JP7112389B2 - 海洋ディーゼルエンジンからの排気ガス、特にそのようなガスにおける硫黄酸化物の低減のための処理の方法および設備 - Google Patents

海洋ディーゼルエンジンからの排気ガス、特にそのようなガスにおける硫黄酸化物の低減のための処理の方法および設備 Download PDF

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Description

本願は、海洋ディーゼルエンジンからの排気ガス、特にそのようなガスにおける硫黄酸化物（SOx）の低減のための処理の方法および設備に関する。
船舶のディーゼルエンジンからの排気ガス中の二酸化硫黄のような硫黄酸化物を低減するための現在のシステムは、主として、各種タイプのスクラバーに基づいている。このため、主に湿式スクラバーが使用される。この場合、いわゆるクローズループシステムにおいて、アルカリ溶液、例えば水酸化ナトリウム（NaOH）のエアロゾルがスクラバーに噴霧され、これが硫黄酸化物と反応し、例えば、水溶性の塩または他の簡単に処分できる反応生成物が形成される。これは、しばしば、船舶が港湾にある場合、または海水が十分にアルカリ性ではない場合に行われる。海水自体が十分にアルカリ性である場合は、海上において、いわゆるオープンループシステムが使用される。この場合、排気ガス中の硫黄酸化物の除去のため、海水のエアロゾルが添加され、硫黄酸化物と反応される。
海洋エンジンから排気ガスを処理する、これらのおよび他の既知のシステムは、2012年6月にLloyd Registerにより刊行された、「排気ガス処理システムの理解、船舶所有者およびオペレータのためのガイダンス」に、より詳しく記載されている。
海洋ディーゼルエンジンからの排気ガスの大量の流れ、例えば50.000m3／hのオーダーのガス流の処理のためのスクラバーは、極めて大きく、維持費および据え付け費が高額である。通常、排気ガスの処理用のため船舶に完全な据え付けを行うと、5百万ユーロのオーダーのコストが掛かり得る。
本発明の目的は、海洋ディーゼルエンジンからの排気ガス中の硫黄酸化物（SOx）の量を低減する、改善された方法を提供することである。これには、従来のスクラバーシステムに比べて、より小さなスペースが要求され、低い製造コストおよび据え付けコストが必要となる。また、本発明の方法により、従来のスクラバーシステムに比べて、排気ガス中の硫黄酸化物を低減する効率が、実質的に改善される。
この目的のため、本発明の方法は、
a）反応室に前記排気ガスを導入するステップと、その際に、
b）高圧下で、水酸化ナトリウム（NaOH）のような、アルカリ性添加剤を含むまたは含まない海水のエアロゾルを、前記反応室のガスの流れの入口において、および／または前記反応室に直接、前記排気ガスの流れに噴霧するステップであって、
これにより、前記海水エアロゾル、またはアルカリ性溶液を含むエアロゾルが、前記排気ガス中の前記硫黄酸化物と反応し、簡単に処理できる反応生成物が生じる、ステップと、
を有する。
本発明では、当該方法は、
c）ガス、水、および反応生成物を含む混合物を、少なくとも一つの回転式遠心分離器ロータのディスクスタックに通過させ、遠心力により、前記ガスから前記反応生成物と液体を分離し、清浄化ガスを環境に放出するステップ
という特徴を有する。
好ましくは、前記ガス、水、および反応生成物の混合物は、前記ロータディスクスタックを通り、いわゆる対向流方式で流れるが、必要な場合、これは、並行流方式で流れてもよい。
本発明の別の目的は、海洋ディーゼルエンジンからの排気ガス中のSO2のような硫黄酸化物（SOx）の量を低減する設備を提供することである。当該設備は、従来のスクラバー設備に比べて小型で、機能的に効率的であるとともに、従来よりも安価である。
この目的のため、本発明の設備は、硫黄酸化物の量が低減された、清浄化された排気ガスを環境に放出する出口に向かって、前記エンジンからの前記排気ガスを誘導する排気パイプと、前記排気ガスと、海水のエアロゾル、または前記排気ガスの硫黄酸化物の量と反応するアルカリ性溶液のエアロゾルとを受容する反応室と、を有する。
本発明では、設備は、狭い間隔で離間された分離ディスクのスタックを有する、少なくとも一つの遠心分離器ロータが、前記反応室内に配置され、または前記反応室と一体化され、反応室は、ガス、水、および反応生成物の混合物を受容し、これが前記遠心ロータの前記ディスクスタックを通過し、遠心力により、前記ガスから前記反応生成物と液体が分離され、前記ロータは、環境に開放された排気ガス出口と連通するガス出口を有するという特徴を有する。
従って、本発明の概念は、主として、海洋ディーゼルエンジンから放出される硫黄酸化物からの重度に汚染された排気ガスを清浄化する、ロータタイプの遠心分離器の新たな適用に基づくものである。
本発明の設備の好適実施例は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
以下、添付図面を参照して、本発明の方法および設備の別の特徴を、より詳しく説明する。
海洋ディーゼルエンジンからの排気ガス中の硫黄酸化物（SOx）の量を低減するための、本発明の設備の中央部分の第1の実施例の概略的な平面図である。 排気ガスにアルカリ性海水または他のアルカリ性溶液のエアロゾルを注入するため、反応室の分離器区画に配置された噴射ノズルを示した、図1と同様の図である。 図2aと同様の図であるが、分離器区画の上流の反応室の部分に配置されたノズルを示した図である。 本発明の設備の中央部分の第2の実施例の概略的な平面図である。
図1には、海洋ディーゼルエンジンからの排気ガス中の硫黄酸化物（SOx）の量を低減する、本発明の設備10の本質的部分の第1の実施例を示す。この設備は、排気パイプ12を有し、これは、図示されていない海洋ディーゼルエンジンから環境に排出される排気ガスを誘導する。本発明では、硫黄酸化物から排気ディーゼル燃焼ガスを清浄化するため、通常排気パイプに使用される、場所を取り高額な従来のスクラバーと置換するため、本発明の設備10は、反応室14を有し、これは、その下流区画16に、ロータ20を有する少なくとも一つ、好ましくは複数の遠心分離器18を有し、ロータ20は、狭い間隔で離間された円錐状の分離ディスク22のスタックを有する。図1の実施例では、反応室14内に並列に配置された、6つのそのような分離器18が示されている。分離器18は、対向流タイプであり、すなわち排気ガスは、回転ロータ20により生じるポンプ効果に対抗して、ロータディスク22の間の隙間を介して半径方向内側（矢印P）に流れる。例えばクランクケースガスのような、ガス流からの固体および／または液体粒子の遠心分離のための、そのようなロータタイプの遠心分離器18は、例えば、国際公開WO2012/052243A1号から、これまでに知られている。
図2aには、高圧下で、排気ガス流に、十分にアルカリ性の海水、または水酸化ナトリウム（NaOH）のようなアルカリ性溶液と混合された海水を注入する、噴射ノズル24の配置を示す。ガス流における硫黄酸化物との迅速な反応のため、粒子サイズが約2μmまで低下したエアロゾルが生じる。このノズル配置は、反応室14の分離器区画16内で、硫黄酸化物との必要な化学反応のための十分な時間がある場合に使用される。
硫黄酸化物との十分な反応のため、より長い時間が必要な場合、図2bに示すように、ノズル24は、反応室14の分離器区画16の上流に配置され得る。当然のことながら、ノズル24は、分離器区画16と、上流の反応室14の両方に配置されてもよい。
図1乃至図2a、2bに示すように、各分離器ロータ20には、ロータ20とともに回転するファン26が提供される。ファン26は、チャンバ28内に配置され、チャンバ28は、反応室14の分離器区画16から分離され、分離器区画16を取り囲み、ロータ20の中央シャフト30から、チャンバ28まで、さらには清浄化排気ガスの出口32までの浄化化ガスの流れが増強される。必要な場合、各分離器16用の個々のファン26の代わりに、共通のファン（図示されていない）が、反応室14の上流または下流に配置され、ロータ20のディスクスタックを介して、排気ガス、水、および反応生成物の混合物が供給され、排気ガス出口に、低減された量の硫黄酸化物のガスが放出されてもよい。分離器ロータ20は、国際公開第WO2012／052243A1号の図2に示したものと同様、個々の電気モータ34により、または共通の電気モータとベルト伝動装置（図示されていない）により、駆動される。反応室14では、少なくとも一つの出口36があり、分離器ロータ20により分離された反応生成物および液体が放出される。
図3には、12個のロータタイプの分離器18を有する、本発明の設備の第2の実施例を示す。この実施例では、分離器18からの清浄化排気ガスを受容するチャンバ28’は、反応室14の分離器区画16内の中央に配置される。
必要に応じて、分離器は、並行流分離器（図示されていない）として、構成されてもよい。この場合、排気ガスと、アルカリ性の添加物を有するまたは有さない海水のエアロゾルとの混合物は、最初に、ロータの中央シャフトに直接噴霧され、その後これは、遠心力により反応生成物および水がガスから分離されるロータディスクの間の隙間を介して、混合ガスが半径方向外側に流れる前に、反応室の一部を構成する。
図面において、ロータ20の分離ディスク22は、円錐状ディスクとして示されているが、これらは、リブ状のファンの羽根（図示されていない）を有する、実質的に平坦なラジアルディスクとして形成されてもよい。これは、ディスクの間の離間部材としても機能する。
通常、清浄化プロセスの間、アルカリ性添加剤を有するまたは有さない海水が、反応室において、排気ガスの噴霧に利用されるが、本発明の概念内において、代わりに新鮮な水を使用することも想定される。

Claims (11)

  1. 海洋ディーゼルエンジンからの排気ガス中の硫黄酸化物（SOx）の量を低減する方法であって、
    a）反応室に前記排気ガスを導入するステップと、その際に、
    b）加圧下で、水酸化ナトリウム（NaOH）のような、アルカリ性添加剤を含むまたは含まない海水のエアロゾルを、前記反応室のガス流の入口において、および／または前記反応室に直接、前記排気ガスの流れに噴霧するステップであって、
    2μm以下まで低下したサイズのエアロゾル滴を有する、前記海水のエアロゾル、またはアルカリ性溶液を含むエアロゾルが、前記排気ガス中の前記硫黄酸化物と反応し、処分可能な（disposable）反応生成物が生じる、ステップと、
    c）ガス、水、および反応生成物を含む混合物を、少なくとも一つの回転式遠心分離器ロータのディスクスタックを通過させ、遠心力により、前記ガスから前記反応生成物と液体を分離し、清浄化ガスを環境に放出するステップと、
    を有する、方法。
  2. 前記ガス、水、および反応生成物の混合物は、前記ロータディスクスタックを通り、いわゆる対向流方式で流れる、請求項1に記載の方法。
  3. 前記ガス、水、および反応生成物の混合物は、前記ロータディスクスタックを通り、いわゆる並行流方式で流れる、請求項1に記載の方法。
  4. 海洋ディーゼルエンジンからの排気ガス中の硫黄酸化物（SOx）の量を低減する設備であって、
    硫黄酸化物の量が低減された、清浄化された排気ガスを環境に放出するため、出口に向かって、前記エンジンからの前記排気ガスを誘導する排気パイプと、
    前記排気ガスと、海水のエアロゾル、または前記排気ガスの硫黄酸化物の量と反応するアルカリ性溶液のエアロゾルとを受容する反応室と、
    を有し、
    分離ディスク同士の間の隙間のスタックを有する、少なくとも一つの遠心分離器ロータは、ガス、水、および反応生成物の混合物を受容し、前記遠心分離器ロータの前記ディスクスタックに通過させる、前記反応室内に配置され、または前記反応室と一体化され、
    遠心力により、前記ガスから前記反応生成物と液体が分離され、
    前記遠心分離器ロータは、環境に開放された排気ガス出口と連通するガス出口を有し、
    前記反応室の入口部分または内部に、1または2以上の噴霧ノズルが配置され、
    該噴霧ノズルは、加圧下で、前記遠心分離器ロータまで、2μm以下まで低下したサイズのエアロゾル滴を有する、前記海水のエアロゾルまたはアルカリ性溶液のエアロゾルを、前記排気ガスの流れに注入するように構成される、設備。
  5. 分離ディスク同士の間の隙間のスタックを有する、複数の遠心分離器ロータは、前記反応室の内部に平行に配置され、
    前記ロータの各々は、ガス出口を有し、該ガス出口は、前記反応室を取り囲む、またはその内部に配置された分離空間に開放され、前記排気ガス出口と連通する、請求項4に記載の設備。
  6. 前記ロータは、前記ロータの前記ディスクスタックを介して、排気ガス、水、および反応生成物の混合物を供給する、少なくとも一つのファンと関連し、
    低減された量の硫黄酸化物のガスが前記排気ガス出口に放出される、請求項5に記載の設備。
  7. 各ロータには、前記分離空間に配置された個々のファンが設けられる、請求項6に記載の設備。
  8. 前記分離ディスクは、円錐状である、請求項4乃至7のいずれか一つに記載の設備。
  9. 前記分離ディスクは、半径方向のリブ状ファン羽根を有する、実質的に平坦なラジアルディスクとして形状化され、
    前記ディスクの間の離間部材としても機能する、請求項4乃至7のいずれか一つに記載の設備。
  10. 並行流式の分離器の前記遠心分離器ロータの入口シャフトが、前記反応室の一部を形成する、請求項4乃至9のいずれか一つに記載の設備。
  11. 対向流式の分離器の前記遠心分離器ロータを取り囲むケーシングが、前記反応室の一部を形成する、請求項4乃至9のいずれか一つに記載の設備。
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