KR20220112302A - 배기가스 정화 장치 - Google Patents

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히로유키 토우야마
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후지 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

해양을 항행하는 선박에 탑재되는 배기가스 정화 장치는, 흡수탑, 분무부, 펌프, 포집부, 및 드레인 관을 구비한다. 흡수탑은 배기통에 연결되어 통한다. 흡수탑에는 배기관을 통해 배기가스가 유입된다. 분무부는, 황산화물을 흡수하기 위한 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 흡수탑 내에 분무한다. 펌프는 공급관을 통해 해수를 흡인하고, 흡수액으로서 분무부로 내보낸다. 포집부는 배기통에 설치되며, 흡수탑으로부터 배기통을 향해 상승하는 배기가스에 동반되는 액적을 포집한다. 드레인 관은 포집부와 공급관을 연결하여 통하게 하고, 포집부에 의해 포집되는 액적을 드레인 수(drain water)로서 공급관으로 배수한다.

Description

배기가스 정화 장치
[0001] 본 개시는, 석탄 또는 중유 등의 화석 연료의 연소에 의해 발생하는 배기가스에 포함되는 황산화물을 저감시키는 배기가스 정화 장치에 관한 것이다.
[0002] 화석 연료의 연소에 의해 발생하는 배기가스에 포함되는 황산화물을 저감시키는 배기가스 정화 장치의 일례로서는 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 사용하는 장치를 들 수 있다. 흡수액을 사용하는 배기가스 정화 장치는, 오픈 루프형과 클로즈드 루프형으로 크게 구별된다. 오픈 루프형의 배기가스 정화 장치에서는, 황산화물의 흡수에 사용하고 난 흡수액은 탱크 등에 저류(貯留)되고, 그 후 폐기된다. 클로즈드 루프형의 배기가스 정화 장치에서는, 사용하고 난 흡수액은 탱크 등에 저류되고, 흡수액으로서 재이용된다.
[0003] 특허문헌 1에는, 클로즈드 루프형의 배기가스 정화 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 배기가스 정화 장치는 굴뚝과 일체인 흡수탑을 갖는다. 흡수탑의 내부에는, 흡수탑에 유입되는 배기가스에 흡수액을 분무하는 스프레이 노즐이 배치된다.
일본 특허공개공보 H11-151426호
[0005] 배기가스 정화 장치를, 예컨대, 선박에 설치하는 경우, 배기가스 정화 장치의 설치에 할당 가능한 공간(space)에 제한이 있다. 이 경우, 흡수탑의 내경(內徑)을 충분히 크게 잡을 수 없어, 충분한 개수의 스프레이 노즐을 흡수탑의 반경 방향(徑方向)으로 설치하지 못할 가능성이 있다. 흡수탑의 내경을 충분히 크게 잡을 수 없는 경우에는, 흡수탑의 높이 방향으로 스프레이 노즐을 복수 단(段) 설치함으로써, 충분한 개수의 스프레이 노즐을 확보할 수 있다.
[0006] 그러나, 스프레이 노즐을 흡수탑의 높이 방향으로 복수 단 설치하면, 상방의 단에 설치된 스프레이 노즐 부근으로 상승해 오는 배기가스는 하방의 단에 설치된 스프레이 노즐로부터 분무된 흡수액에 의한 황산화물의 흡수를 거치고 있다. 이 때문에, 상방의 단에 설치된 스프레이 노즐 부근으로 상승해 오는 배기가스에서는 황산화물의 농도가 저하되어 있다. 황산화물의 농도가 낮으면 알칼리 성분과의 반응성이 저하되어, 상방의 단에 설치된 스프레이 노즐로부터 분무되는 흡수액에 포함되는 알칼리 성분의 일부만이 황산화물의 흡수에 이용되고, 흡수액에 포함되는 모든 알칼리 성분을 다 이용하지 못한다는 문제가 발생한다. 또한, 배기가스에 포함되는 황산화물의 농도가 낮은 경우에는, 스프레이 노즐이 일단(一段)인 경우에도, 흡수액에 포함되는 모든 알칼리 성분을 다 이용하지 못한다는 문제가 발생할 수 있다.
[0007] 본 개시는 이상에서 설명한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 사용하여, 배기가스에 포함되는 황산화물을 흡수하는 배기가스 정화 장치에 있어서, 흡수액에 포함되는 알칼리 성분의 이용 효율을 향상시키는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[0008] 상기 과제를 해결하기 위해 본 개시의 배기가스 정화 장치는, 배기통에 연결되어 통하며, 화석 연료의 연소에 의해 발생하는 배기가스가 유입되는 흡수탑과, 황산화물을 흡수하기 위한 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 상기 흡수탑 내에 분무하는 분무부와, 상기 분무부로 상기 흡수액을 내보내는 펌프와, 상기 흡수탑으로부터 상기 배기통을 향해 상승하는 배기가스에 동반되는 액적을 포집하기 위해 상기 배기통에 설치되는 포집부와, 제1 끝단(端) 및 제2 끝단을 가지며, 상기 제1 끝단이 상기 펌프의 흡인구보다 상류의 공급관에 접속되는 동시에 상기 제2 끝단이 상기 포집부에 접속됨으로써, 상기 공급관과 상기 포집부가 연결되어 통하며, 상기 포집부에 의해 포집되는 액적을 드레인 수(drain water)로서 상기 공급관으로 배수하는 드레인 관을 구비한다.
[0009] 또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 개시의 다른 양태의 배기가스 정화 장치는, 배기통에 연결되어 통하며, 화석 연료의 연소에 의해 발생하는 배기가스가 유입되는 흡수탑과, 황산화물을 흡수하기 위한 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 상기 흡수탑 내에 분무하는 하나 또는 복수의 제1 분무부와, 상기 하나 또는 복수의 제1 분무부로 상기 흡수액을 내보내는 제1 펌프와, 상기 흡수탑으로부터 상기 배기통을 향해 상승하는 배기가스에 동반되는 액적을 포집하기 위해 상기 배기통에 설치되는 포집부와, 상기 배기가스의 발생원으로부터 상기 흡수탑을 경유하여 상기 배기통에 이르는 상기 배기가스의 유로에 있어서 상기 하나 또는 복수의 제1 분무부 중 적어도 하나보다 상류측에 배치되며, 상기 포집부에 의해 포집되는 액적을 드레인 수로서 분무하는 제2 분무부를 구비한다.
[0010] 도 1은, 본 개시의 제1 실시형태에 따른 배기가스 정화 장치(1A)의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 개시의 제2 실시형태에 따른 배기가스 정화 장치(1B)의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 개시의 제3 실시형태에 따른 배기가스 정화 장치(1C)의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 4는, 변형예 1의 배기가스 정화 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5는, 변형예 1의 배기가스 정화 장치의 다른 구성예를 나타낸 도면이다.
[0011] 이하에서는, 도면을 참조하면서 본 개시에 따른 실시형태를 설명한다. 참고로, 도면에 있어서 각부(各部)의 사이즈 및 축척은 실제의 것과 적당히 다르다. 또한, 이하에 기재하는 실시형태는, 본 개시의 적합한 구체적인 예이다. 이 때문에, 이하의 실시형태에는, 기술적으로 바람직한 다양한 한정이 부가되어 있다. 그러나, 본 개시의 범위는, 이하의 설명에 있어서 특별히 본 개시를 한정하는 취지의 기재가 없는 한, 이들 형태에 한정되는 것은 아니다.
[0012] 1. 제1 실시형태
도 1은, 본 개시의 제1 실시형태에 따른 배기가스 정화 장치(1A)의 구성예를 나타낸 도면이다. 배기가스 정화 장치(1A)는, 중유 또는 석탄 등의 화석 연료를 연소시켜 추진력을 발생시키는 선박(2)에 탑재된다. 선박(2)에 있어서 추진력이 발생되는 기관으로서는, 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 등의 내연 기관, 혹은 터빈과 터빈에 증기를 공급하는 보일러를 포함하는 외연 기관을 들 수 있다. 도 1에 나타낸 배기가스 정화 장치(1A)는, 화석 연료의 연소에 의해 발생하는 배기가스에 포함되는 이산화황 등의 황산화물을 저감시키는 장치이다. 배기가스 정화 장치(1A)에 의해 황산화물을 저감시킨 배기가스는, 굴뚝(funnel)에 설치되는 배기통(3)으로부터, 외부 공간, 구체적으로는 대기 중,으로 방출된다.
[0013] 도 1에 나타낸 바와 같이, 배기가스 정화 장치(1A)는, 흡수탑(10)과, 분무부(20)와, 공급관(30)과, 송수관(32)과, 배수관(34) 및 배수관(36)과, 탱크(40)와, 포집부(50)와, 드레인 관(60)과, 펌프(70)와, 선회기(swirler)(80)를 구비한다. 흡수탑(10)에는, 선박(2)의 기관에서 화석 연료를 연소시킴으로써 발생되는 배기가스가 배기관(5)을 통해 유입된다. 배기관(5)은, 선박(2)의 기관, 즉, 배기가스의 발생원과, 흡수탑(10)을 연결하여 통하게 하는 배기관의 일례이다. 흡수탑(10)은, 배기통(3)에 연결되어 통한다. 흡수탑(10)은 배기통(3)과 일체여도 된다.
[0014] 분무부(20)는, 예컨대, 복수의 스프레이 노즐을 구비한다. 분무부(20)는, 흡수탑(10)에 유입되는 배기가스에 포함되는 황산화물을 흡수하기 위한 흡수액을 흡수탑(10) 내에 분무한다. 본 실시형태에서는, 선박(2)은 해양을 항행하는 선박이며, 황산화물을 흡수하기 위한 흡수액으로서 해수(SW)가 이용된다.
[0015] 펌프(70)는, 선박(2) 주위의 해수(SW)를 흡인하고, 흡인한 해수(SW)를 분무부(20)로 내보낸다. 펌프(70)의 흡인구에는, 선박(2)의 선저에 개구되는 공급관(30)이 접속된다. 펌프(70)는, 공급관(30)을 통해 선박(2) 주위의 해수(SW)를 흡인한다. 펌프(70)의 토출구에는 송수관(32)의 일단(一端)이 접속된다. 송수관(32)의 타단은 복수로 분기되어, 각각 분무부(20)에 접속된다. 펌프(70)는, 공급관(30)을 통해 흡인한 해수(SW)를 송수관(32)을 통해 분무부(20)로 내보낸다.
[0016] 본 실시형태의 배기가스 정화 장치(1A)에서는, 분무부(20)는 흡수탑(10)의 연직 방향으로 3단으로 설치된다. 선박에서는 탑재하는 기기에 대해 할당 가능한 공간에 제한이 있고, 흡수탑(10)의 내경을 충분히 크게 잡을 수 없어, 충분한 개수의 분무부(20)를 흡수탑(10)의 반경 방향으로 설치할 수 없는 경우가 있다. 분무부(20)를 흡수탑(10)의 연직 방향으로 3단으로 설치한 것은, 흡수탑(10)의 내경을 충분히 잡을 수 없는 경우라 하더라도, 흡수탑(10) 전체로 보았을 때 충분한 개수의 분무부(20)를 설치하기 위함이다. 따라서, 흡수탑(10)의 내경을 충분히 크게 잡을 수 있는 경우에는 분무부(20)의 연직 방향의 단수(段數)를 1단 또는 2단으로 해도 된다. 또한, 흡수탑(10)의 내경을 더 작게 할 필요가 있는 경우에는, 분무부(20)의 연직 방향의 단수를 4단 이상으로 해도 된다.
[0017] 분무부(20)에 의해 흡수탑(10) 내에 분무되며, 배기가스에 포함되는 이산화황의 흡수에 이용된 흡수액은, 배수관(34)을 통해 흡수탑(10)으로부터 탱크(40)로 배수된다. 이하에서는, 배수관(34)을 통해 흡수탑(10)으로부터 배수되는 액체를 폐액이라 부르는 경우가 있다.
[0018] 본 실시형태의 배기가스 정화 장치(1A)에서는, 해수(SW) 중에 포함되는 알칼리 성분(HCO3 -)을 이용하여 배기가스 중의 황산화물의 흡수가 행해진다. 보다 상세하게는, 분무부(20)에 의해 분무된 흡수액과 배기가스가 접촉하면, 배기가스에 포함되는 황산화물은 흡수액 중에 흡수된다. 황산화물을 흡수하는 과정에서 흡수액 중에는 아황산이온(HSO3 -)이 발생한다. 황산화물의 흡수에 사용하고 난 흡수액은 탱크(40) 내에서 대량의 공기와 접촉함으로써 산화되고, 사용하고 난 흡수액 중의 아황산이온은 황산이온(SO4 2-)으로서 무해화된다. 산화 처리를 거친 사용하고 난 흡수액은 탱크(40) 내에서 중화 및 폭기 처리에 의해 pH의 조정 및 용존 산소의 회복을 거쳐 해양으로 방출된다. 또한, 배기가스 정화 장치(1A)에 있어서의 흡수, 산화, 및 중화의 각 처리의 화학 반응은 이하와 같다.
흡수: SO2+H2O→H++HSO3 -
산화: HSO3 -+(1/2)O2→H++SO4 2-
중화: HCO3 -+H+→H2O+CO2↑
[0019] 탱크(40)는 예컨대 가스 시일(gas seal) 챔버이다. 탱크(40)에는, 배수관(34)으로부터 배수되는 폐액이 공기와 함께 저류된다. 또한, 탱크(40)의 내부 공간에는, 선박(2)의 선저에 개구되는 배수관(36)이 돌출된다. 탱크(40)에 저류되는 폐액은, 수처리 시스템(4)에 의한 pH 및 용존 산소량의 검사를 거쳐 배수관(36)을 통해 해양으로 방출된다. 즉, 본 실시형태의 배기가스 정화 장치(1A)는, 배기가스에 포함되는 황산화물의 흡수에 사용하고 난 흡수액을 재이용하지 않고 폐기하는 오픈 루프형의 배기가스 정화 장치이다. 배기가스 정화 장치(1A)를 탑재하는 선박(2)이 항행하는 바다는 흡수액의 외부 수원이 된다.
[0020] 도 1에서는 상세한 도시를 생략하였지만, 배수관(36)의 상단(上端)에는 수처리 시스템(4)에 의한 제어하에서 개폐되는 밸브가 설치된다. 수처리 시스템(4)은, 탱크(40)에 저류되어 있는 액체의 pH 및 용존 산소량이 소정의 기준치를 만족하고 있는 경우에 배수관(36)의 상단의 밸브를 연다. 배수관(36)의 상단의 밸브가 열린 상태에서는, 탱크(40)의 내부 공간에 돌출되는 배수관(36)의 높이를 상회하는 만큼의 액체는, 배수관(36)을 통해 선박(2)의 외부의 해양으로 방출된다. 또한, pH 및 용존 산소량이 소정의 기준치에 대해서는 선박(2)이 항행하는 해역에 따라 정해진다.
[0021] 흡수탑(10)에 유입된 배기가스는, 분무부(20)에 의해 분무되는 흡수액과 접촉하여, 함유하는 황산화물의 적어도 일부가 흡수 제거된 후, 배기통(3)을 향해 상승한다. 이하에서는, 황산화물의 적어도 일부가 흡수된 배기가스를 처리가 끝난 배기가스라 부른다. 선회기(80)는, 흡수탑(10)으로부터 배기통(3)을 향해 상승하는 처리가 끝난 배기가스에 원심력을 부여하는 가이드 베인이다. 선회기(80)는 흡수탑(10)과 배기통(3)의 경계에 설치된다. 즉, 본 실시형태에서는, 선회기(80) 이하의 부분이 흡수탑(10)이고, 선회기(80)보다 위의 부분이 배기통(3)이다. 처리가 끝난 배기가스는, 선회기(80)를 따라 상승함으로써 원심력이 부여되어, 배기통(3)의 내면을 따라 상승한다.
[0022] 흡수탑(10)에 유입되는 배기가스의 유속이 빠른 경우, 배기통(3)의 내면을 따라 상승하는 처리가 끝난 배기가스에는, 미사용된 흡수액 또는 사용하고 난 흡수액 등의 액적이 동반되는 경우가 있다. 포집부(50)는, 액적을 동반하는 처리가 끝난 배기가스로부터 액적을 분리하기 위한 것이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서는, 포집부(50)는 배기통(3)의 상단부(上端部)에 설치되지만, 배기통(3)의 상단부 이하이자, 선회기(80)보다 상방의 위치에 설치되면 된다. 포집부(50)는 배기통(3)의 내면에 개구되는 개구부를 가지며, 처리가 끝난 배기가스와 함께 배기통(3)의 내면을 따라 상승하는 액적을 해당 개구부를 통해 포집한다.
[0023] 드레인 관(60)은, 공급관(30)에 접속되는 제1 끝단과, 포집부(50)에 접속되는 제2 끝단을 갖는다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 드레인 관(60)을 통해, 펌프(70)의 흡인구보다 상류의 공급관(30)과, 포집부(50)가 연결되어 통한다. 드레인 관(60)은, 포집부(50)에 의해 포집되는 액적을 드레인 수로서 공급관(30)으로 배수한다. 드레인 관(60)으로부터 배수되는 드레인 수는, 공급관(30)을 통해 펌프(70)에 의해 빨려올라가는 해수와 함께, 송수관(32)을 통해 분무부(20)로 내보내지고, 다시, 흡수액으로서 이용된다. 본 실시형태에서는, 공급관(30)의 내경은 일정하지만, 드레인 관(60)이 접속되는 부분의 내경이 다른 부분의 내경보다 작게 되어 있어도 된다. 공급관(30)에 있어서의 드레인 관(60)이 접속되는 부분의 내경을 다른 부분의 내경보다 작게 하는 이젝터 구조로 함으로써 드레인 관(60)의 개구 부근에 있어서의 해수는 고속 저압 유체가 되어, 드레인 관(60)으로부터 공급관(30)으로 효율적으로 드레인 수를 끌어들이는 것이 가능해져, 끌어들인 드레인 수와 해수의 혼합성을 향상시킬 수 있다.
[0024] 본 실시형태의 배기가스 정화 장치(1A)에서는, 드레인 수는 다시 흡수액으로서 이용된다. 드레인 수는 미사용된 흡수액을 포함하는 경우가 있고, 드레인 수에 포함되는 미사용된 알칼리 성분은 배기가스에 포함되는 황산화물의 흡수에 다시 이용된다. 이와 같이, 본 실시형태의 배기가스 정화 장치(1A)에 의하면, 흡수액에 포함되는 알칼리 성분의 이용 효율이 향상된다.
[0025] 2. 제2 실시형태
도 2는, 본 개시의 제2 실시형태에 따른 배기가스 정화 장치(1B)의 구성예를 나타낸 도면이다. 본 실시형태의 배기가스 정화 장치(1B)는, 배기가스 정화 장치(1A)와 마찬가지로 오픈 루프형의 배기가스 정화 장치이다. 도 2에서는, 도 1에 있어서의 것과 동일한 구성 요소에는 도 1에 있어서의 것과 동일한 부호가 달려 있다. 도 2와 도 1을 대비하면 명백하듯이, 배기가스 정화 장치(1B)와 배기가스 정화 장치(1A) 간의 구성의 상이점은 이하의 두 가지 점이다. 제1 상이점은, 가스 빼기 기구(90), 탱크(100), 펌프(110), 및 분무부(120)를 갖는 점이다. 제2 상이점은, 드레인 관(60)을 통해 포집부(50)와 탱크(100)가 연결되어 통해 있는 점이다.
[0026] 가스 빼기 기구(90)는, 드레인 관(60)의 상부, 즉, 드레인 관(60)과 포집부(50)의 접속 부분 부근에 설치된다. 가스 빼기 기구(90)는, 드레인 관(60)을 외부 공간으로 연결하여 통하게 한다. 드레인 관(60)과 포집부(50)의 접속 부분 부근에 드레인 관(60)을 외부 공간에 연결하여 통하게 하는 가스 빼기 기구(90)가 설치되어 있기 때문에, 배기가스 정화 장치(1B)에서는, 드레인 관(60)의 입구부로부터 가스 빼기 기구(90)를 향하는 배기가스의 흐름이 발생하여, 포집부(50)에 의한 액적의 포집을 촉진시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태의 배기가스 정화 장치(1B)에 의하면, 제1 실시형태의 배기가스 정화 장치(1A)와 비교하여 포집부(50)에 의한 액적의 포집을 효율적으로 행하는 것이 가능해진다. 또한, 배기가스 정화 장치(1A)에 가스 빼기 기구(90)를 설치해도 물론 된다.
[0027] 탱크(100)에는, 드레인 관(60)으로부터 배수되는 드레인 수가 저류된다. 펌프(110)는, 탱크(100)에 저류되는 드레인 수를 빨아내어, 분무부(120)로 내보낸다. 배기가스 정화 장치(1B)에 있어서의 펌프(110)는 본 개시에 있어서의 제2 펌프의 일례이고, 펌프(70)는 본 개시에 있어서의 제1 펌프의 일례이다.
[0028] 분무부(120)는, 펌프(110)로부터 내보내지는 드레인 수를, 황산화물을 흡수하기 위한 흡수액으로서 흡수탑(10) 내로 분무한다. 분무부(120)는 본 개시에 있어서의 제2 분무부의 일례이고, 분무부(20)는 본 개시에 있어서의 제1 분무부의 일례이다.
[0029] 도 2에 나타낸 바와 같이, 배기가스 정화 장치(1B)는, 3개의 분무부(20)와, 1개의 분무부(120)를 갖는다. 그리고, 분무부(120)는, 배기가스의 발생원으로부터 흡수탑(10)을 경유하여 배기통(3)에 이르는 배기가스의 유로에 있어서 중간단(中段) 및 상단(上段)의 분무부(20)보다 상류측, 즉, 배기가스의 발생원에 가까운 측에 설치된다. 분무부(120) 부근으로 상승해 오는 배기가스는 하단(下段)의 분무부(20)에 의해 분무되는 흡수액에 의한 황산화물의 흡수를 거치고 있다. 이 때문에, 분무부(120) 부근으로 상승해 오는 배기가스에 포함되는 황산화물은 하단의 분무부(20)에 의해 분무되는 흡수액에 의해 흡수된 만큼 감소되어 있지만, 제1 실시형태에 있어서 상단의 분무부(20) 부근으로 상승해 오는 배기가스에 포함되는 황산화물보다는 많다. 제1 실시형태에 있어서 상단의 분무부(20) 부근으로 상승해 오는 배기가스보다 많은 황산화물을 포함하는 배기가스에 대해, 분무부(120)에 의해 드레인 수를 흡수액으로서 분무함으로써, 드레인 수에 남아 있는 알칼리 성분을 유효하게 이용할 수 있다.
[0030] 이상에서 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의해서도, 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 사용하여 배기가스에 포함되는 황산화물을 흡수하는 배기가스 정화 장치에 있어서, 흡수액에 포함되는 알칼리 성분의 이용 효율이 향상된다. 또한, 본 실시형태의 배기가스 정화 장치(1B)는 드레인 관(60)의 상부에 가스 빼기 기구(90)를 갖지만, 가스 빼기 기구(90)는 생략되어도 된다. 가스 빼기 기구(90)가 생략되더라도, 흡수액에 포함되는 알칼리 성분의 이용 효율이 향상되는 데 변함이 없기 때문이다.
[0031] 3. 제3 실시형태
도 3은, 본 개시의 제3 실시형태에 따른 배기가스 정화 장치(1C)의 구성예를 나타낸 도면이다. 본 실시형태의 배기가스 정화 장치(1C)도, 배기가스 정화 장치(1B)와 마찬가지로 오픈 루프형의 배기가스 정화 장치이다. 도 3에서는, 도 2에 있어서의 것과 동일한 구성 요소에는 도 2에 있어서의 것과 동일한 부호가 달려 있다. 도 3과 도 2를 대비하면 명백하듯이, 배기가스 정화 장치(1C)와 배기가스 정화 장치(1B) 간의 구성의 상이점은, 흡수탑(10)을 거쳐 배기통(3)에 이르는 배기가스의 경로에 있어서, 분무부(120)가, 3개의 분무부(20)보다 상류측, 구체적으로는, 배기가스의 발생원과 흡수탑(10)을 연결하여 통하게 하는 배기관(5)에 설치되어 있는 점이다.
[0032] 배기가스 정화 장치(1C)에 있어서 분무부(120) 부근으로 다가오는 배기가스는, 분무부(20)에 의해 분무되는 흡수액에 의한 황산화물의 흡수를 거치지 않았기 때문에, 고농도의 황산화물을 포함한다. 이와 같이 고농도의 황산화물을 포함하는 배기가스에 대해, 분무부(120)에 의해 드레인 수를 흡수액으로서 분무함으로써, 드레인 수에 남아 있는 알칼리 성분을 유효하게 이용할 수 있다. 본 실시형태에 의해서도, 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 사용하여 배기가스에 포함되는 황산화물을 흡수하는 배기가스 정화 장치에 있어서, 흡수액에 포함되는 알칼리 성분의 이용 효율이 향상된다. 또한, 본 실시형태에 있어서도 가스 빼기 기구(90)를 생략할 수 있음은 물론이다.
[0033] 4. 변형예
이상의 각 실시양태는 다양하게 변형될 수 있다. 구체적인 변형의 양태를 이하에 예시한다. 이하의 예시로부터 임의로 선택된 두 가지 이상의 양태는 서로 모순되지 않는 한 적절히 병합될 수 있다.
[0034] 4-1. 변형예 1
상기 제1 실시형태에 있어서의 배기가스 정화 장치(1A)는, 흡수액의 역할을 하는 해수(SW)를 선박(2) 주위에서 도입하고, 사용하고 난 흡수액을 선박(2)의 외부로 방출하는 오픈 루프형의 배기가스 정화 장치였다. 그러나, 포집부 및 드레인 관을 갖는 클로즈드 루프형의 배기가스 정화 장치에 제1 실시형태의 기술적 특징을 채용해도 된다. 마찬가지로, 제2 실시형태 또는 제3 실시형태의 기술적 특징을, 포집부 및 드레인 관을 갖는 클로즈드 루프형의 배기가스 정화 장치에 채용해도 된다. 클로즈드 루프형의 배기가스 정화 장치에 있어서도, 흡수액에 포함되는 알칼리 성분을 다 사용하지 못하는 경우가 있음은 마찬가지이기 때문이다.
[0035] 도 4는, 포집부 및 드레인 관을 갖는 클로즈드 루프형의 배기가스 정화 장치에 대한 제1 실시형태의 기술적 특징의 채용예를 나타낸 도면이다. 배기가스 정화 장치(1D)에서는, 일정량의 흡수액이 탱크(40)에 미리 저류되어 있다. 도 5에 나타낸 배기가스 정화 장치(1D)에서는, 공급관(30)은 탱크(40)에 접속된다. 펌프(70)는, 탱크(40)에 저류되어 있는 흡수액을 공급관(30)을 통해 흡인하고, 송수관(32)을 통해 분무부(20)로 내보낸다. 도 5에 나타낸 배기가스 정화 장치(1D)에는 배수관(36)은 설치되어 있지 않고, 탱크(40)로 되돌아간 사용하고 난 흡수액은, 중화 및 폭기를 거쳐 흡수액으로서 재이용된다. 도 5에 나타낸 배기가스 정화 장치(1D)에 있어서도, 드레인 관(60)을 통해 포집부(50)와 공급관(30)이 연결되어 통해 있기 때문에, 제1 실시형태의 배기가스 정화 장치(1A)와 마찬가지로, 드레인 수는 탱크(40)로부터 끌어들인 흡수액과 함께 황산화물의 흡수에 이용된다. 이 때문에, 드레인 수에 남아 있는 알칼리 성분을 황산화물의 흡수에 이용할 수 있다.
[0036] 도 5는, 하이브리드 시스템의 배기가스 정화 장치에 대한 제1 실시형태의 기술적 특징의 채용예를 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 배기가스 정화 장치(1E)는, 공급관(30a)과 공급관(30b)과 공급관(30c)과 전환 밸브(38)를 구비한다. 공급관(30a)은, 선박(2)의 선저에 개구된다. 공급관(30b)은, 탱크(40)에 접속된다. 공급관(30a) 및 공급관(30b) 각각은, 전환 밸브(38)를 통해 공급관(30c)에 접속된다. 공급관(30c)은, 펌프(70)의 흡인구에 접속되어 있고, 공급관(30c)에는, 드레인 관(60)이 접속된다. 전환 밸브(38)는, 삼방 밸브이다. 배기가스 정화 장치(1E)에서는, 전환 밸브(38)를 전환함으로써, 공급관(30a)과 공급관(30b) 중 어느 한쪽이 공급관(30c)을 통해 펌프(70)의 흡인구에 연결되어 통한다. 공급관(30a)을 펌프(70)의 흡인구에 연결하여 통하게 한 상태에서는, 배기가스 정화 장치(1E)는 오픈 루프형의 배기가스 정화 장치로서 기능한다. 공급관(30b)을 펌프(70)의 흡인구에 연결하여 통하게 한 상태에서는, 배기가스 정화 장치(1E)는 클로즈드 루프형의 배기가스 정화 장치로서 기능한다.
[0037] 배기가스 정화 장치(1E)에 의하면, 해양에 대한 배수 규제가 느슨한 해역에서는 오픈 루프형으로 배기가스의 정화를 행하는 한편, 배수 규제가 엄격한 해역에서는 클로즈드 루프형으로 배기가스의 정화를 행할 수 있다. 배수 규제가 느슨한 해역의 일례로서는, 외양을 들 수 있다. 배수 규제가 엄격한 해역의 일례로서는, 연안 해역을 들 수 있다. 도 5에 나타낸 배기가스 정화 장치(1E)는, 전환 밸브를 통해 공급관(30b)을 공급관(30a)에 접속하는 구성으로 변형되어도 된다. 이 구성은, 펌프(70)와는 별도의 제2 펌프를 더 설치하고, 제2 펌프에 의해 흡인한 해수를 공급관(30b)을 통해 탱크(40)로 주입(注水)하는 구성으로 변형되어도 된다. 또한, 공급관(30b)을 송수관(32)에 접속하는 구성도 생각할 수 있지만, 공급관(30b)을 송수관(32)에 접속하는 구성에서는, 공급관(30b)으로부터 송수관(32)으로 흡수액을 내보내는 펌프를 공급관(30b)에 설치하는 것이 필요해진다.
[0038] 4-2. 변형예 2
상기 각 실시형태에 있어서의 선박(2)은 해양을 항행하는 선박이었지만, 담수역(淡水域)을 항행하는 선박이어도 된다. 이 경우, 선박(2) 주위에서 흡인한 물에 수산화나트륨 또는 수산화마그네슘 등을 첨가하여 알칼리 성분을 보충하면 된다. 즉, 본 개시에 있어서의 흡수액은 해수에는 한정되지 않고, 알칼리 성분을 포함하는 알칼리 수용액이면 된다. 또한, 알칼리 성분도 HCO3 -에는 한정되지 않는다.
[0039] 4-3. 변형예 3
상기 제2 및 제3 실시형태에서는, 탱크(100)와, 펌프(110)가 동일한 높이의 위치에 설치되어 있었지만, 탱크(100)는 펌프(110)보다 높은 위치에 설치되어 있어도 된다. 탱크(100)로부터 드레인 수를 빨아낼 때의 펌프(110)의 부하를 경감하기 위함이다. 또한, 상기 제2 및 제3 실시형태에서는, 포집부(50)에 의해 포집되는 드레인 수를 탱크(100)에 저류하고, 탱크(100)에 저류되는 드레인 수를 펌프(110)에 의해 빨아내어 분무부(120)로 내보내었다. 그러나, 탱크(100) 및 펌프(110)를 생략하고, 포집부(50)와 분무부(120)를 드레인 관(60)을 통해 연결하여 통하게 해도 된다. 요컨대, 포집부(50)에 의해 포집되는 드레인 수를 분무부(120)로 하여금 분무시키는 양태이면 된다.
[0040] 4-4. 변형예 4
상기 각 실시형태에서는, 화석 연료를 연소시켜 추진력을 발생시키는 선박에 탑재되는 배기가스 정화 장치에 대한 본 개시의 적용예를 설명하였다. 그러나, 본 개시의 배기가스 정화 장치를, 화력 발전소 또는 제철소 등의 육상의 고정 시설, 내연 기관을 이용한 발전기, 혹은 내연 기관 혹은 외연 기관에 의해 추진력을 발생시키는 차량에 있어서 화석 연료를 연소시킴으로써 발생되는 배기가스의 정화에 본 개시를 적용해도 된다. 또한, 상기 각 실시형태에 있어서의 선회기(80)는 본 개시의 필수 구성 요소는 아니며, 생략되어도 된다.
[0041] 5. 실시형태 및 각 변형예 중 적어도 하나로부터 파악되는 양태
본 개시의 배기가스 정화 장치의 하나의 양태는, 흡수탑과, 분무부와, 펌프와, 포집부와, 드레인 관을 구비한다. 흡수탑에는, 화석 연료의 연소에 의해 발생하는 배기가스가 유입된다. 흡수탑은, 황산화물을 저감시킨 배기가스를 외부 공간으로 방출하는 배기통에 연결되어 통한다. 분무부는, 황산화물을 흡수하기 위한 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 흡수탑 내에 분무한다. 펌프는, 분무부로 흡수액을 내보낸다. 포집부는, 흡수탑으로부터 배기통을 향해 상승하는 배기가스에 동반되는 액적을 포집하기 위해 배기통에 설치된다. 드레인 관은, 펌프의 흡인구보다 상류의 공급관과 포집부를 연결하여 통하게 한다. 드레인 관은, 포집부에 의해 포집되는 액적을 드레인 수로서, 펌프의 흡인구보다 상류의 공급관으로 배수한다. 본 양태의 배기가스 정화 장치에 의하면, 흡수액에 포함되는 알칼리 성분의 이용 효율이 향상된다.
[0042] 보다 바람직한 양태의 배기가스 정화 장치에서는, 펌프의 흡인구보다 상류의 공급관에 있어서의 드레인 관이 접속되는 부분의 내경은, 상기 공급관에 있어서의 다른 부분의 내경보다 작아도 된다. 본 양태의 배기가스 정화 장치에 의하면, 효율적으로 드레인 수를 공급관에 끌어들이는 것이 가능해져, 끌어들인 드레인 수와 흡수액의 혼합성을 향상시킬 수 있다.
[0043] 보다 바람직한 양태의 배기가스 정화 장치는, 제1 배수관과, 탱크와, 제2 배수관을 구비한다. 제1 배수관은, 분무부에 의해 흡수탑 내에 분무되는 흡수액을 상기 흡수탑으로부터 배수한다. 상기 제1 실시형태에 있어서의 배수관(34)이 제1 배수관의 일례이다. 탱크는, 제1 배수관으로부터 배수되는 흡수액을 저류한다. 해당 탱크는 상기 각 실시형태에 있어서의 탱크(40)에 대응한다. 제2 배수관은, 탱크에 저류되는 흡수액을 외부 수원으로 배수한다. 상기 제1 실시형태에 있어서의 배수관(36)이 제2 배수관의 일례이다. 본 양태의 배기가스 정화 장치에서는, 흡수액에는 펌프에 의해 외부 수원으로부터 흡인된 물이 이용되고, 사용하고 난 흡수액은 탱크에 저류된 후에 제2 배수관을 통해 배수된다. 즉, 본 양태의 배기가스 정화 장치는, 오픈 루프형이다. 이와 같이, 본 양태에 의하면, 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 사용하여 배기가스에 포함되는 황산화물을 흡수하는 오픈 루프형의 배기가스 정화 장치에 있어서, 흡수액에 포함되는 알칼리 성분의 이용 효율이 향상된다.
[0044] 다른 바람직한 양태의 배기가스 정화 장치는, 분무부에 의해 흡수탑 내에 분무되는 흡수액을 상기 흡수탑으로부터 배수하는 배수관과, 배수관으로부터 배수되는 흡수액을 저류하는 탱크를 구비하며, 펌프는, 탱크에 저류되는 흡수액을 흡인하여, 분무부로 내보낸다. 즉, 본 양태의 배기가스 정화 장치는, 클로즈드 루프형이다. 이와 같이, 본 양태에 의하면, 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 사용하여 배기가스에 포함되는 황산화물을 흡수하는 클로즈드 루프형의 배기가스 정화 장치에 있어서, 흡수액에 포함되는 알칼리 성분의 이용 효율이 향상된다.
[0045] 또한, 본 개시의 다른 양태의 배기가스 정화 장치는, 흡수탑과, 하나 또는 복수의 제1 분무부와, 제1 펌프와, 포집부와, 제2 분무부를 구비한다. 흡수탑에는, 화석 연료의 연소에 의해 발생하는 배기가스가 유입된다. 흡수탑은, 황산화물을 저감시킨 배기가스를 외부 공간으로 방출하는 배기통에 연결되어 통한다. 하나 또는 복수의 제1 분무부는, 황산화물을 흡수하기 위한 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 상기 흡수탑 내에 분무한다. 제1 펌프는, 상기 하나 또는 복수의 제1 분무부로 상기 흡수액을 내보낸다. 포집부는, 상기 흡수탑으로부터 상기 배기통을 향해 상승하는 배기가스에 동반되는 액적을 포집하기 위해 상기 배기통에 설치된다. 제2 분무부는, 상기 배기가스의 발생원으로부터 상기 흡수탑을 경유하여 상기 배기통에 이르는 상기 배기가스의 유로에 있어서 상기 하나 또는 복수의 제1 분무부 중 적어도 하나보다 상류측에 배치된다. 제2 분무부는, 상기 포집부에 의해 포집되는 액적을 드레인 수로서 분무한다. 본 양태에 의해서도, 드레인 수에 남아 있는 알칼리 성분을 유효하게 이용할 수 있으므로, 알칼리 성분의 이용 효율이 향상된다.
[0046] 보다 바람직한 양태의 배기가스 정화 장치는, 상기 드레인 수를 배수하는 드레인 관과, 상기 드레인 관으로부터 배수되는 상기 드레인 수를 저류하는 탱크와, 상기 탱크에 저류되는 상기 드레인 수를 상기 제2 분무부로 내보내는 제2 펌프를 구비해도 된다.
[0047] 다른 바람직한 양태의 배기가스 정화 장치에 있어서는, 상기 제2 분무부는, 상기 흡수탑의 내부에 배치되어도 된다.
[0048] 또한, 다른 바람직한 양태의 배기가스 정화 장치는, 상기 배기가스의 발생원과 상기 흡수탑을 연결하여 통하게 하는 배기관을 구비하고, 상기 제2 분무부는 상기 배기관에 설치되어도 된다.
[0049] 1A, 1B, 1C, 1D…배기가스 정화 장치, 2…선박, 3…배기통, 4…수처리 시스템, 5…배기관, 10…흡수탑, 20, 120…분무부, 30…공급관, 32…송수관, 34, 36…배수관, 40, 100…탱크, 50…포집부, 60…드레인 관, 70, 110…펌프, 80…선회기, 90…가스 빼기 기구.

Claims (8)

  1. 배기통에 연결되어 통하며, 화석 연료의 연소에 의해 발생하는 배기가스가 유입되는 흡수탑과,
    황산화물을 흡수하기 위한 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 상기 흡수탑 내에 분무하는 분무부와,
    상기 분무부로 상기 흡수액을 내보내는 펌프와,
    상기 흡수탑으로부터 상기 배기통을 향해 상승하는 배기가스에 동반되는 액적을 포집하기 위해 상기 배기통에 설치되는 포집부와,
    제1 끝단 및 제2 끝단을 가지며, 상기 제1 끝단이 상기 펌프의 흡인구보다 상류의 공급관에 접속되는 동시에 상기 제2 끝단이 상기 포집부에 접속됨으로써, 상기 공급관과 상기 포집부가 연결되어 통하며, 상기 포집부에 의해 포집되는 액적을 드레인 수(drain water)로서 상기 흡수액의 유로로 배수하는 드레인 관
    을 구비하는 배기가스 정화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유로에 있어서의 상기 드레인 관이 접속되는 부분의 내경은, 상기 유로에 있어서의 다른 부분의 내경보다 작은, 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분무부에 의해 상기 흡수탑 내에 분무되는 흡수액을 상기 흡수탑으로부터 배수하는 제1 배수관과,
    상기 제1 배수관으로부터 배수되는 흡수액을 저류(貯留)하는 탱크와,
    상기 탱크에 저류되는 흡수액을 외부 수원으로 배수하는 제2 배수관을 구비하며,
    상기 펌프에 의해 상기 분무부로 내보내지는 흡수액에는, 상기 펌프에 의해 상기 외부 수원으로부터 흡인되는 물이 이용되는, 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분무부에 의해 상기 흡수탑 내에 분무되는 흡수액을 상기 흡수탑으로부터 배수하는 배수관과,
    상기 배수관으로부터 배수되는 흡수액을 저류하는 탱크를 구비하며,
    상기 펌프는, 상기 탱크에 저류되는 흡수액을 흡인하여, 상기 분무부로 내보내는, 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  5. 배기통에 연결되어 통하며, 화석 연료의 연소에 의해 발생하는 배기가스가 유입되는 흡수탑과,
    황산화물을 흡수하기 위한 알칼리 성분을 포함하는 흡수액을 상기 흡수탑 내에 분무하는 하나 또는 복수의 제1 분무부와,
    상기 하나 또는 복수의 제1 분무부로 상기 흡수액을 내보내는 제1 펌프와,
    상기 흡수탑으로부터 상기 배기통을 향해 상승하는 배기가스에 동반되는 액적을 포집하기 위해 상기 배기통에 설치되는 포집부와,
    상기 배기가스의 발생원으로부터 상기 흡수탑을 경유하여 상기 배기통에 이르는 상기 배기가스의 유로에 있어서 상기 하나 또는 복수의 제1 분무부 중 적어도 하나보다 상류측에 배치되며,
    상기 포집부에 의해 포집되는 액적을 드레인 수로서 분무하는 제2 분무부
    를 구비하는 배기가스 정화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 드레인 수를 배수하는 드레인 관과,
    상기 드레인 관으로부터 배수되는 상기 드레인 수를 저류하는 탱크와,
    상기 탱크에 저류되는 상기 드레인 수를 상기 제2 분무부로 내보내는 제2 펌프
    를 구비하는 배기가스 정화 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제2 분무부는, 상기 흡수탑의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 배기가스의 발생원과 상기 흡수탑을 연결하여 통하게 하는 배기관을 구비하며,
    상기 제2 분무부는 상기 배기관에 설치되는,
    것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
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