JP3829184B2 - 排ガス処理方法及び排ガス処理装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、特にディーゼルエンジンや火力発電所などから排出される、NOx及びSOxを主成分として含有する排ガスの処理方法及び処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
船舶などにおいては高い熱交換率を有するディーゼルエンジンが主な動力源として用いられている。しかしながら、このようなディーゼルエンジンはスモッグや酸性雨などの原因となるNOx及びSOxを排出するとともに、人体に対して種々のアレルギー性疾患を生ぜしめる微粒子を排出する。また、火力発電所などからも上述したような人体に有害な排ガスを放出する。したがって、このような微粒子を含む排ガスを如何にして処理するのかが重大な問題となっている。特に船舶用のディーゼルエンジンは、自動車用エンジンなどと比べた場合、極めて大きな排気量を有するため、前述した排ガス処理が急務となっている。
【0003】
かかる観点より、SCR(selective catalytic reduction)なる方法が開発され、ディーゼルエンジンから排出される、特にNOxを低減するために用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、SCR法によってもNOxの低減効果は十分でないとともに、その他のSOxなどの排ガスを十分に除去することができないでいた。したがって、このようなSCR法に代わる新規な排ガス処理方法の出現が望まれていた。
【0005】
本発明は、特にディーゼルエンジンより排出される、NOx及びSOxを主成分として含む排ガスを効果的に処理して低減することのできる、新規な排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、排ガスを第1の処理室に導入し、前記排ガスの搬送方向と対向するようにして流体を散布する第1の工程と、前記排ガスを酸性溶液が充填された第2の処理室に導入し、前記酸性溶液中で電気分解する第2の工程と、前記排ガスをアルカリ性溶液が充填された第3の処理室に導入し、前記アルカリ溶液中で電気分解する第3の工程と、を含み、前記第2の処理室と前記第3の処理室とは同一の電気分解槽内に設けられるとともに、前記第2の処理室と前記第3の処理室とは所定の透析膜で離隔され、前記酸性溶液中に正極を配置し、前記アルカリ溶液中に負極を配置することにより前記排ガスの電気分解を行い、前記第2の工程と前記第3の工程とを同時に行うようにしたことを特徴とする、排ガス処理方法に関する。
【0007】
また、本発明は、導入された排ガスの、搬送方向と対向するようにして流体を散布するように構成された第1の処理室と、酸性溶液が充填され、前記排ガスを前記酸性溶液中で電気分解する第2の処理室と、アルカリ性溶液が充填され、前記排ガスを前記アルカリ溶液中で電気分解する第3の処理室と、を具え、前記第2の処理室と前記第3の処理室とは同一の電気分解槽内に設けられるとともに、前記第2の処理室と前記第3の処理室とは所定の透析膜で離隔され、前記酸性溶液中に正極を配置し、前記アルカリ溶液中に負極を配置することにより前記排ガスの電気分解を行うことを特徴とする、排ガス処理装置に関する。
【0008】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、第1の処理室から第3の処理室を有する排ガス処理装置を準備し、処理すべき排ガスを第1の処理室における第1の工程から第3の処理室における第3の工程までの3段階の工程を経て処理することにより、ディーゼルエンジンなどから排出されるNOx及びSOxを含む排ガスを効果的に処理し、低減できることを見出した。
【0009】
第1の工程においては、第1の処理室内に排ガスを導入し、前記排ガスの搬送方向と対向するようにして流体を散布することによって、前記排ガス中の微粒子を前記流体との物理的な衝突を通じて物理的に分離除去するとともに、前記排ガス中のガス成分を前記流体中に溶解させて除去する。
【0010】
第2の工程においては、前記流体中に溶解することなく残留した排ガス成分を、酸性溶液が充填された第2の処理室内に導入し、前記酸性溶液中で電気分解する。この場合、前記排ガス中の、主としてNOxで表される窒素酸化物が分解除去される。第3の工程においては、第2の工程において前記排ガス中の、前記窒素酸化物が除かれたその他のガス成分をアルカリ性溶液が充填された第3の処理室内に導入し、前記アルカリ溶液中で電気分解する。この場合、前記排ガス中の,主としてSOxで表される硫黄酸化物、並びにCO2などの炭素酸化物が分解除去される。
【0011】
なお、本発明の好ましい態様においては、前記第1の処理室において散布すべき流体を多孔質の管状部材に沿って行う。この場合、前記流体は液体膜を形成するので、導入された排ガスとの接触する割合が増大し、微粒子の分離除去及びガス成分の溶解除去をより効果的に行うことができる。
【0012】
また、本発明の他の好ましい態様においては、前記第2の処理室内に充填された酸性溶液のpHを3〜5の弱酸性に設定する。これによって前記排ガスの電気分解をより効果的に行うことができ、NOxで表される窒素酸化物をより効果的に分解除去することができる。
【0013】
また、本発明のその他の好ましい態様においては、前記第3の処理室内に充填されたアルカリ性溶液のpHを9〜11の弱アルカリ性に設定する。これによって前記排ガスの電気分解をより効果的に行うことができ、SOxで表される硫黄酸化物及びCO2などの炭素酸化物をより効果的に分解除去することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に即して詳細に説明する。
【0015】
図1は、本発明の排ガス処理装置の一例を示す概略図である。図1に示すように、本発明の排ガス処理装置は、第1の処理室10、第2の処理室20及び第3の処理室30を具えている。第1の処理室10内には多孔質の管状部材12が設けられ、ポンプ14で組み上げられた流体が管状部材12の壁面に沿うようにして、上側から下側に向けて散布される。このとき前記流体は管状部材に沿って液体膜を形成する。
【0016】
図2は、第1の処理室10内で用いる管状部材の一例の形態を拡大して示す図であり、図2に示すように、管状部材の壁面には多数の孔が形成されて多孔質状を呈する。図1においては、図2に示す管状部材を単独で用いることもできるし、図2に示すような管状部材を複数準備し、これらを縦方向及び/又は横方向に多段に配置して用いることもできる。
【0017】
第2の処理室20及び第3の処理室30は同一の電気分解槽内に配置され、円筒形の透析膜26を介して内外に離隔配置されている。第2の処理室20内には酸性溶液が充填されているとともに、多孔質の円筒形正電極25が設けられている。また、第3の処理質30内にはアルカリ性溶液が充填されているとともに、多孔質の円筒形負電極35が設けられている。そして、正電極25及び負電極35間に所定の電圧を印加することにより、第2の処理室20及び第3の処理室30において同時に電気分解を遂行できるように構成されている。
【0018】
エンジン70より排出された排ガスは排ガスエコノマイザ(EGB)60を経て第1の処理室10内に導入され、その内部を矢印Aで示すように下側から上側に向かって搬送される。そして、管状部材12に至ると、この管状部材12に沿って液体膜を形成しながら上側から下側に向かって散布される流体と物理的に衝突する。この際、前記排ガス中に含まれる微粒子は前述した物理的な衝突によって効率良く分離される。分離された微粒子は下方のタンクに堆積され、吸着膜を表面に具えたベルトコンベヤー40にて外部に搬出され除去される。また、前記排ガス中における所定量のガスが前記流体中に溶解し、前記タンクの下部に設けられたドレイン孔50より外部に排出される。
【0019】
前記流体に対して未溶解のガス成分を含む排ガスは矢印Bで示すように電気分解槽内に導入され、次いで矢印Cで示すように第2の処理室20内に導入される。前記排ガスは第2の処理室20内に充填された酸性溶液中に溶解されるとともに、前述した電気分解を受けることによって前記排ガス中の、主としてNOxで表される窒素酸化物が分離除去される。次いで、窒素酸化物が分離除去された前記排ガスは矢印Dで示すように第3の処理室30内に導入される。前記排ガスは第3の処理室30内に充填されたアルカリ性溶液中に溶解されるとともに、前述した電気分解を受けることによって前記排ガス中の、主としてSOxで表される硫黄酸化物及びCO2などの炭素酸化物が分離除去される。
【0020】
第2の処理室20内に充填した酸性溶液のpHは好ましくは3〜5に設定する。これによって、上述した電気分解を通じて前記排ガス中の窒素酸化物をより効果的に分解除去することができる。同様に、第3の処理室30内に充填したアルカリ性溶液のpHは好ましくは9〜11に設定する。これによって、上述した電気分解を通じて前記排ガス中の硫黄酸化物などをより効果的に分解除去することができる。
【0021】
なお、前述したように、正電極25が第2の処理室20内に設けられ、負電極35が第3の処理室30内に設けられているので、上述した第2の処理室20における電気分解と第3の処理室30における電気分解とは、共通の正電極25及び負電極35を用いて行うことになる。さらに、排ガスは連続的に供給されるから、図1に示すような装置においては、第2の処理室20における電気分解と第3の処理室30における電気分解とを同時に行うことになる。
【0022】
上述した電気分解により、第2の処理室20内の酸性溶液中及び第3の処理室30内のアルカリ性溶液中には各種のイオンが生じるようになるが、これらイオンは透析膜26を介して第2の処理室20及び第3の処理室30、すなわち酸性溶液及びアルカリ性溶液間を行き来できるようになる。そして、これらのイオン同士が適宜に反応し、前記排ガス中の有害な成分が無害な成分へと化学的に変化し、前記排ガス中の有害なガス成分が分解除去されることになる。そして、矢印Eで示すように無害かつクリーンな排ガスが外部へ放出されるようになる。
【0023】
第1の処理室10内において散布すべき流体としては、例えば海中に多量に存在する海水を用いることができる。この場合においては、ポンプ14の容量を適宜に調節することにより、第1の処理室10内において散布すべき前記流体の量を自由に設定することができるようになる。また、省資源という全地球的な要請にも合致することになる。海水を用いることによって、船舶用ディーゼルエンジンなどから排出された、特にNOx及びSOxを多量に含む排ガス処理を船舶の運行と同時に簡易に行うことができるようになる。また、海岸域に設置された火力発電所などからの排ガス処理を簡易に行うことができるようになる。
【0024】
以上、具体例を示しながら発明の実施の形態に則して本発明を説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲において、あらゆる変形や変更が可能である。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、NOx及びSOxを主成分として含む排ガスを効果的に処理して低減することのできる、新規な排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の排ガス処理装置の一例を示す構成図である。
【図2】 図1に示す排ガス処理装置の第1の処理室で用いる管状部材の一例を示す拡大図である。
【符号の説明】
10 第1の処理室
12 (多孔質の)管状部材
14 ポンプ
20 第2の処理室
25 (多孔質の)円筒形正電極
26 透析膜
30 第3の処理室
35 (多孔質の)円筒形負電極
40 ベルトコンベヤー
50 ドレイン孔
60 排ガスエコノマイザ
70 エンジン
Claims (16)
- 排ガスを第1の処理室に導入し、前記排ガスの搬送方向と対向するようにして流体を散布する第1の工程と、前記排ガスを酸性溶液が充填された第2の処理室に導入し、前記酸性溶液中で電気分解する第2の工程と、前記排ガスをアルカリ性溶液が充填された第3の処理室に導入し、前記アルカリ溶液中で電気分解する第3の工程と、を含み、前記第2の処理室と前記第3の処理室とは同一の電気分解槽内に設けられるとともに、前記第2の処理室と前記第3の処理室とは所定の透析膜で離隔され、前記酸性溶液中に正極を配置し、前記アルカリ溶液中に負極を配置することにより前記排ガスの電気分解を行い、前記第2の工程と前記第3の工程とを同時に行うようにしたことを特徴とする、排ガス処理方法。
- 前記第1の工程において、前記流体は多孔質の管状部材に沿って流体膜を形成するようにして散布することを特徴とする、請求項1に記載の排ガス処理方法。
- 前記第1の工程において、前記排ガス中の微粒子を物理的に分離除去するとともに、前記排ガス中のガス成分を前記流体中に溶解させて除去す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方法。
- 前記流体は海水であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一に記載の排ガス処理方法。
- 前記第2の工程において、前記酸性溶液はpH=3〜5の弱酸性を呈することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一に記載の排ガス処理方法。
- 前記第2の工程において、前記排ガス中の窒素酸化物を除去することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一に記載の排ガス処理方法。
- 前記第3の工程において、前記アルカリ性溶液はpH=9〜11の弱アルカリ性を呈することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一に記載の排ガス処理方法。
- 前記第3の工程において、前記排ガス中の硫黄酸化物及び炭素酸化物を除去することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一に記載の排ガス処理方法。
- 導入された排ガスの、搬送方向と対向するようにして流体を散布するように構成された第1の処理室と、酸性溶液が充填され、前記排ガスを前記酸性溶液中で電気分解する第2の処理室と、アルカリ性溶液が充填され、前記排ガスを前記アルカリ溶液中で電気分解する第3の処理室と、を具え、前記第2の処理室と前記第3の処理室とは同一の電気分解槽内に設けられるとともに、前記第2の処理室と前記第3の処理室とは所定の透析膜で離隔され、前記酸性溶液中に正極を配置し、前記アルカリ溶液中に負極を配置することにより前記排ガスの電気分解を行うことを特徴とする、排ガス処理装置。
- 前記第1の処理室は多孔質の管状部材を含み、前記流体は前記管状部材に沿って流体膜を形成するようにして散布することを特徴とする、請求項9に記載の排ガス処理装置。
- 前記第1の処理室において、前記排ガス中の微粒子を物理的に分離除去するとともに、前記排ガス中のガス成分を前記流体中に溶解除去することを特徴とする、請求項9又は10に記載の排ガス処理装置。
- 前記流体は海水であることを特徴とする、請求項9〜11のいずれか一に記載の排ガス処理装置。
- 前記第2の処理室において、前記酸性溶液はpH=3〜5の弱酸性を呈することを特徴とする、請求項9〜12のいずれか一に記載の排ガス処理装置。
- 前記第2の処理室において、前記排ガス中の窒素酸化物を除去することを特徴とする、請求項9〜13のいずれか一に記載の排ガス処理装置。
- 前記第3の処理室において、前記アルカリ性溶液はpH=9〜11の弱アルカリ性を呈することを特徴とする、請求項9〜14のいずれか一に記載の排ガス処理装置。
- 前記第3の処理室において、前記排ガス中の硫黄酸化物及び炭素酸化物を除去することを特徴とする、請求項9〜15のいずれか一に記載の排ガス処理装置。
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