JP5971355B2 - 舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム - Google Patents
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Description
しかも、海水スクラバで海水を排ガスに噴射してSOxを除去し、このSOxを含んだ海水を海水成分調整部で油分分離やpH調整等の成分調整を行ってから海水循環部で海水スクラバに戻すので、海水スクラバで海水を循環使用することにより、海水の使用量を大幅に削減することができ、周囲の環境への影響を最小限とすることができる。
図1は本発明の第1の実施形態を示す全体構成図である。
図中、1は例えば総トン数が数千トン以上の比較的大きな船舶である。この船舶1は、スクリュープロペラ等の推進機2を回転駆動する主機用ディーゼルエンジンや、船内の電源等を賄う補機用ディーゼルエンジンなどの舶用ディーゼルエンジン3を備えている。
この舶用ディーゼルエンジン3からは、燃料の燃焼による排ガスが排出される。この排ガスには、前述したように、窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)、炭素を主成分とする粒子状物質(PM)が含有されている。
この電気集塵装置7は、舶用ディーゼルエンジン3の排ガス中に含まれる炭素を主成分とする煤塵のうち、粒子径が100μm以下のPM、特に粒子径が10μm以下の浮遊粒子状物質(SPM:Suspended Particulate Matter)を捕集するのに好適な電気集塵装置である。
電気集塵装置本体7Aは、図2に示すように、方形筒状の導電性の外部ケース11と、この外部ケース11の軸方向端面に配設された端板12a及び12bとで筐体13が形成されている。この筐体13内に仕切板14によって4分割された電極収納部15a〜15dが形成されている。
図5に示す集塵フィードフォワード制御処理では、電気集塵装置制御部7Bが、第1のレーザ分析計LA1及び第2のレーザ分析計LA2で検出した排ガス中のPM濃度により算出されるPM除去率(すなわちPM集塵率)が予め設定した規定範囲内となるように電極に供給する電流を制御する。
電流指令値生成部7Dは、電気集塵装置本体7Aの放電電極18と筒状電極20及びケーシング電極21との間に放電電極18を負極側とし、筒状電極20及びケーシング電極21を正極側とする103〜105ボルト程度の直流高電圧を発生させて、電気集塵装置本体7Aへ電流を供給するための電流指令値IHtを生成する。
集塵制御処理部7Eは、図6に示す集塵フィードバック制御処理を実行して、濁度Tを測定し、測定した濁度Tが上限濁度閾値UTを上回らないように補正電流IHaを算出する。
そのほか、図4に示すとおり、電気集塵装置制御部7Bの集塵制御処理部7Eが、集塵制御処理で算出した現在のPM集塵率DCEと、集塵装置異常監視処理で発生される各種異常情報とをネットワークNWを介して後述するシステム管理部71へ送信する。
最初に、電気集塵装置制御部7Bで実行する集塵フィードフォワード制御処理について、図5のフローチャートを用いて詳細に説明する。
次いで、ステップS2に移行して、集塵制御処理部7Eは、レーザ分析計LA1及びLA2で検出したPM濃度C1及びC2に基づいて下記(1)式の演算を行って電気集塵装置本体7AのPM集塵率DCEを算出してからステップS3に移行する。
DCE=(1−C2/C1)×100 …………(1)
このステップS5では、集塵制御処理部7Eが、補正回数Nに予め設定された基準補正電流ΔIを乗算して補正電流IHaを算出し、次いでステップS6に移行して補正電流IHaを加算器7Gに出力してからステップS7に移行する。
このステップS11では、集塵制御処理部7Eが、前回の処理時に補正電流IHaを出力していたか否かを判定し、前回の処理時に補正電流IHaを出力していないときにはそのまま前記ステップS1に戻り、前回の処理時に補正電流IHaを出力していたときにはステップS12に移行する。このステップS12では、集塵制御処理部7Eが、補正電流IHaの出力を停止し、次いでステップS13に移行して前述した補正回数Nを“0”にクリアしてから前記ステップS1に戻る。
図6に示すように、先ず、ステップS21で、集塵制御処理部7Eが、配管55に接続された濁度計58で測定した濁度Tを読込む。
次いで、ステップS22に移行して、集塵制御処理部7Eは、読込んだ濁度Tが上限濁度閾値UTを超えているか否かを判定し、T>UTであるときには、回収海水に煤塵が多く含まれていると判断してステップS23に移行して、補正回数Nを“1”だけインクリメントしてからステップS24に移行する。
このステップS26では、集塵制御処理部7Eが、補正回数Nが予め設定された補正限度回数Nsに達したか否かを判定し、N<Nsであるときには前記ステップS21に戻り、N=Nsであるときには、電流補正を行っても濁度Tが改善しないものと判断してステップS27に移行して、補正電流IHaの出力を停止してからステップS28に移行する。なお、補正限度回数Nsは、電流発生部7Fの電流指令値IHtに基づく定常電流に、基準補正電流ΔI及び補正限度回数Nsを乗算したものを加算し、その加算後の値が、予め定められた電流閾値を超えないように設定されている。
一方、前記ステップS22の判定結果がT≦UTであるときには、集塵制御処理部7Eが、海水スクラバ9から回収した回収海水の濁度が正常であると判断してステップS30に移行する。
図7に示すように、先ずステップS41で、集塵制御処理部7Eが、第1、第2及び第3のレーザ分析計LA1、LA2及びLA3で検出したPM濃度C1、C2及びC3を読込む。
このステップS49では、集塵制御処理部7Eが、現在電流IH(n)を読込み、次いでステップS50に移行して読込んだ現在電流IH(n)が正常範囲内であるか否かを判定し、正常範囲外であるときにはステップS51に移行して、電流発生部7Fの異常を表す電流異常情報をネットワークNWを介してシステム管理部71へ送信してからステップS52に移行する。
ステップS52では、集塵制御処理部7Eが、サイクロン装置7Cが起動されてPM回収処理が終了したか否かを判定する。この判定結果が、PM回収処理が終了していないものであるときには前記ステップS41に戻る。また、ステップS52の判定結果が、PM回収処理が終了したものであるときには、ステップS53に移行して、集塵制御処理部7Eが、PM回収処理が終了して所定時間が経過したか否かを判定する。この判定結果が、所定時間が経過していないものであるときには、集塵制御処理部7Eは所定時間が経過するまで待機する。ステップS53の判定結果が、所定時間を経過したものであるときにはステップS54に移行する。
上述したとおり、集塵制御処理部7Eでは、図5に示す集塵フォワード制御処理を行うことにより、電気集塵装置本体7Aの入側及び出側に配置されたレーザ分析計LA1及びLA2で検出されたPM濃度C1及びC2に基づいて前記(1)式の演算を行うことにより、PM集塵率DCEを算出する。
このPMの捕集状態を継続している間に、PM集塵率DCEが降下して、PM集塵率閾値DCEthより低下した場合には、PM含有ガス中のPM濃度が一時的に増加した場合が考えられる。この場合には、図5のステップS3からステップS4に移行して、集塵制御処理部7Eが、補正回数Nを“1”だけインクリメントしてから補正回数Nに基準補正値ΔIを乗算した値を補正電流IHaとして算出し、算出した補正電流IHaを加算器7Gに供給する。
このとき、補正電流IHaは、PM集塵率DCEがPM集塵率閾値DCEthより低下している間、徐々に増加されて行く。但し、補正電流IHaの増加は、予め定められた電流閾値を超えないように設定されている。これにより、電流IHの増加により、放電電極18と筒状電極20との間でスパーク(短絡)が生じてしまうことを防止できる。
なお、PM集塵率DCEがPM集塵率閾値DCEth以上であっても、集塵制御処理部7Eで読み込んだ濁度Tが上限濁度閾値UTを超えている場合には、電気集塵装置制御部7Bが、図6の集塵フィードバック制御処理を実行する。つまり、集塵フィードバック制御処理は、集塵フィードフォワード制御処理より優先して実行される。
なお、集塵制御処理部7Eでは、集塵フィードフォワード制御処理、集塵フィードバック制御処理及び集塵装置の稼働状況監視処理の他に定期的に算出したPM集塵率DCE及び補正電流IHaからなる稼動データをシステム管理部71に送信するデータ送信処理を実行する。このため、システム管理部71で受信されたそれらの稼動データをデータ蓄積部72に蓄積することで、電気集塵装置7の稼動データを蓄積することができる。
電気集塵装置7から排出されるPMが除去された排ガスは、エコノマイザ8に供給されて熱交換されて排熱を回収してから海水スクラバ9に供給される。
この海水スクラバ9は、筒状容器9Aの中間部にエコノマイザ8から排出される排ガスが配管10を通じて供給されている。この筒状容器9Aの上部側内部に海水を排ガスに噴射する複数の噴射ノズル9Bが配設され、この噴射ノズル9Bから噴射された海水によって排気ガス中からSOxが除去される。
さらに、海水循環部9Dは、海中の海水を、フィルタ46を介してバラストタンク42に汲み上げるバラストタンク用ポンプ47を備えている。このバラストタンク用ポンプ47で汲み上げられた海水は、電磁開閉弁48及び49を介してスクラバ用タンク41及びバラストタンク42へ選択的に供給される。
そして、各電磁開閉弁43、44、48、49、50及び51は、スクラバ制御部9Eによって開閉駆動される。また、スクラバ制御部9Eは、後述するスクラバ制御処理を実行して、海水スクラバ9で除去するSOx除去率を所定範囲内に制御する。
さらに、海水循環部9Dから海水スクラバ9へ送られる配管上には、流量計54が設置されている。
この海水成分制御部9Fでは、図9に示す海水成分制御処理を実行する。この海水成分制御処理は、先ず、ステップS61で、油分濃度計56で測定した油分濃度OC及びpH計57で測定したpHを読込んでからステップS62に移行する。
ステップS66では、海水成分制御部9Fが、pH計57で測定したpHが予め設定した中和点より酸性側の下限閾値LpH及び中和点よりアルカリ性側の上限値UpH間の許容範囲内であるか否かを判定する。この判定結果が、LpH≦pH≦UpHであるときには海水スクラバ9から回収した回収海水中のpHが正常であると判断して前記ステップS61に戻る。
また、ステップS67の判定結果が、pH>UpHであるときには、そのまま前記ステップS61に戻る。
次いで、ステップS76に移行して、海水成分制御部9Fが、電気分解電流指令値Seを、配管55の任意の場所に設けられているスケール除去部34に出力してからステップS71に戻る。
これにより、スケール除去部34では、電気分解によって配管内にこびり付いたスケールを除去することができる。
この判定結果がQw≧Qwthであるときには、電気分解処理部31が正常であると判断してステップS90に移行する。ステップS90では、海水成分制御部9Fは、変数Noを“0”にクリアしてからステップS91へ移行する。
ステップS84では、海水成分制御部9Fが、電気分解処理部31への電気分解電流指令値Seを読込んでRAMなどの記憶部に記憶してからステップS85に移行する。
また、海水成分制御部9Fは、ステップS87の判定結果が、電気分解電流指令値Seが増加していない場合には、海水成分制御処理に異常が発生しているものと判断してステップS89に移行する。ステップS89では、海水成分制御部9Fは、海水成分制御処理異常情報をシステム管理部71へ送信してからステップS91へ移行する。
このように、海水処理制御部9Fで稼動状況監視処理を実行することにより、電気分解処理部31、pH調整部32及び海水成分制御処理の異常を検出することができる。さらに、海水処理制御部9Fがそれらの異常を検出したときに異常情報として後述するシステム管理部71へ送信することにより、システム管理部71で異常情報を処理することができる。
このステップS102では、海水成分制御部9Fが、油分濃度OC、pH又は濁度Tのうちいずれかが予め設定した各上限閾値(OCth、LpH、LpH)を超えている状態を所定時間継続しているか否かを判定する。
ステップS103では、海水成分制御部9Fが、海水循環部9Dの電磁開閉弁53へ、循環海水を排水用配管52を通じて外部へ排水する排水指令を送信してからステップS104に移行する。
ステップS105では、海水成分制御部9Fが、ステップS103の排水処理及びステップS104の海水汲み上げ処理を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する。この判定結果が、所定時間を経過していないものであるときには所定時間が経過するまで待機する。ステップS105の判定結果が所定時間を経過したものであるときにはステップS106に移行する。
第1のレーザ分析計LA1は、図13に示す構成を有する。すなわち、第1のレーザ分析計LA1は、周波数変調方式のレーザ分析計であり、PM濃度を検出するための可視領域レーザ光を発するレーザ素子を有する光源部104を備えるPM濃度検出用分析計である。第1のレーザ分析計LA1は、フランジ101a,101bにより、排ガスが通る配管の壁201,202に溶接等によって固定されている。一方のフランジ101aには、透明な出射窓101cが設けられている。また、フランジ101aには、取付座102aを介して有底円筒状のカバー103aが取付けられている。
スクラバ制御部9Eには、循環ポンプ45から吐出される海水の流量を検出する流量計54で検出された配管流量値Qwと、前述した電気集塵装置7の出側に配置された第2のレーザ分析計LA2で検出されるSO2濃度検出値Cs1と、海水スクラバ9の出側に配置された第3のレーザ分析計LA3で検出されるSO2濃度検出値Cs2と、第3のレーザ分析計LA3で検出されるCO2濃度検出値Cs3とが入力される。
このように、噴射制御部61を図16に示すように構成することにより、以下の動作が可能となる。
先ず、電気集塵装置7の出側(すなわち海水スクラバ9の入側)に配置した第2のレーザ分析計LA2は、電気集塵装置7でPMを除去した後の排ガスに含まれるSO2濃度Cs1を検出することができる。また、海水スクラバ9の出側に配置した第3のレーザ分析計LA3は、海水スクラバ9でSOxを除去した後の排ガスに含まれるSO2濃度Cs2及びCO2濃度Cs3を検出することができる。
さらに、スクラバ制御部9Eでは、図17に示す稼動状況監視処理を実行する。
この稼動状況監視処理は、所定時間毎のタイマ割込処理として実行される。先ず、ステップS111で、スクラバ制御部9Eは、第3のレーザ分析計LA3で検出したSO2濃度Cs2、海水スクラバ噴射指令値Jt、流量計54で検出した海水流量Qwを読込む。次いでステップS112に移行して、スクラバ制御部9Eは、SO2濃度Cs2が予め設定した上限SO2濃度UCs2を超えているか否かを判定する。この判定結果が、Cs2>UCs2であるときには、ステップS113に移行する。ステップS113では、スクラバ制御部9Eが、SO2濃度Cs2、海水スクラバ噴射指令値Jt及び海水流量QwをRAMなどの記憶部に記憶してからステップS114へ移行する。
このように、スクラバ制御部9Eで稼動状況監視処理を実行することにより、海水スクラバ9の異常発生や、循環ポンプ45を含む海水供給系統の異常発生、第2のレーザ分析計LA2又はレーザ分析計LA3の異常発生、噴射制御部61の異常発生等を正確に検出することができる。さらに、スクラバ制御部9Eが、各部の異常情報をシステム管理部71へ送信することにより、このシステム管理部71で異常情報を蓄積することができる。
すなわち、排ガス処理制御部EGCは、電気集塵装置制御部7B及びスクラバ制御部9Eによって構成されている。そして、この排ガス処理制御部EGCと海水成分制御部9Fとが所定のネットワークNWを介してシステム管理部71へ接続されている。
また、システム管理部71では、電気集塵装置制御部7B、スクラバ制御部9E及び海水成分制御部9Fから各種異常情報を受信すると、受信した異常情報とこれに関連する異常情報受信前後の稼動データとを、受信時刻とともに不揮発性メモリ73に格納する。
なお、図1及び図18に示すようにシステム管理部71に携帯電話網に接続する通信制御部(警報情報送信部)76を設けることにより、各種警報出力時に、予め登録した乗員の携帯情報端末77に例えばインターネットを介して警報情報を送信することが可能となる。そのため、常時モニタを監視することなく、異常発生時の処理を行うことができる。
舶用ディーゼルエンジン3から排気される排ガスは、まず、脱硝装置5に供給され、この脱硝装置5で排ガスに尿素水に空気を混合して噴射されることにより、NOxが除去される。
次いで、NOxを除去した排ガスは、電気集塵装置7に供給され、この電気集塵装置7の電気集塵装置本体7Aで排ガス中に含まれるPMが除去される。この電気集塵装置本体7Aでは、PM含有ガスが、各電極収納部15a〜15dのガス導入部16から旋回流形成部17で旋回気流として筒状電極20内に流される。PM含有ガスは、筒状電極20を通過する際に、前述したように、PMがコロナ放電によって帯電される。帯電されたPMが、クーロン力によって筒状電極20の貫通孔20aを通じて筒状電極20の外側の捕集空間22に移動し、筒状電極20の外周面及びケーシング電極21の内周面に付着捕集される。
さらに、バラストタンク42に海水を汲み上げるバラストタンク用ポンプ47が、スクラバ用タンク41への海水汲み上げにおいても使用されることにより、別途スクラバ用ポンプを設置する必要がなく、部品点数を減少させて製造コストを低減することができる。
この場合には、スクラバ用タンク41を使用しないので、この間にスクラバ用タンク41の清掃を行うことができる。
なお、上記実施形態においては、電気集塵装置7について、筒状電極20及びケーシング電極21間の半閉空間で粒子状物質を捕集する場合について説明したが、これに限定されるものではない。電気集塵装置7では、同一空間中に放電電極と集塵電極とを設け、放電電極によりPMを帯電させて、集塵電極により除去するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、海水スクラバ9を制御するスクラバ制御部9Eが、排出される排ガス中に含まれるSO2濃度を目標値に制御する場合について説明したがこれに限定されるものではない。スクラバ制御部9Eが、前述した電気集塵装置7と同様にPM集塵率DCEに対応するSOx除去率を算出して、SOx除去率が所定範囲になるように制御するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、第1〜3のレーザ分析計LA1〜3は、直接挿入式のレーザ分析計を使用する場合について説明したが、これに限定されるものではない。第1〜3のレーザ分析計LA1〜3として、サンプリング形式のレーザ分析計を用いてもよい。
また、上記実施形態においては、第2のレーザ分析計LA2及び第3のレーザ分析計LA3のSO2濃度検出用分析計では、SO2濃度を検出するための中赤外領域レーザ光を発するレーザ素子を備えているが、これに限定されるものではない。中赤外領域のレーザ光に代えて、紫外領域レーザ光を発するレーザ素子を備える構成としてもよい。
また、上記実施形態においては、pH調整部32では、pH調整剤を投入することによってpH調整処理を行うが、これに限定されるものではない。pH調整剤の投入に代えて、電気分解処理によってpH調整処理を行う構成としてもよい。
また、上記実施形態においては、異常情報を受信したときに不揮発性メモリ73へ異常情報とその発生時刻の前後の所定期間の稼動データとを記憶する場合について説明したが、少なくとも異常発生時刻の一定時間前の稼動データを記憶すればよい。
また、本実施形態は、前記排ガス成分検出部が、前記電気集塵装置の入側及び出側に配置された第1及び第2のレーザ分析計と、前記海水スクラバの出側に配置された第3のレーザ分析計とで構成されている。
本実施形態によると、3つのレーザ分析計で電気集塵装置の入側及び出側の排ガス成分と海水スクラバの入側及び出側の排ガス成分とを検出することができるため、電気集塵装置及び海水スクラバの稼動状態を把握することができる。
また、本実施形態は、前記第1のレーザ分析計は、PM濃度を検出するように構成されている。前記第2のレーザ分析計は、PM濃度及びSO2濃度を検出するように構成されている。第3のレーザ分析計は、PM濃度、SO2濃度及びCO2濃度を検出するように構成されている。
本実施形態によると、第1〜3のレーザ分析計により、排ガス処理前後のPM濃度とSO2濃度とを検出するので、電気集塵装置のPM集塵率および海水スクラバのSOx除去性能をリアルタイムで監視することができる。また、第3のレーザ分析計では、排ガス処理後のCO2濃度を検出するので、CO2を用いた環境規制値に対する監視を行うことができる。
また、本実施形態は、前記第1のレーザ分析計、前記第2のレーザ分析計及び前記第3のレーザ分析計が、レーザ光を出射する光源部と、該光源部からの出射光をコリメートする光源側光学系と、該光源側光学系から測定対象排ガスが存在する空間を介して伝播された透過光を集光する受光側光学系と、該受光側光学系により集光された光を受光する受光部と、該受光部の出力信号を処理する信号処理回路と、処理された信号に基づいて排ガス中の煤塵および測定対象排ガス成分の濃度を測定する演算処理部とを備えている。さらに、前記第1のレーザ分析計は、前記光源部が可視領域レーザ光又は近赤外領域レーザ光を出射するPM濃度検出用分析計で構成されている。前記第2のレーザ分析計は、該PM濃度検出用分析計と、前記光源部が中赤外領域レーザ光又は紫外領域レーザ光を出射するSO2濃度検出用分析計とから構成されている。前記第3のレーザ分析計は、前記PM濃度検出用分析計と、前記SO2濃度検出用分析計と、前記光源部が近赤外領域レーザ光を出射するCO2濃度検出用分析計とから構成されている。
本実施形態によると、第1のレーザ分析計では、PM濃度検出用分析計の光源部から出射される可視領域レーザ光又は近赤外領域レーザ光によって、PM濃度を検出することができる。第2のレーザ分析計では、PM濃度検出用分析計の光源部から出射される可視領域レーザ光又は近赤外領域レーザ光と、SO2濃度検出用分析計の光源部から出射される中赤外領域レーザ光又は紫外領域レーザ光とによって、PM濃度及びSO2濃度を検出することができる。第3のレーザ分析計では、PM濃度検出用分析計の光源部から出射される可視領域レーザ光又は近赤外領域レーザ光と、SO2濃度検出用分析計の光源部から出射される中赤外領域レーザ光又は紫外領域レーザ光と、CO2濃度検出用分析計の光源部から出射される近赤外領域レーザ光とによって、PM濃度、SO2濃度及びCO2濃度を検出することができる。
また、本実施形態は、前記水質計測部が、前記海水スクラバから回収した回収海水中の濁質成分濃度を測定する濁度計を備えている。
本実施形態によると、濁度計によって海水スクラバから回収した回収海水中の濁質成分濃度(濁度)を測定できるので、第1のレーザ分析計及び第2のレーザ分析計で計測されたPM濃度と、計測された濁度とに基づいて電気集塵装置のPM集塵率の監視を行うことができる。
また、本実施形態は、前記排ガス処理制御部は、前記電気集塵装置を制御する電気集塵装置制御部と、前記海水スクラバの海水噴射量を制御するスクラバ制御部と、前記第3のレーザ分析計で検出されたSO2濃度及びCO2濃度に基づいて演算を行う演算部とを備えている。
本実施形態によると、排ガス処理制御部の演算部では、排ガス処理後のSO2濃度及びCO2濃度に基づいて演算を行うので、CO2を用いた環境規制値についてより正確な監視を行うことができる。
また、本実施形態は、前記排ガス成分検出部は、前記電気集塵装置の出側に配置された第2のレーザ分析計と、前記海水スクラバの出側に配置された第3のレーザ分析計とで構成され、前記第2のレーザ分析計は、SO2濃度を検出するように構成され、前記第3のレーザ分析計は、SO2濃度及びCO2濃度を検出するように構成され、前記水質計測部は、前記海水スクラバから回収した回収海水中の濁質成分濃度を測定する濁度計を備えている。
本実施形態によると、濁度計によって海水スクラバから回収した回収海水中の濁質成分濃度を測定できるので、計測された濁度に基づいて電気集塵装置のPM集塵率の監視を行うことができる。
また、本実施形態は、前記海水成分調整部は、前記海水スクラバから回収した回収海水から油分を分離する油分分離部と、前記回収海水のpHを調整するpH調整部とを備えている。
本実施形態によると、海水成分調整部に油分分離部を設けているので、海水スクラバから回収した回収海水中の油分を除去することができる。そして、油分を分離した回収海水をpH調整部で好適なpHとすることにより、SOxの中和に必要な海水量を抑制することができる。さらに、回収海水を海中に廃棄する際には、pH調整部において海中のpHに合わせたpH調整を行うことができる。
また、本実施形態は、前記水質計測部は、海水のpHを測定するpH計と、排ガス中のオイルミストが混入した海水中の油分濃度を測定する油分濃度計とを備えている。
本実施形態によると、pH計及び油分濃度計によって前記海水成分調整部内の水質を計測するので、電気分解処理部又は電磁処理部の稼動状態をリアルタイムで正確に監視することができる。
また、本実施形態は、前記油分分離部は、前記海水スクラバから回収した回収海水を電気分解して油分を分離する電気分解処理部を備えている。
本実施形態によると、海水成分調整部に電気分解式の油分分離部を設けているので、海水スクラバから回収した回収海水の油分を除去することができる。特に、油分をフィルタで除去する場合のように、フィルタの清掃や交換作業を行う必要がなく、回収海水から油分を長時間連続して分離することができる。
また、本実施形態は、前記pH調整部は、前記海水スクラバから回収した回収海水に中和剤を投入してpHを調整するように構成されている。
本実施形態によると、pH調整部では、中和剤の投入によって、油分を分離した回収海水をpH調整部で好適なpHとすることができる。さらに、回収海水を海中に廃棄する際に、海中のpHに合わせたpH調整を行うことができる。
また、本実施形態は、前記排ガス処理制御部は、前記電気集塵装置を制御する電気集塵装置制御部と、前記海水スクラバの海水噴射量を制御するスクラバ制御部とを備え、前記電気集塵装置制御部及び前記スクラバ制御部と前記海水スクラバの海水成分を制御する前記海水成分制御部とが、ネットワークを介してシステム管理部に接続され、該システム管理部は、前記排ガス成分検出部で検出したPM濃度、SO2濃度及びCO2濃度を蓄積データとして蓄積するとともに、前記水質計測部で測定したpH、濁度及び油分濃度を蓄積データとして蓄積するデータ蓄積部を備えている。
本実施形態によると、データ蓄積部にPM濃度、SO2濃度、CO2濃度及び濁質成分濃度が蓄積データとして蓄積されているので、蓄積データを分析することにより、電気集塵装置及び海水スクラバの稼働状態を把握することができる。また、pH及び油分濃度が蓄積データとして蓄積されているので、蓄積データを分析することにより、油分処理部やpH調整部の稼動状態を把握することができる。
また、本実施形態は、前記システム管理部は、前記船舶を運用する船舶運用システムと無線ネットワークを介して情報の授受を行う通信制御部を備えている。
本実施形態によると、船舶を運用する船舶運用システムで、運用している船舶毎の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システムの稼働状況を把握することができ、保守点検等を効率良く行うことが可能となる。
また、本実施形態は、前記排ガス処理制御部は、前記電気集塵装置を制御する電気集塵装置制御部と、前記海水スクラバの海水噴射量を制御するスクラバ制御部とを備え、前記電気集塵装置制御部及び前記スクラバ制御部と前記海水スクラバの海水成分を制御する前記海水成分制御部とが、ネットワークを介してシステム管理部に接続され、該システム管理部は、前記排ガス成分検出部で検出したPM濃度、SO2濃度及びCO2濃度を蓄積データとして蓄積するとともに、前記水質計測部で測定したpH、濁度及び油分濃度を蓄積データとして蓄積するデータ蓄積部を備え、前記電気集塵装置制御部は、前記排ガス成分検出部で検出したPM濃度と、前記電気集塵装置の印加電流値と、前記水質計測部で測定した濁度とに基づいて前記電気集塵装置の稼動状態を監視し、前記電気集塵装置の異常を検出したときに異常情報を前記システム管理部へ送信し、前記スクラバ制御部は、前記排ガス成分検出部で検出したSO2濃度と、前記海水スクラバの配管流量値とに基づいて、前記海水スクラバの稼働状態を監視し、前記海水スクラバの異常を検出したときに異常情報を前記システム管理部へ送信し、前記海水成分制御部は、前記水質計測部で測定したpH及び油分濃度と、前記電気分解処理部の電流指令値及びpH調整部のpH調整剤投入指令値とに基づいて前記電気分解処理部及びpH調整部の稼動状態を監視し、前記電気分解処理部又はpH調整部の異常を検出したときに異常情報を前記システム管理部へ送信し、前記システム管理部は、これらの異常情報の少なくとも1つを受信したときに警報を発する警報発生部を備えている。
本実施形態によると、電気集塵装置、海水スクラバ、電気分解処理部及びpH調整部の稼働状態を監視して、電気集塵装置、海水スクラバ、電気分解処理部又はpH調整部の異常を検出したときに警報を発するので、電気集塵装置、海水スクラバ、電気分解処理部及びpH調整部の異常を直ちに報知することができる。
また、本実施形態は、前記システム管理部は、前記警報発生部で警報を発する際に、予め登録されている携帯情報端末に警報情報を送信する警報情報送信部を備えている。
本実施形態によると、警報発生部が警報を発する際に、システム管理部から携帯電話機などの携帯機器に警報情報を送信することができ、舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システムの稼働状況を常時監視する必要がない。
また、本実施形態は、前記システム管理部は、前記異常情報を受信した際に、異常情報と、異常発生時刻と、前記データ蓄積部に蓄積されている前記異常発生時刻より一定時間前の蓄積データとを記憶する不揮発性記憶部を備えている。
本実施形態によると、警報発生時刻と、データ蓄積部に蓄積されている警報発生時刻より一定時間前までの蓄積データとを不揮発性記憶部に記憶できるので、この不揮発性記憶部に記憶されたデータに基づいて電気集塵装置、海水スクラバ、電気分解処理部又はpH調整部の異常分析を正確に行うことができる。
また、本実施形態は、前記排ガス処理制御部は、前記排ガス成分検出部で検出したPM濃度及びSO2濃度と、前記電気集塵装置の印加電流値と、前記水質計測部で計測した濁度と、前記海水スクラバの配管流量値とに基づいて、前記電気集塵装置及び前記海水スクラバの稼働状態を監視し、監視結果に基づいて前記電気集塵装置及び前記海水スクラバの保守時期を決定する第1の保守時期決定部を備え、前記海水成分制御部は、前記水質計測部で測定したpH及び油分濃度と、前記電気分解処理部の印加電流値とに基づいて前記電気分解処理部及びpH調整部の稼動状態を監視し、前記電気分解処理部及びpH調整部の保守時期を決定する第2の保守時期決定部を備えている。
本実施形態によると、電気集塵装置、海水スクラバ、電気分解処理部又はpH調整部の稼働状況を監視することにより、電気集塵装置、海水スクラバ、電気分解処理部又はpH調整部の保守時期を正確に決定することができ、電気集塵装置、海水スクラバ、電気分解処理部又はpH調整部の保守を計画的に行うことができる。
また、本実施形態は、前記油分分離部は、前記海水スクラバから回収した回収海水を遠心分離して油分を分離する遠心分離部を備えている。
本実施形態によると、海水成分調整部に遠心分離式の油分分離部を設けているので、海水スクラバから回収した回収海水の油分を除去することができる。特に、油分をフィルタで除去する場合のように、フィルタの清掃や交換作業を行う必要がなく、回収海水から油分を長時間連続して分離することができる。
また、本実施形態は、前記油分分離部は、前記海水スクラバから回収した回収海水を電磁処理して油分を分離する電磁処理部を備えている。
本実施形態によると、海水成分調整部に電磁処理式の油分分離部を設けているので、海水スクラバから回収した回収海水の油分を除去することができる。特に、油分をフィルタで除去する場合のように、フィルタの清掃や交換作業を行う必要がなく、回収海水から油分を長時間連続して分離することができる。
また、本実施形態は、前記油分分離部は、前記海水スクラバから回収した回収海水から油分を分離するフィルタを備えている。
本実施形態によると、海水成分調整部にフィルタ式の油分分離部を設けているので、簡易な構成で、海水スクラバから回収した回収海水の油分を除去することができる。
また、本実施形態は、前記pH調整部は、前記海水スクラバから回収した回収海水を電気分解してpHを調整するように構成されている。
本実施形態によると、pH調整部では、前記海水スクラバから回収した回収海水を電気分解することによって、油分を分離した回収海水をpH調整部で好適なpHとすることができる。さらに、回収海水を海中に廃棄する際に、海中のpHに合わせたpH調整を行うことができる。
また、本実施形態は、前記海水成分制御部は、前記水質計測部で測定したpH、濁度及び油分濃度に基づいて、前記海水スクラバから回収して循環させて使用する循環海水の成分を監視し、監視結果に基づいて、前記循環海水の排水及び海水汲み上げ指令を前記海水循環部へ送信し、前記海水循環部は、この指令を受信すると、前記循環海水を排水し、その後に必要量の海水を汲み上げて前記海水スクラバに循環供給するように構成されている。
本実施形態によると、海水スクラバから回収されて循環させて使用する循環海水に含まれるpH、濁度及び油分濃度を監視し、循環海水の排水及び新たな海水の汲み上げを行うことにより、循環海水中のpH、濁度又は油分濃度のうち、いずれかが排水規制値を超えてしまい、外部の海中へ排水できなくなるという事態を防止することができる。
また、本実施形態は、前記海水循環部は、前記海水成分制御部から循環中止指令を受信すると、前記海水成分調整部で成分調整した海水を前記海水スクラバへ戻さずに排水し、前記海水成分制御部から循環開始指令を受信すると、前記海水成分調整部で成分調整した海水を前記海水スクラバに循環供給するように構成されている。
本実施形態によると、海水成分制御部からの循環中止指令又は循環開始指令により、海水成分調整部で成分調整した海水を、外部の海中へ排水する場合と、海水スクラバに戻して循環供給する場合とを選択することができる。これにより、通常は海水を外部の海中へ排水し、排水規制の厳しい海域では海水を循環供給するという切り換えが可能となる。
また、本実施形態は、前記海水循環部は、バラストタンク内にバラスト海水が積み込まれていないときに、必要量の海水を汲み上げて循環海水として使用し、前記バラストタンク内にバラスト海水が積み込まれているときに、バラストタンク内のバラスト海水を前記海水スクラバに循環供給するように構成されている。
本実施形態によると、バラストタンク内のバラスト海水を海水スクラバに供給するので、海水スクラバ用に海水を汲み上げる必要がない。さらにはバラストタンク用の海水汲み上げポンプを利用して海水スクラバに使用する海水を供給することができる。
また、本実施形態は、前記海水スクラバ、前記海水成分制御部、前記水質計測部及び前記海水循環部のそれぞれの間を接続する配管と、該配管の外部表面に設置され、前記配管内に付着したスケールを電気分解又は電磁処理で除去するスケール除去部とを備えている。
本実施形態によると、スケール除去部によって、配管内部にこびり付いた海生物や微生物、カルシウムやマグネシウムなどのスケールを除去することができる。
Claims (20)
- 船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンの燃焼による排ガスを処理する舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システムであって、
前記舶用ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の粒子状物質を捕集する電気集塵装置と、
該電気集塵装置で粒子状物質が除去された排ガスに海水を噴霧する海水スクラバと、
前記海水スクラバによる処理後の排ガス成分を検出する排ガス成分検出部と、
前記海水スクラバで噴霧された海水を回収して成分調整を行う海水成分調整部と、
前記海水成分調整部で成分調整された回収海水の水質を監視する水質計測部と、
前記排ガス成分検出部で検出した排ガス処理後の成分濃度が規定範囲内となるように前記電気集塵装置及び前記海水スクラバの稼働状態を調整する排ガス処理制御部と、
前記水質計測部で検出した海水成分が規定範囲内となるように前記海水成分調整部の稼動状態を調整する海水成分制御部とを備え、
前記海水スクラバは、前記海水成分調整部で成分調整された前記回収海水を排ガスに噴霧し、
前記排ガス成分検出部は、前記海水スクラバによる処理後の排ガスに含まれる第1のSO 2 濃度及びCO 2 濃度を検出し、
前記排ガス処理制御部は、これらの検出値から前記第1のSO 2 濃度を前記CO 2 濃度で除算する演算を行い、この演算結果に基づいてSO 2 濃度目標値を生成し、前記排ガス成分検出部で検出された前記第1のSO 2 濃度を前記SO 2 濃度目標値に一致させる第1指令値を算出し、該第1指令値に基づいて前記海水スクラバの稼働状態を制御するスクラバ制御部を有することを特徴とする舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。 - 前記排ガス成分検出部は、前記海水スクラバによる処理前の排ガスに含まれる第2のSO2濃度をさらに検出し、
前記スクラバ制御部は、前記海水スクラバによる処理前の排ガスに含まれる前記第2のSO 2 濃度の検出値から第2指令値を算出した後、該第2指令値に前記第1指令値を加算して加算値を算出し、該加算値に基づいて前記海水スクラバの稼働状態を制御することを特徴とする請求項1に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。 - 前記スクラバ制御部は、前記海水スクラバによる処理前の排ガスに含まれる前記第2のSO2濃度の検出値と、前記海水スクラバによる処理後の排ガスに含まれる前記第1のSO 2 濃度の検出値とに基づいて、SO X 除去率を算出し、該SO X 除去率が所定範囲になるように前記海水スクラバの稼働状態を制御することを特徴とする請求項2に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。
- 前記海水成分調整部で成分調整した前記回収海水を排水する排水ルートをさらに備え、
前記海水成分制御部は、前記回収海水が、前記海水スクラバで排ガスに噴霧されるか、または前記排水ルートから排水されるかのいずれかを選択して実行す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舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。 - 前記海水成分調整部は、前記水質計測部で計測した値が環境規制により予め定められている排水規制値を超える前に、前記排水ルートから前記回収海水を排水するとともに、必要量の海水を汲み上げることを特徴とする請求項4に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。
- 前記水質計測部は、前記回収海水の濁質成分濃度を測定する濁度計を有することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。
- 前記排ガス処理制御部は、前記濁度計で測定した濁質成分濃度に基づいて前記電気集塵装置を制御することを特徴とする請求項6に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。
- 船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンの燃焼による排ガスを処理する舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システムであって、
前記舶用ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の粒子状物質を捕集する電気集塵装置と、
該電気集塵装置で粒子状物質が除去された排ガスに海水を噴霧する海水スクラバと、
前記海水スクラバによる処理後の排ガス成分を検出する排ガス成分検出部と、
前記海水スクラバで噴霧された海水を回収して成分調整を行う海水成分調整部と、
前記海水成分調整部で成分調整された回収海水の水質を監視する濁度計を備えた水質計測部と、
前記濁度計で測定した排ガス処理後の濁質成分濃度が規定範囲内となるように前記電気集塵装置及び前記海水スクラバの稼働状態を調整する排ガス処理制御部と、
前記水質計測部で検出した海水成分が規定範囲内となるように前記海水成分調整部の稼動状態を調整する海水成分制御部とを備え、
前記海水スクラバは、前記海水成分調整部で成分調整された前記回収海水を排ガスに噴霧することを特徴とする舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。 - システム管理部をさらに備え、
前記排ガス処理制御部は、前記排ガス成分検出部で検出した値と、前記電気集塵装置の印加電流値と、前記濁度計で計測した濁質成分濃度とに基づいて前記電気集塵装置の稼動状態を監視し、前記電気集塵装置の異常を検出したときに第1の異常情報を前記システム管理部へ送信し、
前記システム管理部は、前記第1の異常情報を受信したときに警報を発する警報発生部を備えていることを特徴とする請求項6乃至8の何れか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。 - 前記排ガス処理制御部は、前記排ガス成分検出部で検出した値と、前記海水スクラバの配管流量値とに基づいて、前記海水スクラバの稼働状態を監視し、前記海水スクラバの異常を検出したときに第2の異常情報を前記システム管理部へ送信し、前記警報発生部は、前記第2の異常情報を受信したときに警報を発することを特徴とする請求項9に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。
- 前記排ガス処理制御部は、前記排ガス成分検出部で検出した値と、前記電気集塵装置の印加電流値と、前記濁度計で計測した濁質成分濃度と、前記海水スクラバの配管流量値とに基づいて、前記電気集塵装置及び前記海水スクラバの保守時期を決定する第1の保守時期決定部を備えていることを特徴とする請求項6乃至10の何れか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。
- 前記海水成分調整部は、前記海水スクラバから回収した前記回収海水に中和剤を投入してpHを調整するpH調整部を有し、
前記海水成分制御部は、前記水質計測部で計測した値に基づいて、前記pH調整部の保守時期を決定する第2の保守時期決定部を備えていることを特徴とする請求項11に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。 - 前記電気集塵装置は、捕集した前記粒子状物質を燃焼させることを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。
- 前記排ガス成分検出部は、前記電気集塵装置の入側に配置された第1のレーザ分析計と、前記電気集塵装置の出側に配置された第2のレーザ分析計とを備え、
前記排ガス処理制御部は、前記第1のレーザ分析計及び前記第2のレーザ分析計で検出した値に基づいて前記電気集塵装置の集塵率を算出し、前記集塵率が予め設定された集塵率閾値を下回らないように、電流指令値を前記電気集塵装置へ出力することを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。 - 船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンの燃焼による排ガスを処理する舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システムであって、
前記舶用ディーゼルエンジンから排出される排ガス中の粒子状物質を捕集する電気集塵装置と、
該電気集塵装置で粒子状物質が除去された排ガスに海水を噴霧する海水スクラバと、
前記海水スクラバによる処理後の排ガス成分を検出する排ガス成分検出部と、
前記海水スクラバで噴霧された海水を回収して成分調整を行う海水成分調整部と、
前記海水成分調整部で成分調整された回収海水の水質を監視する水質計測部と、
前記排ガス成分検出部で検出した排ガス処理後の成分濃度が規定範囲内となるように前記電気集塵装置及び前記海水スクラバの稼働状態を調整する排ガス処理制御部と、
前記水質計測部で検出した海水成分が規定範囲内となるように前記海水成分調整部の稼動状態を調整する海水成分制御部とを備え、
前記排ガス成分検出部は、前記電気集塵装置の入側に配置された第1のレーザ分析計と、前記電気集塵装置の出側に配置された第2のレーザ分析計とを備え、
前記排ガス処理制御部は、前記第1のレーザ分析計及び前記第2のレーザ分析計で検出した値に基づいて前記電気集塵装置の集塵率を算出し、前記集塵率が予め設定された集塵率閾値を下回らないように、電流指令値を前記電気集塵装置へ出力するとともに、当該電流指令値が予め定められた閾値に達した場合に、前記電気集塵装置に捕集された前記粒子状物質の回収処理を行うことを特徴とする舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。 - 前記排ガス処理制御部は、前記回収処理が終了した直後から所定時間の間に前記集塵率の回復が見られないときに、前記電気集塵装置のメンテナンスが必要と判断することを特徴とする請求項15に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。
- 前記電気集塵装置から回収された前記粒子状物質を減容化する圧縮機をさらに備えることを特徴とする請求項15又は16に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。
- 前記排ガス成分検出部は、前記海水スクラバの出側に配置された第3のレーザ分析計を有し、
前記第1のレーザ分析計、前記第2のレーザ分析計及び前記第3のレーザ分析計のそれぞれで検出した値が、前記第1のレーザ分析計、前記第2のレーザ分析計及び前記第3のレーザ分析計の順に減少しているか否かを判定することにより、前記第1のレーザ分析計、前記第2のレーザ分析計及び前記第3のレーザ分析計の異常判断を行うことを特徴とする請求項14乃至17の何れか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。 - バラストタンクをさらに備え、
前記海水成分制御部は、前記バラストタンク内に海水が積み込まれていないときに、必要量の海水を汲み上げて循環海水として使用し、前記バラストタンク内に海水が積み込まれているときに、前記バラストタンク内の海水を汲み上げて前記循環海水として使用することを特徴とする請求項1乃至18の何れか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。 - 前記電気集塵装置で粒子状物質が捕集された排ガスを熱交換することによって排熱を回収するエコノマイザをさらに備えていることを特徴とする請求項1乃至19の何れか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理システム。
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