる。また、第１構造体７３、第２構造体７４および第３構造体７５のそれぞれは、例えば、金属板の折り曲げ加工と溶接とを適宜に組み合わせることにより得られる。

図９は、第２実施形態のフィルター７０Ａに用いる第１構造体７３の平面図である。図１０は、図９に示す第１構造体７３の側面図である。図９では、Ｚ２方向にみた第１構造体７３が示されるとともに、支持部材６１の板面が二点鎖線で示される。図１０では、図９中の矢印Ｃの方向にみた第１構造体７３が示される。矢印Ｃの方向は、中心軸ＬＣに直交する方向である。

図９に示すように、第１構造体７３は、天板７３ａと側板７３ｂと突出部７３ｃと１対の突出部７３ｄとを有する。

天板７３ａは、中心軸ＬＣに交差する方向に広がる板状をなす。天板７３ａは、複数の孔７２Ａを有する。天板７３ａは、Ｚ１方向またはＺ２方向にみて、周方向に隣り合う２個の支持部材６１に沿う１対の縁部７３ａ２を有する。当該１対の縁部７３ａ２は、当該２個の支持部材６１に溶接等により接合される。側板７３ｂは、天板７３ａの径方向での外方での端からＺ２方向に延びており、径方向に交差する方向に広がる板状をなす。側板７３ｂは、複数の孔７２Ａを有する。突出部７３ｃは、天板７３ａの径方向での内方での端からＺ１方向に延びており、幹管２１の外周面に沿うように湾曲した形状をなす。１対の突出部７３ｄは、図９に示すように、Ｚ１方向またはＺ２方向にみて、側板７３ｂに隣り合う位置で、側板７３ｂに直交する方向に広がる板状をなす。また、１対の突出部７３ｄは、図１０に示すように、天板７３ａからＺ１方向に突出する。

ここで、側板７３ｂのＺ２方向での端は、底面ＦＢに沿って配置されており、当該端と底面ＦＢとの間には、隙間ｄ２が設けられる。隙間ｄ２は、所定径以上の固形物の通過を阻止しつつ液体および所定径未満の固形物の通過を許容することが好ましい。なお、隙間ｄ２は、必要に応じて設けられ、省略されてもよい。

図１１は、第２実施形態のフィルター７０Ａに用いる第２構造体７４の平面図である。図１２は、図１１に示す第２構造体７４の側面図である。図１１では、Ｚ２方向にみた第２構造体７４が示されるとともに、支持部材６１および側板７３ｂが二点鎖線で示される。図１２では、図１１中の矢印Ｄの方向にみた第２構造体７４が示される。矢印Ｄの方向は、中心軸ＬＣに直交する方向である。

図１１に示すように、第２構造体７４は、側板７４ａと突出部７４ｂと突出部７４ｃとを有する。

側板７４ａは、周方向に隣り合う２個の第１構造体７３の側板７３ｂの間に設けられる開口を塞ぐように、Ｚ１方向またはＺ２方向にみて直角に折り曲げた板状をなす。側板７４ａは、複数の孔７２Ａを有する。側板７４ａの径方向での両端のそれぞれには、縁部７４ａ１が設けられる。縁部７４ａ１は、第１構造体７３の側板７３ｂに溶接等により接合される。突出部７４ｂは、側板７４ａの折り曲げ部からＺ１方向に突出する。突出部７４ｃは、側板７４ａの折り曲げ部から径方向での内方に突出する。突出部７４ｃの径方向での内方の端には、縁部７４ｃ１が設けられる。縁部７４ｃ１は、支持部材６１の径方向での外方の端の縁部に溶接等により接合される。

ここで、側板７４ａのＺ２方向での端は、底面ＦＢに沿って配置されており、当該端と底面ＦＢとの間には、隙間ｄ２が設けられる。隙間ｄ２は、所定径以上の固形物の通過を阻止しつつ液体および所定径未満の固形物の通過を許容することが好ましい。なお、隙間ｄ２は、必要に応じて設けられ、省略されてもよい。

図１３は、第２実施形態のフィルター７０Ａに用いる第３構造体７５の平面図である。図１３に示す第３構造体７５の側面図である。図１３では、Ｚ２方向にみた第３構造体７５が示されるとともに、突出部７３ｄ、７４ｂが二点鎖線で示される。図１４では、図１３中の矢印Ｅの方向にみた第３構造体７５が示される。矢印Ｅの方向は、中心軸ＬＣに直交する方向である。

図１３に示すように、第３構造体７５は、天板７５ａと１対の突出部７５ｂと突出部７５ｃとを有する。

天板７５ａは、周方向に隣り合う２個の第１構造体７３の天板７３ａの間に設けられる開口を塞ぐように、Ｚ１方向またはＺ２方向に直交する方向に広がる板状をなす。天板７５ａの径方向での外方の端には、突出部７５ｂが接続される。突出部７５ｂは、天板７５ａからＺ１方向に突出しており、前述の第２構造体７４の突出部７４ｂに溶接等により接合される。天板７５ａの周方向での両端のそれぞれには、突出部７５ｃが接続される。突出部７５ｃは、天板７５ａからＺ１方向に突出しており、前述の第１構造体７３の突出部７３ｄに溶接等により接合される。

フィルター７０Ａの有する複数の孔７２Ａの合計断面積（開口面積の合計）は、排液口１３の断面積（開口面積）よりも大きいことが好ましい。この場合、フィルター７０Ａの設置しない構成と遜色ない排液性を実現することができる。なお、当該合計断面積は、複数の孔７２Ａと隙間ｄ１、ｄ２、ｄ３との合計断面積であってもよい。

より具体的には、複数の孔７２Ａの合計断面積をＳ１とし、排液口１３の断面積をＳ２としたとき、Ｓ１／Ｓ２≧２の関係を満たすことが好ましい。このような関係を満たす場合、フィルター７０Ａの設置しない構成と遜色ない排液性を実現することが容易である。

複数の孔７２Ａのそれぞれの幅Ｗは、４０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることがより好ましく、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。幅Ｗをこのような範囲内とすることにより、排液管５０を損傷し得る大きさの固形物の排液口１３への侵入が好適に防止される。これに対し、幅Ｗが小さすぎると、フィルター７０Ａの機械的強度の確保と排液性との両立が難しい。一方、幅Ｗが大きすぎると、排液管５０の構成によっては、固形物による排液管５０の損傷が生じやすくなる傾向を示す。

以上の第２実施形態によっても、排液管５０を安価な材料で構成しても、当該固形物による排液管５０の損傷を低減することができる。本実施形態では、前述のように、フィルター７０Ａが支持体６０を覆う。このため、フィルター７０Ａを通過すべき固形物が支持体６０により滞留することが防止される。

３．変形例
以上の各実施態様は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は相矛盾しない限り適宜に併合され得る。

３－１．変形例１
排ガス処理装置を搭載する船舶は、海洋を航行する船舶に限定されず、淡水域を航行する船舶であってもよい。この場合、船舶の周囲から吸引した水に水酸化ナトリウムまたは水酸化マグネシウム等の水酸化物を添加することにより得た液体がアルカリ成分を含む吸収液として用いられてもよい。また、排ガスの処理に用いる液体は、排ガスに所望の処理を施すことが可能であればよく、アルカリ性水溶液に限定されない。

３－２．変形例２
排ガス処理装置は、船舶に搭載される態様に限定されず、例えば、工場等に設定されてもよい。

３－３．変形例３
排ガス処理装置は、サイクロン式のスクラバーに限定されず、例えば、サイクロン方式以外のスクラバーであってもよい。例えば、導入管８０の延長線が中心軸ＬＣに交差してもよい。

１…排ガス処理装置、１Ａ…排ガス処理装置、１０…吸収塔、１１…導入口、１２…排出口、１３…排液口、２０…噴霧部、２０ａ…噴霧部、２０ｂ…噴霧部、２０ｃ…噴霧部、２１…幹管、２２…枝管、２３…ノズル、３０…給液管、３０ａ…給液管、３０ｂ…給液管、３０ｃ…給液管、４０…スワラ、５０…排液管、６０…支持体、６１…支持部材、７０…フィルター、７０Ａ…フィルター、７１…構造体、７１＿１…構造体、７１＿２…構造体、７１ａ…第１部材、７１ｂ…第２部材、７１ｃ…取付部材、７２…孔、７２Ａ…孔、７３…第１構造体、７３＿１…第１構造体、７３ａ…天板、７３ａ２…縁部、７３ｂ…側板、７３ｃ…突出部、７３ｄ…突出部、７４…第２構造体、７４＿１…第２構造体、７４ａ…側板、７４ａ１…縁部、７４ｂ…突出部、７４ｃ…突出部、７４ｃ１…縁部、７５…第３構造体、７５＿１…第３構造体、７５ａ…天板、７５ｂ…突出部、７５ｃ…突出部、８０…導入管、Ｃ…矢印、Ｄ…矢印、Ｅ…矢印、ＦＢ…底面、ＬＣ…中心軸、Ｓ…空間、Ｗ…幅、ＷＳ…側壁、ｄ１…隙間、ｄ２…隙間、ｄ３…隙間。

Claims (11)

1. 排ガスを導入する導入口と、排ガスを排出する排出口と、を有する筒状の吸収塔と、
   排ガスを処理する液体を前記吸収塔内に噴霧する噴霧部と、
   前記噴霧部から噴霧された液体を前記吸収塔から排出する排液管と、を備え、
   前記吸収塔の底面には、前記排液管に連通する排液口が設けられており、
   前記吸収塔内には、前記排液口に向かう固形物を捕捉するフィルターが前記導入口よりも鉛直方向での下方に配置される、
   排ガス処理装置。
2. 前記フィルターは、複数の孔または複数の隙間を有し、
   前記複数の孔または前記複数の隙間の合計断面積は、前記排液口の断面積よりも大きい、
   請求項１に記載の排ガス処理装置。
3. 前記複数の孔または前記複数の隙間の合計断面積をＳ１とし、前記排液口の断面積をＳ２としたとき、
   Ｓ１／Ｓ２≧２の関係を満たす、
   請求項２に記載の排ガス処理装置。
4. 前記複数の孔または前記複数の隙間のそれぞれの幅は、４０ｍｍ以下である、
   請求項２または３に記載の排ガス処理装置。
5. 前記フィルターと前記吸収塔の底面との間には、隙間が設けられる、
   請求項１に記載の排ガス処理装置。
6. 前記導入口から前記吸収塔内に導入された排ガスは、前記吸収塔の中心軸まわりに旋回しながら前記排出口に向かって流れる、
   請求項１に記載の排ガス処理装置。
7. 前記吸収塔の側壁を貫通し、前記噴霧部に液体を供給する給液管をさらに備え、
   前記噴霧部は、
   前記吸収塔内で前記給液管から前記吸収塔の中心軸に沿って延びる幹管と、
   前記吸収塔内で前記幹管から前記吸収塔の側壁に向けて延びる複数の枝管と、
   前記吸収塔内で前記複数の枝管のそれぞれに少なくとも１つずつ設けられる複数のノズルと、を有する、
   請求項６に記載の排ガス処理装置。
8. 前記フィルターは、複数の孔または前記複数の隙間を有する板状の複数の構造体を有する、
   請求項７に記載の排ガス処理装置。
9. 前記吸収塔の底面と前記幹管とのそれぞれに接合される支持体をさらに備え、
   前記フィルターは、前記支持体に接合される、
   請求項８に記載の排ガス処理装置。
10. 前記複数の構造体は、前記支持体を介して分割して配置される、
    請求項９に記載の排ガス処理装置。
11. 前記フィルターは、前記支持体を覆う、
    請求項９に記載の排ガス処理装置。

Images