KR20230044491A - 배기가스 처리 장치 및 배기가스 처리 방법 - Google Patents

배기가스 처리 장치 및 배기가스 처리 방법 Download PDF

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카즈요시 이토카와
히로유키 토우야마
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후지 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

배기가스의 처리에 사용된 사용이 끝난 액체를 순환시키는 폐루프(closed loop) 동작과, 사용이 끝난 액체를 외부로 배출하는 개루프(open loop) 동작 사이에서 동작 모드를 전환할 수 있는 배기가스 처리 장치로서, 배기가스가 공급되고, 액체에 의해 배기가스를 정화하는 반응탑과, 배기가스의 정화에 사용된 사용이 끝난 액체를 저류(貯留)하고, 폐루프 동작 중에 알칼리제에 의해 정화 능력을 회복한 사용이 끝난 액체를 반응탑 내로 공급하는 저류부와, 폐루프 동작을 개시하는 경우에, 사용이 끝난 액체를 저류부로부터 반응탑 내로 공급하는 것을 개시하기 전에 저류부 내에 알칼리제를 투입하는 투입부를 구비한다.

Description

배기가스 처리 장치 및 배기가스 처리 방법
[0001] 본 발명은, 배기가스 처리 장치 및 배기가스 처리 방법에 관한 것이다.
[0002] 해수 등의 스크러버액(液)에 의해 배기가스 내의 황 성분을 중화시켜 정화하는 스크러버 장치라 일컬어지는 배기가스 처리 장치가 널리 이용되고 있다. 스크러버 장치의 동작에는, 개루프(open loop) 동작 및 폐루프(closed loop) 동작이 있다. 개루프 동작에서는, 스크러버 장치는, 배기가스의 정화에 사용된 사용이 끝난 스크러버액을 외부로 배출한다. 폐루프 동작에서는, 스크러버 장치는, 사용이 끝난 스크러버액에 알칼리제를 투입함으로써 사용이 끝난 스크러버액의 정화 능력을 부활시키고, 정화 능력을 부활시킨 사용이 끝난 스크러버액을 순환시킨다. 수산화마그네슘 또는 산화마그네슘을 이용한 폐루프 동작을 실행하는 선박용의 스크러버 장치가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1). 육상에서 사용되는 보일러 배기가스 등을 정화하는 스크러버 장치에 있어서, 정화가 끝난 배기가스 중의 황 성분량(SOX) 농도에 근거하여, 수산화마그네슘의 투입량을 제어하는 기술이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 2 내지 4). 관련된 기술로서, 스크러버 장치에 있어서, 알칼리제를 사용한 pH 제어의 기술이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 5 및 6). 관련된 기술로서, 스크러버액이 흡수하는 황 성분량을 추정하는 기술(예컨대, 특허문헌 7 및 8)이 알려져 있다.
1. 국제 공개 WO2017/194645호 2. 일본 특허공개공보 H09-66219호 3. 일본 특허공개공보 H07-275649호 4. 일본 특허공개공보 H08-196863호 5. 국제 공개 WO2012/000790호 6. 일본 특허공개공보 H03-267114호 7. 국제 공개 WO2014/119513호 8. 국제 공개 WO2016/009549호
[0003] 폐루프 동작에 있어서, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 및 탄산수소나트륨 등의 나트륨 함유 알칼리제에 비해 용해도, 즉, 반응 속도가 작은 알칼리제를 사용하는 경우에는, 알칼리제를 스크러버액에 용해시키기 위해, 보다 긴 시간을 요한다. 따라서, 나트륨 함유 알칼리제를 사용하는 경우에 비해, 알칼리제를 용해시키기 위해 스크러버액을 모아 두기 위한 버퍼 탱크(저류부(貯留部))를 대형화할 필요가 생기거나, 복수의 탱크를 설치할 필요가 생긴다. 그러나, 배기가스 처리 장치에 있어서, 저류부의 용량을 소형화하는 것이 바람직하다.
[0004] 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 양태에 있어서는, 배기가스의 처리에 사용된 사용이 끝난 액체를 순환시키는 폐루프 동작과, 사용이 끝난 액체를 외부로 배출하는 개루프 동작 사이에서 동작 모드를 전환할 수 있는 배기가스 처리 장치를 제공한다. 배기가스 처리 장치는, 반응탑을 구비해도 된다. 반응탑은, 배기가스가 공급되고, 액체에 의해 배기가스를 정화한다. 배기가스 처리 장치는, 저류부를 구비해도 된다. 저류부는, 배기가스의 정화에 사용된 사용이 끝난 액체를 저류해도 된다. 저류부는, 폐루프 동작 중에 알칼리제에 의해 정화 능력을 회복한 사용이 끝난 액체를 반응탑 내로 공급해도 된다. 배기가스 처리 장치는, 투입부를 구비해도 된다. 폐루프 동작을 개시하는 경우에, 투입부는, 사용이 끝난 액체를 저류부로부터 반응탑 내로 공급하는 것을 개시하기 전에 저류부 내에 알칼리제를 투입해도 된다.
[0005] 투입부는, 알칼리제로서, 산화마그네슘 및 수산화마그네슘 중 적어도 한쪽을 저류부 내에 투입해도 된다.
[0006] 투입부는, 알칼리제로서, 산화마그네슘 및 수산화마그네슘 중 적어도 한쪽 중의 고체 분말을 저류부 내에 투입해도 된다.
[0007] 투입부는, 알칼리제로서, 산화마그네슘을 저류부 내에 투입해도 된다.
[0008] 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 경우, 폐루프 동작에서의 제1 타이밍에, 투입부는, 1회의 순환으로 액체가 흡수하는 황 성분량과 중화 반응할 수 있는 양보다 많은 양의 산화마그네슘을 저류부 내에 투입해도 된다.
[0009] 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 경우, 제1 타이밍에, 투입부는, 1회의 순환으로 액체가 흡수하는 황 성분량과 중화 반응할 수 있는 양의 2배 이상 400배 이하인 양의 산화마그네슘을 저류부 내에 투입해도 된다.
[0010] 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 경우, 제1 타이밍에, 투입부는, 1회의 순환으로 액체가 흡수하는 황 성분량과 중화 반응할 수 있는 양보다 많은 양의 산화마그네슘을 저류부 내에 투입해도 된다.
[0011] 투입부는, 폐루프 동작의 계속 중에 있어서의, 제1 타이밍보다 이후의 제2 타이밍에 있어서, 제1 타이밍에 있어서의 투입량에 비해 적은 양의 산화마그네슘을 저류부 내에 보충해도 된다.
[0012] 배기가스 처리 장치는, 조정부를 더 구비해도 된다. 조정부는, 동작 모드가 개루프 동작에서 폐루프 동작으로 전환된 경우에, 사용이 끝난 액체를 저류부로부터 반응탑 내로 공급하는 것을 개시하기 전에 저류부 내에 투입되는 산화마그네슘의 투입량을 조정해도 된다.
[0013] 조정부는, 배기가스를 발생시키는 연소 장치의 출력과, 연소 장치에 사용되는 연료유에 포함되는 황분 농도에 근거하여, 1회의 순환으로 액체가 흡수하는 황 성분량을 추정해도 된다. 조정부는, 추정된 황 성분량에 근거하여, 투입량을 조정해도 된다.
[0014] 조정부는, 개루프 동작 중에 반응탑으로부터 방출되는 가스의 황 성분량과, 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 후에 배기가스를 발생시키는 연소 장치의 출력 계획치에 근거하여 투입량을 조정해도 된다.
[0015] 조정부는, 개루프 동작 중에 반응탑으로 공급되는 액체 및 반응탑으로부터 외부로 배출되는 사용이 끝난 액체의 각각의 수소 이온 지수(pH)와, 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 후에 배기가스를 발생시키는 연소 장치의 출력 계획치에 근거하여 투입량을 조정해도 된다.
[0016] 조정부는, 동작 모드가 개루프 동작에서 폐루프 동작으로 전환된 경우에, 전회(前回)의 폐쇄(閉) 모드 동작 중에 저류부 내에 잔존하고 있는 산화마그네슘의 양에 근거하여, 투입량을 조정해도 된다.
[0017] 배기가스 처리 장치는, 저류부 세정 기구(機構)를 더 구비해도 된다. 저류부 세정 기구는, 저류부 내를 세정해도 된다.
[0018] 배기가스 처리 장치는, 배관 세정 기구를 더 구비해도 된다. 배관 세정 기구는, 반응탑과 저류부 사이의 배관 내를 세정해도 된다.
[0019] 본 발명의 제2 양태에 있어서는, 배기가스의 처리에 사용된 사용이 끝난 액체를 순환시키는 폐루프 동작과, 사용이 끝난 액체를 외부로 배출하는 개루프 동작 사이에서 동작 모드를 전환할 수 있는 배기가스 처리 방법을 제공한다. 배기가스 처리 방법은, 배기가스의 정화에 사용된 사용이 끝난 액체를 저류하는 단계를 구비해도 된다. 배기가스 처리 방법은, 폐루프 동작 중에 알칼리제에 의해 정화 능력을 회복한 사용이 끝난 액체를 배기가스에 접촉시키는 단계를 구비해도 된다. 배기가스 처리 방법은, 폐루프 동작을 개시하는 경우에, 사용이 끝난 액체를 배기가스에 접촉시키도록 공급하기 전에, 저장된 사용이 끝난 액체에 알칼리제를 투입하는 단계를 구비해도 된다.
[0020] 또한, 상기의 발명의 개요는, 본 발명의 필요한 특징 모두를 열거한 것은 아니다. 또한, 이들 특징군(群)의 서브 콤비네이션 또한, 발명이 될 수 있다.
[0021] 도 1은, 본 발명의 일 실시형태의 배기가스 처리 장치(1)의 개략 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는, MgO의 농도에 근거한 pH 증가 속도의 실험치를 나타낸 도면이다.
도 3은, 반응 속도 상수의 실험치의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는, 비교예의 배기가스 처리 장치(2)의 개략 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는, 배기가스 처리 장치(1)에 있어서의 배기가스 처리 방법의 일례를 나타낸 플로차트이다.
도 6은, 배기가스 처리 장치(1)에 있어서의 배기가스 처리 방법의 다른 예를 나타낸 플로차트이다.
도 7은, 투입량 조정 처리의 일례를 나타낸 플로차트이다.
도 8은, 투입량 조정 처리의 다른 예를 나타낸 플로차트이다.
도 9는, 투입량 조정 처리의 다른 예를 나타낸 플로차트이다.
도 10은, 투입량 조정 처리의 다른 예를 나타낸 플로차트이다.
도 11은, 세정 처리의 일례를 나타낸 플로차트이다.
[0022] 이하에서는, 발명의 실시형태를 통해 본 발명을 설명하겠지만, 이하의 실시형태는 청구범위에 따른 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 실시형태 내에서 설명되어 있는 특징의 조합 모두가 발명의 해결 수단에 필수적이라고는 할 수 없다.
[0023] 도 1은, 본 발명의 일 실시형태의 배기가스 처리 장치(1)의 개략 구성을 설명하는 도면이다. 배기가스 처리 장치(1)는, 연소 장치(3)에 있어서 발생한 배기가스(100) 중의 황 성분을 저감시켜, 배기가스(100)를 정화한다. 연소 장치(3)는, 엔진 또는 보일러여도 되고, 바람직하게는 엔진이며, 특히 선박용의 엔진이어도 된다. 황 성분은, SOx(산화황) 등의 황 화합물을 포함해도 된다.
[0024] 배기가스 처리 장치(1)는, 반응탑(10)을 구비한다. 반응탑(10)에 있어서, 연소 장치(3)로부터의 배기가스(100)와, 해수인 스크러버액을 접촉시킨다. 스크러버액은, 해수 또는 알칼리성 수용액 등의 액체여도 된다. 연소 장치(3)로부터의 배기가스(100)는, 연소 가스 배기관(12)을 거쳐 반응탑(10) 내에 도입된다. 스크러버액은, 반응탑(10) 내에 있어서 스프레이 노즐(13)로부터 분무된다. 스크러버액은, 스크러버액관(14)을 통해 스프레이 노즐(13)에 도입된다.
[0025] 배기가스(100)와 스크러버액이 기액 접촉하면, 배기가스(100) 중의 황 성분이 스크러버액 중에 흡수된다. 황 성분이, 스크러버 중에 녹음으로써, 아황산 H2SO3가 생긴다. 실제로는, 아황산 H2SO3는, 수소 이온 H+와 아황산수소 이온 HSO3 -로 해리되어, 산성을 나타낸다. 황 성분이 스크러버액 중에 흡수됨으로써 배기가스(100) 중의 황 성분이 경감된다. 황 성분이 경감된 정화가 끝난 가스는, 가스 배출부(15)로부터 외부로 방출된다.
[0026] 스크러버액이 해수인 경우, 해수 중의 알칼리 성분인, 탄산수소 이온(HCO3 -) 및 탄산 이온(CO3 2-)과 아황산 H2SO3가 중화된다. 중화 반응에 의해 알칼리 성분이 부족한 상태가 된 스크러버액은 사용이 끝난 스크러버액(사용이 끝난 액체)이 되어, 반응탑(10)의 하부에 모아진다. 사용이 끝난 스크러버액은, 사용이 끝난 스크러버 배관(16)을 통과한다.
[0027] 배기가스 처리 장치(1)는, 개루프 동작과 폐루프 동작 사이에서 동작 모드를 전환할 수 있게 구성되어 있다. 동작 모드가 개루프 동작인 경우에는, 사용이 끝난 스크러버 배관(16)과 배출관(17) 사이의 밸브(18)가 열리고, 사용이 끝난 스크러버 배관(16)과 순환관(19) 사이의 밸브(20)가 닫힌다. 개루프 동작에 있어서는, 사용이 끝난 스크러버액은, 사용이 끝난 스크러버 배관(16)으로부터 배출관(17)으로 보내지고, 사용이 끝난 스크러버액은, 해수 배출구(21)로부터 배출된다. 또한, 개루프 동작에서는, 해수가 스크러버액으로서 해수 취수구(取入口)(22)로부터 도입된다. 개루프 동작에서는, 해수는, 해수관(24), 밸브(32), 및 스크러버액용의 펌프(23)를 거쳐, 스크러버액관(14)에 도입된다. 개루프 동작에서는, 해수관(24)과 스크러버액관(14) 사이의 밸브(32)가 열린다. 한편, 후술하는 밸브(33)는 닫힌다. 이와 같이, 개루프 동작에 있어서는, 사용이 끝난 스크러버액이 외부로 배출된다.
[0028] 배기가스 처리 장치(1)는, 저류부(30) 및 투입부(40)를 구비한다. 동작 모드가 폐루프 동작인 경우에는, 사용이 끝난 스크러버 배관(16)과 순환관(19) 사이의 밸브(20)가 열리고, 사용이 끝난 스크러버 배관(16)과 배출관(17) 사이의 밸브(18)가 닫힌다.
[0029] 사용이 끝난 스크러버액은, 사용이 끝난 스크러버 배관(16)으로부터 순환관(19)을 거쳐, 저류부(30)에 저류된다. 그리고, 투입부(40)는, 저류부(30) 내에 알칼리제를 투입한다. 투입부(40)가, 저류부(30) 내의 사용이 끝난 스크러버액에 알칼리제를 투입함으로써, 저류부(30) 내에 있어서의 사용이 끝난 스크러버액에 의한 배기가스(100)의 정화 능력이 회복된다. 배기가스(100)의 정화 능력이란, 배기가스(100) 중의 아황산 등의 중화 능력을 가리켜도 된다. 저류부(30)는, 폐루프 동작 중에 알칼리제에 의해 정화 능력을 회복한 사용이 끝난 스크러버액을 반응탑(10) 내로 공급한다. 구체적으로는, 저류부(30) 내에 있어서, 정화 능력을 회복한 사용이 끝난 스크러버액이, 순환 스크러버액 공급관(34), 밸브(33), 펌프(23), 및 스크러버액관(14)을 통해 반응탑(10)으로 공급된다.
[0030] 폐루프 동작 중에는, 기본적으로, 순환 스크러버액 공급관(34)과 스크러버액관(14) 사이의 밸브(33)가 열리고, 해수관(24)과 스크러버액관(14) 사이의 밸브(32)가 닫힌다. 단, 폐루프 동작의 과정에서 사용이 끝난 스크러버의 액량이 줄어든 경우에, 일시적으로 밸브(32)를 열어 해수를 취득하여 액량을 적정 수준까지 보충해도 된다.
[0031] 저류부(30)는, 사용이 끝난 스크러버액을 저류하고, 정화 능력을 회복한 사용이 끝난 액체를 반응탑(10) 내로 공급하는 탱크이다. 저류부(30)는, 버퍼 탱크여도 된다. 반응탑(10), 사용이 끝난 스크러버 배관(16), 순환관(19), 저류부(30), 순환 스크러버액 공급관(34), 스크러버액관(14)이라는 순환 경로를 이루며, 스크러버액이 순환적으로 유동하고 있는 경로에 있어서, 저류부(30)가 설치된다.
[0032] 폐루프 동작을 개시하는 경우에, 투입부(40)는, 사용이 끝난 스크러버액을 저류부(30)로부터 반응탑(10) 내로 공급하는 것을 개시하기 전에 저류부(30) 내에 알칼리제를 투입한다. 예컨대, 밸브(33)를 닫은 상태인 채로, 투입부(40)는, 저류부(30) 내에 알칼리제를 투입한다.
[0033] 투입부(40)는, 알칼리제로서, 산화마그네슘(MgO) 및 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 중 적어도 한쪽을 저류부(30) 내에 투입해도 된다. 산화마그네슘 및 수산화마그네슘은, 배기가스(100)의 정화에 필요한 약품 체적이, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 및 탄산수소나트륨 등의 나트륨 함유 알칼리제에 비해 작으므로, 알칼리제의 보존 공간(space)을 공간절약화할 수 있다.
[0034] 특히, 투입부(40)는, 알칼리제로서, 산화마그네슘 및 수산화마그네슘 중 적어도 한쪽 중의 고체 분말을 저류부(30) 내에 투입해도 된다. 따라서, 산화마그네슘 또는 수산화마그네슘을 미리 스크러버액에 녹여 슬러리상(狀)으로 해 두지 않아도 된다. 이에 의해, 산화마그네슘 또는 수산화마그네슘을 미리 스크러버액에 녹여 슬러리상으로 해 두기 위한 공간이 불필요해진다. 투입부(40)는, 알칼리제로서, 산화마그네슘을 저류부(30) 내에 투입한다. 수산화마그네슘보다, 산화마그네슘이, 약품 비용이 저렴하게 해결된다.
[0035] 산화마그네슘을, 물을 주성분으로 하는 스크러버액에 녹이면, MgO(산화마그네슘)+H2O(물)→Mg(OH)2(수산화마그네슘)이라는 수화 반응이 생긴다. 그리고, Mg(OH)2(수산화마그네슘)+H2SO3(아황산)→MgSO3(아황산마그네슘)+2H2O(물)이라는 중화 반응이 생긴다. MgSO3(아황산마그네슘)은, 산화에 의해 MgSO4(황산마그네슘)이 된다.
[0036] 알칼리제로서, 산화마그네슘(MgO)을 사용하는 경우에는, Mg(OH)2(수산화마그네슘)으로의 수화 반응이 존재하기 때문에, Mg(OH)2(수산화마그네슘)의 용해도에 영향을 받는다. Mg(OH)2(수산화마그네슘)의 용해도는, 이하와 같이 산출된다.
[0037] Mg(OH)2(수산화마그네슘)의 포화 수용액의 pH는, 10.5이다. Mg(OH)2(수산화마그네슘)의 포화 수용액의 pOH는, 하기 식 1로 나타내어진다.
[수학식 1]
Figure pct00001
[0038] 상기 식 1로부터, Mg(OH)2(수산화마그네슘)의 포화 수용액의 OH- 이온(수산화물 이온) 농도는, 하기 식 2로 나타내어진다.
[수학식 2]
Figure pct00002
[0039] Mg(OH)2(수산화마그네슘)에 있어서의 OH- 이온(수산화물 이온)의 가수(價數)는 2가(價)이다. 이 때문에, MgO(산화마그네슘)의 용해도를 Cs라 하면, Cs는, 하기 식 3으로 나타내어진다.
[수학식 3]
Figure pct00003
[0040] 상기 식 3으로부터, MgO(산화마그네슘)의 용해도는 0.158×10-3mol/L(리터)이다. 이 용해도는, 나트륨 함유 알칼리제에 비해 작다. 그 때문에, 산화마그네슘(MgO)을 산화제로 하여, 스크러버액(순환수)의 pH를 증가시키는 데는 시간이 걸린다. 산화마그네슘(MgO)의 농도(투입량)를 증가시킴으로써, 고체 표면적 S를 증가시킬 수 있다. 다음의 반응 속도식과 같이, 알칼리제의 분말의 고정 표면적(S)을 증가시킴으로써, 수화 반응을 촉진할 수 있다. 또한, C: Mg(OH)2 농도, k: 반응 속도 상수, S: 고체 표면적이다.
[수학식 4]
Figure pct00004
[0041] 스크러버액에는 H2SO4가 포함되므로, 스크러버액에 용해된 Mg(OH)2(수산화마그네슘)은, 스크러버액과 중화된다. 이 때문에, 식 4에 있어서 C=0으로 할 수 있다. 또한, 실험 결과로부터 산출된 순수(純水) 1L에 대한 MgO(산화마그네슘)의 용해 속도로부터, kS는 2.7×10-4로 산출할 수 있다(후술). 이상으로부터, 식 4는, 하기 식 5와 같이 나타내어진다.
[수학식 5]
Figure pct00005
[0042] 상기 식 3 및 식 5로부터, 하기 식 6이 얻어진다.
[수학식 6]
Figure pct00006
[0043] 스크러버액에, 시간 t 동안 M[m·mol/L]의 MgO(산화마그네슘)을 용해시키는 것을 목표로 하면, 용해 속도 dC/dt의 목표치는, 하기 식 7로 나타내어진다.
[수학식 7]
Figure pct00007
[0044] 상기 식 6, 7로부터, 목표 dC/dt에 도달하는 알칼리제의 분말의 고정 표면적(S)은, 하기 식 8로 나타내어진다.
[수학식 8]
Figure pct00008
알칼리제의 분말의 고정 표면적(S)을, 식 8에 의해 산출되는 값 이상으로 함으로써, 용해 속도 dC/dt는 목표 dC/dt에 도달할 수 있다. 그 결과, 수화 반응이 촉진된다. 이에 의해, MgO에 기인하여, 사용이 끝난 스크러버액의 pH가 높아져, 정화 능력(중화 능력)을 회복한 사용이 끝난 스크러버액이 얻어질 때까지의 시간을 단축할 수 있다.
[0045] 도 2는, MgO의 농도에 근거한 pH 증가 속도의 실험치를 나타낸 도면이다. 가로축이 경과 시간을 나타내고 있다. 세로축이 수소 이온 지수(pH)를 나타내고 있다. 본 실험예에서는, 스크러버액으로서 물을 사용하였다. 스크러버액은, pH가 6 정도였지만, 2mmol/L의 황 성분(SOx)을 흡수한 결과, pH가 3 정도로 저하되었다. 이와 같이 pH가 저하되어, 배기가스(100)의 정화 능력이 떨어진 스크러버액에 대해, 농도 A의 MgO를 첨가한 경우와, 농도 2A(농도 A의 2배)의 MgO를 첨가한 경우 간에, 스크러버액의 pH가 원래의 수준으로 되돌아올 때까지의 시간을 비교하였다. 본 실험에 의하면, MgO 농도를 2배로 함으로써, 스크러버액의 pH가 원래의 수준으로 복귀되어 배기가스(100)의 정화 능력이 회복될 때까지의 시간을 1/2 이하로 단축할 수 있는 것으로 나타났다.
[0046] 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 경우, 폐루프 동작에서의 제1 타이밍 t1에, 투입부(40)는, 1회의 순환으로 스크러버액이 흡수하는 황 성분량과 중화 반응할 수 있는 양보다 많은 양의 산화마그네슘을, 저류부(30)에 투입해도 된다. 중화 반응할 수 있는 양보다 많은 양이란, 해당 황 성분량과 중화 반응할 수 있는 양의 2배 이상 400배 이하인 양이어도 된다. 제1 타이밍 t1은, 폐루프 동작에서의 동작 개시 시여도 된다.
[0047] 이와 같은 산화마그네슘(MgO)의 초과적인 투입에 의해, 고체 표면적을 증가시킴으로써, 산화마그네슘(MgO)으로부터 Mg(OH)2(수산화마그네슘)으로의 수화 반응을 촉진할 수 있다. 따라서, 저류부(30)로의 산화마그네슘(MgO)의 초과적인 투입에 의해, 스크러버액의 pH가 원래의 수준으로 복귀되어 배기가스(100)의 정화 능력이 회복될 때까지의 시간을 단축할 수 있다.
[0048] 도 3은, 반응 속도 상수의 실험치의 일례를 나타낸 도면이다. 도 3의 가로축은, 경과 시간(s)이고, 세로축은, In(Cs/(Cs-C))이다. 도 3에 나타난 순수 1L(리터)에 대한 MgO 2mmol의 용해 속도의 실험 결과에 따라, 반응 속도 상수 k와 고체 표면적 S의 곱(積)인 kS를 산출하였더니, kS=2.7×10-4(s-1)이 얻어졌다. 또한, 스크러버액에는, H2SO3(아황산)이 존재하고 있고, 용해된 Mg(OH)2(수산화마그네슘)은 즉시 중화 반응에 의해 소비된다. 따라서, 반응 속도식(수학식 1)에 있어서 C=0으로 할 수 있으므로, 용해 속도 dC/dt=kS×Cs가 된다.
[0049] 스크러버액의 pH를 해수와 동등한 pH로 하기 위해, 스크러버액의 pH의 목표치를 8.1로 하였다. 저류부(30) 내에 체류할 수 있는 체류 시간을 120초로 하고, 1회의 순환으로 스크러버액이 흡수하는 황 성분 농도를 2mmol/L로 하였다. 이들 조건에 근거하여, 용해 속도 dC/dt=kS×Cs를 계산한다. kS의 값 2.7×10-4(s-1)을 이용하고, 1회의 순환으로 스크러버액이 흡수하는 황 성분 농도 2mmol/L와 중화 반응할 수 있는 양의 산화마그네슘의 농도를 Cs라 하면, 용해 속도 dC/dt는, 4.27×10-8(mol/L/s)이 된다. 한편, 120초 동안, 2mmol/L의 MgO를 용해시키는 것을 목표로 하면, 용해 속도 dC/dt의 목표치는, 0.002mol/L÷120(s)=1.67×10-5(mol/L/s)가 된다.
[0050] 목표로 하는 pH의 값 등에도 영향을 받는데, 투입부(40)는, 사용이 끝난 스크러버액을 저류부(30)로부터 반응탑(10) 내로 공급하는 것을 개시하기 전에, 1회의 순환으로 스크러버액이 흡수하는 황 성분량과 중화 반응할 수 있는 양보다 많은 양의 산화마그네슘을 저류부(30) 내에 투입해도 된다. 1회의 순환으로 스크러버액이 흡수하는 황 성분량과 중화할 수 있는 양보다 많은 양의 산화마그네슘이란, 1회의 순환으로 스크러버액이 흡수하는 황 성분량과 중화 반응할 수 있는 양의 2배 이상 400배 이하인 양의 산화마그네슘이어도 되고, 100배 이상 400배 이하인 양의 산화마그네슘이어도 되고, 더욱 바람직하게는, 300배 이상 400배 이하인 양의 산화마그네슘이어도 된다.
[0051] 도 4는, 비교예의 배기가스 처리 장치(2)의 개략 구성을 설명하는 도면이다. 비교예의 배기가스 처리 장치(2)는, 반응탑(10), 사용이 끝난 스크러버 배관(16), 순환관(19), 저류부(30), 순환 스크러버액 공급관(34), 스크러버액관(14)이라는 순환 경로 밖에 있는 조제부(62) 및 저장부(64)에 있어서, 산화마그네슘(MgO)을 투입부(60)가 투입한다. 조제부(62)는, 산화마그네슘(MgO)을 녹이기 위한 탱크이고, 저장부(64)는, 산화마그네슘(MgO)을 녹여서 수화 반응에 의해 생성한 수산화마그네슘 Mg(OH)2를 저장하는 탱크이다. 조제부(62)에 의해 녹은 산화마그네슘(MgO)은, 펌프(63)에 의해 저장부(64)에 도입된다. 저장부(64)에 저장된 수산화마그네슘 Mg(OH)2는, 펌프(65)에 의해 순환관(19)에 도입된다.
[0052] 이와 같이, 저류부(30)와는 상이한 순환 경로 밖의 복수의 탱크에 있어서, 산화마그네슘(MgO)을 녹여서, 수산화마그네슘 Mg(OH)2(수산화마그네슘)을 보존해 두면, 이미 충분히 수화 반응을 진행시켜 둘 수 있다. 따라서, 폐루프 동작을 개시하는 경우에, 사용이 끝난 스크러버액을 저류부(30)로부터 반응탑(10) 내로 공급하는 것을 개시하기 전에, 초과적인 산화마그네슘을 투입할 필요가 없다. 그러나, 비교예에 의하면, 버퍼 탱크인 저류부(30)에 더하여, 추가로 조제부(62) 및 저장부(64)가 필요해져, 공간절약화를 실현하는 것이 곤란해진다.
[0053] 도 1에 나타난 바와 같이, 배기가스 처리 장치(1)는, 조정부(50), 제어부(51), 기억부(53), 설정부(54)를 구비해도 된다. 제어부(51)는, 밸브(18, 20, 32, 33) 등의 배기가스 처리 장치(1) 전체의 제어를 실행한다. 제어부(51)는, 컴퓨터여도 된다.
[0054] 조정부(50)는, 사용이 끝난 스크러버액을 저류부(30)로부터 반응탑(10) 내로 공급하는 것을 개시하기 전에 저류부(30) 내에 투입되는 산화마그네슘의 투입량을 조정한다. 단, 배기가스 처리 장치(1)는, 폐루프 동작 중에, 초과적으로 알칼리제를 투입하는 것이면 되고, 반드시 투입량을 조정하는 것에 한정되지 않는다.
[0055] 설정부(54)는, 연소 장치(3)에서 사용되는 연료유의 황분 농도, 및 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 후에 배기가스(100)를 발생시키는 연소 장치(3)의 출력 계획치 등을 설정한다. 일례에 있어서, 폐루프 동작에서는, 선박이 항구 근처를 항행하고 있는 데 기인하여, 연소 장치(3)의 출력을 정격의 80%에서 40%로 저하시키는 경우가 있다. 출력 계획치는, 이와 같이 선박의 항로에 기인하여 예정되어 있는 연소 장치(3)의 출력치의 정보를 포함해도 된다. 설정부(54)는, 이용자의 입력 정보에 근거하여, 연료유의 황분 농도 및 출력 계획치 등을 설정해도 되고, 측정 장치에 근거하여, 연료유의 황분 농도 및 출력 계획치 등을 설정해도 된다. 기억부(53)는, 설정부(54)에 의해 설정된 각종 정보인 연료유의 황분 농도, 연소 장치(3)의 출력 계획치를 데이터 베이스로서 기억해도 된다.
[0056] 조정부(50)는, 설정부(54)에 의해 설정되어 기억부(53)에 기억되어 있는 정보, 연소 장치(3)의 출력의 정보(엔진 부하 등), 및 각종 센서에 의한 검출치에 관한 정보를 취득한다. 조정부(50)는, 취득한 정보에 따라, 투입부(40)에 의한 알칼리제인 산화마그네슘의 투입량을 조정한다. 배기가스 처리 장치(1)는, 각종 센서로서, pH 센서(35), pH 센서(36), 및 황 성분 센서(37)를 구비해도 된다. pH 센서(35)는, 개루프 동작 중에 반응탑(10)으로 공급되는 스크러버액(해수)의 pH를 측정한다. 예컨대, pH 센서(35)는, 선박의 항행 중의 해수의 pH를 측정한다. pH 센서(36)는, 반응탑(10)으로부터 외부로 배출되는 사용이 끝난 스크러버액의 pH를 측정한다. 황 성분 센서(37)는, 개루프 동작 중에 반응탑(10)으로부터 방출되는 가스의 황 성분량을 측정한다.
[0057] 조정부(50)는, 배기가스(100)를 발생시키는 연소 장치(3)의 출력과, 연소 장치(3)에 사용되는 연료유에 포함되는 황분 농도에 근거하여, 1회의 순환으로 액체가 흡수하는 황 성분량을 추정하고, 추정된 황 성분량에 근거하여, 투입량을 조정해도 된다. 이에 의해, 1회의 순환으로 액체가 흡수하는 황 성분량의 추정치에 근거하여, 흡수하는 황 성분량의 추정치가 커질수록, 알칼리제의 투입량을 증가시킬 수 있어, 보다 세밀한 조정이 가능해진다.
[0058] 조정부(50)는, 개루프 동작 중에 반응탑(10)으로부터 방출되는 가스의 황 성분량과, 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 후에 배기가스(100)를 발생시키는 연소 장치(3)의 출력 계획치에 근거하여 투입량을 조정해도 된다. 개루프 동작 중에 반응탑(10)으로부터 방출되는 가스의 황 성분량이 많은 경우에는, 알칼리제의 투입량을 증가시켜, 황 성분의 흡수를 높여도 된다. 또한, 출력 계획치가 낮아질수록, 알칼리제의 투입량을 줄여도 된다.
[0059] 조정부(50)는, 개루프 동작 중에 반응탑(10)으로 공급되는 스크러버액(해수) 및 반응탑(10)으로부터 외부로 배출되는 사용이 끝난 스크러버액의 각각의 수소 이온 지수(pH)와, 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 후에 배기가스(100)를 발생시키는 연소 장치(3)의 출력 계획치에 근거하여 투입량을 조정해도 된다. 개루프 동작 중에 반응탑(10)으로 공급되는 스크러버액(해수)의 pH값이 높아질수록, 알칼리제의 투입량을 줄여도 된다. 반응탑(10)으로부터 외부로 배출되는 사용이 끝난 스크러버액의 pH가 낮아질수록, 알칼리제의 투입량을 늘려도 된다. 조정부(50)는, 개루프 동작에 있어서의 정보로부터도, 폐루프 동작에 있어서의 황 성분량을 추측할 수 있다.
[0060] 조정부(50)는, 동작 모드가 개루프 동작에서 폐루프 동작으로 전환된 경우에, 전회의 폐쇄 모드 동작 중에 저류부(30) 내에 잔존하고 있는 산화마그네슘의 양에 근거하여, 투입량을 조정해도 된다. 전회의 폐쇄 모드 동작 중의 산화마그네슘이 많이 잔존하고 있는 경우에는, 새로 투입하는 산화마그네슘의 투입량을 줄여도 된다.
[0061] 배기가스 처리 장치(1)는, 저류부 세정 기구(38) 및 배관 세정 기구(39)를 구비해도 된다. 배기가스 처리 장치(1)는, 산화마그네슘을 초과적으로 투입해서, 산화마그네슘 등의 알칼리제의 고체 표면적을 증가시켜, 수화 반응을 촉진한다. 따라서, 저류부(30), 순환 스크러버액 공급관(34), 밸브(33), 펌프(23), 및 스크러버액관(14)에는, 수산화마그네슘 및 산화마그네슘이 응집되기 쉽다. 저류부 세정 기구(38)는, 폐루프 동작이 종료할 때마다, 저류부(30)를 세정해도 된다. 저류부 세정 기구(38)는, 응집 물질을 저류부(30) 내에서 밖으로 제거해도 된다. 저류부 세정 기구(38)는, 저류부(30)에 세정액을 주입하여 세정해도 된다.
[0062] 배관 세정 기구(39)는, 폐루프 동작이 종료할 때마다, 반응탑(10)으로의 스크러버액의 도입구와 저류부(30)로부터의 공급구 사이의 순환 스크러버액 공급관(34), 밸브(33), 펌프(23), 및 스크러버액관(14)을 세정해도 된다.
[0063] 이상과 같이 구성되는 배기가스 처리 장치(1)는 이하와 같이 처리를 실행한다.
[0064] 도 5는, 배기가스 처리 장치(1)에 있어서의 배기가스 처리 방법의 일례를 나타낸 플로차트이다. 제어부(51)는, 개루프 동작 지시가 있던 경우(단계 S10: YES), 개루프 동작을 실행한다(단계 S12). 구체적으로는, 제어부(51)는, 밸브(18) 및 밸브(32)를 열고, 밸브(20) 및 밸브(33)를 닫는다.
[0065] 개루프 동작 지시가 없고(단계 S10: NO), 폐루프 동작 지시도 없는 경우에는(단계 S14: NO), 제어부(51)의 처리는, 단계 S10으로 되돌아간다. 개루프 동작 지시가 없고(단계 S10: NO), 폐루프 동작 지시가 있던 경우에는(단계 S14: YES), 배기가스 처리 장치(1)는, 단계 S16부터 S28의 처리를 실행한다.
[0066] 제어부(51)는, 밸브(20)를 열고, 밸브(18)를 닫는다. 단, 제어부(51)는, 폐루프 동작 지시가 있더라도, 미리 정해진 시간 동안은, 밸브(33)를 닫은 채로 유지하고, 밸브(32)를 연 채로 유지한다. 이 결과, 저류부(30)는, 사용이 끝난 스크러버액을 저류한다(단계 S16).
[0067] 저류부(30) 내에, 미리 정해진 저류량까지, 사용이 끝난 스크러버액의 저류가 완료되는 것을 기다린다(단계 S18: YES). 조정부(50)는, 알칼리제, 바람직하게는 산화마그네슘의 초기 투입량을 조정해도 된다(단계 S20). 단계 S18과 단계 S20의 처리는, 병행하여 실행되어도 된다.
[0068] 투입부(40)는, 알칼리제, 바람직하게는 산화마그네슘을, 저류되어 있는 사용이 끝난 스크러버액에 제1 타이밍 t1에 투입한다(단계 S22). 제1 타이밍 t1이란, 상술한 바와 같이, 폐루프 동작에서의 하나의 타이밍이어도 되고, 폐루프 동작에서의 동작 개시 시여도 된다. 특히, 투입부(40)는, 사용이 끝난 스크러버액을 배기가스(100)에 접촉시키도록 공급하기 전에, 알칼리제, 바람직하게는 산화마그네슘을, 저류되어 있는 사용이 끝난 스크러버액에 투입한다. 구체적으로는, 밸브(33)가 닫힌 채로 있고, 저류부(30)로부터 순환 스크러버액 공급관(34)으로 사용이 끝난 스크러버액이 공급되는 것이 개시되기 전에, 투입부(40)는, 알칼리제, 바람직하게는 산화마그네슘을, 저류되어 있는 사용이 끝난 스크러버액에 투입한다.
[0069] 제어부(51)는, 예정 시간이 경과하는 것을 기다리다가(단계 S24: YES), 밸브(32)를 닫고, 밸브(33)를 연다. 이 결과, 저류부(30)는, 알칼리제의 투입에 의해 정화 능력을 회복한 스크러버액을 반응탑(10)으로 공급한다(단계 S26). 스크러버액은, 저류부(30)로부터 순환 스크러버액 공급관(34), 밸브(33), 펌프(23), 및 스크러버액관(14)을 통해 반응탑(10) 내로 공급된다. 이에 의해, 스크러버액이 배기가스(100)에 접촉하여 배기가스(100)를 정화한다.
[0070] 사용이 끝난 스크러버액이, 저류부(30), 순환 스크러버액 공급관(34), 스크러버액관(14), 반응탑(10), 사용이 끝난 스크러버 배관(16), 및 순환관(19)을 거쳐 저류부(30)로 되돌아온다. 투입부(40)는, 폐루프 동작의 계속 중에 있어서의, 제1 타이밍 t1보다 이후의 제2 타이밍 t2에 있어서, 제1 타이밍 t1에 있어서의 투입량에 비해 적은 양의 산화마그네슘을 저류부 내에 보충해도 된다(단계 S28). 단계 S28의 처리는, 폐루프 동작의 계속 중에 있어서 반복적으로 실행되어도 된다.
[0071] 도 6은, 배기가스 처리 장치(1)에 있어서의 배기가스 처리 방법의 다른 예를 나타낸 플로차트이다. 제어부(51)는, 개루프 동작 지시가 있던 경우(단계 S30: YES), 개루프 동작을 실행한다(단계 S32). 단, 저류부(30)에, 미리 정해진 양의 사용이 끝난 스크러버액이 저류되어 있지 않은 경우에는(단계 S34: NO), 제어부(51)는, 밸브(18)를 닫고, 밸브(20)를 연다. 이 결과, 저류부(30)는, 사용이 끝난 스크러버액을 저류한다(단계 S36). 저류부(30)에, 미리 정해진 양의 사용이 끝난 스크러버액이 저류되는 것을 기다리다가(단계 S34: YES), 제어부(51)는, 밸브(18)를 열고, 밸브(20)를 닫아도 된다. 제어부(51)는, 폐루프 동작의 준비가 완료되었다는 취지의 신호인 폐루프 동작 준비 완료 신호를 생성한다.
[0072] 폐루프 동작의 준비가 완료되어 있는 상태에 있어서, 제어부(51)는, 폐루프 동작 지시를 접수한다(단계 S40). 폐루프 동작 지시가 되어 있지 않은 경우에는(단계 S40: NO), 처리는 단계 S30으로 되돌아간다. 제어부(51)가, 폐루프 동작 지시를 받은 경우에는(단계 S40: YES), 단계 S42부터 단계 S49의 처리가 실행된다. 단계 S42부터 단계 S49의 처리는, 도 5의 단계 S20부터 단계 S28의 처리와 동일하므로, 반복적인 설명을 생략한다.
[0073] 도 7은, 투입량 조정 처리의 일례를 나타낸 플로차트이다. 도 7은, 도 5의 단계 S20, 또는 도 6의 단계 S42의 처리의 서브루틴이어도 된다.
[0074] 조정부(50)는, 연소 장치(3), 예컨대, 선박의 엔진의 출력치를 취득한다(단계 S50). 또한, 조정부(50)는, 기억부(53)로부터, 연소 장치(3)에 사용되는 연료유에 포함되는 황분 농도의 정보를 취득한다(단계 S52). 연료유에 포함되는 황분 농도의 정보는, 이용자가 설정부(54)를 이용하여 미리 입력해 두어도 된다.
[0075] 조정부(50)는, 연소 장치(3)의 출력치와 연료유에 포함되는 황분 농도에 근거하여, 1회의 순환으로 스크러버액이 흡수하는 황 성분량을 추정한다(단계 S54). 1회의 순환으로 스크러버액이 흡수하는 황 성분량이란, 스크러버액이, 저류부(30), 순환 스크러버액 공급관(34), 스크러버액관(14), 반응탑(10), 사용이 끝난 스크러버 배관(16), 및 순환관(19)을 거쳐 저류부(30)로 되돌아올 때, 흡수하는 황 성분량이다. 조정부(50)는, 스크러버액의 시간당 유량, 단위 시간당 반응탑(10)에 흐르는 배기가스(100)의 유량, 및 배기가스(100)에 포함되는 황 성분량을 이용하여, 황 성분량을 추정해도 된다.
[0076] 조정부(50)는, 1회의 순환으로 액체가 흡수하는 황 성분량을 추정하고, 추정된 황 성분량에 근거하여, 산화마그네슘(알칼리제)의 투입량을 조정한다(단계 S56). 조정부(50)는, 1회의 순환으로 액체가 흡수하는 황 성분량의 추정량과 중화 반응할 수 있는 양의 소정 배(倍)가 되도록 산화마그네슘(알칼리제)의 투입량을 조정한다. 소정 배는, 예컨대, 2배 내지 400배의 범위에서 결정되는 값이어도 된다.
[0077] 도 8은, 투입량 조정 처리의 다른 예를 나타낸 플로차트이다. 도 8은, 도 5의 단계 S20, 또는 도 6의 단계 S42의 처리의 서브루틴이어도 된다.
[0078] 조정부(50)는, 개루프 동작 중에 반응탑(10)으로부터 방출되는 가스의 황 성분량을 황 성분 센서(37)로부터 취득한다(단계 S60). 조정부(50)는, 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 후에 배기가스(100)를 발생시키는 연소 장치(3)의 출력 계획치를 기억부(53) 등으로부터 취득한다. 조정부(50)는, 개루프 동작 중에 반응탑(10)으로부터 방출되는 가스의 황 성분량과, 폐루프 동작 중에 있어서의 연소 장치(3)의 출력 계획치로부터 산화마그네슘(알칼리제)의 투입량을 조정한다(단계 S64).
[0079] 도 9는, 투입량 조정 처리의 다른 예를 나타낸 플로차트이다. 도 9는, 도 5의 단계 S20, 또는 도 6의 단계 S42의 처리의 서브루틴이어도 된다.
[0080] 조정부(50)는, 개루프 동작 중에 반응탑(10)으로 공급되는 스크러버액(해수)의 pH를 pH 센서(35)로부터 취득한다(단계 S70). 조정부(50)는, 반응탑(10)으로부터 외부로 배출되는 사용이 끝난 스크러버액의 pH를 pH 센서(36)로부터 취득한다(단계 S72). 조정부(50)는, 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 후에 배기가스(100)를 발생시키는 연소 장치(3)의 출력 계획치를 기억부(53) 등으로부터 취득한다(단계 S74).
[0081] 조정부(50)는, 개루프 동작 중에 반응탑(10)으로 공급되는 스크러버액(해수) 및 반응탑(10)으로부터 외부로 배출되는 사용이 끝난 스크러버액의 각각의 pH와, 동작 모드가 폐루프 동작으로 전환된 후의 연소 장치(3)의 출력 계획치에 근거하여 산화마그네슘(알칼리제)의 투입량을 조정한다(단계 S76).
[0082] 도 10은, 투입량 조정 처리의 다른 예를 나타낸 플로차트이다. 도 10은, 도 5의 단계 S20, 또는 도 6의 단계 S42의 처리의 서브루틴이어도 된다.
[0083] 조정부(50)는, 전회의 폐쇄 모드 동작 중에 저류부(30) 내에 잔존하고 있던 산화마그네슘(알칼리제)의 양을 취득한다(단계 S80). 조정부(50)는, 잔존하고 있던 산화마그네슘(알칼리제)의 양에 근거하여, 새로 투입하는 산화마그네슘(알칼리제)의 투입량을 조정해도 된다.
[0084] 조정부(50)는, 도 7 내지 도 10의 투입량 조정 처리의 하나 또는 복수의 처리를 복합적으로 이용하여, 투입량 조정을 조정해도 된다.
[0085] 도 11은, 세정 처리의 일례를 나타낸 플로차트이다. 제어부(51)는, 폐루프 동작에서 개루프 동작으로 전환되었는지의 여부를 판단한다(단계 S90). 폐루프 동작에서 개루프 동작으로 전환된 경우에는(단계 S90: YES), 저류부 세정 기구(38)는, 저류부(30)를 세정한다(단계 S92). 폐루프 동작에서 개루프 동작으로 전환된 경우에는(단계 S90: YES), 배관 세정 기구(39)는, 반응탑(10)으로의 스크러버액의 도입구와 저류부(30)로부터의 공급구 사이의 순환 스크러버액 공급관(34), 밸브(33), 펌프(23), 및 스크러버액관(14)을 세정해도 된다.
[0086] 이상, 본 발명을 실시형태를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 기재된 범위로는 한정되지 않는다. 상기 실시형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하다는 것이 당업자에게 자명하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있음이, 청구범위의 기재로부터 명백하다.
[0087] 청구범위, 명세서, 및 도면 중에 있어서 나타낸 장치, 시스템, 프로그램, 및 방법에 있어서의 동작, 순서, 스텝, 및 단계 등의 각 처리의 실행 순서는, 특별히 「보다 전에」, 「앞서」 등으로 명시하고 있지 않고, 또한, 앞의 처리의 출력을 뒤의 처리에서 사용하는 것이 아닌 한, 임의의 순서로 실현할 수 있음에 유의해야 한다. 청구범위, 명세서, 및 도면 중의 동작 플로에 관하여, 편의상 「우선,」, 「다음으로,」 등을 사용하여 설명하였다 하더라도, 이 순서대로 실시하는 것이 필수적임을 의미하는 것은 아니다.
[0088] 1…배기가스 처리 장치, 2…배기가스 처리 장치, 3…연소 장치, 10…반응탑, 12…연소 가스 배기관, 13…스프레이 노즐, 14…스크러버액관, 15…가스 배출부, 16…스크러버 배관, 17…배출관, 18…밸브, 19…순환관, 20…밸브, 21…해수 배출구, 22…해수 취수구, 23…펌프, 24…해수관, 30…저류부, 32…밸브, 33…밸브, 34…순환 스크러버액 공급관, 35…pH 센서, 36…pH 센서, 37…황 성분 센서, 38…저류부 세정 기구, 39…배관 세정 기구, 40…투입부, 50…조정부, 51…제어부, 53…기억부, 54…설정부, 60…투입부, 62…조제부, 63…펌프, 64…저장부, 65…펌프, 100…배기가스

Claims (14)

  1. 배기가스의 처리에 사용된 사용이 끝난 액체를 순환시키는 폐루프(closed loop) 동작과, 상기 사용이 끝난 액체를 외부로 배출하는 개루프(open loop) 동작 사이에서 동작 모드를 전환할 수 있는 배기가스 처리 장치로서,
    상기 배기가스가 공급되고, 액체에 의해 상기 배기가스를 정화하는 반응탑과,
    상기 배기가스의 정화에 사용된 상기 사용이 끝난 액체를 저류(貯留)하고, 상기 폐루프 동작 중에 알칼리제에 의해 정화 능력을 회복한 사용이 끝난 액체를 상기 반응탑 내로 공급하는 저류부와,
    상기 폐루프 동작을 개시하는 경우에, 상기 사용이 끝난 액체를 상기 저류부로부터 상기 반응탑 내로 공급하는 것을 개시하기 전에 상기 저류부 내에 상기 알칼리제를 투입하는 투입부
    를 구비하는 배기가스 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투입부는, 상기 알칼리제로서, 산화마그네슘 및 수산화마그네슘 중 적어도 한쪽을 상기 저류부 내에 투입하는, 배기가스 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투입부는, 상기 알칼리제로서, 상기 산화마그네슘 및 상기 수산화마그네슘 중 적어도 한쪽 중의 고체 분말을 상기 저류부 내에 투입하는, 배기가스 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투입부는, 상기 알칼리제로서, 산화마그네슘을 상기 저류부 내에 투입하는, 배기가스 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 동작 모드가 상기 폐루프 동작으로 전환된 경우, 상기 폐루프 동작에서의 제1 타이밍에, 상기 투입부는, 1회의 순환으로 액체가 흡수하는 황 성분량과 중화 반응할 수 있는 양보다 많은 양의 산화마그네슘을 상기 저류부 내에 투입하는, 배기가스 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 투입부는, 상기 폐루프 동작의 계속 중에 있어서의, 상기 제1 타이밍보다 이후의 제2 타이밍에 있어서, 상기 제1 타이밍에 있어서의 투입량에 비해 적은 양의 상기 산화마그네슘을 상기 저류부 내에 보충하는, 배기가스 처리 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 모드가 상기 개루프 동작에서 상기 폐루프 동작으로 전환된 경우에, 상기 사용이 끝난 액체를 상기 저류부로부터 상기 반응탑 내로 공급하는 것을 개시하기 전에 상기 저류부 내에 투입되는 상기 산화마그네슘의 투입량을 조정하는 조정부를 더 구비하는, 배기가스 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 배기가스를 발생시키는 연소 장치의 출력과, 상기 연소 장치에 사용되는 연료유에 포함되는 황분 농도에 근거하여, 1회의 순환으로 액체가 흡수하는 황 성분량을 추정하고, 추정된 황 성분량에 근거하여, 상기 투입량을 조정하는, 배기가스 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 개루프 동작 중에 상기 반응탑으로부터 배출되는 가스의 황 성분량과, 상기 동작 모드가 상기 폐루프 동작으로 전환된 후에 상기 배기가스를 발생시키는 연소 장치의 출력 계획치에 근거하여 상기 투입량을 조정하는, 배기가스 처리 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 개루프 동작 중에 상기 반응탑으로 공급되는 액체 및 상기 반응탑으로부터 외부로 배출되는 사용이 끝난 액체의 각각의 수소 이온 지수(pH)와, 상기 동작 모드가 상기 폐루프 동작으로 전환된 후에 상기 배기가스를 발생시키는 연소 장치의 출력 계획치에 근거하여 상기 투입량을 조정하는, 배기가스 처리 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 동작 모드가 상기 개루프 동작에서 상기 폐루프 동작으로 전환된 경우에, 전회(前回)의 폐쇄(閉) 모드 동작 중에 상기 저류부 내에 잔존하고 있는 산화마그네슘의 양에 근거하여, 상기 투입량을 조정하는, 배기가스 처리 장치.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 모드가 상기 폐루프 동작에서 상기 개루프 동작으로 전환될 때마다, 상기 저류부 내를 세정하는 저류부 세정 기구(機構)를 더 구비하는, 배기가스 처리 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 모드가 상기 폐루프 동작에서 상기 개루프 동작으로 전환된 경우에, 상기 반응탑과 상기 저류부 사이의 배관 내를 세정하는 배관 세정 기구를 더 구비하는, 배기가스 처리 장치.
  14. 배기가스의 처리에 사용된 사용이 끝난 액체를 순환시키는 폐루프 동작과, 상기 사용이 끝난 액체를 외부로 배출하는 개루프 동작 사이에서 동작 모드를 전환할 수 있는 배기가스 처리 방법으로서,
    배기가스의 정화에 사용된 상기 사용이 끝난 액체를 저류하는 단계와,
    상기 폐루프 동작 중에 알칼리제에 의해 정화 능력을 회복한 사용이 끝난 액체를 상기 배기가스에 접촉시키는 단계와,
    상기 폐루프 동작을 개시하는 경우에, 상기 사용이 끝난 액체를 상기 배기가스에 접촉시키도록 공급하기 전에, 저장된 상기 사용이 끝난 액체에 상기 알칼리제를 투입하는 단계를 구비하는 배기가스 처리 방법.

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