JP7394859B2 - 排気ガス処理装置及びこれを含む船舶 - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンなどの排気ガス排出装置から排出される排気ガスを処理する排気ガス処理装置と、これを含む船舶に関する。
船舶には、エンジンまたはボイラーなどの排気ガスが排出される排気ガス排出装置が備えられている。
排気ガス排出装置の中でも、低硫黄油またはＬＮＧなどのガスを燃料として燃焼が行われ、硫黄酸化物が所定の処理基準量より少ない排気ガスを排出するものがある。この場合、排気ガス排出装置に連結されるように船舶に備えられるスクラバーなどの排気ガス処理装置において、排気ガスから硫黄酸化物を除去せずに排気ガスを外部に排出することが可能である。
一方、二酸化炭素は地球温暖化現象を引き起こす温室効果ガス（ＧＨＧ：Ｇｒｅｅｎ Ｈｏｕｓｅ Ｇａｓ）に指定されており、全温室効果ガス排出量の８０％を占めるため、ＵＮ傘下のＩＭＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ；国際海事機関）では、二酸化炭素の排出量を規制する方向に政策が進められている。そのため、ＩＭＯでは、これから建造される新しい船舶などに対してエネルギー効率設計指標（ＥＥＤＩ、Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｄｅｘ）を導入することを最終決定し、これにより、２０２５年までに二酸化炭素などの温室効果ガスを従来より３０％低減させなければならない状況である。
したがって、上述のように、排気ガス排出装置から所定の処理基準量より少ない硫黄酸化物が含まれている排気ガスが排出される場合にも、二酸化炭素を除去する必要性が高くなっている。
また、高硫黄油を燃料として用いる排気ガス排出装置の場合は、スクラバーなどの排気ガス処理装置において排気ガスから硫黄酸化物を除去した後、排気ガスから二酸化炭素を除去する必要がある。
例えば、重油（ＨＦＯ、Ｈｅａｖｙ Ｆｕｅｌ Ｏｉｌ）を燃料として用いる超大型原油輸送船（ＶＬＣＣ、Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｃｒｕｄｅ Ｏｉｌ Ｃａｒｒｉｅｒ）では、１年当たり約７０，０００ｔｏｎの二酸化炭素が発生しており、ＥＥＤＩ Ｐｈａｓｅ ２（２０％低減）を充足するためには、廃熱回収システム（ＷＨＲＳ、Ｗａｓｔｅ Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ）やエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ、Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などの種々の追加設備が必要となる。
一方、エコノマイザーなどの熱回収ユニットにより、排気ガスから熱を回収することができる。このように熱回収ユニットにより回収された熱は蒸気を生産し、暖房などに用いられたり、燃料の加熱に用いられる。従来は、熱回収ユニットにより熱が回収される前と後の排気ガスの温度に大差がなかったため、熱回収ユニットにより回収される排気ガスの熱がさほど多くなかった。
本発明は、上記のような従来で発生する要求または問題の少なくとも何れか１つを認識してなされたものである。
本発明の目的の一側面は、排気ガスから二酸化炭素を除去することにある。
本発明の目的の他の側面は、排気ガスから二酸化炭素を除去するのに用いられた冷却液または処理液である廃水を排水するか、廃水を回収して廃水から処理液を分離することにある。
本発明の目的のさらに他の側面は、熱回収ユニットにより回収される排気ガスの熱が多くなるようにすることにある。
本発明の目的のさらに他の側面は、排気ガスから二酸化炭素を除去するために排気ガスに噴射される処理液を、海水とアルカリ剤を混合して製造することにある。
上記の課題のうち少なくとも１つの課題を実現するための一実施態様に係る排気ガス処理装置とこれを含む船舶は、次のような特徴を有することができる。
本発明の一実施態様による排気ガス処理装置は、排気ガスが流入される反応器と、上記反応器の内部に備えられ、冷却液と処理液、または処理液を排気ガスに噴射して排気ガスから二酸化炭素を除去する処理ユニットと、を含み、上記処理液は、排気ガスに含まれている二酸化炭素を化学的に吸着して排気ガスから除去するアルカリ水溶液であり、排気ガスに噴射されて排気ガスから二酸化炭素を除去するのに用いられた冷却液または処理液である廃水を排水するか、廃水を回収して廃水から処理液を分離することができる。
この場合、排気ガスは、上記反応器に流入される前、または上記反応器の内部で上記処理液が噴射される前に、１００℃以下に冷却されることができる。
また、排気ガスが上記反応器に流入される前に、排気ガスから熱を回収して排気ガスを冷却する熱回収ユニットをさらに含むことができる。
そして、上記処理ユニットは、排気ガスに冷却液または処理液を噴射する第１噴射ユニットと、排気ガスに処理液を噴射する第２噴射ユニットと、処理液が貯蔵され、上記第１噴射ユニット及び第２噴射ユニットに連結されて処理液を供給する処理液タンクと、を含むことができる。
また、上記冷却液は海水であることができる。
そして、上記反応器には、排気ガスが流入される排気ガス流入口が備えられており、上記第１噴射ユニットの少なくとも一部は、排気ガスの流動方向に上記排気ガス流入口の次の上記反応器の内部の部分に備えられ、上記第２噴射ユニットの少なくとも一部は、排気ガスの流動方向に上記第１噴射ユニットの次の上記反応器の内部の部分に備えられることができる。
また、上記反応器には、廃水が排水される廃水排水口が備えられており、上記廃水排水口には、廃水排水ラインと、上記処理液タンクに連結される廃水回収ラインとがそれぞれ連結されることができる。
そして、上記廃水排水ラインには廃水排水弁が備えられ、上記廃水回収ラインには廃水回収弁と廃水回収ポンプが備えられることができる。
また、上記処理ユニットは、排気ガスに処理液を噴射し、少なくとも一部が排気ガスの流動方向に上記第２噴射ユニットの次の上記反応器の内部の部分に備えられる第３噴射ユニットをさらに含むことができる。
そして、上記第１、２、３噴射ユニットは、一側が、少なくとも一部が上記反応器の内部に備えられ、他側が上記処理液タンクに連結される第１、２、３供給管をそれぞれ含み、上記第１供給管には、海水供給源に連結された海水噴射供給ラインが連結されることができる。
また、上記海水噴射供給ラインには海水噴射供給弁と海水噴射供給ポンプが備えられ、上記第１、２、３供給管には第１、２、３処理液供給弁がそれぞれ備えられており、上記処理液タンクには、処理液供給ポンプが備えられた処理液供給ラインが連結され、上記第１、２、３供給管の他側は上記処理液供給ラインに連結されることができる。
そして、上記第１、２、３噴射ユニットは、上記反応器の内部に備えられた上記第１、２、３供給管の部分にそれぞれ備えられる第１、２、３噴射ノズルをそれぞれさらに含むことができる。
また、上記廃水回収弁は閉じ、上記廃水排水弁は開いて開ループ状態にするか、上記廃水排水弁は閉じ、上記廃水回収弁は開いて閉ループ状態にすることができる。
そして、上記開ループ状態において、上記第１処理液供給弁は閉じ、上記海水噴射供給弁と上記第２、３処理液供給弁は開き、上記海水噴射供給ポンプと上記処理液供給ポンプを作動させることで、上記第１噴射ノズルからは海水が噴射され、上記第２、３噴射ノズルからは処理液が噴射されるようにし、廃水は上記廃水排水ラインを介して排水されるようにすることができる。
また、上記閉ループ状態において、上記海水噴射供給弁は閉じ、上記第１、２、３処理液供給弁のうち少なくとも１つ以上を開き、上記処理液供給ポンプと上記廃水回収ポンプを作動させることで、上記第１、２、３噴射ノズルのうち少なくとも１つ以上から処理液が噴射されるようにし、廃水は上記廃水回収ラインを介して回収されるようにすることができる。
そして、必要に応じて、上記第１処理液供給弁は閉じ、海水噴射供給弁を開き、海水噴射供給ポンプを作動させることで、上記第１噴射ノズルを介して海水が噴射されるようにすることができる。
また、上記処理ユニットは、上記処理液タンクに連結され、処理液を製造して上記処理液タンクに供給する処理液製造ユニットをさらに含むことができる。
そして、上記処理液製造ユニットでは、海水と清水のうち少なくとも１つと、アルカリ剤とを混合して処理液であるアルカリ水溶液を製造することができる。
本発明の他の実施態様による排気ガス処理装置は、排気ガスが流入される反応器と、排気ガスが上記反応器に流入される前に排気ガスから熱を回収する熱回収ユニットと、を含み、上記熱回収ユニットにより、排気ガスの温度が１００℃以下に冷却されることができる。
本発明のさらに他の実施態様による排気ガス処理装置は、排気ガスが流入される反応器と、上記反応器の内部に備えられ、排気ガスに処理液を噴射して排気ガスから二酸化炭素を除去する処理ユニットと、を含み、上記処理ユニットは、処理液を製造して供給する処理液製造ユニットを含み、上記処理液製造ユニットでは海水とアルカリ剤を混合して処理液を製造することができる。
本発明のさらに他の実施態様による排気ガス処理装置は、排気ガスが流入される反応器と、上記反応器の内部に備えられ、排気ガスに処理液を噴射して排気ガスから二酸化炭素を除去する処理ユニットと、を含み、上記処理ユニットは、処理液を製造して供給する処理液製造ユニットを含み、上記処理液製造ユニットでは海水とアルカリ剤を混合して処理液を製造し、上記処理液製造ユニットは海水が貯蔵される海水タンクを含み、上記海水タンクは、海水供給源から供給される海水を貯蔵することができる。
本発明の一実施態様による船舶は、船体と、上記船体に備えられる上述の排気ガス処理装置と、を含むことができる。
以上のように、本発明の実施形態によると、排気ガスから二酸化炭素を除去することができる。
また、本発明の実施形態によると、排気ガスから二酸化炭素を除去するのに用いられた冷却液または処理液である廃水を排水するか、廃水を回収して廃水から処理液を分離することができる。
さらに、本発明の実施形態によると、熱回収ユニットにより回収される排気ガスの熱が多くなることができる。
さらに、本発明の実施形態によると、排気ガスから二酸化炭素を除去するために排気ガスに噴射される処理液を、海水とアルカリ剤を混合して製造することができる。
上記のような本発明の特徴の理解のために、以下では、本発明の実施形態に係る排気ガス処理装置とこれを含む船舶についてより詳細に説明する。
以下で説明される実施形態は、本発明の技術的特徴を理解させるにおいて最も好適な実施形態に基づいて説明され、説明される実施形態により本発明の技術的な特徴が制限されるのではなく、以下で説明される実施形態のように本発明が実現可能であることを例示するものである。したがって、本発明は、下記に説明された実施形態に基づいて本発明の技術範囲内で多様な変形実施が可能であり、このような変形実施形態は、本発明の技術範囲内に属するといえる。そして、以下で説明される実施形態の理解のために添付された図面に記載の符号において、各実施形態で同一の作用をする構成要素のうち関連構成要素は、同一または延長線上の数字で表記した。
排気ガス処理装置と船舶の第１実施形態
以下、図１から図５を参照して、本発明による排気ガス処理装置と船舶の第１実施形態について説明する。
以下、図１から図５を参照して、本発明による排気ガス処理装置と船舶の第１実施形態について説明する。
図１は本発明による排気ガス処理装置の第１実施形態を示す図であり、図２は本発明による排気ガス処理装置の第１実施形態の処理液製造ユニットと、それに関連する構成を示す図であり、図３は本発明による船舶の第１実施形態を示す図であり、図４は本発明による排気ガス処理装置の第１実施形態が備えられた、本発明による船舶の第１実施形態の部分を拡大した図であり、図５は清水とアルカリ剤を混合して処理液を製造する場合と、海水とアルカリ剤を混合して処理液を製造する場合の、処理液による排気ガスからの二酸化炭素除去率を示すグラフである。
［排気ガス処理装置］
本発明による排気ガス処理装置１００の第１実施形態は、反応器２００と、処理ユニット３００と、を含むことができる。
本発明による排気ガス処理装置１００の第１実施形態は、反応器２００と、処理ユニット３００と、を含むことができる。
反応器２００は、図４に示されたようにメインエンジン３１ａや発電用エンジン３１ｂなどのエンジン３１またはボイラー３２などの排気ガス排出装置３０に連結されることができる。これにより、反応器２００の内部には、排気ガス排出装置３０から排出された排気ガスが流入されることができる。
反応器２００には、図１に示されたように、排気ガス流入口２１０が備えられることができる。また、排気ガス流入口２１０は、排気ガス排出装置３０に連結された排気管ＰＧに連結されることができる。排気ガス流入口２１０が排気管ＰＧに連結されている部分には、図４に示されたように、流路切換弁ＶＲが備えられることができる。そして、流路切換弁ＶＲを排気ガス流入口２１０側に切り換えると、排気ガス排出装置３０から排出された排気ガスが排気管ＰＧなどを流動し、排気ガス流入口２１０を介して反応器２００の内部に流入されることができる。
排気ガス流入口２１０は、図１に示されたように、反応器２００の下部に備えられることができる。しかし、排気ガス流入口２１０が備えられる反応器２００の部分は特に限定されず、排気ガス排出装置３０に連結され、排気ガス排出装置３０から排出された排気ガスが反応器２００の内部に流入されることができる部分であれば、反応器２００の何れの部分に備えられてもよい。
一方、排気ガス排出装置３０と反応器２００との間には、熱回収ユニット４００が備えられることができる。例えば、図３と図４に示されたように、排気ガス流入口２１０が連結される排気管ＰＧに熱回収ユニット４００が備えられることができる。
排気ガス排出装置３０から反応器２００に流動する排気ガスは、熱回収ユニット４００により熱が回収されることができる。これにより、反応器２００に流入される排気ガスの温度が、所定の所望の温度以下に冷却されることができる。また、熱回収ユニット４００により回収された熱は蒸気を生産し、暖房などに用いられたり、燃料の加熱などに用いられることができる。これにより、熱効率が向上することができる。
熱回収ユニット４００は、例えば、熱交換器やエコノマイザー、または熱電モジュールなどであることができる。しかし、熱回収ユニット４００は特に限定されず、排気ガス排出装置３０と反応器２００との間に備えられ、排気ガスから熱を回収できるものであれば、周知の如何なるものでも可能である。
排気ガスは、熱回収ユニット４００により、例えば、１００℃以下に冷却されることができる。従来の熱回収ユニット４００であるエコノマイザーでは、硫酸の生成、及び灰や重金属などによるプラッキング（Ｐｌｕｇｇｉｎｇ）現象のため、冷却後の排気ガスの温度が１６０℃～１８０℃になるようにしていたが、本発明による排気ガス処理装置１００では上述の問題が発生しないため、冷却後の排気ガスの温度が１００℃以下になるようにすることができる。例えば、排気ガスから伝達される熱を受けて排気ガスを冷却するように、熱回収ユニット４００を流動する水の流量を従来よりも増加させ、排気ガスが１００℃以下に冷却されるようにすることができる。
このように、熱回収ユニット４００により排気ガスの温度が１００℃以下に冷却されると、熱回収ユニット４００により冷却される前の排気ガスの温度と、熱回収ユニット４００により冷却された後の排気ガスの温度との差が比較的大きいことができる。これにより、熱回収ユニット４００により回収される熱が比較的多くなることができる。また、排気ガス流入口２１０を介して反応器２００の内部に流入される排気ガスの温度が、後述の処理液により二酸化炭素を除去するにおいて最適の条件になることができる。
反応器２００には排気ガス排出口２２０が備えられることができる。反応器２００の内部を流動しながら処理ユニット３００により処理された、例えば、二酸化炭素が除去された排気ガスは、排気ガス排出口２２０を介して排出されることができる。排気ガス排出口２２０は、反応器２００の上部に備えられることができる。しかし、排気ガス排出口２２０が備えられる反応器２００の部分は特に限定されず、処理ユニット３００により処理された排気ガスが排出可能な部分であれば、反応器２００の何れの部分に備えられてもよい。
反応器２００には廃水排水口２３０が備えられることができる。処理ユニット３００により、反応器２００の内部に噴射されて排気ガスを冷却した冷却液や排気ガスを処理、例えば、後述のように排気ガスから二酸化炭素などを除去した処理液である廃水は、廃水排水口２３０を介して排水されることができる。図１に示されたように、廃水排水口２３０には廃水排水ラインＬＤが連結されており、廃水排水ラインＬＤは廃水浄化ユニット（不図示）に連結されることができる。そして、廃水排水口２３０から排水された廃水は、廃水排水ラインＬＤを介して廃水浄化ユニットに供給され、廃水浄化ユニットで浄化されてから外部、例えば、船舶１０の外部に排水されることができる。廃水排水口２３０は反応器２００の下部に備えられることができる。しかし、廃水排水口２３０が備えられる反応器２００の部分は特に限定されず、廃水が排水可能な部分であれば、反応器２００の何れの部分に備えられてもよい。
排気ガスの流動方向に排気ガス流入口２１０の次の反応器２００の内部の部分には、図１に示されたように、多孔板ＰＨが備えられることができる。これにより、排気ガス流入口２１０を介して反応器２００の内部に流入された排気ガスが多孔板ＰＨを通過することができる。多孔板ＰＨにより、反応器２００の内部における排気ガスの流量分布が比較的均一になることができる。そして、これにより、処理ユニット３００による排気ガスの処理が円滑に行われることができる。
排気ガスの流動方向に多孔板ＰＨの次の反応器２００の内部の部分には、処理ユニット３００に含まれる後述の第１噴射ユニット３１０及び第２噴射ユニット３２０が備えられることができる。そして、第１噴射ユニット３１０と第２噴射ユニット３２０との間の反応器２００の内部の部分にはパッキングＰＣが備えられることができる。パッキングＰＣにより、第２噴射ユニット３２０から噴射される処理液と排気ガスとの接触面積及び接触時間が増加し、処理液による排気ガスからの二酸化炭素除去率が向上することができる。
処理ユニット３００は反応器２００の内部に備えられ、反応器２００の内部を流動する排気ガスから二酸化炭素などを除去することができる。例えば、処理ユニット３００は、排気ガスに含まれている二酸化炭素を化学的に吸着可能な処理液を反応器２００の内部に噴射し、排気ガスから二酸化炭素を除去することができる。処理液は、例えば、アルカリ水溶液であることができる。例えば、清水とアルカリ剤の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）とを混合し、アルカリ水溶液である水酸化ナトリウム水溶液を製造することができる。このように、水酸化ナトリウム水溶液を排気ガスから二酸化炭素を除去するための処理液として用いる場合、処理液に二酸化炭素が化学的に吸着されて排気ガスから除去される化学反応式は、以下のとおりである。
［化学反応式］
ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ⇔ＣＯ３ ２－＋２Ｈ＋
ＮａＯＨ⇔Ｎａ＋＋ＯＨ－
ＣＯ３ ２－＋２Ｎａ＋⇔Ｎａ２ＣＯ３
２ＣＯ３ ２－＋２Ｎａ＋＋２Ｈ＋⇔２ＮａＨＣＯ３
ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ⇔ＣＯ３ ２－＋２Ｈ＋
ＮａＯＨ⇔Ｎａ＋＋ＯＨ－
ＣＯ３ ２－＋２Ｎａ＋⇔Ｎａ２ＣＯ３
２ＣＯ３ ２－＋２Ｎａ＋＋２Ｈ＋⇔２ＮａＨＣＯ３
しかし、処理液になるアルカリ水溶液は水酸化ナトリウム水溶液に限定されず、アルカリ水溶液であれば、如何なるものでも可能である。また、処理液はアルカリ水溶液に限定されず、排気ガスに噴射され、排気ガスから二酸化炭素を除去できるものであれば、周知の如何なるものでも可能である。
処理ユニット３００は、図１に示されたように、第１噴射ユニット３１０と、第２噴射ユニット３２０と、処理液タンク３４０と、を含むことができる。
第１噴射ユニット３１０の少なくとも一部は、排気ガスの流動方向に排気ガス流入口２１０の次の反応器２００の内部の部分に備えられることができる。例えば、第１噴射ユニット３１０は、多孔板ＰＨとパッキングＰＣとの間の反応器２００の内部の部分に備えられることができる。
第１噴射ユニット３１０からは、排気ガスに冷却液を噴射することができる。これにより、反応器２００の内部に流入されて流動する排気ガスの温度が、処理液に二酸化炭素が化学的に吸着されて排気ガスから除去されることができる温度以下に冷却されることができる。例えば、第１噴射ユニット３１０の冷却液の噴射により、排気ガス流入口２１０を介して反応器２００の内部に流入されて流動する排気ガスの温度が１００℃以下に冷却されることができる。一方、上述のように、排気ガスが熱回収ユニット４００により冷却され、反応器２００の内部に流入される前に、排気ガスの温度が例えば１００℃以下になった場合には、第１噴射ユニット３１０から冷却液を噴射しなくてもよい。
第１噴射ユニット３１０から噴射される冷却液は、例えば、海水であることができる。しかし、第１噴射ユニット３１０から噴射される冷却液は特に限定されず、排気ガスに噴射され、排気ガスの温度を、処理液に二酸化炭素が化学的に吸着されて排気ガスから除去される温度以下に冷却させることができるものであれば、周知の如何なるものでも可能である。
第１噴射ユニット３１０は、第１供給管３１１と、第１噴射ノズル３１２と、を含むことができる。
第１供給管３１１の一側は、少なくとも一部が反応器２００の内部に備えられることができる。そして、第１供給管３１１の他側は、冷却液供給源（不図示）に連結されることができる。また、図１に示されたように、第１供給管３１１にはポンプＰ及び弁Ｖが備えられることができる。これにより、弁Ｖが開いてポンプＰが駆動されると、冷却液供給源の冷却液、例えば、海水が第１供給管３１１を流動することができる。
第１噴射ノズル３１２は、反応器２００の内部に備えられた第１供給管３１１の部分に備えられることができる。これにより、第１供給管３１１を流動する冷却液、例えば、海水が、第１噴射ノズル３１２を介して反応器２００の内部に噴射されることができる。冷却液は、第１噴射ノズル３１２を介して排気ガスの流動方向の反対方向に反応器２００の内部に噴射されることができる。しかし、冷却液は、第１噴射ノズル３１２を介して排気ガスの流動方向に反応器２００の内部に噴射されてもよく、チャネリング現象を防止するために、排気ガスの流動方向の垂直方向に反応器２００の内部に噴射されてもよいなど、何れの方向に反応器２００の内部に噴射されてもよい。
第２噴射ユニット３２０は、少なくとも一部が、第１噴射ユニット３１０の次の反応器２００の内部の部分に備えられることができる。例えば、第２噴射ユニット３２０は、図１に示されたように、パッキングＰＣの次の反応器２００の内部の部分に備えられることができる。第２噴射ユニット３２０は、第２供給管３２１と、第２噴射ノズル３２２と、を含むことができる。
第２供給管３２１の一側は、少なくとも一部が反応器２００の内部に備えられることができる。そして、第２供給管３２１の他側は、処理液が貯蔵された後述の処理液タンク３４０に連結されることができる。また、第２供給管３２１にはポンプＰ及び弁Ｖが備えられることができる。これにより、弁Ｖが開いてポンプＰが駆動されると、処理液タンク３４０に貯蔵された処理液が第２供給管３２１を流動することができる。
第２噴射ノズル３２２は、反応器２００の内部に備えられた第２供給管３２１の部分に備えられることができる。これにより、第２供給管３２１を流動する処理液が第２噴射ノズル３２２を介して反応器２００の内部に噴射されることができる。処理液は、第２噴射ノズル３２２を介して排気ガスの流動方向の反対方向に反応器２００の内部に噴射されることができる。しかし、処理液は、第２噴射ノズル３２２を介して排気ガスの流動方向に反応器２００の内部に噴射されてもよく、チャネリング現象を防止するために、排気ガスの流動方向の垂直方向に反応器２００の内部に噴射されてもよいなど、何れの方向に反応器２００の内部に噴射されてもよい。
処理液タンク３４０には処理液が貯蔵されることができる。そして、処理液タンク３４０には、第２噴射ユニット３２０の第２供給管３２１の他側が連結されることができる。処理液タンク３４０には、処理液の成分を検出できる処理液成分検出センサー３４１が備えられることができる。処理液成分検出センサー３４１により検出された処理液の成分が、所定の所望の成分を満たさない場合、処理液タンク３４０の処理液の少なくとも一部が後述の処理液製造ユニット３５０に送られるか、処理液製造ユニット３５０で製造された処理液が処理液タンク３４０に供給されることができる。
処理ユニット３００は処理液製造ユニット３５０をさらに含むことができる。処理液製造ユニット３５０は処理液タンク３４０に連結され、処理液を製造して処理液タンク３４０に供給することができる。そのために、処理液製造ユニット３５０は、図１に示されたように、処理液供給ラインＬＰにより処理液タンク３４０に連結されることができる。処理液供給ラインＬＰには弁Ｖ及びポンプＰが備えられることができる。これにより、弁Ｖが開いてポンプＰが駆動されると、処理液製造ユニット３５０で製造された処理液が処理液供給ラインＬＰを介して処理液タンク３４０に供給されることができる。
処理液製造ユニット３５０は、処理液タンク３４０の処理液の少なくとも一部を回収することができる。例えば、上述のように、処理液成分検出センサー３４１により検出された処理液タンク３４０の処理液の成分が、所定の所望の成分を満たさない場合、処理液タンク３４０の処理液の少なくとも一部が処理液製造ユニット３５０に回収されることができる。
そのために、処理液製造ユニット３５０は、処理液回収ラインＬＲにより処理液タンク３４０に連結されることができる。そして、処理液回収ラインＬＲには弁Ｖ及びポンプＰが備えられることができる。これにより、弁Ｖが開いてポンプＰが駆動されると、処理液タンク３４０の処理液の少なくとも一部が処理液製造ユニット３５０に回収されることができる。
処理液製造ユニット３５０では、海水と清水のうち少なくとも１つとアルカリ剤とを混合し、処理液であるアルカリ水溶液を製造することができる。
図５に示されたグラフから分かるように、清水とアルカリ剤を混合して製造した処理液であるアルカリ水溶液が、海水とアルカリ剤を混合して製造した処理液であるアルカリ水溶液に比べて、排気ガスからの二酸化炭素除去率がより高い。しかし、清水とアルカリ剤を混合して処理液であるアルカリ水溶液を製造する場合は、海水とアルカリ剤を混合して処理液であるアルカリ水溶液を製造する場合に比べて、より多くのコストと設備などがかかる。したがって、処理液製造ユニット３５０では、このような関係を考慮した上で処理液であるアルカリ水溶液を製造することができる。
処理液製造ユニット３５０は、図２に示されたように、海水タンク３５１と、清水タンク３５２と、アルカリ剤タンク３５３と、混合タンク３５５と、を含むことができる。
混合タンク３５５は、海水タンク３５１、清水タンク３５２、及びアルカリ剤タンク３５３にそれぞれ連結ラインＬＣにより連結されることができる。そして、混合タンク３５５は、海水タンク３５１から海水の供給を受け、清水タンク３５２からは清水の供給を受け、アルカリ剤タンク３５３からは水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などのアルカリ剤の供給を受けることができる。これにより、混合タンク３５５で、海水と清水のうち少なくとも１つとアルカリ剤とが混合され、処理液であるアルカリ水溶液が製造されることができる。
この場合、海水タンク３５１には、例えば、図２に示されたように、海洋などの海水供給源（不図示）に連結された海水供給ラインＬＳが連結されることができる。海水供給ラインＬＳにはポンプＰが備えられており、海水供給ラインＬＳのポンプＰの駆動により、海水供給源から海水供給ラインＬＳを介して海水が海水タンク３５１に供給されることができる。
海水供給ラインＬＳにはヒーターＨＥが備えられることができる。ヒーターＨＥにより、海水供給ラインＬＳを介して海水タンク３５１に供給される海水の温度が所定温度以上になるようにすることができる。例えば、海水供給ラインＬＳを介して海水タンク３５１に供給される海水は、ヒーターＨＥにより２０℃以上に加熱されることができる。これにより、混合タンク３５５における処理液の製造がより容易に行われることができる。海水タンク３５１に供給される海水の温度が２０℃未満である場合には、海水とアルカリ剤を混合しても、アルカリ剤が海水に溶解されにくいため、処理液であるアルカリ水溶液が製造されにくい。したがって、海水タンク３５１に供給される海水の温度をヒーターＨＥにより２０℃以上に加熱すると、アルカリ剤が海水に容易に溶解されるため、海水とアルカリ剤を混合して処理液であるアルカリ水溶液を容易に製造することができる。
海水供給ラインＬＳに備えられるヒーターＨＥは特に限定されず、海水供給ラインＬＳに備えられ、海水供給ラインＬＳを介して海水タンク３５１に供給される海水の温度を所定温度以上に加熱できるものであれば、周知の如何なるヒーターＨＥでも可能である。
処理液製造ユニット３５０は補助剤タンク３５４をさらに含むことができる。補助剤タンク３５４も連結ラインＬＣにより混合タンク３５５に連結されることができる。
補助剤タンク３５４には、海水とアルカリ剤が混合されて処理液になることを補助する処理液生成補助剤が貯蔵されることができる。そして、混合タンク３５５に処理液生成補助剤を供給することができる。これにより、海水を用いて処理液製造ユニット３５０で処理液を製造する場合、海水とアルカリ剤が混合された際に、海水に含まれている成分とアルカリ剤が反応して生成され得る反応副産物などが除去されることができる。したがって、清水より多くの不純物が含まれている海水で製造した処理液が、清水で製造した処理液に比べて、排気ガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素除去率が低下しないようにすることができる。補助剤タンク３５４に貯蔵される処理液生成補助剤は特に限定されず、海水とアルカリ剤が混合されて処理液になることを補助できるものであれば、周知の如何なるものでも可能である。
このような構成を有する排気ガス処理装置１００は、冷却液または処理液の流動の流れが１つの方向であり、廃水を回収してリサイクルしないため、それに関連する構成が不要であって、比較的簡単な構成からなることができる。
一方、処理ユニット３００は、図２に示されたように、処理液分離ユニット３６０をさらに含むことができる。
処理液分離ユニット３６０は、処理液分離ラインＬＶにより処理液タンク３４０に連結されることができる。そして、後述の本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第２～４実施形態のように、処理液タンク３４０は、廃水回収ラインＬＷにより反応器２００の廃水排水口２３０に連結されることができる。また、反応器２００の内部に噴射されて排気ガスを処理した海水または処理液である廃水が、廃水回収ラインＬＷを介して処理液タンク３４０に回収されることができる。これにより、廃水は、処理液タンク３４０の処理液と混合されることができる。このように、処理液タンク３４０に回収された廃水は、処理液分離ラインＬＶを介して処理液分離ユニット３６０に供給されることができる。例えば、処理液分離ラインＬＶには弁Ｖ及びポンプＰが備えられることができる。そして、上述のように、処理液タンク３４０に備えられた処理液成分検出センサー３４１により検出された処理液の成分が、廃水の処理液タンク３４０への回収により、所定の所望の成分を満たさない場合、処理液分離ラインＬＶの弁Ｖを開いてポンプＰを作動させることで、廃水が処理液の一部とともに処理液分離ラインＬＶを介して処理液分離ユニット３６０に供給されることができる。
処理液分離ユニット３６０では廃水から処理液を分離することができる。例えば、処理液分離ユニット３６０では、フィルター（不図示）を用いて廃水から処理液以外の異物を濾過することで、廃水から処理液を分離することができる。しかし、処理液分離ユニット３６０で廃水から処理液を分離する構成は特に限定されず、廃水から処理液を分離可能な構成であれば、周知の如何なる構成でも可能である。
処理液分離ユニット３６０と、処理液製造ユニット３５０の混合タンク３５５とは、分離処理液供給ラインＬＦにより連結されることができる。これにより、処理液分離ユニット３６０で分離された処理液が分離処理液供給ラインＬＦを介して混合タンク３５５に供給されることができる。これにより、処理液と、処理液の製造に用いられる清水や海水、またはアルカリ剤や処理液生成補助剤などを節約することができる。
処理液分離ユニット３６０には分離廃水排水ラインＬＤＤが連結されることができる。そして、処理液分離ユニット３６０で処理液が分離された廃水が分離廃水排水ラインＬＤＤを介して排水されることができる。分離廃水排水ラインＬＤＤは廃水浄化ユニットに連結されることができる。分離廃水排水ラインＬＤＤを介して排水された、処理液が分離された廃水は、廃水浄化ユニットで浄化されてから外部、例えば、船舶１０の外部に排水されることができる。
［船舶］
本発明による船舶１０の第１実施形態は、船体２０と、上述の排気ガス処理装置１００と、を含むことができる。
本発明による船舶１０の第１実施形態は、船体２０と、上述の排気ガス処理装置１００と、を含むことができる。
船体２０には、図３及び図４に示されたように、メインエンジン３１ａや発電用エンジン３１ｂなどのエンジン３１またはボイラー３２などの排気ガス排出装置３０が備えられることができる。また、船体２０には、煙突２１及び居住区２２が備えられてもよい。
排気ガス処理装置１００は船体２０に備えられることができる。例えば、排気ガス処理装置１００は、船体２０の煙突２１に備えられることができる。そして、排気ガス処理装置１００は排気ガス排出装置３０に連結され、排気ガス排出装置３０から排出される排気ガスを処理することができる。排気ガス処理装置１００が備えられる船体２０の部分は特に限定されず、排気ガス排出装置３０に連結され、排気ガス排出装置３０から排出される排気ガスを処理可能な部分であれば、船体２０の何れの部分に備えられてもよい。
排気ガス処理装置と船舶の第２実施形態
以下、図６と図７を参照して、本発明による排気ガス処理装置と船舶の第２実施形態について説明する。
以下、図６と図７を参照して、本発明による排気ガス処理装置と船舶の第２実施形態について説明する。
図６は本発明による排気ガス処理装置の第２実施形態を示す図であり、図７は本発明による船舶の第２実施形態を示す、図４のような拡大図である。
ここで、本発明による排気ガス処理装置と船舶の第２実施形態は、排気ガスに噴射されて排気ガスから二酸化炭素を除去するのに用いられた冷却液または処理液である廃水を排水するか、廃水を回収して廃水から処理液を分離するという点で、上記の図１から図５を参照して説明した本発明による排気ガス処理装置と船舶の第１実施形態と異なる。
そのために、反応器２００の廃水排水口２３０に連結された廃水排水ラインＬＤに廃水排水弁ＶＤが備えられ、廃水回収弁ＶＷ及び廃水回収ポンプＰＷが備えられて処理液タンク３４０に連結された廃水回収ラインＬＷが廃水排水口２３０にさらに連結されており、処理ユニット３００が第３噴射ユニット３３０をさらに含み、第１、２、３噴射ユニット３１０、３２０、３３０の第１、２、３供給管３１１、３２１、３３１が全て処理液タンク３４０に連結され、第１供給管３１１に海水噴射供給ラインＬＥが連結されるという点で異なる。
したがって、以下では異なる構成を重点的に説明し、それ以外の構成については、上記図１から図５を参照して説明したものを参照すればよい。
本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第２実施形態では、図６に示されたように、反応器２００の廃水排水口２３０に連結された廃水排水ラインＬＤに廃水排水弁ＶＤが備えられており、処理液タンク３４０に連結され、廃水回収弁ＶＷ及び廃水回収ポンプＰＷが備えられた廃水回収ラインＬＷが廃水排水口２３０にさらに連結されることができる。
これにより、廃水回収弁ＶＷが閉じ、廃水排水弁ＶＤが開くと、廃水排水口２３０から排出される廃水は、廃水排水ラインＬＤを介して排水されることができる。すなわち、反応器２００の内部に噴射された冷却液または処理液である廃水が、廃水排水ラインＬＤを介して排水される開ループ状態になることができる。
そして、廃水排水弁ＶＤが閉じ、廃水回収弁ＶＷが開き、廃水回収ポンプＰＷが駆動されると、廃水排水口２３０から排出される廃水は、廃水回収ラインＬＷを介して処理液タンク３４０に回収されることができる。すなわち、反応器２００の内部に噴射された冷却液または処理液である廃水が回収される閉ループ状態になることができる。このように、処理液タンク３４０に回収された廃水は、例えば、上述のように処理液分離ラインＬＶを介して処理液分離ユニット３６０に流動し、処理液分離ユニット３６０で処理液が分離されることができる。
本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第２実施形態では、図６に示されたように、処理ユニット３００が第３噴射ユニット３３０をさらに含むことができる。第３噴射ユニット３３０は、少なくとも一部が、排気ガスの流動方向に第２噴射ユニット３２０の次の反応器２００の内部の部分に備えられることができる。
第３噴射ユニット３３０は、第３供給管３３１と、第３噴射ノズル３３２と、を含むことができる。
第３供給管３３１の一側は、少なくとも一部が反応器２００の内部に備えられることができる。第３噴射ノズル３３２は、反応器２００の内部に備えられる第３供給管３３１の部分に備えられることができる。これにより、第３供給管３３１を流動する処理液が 第３噴射ノズル３３２を介して反応器２００の内部に噴射されることができる。処理液は、第３噴射ノズル３３２を介して、排気ガスの流動方向の反対方向に反応器２００の内部に噴射されることができる。しかし、処理液は、第３噴射ノズル３３２を介して、排気ガスの流動方向に反応器２００の内部に噴射されてもよく、チャネリング現象を防止するために、排気ガスの流動方向の垂直方向に反応器２００の内部に噴射されてもよいなど、何れの方向に反応器２００の内部に噴射されてもよい。
本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第２実施形態では、第１、２、３噴射ユニット３１０、３２０、３３０の第１、２、３供給管３１１、３２１、３３１が全て処理液タンク３４０に連結されることができる。例えば、図６に示されたように、処理液供給ポンプＰＴが備えられた処理液供給ラインＬＴが処理液タンク３４０に連結され、第１、２、３噴射ユニット３１０、３２０、３３０の第１、２、３供給管３１１、３２１、３３１が全て処理液供給ラインＬＴに連結されることができる。また、第１、２、３供給管３１１、３２１、３３１には、それぞれ第１、２、３処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３が備えられることができる。
また、本発明による排気ガス処理装置１００の第２実施形態では、図６に示されたように、第１噴射ユニット３１０の第１供給管３１１に、海洋などの海水供給源に連結された海水噴射供給ラインＬＥが連結されることができる。この場合、海水供給源が冷却液供給源になることができる。そして、海水噴射供給ラインＬＥには海水噴射供給弁ＶＥ及び海水噴射供給ポンプＰＥが備えられることができる。
上述のように、廃水回収弁ＶＷは閉じ、廃水排水弁ＶＤは開いた開ループ状態において、第１処理液供給弁ＶＴ１は閉じ、海水噴射供給弁ＶＥと第２、３処理液供給弁ＶＴ２、ＶＴ３は開くことができる。そして、海水噴射供給ポンプＰＥと処理液供給ポンプＰＴを作動させることができる。
これにより、第１噴射ユニット３１０の第１噴射ノズル３１２を介して海水が冷却液として排気ガスに噴射され、第２、３噴射ユニット３２０、３３０の第２、３噴射ノズル３２２、３３２を介して処理液タンク３４０の処理液が排気ガスに噴射されて、排気ガスから二酸化炭素が除去されることができる。この際、第２、３処理液供給弁ＶＴ２、ＶＴ３は、噴射されるべき処理液の量に応じて、両方が開くか、または２つのうち一方のみが開くことができる。
また、廃水排水弁ＶＤは閉じ、廃水回収弁ＶＷは開いた閉ループ状態では、海水噴射供給弁ＶＥは閉じ、第１、２、３処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３は全て開くことができる。そして、処理液供給ポンプＰＴと廃水回収ポンプＰＷを作動させることができる。
これにより、第１、２、３噴射ユニット３１０、３２０、３３０の第１、２、３噴射ノズル３１２、３２２、３３２を介して処理液タンク３４０の処理液が排気ガスに噴射され、排気ガスから二酸化炭素が除去されることができる。この際、第１、２、３処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３は、噴射されるべき処理液の量に応じて、全てが開くか、２つのみが開くか、または１つのみが開くことができる。そして、廃水は、廃水回収ラインＬＷを介して処理液タンク３４０に回収されることができる。また、この場合にも、必要に応じて、第１処理液供給弁ＶＴ１は閉じ、海水噴射供給弁ＶＥを開き、海水噴射供給ポンプＰＥを作動させることで、第１噴射ユニット３１０の第１噴射ノズル３１２を介して海水が噴射されるようにしてもよい。
このような構成を有する本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第２実施形態では、必要に応じて、廃水を回収してリサイクルする閉ループ状態に切り換えることができるため、アルカリ剤などの化学物質の使用量を最小化することができ、開ループ状態と閉ループ状態を状況によって選択的に用いることができ、廃水をリサイクルすることで、廃水の量が減少して廃水処理コストが低減されることができる。
排気ガス処理装置と船舶の第３実施形態
以下、図８と図９を参照して、本発明による排気ガス処理装置と船舶の第３実施形態について説明する。
以下、図８と図９を参照して、本発明による排気ガス処理装置と船舶の第３実施形態について説明する。
図８は本発明による排気ガス処理装置の第３実施形態を示す図であり、図９は本発明による船舶の第３実施形態を示す、図４のような拡大図である。
ここで、本発明による排気ガス処理装置と船舶の第３実施形態は、処理ユニット３００で排気ガスから硫黄酸化物と二酸化炭素のうち少なくとも１つ以上を除去するという点で、上記の図６と図７を参照して説明した本発明による排気ガス処理装置と船舶の第２実施形態と異なる。
そのために、海水噴射供給ラインＬＥが第１、２、３海水噴射供給ラインＬＥ１、ＬＥ２、ＬＥ３にそれぞれ分岐され、処理ユニット３００の第１、２、３噴射ユニット３１０、３２０、３３０の第１、２、３供給管３１１、３２１、３３１にそれぞれ連結されており、第１、２、３海水噴射供給ラインＬＥ１、ＬＥ２、ＬＥ３には第１、２、３海水噴射供給弁ＶＥ１、ＶＥ２、ＶＥ３がそれぞれ備えられるという点で異なる。
したがって、以下では異なる構成を重点的に説明し、それ以外の構成については上記図１から図７を参照して説明したものを参照すればよい。
本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第３実施形態では、図８に示されたように、海水噴射供給ラインＬＥが第１、２、３海水噴射供給ラインＬＥ１、ＬＥ２、ＬＥ３にそれぞれ分岐されることができる。そして、第１、２、３海水噴射供給ラインＬＥ１、ＬＥ２、ＬＥ３は、第１、２、３噴射ユニット３１０、３２０、３３０の第１、２、３供給管３１１、３２１、３３１にそれぞれ連結されることができる。また、第１、２、３海水噴射供給ラインＬＥ１、ＬＥ２、ＬＥ３には、第１、２、３海水噴射供給弁ＶＥ１、ＶＥ２、ＶＥ３がそれぞれ備えられることができる。
この際、図８に示されたように、第２噴射ユニット３２０と第３噴射ユニット３３０との間の反応器２００の内部の部分にもパッキングＰＣが備えられることができる。
上述の構成を有する本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第３実施形態では、排気ガス排出装置３０で低硫黄油を燃料として用いて、排気ガスから硫黄酸化物を除去する必要がない場合、下記のように排気ガスから二酸化炭素を除去することができる。
廃水回収弁ＶＷは閉じ、廃水排水弁ＶＤは開いた開ループ状態において、第２、３海水噴射供給弁ＶＥ２、ＶＥ３と第１処理液供給弁ＶＴ１は閉じ、第１海水噴射供給弁ＶＥ１と第２、３処理液供給弁ＶＴ２、ＶＴ３は開くことができる。そして、海水噴射供給ポンプＰＥと処理液供給ポンプＰＴを作動させることができる。
これにより、第１噴射ユニット３１０の第１噴射ノズル３１２からは冷却液として海水が排気ガスに噴射され、第２、３噴射ユニット３２０、３３０の第２、３噴射ノズル３２２、３３２からは処理液が排気ガスに噴射されて、排気ガスから二酸化炭素が除去されることができる。そして、廃水は廃水排水ラインＬＤを介して排水されることができる。
廃水排水弁ＶＤは閉じ、廃水回収弁ＶＷは開いた閉ループ状態では、第１、２、３海水噴射供給弁ＶＥ１、ＶＥ２、ＶＥ３は全て閉じ、第１、２、３処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３は全て開くことができる。そして、処理液供給ポンプＰＴと廃水回収ポンプＰＷを作動させることができる。これにより、第１、２、３噴射ユニット３１０、３２０、３３０の第１、２、３噴射ノズル３１２、３２２、３３２の全てから処理液が排気ガスに噴射され、排気ガスから二酸化炭素が除去されることができる。また、廃水は廃水回収ラインＬＷを介して処理液タンク３４０に回収されることができる。
閉ループ状態では、第２、３海水噴射供給弁ＶＥ２、ＶＥ３と第１処理液供給弁ＶＴ１は閉じ、第１海水噴射供給弁ＶＥ１と第２、３処理液供給弁ＶＴ２、ＶＴ３は開き、海水噴射供給ポンプＰＥ、処理液供給ポンプＰＴ、及び廃水回収ポンプＰＷを作動させることもできる。これにより、第１噴射ユニット３１０の第１噴射ノズル３１２からは海水が排気ガスに噴射され、第２、３噴射ユニット３２０、３３０の第２、３噴射ノズル３２２、３３２からは処理液が排気ガスに噴射されることができる。そして、廃水は廃水回収ラインＬＷを介して処理液タンク３４０に回収されることができる。
また、閉ループ状態では、第２、３海水噴射供給弁ＶＥ２、ＶＥ３と第１、２処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２は閉じ、第１海水噴射供給弁ＶＥ１と第３処理液供給弁ＶＴ３は開き、海水噴射供給ポンプＰＥ、処理液供給ポンプＰＴ、及び廃水回収ポンプＰＷを作動させることもできる。これにより、第１噴射ユニット３１０の第１噴射ノズル３１２からは海水が排気ガスに噴射され、第３噴射ユニット３３０の第３噴射ノズル３３２からは処理液が排気ガスに噴射され、第２噴射ユニット３２０の第２噴射ノズル３２２からは何も噴射されないことができる。そして、廃水は廃水回収ラインＬＷを介して処理液タンク３４０に回収されることができる。
一方、閉ループ状態では、必要に応じて、廃水回収弁ＶＷは閉じ、廃水排水弁ＶＤは開いて、廃水が廃水排水ラインＬＤを介して排水されるようにしてもよい。
本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第３実施形態では、排気ガス排出装置３０で高硫黄油を燃料として用いて、排気ガスから硫黄酸化物を除去する必要がある場合、下記のように排気ガスから硫黄酸化物のみを除去するか、硫黄酸化物と二酸化炭素を同時に除去することができる。
この場合には、廃水回収弁ＶＷは閉じ、廃水排水弁ＶＤは開いた開ループ状態にすることができる。
硫黄酸化物のみを除去する場合には、開ループ状態において、第１、２、３処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３と第３海水噴射供給弁ＶＥ３は閉じ、第１、２海水噴射供給弁ＶＥ１、ＶＥ２は開くことができる。そして、海水噴射供給ポンプＰＥを駆動させることができる。これにより、第１、２噴射ユニット３１０、３２０の第１、２噴射ノズル３１２、３２２から海水が排気ガスに噴射されることができる。これにより、排気ガスから硫黄酸化物が除去されることができる。この場合、噴射されるべき海水の量に応じて、第３海水噴射供給弁ＶＥ３も開くことができる。そして、廃水は廃水排水ラインＬＤを介して排水されることができる。
また、硫黄酸化物と二酸化炭素を同時に除去する場合には、開ループ状態において、第１、２処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２と第３海水噴射供給弁ＶＥ３は閉じ、第１、２海水噴射供給弁ＶＥ１、ＶＥ２と第３処理液供給弁ＶＴ３は開き、海水噴射供給ポンプＰＥと処理液供給ポンプＰＴを作動させることができる。これにより、第１、２噴射ユニット３１０、３２０の第１、２噴射ノズル３１２、３２２からは海水が排気ガスに噴射されて排気ガスから硫黄酸化物が除去され、第３噴射ユニット３３０の第３噴射ノズル３３２からは処理液が排気ガスに噴射されて排気ガスから二酸化炭素が除去されることができる。そして、廃水は廃水排水ラインＬＤを介して排水されることができる。
このような構成を有する本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第３実施形態では、１つの排気ガス処理装置１００で、排気ガス排出装置３０で燃料として低硫黄油を用いるかまたは高硫黄油を用いるかに応じて、排気ガスから二酸化炭素のみを除去するか、硫黄酸化物のみを除去するか、硫黄酸化物と二酸化炭素を同時に除去することができる。
排気ガス処理装置と船舶の第４実施形態
以下、図１０と図１１を参照して、本発明による排気ガス処理装置と船舶の第４実施形態について説明する。
以下、図１０と図１１を参照して、本発明による排気ガス処理装置と船舶の第４実施形態について説明する。
図１０は本発明による排気ガス処理装置の第４実施形態を示す図であり、図１１は本発明による船舶の第４実施形態を示す、図４のような拡大図である。
ここで、本発明による排気ガス処理装置と船舶の第４実施形態は、処理ユニット３００で排気ガスから硫黄酸化物と二酸化炭素のうち少なくとも１つ以上を除去し、反応器２００の内部には、反応器２００の内部を第１領域ＲＧ１と第２領域ＲＧ２に区画する区画ユニット２４０が備えられるという点で、上記の図６と図７を参照して説明した本発明による排気ガス処理装置の第２実施形態と異なる。
そのために、海水噴射供給ラインＬＥが第１、２海水噴射供給ラインＬＥ１、ＬＥ２にそれぞれ分岐されて第１、２噴射ユニット３１０、３２０の第１、２供給管３１１、３２１にそれぞれ連結されており、第１、２海水噴射供給ラインＬＥ１、ＬＥ２には第１、２海水噴射供給弁ＶＥ１、ＶＥ２がそれぞれ備えられ、反応器２００の内部に、反応器２００の内部を第１領域ＲＧ１と第２領域ＲＧ２に区画する区画ユニット２４０が備えられ、第２領域ＲＧ２には第２領域廃水排水ラインＬＷＡが連結され、第２領域廃水排水ラインＬＷＡには処理液タンク３４０に連結される第２領域廃水回収ラインＬＷＢが連結されており、第２領域廃水排水ラインＬＷＡと第２領域廃水回収ラインＬＷＢには、それぞれ第２領域廃水排水弁ＶＷＡ及び第２領域廃水回収弁ＶＷＢが備えられるという点で異なる。
したがって、以下では異なる構成を重点的に説明し、それ以外の構成については、上記図１から図７を参照して説明したものを参照すればよい。
本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第４実施形態では、図１０に示されたように、海水噴射供給ラインＬＥが第１、２海水噴射供給ラインＬＥ１、ＬＥ２にそれぞれ分岐されることができる。そして、第１、２海水噴射供給ラインＬＥ１、ＬＥ２は、第１、２噴射ユニット３１０、３２０の第１、２供給管３１１、３２１にそれぞれ連結されることができる。また、第１、２海水噴射供給ラインＬＥ１、ＬＥ２には、第１、２海水噴射供給弁ＶＥ１、ＶＥ２がそれぞれ備えられることができる。
この際、第２噴射ユニット３２０と第３噴射ユニット３３０との間の反応器２００の内部の部分にもパッキングＰＣが備えられることができる。
本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第４実施形態では、図１０に示されたように、反応器２００の内部に、反応器２００の内部を第１領域ＲＧ１と第２領域ＲＧ２に区画する区画ユニット２４０が備えられることができる。区画ユニット２４０は、排気ガスは第１領域ＲＧ１から第２領域ＲＧ２に流動するが、第３噴射ユニット３３０から第２領域ＲＧ２に噴射されて排気ガスから二酸化炭素を除去するのに用いられた処理液である廃水は、第１領域ＲＧ１に流動せずに排水または回収されるようにすることができる。
例えば、第２噴射ユニット３２０と第３噴射ユニット３３０との間の反応器２００の内部の部分に区画ユニット２４０が備えられることができる。この場合、区画ユニット２４０により、反応器２００の内部が、第１噴射ユニット３１０及び第２噴射ユニット３２０が備えられる第１領域ＲＧ１と、第３噴射ユニット３３０が備えられる第２領域ＲＧ２と、に区画されることができる。
区画ユニット２４０は、区画部材２４１と、連結部材２４２と、カバー部材２４３と、を含むことができる。区画部材２４１は、反応器２００の内部が第１領域ＲＧ１と第２領域ＲＧ２に区画されるように、例えば、第２噴射ユニット３２０と第３噴射ユニット３３０との間の反応器２００の内部に備えられ、排気ガスが通過する通過部（不図示）が形成されることができる。例えば、区画部材２４１は、内部が中空である四角錐台状であることができる。また、複数個の連結部材２４２の下端、例えば、４個の連結部材２４２の下端がそれぞれ区画部材２４１の上部角に連結されることができる。そして、カバー部材２４３は、第３噴射ユニット３３０から噴射された処理液が区画部材２４１の通過部を通過しないように、複数個の連結部材２４２の上端に連結されることができる。例えば、カバー部材２４３は、内部が空いている四角錐状であることができる。
本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第４実施形態では、第２領域ＲＧ２に第２領域廃水排水ラインＬＷＡが連結され、第２領域廃水排水ラインＬＷＡには処理液タンク３４０に連結される第２領域廃水回収ラインＬＷＢが連結されており、第２領域廃水排水ラインＬＷＡと第２領域廃水回収ラインＬＷＢには、それぞれ第２領域廃水排水弁ＶＷＡと第２領域廃水回収弁ＶＷＢが備えられることができる。
第２領域廃水排水ラインＬＷＡは廃水浄化ユニットに連結されることができる。そして、第２領域廃水排水ラインＬＷＡから排水された廃水は、第２領域廃水排水ラインＬＷＡを介して廃水浄化ユニットに供給され、廃水浄化ユニットで浄化されてから外部、例えば、船舶１０の外部に排水されることができる。
上述の構成を有する本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第４実施形態では、排気ガス排出装置３０で低硫黄油を燃料として用いて、排気ガスから硫黄酸化物を除去する必要がない場合、下記のように排気ガスから二酸化炭素を除去することができる。
廃水回収弁ＶＷは閉じ、廃水排水弁ＶＤは開いた開ループ状態において、第２海水噴射供給弁ＶＥ２と第１処理液供給弁ＶＴ１は閉じ、第１海水噴射供給弁ＶＥ１と第２、３処理液供給弁ＶＴ２、ＶＴ３は開くことができる。そして、第２領域廃水回収弁ＶＷＢは閉じ、第２領域廃水排水弁ＶＷＡは開くことができる。また、海水噴射供給ポンプＰＥと処理液供給ポンプＰＴを作動させることができる。
これにより、第１噴射ユニット３１０の第１噴射ノズル３１２からは海水が冷却液として排気ガスに噴射され、第２、３噴射ユニット３２０、３３０の第２、３噴射ノズル３２２、３３２からは処理液が排気ガスに噴射されて、排気ガスから二酸化炭素が除去されることができる。そして、排気ガスから二酸化炭素を除去するのに用いられた海水または処理液である廃水は、廃水排水ラインＬＤと第２領域廃水排水ラインＬＷＡを介して排水されることができる。
また、廃水排水弁ＶＤは閉じ、廃水回収弁ＶＷは開いた閉ループ状態において、第１、２海水噴射供給弁ＶＥ１、ＶＥ２は全て閉じ、第１、２、３処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３は全て開くことができる。また、第２領域廃水排水弁ＶＷＡは閉じ、第２領域廃水回収弁ＶＷＢは開くことができる。そして、処理液供給ポンプＰＴと廃水回収ポンプＰＷを作動させることができる。
これにより、第１、２、３噴射ユニット３１０、３２０、３３０の第１、２、３噴射ノズル３１２、３２２、３３２の全てから処理液が排気ガスに噴射され、排気ガスから二酸化炭素が除去されることができる。そして、排気ガスから二酸化炭素が除去された処理液である廃水は、廃水回収ラインＬＷと第２領域廃水回収ラインＬＷＢを介して処理液タンク３４０に回収されることができる。
閉ループ状態では、第２海水噴射供給弁ＶＥ２と第１処理液供給弁ＶＴ１は閉じ、第１海水噴射供給弁ＶＥ１と第２、３処理液供給弁ＶＴ２、ＶＴ３は開き、海水噴射供給ポンプＰＥ、処理液供給ポンプＰＴ、及び廃水回収ポンプＰＷを作動させることもできる。これにより、第１噴射ユニット３１０の第１噴射ノズル３１２からは海水が冷却液として排気ガスに噴射され、第２、３噴射ユニット３２０、３３０の第２、３噴射ノズル３２２、３３２からは処理液が排気ガスに噴射されて、排気ガスから二酸化炭素が除去されることができる。そして、排気ガスから二酸化炭素が除去された海水または処理液である廃水は、廃水回収ラインＬＷと第２領域廃水回収ラインＬＷＢを介して処理液タンク３４０に回収されることができる。
また、閉ループ状態では、第２海水噴射供給弁ＶＥ２と第１、２処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２は閉じ、第１海水噴射供給弁ＶＥ１と第３処理液供給弁ＶＴ３は開き、海水噴射供給ポンプＰＥ、処理液供給ポンプＰＴ、及び廃水回収ポンプＰＷを作動させることができる。これにより、第１噴射ユニット３１０の第１噴射ノズル３１２からは海水が冷却液として排気ガスに噴射され、第３噴射ユニット３３０の第３噴射ノズル３３２からは処理液が排気ガスに噴射されて排気ガスから二酸化炭素が除去され、第２噴射ユニット３２０の第２噴射ノズル３２２からは何も噴射されないことができる。そして、廃水は、廃水回収ラインＬＷと第２領域廃水回収ラインＬＷＢを介して処理液タンク３４０に回収されることができる。
一方、閉ループ状態では、必要に応じて、廃水回収弁ＶＷは閉じ、廃水排水弁ＶＤは開いて、廃水が廃水排水ラインＬＤを介して排水されるようにしてもよい。
本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第４実施形態では、排気ガス排出装置３０で燃料として高硫黄油を用いて、排気ガスから硫黄酸化物を除去する必要がある場合、下記のように排気ガスから硫黄酸化物のみを除去するか、硫黄酸化物と二酸化炭素を同時に除去することができる。
この場合には、廃水回収弁ＶＷは閉じ、廃水排水弁ＶＤは開いた開ループ状態にすることができる。
硫黄酸化物のみを除去する場合には、開ループ状態において、第１、２、３処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２、ＶＴ３は全て閉じ、第１、２海水噴射供給弁ＶＥ１、ＶＥ２は全て開くことができる。そして、海水噴射供給ポンプＰＥを作動させることができる。これにより、第１、２噴射ユニット３１０、３２０の第１、２噴射ノズル３１２、３２２から海水が排気ガスに噴射され、排気ガスから硫黄酸化物が除去されることができる。また、廃水は、廃水排水ラインＬＤを介して排水されることができる。
硫黄酸化物と二酸化炭素を同時に除去する場合には、開ループ状態において、第１、２処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２は閉じ、第１、２海水噴射供給弁ＶＥ１、ＶＥ２と第３処理液供給弁ＶＴ３は開くことができる。そして、第２領域廃水回収弁ＶＷＢは閉じ、第２領域廃水排水弁ＶＷＡは開くことができる。また、海水噴射供給ポンプＰＥと処理液供給ポンプＰＴを作動させることができる。これにより、第１、２噴射ユニット３１０、３２０の第１、２噴射ノズル３１２、３２２から海水が排気ガスに噴射されて排気ガスから硫黄酸化物が除去され、第３噴射ユニット３３０の第３噴射ノズル３３２から処理液が排気ガスに噴射されて排気ガスから二酸化炭素が除去されることができる。この場合、廃水は、廃水排水ラインＬＤと第２領域廃水排水ラインＬＷＡを介して排水されることができる。
硫黄酸化物と二酸化炭素を同時に除去する場合には、開ループ状態において、第１、２処理液供給弁ＶＴ１、ＶＴ２は閉じ、第１、２海水噴射供給弁ＶＥ１、ＶＥ２と第３処理液供給弁ＶＴ３は開くことができる。そして、第２領域廃水排水弁ＶＷＡは閉じ、第２領域廃水回収弁ＶＷＢは開くこともできる。また、海水噴射供給ポンプＰＥと処理液供給ポンプＰＴを作動させることができる。これにより、第１、２噴射ユニット３１０、３２０の第１、２噴射ノズル３１２、３２２から海水が排気ガスに噴射されて排気ガスから硫黄酸化物が除去され、第３噴射ユニット３３０の第３噴射ノズル３３２から処理液が排気ガスに噴射されて排気ガスから二酸化炭素が除去されることができる。この場合、廃水は、廃水排水ラインＬＤを介して排水されるか、第２領域廃水回収ラインＬＷＢを介して処理液タンク３４０に回収されることができる。
このような構成を有する本発明による排気ガス処理装置１００と船舶１０の第３実施形態では、１つの排気ガス処理装置１００で、排気ガス排出装置３０で燃料として低硫黄油を用いるか、または高硫黄油を用いるかに応じて、排気ガスから二酸化炭素のみを除去するか、硫黄酸化物のみを除去するか、硫黄酸化物と二酸化炭素を同時に除去することができ、区画ユニット２４０により、反応器２００の内部が、例えば、第１噴射ユニット３１０及び第２噴射ユニット３２０が備えられた第１領域ＲＧ１と、第３噴射ユニット３３０が備えられた第２領域ＲＧ２とに区画され、排気ガスからの硫黄酸化物と二酸化炭素のうち少なくとも１つ以上の除去効率が極大化されることができる。
上記のように、本発明による排気ガス処理装置とこれを含む船舶を用いる場合、排気ガスから二酸化炭素を除去することができ、排気ガスから二酸化炭素を除去するのに用いられた冷却液または処理液である廃水を排水するか、廃水を回収して廃水から処理液を分離することができ、熱回収ユニットにより回収される排気ガスの熱が多くなることができ、排気ガスから二酸化炭素を除去するために排気ガスに噴射される処理液を、海水とアルカリ剤を混合して製造することができる。
上記のように説明された排気ガス処理装置は、上記で説明された実施形態の構成が限定されて適用されるものではなく、上記実施形態が多様に変形されるように、各実施形態の全部または一部が選択的に組み合わされて構成されることもできる。
１０ 船舶
２０ 船体
２１ 煙突
２２ 居住区
３０ 排気ガス排出装置
３１ エンジン
３１ａ メインエンジン
３１ｂ 発電用エンジン
３２ ボイラー
１００ 排気ガス処理装置
２００ 反応器
２１０ 排気ガス流入口
２２０ 排気ガス排出口
２３０ 廃水排水口
２４０ 区画ユニット
２４１ 区画部材
２４２ 連結部材
２４３ カバー部材
３００ 処理ユニット
３１０ 第１噴射ユニット
３１１ 第１供給管
３１２ 第１噴射ノズル
３２０ 第２噴射ユニット
３２１ 第２供給管
３２２ 第２噴射ノズル
３３０ 第３噴射ユニット
３３１ 第３供給管
３３２ 第３噴射ノズル
３４０ 処理液タンク
３４１ 処理液成分検出センサー
３５０ 処理液製造ユニット
３５１ 海水タンク
３５２ 清水タンク
３５３ アルカリ剤タンク
３５４ 補助剤タンク
３５５ 混合タンク
３６０ 処理液分離ユニット
４００ 熱回収ユニット
ＬＤ 廃水排水ライン
ＬＣ 連結ライン
ＬＳ 海水供給ライン
ＬＰ、ＬＴ 処理液供給ライン
ＬＲ 処理液回収ライン
ＬＷ 廃水回収ライン
ＬＶ 処理液分離ライン
ＬＦ 分離処理液供給ライン
ＬＤＤ 分離廃水排水ライン
ＬＷＡ 第２領域廃水排水ライン
ＬＷＢ 第２領域廃水回収ライン
ＬＥ 海水噴射供給ライン
ＬＥ１ 第１海水噴射供給ライン
ＬＥ２ 第２海水噴射供給ライン
ＬＥ３ 第３海水噴射供給ライン
ＰＨ 多孔板
ＰＣ パッキング
Ｖ 弁
ＶＤ 廃水排水弁
ＶＷ 廃水回収弁
ＶＷＡ 第２領域廃水排水弁
ＶＷＢ 第２領域廃水回収弁
ＶＥ 海水噴射供給弁
ＶＥ１ 第１海水噴射供給弁
ＶＥ２ 第２海水噴射供給弁
ＶＥ３ 第３海水噴射供給弁
ＶＴ１ 第１処理液供給弁
ＶＴ２ 第２処理液供給弁
ＶＴ３ 第３処理液供給弁
ＶＲ 流路切換弁
Ｐ ポンプ
ＰＷ 廃水回収ポンプ
ＰＥ 海水噴射供給ポンプ
ＰＴ 処理液供給ポンプ
ＲＧ１ 第１領域
ＲＧ２ 第２領域
ＰＧ 排気管
ＨＥ ヒーター
２０ 船体
２１ 煙突
２２ 居住区
３０ 排気ガス排出装置
３１ エンジン
３１ａ メインエンジン
３１ｂ 発電用エンジン
３２ ボイラー
１００ 排気ガス処理装置
２００ 反応器
２１０ 排気ガス流入口
２２０ 排気ガス排出口
２３０ 廃水排水口
２４０ 区画ユニット
２４１ 区画部材
２４２ 連結部材
２４３ カバー部材
３００ 処理ユニット
３１０ 第１噴射ユニット
３１１ 第１供給管
３１２ 第１噴射ノズル
３２０ 第２噴射ユニット
３２１ 第２供給管
３２２ 第２噴射ノズル
３３０ 第３噴射ユニット
３３１ 第３供給管
３３２ 第３噴射ノズル
３４０ 処理液タンク
３４１ 処理液成分検出センサー
３５０ 処理液製造ユニット
３５１ 海水タンク
３５２ 清水タンク
３５３ アルカリ剤タンク
３５４ 補助剤タンク
３５５ 混合タンク
３６０ 処理液分離ユニット
４００ 熱回収ユニット
ＬＤ 廃水排水ライン
ＬＣ 連結ライン
ＬＳ 海水供給ライン
ＬＰ、ＬＴ 処理液供給ライン
ＬＲ 処理液回収ライン
ＬＷ 廃水回収ライン
ＬＶ 処理液分離ライン
ＬＦ 分離処理液供給ライン
ＬＤＤ 分離廃水排水ライン
ＬＷＡ 第２領域廃水排水ライン
ＬＷＢ 第２領域廃水回収ライン
ＬＥ 海水噴射供給ライン
ＬＥ１ 第１海水噴射供給ライン
ＬＥ２ 第２海水噴射供給ライン
ＬＥ３ 第３海水噴射供給ライン
ＰＨ 多孔板
ＰＣ パッキング
Ｖ 弁
ＶＤ 廃水排水弁
ＶＷ 廃水回収弁
ＶＷＡ 第２領域廃水排水弁
ＶＷＢ 第２領域廃水回収弁
ＶＥ 海水噴射供給弁
ＶＥ１ 第１海水噴射供給弁
ＶＥ２ 第２海水噴射供給弁
ＶＥ３ 第３海水噴射供給弁
ＶＴ１ 第１処理液供給弁
ＶＴ２ 第２処理液供給弁
ＶＴ３ 第３処理液供給弁
ＶＲ 流路切換弁
Ｐ ポンプ
ＰＷ 廃水回収ポンプ
ＰＥ 海水噴射供給ポンプ
ＰＴ 処理液供給ポンプ
ＲＧ１ 第１領域
ＲＧ２ 第２領域
ＰＧ 排気管
ＨＥ ヒーター
Claims (8)
- 排気ガスが流入される反応器と、
前記反応器の内部に
海水または処理液を噴射する第１噴射ユニットと、
前記第１噴射ユニットを通過した排気ガスと接触するパッキングと、
前記パッキングを通過した排気ガスに処理液を噴射する第２噴射ユニットと、
前記処理液が貯蔵され、前記第１噴射ユニット及び第２噴射ユニットに連結されて処理液を供給する処理液タンクと、
前記処理液タンクに備えられて前記処理液の成分を検出する処理液成分検出センサーと、
前記処理液タンクに連結され、処理液を製造して前記処理液タンクに供給する処理液製造ユニットと、を含み、
前記処理液は、アルカリ水溶液であり、
前記処理液製造ユニットでは、海水と清水のうち少なくとも１つとアルカリ剤とを混合して前記アルカリ水溶液を製造し、
開ループ状態で運転されるか、閉ループ状態で運転され、
前記開ループ状態において、前記第１噴射ユニットからは海水が噴射され、前記第２噴射ユニットからは処理液が噴射され、
前記閉ループ状態においては、前記第１、２噴射ユニットから全て処理液が噴射される、排気ガス処理装置。 - 前記反応器には、排気ガスが流入される排気ガス流入口と、排気ガスに噴射されて排気ガスを処理するのに用いられた海水や処理液である廃水が排水される廃水排水口が備えられ、前記廃水排水口には、廃水排水ラインと、前記処理液タンクに連結される廃水回収ラインとがそれぞれ連結される、請求項１に記載の排気ガス処理装置。
- 前記廃水回収ラインに備えられる廃水回収弁は閉じ、前記廃水排水ラインに備えられる廃水排水弁は開いて前記開ループ状態にするか、前記廃水排水弁は閉じ、前記廃水回収弁は開いて前記閉ループ状態にする、請求項２に記載の排気ガス処理装置。
- 前記第２噴射ユニットを通過した排気ガスに処理液を噴射する第３噴射ユニットをさらに含む、請求項１に記載の排気ガス処理装置。
- 前記第１、２、３噴射ユニットは、一側が、少なくとも一部が前記反応器の内部に備えられ、他側が前記処理液タンクに連結される第１、２、３供給管をそれぞれ含み、
前記第１供給管には、海水供給源に連結された海水噴射供給ラインが連結される、請求項４に記載の排気ガス処理装置。 - 前記海水噴射供給ラインには海水噴射供給弁と海水噴射供給ポンプが備えられ、前記第１、２、３供給管には第１、２、３処理液供給弁がそれぞれ備えられており、
前記処理液タンクには、処理液供給ポンプが備えられた処理液供給ラインが連結され、前記第１、２、３供給管の他側は前記処理液供給ラインに連結される、請求項５に記載の排気ガス処理装置。 - 前記第１、２、３噴射ユニットは、前記反応器の内部に備えられた前記第１、２、３供給管の部分にそれぞれ備えられる第１、２、３噴射ノズルをそれぞれさらに含む、請求項６に記載の排気ガス処理装置。
- 船体と、
前記船体に備えられる請求項１から７の何れか一項に記載の排気ガス処理装置と、を含む、船舶。
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