WO2016136280A1 - 排ガス処理装置 - Google Patents

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七絵 松本
榎並　義晶
邦幸 高橋
貴誌 乾
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富士電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas treatment device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Publication No. 2014-117685
  • an exhaust gas treatment apparatus for treating an exhaust gas including a reaction tower, a main pipe, and a plurality of branch pipes.
  • the reaction tower may have an internal space extending in the height direction from the bottom side where exhaust gas is introduced to the top side where exhaust gas is discharged.
  • the main pipe may extend in the height direction in the inner space of the reaction tower.
  • the main pipe may carry the liquid.
  • the plurality of branch pipes may be extended from the outer side surface of the main pipe toward the inner side surface of the reaction tower.
  • the plurality of branch pipes may each be provided at different height positions, each having an injection unit that jets the liquid supplied from the main pipe.
  • the jet area of the liquid jetted from the jet section of each branch adjacent in the height direction may have a partially overlapping area in the top view seen from the height direction.
  • the largest angle of the angles formed by the adjacent branch pipes may be smaller than 60 degrees.
  • the plurality of branch pipes may be provided at least around the trunk pipe.
  • the cross-sectional area of the liquid flow path of the main pipe at the top of the reaction column where the exhaust gas is discharged may be smaller than the cross-sectional area of the liquid flow path of the main pipe at the bottom of the reaction column where the exhaust gas is introduced.
  • the distance between the plurality of branch pipes in the height direction may be smaller than the distance at the bottom of the reaction tower where the exhaust gas flows, at the top of the reaction tower where the exhaust gas is discharged.
  • the angle formed by the adjacent branch pipes in the height direction may be smaller at the top of the reaction tower where the exhaust gas is discharged than at the bottom of the reaction tower where the exhaust gas flows.
  • the distance between the plurality of branch pipes in the height direction may be closer to the top of the reaction tower where the exhaust gas is discharged than the bottom of the reaction tower where the exhaust gas flows.
  • the plurality of branch pipes may be provided in a spiral shape having the same rotational direction as the swirling direction of the exhaust gas flowing into the reaction tower.
  • the plurality of branch pipes may be provided in a reverse spiral shape having a rotation direction opposite to the swirling direction of the exhaust gas flowing into the reaction tower.
  • the plurality of branch pipes may be provided so as not to overlap in the top view.
  • the branch pipe is provided with an injection unit, and the particle size of the liquid injected by the injection unit may be smaller at the top of the reaction tower where the exhaust gas is discharged than at the bottom of the reaction tower where the exhaust gas flows.
  • the number of liquid particles injected per unit volume may be greater at the top of the reaction tower where the exhaust gas is discharged than at the bottom of the reaction tower where the exhaust gas flows.
  • the exhaust gas treatment apparatus may be an exhaust gas treatment apparatus for ships.
  • the ship has a plurality of layers in the height direction, the reaction towers are provided over two or more layers of the ship, and the cross-sectional area of the inner space of the reaction tower in a plane perpendicular to the height direction is It may differ depending on the ship's hierarchy.
  • the extension length of the branch pipe provided in each layer may be different depending on the cross-sectional area of the inner space.
  • FIG. 3 is a top view showing an example of connection of a reaction tower 10 and an exhaust gas introducing unit 20.
  • FIG. 3 is a top view showing an example of connection of a reaction tower 10 and an exhaust gas introducing unit 20.
  • FIG. 3 is a top view showing an example of connection of a reaction tower 10 and an exhaust gas introducing unit 20. It is a figure which shows the other example of arrangement
  • FIG. 8A shows the analysis result of the liquid scattering amount to the exterior from the apparatus shown to FIG. 8A, and the liquid scattering amount to the exterior from the apparatus shown to FIG. 8B.
  • FIG. 8B shows an example of the reaction tower 10 of the waste gas processing apparatus 100 installed in the ship.
  • FIG. 1 is a view showing an example of the structure of an exhaust gas processing system 100 according to the embodiment.
  • the exhaust gas processing device 100 removes harmful substances such as sulfur components contained in the exhaust gas discharged from an engine or the like of a ship.
  • the exhaust gas processing apparatus 100 of the present example includes a reaction tower 10, an exhaust gas inlet 20, a main pipe 30, and a plurality of branch pipes 40.
  • the reaction tower 10 has an internal space extending in the height direction.
  • the height direction refers to the direction in which the exhaust gas is discharged from the bottom side of the reaction tower 10 where the exhaust gas is introduced to the upper side where the exhaust gas is discharged.
  • the z-axis direction shown in FIG. 1 corresponds to the height direction.
  • the z-axis direction is, for example, a direction perpendicular to the floor of the ship or parallel to the gravity direction.
  • the exhaust gas introducing unit 20 introduces the exhaust gas into the internal space of the reaction tower 10.
  • the exhaust gas introduction unit 20 of the present example allows the exhaust gas to flow into the reaction tower 10 in the vicinity of the bottom of the reaction tower 10.
  • the exhaust gas introduction unit 20 allows the exhaust gas to flow into the reaction tower 10 so that the exhaust gas spirals along the side surface of the reaction tower 10.
  • the reaction tower 10 of this example has an absorption unit 14 that sprays a liquid inside to absorb harmful substances of exhaust gas, and a discharge unit 12 that is not sprayed with a liquid inside.
  • the discharge unit 12 discharges the exhaust gas that has passed through the absorption unit 14 to the outside.
  • the cross-sectional area in the xy plane of the internal space of the discharge part 12 may be smaller than the area of the internal space of the absorption part 14.
  • the xy plane is a plane having the z axis as a normal.
  • the main pipe 30 is provided to extend in the height direction (that is, the z-axis direction) in the inner space of the reaction tower 10.
  • the main pipe 30 has, for example, a flow path of liquid inside, and transports the liquid in the height direction.
  • the main pipe 30 may be introduced into the inside from the side surface of the reaction tower 10 in the vicinity of the bottom surface of the absorbing portion 14 and may extend to the vicinity of the upper end of the absorbing portion 14.
  • the liquid introduced to the trunk pipe 30 may be seawater, lake water, river water, alkalized treated water, or the like.
  • the cross-sectional area of the flow path of the liquid in the trunk pipe 30 may differ according to the position of the height direction.
  • the main pipe 30 may have a cross-sectional area of the liquid flow passage at the top thereof smaller than that of the liquid flow passage at the bottom thereof.
  • the bottom refers to the portion of the reaction column 10 where exhaust gas is introduced
  • the upper portion refers to the portion where the reaction column 10 discharges exhaust gas.
  • the trunk pipe 30 in this example has a bottom portion 32, a middle portion 34 and a top portion 36 in order from the bottom side.
  • the cross-sectional area of the liquid flow channel in the topmost upper portion 36 is smaller than the cross-sectional area of the liquid flow channel in the bottommost bottom portion 32.
  • the cross-sectional area of the path of liquid in middle portion 34 is smaller than the cross-sectional area of the path of liquid in bottom portion 32.
  • the cross-sectional area of the flow path of the liquid in the upper portion 36 is smaller than the cross-sectional area of the flow path of the liquid in the middle portion 34.
  • the plurality of branch pipes 40 extend from the outer side surface of the main pipe 30 toward the inner side surface of the reaction tower 10.
  • the branch pipe 40 is provided, for example, extending in the xy plane.
  • Each branch 40 may extend to the vicinity of the inner side surface of the reaction tower 10.
  • the radius of the reaction tower 10 may be about 0.3 m to several m, and the distance between the tip of the branch pipe 40 and the inner side surface of the reaction tower 10 may be about 10 cm to several tens cm.
  • each branch pipe 40 has an injection unit 42 that receives the liquid from the flow path and injects the liquid into the internal space of the reaction tower 10.
  • the spray unit 42 may spray the liquid in a mist form.
  • each branch pipe 40 may have a plurality of injection parts 42.
  • the injection unit 42 may inject the liquid in a direction perpendicular to the height direction of the reaction tower 10. In FIG. 1, an injection port may be provided on the surface of the injection unit 42 marked with a cross.
  • the branch pipe 40 is opposed to the main pipe 30 with the main pipe 30 interposed therebetween.
  • a set of opposing branch pipes 40 is referred to as one branch pipe 40.
  • Each injection part 42 provided in the opposing branch pipe 40 injects a liquid in a reverse direction.
  • at least two branch pipes of the plurality of branch pipes 40 are provided at different height positions.
  • eight branch pipes 40-1, 40-2, ..., 40-8 are provided at different height positions.
  • the jet area of the liquid jetted from the jet units 42 provided in the plurality of branch pipes 40 adjacent in the height direction partially overlaps in the top view seen from the height direction.
  • the liquid injected from the injection unit 42 comes in contact with the exhaust gas passing through the inside of the reaction tower 10 and absorbs harmful substances contained in the exhaust gas.
  • the liquid used for absorbing the harmful substance is accumulated at the bottom of the reaction tower 10 and discharged to the outside.
  • FIG. 2 shows a top view of the plurality of branch pipes 40 viewed from the height direction.
  • the branch pipes 40 are arranged such that the injection regions of the jets 42 provided in the adjacent branch pipes 40 in the height direction overlap each other.
  • adjacent injection regions can be overlapped by reducing the angle formed by the adjacent branch pipes 40 in the height direction.
  • the largest angle among angles formed by the branch pipes 40 adjacent in the height direction is smaller than 60 degrees.
  • the angle ⁇ formed by each branch pipe 40 and the adjacent branch pipe 40 is 22.5 degrees.
  • FIG. 3 is a view showing an example of the injection area 43 in each injection unit 42. As shown in FIG. In FIG. 3, the injection area 43 from the branch pipe 40-1 to the branch pipe 40-5 is shown enlarged, but the injection areas 43 of the other branch pipes 40 are the same. As described above, the spray areas 43 of the liquid jetted from the jet sections 42 provided in the plurality of branch pipes 40 adjacent in the height direction partially overlap in the top view seen from the height direction. Have. The boundary of the range of the injection region 43 is indicated by a solid line in FIG.
  • the injection area 43-3 of the injection section 42-3 and the injection area 43-4 of the adjacent injection section 42-4 overlap at least in the area A and do not overlap completely.
  • the gap between the injection regions 43 in the top view is reduced. Therefore, compared with the case where the injection areas 43 of the liquid adjacent in the height direction do not overlap, in this example, the gap between the injection areas 43 of the liquid adjacent in the height direction can be eliminated.
  • the gap between the injection regions 43 disappears. Therefore, it is possible to prevent the exhaust gas from going straight in the height direction without turning, and to extend the time for the exhaust gas to pass through the absorbing portion 14.
  • the flow rate of the exhaust gas to be discharged fluctuates according to the required load and the like. Even in that case, by eliminating the gap between the injection regions 43 of the liquid adjacent to each other in the height direction, the exhaust gas is prevented from going straight in the height direction without swirling, and the time for the exhaust gas to pass through the absorbing portion 14 It can be long.
  • Each branch pipe 40 may be provided with an injection unit 42 disposed closer to the main pipe 30 and an injection unit 42 disposed closer to the side surface of the reaction tower 10.
  • region 43 of injection part 42 comrades which adjoins in the height direction in the injection part 42 arrange
  • positioned near the trunk pipe 30 it is preferable that the injection area
  • each injection area 43 may partially overlap with two or more injection areas 43.
  • the injection area 43-1 partially overlaps with at least three injection areas 43-2, 43-3, and 43-4.
  • the injection area 43-1 partially overlaps the injection area of the injection portion 42 such as the branch pipe 40-8.
  • Each injection area 43 may partially overlap with three or more injection areas 43, and may partially overlap with four or more injection areas 43.
  • region 43 may overlap with the injection area
  • region 43 of each injection part 42 may be an area
  • the spray areas 43 of the liquid sprayed from the spray sections 42 provided in the plurality of branch pipes 40 adjacent in the height direction have partially overlapping areas in the top view as viewed in the height direction. . Therefore, compared with the case where the injection areas 43 of the liquid adjacent in the height direction do not overlap, in this example, the gap between the injection areas 43 of the liquid adjacent in the height direction can be eliminated. Therefore, the liquid can be prevented from rising together with the exhaust gas. For this reason, the liquid which absorbed the harmful substance can be prevented from being discharged outside with the exhaust gas. Therefore, it is not necessary to separately provide a structure for preventing the liquid from being discharged, or the structure can be made smaller, and the exhaust gas treatment apparatus 100 can be miniaturized.
  • the branch pipes 40 can be evenly arranged around the trunk pipe 30 in the top view. Therefore, the branch pipe 40 itself prevents the exhaust gas from going straight in the height direction without swirling, and the time for the exhaust gas to pass through the absorbing portion 14 can be lengthened. Therefore, harmful substances can be efficiently removed from the exhaust gas.
  • the branch pipe 40 itself does not inhibit the swirling of the exhaust gas, the liquid easily collides with the side surface of the reaction tower 10 along the flow of the exhaust gas. Since the branch pipes 40 are uniformly arranged around the trunk pipe 30 in the top view, it is possible to prevent the liquid from rising with the exhaust gas. For this reason, the liquid which absorbed the harmful substance can be prevented from being discharged outside with the exhaust gas. Therefore, it is not necessary to separately provide a structure for preventing the liquid from being discharged, or the structure can be made smaller, and the exhaust gas treatment apparatus 100 can be miniaturized.
  • the largest angle among the angles formed by the adjacent branch pipes 40 may be smaller than 45 degrees.
  • the component rotating in the xy plane can be easily made larger than the component in which the exhaust gas travels straight in the height direction.
  • the angle may be less than 30 degrees or less than 20 degrees.
  • the plurality of branch pipes 40 are provided so as to at least go around the trunk pipe 30.
  • the plurality of branch pipes 40 may be arranged substantially equally around the trunk pipe 30 in the top view. As shown in FIGS. 1 and 2, when the branch pipe 40 extends from two opposing side surfaces of the trunk pipe 30, the branch pipe 40 extends from the two side surfaces if the branch pipe 40 makes a half turn around the trunk pipe 30. The branch pipe 40 will go around the trunk pipe 30.
  • a plurality of branch pipes 40 may be provided spirally around the trunk pipe 30.
  • the branch pipes 40 adjacent in the height direction are also adjacent in the top view.
  • the rotation direction of the spiral may be the same as the swirling direction of the exhaust gas in the internal space of the reaction tower 10. Thereby, the swirling of the exhaust gas inside the reaction tower 10 can be promoted.
  • the swirling direction of the exhaust gas is determined by the direction in which the exhaust gas introducing unit 20 causes the exhaust gas to flow into the reaction tower 10.
  • the rotation direction of the spiral of the branch pipe 40 may be opposite to the swirling direction of the exhaust gas. Even in this case, the exhaust gas can be prevented from going straight in the height direction.
  • the cross-sectional area of the liquid flow path inside several branch pipe 40 may differ according to the position in a height direction.
  • the cross-sectional area of the liquid flow path of the branch pipe 40 at the top portion 36 on the top side is smaller than the cross-sectional area of the liquid flow path of the branch pipe 40 at the bottom portion 32 on the bottom side.
  • the cross-sectional area of the liquid flow passage of the branch pipe 40 in the middle portion 34 is thinner than the cross-sectional area of the liquid flow passage of the branch pipe 40 in the bottom portion 32.
  • the cross-sectional area of the liquid flow passage of the branch pipe 40 in the upper portion 36 is thinner than the cross-sectional area of the liquid flow passage of the branch pipe 40 in the middle portion 34.
  • the distance between the plurality of branch pipes 40 in the height direction is narrower on the top side of the reaction tower 10 than on the bottom side of the reaction tower 10.
  • the distance between the branch pipes 40 changes for each of a plurality of portions where the cross-sectional area of the liquid flow path of the main pipe 30 changes.
  • the spacing of the branch pipes 40 in the middle portion 34 is smaller than the spacing of the branch pipes 40 in the bottom portion 32.
  • the distance between the branch pipes 40 in the upper portion 36 is smaller than the distance between the branch pipes 40 in the middle portion 34.
  • the swirling force of the exhaust gas is larger than that on the upper side. Therefore, by arranging the branch pipes 40 on the bottom side of the reaction tower 10 relatively sparsely, it is possible to prevent the exhaust gas from being disturbed.
  • the particle diameter of the liquid injected by the injection unit 42 may be smaller on the upper side of the reaction tower 10 than on the bottom side of the reaction tower 10. However, the number of droplets of liquid injected per unit volume is larger at the top side of the reaction tower 10 than at the bottom side of the reaction tower 10.
  • the concentration of harmful substances contained in a unit volume is low, it is better to arrange a large number of small particle diameter dispersions rather than to arrange the large particle diameter liquids sparsely. Can efficiently absorb harmful substances.
  • the liquid absorbs harmful substances in the vicinity of the liquid.
  • the concentration of the harmful substance is high, even if the liquid having a large particle size is sparsely disposed, the harmful substance in the vicinity of the liquid can be absorbed, and the harmful substance can be absorbed to near the saturation state of the liquid.
  • the concentration of the harmful substance is low, even if the liquid having a large particle size is sparsely disposed, the harmful substance can not be absorbed until the saturation state of the liquid, and the liquid can not be used efficiently.
  • the liquid with small particle size at high density even if the concentration of harmful substance is low, the harmful substance can be absorbed to near the saturation state of the liquid, and the liquid is used efficiently.
  • region 43 shown in FIG. 3 may be an area
  • the flow rate of the exhaust gas supplied to the reaction tower 10 may also be the rated flow rate.
  • the median value of the upper limit and the lower limit of the operable range of the exhaust gas processing device 100 may be used as the rated flow rate.
  • the operable range may be determined by the specifications of the exhaust gas processing device 100. Further, when the operation specification of the exhaust gas processing device 100 is not determined, the injection area 43 may be determined from the shape of the injection port of the injection unit 42.
  • FIGS. 4A and 4B show an example of the injection unit 42.
  • FIG. FIG. 4A shows the surface of the injection unit 42 on which the injection port 44 is provided
  • FIG. 4B shows a cross section taken along the line BB in FIG. 4A.
  • the injection unit 42 in this example has a plurality of injection ports 44 and a liquid supply unit 50.
  • the liquid supply unit 50 is commonly provided to the plurality of jets 44 and supplies the liquid to the respective jets 44.
  • the liquid supply unit 50 is supplied with the liquid from the branch pipe 40.
  • each injection port 44 opens toward the inside of the reaction tower 10, and the other end is connected to the liquid supply unit 50.
  • a straight line 48 connecting both ends has an inclination (for example, ⁇ 1, ⁇ 2 in FIG. 4B) with respect to the surface of the injection unit.
  • An area surrounded by extending straight lines 48-1 and 48-2 of the two injection ports 44-1 and 44-2 provided at both ends in the xy plane may be the injection area 43 described in FIG.
  • the straight line 48 may also be the inclination of the injection port 44 at the end 46 of the injection port 44.
  • the straight line 48 may be defined by a tangent at the end 46 of the jet 44.
  • 5A and 5B are top views showing connection examples of the reaction tower 10 and the exhaust gas introducing unit 20.
  • the exhaust gas introducing unit 20 is provided linearly in the vicinity of the connection portion connected to the reaction tower 10.
  • the outer side wall 22 of the exhaust gas introducing portion 20 extends in the tangential direction of the outer shape of the reaction tower 10, and the inner side wall 24 opposed to the outer side wall 22 extends in the direction intersecting the outer shape of the reaction tower 10.
  • the exhaust gas introducing unit 20 has a curved shape in the vicinity of the connection portion connected to the reaction tower 10. In this case, the exhaust gas is easily swirled inside the reaction tower 10.
  • the exhaust gas processing apparatus 100 can be miniaturized in the example of FIG. 5A, the swirling force of the exhaust gas flowing into the reaction tower 10 is reduced as compared with the example of FIG. 5B. Even in such a case, the swirling of the exhaust gas can be assisted by arranging the branch pipes 40 in a spiral as described above. Therefore, the downsizing of the exhaust gas processing device 100 and the favorable turning of the exhaust gas can be achieved at the same time.
  • FIG. 6 is a view showing another arrangement example of the plurality of branch pipes 40. As shown in FIG. In FIG. 6, only the trunk pipe 30 and the plurality of branch pipes 40 are shown, and other configurations are omitted. Further, in FIG. 6, although the thickness and the distance in the height direction of the plurality of branch pipes 40 are made the same, as shown in FIG. 1, the branch pipes 40 on the upper side may be thinner, The distance between the upper branch pipes 40 may be smaller.
  • the plurality of branch pipes 40 in this example are provided so as to go around the trunk pipe 30 once. That is, the branch pipes 40-1 to 40-8 make a half turn around the trunk pipe 30, and the branch pipes 40-9 to 40-16 make a half round around the trunk pipe 30.
  • all the branch pipes 40 may be arranged so as not to overlap (that is, the angles with respect to the main pipe 30 do not overlap) in the top view.
  • each of the branch pipes 40-9 to 40-16 in the second turn is disposed substantially at the center of the two adjacent branch pipes 40 in the branch pipes 40-1 to 40-8 in the first round. More specifically, when the angle between adjacent branch pipes 40 in branch pipes 40-1 to 40-8 is 22.5 degrees, branch pipes 40-9 to 40-16 are connected from branch pipe 40-1 It may be arranged by 11.25 degrees with respect to 40-8.
  • the branch pipes 40-9 to 40-16 in the second turn may be arranged to overlap the branch pipes 40-1 to 40-8 in the top view in the top view.
  • the distance between the two branch pipes 40 overlapping in the top view in the height direction is sufficiently large so as not to inhibit the swirl of the gas flow.
  • the distance between the two branch pipes 40 overlapping in the top view in the height direction may be 0.5 m or more, and may be 2 m or more.
  • three or more branch pipes 40 may be provided in the height direction between the two branch pipes 40 overlapping in the top view, and seven or more branch pipes 40 may be provided.
  • FIG. 7 is a view showing another arrangement example of the plurality of branch pipes 40.
  • the trunk pipe 30 and the plurality of branch pipes 40 are shown, and other configurations are omitted.
  • the thickness and the distance in the height direction of the plurality of branch pipes 40 are made the same, as shown in FIG. 1, the branch pipes 40 on the upper side may be thinner, The distance between the upper branch pipes 40 may be smaller.
  • the angle formed by the adjacent branch pipes 40 in the height direction is smaller at the upper side of the reaction tower 10 than at the bottom side of the reaction tower 10.
  • the branch pipes 40-1 to 40-5 on the bottom side have an angle of 90 degrees between the adjacent branch pipes 40.
  • the angle of the adjacent branch pipe 40 is 45 degrees.
  • the angle of the adjacent branch pipe 40 is 22.5 degrees.
  • branch pipes 40 As described above, by closely arranging the branch pipes 40 in the vicinity of the discharge portion 12, it is possible to further prevent the liquid from being discharged from the discharge portion 12. In addition, by arranging branch pipes 40 on the bottom side of the reaction tower 10 relatively sparsely, it is possible to prevent the exhaust gas from being disturbed.
  • the angle of the adjacent branch pipe 40 may be changed each time the branch pipe 40 makes one turn around the trunk pipe 30. Thereby, the branch pipes 40 can be evenly arranged in the top view. Further, as shown in FIG. 1, the angle formed by the adjacent branch pipes 40 may be changed for each of a plurality of portions where the cross-sectional area of the liquid flow path of the main pipe 30 changes. Also in the example shown in FIG. 7, all the branch pipes 40 may be arranged so as not to overlap in the top view.
  • FIG. 8A shows an example of swirling of the exhaust gas in the reaction tower 10 when the angle of the adjacent branch pipe 40 in the height direction is 90 degrees.
  • FIG. 8B shows an example of swirling of the exhaust gas in the reaction tower 10 when the angle of the adjacent branch pipe 40 in the height direction is 22.5 degrees.
  • all the conditions other than the angle of the branch pipe 40 such as the size of the internal space of the reaction tower 10, the number of branch pipes 40, and the inflow velocity of the exhaust gas, are all the same. did.
  • the trace of the exhaust gas is shown by being approximated by one line from the viewpoint of viewability.
  • FIG. 9 is a diagram showing analysis results of the amount of liquid scattering from the device shown in FIG. 8A to the outside and the amount of liquid scattering from the device shown in FIG. 8B to the outside.
  • the amount of liquid splashed from the apparatus shown in FIG. 8A is 1.
  • the amount of splashed liquid is reduced to about half. This is considered to be because the number of exhaust gas swirls is increased as shown in FIG. 8B.
  • the probability that the liquid adheres to the inner wall of the reaction tower 10 along the flow of the exhaust gas increases.
  • the swirling of the exhaust gas is maintained even on the upper side of the reaction tower 10 where the liquid is likely to scatter to the outside. For this reason, the amount of scattered liquid can be reduced.
  • FIG. 10 is a view showing an example of the reaction tower 10 of the exhaust gas processing device 100 installed on a ship.
  • the exhaust gas processing apparatus 100 of the present example processes exhaust gas from a power source of a ship.
  • the ship has a plurality of tiers 112 in the height direction.
  • the hierarchy 112 is separated by a floor plate 110.
  • the reaction towers 10 are provided across two or more tiers 112 of the ship.
  • the floor plate 110 is provided with an opening through which the reaction tower 10 passes.
  • the cross-sectional area of the internal space of the reaction tower 10 in a plane perpendicular to the height direction may be different for each level 112 of the vessel.
  • the external shape of the reaction tower 10 also changes according to the cross-sectional area.
  • the cross-sectional area and the outer shape of the internal space of the reaction tower 10 are smaller as the upper hierarchy 112 is.
  • the extension length in xy plane of the branch pipe 40 provided in each hierarchy 112 differs according to the cross-sectional area of the internal space of the reaction tower 10. That is, the extension length of the branch pipe 40 becomes shorter as the cross-sectional area of the inner space in the layer 112 in which the branch pipe 40 is disposed becomes smaller.

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Abstract

　排ガスを処理する排ガス処理装置であって、高さ方向に延伸する内部空間を有し、排ガスが流入する反応塔と、反応塔の内部空間において高さ方向に延伸し、液体を搬送する幹管と、幹管の外側側面から反応塔の内側側面に向けて延伸して設けられ、幹管から供給される液体を噴射する噴射部を各々有し、異なる高さ位置に設けられた、複数の枝管とを備え、前記高さ方向に隣接する枝管の各々の前記噴射部から噴射される前記液体の噴射領域同士が、前記高さ方向から見た上面図において部分的に重なり合う領域を有する排ガス処理装置を提供する。

Description

排ガス処理装置
　本発明は、排ガス処理装置に関する。
　従来、内部で海水等を噴霧している吸収塔の底部から上部に排ガスを通過させて、排ガス中の有害成分を除去する排ガス処理装置が知られている（例えば特許文献１参照）。吸収塔の内部では、排ガスを螺旋状に旋回させながら上部に移動させることで、排ガスが海水等と接触する時間を長くしている。
［特許文献］
　特許文献１　特開２０１４－１１７６８５号公報
　吸収塔の内部において、排ガスが海水等と接触する時間を長くできるように、排ガスが高さ方向に直進することを妨げることが好ましい。
　本発明の一つの態様においては、排ガスを処理する排ガス処理装置であって、反応塔と、幹管と、複数の枝管とを備える排ガス処理装置を提供する。反応塔は、排ガスが導入される底部側から排ガスが排出される上部側への高さ方向に延伸する内部空間を有してよい。幹管は、反応塔の内部空間において高さ方向に延伸してよい。幹管は、液体を搬送してよい。複数の枝管は、幹管の外側側面から反応塔の内側側面に向けて延伸して設けられてよい。複数の枝管は、幹管から供給される液体を噴射する噴射部を各々有し、異なる高さ位置に設けられてよい。高さ方向に隣接する枝管の各々の噴射部から噴射される液体の噴射領域同士が、高さ方向から見た上面図において部分的に重なり合う領域を有してよい。
　高さ方向から複数の枝管を見た上面図において、隣接する枝管が成す角度のうち、最も大きい角度は６０度よりも小さくてよい。上面図において、複数の枝管は幹管の周りを少なくとも一周するよう設けられていてよい。
　排ガスが排出される反応塔の上部における、幹管の液体の流路の断面積は、排ガスが導入される反応塔の底部における幹管の液体の流路の断面積よりも小さくてよい。高さ方向における複数の枝管の間隔は、排ガスが排出される反応塔の上部における間隔が、排ガスが流入する反応塔の底部における間隔よりも狭くてよい。
　複数の枝管のうち、高さ方向において隣接する枝管同士が成す角度は、排ガスが排出される反応塔の上部の方が、排ガスが流入する反応塔の底部よりも小さくてよい。高さ方向における複数の枝管の間隔は、排ガスが排出される反応塔の上部で、排ガスが流入する反応塔の底部より密であってよい。
　複数の枝管は、反応塔に流入される排ガスの旋回方向と同じ回転方向を有する螺旋状に設けられてよい。複数の枝管は、反応塔に流入される排ガスの旋回方向と逆向きの回転方向を有する逆向き螺旋状に設けられてよい。複数の枝管は上面図において重ならないよう設けられていてよい。
　枝管には噴射部が設けられ、噴射部が噴射する液体の粒径は、排ガスが排出される反応塔の上部の方が、排ガスが流入する反応塔の底部よりも小さくてよい。単位体積当たりに噴射される液体の粒数が、排ガスが排出される反応塔の上部の方が、排ガスが流入する反応塔の底部よりも多くてよい。
　排ガス処理装置は、船舶用の排ガス処理装置であってよい。船舶は、高さ方向に複数の階層を有し、反応塔は、船舶の２以上の階層に渡って設けられ、高さ方向に対して垂直な平面における反応塔の内部空間の断面積は、船舶の階層に応じて異なってよい。各々の階層に設けられる枝管の延伸長さは、内部空間の断面積に応じて異なってよい。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
実施形態に係る排ガス処理装置１００の構造例を示す図である。 高さ方向から複数の枝管４０を見た上面図を示す。 それぞれの噴射部４２における噴射領域４３の一例を示す図である。 噴射部４２において噴射口４４が設けられた面を示す。 図４ＡにおけるＢ－Ｂ断面を示す。 反応塔１０および排ガス導入部２０の接続例を示す上面図である。 反応塔１０および排ガス導入部２０の接続例を示す上面図である。 複数の枝管４０の他の配置例を示す図である。 複数の枝管４０の他の配置例を示す図である。 高さ方向において隣接する枝管４０の角度を９０度にした場合の、反応塔１０内における排ガスの旋回例を示す。 高さ方向において隣接する枝管４０の角度を２２．５度にした場合の、反応塔１０内における排ガスの旋回例を示す。 図８Ａに示した装置から外部への液体飛散量と、図８Ｂに示した装置から外部への液体飛散量の解析結果を示す図である。 船舶に設置された排ガス処理装置１００の反応塔１０の一例を示す図である。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、実施形態に係る排ガス処理装置１００の構造例を示す図である。排ガス処理装置１００は、船舶のエンジン等から排出される排ガスに含まれる、硫黄成分等の有害物質を除去する。本例の排ガス処理装置１００は、反応塔１０、排ガス導入部２０、幹管３０および複数の枝管４０を備える。
　反応塔１０は、高さ方向に延伸する内部空間を有する。本例において高さ方向とは、反応塔１０において排ガスが導入される底部側から、排ガスが排出される上部側に延伸する方向を指す。図１に示すｚ軸方向が高さ方向に対応する。ｚ軸方向は、例えば船舶の床面と垂直な方向または重力方向と平行である。排ガス導入部２０は、反応塔１０の内部空間に排ガスを導入する。本例の排ガス導入部２０は、反応塔１０の底面近傍において反応塔１０に排ガスを流入させる。排ガス導入部２０は、反応塔１０の側面に沿って排ガスが螺旋状に旋回するように、反応塔１０に排ガスを流入させる。
　本例の反応塔１０は、内部で液体を噴霧して排ガスの有害物質を吸収する吸収部１４と、内部で液体が噴霧されない排出部１２とを有する。排出部１２は、吸収部１４を通過した排ガスを外部に排出する。液体が噴霧されない排出部１２を排出側に設けることで、排ガス処理装置１００から液体が排出されにくくする。排出部１２の内部空間のｘｙ平面における断面積は、吸収部１４の内部空間の面積よりも小さくてよい。なお本例においてｘｙ平面はｚ軸を法線とする面である。
　幹管３０は、反応塔１０の内部空間において高さ方向（すなわちｚ軸方向）に延伸して設けられる。幹管３０は、例えば内部に液体の流路を有しており、高さ方向に液体を搬送する。幹管３０は、吸収部１４の底面近傍において反応塔１０の側面から内部に導入され、吸収部１４の上端近傍まで延伸してよい。排ガス処理装置１００が船舶に設けられる場合、幹管３０に導入される液体は海水、湖水または川水やアルカリ化した処理水等であってよい。
　なお、高さ方向の位置に応じて、幹管３０における液体の流路の断面積が異なってよい。幹管３０は、上部における液体流路の断面積が、底部における液体流路の断面積より小さくてよい。本明細書において、底部とは反応塔１０に排ガスが導入される側の部分を指し、上部とは反応塔１０が排ガスを排出する側の部分を指す。
　本例の幹管３０は、底部側から順番に底部部分３２、中部部分３４および上部部分３６を有する。最も上部側の上部部分３６における液体流路の断面積は、最も底部側の底部部分３２における液体流路の断面積よりも小さい。本例では、中部部分３４における液体の経路の断面積は、底部部分３２における液体の経路の断面積よりも小さい。
　また、上部部分３６における液体の流路の断面積は、中部部分３４における液体の流路の断面積よりも更に小さい。幹管３０に流れる液体の量は、上部に進むにつれて少なくなるが、このような構成により、流量低下に伴う液体圧力の低下を小さくして、液体の噴出速度の低下を防ぐことができる。なお、本明細書において特に定義がない場合、液体の量は単位時間当たりの値を指す。
　複数の枝管４０は、幹管３０の外側側面から、反応塔１０の内側側面に向けて延伸して設けられる。枝管４０は、例えばｘｙ平面内において延伸して設けられる。それぞれの枝管４０は、反応塔１０の内側側面の近傍まで延伸してよい。反応塔１０の半径は０．３ｍから数ｍ程度であって、枝管４０の先端と反応塔１０の内側側面との間隔は、１０ｃｍから数１０ｃｍ程度であってよい。
　それぞれの枝管４０の内部には、幹管３０から分岐して液体が流れる流路が形成される。また、それぞれの枝管４０は、当該流路から液体を受け取り、反応塔１０の内部空間に液体を噴射する噴射部４２を有する。噴射部４２は、液体を霧状にして噴出してよい。また、それぞれの枝管４０は、複数の噴射部４２を有してよい。また、噴射部４２は、反応塔１０の高さ方向とは垂直な方向に向けて液体を噴射してよい。図１において、×印を付した噴射部４２の面に噴射口が設けられてよい。
　なお本例では、幹管３０を挟んで対向して枝管４０が延伸する。本例では、対向する枝管４０の組を、１つの枝管４０と称する。対向する枝管４０に設けられた各噴射部４２は、逆向きに液体を噴射する。また、複数の枝管４０のうち、少なくとも２つの枝管は、異なる高さ位置に設けられる。本例では、８個の枝管４０－１、４０－２、・・・、４０－８が、異なる高さ位置に設けられる。高さ方向に隣接する複数の枝管４０に設けられた各噴射部４２から噴射される液体の噴射領域が、高さ方向から見た上面図において部分的に重なり合う。
　噴射部４２から噴射された液体は、反応塔１０の内部を通過する排ガスと接触して、排ガスに含まれる有害物質を吸収する。有害物質の吸収に用いた液体は、反応塔１０の底部にたまり、外部に排出される。
　図２は、高さ方向から複数の枝管４０を見た上面図を示す。上述したように、それぞれの枝管４０は、高さ方向において隣接する枝管４０に設けられた噴射部４２の噴射領域が、互いに重なり合うように配置される。例えば、高さ方向において隣接する枝管４０が成す角度を小さくすることで、隣接する噴射領域を重なり合わせることができる。例えば高さ方向から複数の枝管４０を見た上面図において、高さ方向に隣接する枝管４０が成す角度のうち最も大きい角度は６０度よりも小さい。例えば図２の例において、それぞれの枝管４０と、隣接する枝管４０とが成す角度θは、２２．５度である。
　図３は、それぞれの噴射部４２における噴射領域４３の一例を示す図である。図３においては、枝管４０－１から枝管４０－５までの噴射領域４３を拡大して示すが、他の枝管４０の噴射領域４３も同様である。上述したように、高さ方向に隣接する複数の枝管４０に設けられた各噴射部４２から噴射される液体の噴射領域４３が、高さ方向から見た上面図において部分的に重なり合う領域を有する。なお、図３において噴射領域４３の範囲の境界を実線で示している。
　例えば、噴射部４２－３の噴射領域４３－３と、隣接する噴射部４２－４の噴射領域４３－４とは、少なくとも領域Ａにおいて重なり合っており、且つ、完全に重なり合ってはいない。隣接する全ての噴射領域４３が部分的に重なり合うことで、上面図において噴射領域４３の間の隙間が小さくなる。従って、高さ方向に隣接する液体の各噴射領域４３が重なり合わない場合に比べて、本例では高さ方向に隣接する液体の各噴射領域４３同士の隙間をなくすことができる。
　特に、排ガスが旋回時に主に移動する反応塔１０の側面近傍において、噴射領域４３の間の隙間が無くなる。このため、排ガスが旋回せずに高さ方向に直進するのを妨げ、吸収部１４を排ガスが通過する時間を長くすることができる。特に、船舶のエンジン等は、要求される負荷等に応じて排出する排ガスの流量が変動する。その場合でも、高さ方向に隣接する液体の各噴射領域４３同士の隙間をなくすことにより、排ガスが旋回せずに高さ方向に直進するのを妨げ、吸収部１４を排ガスが通過する時間を長くすることができる。
　なお、幹管３０の近傍の領域も、できるだけ噴射領域４３でカバーすることが好ましい。それぞれの枝管４０には、幹管３０寄りに配置した噴射部４２と、反応塔１０の側面寄りに配置した噴射部４２とを設けてよい。
　それぞれの枝管４０において反応塔１０の側面寄りに配置した噴射部４２は、高さ方向において隣接する噴射部４２同士の噴射領域４３が、部分的に重なり合うことが好ましい。反応塔１０の側面寄りに配置した噴射部４２が噴射する液体は、反応塔１０の側面まで到達することが好ましい。
　また、幹管３０寄りに配置したそれぞれの噴射部４２においても、高さ方向において隣接する噴射部４２同士の噴射領域４３は、部分的に重なり合うことが好ましい。幹管３０寄りに配置した噴射部４２が噴射する液体は、幹管３０の側面まで到達することが好ましい。また、上面図において、反応塔１０の内部空間における全ての領域は、少なくとも１つの噴射領域４３で覆われることが好ましい。
　また、それぞれの噴射領域４３は、２以上の噴射領域４３と部分的に重なり合ってもよい。例えば図３の例では、噴射領域４３－１は、少なくとも３つの噴射領域４３－２、４３－３、４３－４と部分的に重なっている。噴射領域４３－１は、図３には示していないが、枝管４０－８等の噴射部４２の噴射領域とも部分的に重なっている。それぞれの噴射領域４３は、３以上の噴射領域４３と部分的に重なり合ってよく、４以上の噴射領域４３と部分的に重なりあってもよい。
　また、それぞれの噴射領域４３は、半分以上の面積が隣接する噴射領域４３と重なってよく、１／４以上の面積が隣接する噴射領域４３と重なってもよい。また、それぞれの噴射部４２の噴射領域４３は、上面図において隣接する噴射部４２を含む領域であってもよい。
　このように、高さ方向に隣接する複数の枝管４０に設けられた各噴射部４２から噴射される液体の噴射領域４３が、高さ方向から見た上面図において部分的に重なり合う領域を有する。従って、高さ方向に隣接する液体の各噴射領域４３が重なり合わない場合に比べて、本例では高さ方向に隣接する液体の各噴射領域４３同士の隙間をなくすことができる。このため、排ガスとともに液体が上昇することを防ぐことができる。このため、有害物質を吸収した液体が、排ガスとともに外部に排出されるのを妨げることができる。従って、液体が排出されるのを防ぐ構造を別途設けなくともよいか、または、当該構造を小さくでき、排ガス処理装置１００を小型化できる。
　また、このように枝管４０を配置することで、上面図において幹管３０の周囲に枝管４０をまんべんなく配置することができる。このため、排ガスが旋回せずに高さ方向に直進するのを枝管４０自体が妨げ、吸収部１４を排ガスが通過する時間を長くすることができる。従って、排ガスから有害物質を効率よく除去することができる。
　また、枝管４０自体が排ガスの旋回を阻害しないので、液体は排ガスの流れに沿って反応塔１０の側面にぶつかりやすくなる。上面図において幹管３０の周囲に枝管４０をまんべんなく配置しているので、排ガスとともに液体が上昇することを防ぐことができる。このため、有害物質を吸収した液体が、排ガスとともに外部に排出されるのを妨げることができる。従って、液体が排出されるのを防ぐ構造を別途設けなくともよいか、または、当該構造を小さくでき、排ガス処理装置１００を小型化できる。
　船舶等において有害物質の排出規制が強化された場合、既存の船舶等の設備に排ガス処理装置を新たに搭載し、または、排ガス処理装置を交換することが考えられる。本例の排ガス処理装置１００は小型化が容易なので、船舶等の既存設備に設置することが容易である。
　なお、隣接する枝管４０同士が成す角度のうち、最も大きい角度は４５度よりも小さくてよい。この場合、排ガスが高さ方向に直進する成分よりも、ｘｙ平面において回転する成分を大きくしやすくなる。当該角度は３０度より小さくてよく、２０度より小さくてもよい。
　また、複数の枝管４０は、幹管３０の周りを少なくとも一周するように設けられる。複数の枝管４０は、上面図において幹管３０の周りにほぼ均等に配置されてよい。なお、図１および図２に示すように、幹管３０の対向する２つの側面から枝管４０が延伸する場合、枝管４０が幹管３０の周りを半周すれば、２つの側面から延伸する枝管４０が幹管３０の周りを一周することになる。
　また、複数の枝管４０は、幹管３０の周りに螺旋状に設けられてよい。この場合、図１および図２に示すように、高さ方向に隣接する枝管４０が、上面図においても隣接する。螺旋の回転方向は、反応塔１０の内部空間における排ガスの旋回方向と同一であってよい。これにより、反応塔１０の内部における排ガスの旋回を促進できる。
　旋回を促進することで、有害物質を吸収した液体が外部に排出されるのを更に防ぐことができる。なお排ガスの旋回方向は、排ガス導入部２０が排ガスを反応塔１０に流入させる方向により定まる。また、枝管４０の螺旋の回転方向は、排ガスの旋回方向とは逆向きであってもよい。この場合であっても、排ガスが高さ方向に直進することを妨げることができる。
　また、複数の枝管４０内部の液体流路の断面積は、高さ方向における位置に応じて異なってよい。本例では、最も上部側の上部部分３６における枝管４０の液体流路の断面積は、最も底部側の底部部分３２における枝管４０の液体流路の断面積よりも小さい。
　本例では、中部部分３４における枝管４０の液体流路の断面積は、底部部分３２における枝管４０の液体流路の断面積よりも細い。また、上部部分３６における枝管４０の液体流路の断面積は、中部部分３４における枝管４０の液体流路の断面積よりも更に細い。これにより、それぞれの枝管４０の内部における液体圧力の低下を小さくして、液体の噴出速度の低下を小さくすることができる。
　また、図１に示すように、高さ方向における複数の枝管４０の間隔は、反応塔１０の上部側のほうが、反応塔１０の底部側よりも狭い。例えば、幹管３０の液体流路の断面積が変化する複数の部分毎に、枝管４０の間隔が変化する。本例では、中部部分３４における枝管４０の間隔は、底部部分３２における枝管４０の間隔よりも狭い。また、上部部分３６における枝管４０の間隔は、中部部分３４における枝管４０の間隔よりも更に狭い。このように、排出部１２の近傍における枝管４０を密に配置することで、液体が排出部１２から排出されることを更に防ぐことができる。
　また、反応塔１０の底部側は排ガス導入部２０に近いので、排ガスの旋回力は上部側に比べて大きい。このため、反応塔１０の底部側の枝管４０を比較的にまばらに配置することで排ガスの旋回が阻害されるのを防ぐことができる。
　なお、噴射部４２が噴射する液体の粒径は、反応塔１０の上部側のほうが、反応塔１０の底部側よりも小さくてよい。ただし、単位体積当たりに噴射される液体の粒数は、反応塔１０の上部側のほうが、反応塔１０の底部側よりも多い。
　反応塔１０の上部では、単位体積当たりに含まれる有害物質の濃度が低くなっているので、粒径の大きい液体をまばらに配置するよりも、粒径の小さい液体を多数分散して配置するほうが、効率よく有害物質を吸収することができる。液体は、その液体の近傍の有害物質を吸収する。
　有害物質の濃度が高い場合には、粒径の大きい液体をまばらに配置しても、その液体の近傍の有害物質を吸収して、液体の飽和状態近くまで有害物質を吸収できる。一方、有害物質の濃度が低い場合には、粒径の大きい液体をまばらに配置しても、その液体の飽和状態近くまで有害物質を吸収できず、液体を効率よく使用することができない。これに対し、粒径の小さい液体を高密度に配置することで、有害物質の濃度が低い場合であっても、その液体の飽和状態近くまで有害物質を吸収でき、液体を効率よく使用することができる。
　なお、図３に示した噴射領域４３とは、反応塔１０に供給される液体の流量が定格流量の場合において噴射部４２が液体を噴射する領域であってよい。この場合において反応塔１０に供給される排ガスの流量も定格流量であってよい。また、反応塔１０に供給される液体等の定格流量が定まらない場合、排ガス処理装置１００の動作可能範囲の上限および下限の中央値を定格流量としてもよい。動作可能範囲は排ガス処理装置１００の仕様によって定めてよい。また、排ガス処理装置１００の動作仕様が定まらない場合、噴射領域４３は、噴射部４２の噴射口の形状から定めてもよい。
　図４Ａおよび図４Ｂは、噴射部４２の一例を示す図である。図４Ａは、噴射部４２において噴射口４４が設けられた面を示し、図４Ｂは、図４ＡにおけるＢ－Ｂ断面を示す。図４ＡおよびＢに示すように、本例の噴射部４２は、複数の噴射口４４および液体供給部５０を有する。液体供給部５０は、複数の噴射口４４に対して共通に設けられ、それぞれの噴射口４４に液体を供給する。液体供給部５０には、枝管４０から液体が供給される。
　図４Ｂに示すように、それぞれの噴射口４４は、一方の端部４６が反応塔１０の内部に向けて開口し、他方の端部が液体供給部５０に接続される。少なくとも一つの噴射口４４は、両端を結ぶ直線４８が、噴射部４２の面に対して傾き（例えば図４Ｂにおけるθ１、θ２）を有する。ｘｙ平面において両端に設けられた２つの噴射口４４－１、４４－２の直線４８－１、４８－２を延長することで囲まれる領域を、図３において説明した噴射領域４３としてよい。
　また、直線４８は、噴射口４４の端部４６における、噴射口４４の傾きであってもよい。例えば噴射口４４の傾きが、液体供給部５０から端部４６までの間に変化する場合、直線４８は、噴射口４４の端部４６における接線で定義されてもよい。
　図５Ａおよび図５Ｂは、反応塔１０および排ガス導入部２０の接続例を示す上面図である。図５Ａの例においては、排ガス導入部２０は、反応塔１０と接続する接続部分近傍において直線状に設けられる。ただし、排ガス導入部２０の外側側壁２２が、反応塔１０の外形の接線方向に延伸し、外側側壁２２と対向する内側側壁２４が、反応塔１０の外形と交差する方向に延伸するように設けられる。
　図５Ｂの例においては、排ガス導入部２０は、反応塔１０と接続する接続部分近傍において曲線形状を有する。この場合、排ガスは反応塔１０の内部で旋回しやすくなる。図５Ａの例では、排ガス処理装置１００を小型化することができるが、反応塔１０に流入した排ガスの旋回力は、図５Ｂの例に比べて低下してしまう。係る場合であっても、上述したように枝管４０を螺旋状に配置することで、排ガスの旋回を補助することができる。従って、排ガス処理装置１００の小型化と、排ガスの良好な旋回を両立することができる。
　図６は、複数の枝管４０の他の配置例を示す図である。図６においては、幹管３０および複数の枝管４０のみを示し、他の構成を省略している。また、図６においては、複数の枝管４０の太さおよび高さ方向の間隔を同一にしているが、図１に示すように、上部側の枝管４０は細くなっていてよく、また、上部側の枝管４０の間隔は小さくなっていてよい。
　本例の複数の枝管４０は、幹管３０の周りを１周するように設けられる。つまり、枝管４０－１から４０－８において幹管３０の周りを半周して、枝管４０－９から４０－１６において幹管３０の周りを更に半周する。この場合、上面図において全ての枝管４０が重ならないように（すなわち、幹管３０に対する角度が重複しないように）配置してよい。
　例えば２周目の枝管４０－９から４０－１６のそれぞれは、１周目の枝管４０－１から４０－８の隣接する２つの枝管４０の略中央に配置される。より具体的には、枝管４０－１から４０－８において隣接する枝管４０同士の角度が２２．５度の場合に、枝管４０－９から４０－１６は、枝管４０－１から４０－８に対して１１．２５度ずつずれて配置されてよい。
　また、２周目の枝管４０－９から４０－１６は、１周目の枝管４０－１から４０－８と上面図において重なるように配置されてもよい。ただし、上面図において重なる２つの枝管４０の高さ方向における間隔は、ガス流の旋回を阻害しない程度に十分大きいことが好ましい。上面図において重なる２つの枝管４０の高さ方向における間隔は、０．５ｍ以上であってよく、２ｍ以上であってもよい。また、上面図において重なる２つの枝管４０の間には、高さ方向において３本以上の枝管４０が設けられてよく、７本以上の枝管４０が設けられてもよい。
　図７は、複数の枝管４０の他の配置例を示す図である。図７においては、幹管３０および複数の枝管４０のみを示し、他の構成を省略している。また、図７においては、複数の枝管４０の太さおよび高さ方向の間隔を同一にしているが、図１に示すように、上部側の枝管４０は細くなっていてよく、また、上部側の枝管４０の間隔は小さくなっていてよい。
　本例の複数の枝管４０のうち、高さ方向において隣接する枝管４０同士が成す角度は、反応塔１０の上部側の方が、反応塔１０の底部側よりも小さい。図７の例では、底部側の枝管４０－１から４０－５は、隣接する枝管４０の角度が９０度である。中間の枝管４０－５から４０－９は、隣接する枝管４０の角度が４５度である。上部側の枝管４０－９から４０－１６は、隣接する枝管４０の角度が２２．５度である。
　このように、排出部１２の近傍における枝管４０を密に配置することで、液体が排出部１２から排出されることを更に防ぐことができる。また、反応塔１０の底部側の枝管４０を比較的にまばらに配置することで排ガスの旋回が阻害されるのを防ぐことができる。
　なお、隣接する枝管４０の角度は、枝管４０が幹管３０を１周する毎に変化してよい。これにより、上面図において枝管４０を均等に配置することができる。また、図１に示したように、幹管３０の液体流路の断面積が変化する複数の部分毎に、隣接する枝管４０の成す角度を変化させてもよい。また、図７に示した例においても、全ての枝管４０が上面図において重ならないように配置してもよい。
　図８Ａは、高さ方向において隣接する枝管４０の角度を９０度にした場合の、反応塔１０内における排ガスの旋回例を示す。図８Ｂは、高さ方向において隣接する枝管４０の角度を２２．５度にした場合の、反応塔１０内における排ガスの旋回例を示す。図８Ａおよび図８Ｂにおいて、反応塔１０の内部空間のサイズ、枝管４０の本数、排ガスの流入速度等の、枝管４０の角度以外の条件は全て同一として、シミュレーションにより排ガスの流跡を算出した。なお、図８Ａおよび図８Ｂにおいては、見易さの観点から排ガスの流跡を１本の線で近似して示している。
　図８Ａに示すように、隣接する枝管４０の角度を９０度にした場合、排ガスは反応塔１０内において１回程度旋回して排出される。これに対して、図８Ｂに示すように、隣接する枝管４０の角度を２２．５度にした場合、排ガスは反応塔１０内において２から３回程度旋回して排出される。このように、隣接する枝管４０の角度を６０度より小さくすることで、反応塔１０内における排ガスの旋回数を増加させることができる。
　図９は、図８Ａに示した装置から外部への液体飛散量と、図８Ｂに示した装置から外部への液体飛散量の解析結果を示す図である。図９では、図８Ａに示した装置から飛散する液体飛散量を１としている。図８Ｂの例では、液体飛散量が概ね半分程度に減少する。これは、図８Ｂに示したように、排ガスの旋回数が増加しているためと考えられる。
　例えば、排ガスの旋回数が増加することで、液体が排ガスの流れに沿って反応塔１０の内壁に付着する確率が増加する。特に、図８Ｂに示した例では、液体が外部に飛散しやすい反応塔１０の上部側でも排ガスの旋回が維持されている。このため、液体飛散量を低減できる。
　図１０は、船舶に設置された排ガス処理装置１００の反応塔１０の一例を示す図である。本例の排ガス処理装置１００は、船舶の動力源からの排ガスを処理する。船舶は高さ方向に複数の階層１１２を有する。階層１１２は、床板１１０で区切られる。
　反応塔１０は、船舶の２以上の階層１１２に渡って設けられる。床板１１０には、反応塔１０が通過する開口が設けられる。高さ方向に対して垂直な平面における反応塔１０の内部空間の断面積は、船舶の階層１１２毎に異なってよい。また、反応塔１０の外形も、断面積に応じて変化する。本例では、より上層の階層１１２ほど、反応塔１０の内部空間の断面積および外形が小さくなっている。反応塔１０の断面積を上部側ほど小さくすることで、排ガスの旋回半径が小さくなり、旋回数の低下を防ぐことができる。また、反応塔１０の外形を小さくできるので、設置空間が制限される船舶においても容易に設置することができる。
　また、各々の階層１１２に設けられる枝管４０のｘｙ平面における延伸長さは、反応塔１０の内部空間の断面積に応じて異なる。つまり、枝管４０の延伸長さは、配置されている階層１１２における内部空間の断面積が小さくなるほど、短くなる。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０・・・反応塔、１２・・・排出部、１４・・・吸収部、２０・・・排ガス導入部、２２・・・外側側壁、２４・・・内側側壁、３０・・・幹管、３２・・・底部部分、３４・・・中部部分、３６・・・上部部分、４０・・・枝管、４２・・・噴射部、４３・・・噴射領域、４４・・・噴射口、４６・・・端部、４８・・・直線、５０・・・液体供給部、１００・・・排ガス処理装置、１１０・・・床板、１１２・・・階層

Claims (15)

  1. 　排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
    　排ガスが導入される底部側から排ガスが排出される上部側への高さ方向に延伸する内部空間を有する反応塔と、
    　前記反応塔の前記内部空間において前記高さ方向に延伸し、液体を搬送する幹管と、
    　前記幹管の外側側面から前記反応塔の内側側面に向けて延伸して設けられ、前記幹管から供給される液体を噴射する噴射部を各々有し、異なる高さ位置に設けられた、複数の枝管と
    を備え、
    　前記高さ方向に隣接する枝管の各々の前記噴射部から噴射される前記液体の噴射領域同士が、前記高さ方向から見た上面図において部分的に重なり合う領域を有する排ガス処理装置。
  2. 　前記高さ方向から前記複数の枝管を見た上面図において、前記隣接する枝管が成す角度のうち、最も大きい角度は６０度よりも小さい
    請求項１に記載の排ガス処理装置。
  3. 　前記上面図において、前記複数の枝管は前記幹管の周りを少なくとも一周するよう設けられている
    請求項１または２に記載の排ガス処理装置。
  4. 　前記排ガスが排出される前記反応塔の上部における、前記幹管の前記液体の流路の断面積は、前記排ガスが導入される前記反応塔の底部における前記幹管の前記液体の流路の断面積よりも小さい
    請求項１から３のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  5. 　前記高さ方向における前記複数の枝管の間隔は、前記排ガスが排出される前記反応塔の上部における間隔が、前記排ガスが流入する前記反応塔の底部における間隔よりも狭い
    　請求項１から４のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  6. 　前記複数の枝管のうち、前記高さ方向において隣接する枝管同士が成す角度は、前記排ガスが排出される前記反応塔の上部の方が、前記排ガスが流入する前記反応塔の底部よりも小さい
    請求項１から５のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  7. 　前記高さ方向における前記複数の枝管の間隔は、前記排ガスが排出される前記反応塔の上部で、前記排ガスが流入する前記反応塔の底部より密である
    請求項１から６のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  8. 　前記複数の枝管は、前記反応塔に流入される排ガスの旋回方向と同じ回転方向を有する螺旋状に設けられる
    請求項１から７のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  9. 　前記複数の枝管は、前記反応塔に流入される排ガスの旋回方向と逆向きの回転方向を有する逆向き螺旋状に設けられる
    請求項１から７のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  10. 　前記複数の枝管は前記上面図において重ならないよう設けられている、
    請求項８または９に記載の排ガス処理装置。
  11. 　前記枝管には噴射部が設けられ、前記噴射部が噴射する液体の粒径は、前記排ガスが排出される前記反応塔の上部の方が、前記排ガスが流入する前記反応塔の底部よりも小さい
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  12. 　単位体積当たりに噴射される液体の粒数が、前記排ガスが排出される前記反応塔の上部の方が、前記排ガスが流入する前記反応塔の底部よりも多い
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  13. 　前記排ガス処理装置は、船舶用の排ガス処理装置である
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  14. 　前記船舶は、高さ方向に複数の階層を有し、
    　前記反応塔は、前記船舶の２以上の階層に渡って設けられ、
    　前記高さ方向に対して垂直な平面における前記反応塔の前記内部空間の断面積は、前記船舶の階層に応じて異なる、
    請求項１３に記載の排ガス処理装置。
  15. 　各々の前記階層に設けられる前記枝管の延伸長さは、前記内部空間の断面積に応じて異なる
    請求項１４に記載の排ガス処理装置。
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