WO2017002537A1 - 排ガス処理装置 - Google Patents

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WO2017002537A1
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liquid
exhaust gas
flow rate
pipe
reaction tower
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PCT/JP2016/066698
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邦幸 高橋
小松　正
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富士電機株式会社
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    • B01D2252/1035—Sea water

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-190240 Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-281055
  • a main engine for ship propulsion an auxiliary engine for power generation, a boiler for steam supply, and the like are conceivable. These devices do not generate a certain amount of exhaust gas, and the amount of exhaust gas varies depending on the load of the engine or the like.
  • the exhaust gas treatment device is designed to eject the amount of the absorbing liquid corresponding to the maximum amount of exhaust gas.
  • the amount of exhaust gas decreases, if the absorption liquid corresponding to the maximum amount of exhaust gas is continuously ejected, the supply of the absorption liquid becomes excessive. That is, the power of the pump that pumps up the absorbent is excessively required. Further, if the flow rate of the absorbing liquid is simply decreased to suppress the power of the pump, the jet pressure for jetting the absorbing liquid is lowered.
  • the ejection pressure decreases, there are problems such as an increase in the particle size of the droplets and ejection of a liquid film.
  • an exhaust gas treatment apparatus for treating exhaust gas.
  • the exhaust gas treatment apparatus may include a reaction tower, a trunk pipe, an exhaust gas introduction pipe, a plurality of ejection parts, a liquid introduction pipe, and a flow rate adjusting means.
  • Exhaust gas may be introduced into the reaction tower.
  • the stem tube may be provided inside the reaction tower.
  • the trunk tube may extend in the height direction.
  • a liquid for treating exhaust gas may be supplied to the trunk pipe.
  • the exhaust gas introduction pipe may be connected to the reaction tower so that the exhaust gas swirls inside the reaction tower.
  • the plurality of ejection portions may eject the liquid supplied from the trunk pipe in the swirling direction of the exhaust gas.
  • the liquid introduction tube may supply liquid to the trunk tube.
  • the flow rate adjusting means adjusts the pressure for ejecting the liquid within a predetermined range by changing the sum of the opening areas of the plurality of ejection portions used for ejecting the liquid according to the change in the flow rate of the liquid supplied to the liquid introduction pipe. You can do it.
  • the flow rate of the liquid supplied to the liquid introduction pipe may be changed according to the flow rate of the exhaust gas.
  • the exhaust gas treatment device may reduce the sum of the opening areas of the plurality of ejection portions used for ejecting the liquid in accordance with a decrease in the flow rate of the liquid supplied to the liquid introduction pipe.
  • the exhaust gas treatment apparatus may include a plurality of the trunk pipes, a plurality of liquid introduction pipes, and a plurality of flow rate adjusting means.
  • the plurality of liquid introduction pipes may supply liquid to each of the plurality of trunk pipes.
  • the plurality of flow rate adjusting means may adjust the flow rate of the liquid flowing through the plurality of liquid introduction pipes.
  • a plurality of ejection parts may be provided in each of a plurality of trunk pipes. The sum of the opening areas of the plurality of ejection portions used for ejecting the liquid may be variable according to the change in the flow rate of the liquid passing through the liquid flow rate measurement unit at the position before branching to the plurality of liquid introduction pipes.
  • the exhaust gas treatment device may include a liquid flow rate control unit.
  • the liquid flow rate control unit controls the sum of the opening areas of the plurality of ejection parts by supplying or blocking liquid to one or more trunk pipes according to a change in the flow rate of the liquid supplied to the liquid introduction pipe. Good.
  • each of the plurality of ejection portions may eject liquid at a predetermined ejection angle.
  • the height direction of the reaction tower may be a direction on the upper side where the exhaust gas is discharged from the bottom side where the exhaust gas is introduced.
  • the ejection angle may be 90 degrees or more.
  • the trunk pipe may have a flow rate adjusting means for the trunk pipe.
  • the flow rate adjusting means for the main pipe may adjust the flow rate of the liquid transported in the height direction of the reaction tower or in the direction opposite to the height direction.
  • the height direction of the reaction tower may be a direction on the upper side where the exhaust gas is discharged from the bottom side where the exhaust gas is introduced.
  • an exhaust gas treatment apparatus for treating exhaust gas.
  • the exhaust gas treatment apparatus may include a reaction tower, a trunk pipe, and a plurality of ejection parts.
  • Exhaust gas may be introduced into the reaction tower.
  • the stem tube may be provided inside the reaction tower.
  • a liquid for treating exhaust gas may be supplied to the trunk pipe.
  • the plurality of ejection units may eject the liquid supplied from the trunk pipe.
  • the stem tube may have a flow rate adjusting means for the stem tube.
  • the flow rate adjusting means for the main pipe may adjust the flow rate of the liquid conveyed in the height direction of the reaction tower.
  • the height direction of the reaction tower may be a direction on the upper side where the exhaust gas is discharged from the bottom side where the exhaust gas is introduced.
  • the flow rate adjusting means for the trunk pipe may be provided at different positions in the height direction.
  • the trunk tube may be supplied with liquid from the bottom side to the top side.
  • the plurality of stem pipe flow rate adjusting means may block the liquid in order from the top side to the bottom side in accordance with a decrease in the flow rate of the liquid supplied to the trunk pipe.
  • the trunk pipe may have a plurality of flow regulating means for the trunk pipe at different positions in the height direction.
  • the trunk tube may be supplied with liquid from the top side to the bottom side.
  • the plurality of trunk pipe flow rate adjusting means may block the liquid in order from the bottom side to the top side in accordance with a decrease in the flow rate of the liquid supplied to the trunk pipe.
  • the cross-sectional area of the trunk pipe in a horizontal plane perpendicular to the height direction may be larger on the upstream side of the liquid than on the downstream side.
  • the exhaust gas treatment device may further include a plurality of branch pipes.
  • the plurality of branch pipes may be provided at different positions in the height direction of the reaction tower.
  • the height direction of the reaction tower may be a direction on the upper side where the exhaust gas is discharged from the bottom side where the exhaust gas is introduced.
  • the plurality of branch pipes may be provided extending from the outer side surface of the trunk pipe toward the inner side surface of the reaction tower.
  • the cross-sectional area of the plurality of branch pipes may be larger on the upstream side of the liquid than on the downstream side.
  • the exhaust gas treatment device may further include a plurality of branch pipes.
  • the plurality of branch pipes may be provided at different positions in the height direction of the reaction tower.
  • the height direction of the reaction tower may be a direction on the upper side where the exhaust gas is discharged from the bottom side where the exhaust gas is introduced.
  • the plurality of branch pipes may be provided extending from the outer side surface of the trunk pipe toward the inner side surface of the reaction tower.
  • the plurality of ejection portions may be provided at different positions in the extending direction of the plurality of branch pipes in each of the plurality of branch pipes.
  • the exhaust gas treatment device may further include a first flow rate adjusting means between at least two ejection portions in each of the plurality of branch pipes.
  • the first flow rate adjusting means may adjust the flow rate of the liquid transported in the extending direction of the branch pipe.
  • the exhaust gas treatment apparatus may further include a second flow rate adjusting unit between the main pipe side of the at least two jet parts and the main pipe.
  • the second flow rate adjusting means may adjust the flow rate of the liquid transported in the extending direction of the branch pipe.
  • the first flow rate adjusting means for the branch pipes and the second flow rate adjusting means for the branch pipes are changed from the first flow rate adjusting means for the branch pipes to the second flow rate for the branch pipes according to the decrease in the liquid supplied to the trunk pipe.
  • the liquid may be shut off in the order of the adjusting means.
  • an exhaust gas treatment apparatus for treating exhaust gas.
  • the exhaust gas treatment apparatus may include a reaction tower, a plurality of trunk pipes, a plurality of ejection portions, an exhaust gas introduction pipe, a plurality of liquid introduction pipes, and a plurality of flow rate adjusting means.
  • Exhaust gas may be introduced into the reaction tower.
  • the plurality of stem tubes may be provided outside the reaction tower.
  • the plurality of trunk pipes may extend in the height direction.
  • the plurality of trunk pipes may be supplied with a liquid for treating exhaust gas.
  • a plurality of ejection parts may be provided in each of a plurality of trunk pipes.
  • the plurality of ejection units may eject liquid supplied from the plurality of trunk pipes in the swirl direction of the exhaust gas.
  • the exhaust gas introduction pipe may be connected to the reaction tower so that the exhaust gas swirls inside the reaction tower.
  • the plurality of liquid introduction pipes may supply liquid to each of the plurality of trunk pipes.
  • the plurality of flow rate adjusting means may vary the sum of the opening areas of the plurality of ejection portions used for ejecting the liquid in accordance with a change in the flow rate of the liquid supplied to the plurality of liquid introduction pipes.
  • the plurality of flow rate adjusting means may adjust the pressure for ejecting the liquid within a predetermined range.
  • the exhaust gas treatment device may further include a liquid flow rate control unit.
  • the liquid flow rate control unit may control the flow rate of the liquid supplied to the plurality of trunk pipes.
  • the liquid flow rate control unit may eject liquid from a plurality of ejection units in at least a pair of trunk pipes that sandwich the center point of the reaction tower in a horizontal plane perpendicular to the height direction of the reaction tower.
  • the height direction of the reaction tower may be a direction from the bottom side where the exhaust gas is introduced to the upper side where the exhaust gas is discharged.
  • FIG. 2 is a view showing a cross section in the xy plane perpendicular to the z direction of the reaction tower 10 of the exhaust gas treatment apparatus 100.
  • FIG. It is a figure which shows the case where the ejection angle (alpha) of the nozzle 24 is 90 degree
  • (A) is a view showing the orientation of the nozzle 24 between the upper side 12 and the bottom side 14.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating the direction of the nozzle 24 on the upper side 12.
  • (C) is a diagram showing the orientation of the nozzle 24 on the bottom side 14.
  • FIG. 1 is a view showing an exhaust gas treatment apparatus 100 in the first embodiment.
  • the exhaust gas processing apparatus 100 processes exhaust gas 42 discharged from an exhaust gas source 40 such as a ship engine. Specifically, the exhaust gas treatment apparatus 100 removes harmful substances such as sulfur components contained in the exhaust gas 42.
  • the exhaust gas treatment apparatus 100 of this example includes a reaction tower 10, an exhaust gas introduction pipe 18, a plurality of trunk pipes 20, a plurality of liquid introduction pipes 30, a liquid flow rate control unit 32, a plurality of valves 34, a liquid flow rate measurement unit 36, and a pump 38. And an exhaust gas flow rate measuring unit 44.
  • the exhaust gas introduction pipe 18 introduces the exhaust gas 42 discharged from the exhaust gas source 40 into the reaction tower 10.
  • the reaction tower 10 has one opening 16 on the side.
  • the exhaust gas introduction pipe 18 is connected to the bottom side 14 of the reaction tower 10.
  • the exhaust gas introduction pipe 18 is connected to the reaction tower 10 so that the exhaust gas 42 to be introduced turns spirally inside the reaction tower 10.
  • the reaction tower 10 can be installed in an engine room or a deck.
  • the height of the reaction tower 10 is 7 m or less.
  • the height of the reaction tower 10 is 5 m or less.
  • the flow rate of the exhaust gas 42 in the reaction tower 10 is designed according to the sulfur component removal rate. For example, when the required removal rate of sulfur component is 98%, the flow rate of the exhaust gas 42 is 6 m / s or less, preferably 3 m / s or less in a standard state of 0 ° C. and 1 atm. When the required removal rate of the sulfur component is 90%, the flow rate of the exhaust gas 42 is 10 m / s or less, preferably 6 m / s or less in a standard state of 0 ° C. and 1 atm.
  • the exhaust gas flow rate measuring unit 44 is provided between the opening 16 and the exhaust gas source 40.
  • the exhaust gas flow rate measuring unit 44 measures the amount of the exhaust gas 42 introduced into the reaction tower 10 from the exhaust gas source 40 through the opening 16 per unit time.
  • the amount of the exhaust gas 42 per unit time can also be calculated based on the output of the exhaust gas source 40 and the fuel consumption.
  • the reaction tower 10 has an internal space extending in the height direction of the reaction tower 10 on the upper side 12 where the exhaust gas 42 is discharged from the bottom side 14 where the exhaust gas 42 is introduced.
  • the height direction is, for example, a direction perpendicular to the ground surface or the water surface.
  • the height direction is the z direction.
  • a horizontal plane perpendicular to the z direction is defined by an xy plane composed of an x direction and a y direction perpendicular to each other.
  • a plurality of trunk tubes 20 are provided in the internal space of the reaction tower 10.
  • Four trunk tubes 20 are provided in the internal space of the reaction tower 10 of this example.
  • the number of trunk pipes 20 may be five or more.
  • the number of trunk pipes 20 may be six.
  • the structure in contact with the liquid such as the reaction tower 10 and the trunk pipe 20 is required to have durability against seawater or alkaline liquid.
  • the material of the structure in contact with the liquid is an iron material such as SS400.
  • the material of the structure in contact with the liquid may be a copper alloy such as Nevlar brass, an aluminum alloy such as aluminum brass, a nickel alloy such as cupro nickel, or stainless steel such as SUS316L.
  • Each of the plurality of trunk tubes 20 is provided extending in the z direction inside the reaction tower 10.
  • a liquid for treating the exhaust gas 42 is supplied to each of the plurality of trunk tubes 20.
  • Each of the plurality of trunk tubes 20 transports the jetting liquid in the z direction.
  • the liquid is, for example, seawater.
  • the liquid may be an alkaline liquid such as a caustic soda solution.
  • the trunk tube 20 has nozzles 24 as a plurality of ejection portions that eject liquid supplied from the trunk tube 20 at a plurality of different height positions. From the opening of the nozzle 24, the liquid is ejected in a conical shape.
  • the nozzle 24 in this example is a spray nozzle that ejects liquid in an empty cone shape.
  • the plurality of nozzles 24 are provided in each of the plurality of trunk tubes 20.
  • the openings of the plurality of nozzles 24 in one trunk tube 20 are provided in the same direction.
  • the opening of the nozzle 24 is schematically indicated by x in the circle, and the nozzle 24 usually ejects liquid from the edge of the circle.
  • the amount of liquid ejected by the nozzle 24 is set to a chemical equivalent that can neutralize the sulfur component contained in the exhaust gas 42 to be treated.
  • the amount of liquid ejected may be a chemical equivalent of 1.2 times the sulfur component contained in the exhaust gas 42.
  • the openings of the plurality of nozzles 24 are provided in different directions.
  • the openings of the plurality of nozzles 24-1 in the trunk tube 20-1 are directed in the y direction, and the openings of the plurality of nozzles 24-2 in the trunk tube 20-2 are directed in the ( ⁇ x) direction.
  • the openings of the plurality of nozzles 24-3 in the trunk tube 20-3 are directed in the ( ⁇ y) direction, and the openings of the plurality of nozzles 24-4 in the trunk tube 20-4 are directed in the x direction.
  • the pump 38 acquires a liquid to be supplied into the reaction tower 10.
  • the pump 38 pumps up seawater, lake water, river water, or the like.
  • the pump 38 of this example obtains information on the current flow rate of the exhaust gas 42 introduced into the reaction tower 10 from the exhaust gas flow rate measurement unit 44.
  • the pump 38 of this example adjusts the flow rate of the liquid supplied from the intake port to the liquid introduction pipe 30 according to the flow rate of the exhaust gas 42.
  • the pump 38 of this example reduces the flow rate of the liquid supplied to the liquid introduction pipe 30 when the flow rate of the exhaust gas 42 decreases.
  • the pump 38 of this example increases the flow rate of the liquid supplied to the liquid introduction pipe 30. That is, the pump 38 of this example changes the flow rate of the liquid supplied to the trunk pipe 20 according to the change in the flow rate of the exhaust gas 42.
  • the liquid flow rate is a value per unit time.
  • the plurality of liquid introduction pipes 30 convey the liquid pumped up by the pump 38 and supply it to the main pipe 20 inside the reaction tower 10.
  • Each liquid introduction pipe 30 is provided with a valve 34.
  • the valve 34 in this example is an electric motor valve, but may be an electromagnetic valve.
  • the valve 34 is controlled by the liquid flow rate control unit 32.
  • the liquid flow rate measuring unit 36 measures the flow rate of the liquid output from the pump 38.
  • the liquid flow rate control unit 32 can obtain information on the flow rate of the liquid output from the pump 38 from the liquid flow rate measurement unit 36.
  • the liquid flow rate control unit 32 opens and closes one or more valves 34 based on the flow rate of the liquid output from the pump 38 (flow rate of the liquid supplied to the main tube 20), thereby causing the liquid flow rate to flow through the liquid introduction tube 30. Adjust.
  • the sum of the opening areas of the plurality of nozzles 24 is variable according to the change in the flow rate of the liquid supplied to the main pipe 20.
  • the opening area of the nozzle 24 means the area of the opening of the nozzle 24 that can actually eject liquid. For example, when the nozzle 24 cannot eject the liquid due to the liquid supply being cut off, the opening area of the nozzle 24 is considered to be zero. On the other hand, when the nozzle 24 ejects liquid, it is considered that the opening area of the nozzle 24 is not zero and is counted as the opening area.
  • the opening area of one nozzle 24 can be arbitrarily determined according to the opening shape of the nozzle 24.
  • the liquid flow rate control unit 32 of this example shuts off the supply of liquid to the corresponding one or more trunk pipes 20 by closing the one or more valves 34.
  • the nozzle 24 provided in the trunk pipe 20 from which the supply of the liquid is blocked cannot eject the liquid. Therefore, the opening area of the nozzle 24 can be reduced by closing the valve 34.
  • the opening area of the nozzle 24 can be increased by opening the valve 34.
  • the exhaust gas treatment apparatus 100 of this example can make the total sum of the opening areas of the nozzles 24 variable.
  • the exhaust gas treatment apparatus 100 of the present example reduces the sum of the opening areas of the plurality of nozzles 24 when the flow rate of the liquid supplied to the trunk pipe 20 is reduced according to the flow rate of the exhaust gas 42, so While maintaining the pressure, the supply of liquid does not become excessive. Thereby, the power consumption required for the motive power of the pump 38 which pumps up the liquid can be suppressed. Further, when the flow rate of the liquid supplied to the main pipe 20 changes (decreases or increases) according to the flow rate of the exhaust gas 42, the total opening area of the nozzles 24 is set to the exhaust gas 42 by opening and closing an arbitrary valve 34. It is possible to control (decrease or increase) according to the flow rate.
  • the particle diameter of the liquid is sufficiently fine.
  • the flow rate of the liquid supplied to the main pipe 20 is decreased according to the flow rate of the exhaust gas 42, the ejection pressure of the nozzle 24 is lowered unless the total opening area of the nozzle 24 is changed.
  • the particle size of the liquid increases.
  • the ejection pressure of the nozzle 24 is about 0.05 MPa
  • the particle diameter of the liquid is larger than when the pressure is about 0.1 MPa.
  • the gas-liquid contact area between the liquid and the exhaust gas 42 is reduced. That is, when the ejection pressure of the nozzle 24 is reduced to about 0.05 MPa, the ability to treat the exhaust gas 42 is reduced for the liquid flow rate.
  • the exhaust gas treatment device 100 of the present example can change the flow rate of the liquid supplied to the trunk pipe 20 according to the flow rate of the exhaust gas 42, and further can make the total sum of the opening areas of the nozzles 24 variable.
  • the ejection pressure to be ejected can be constant or within a predetermined range.
  • the exhaust gas treatment apparatus 100 of this example changes the flow rate of the liquid supplied to the trunk pipe 20 according to the flow rate of the exhaust gas 42, and further sets the total opening area of the nozzles 24 to an area according to the flow rate of the liquid.
  • the ejection pressure can be maintained at 0.1 MPa. Thereby, the particle size of the liquid ejected can be made finer compared with the case where the ejection pressure is 0.05 MPa.
  • the liquid ejection pressure can be maintained at a constant pressure suitable for spraying. Further, the liquid ejection pressure can be maintained within a predetermined range suitable for spraying. Thereby, even if it is a case where a flow volume falls, the processing capacity of the exhaust gas 42 per liquid flow volume can be maintained.
  • the liquid flow rate control unit 32 may be eliminated.
  • the operator manually opens and closes one or more valves 34 after observing the liquid flow rate according to the flow rate of the exhaust gas 42 with the liquid flow rate measuring unit 36.
  • the valve 34 is a ball valve or a gate valve that can be manually opened and closed. In this case as well, the same effect as when the liquid flow rate control unit 32 is used can be obtained.
  • FIG. 2 is a view showing a cross section in the xy plane perpendicular to the z direction of the reaction tower 10 of the exhaust gas treatment apparatus 100.
  • a central point 13 of the reaction tower 10 in the xy plane is indicated by a black dot.
  • the center point 13 in this example is a point equidistant from the inner side surface 15 of the reaction tower 10.
  • each of the plurality of nozzles 24 ejects liquid at a predetermined ejection angle, but the center point of the ejection angle on the xy plane (in this example, equal to the center point 23 of the trunk tube 20) is represented by a black dot. Show.
  • the center point 13 of the reaction tower 10 of this example is also a point located equidistant from the center points 23-1 to 23-4 of the four trunk tubes 20.
  • the distance from the center point 13 to the inner side surface 15 is 2r
  • the distance from the center point 13 to the center point 23 is, for example, r / 2 to r.
  • the cross section of the nozzle 24 on the xy plane is indicated by oblique lines.
  • the liquid ejected from the nozzle 24 spreads in a fan shape on the xy plane.
  • each of the plurality of nozzles 24 ejects liquid at a predetermined ejection angle.
  • the nozzle 24 ejects liquid in a sector shape with a central angle ⁇ on the xy plane.
  • the center angle ⁇ in this example is an angle that increases clockwise starting from a line connecting the center point 23 of the trunk tube 20 and the center point 13 of the reaction tower 10.
  • the ejection angle ⁇ is 90 degrees, but the ejection angle ⁇ may be larger than 90 degrees.
  • the center point of the ejection angle in the xy plane may be any one point of the trunk tube 20 and may not be the center point 23 of the trunk tube 20.
  • the ejected liquid is drawn so as not to reach the inner side surface 15 of the reaction tower 10.
  • the ejected liquid reaches the inner side surface 15 of the reaction tower 10. Since the exhaust gas 42 rises in the z direction while turning in the reaction tower 10, the liquid sprayed on the inner side surface 15 absorbs the sulfur component and the like of the exhaust gas 42. This is called the so-called wet wall effect. Since the exhaust gas 42 is a swirling flow, the flow velocity of the exhaust gas 42 is larger near the inner side surface 15 of the reaction tower 10 than near the center point 13.
  • the liquid is ejected so that there is no gap near the center point 13.
  • the flow rate of the exhaust gas 42 is smaller near the center point 13 than near the inner side surface 15 of the reaction tower 10. Therefore, it seems that the nozzle 24 does not have to eject liquid near the center point 13.
  • the exhaust gas 42 flows into a gap formed in the vicinity of the center point 13.
  • the absorptivity which a liquid absorbs a sulfur component etc. falls.
  • the nozzle 24 ejects liquid near the center point 13 as well as the inner side surface 15, so that the absorption rate can be improved.
  • the spray region in the xy plane of the liquid ejected from the nozzle 24 at the ejection angle ⁇ overlaps at least at the center point 13 of the reaction tower 10.
  • the exhaust gas 42 is introduced into the reaction tower 10 through the opening 16 in a counterclockwise direction. Accordingly, the orientations of the openings of the nozzles 24-1 to 24-4 are also arranged counterclockwise with respect to the y, ( ⁇ x), ( ⁇ y), and x directions, respectively. As a result, the ejected liquid can be prevented from obstructing the swirling flow of the exhaust gas 42.
  • the exhaust gas 42 may be introduced into the reaction tower 10 clockwise. In this case, the directions of the openings of the nozzles 24-1 to 24-4 are also clockwise.
  • FIG. 3 is a diagram showing a case where the ejection angle ⁇ of the nozzle 24 is 90 degrees.
  • the nozzles 24 other than the nozzle 24-2 of the trunk tube 20-2 are omitted.
  • the line segment connecting the center point 13 and the center point 23-2 and the center point 23-2 and the center point 23-3 form an angle of 45 degrees.
  • the other nozzles 24 also have an ejection angle ⁇ of 90 degrees.
  • FIG. 4 is a diagram showing a case where the ejection angle ⁇ of the nozzle 24 is larger than 90 degrees. Also in FIG. 4, the nozzles 24 other than the nozzle 24-2 of the trunk tube 20-2 are omitted. In this example, the ejection angle ⁇ is 135 degrees.
  • Part of the liquid ejected from the nozzle 24-1 travels from the main tube 20-1 to the main tube 20-2.
  • the trunk tube 20-2 blocks a part of the liquid ejected by the nozzle 24-1, and thus forms a shadow 25 on the inner side surface 15.
  • the ejection angle ⁇ of the nozzle 24-2 in this example is sufficiently large to cover the shadow 25. Therefore, in this example, the shadow 25 created by the trunk 20-2 itself can be compensated by the nozzle 24-2 of the trunk 20-2.
  • the spray region of the nozzles 24-1 to 24-4 that ejects the liquid at the ejection angle ⁇ covers the entire inner side surface 15 in the horizontal plane (xy plane) of the reaction tower 10.
  • the spray areas of the nozzles 24-1 to 24-4 have a predetermined width in the z direction.
  • the spray regions in the z direction of the nozzles 24 adjacent to each other in the z direction of the trunk pipe 20 may overlap with each other or may be adjacent to each other continuously. Thereby, the liquid can be sprayed on the entire inner side surface 15 of the reaction tower 10. Therefore, the effect of the so-called wet wall can be exerted greatly.
  • FIG. 5A is a diagram showing the orientation of the nozzle 24 between the upper side 12 and the bottom side 14.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating the orientation of the nozzle 24 on the upper side 12.
  • FIG. 5C is a diagram illustrating the orientation of the nozzle 24 on the bottom side 14.
  • the conical shape 26 is a schematic view of the liquid ejected from the nozzle 24 in an empty conical shape.
  • the axis 28 is the cone axis of the conical shape 26.
  • the shaft 28 of the conical shape 26 may be provided so as to face the bottom side 14 with respect to the horizontal plane.
  • the shaft 28 of the conical shape 26 may be provided so as to face the upper side 12 with respect to the horizontal plane.
  • the water pressure on the bottom side 14 is high. Therefore, even if the shaft 28 of the nozzle 24 on the bottom side 14 faces the upper side 12 with respect to the horizontal plane, the liquid can be sprayed in a shape that is closer to a complete conical shape.
  • FIG. 6 is a view showing the exhaust gas treatment device 120 in the second embodiment.
  • only one trunk tube 20 is provided in the reaction tower 10.
  • the trunk pipe 20 is provided with a plurality of branch pipes 29 in the height direction.
  • the trunk tube 20 has a valve 54 as a flow rate adjusting means for the trunk tube 20.
  • the valve 54 adjusts the flow rate of the liquid conveyed in the height direction of the reaction tower 10.
  • the plurality of valves 54 are provided at different positions in the height direction. This is different from the first embodiment. Other points are the same as the first embodiment.
  • the valve 54 in this example is the same as the valve 34 in the first embodiment.
  • the trunk 20 of this example has a valve 54-1 on the upper side 12 and a valve 54-2 on the bottom side 14.
  • a plurality of branch pipes 29 are provided in the trunk pipe 20 between the bottom side 14 and the valve 54-2.
  • a plurality of branch pipes 29 are also provided in the trunk pipe 20 between the valve 54-2 and the valve 54-1.
  • a plurality of branch pipes 29 are also provided in the trunk pipe 20 between the valve 54-1 and the upper side 12.
  • the plurality of nozzles 24 are provided at different positions of the branch pipe 29.
  • the nozzle 24 is provided in the side surface of the branch pipe 29 in the figure, it is not limited to this.
  • the nozzle 24 may be provided so as to protrude from the upper side 12 of the branch pipe 29 while facing the horizontal direction. Moreover, you may provide so that it may be hung on the lower part side. When provided on the upper side 12 or the lower side, the nozzle 24 has a high degree of freedom in the horizontal ejection angle.
  • the main pipe 20 is supplied with liquid from the bottom side 14 to the top side 12.
  • the plurality of valves 54 block the liquid in order from the upper side 12 to the bottom side 14 in accordance with a decrease in the flow rate of the liquid supplied to the trunk tube 20.
  • the liquid flow rate control unit 32 first closes the valve 54-1.
  • the liquid flow rate control unit 32 next closes the valve 54-2.
  • the liquid flow rate control unit 32 first opens the valve 54-2.
  • the liquid flow rate control unit 32 then opens the valve 54-1.
  • FIG. 7 is a diagram showing a first modification of the second embodiment. Liquid is supplied from the upper side 12 to the bottom side 14 in the trunk tube 20 of this example. That is, the liquid is transported in the direction opposite to the height direction of the reaction tower 10 ( ⁇ z direction). This is different from the exhaust gas treatment apparatus 120 of FIG. The other points are the same as the exhaust gas treatment device 120.
  • the plurality of valves 54 block the liquid in order from the bottom side 14 to the top side 12 in accordance with a decrease in the flow rate of the liquid supplied to the trunk tube 20.
  • the liquid flow rate control unit 32 first closes the valve 54-2.
  • the liquid flow rate control unit 32 may next close the valve 54-1.
  • the liquid flow rate control unit 32 first opens the valve 54-1.
  • the liquid flow rate control unit 32 then opens the valve 54-2.
  • FIG. 8 is a diagram showing a second modification of the second embodiment.
  • the liquid is supplied from the bottom side 14 toward the top side 12.
  • the cross-sectional area in the horizontal plane in the trunk pipe 50 of this example is larger on the upstream side of the liquid than on the downstream side.
  • the upstream side of the liquid means a side close to the pump 38.
  • the trunk tube 50-3 on the bottom side 14 is located upstream of the liquid.
  • the downstream side means a side farther from the pump 38.
  • the trunk tube 50-1 on the upper side 12 is located on the downstream side of the liquid.
  • the branch pipe 29 is not shown.
  • FIG. 9 is a diagram showing a third modification of the second embodiment.
  • the liquid is supplied in the direction from the top side 12 to the bottom side 14.
  • the cross-sectional area in the horizontal plane in the trunk pipe 50 of this example is larger on the upstream side of the liquid than on the downstream side.
  • the configuration of this example may be adopted.
  • the branch pipe 29 is not shown.
  • FIG. 10 is a diagram showing a fourth modification of the second embodiment.
  • the liquid is supplied from the bottom side 14.
  • the exhaust gas treatment device 120-4 of this example includes a plurality of branch pipes 29.
  • the plurality of branch pipes 29 are provided to extend from the outer side surface 21 of the trunk pipe 20 toward the inner side surface 15 of the reaction tower 10 at different positions in the height direction.
  • the cross-sectional area of the plurality of branch pipes 29 is larger on the upstream side of the liquid than on the downstream side. This is different from the exhaust gas treatment apparatus 120 of FIG.
  • the cross-sectional area of the branch pipe 29 of this example decreases in the order of the branch pipes 29-1, 29-2, and 29-3 from the outer side surface 21 of the trunk pipe 20 toward the inner side surface 15 of the reaction tower 10.
  • the cross-sectional area of the branch pipe 29 is a cross-sectional area of the branch pipe 29 cut in parallel to the height direction.
  • the plurality of nozzles 24 are provided at different positions in the extending direction of the branch pipe 29.
  • the plurality of nozzles 24 are provided in each of the branch pipes 29-1, 29-2, and 29-3.
  • the sectional area of the downstream branch pipe 29-3 is made smaller than that of the upstream branch pipe 29-1. As a result, the jet pressure is not reduced even on the downstream side.
  • FIG. 11 is a view showing an exhaust gas treatment device 130 in the third embodiment.
  • the exhaust gas treatment apparatus 130 of this example includes a valve 52-1 as a first flow rate adjusting means for the branch pipe between at least two nozzles 24 in each of the plurality of branch pipes 29. In addition, it has a valve 52-2 and a valve 52-3.
  • the second flow rate adjusting means for the branch pipe 29 provided between the nozzle 24 on the trunk pipe 20 side of the at least two nozzles 24 and the trunk pipe 20 is a valve 52-2 or a valve 52-3. Good. This is different from the exhaust gas treatment apparatus 120 of FIG. The other points are the same as the exhaust gas treatment device 120. In this example, the example of FIG. 9 may be applied.
  • the first to third valves 52-1 to 52-3 for the branch pipe 29 adjust the flow rate of the liquid conveyed in the extending direction of the branch pipe 29.
  • the first to third valves 52-1 to 52-3 for the branch pipe 29 operate for each of the plurality of branch pipes 29.
  • the first to third valves 52-1 to 52-3 are changed from the first valve 52-1 to the third valve 52 according to the decrease in the liquid supplied to the trunk tube 20. -Shut off the liquid in the order of -3.
  • the first to third valves 52-1 to 52-3 are changed from the third valve 52-3 to the second valve 52-2 in response to the increase in the liquid supplied to the trunk tube 20. Liquid is supplied in the order of the first valve 52-1.
  • the liquid flow rate control unit 32 controls the first to third valves 52-1 to 52-3 to open and close. As described above, the sum of the opening areas of the plurality of nozzles 24 used for ejecting the liquid can be made variable in accordance with the change in the flow rate of the liquid supplied to the main tube 20.
  • the first valve 52-1 is located on the downstream side
  • the third valve 52-3 is located on the upstream side.
  • the first valve 52-1 on the downstream side is closed before the second valve 52-2 in response to a decrease in the liquid supplied to the trunk tube 20, and the second valve 52-2 is closed. Since the third valve 52-3 is closed before the third valve 52-3, the ejection pressure is not lowered even on the downstream side.
  • the first to third valves 52-1 to 52-3 for the branch pipe 29 are controlled to gradually reduce the opening areas of the plurality of nozzles 24 for ejecting liquid in order from the bottom side 14 to the upper side 12. May be. For example, on the bottom side 14, the first to third valves 52-1 to 52-3 for the branch pipe 29 are all opened.
  • FIG. 12 is a diagram showing a first modification of the third embodiment.
  • the branch pipe 69 is U-shaped.
  • the U-shaped folded portion is located on the inner side surface 15 side of the reaction tower 10.
  • the part opposite to the U-shaped folded part is connected to the trunk tube 20. This is different from the exhaust gas treatment device 130 of FIG.
  • the other points are the same as the exhaust gas treatment device 130.
  • the example of FIG. 9 may be applied.
  • the plurality of nozzles 24 are arranged in a line on one of the two parallel straight portions of the U-shaped branch pipe 69.
  • a first valve 52-1 for the branch pipe 69 is provided between at least two nozzles 24 in one straight portion of the U-shaped branch pipe 69.
  • a second valve 52-2 or a third valve 52-3 for the branch pipe 69 is provided between the nozzle 24 on the trunk pipe 20 side of the at least two nozzles 24 and the trunk pipe 20.
  • the first to third valves 52-152-3 shut off the liquid in the order of the first valve 52-1 to the third valve 52-3 in accordance with the decrease of the liquid supplied to the trunk tube 20.
  • the sum of the opening areas of the plurality of nozzles 24 used for ejecting the liquid can be made variable in accordance with the change in the flow rate of the liquid supplied to the main tube 20.
  • the first valve 52-1 is located on the downstream side
  • the third valve 52-3 is located on the upstream side.
  • the first valve 52-1 on the downstream side is closed before the second valve 52-2 in response to a decrease in the liquid supplied to the trunk tube 20, and the second valve 52-2 is closed to the third valve 52. Since it closes before -3, the jet pressure is not lowered even on the downstream side.
  • FIG. 13 is a view showing an exhaust gas treatment apparatus 140 in the fourth embodiment.
  • a plurality of stem tubes 20 are provided outside the reaction tower 10. In this respect, it differs from the exhaust gas treatment apparatus 100 of the first embodiment.
  • eight stem tubes 20 are provided on the outer side surface of the reaction tower 10.
  • the number of trunk tubes 20 is not limited to eight, and may be three or more, and may be three, four, or five.
  • a plurality of nozzles 24 as a plurality of ejection portions are provided in each of the plurality of trunk tubes 20.
  • the plurality of nozzles 24 are provided at different positions in the z direction of the trunk tube 20 as in FIG. FIG. 13 is different from FIG. 1 and does not depict the inside of the reaction tower 10. Therefore, the nozzle 24 is not clearly shown in FIG.
  • the liquid flow rate control unit 32 controls the opening and closing of the valves 34-1 to 34-8 provided in the liquid introduction pipes 30-1 to 30-8. As a result, the liquid flow rate control unit 32 reduces the sum of the opening areas of the plurality of nozzles 24 used for ejecting the liquid in accordance with the decrease in the flow rate of the liquid supplied to the plurality of trunk tubes 20. For example, when the flow rate of the liquid supplied to the main tube 20 decreases, the liquid flow rate control unit 32 first closes the valve 34-1 and when the flow rate of the liquid supplied to the main tube 20 further decreases, Next, the flow controller 32 closes the valve 34-5.
  • FIG. 14 is a view showing a cross section in the xy plane perpendicular to the z direction of the reaction tower 10 of the exhaust gas treatment apparatus 140.
  • the trunk tube 20 is evenly arranged outside the reaction tower 10.
  • the trunk tube 20 of this example is disposed such that the center point 23 of two adjacent trunk tubes 20 and the center point 13 of the reaction tower 10 form an angle of 45 degrees.
  • the opening of the nozzle 24 is provided inside the reaction tower 10. Specifically, the opening of the nozzle 24 is provided closer to the center point 13 than the inner side surface 15 of the reaction tower 10.
  • the ejection angle ⁇ of the nozzle 24 is set to 45 degrees in correspondence with the provision of eight stem pipes 20.
  • the ejection angle ⁇ is not limited to 45 degrees, and may be an arbitrary angle of less than 90 degrees, and the ejection angle ⁇ may be changed according to the number of the trunk tubes 20.
  • the ejection angle ⁇ in this example is an angle that increases clockwise starting from a line segment connecting the center point 23 of the main tube 20 and the center point 13 of the reaction tower 10.
  • the exhaust gas is introduced clockwise when the xy section of the reaction tower 10 is viewed from the top, it increases counterclockwise starting from the line segment connecting the center point 23 and the center point 13. It may be an angle to do
  • the liquids ejected from the nozzles 24 are less likely to collide with each other as compared to the case where the opening surfaces of the nozzles 24 of the pair of trunk pipes 20 provided across the center point 13 of the reaction tower 10 face each other.
  • the liquid flow rate control unit 32 ejects liquid from a plurality of nozzles 24 in at least a pair of trunk tubes 20 sandwiching the center point 13 of the reaction tower 10 in the xy plane, thereby causing x in the reaction tower 10 to be inside. -The liquid can be ejected to almost the entire y plane.
  • the liquid flow rate control unit 32 in this example selects the pair of trunk tubes 20-2 and 20-6, but instead of this, a pair of stem tubes 20-1 and 20-5 may be selected. Tubes 20-3 and 20-7 may be selected, and a pair of trunk tubes 20-4 and 20-8 may be selected.
  • the angle that increases clockwise from the line segment connecting the center point 23 and the center point 13 is defined as the ejection angle ⁇ , and therefore the angle that increases counterclockwise Can be prevented from canceling out the vector component in the liquid ejection direction and the vector component in the exhaust gas flow direction.
  • the ejection of the liquid does not disturb the swirling of the exhaust gas inside the reaction tower 10 but rather has an effect of assisting the swirling of the exhaust gas.
  • the exhaust gas treatment apparatus described in the present specification can sufficiently swirl the exhaust gas in the reaction tower 10 and can efficiently remove harmful substances contained in the exhaust gas. Therefore, the apparatus scale can be reduced.
  • regulations on the emission of harmful substances are strengthened in ships and the like, it is conceivable to install a new exhaust gas treatment device in an existing facility such as a ship or replace the exhaust gas treatment device. Since the exhaust gas treatment apparatus described in this specification can be easily downsized, it is easy to install the exhaust gas treatment apparatus in existing facilities such as ships.

Abstract

反応塔の内部へ導入される排ガス量に応じて、排ガスを処理する液体の供給量を調整する。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反応塔と、反応塔の内部に設けられ、排ガスを処理する液体が供給される幹管と、幹管から供給される液体を噴出する複数の噴出部とを備え、幹管に供給される液体の流量の変化に応じて、液体の噴出に用いる複数の噴出部の開口面積の総和が可変である、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、内部で海水等の吸収液を噴出している円筒状の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（特許文献参照）。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、排ガスが海水等の吸収液と接触する時間を長くしている。
［先行技術文献］
［特許文献］
　特許文献１　特開平０６－１９０２４０号公報
　特許文献２　特開平０８－２８１０５５号公報
　排ガスの発生源として、船舶推進用のメインエンジン、発電用の補機エンジン、蒸気供給用のボイラ等が考えられる。これらの機器は、一定の排ガスを発生するわけではなく、エンジン等の負荷に応じて排ガス量が変動する。
　通常、排ガス処理装置は、最大の排ガス量に応じた吸収液の量を噴出するよう設計されている。ただし、排ガス量が減少した場合においても、最大の排ガス量に応じた吸収液を噴出し続けると吸収液の供給が過剰となる。つまり、吸収液を汲み上げるポンプの動力を過剰に必要とする。また、ポンプの動力を抑えるべく、吸収液の流量を単純に減少させると、吸収液を噴出する噴出圧力が低下する。噴出圧力が低下すると、液滴の粒径が大きくなる、および、液膜が吐出されるなどの問題がある。
　本発明の第１の態様においては、排ガスを処理する排ガス処理装置を提供する。排ガス処理装置は、反応塔と、幹管と、排ガス導入管と、複数の噴出部と、液体導入管と、流量調整手段とを備えてよい。反応塔には、排ガスが導入されてよい。幹管は、反応塔の内部に設けられてよい。幹管は、高さ方向に延伸してよい。幹管には、排ガスを処理する液体が供給されてよい。排ガスが反応塔の内部で旋回するように、排ガス導入管は反応塔に接続されてよい。複数の噴出部は、幹管から供給される液体を排ガスの旋回方向に噴出してよい。液体導入管は、幹管に液体を供給してよい。流量調整手段は、液体導入管に供給される液体の流量の変化に応じて、液体の噴出に用いる複数の噴出部の開口面積の総和を可変し、液体を噴出する圧力を所定範囲内に調整してよい。
　液体導入管に供給される液体の流量は、排ガスの流量に応じて変化してよい。
　排ガス処理装置は、液体導入管に供給される液体の流量の減少に応じて、液体の噴出に用いる複数の噴出部の開口面積の総和を減少させてよい。
　排ガス処理装置は、複数の前記幹管と、複数の液体導入管と、複数の流量調整手段とを備えてよい。複数の液体導入管は、複数の幹管の各々に液体を供給してよい。複数の流量調整手段は、複数の液体導入管に流す液体の流量を各々調節してよい。複数の噴出部は、複数の幹管の各々に設けられてよい。複数の液体導入管に分岐する前の位置において液体流量測定部を通る液体の流量の変化に応じて、液体の噴出に用いる複数の噴出部の開口面積の総和が可変であってよい。
　排ガス処理装置は、液体流量制御部を備えてよい。液体流量制御部は、液体導入管に供給される液体の流量の変化に応じて、１以上の幹管へ液体を供給または遮断することにより、複数の噴出部の開口面積の総和を制御してよい。
　反応塔の高さ方向に垂直な水平面において、複数の噴出部の各々は、液体を予め定められた噴出角度で噴出してよい。反応塔の高さ方向は、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における方向であってよい。噴出角度の中心点および反応塔の中心点を結ぶ線を起点として、噴出角度は９０度以上の角度をなしてよい。
　幹管は、幹管用の流量調整手段を有してよい。幹管用の流量調整手段は、反応塔の高さ方向または高さ方向と反対の方向に搬送する液体の流量を調整してよい。反応塔の高さ方向は、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における方向であってよい。
　本発明の第２の態様においては、排ガスを処理する排ガス処理装置を提供する。排ガス処理装置は、反応塔と、幹管と、複数の噴出部とを備えてよい。反応塔には、排ガスが導入されてよい。幹管は、反応塔の内部に設けられてよい。幹管には、排ガスを処理する液体が供給されてよい。複数の噴出部は、幹管から供給される液体を噴出してよい。幹管に供給される液体の流量の変化に応じて、液体の噴出に用いる複数の噴出部の開口面積の総和は可変であってよい。幹管は、幹管用の流量調整手段を有してよい。幹管用の流量調整手段は、反応塔の高さ方向に搬送する液体の流量を調整してよい。反応塔の高さ方向は、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における方向であってよい。幹管用の流量調整手段は、高さ方向の異なる位置に設けられてよい。幹管には、底部側から上部側へ液体が供給されてよい。複数の幹管用の流量調整手段は、幹管に供給される液体の流量の減少に応じて、上部側から底部側の順に液体を遮断してよい。
　幹管は、高さ方向の異なる位置に複数の幹管用の流量調整手段を有してよい。幹管には、上部側から底部側へ液体が供給されてよい。複数の幹管用の流量調整手段は、幹管に供給される液体の流量の減少に応じて、底部側から上部側の順に液体を遮断してよい。
　高さ方向に垂直な水平面での幹管の断面積は、液体の上流側の方が下流側よりも大きくてよい。
　排ガス処理装置は、複数の枝管をさらに備えてよい。複数の枝管は、反応塔の高さ方向の異なる位置において設けられてよい。反応塔の高さ方向は、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における方向であってよい。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。複数の枝管の断面積は、液体の上流側の方が下流側よりも大きくてよい。
　排ガス処理装置は、複数の枝管をさらに備えてよい。複数の枝管は、反応塔の高さ方向の異なる位置において設けられてよい。反応塔の高さ方向は、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における方向であってよい。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。複数の噴出部は、複数の枝管の各々において、複数の枝管の延伸する方向の異なる位置に設けられてよい。排ガス処理装置は、複数の枝管の各々における少なくとも２つの噴出部の間に、第１の流量調整手段をさらに備えてよい。第１の流量調整手段は、枝管の延伸する方向に搬送する液体の流量を調整してよい。
　排ガス処理装置は、少なくとも２つの噴出部のうち幹管側の噴出部と幹管との間に、第２の流量調整手段をさらに備えてよい。第２の流量調整手段は、枝管の延伸する方向に搬送する液体の流量を調整してよい。枝管用の第１の流量調整手段および枝管用の第２の流量調整手段は、幹管に供給される液体の減少に応じて枝管用の第１の流量調整手段から枝管用の第２の流量調整手段の順に液体を遮断してよい。
　本発明の第３の態様においては、排ガスを処理する排ガス処理装置を提供する。排ガス処理装置は、反応塔と、複数の幹管と、複数の噴出部と、排ガス導入管と、複数の液体導入管と、複数の流量調整手段とを備えてよい。反応塔には、排ガスが導入されてよい。複数の幹管は、反応塔の外部に設けられてよい。複数の幹管は、高さ方向に延伸してよい。複数の幹管には、排ガスを処理する液体が供給されてよい。複数の噴出部は、複数の幹管の各々に設けられてよい。複数の噴出部は、複数の幹管から供給される液体を排ガスの旋回方向に噴出してよい。排ガス導入管は、排ガスが反応塔の内部で旋回するように反応塔に接続されてよい。複数の液体導入管は、複数の幹管の各々に液体を供給してよい。複数の流量調整手段は、複数の液体導入管に供給される液体の流量の変化に応じて、液体の噴出に用いる複数の噴出部の開口面積の総和を可変してよい。複数の流量調整手段は、液体を噴出する圧力を所定範囲内に調整してよい。
　排ガス処理装置は、液体流量制御部をさらに備えてよい。液体流量制御部は、複数の幹管に供給される液体の流量を制御してよい。液体流量制御部は、反応塔の高さ方向に垂直な水平面において反応塔の中心点を挟む少なくとも一対の幹管における複数の噴出部から、液体を噴出させてよい。反応塔の高さ方向は、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方向であってよい。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な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。
第１実施例における排ガス処理装置１００を示す図である。 排ガス処理装置１００の反応塔１０のｚ方向に垂直なｘ‐ｙ面における断面を示す図である。 ノズル２４の噴出角度αが９０度の場合を示す図である。 ノズル２４の噴出角度αが９０度よりも大きい場合を示す図である。 （Ａ）は、上部側１２と底部側１４との間のノズル２４の向きを示す図である。（Ｂ）は、上部側１２におけるノズル２４の向きを示す図である。（Ｃ）は、底部側１４におけるノズル２４の向きを示す図である。 第２実施例における排ガス処理装置１２０を示す図である。 第２実施例における第１変形例を示す図である。 第２実施例における第２変形例を示す図である。 第２実施例における第３変形例を示す図である。 第２実施例における第４変形例を示す図である。 第３実施例における排ガス処理装置１３０を示す図である。 第３実施例における第１変形例を示す図である。 第４実施例における排ガス処理装置１４０を示す図である。 排ガス処理装置１４０の反応塔１０のｚ方向に垂直なｘ‐ｙ面における断面を示す図である。
　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、第１実施例における排ガス処理装置１００を示す図である。排ガス処理装置１００は船舶のエンジン等である排ガス源４０から排出される排ガス４２を処理する。具体的には、排ガス処理装置１００は、排ガス４２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、排ガス導入管１８、複数の幹管２０、複数の液体導入管３０、液体流量制御部３２、複数のバルブ３４、液体流量測定部３６、ポンプ３８および排ガス流量測定部４４を備える。
　排ガス導入管１８は、排ガス源４０が排出した排ガス４２を反応塔１０に導入する。反応塔１０は、側面に１つの開口１６を有する。排ガス導入管１８は、反応塔１０の底部側１４に接続される。排ガス導入管１８は、導入する排ガス４２が反応塔１０の内部で螺旋状に旋回するように、反応塔１０に接続される。船舶のエンジンやボイラにサイクロンスクラバを設置する場合、反応塔１０は、機関室やデッキ内に設置できるようにする。例えば、反応塔１０の高さは７ｍ以下とする。好ましくは、反応塔１０の高さは５ｍ以下にする。
　硫黄成分の除去率に応じて、反応塔１０における排ガス４２の流量を設計する。例えば、要求される硫黄成分の除去率が９８％の場合は、０℃、１ａｔｍの標準状態において排ガス４２の流量が６ｍ／ｓ以下、好ましくは３ｍ／ｓ以下とする。また、要求される硫黄成分の除去率が９０％の場合は、０℃、１ａｔｍの標準状態において排ガス４２の流量が１０ｍ／ｓ以下、好ましくは６ｍ／ｓ以下とする。
　排ガス流量測定部４４は、開口１６と排ガス源４０との間に設けられる。排ガス流量測定部４４は、排ガス源４０から開口１６を通じて反応塔１０に導入される排ガス４２の単位時間当たりの量を測定する。なお、排ガス４２の単位時間当たりの量は、排ガス源４０の出力や燃料消費量に基づいて算出することもできる。
　反応塔１０は、排ガス４２が導入される底部側１４から排ガス４２が排出される上部側１２における反応塔１０の高さ方向に延伸する内部空間を有する。高さ方向は、例えば地面または水面と垂直な方向である。本明細書において、高さ方向はｚ方向とする。また、ｚ方向に垂直な水平面は、互いに垂直なｘ方向およびｙ方向からなるｘ‐ｙ面により規定する。
　反応塔１０の内部空間には、複数の幹管２０が設けられる。本例の反応塔１０の内部空間には、４本の幹管２０が設けられる。ただし、幹管２０の数は５本以上としてもよい。例えば、幹管２０の数は６本であってもよい。
　反応塔１０および幹管２０等の液体と接する構造物は、海水またはアルカリ液に対して耐久性が要求される。例えば低コストの材質とする場合、液体と接する構造物の材料はＳＳ４００等の鉄材とする。液体と接する構造物の材料は、ネバール黄銅等の銅合金、アルミニウムブラス等のアルミニウム合金、キュープロニッケル等のニッケル合金、または、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレスとしてもよい。
　複数の幹管２０の各々は、反応塔１０の内部においてｚ方向に延伸して設けられる。複数の幹管２０の各々には、排ガス４２を処理する液体が供給される。複数の幹管２０の各々は、噴射用の液体をｚ方向に搬送する。液体は、例えば海水である。液体は、苛性ソーダ溶液などのアルカリ液であってもよい。
　幹管２０は、複数の異なる高さ位置において幹管２０から供給される液体を噴出する複数の噴出部としてのノズル２４を有する。ノズル２４の開口からは、円錐形状で液体が噴出される。本例のノズル２４は空円錐状に液体を噴出するスプレーノズルである。複数のノズル２４は、複数の幹管２０の各々に設けられる。各々の幹管２０において、１つの幹管２０における複数のノズル２４の開口は同じ方向を向いて設けられる。ノズル２４の開口を丸中の×にて模式的に示すが、通常ノズル２４は丸の縁部から液体を噴出する。
　ノズル２４が噴出する液体の量は、処理する排ガス４２に含まれる硫黄成分を中和できる化学当量とする。噴出する液体の量は、排ガス４２に含まれる硫黄成分の１．２倍の化学当量としてもよい。
　異なる幹管２０同士では、複数のノズル２４の開口は異なる向きを向いて設けられる。本例では、幹管２０‐１における複数のノズル２４‐１の開口はｙ方向を向いており、幹管２０‐２における複数のノズル２４‐２の開口は（－ｘ）方向を向いている。また、幹管２０‐３における複数のノズル２４‐３の開口は（－ｙ）方向を向いており、幹管２０‐４における複数のノズル２４‐４の開口はｘ方向を向いている。
　ポンプ３８は、反応塔１０の内部に供給するための液体を取得する。排ガス処理装置１００が船舶に設けられる場合、ポンプ３８は海水、湖水または川水等を汲み上げる。本例のポンプ３８は、排ガス流量測定部４４から、反応塔１０に導入されている現在の排ガス４２の流量の情報を得る。本例のポンプ３８は、排ガス４２の流量に応じて、取水口から液体導入管３０へ供給する液体の流量を調整する。本例のポンプ３８は、排ガス４２の流量が減少した場合に、液体導入管３０へ供給する液体の流量を減少させる。なお、その後、排ガス４２の流量が増加した場合には、本例のポンプ３８は、液体導入管３０へ供給する液体の流量を増加させる。つまり、本例のポンプ３８は、排ガス４２の流量の変化に応じて、幹管２０へ供給する液体の流量を変化させる。なお、液体の流量は単位時間当たりの値を指す。
　複数の液体導入管３０は、ポンプ３８が汲み上げた液体を搬送して、反応塔１０内部の幹管２０に供給する。各々の液体導入管３０には、バルブ３４が設けられる。本例のバルブ３４は、電動のモーターバルブであるが、電磁弁であってもよい。バルブ３４は液体流量制御部３２により制御される。
　液体流量測定部３６は、ポンプ３８が出力する液体の流量を測定する。液体流量制御部３２は、ポンプ３８が出力する液体の流量の情報を液体流量測定部３６から得ることができる。液体流量制御部３２は、ポンプ３８が出力する液体の流量（幹管２０に供給される液体の流量）に基づいて、１以上のバルブ３４を開閉することにより液体導入管３０に流す液体の流量を調節する。
　本例の排ガス処理装置１００では、幹管２０に供給される液体の流量の変化に応じて、複数のノズル２４の開口面積の総和が可変である。本明細書においてノズル２４の開口面積とは、実際に液体を噴出することができるノズル２４の開口の面積を意味する。例えば、液体の供給が遮断されることによりノズル２４が液体を噴出できない場合、ノズル２４の開口面積はゼロであるとみなす。これに対して、ノズル２４が液体を噴出する場合、ノズル２４の開口面積がゼロではないと見なし、開口面積としてカウントする。なお、１つのノズル２４の開口面積は、ノズル２４の開口形状に応じて任意に定めることができる。
　本例の液体流量制御部３２は、１以上のバルブ３４を閉じることにより、対応する１以上の幹管２０への液体の供給を遮断する。これにより、液体の供給が遮断された幹管２０に設けられたノズル２４は液体を噴出できなくなる。よって、バルブ３４を閉めることにより、ノズル２４の開口面積を減少させることができる。また、その後、閉めたバルブ３４を開けることにより、対応する１以上の幹管２０への液体の供給を開始する。これにより、液体の供給が開始された幹管２０に設けられたノズル２４は液体を噴出できるようになる。よって、バルブ３４を開けることにより、ノズル２４の開口面積を増加させることができる。
　例えば、バルブ３４‐１から３４‐４を全て開放している場合には、排ガス処理装置１００のノズル２４の開口面積の総和は最大値となる。１つのバルブ３４を閉じると、ノズル２４の開口面積の総和は最大値の７５％となる。２つのバルブ３４を閉じるとノズル２４の開口面積の総和は５０％となり、３つのバルブ３４を閉じるとノズル２４の開口面積の総和は最大値の２５％となる。全てのバルブ３４を閉じるとノズル２４の開口面積の総和は最大値の０％となる。このように本例の排ガス処理装置１００は、ノズル２４の開口面積の総和を可変とすることができる。
　本例の排ガス処理装置１００は、排ガス４２の流量に応じて幹管２０に供給される液体の流量が減少した場合に複数のノズル２４の開口面積の総和を減少させるので、液体を噴出する噴出圧力を維持しつつ、液体の供給が過剰とならない。これにより、液体を汲み上げるポンプ３８の動力に必要な消費電力を抑えることができる。また、排ガス４２の流量に応じて幹管２０に供給される液体の流量が変化（減少または増加）した場合に、任意のバルブ３４を開閉することにより、ノズル２４の開口面積の総和を排ガス４２の流量に応じて制御（減少または増加）することができる。
　一般に、ノズル２４の噴出圧力が０．１ＭＰａ程度以上の場合、液体の粒子径は十分に細かい。しかしながら、排ガス４２の流量に応じて幹管２０に供給される液体の流量が減少した場合に、ノズル２４の開口面積の総和が変わらないと、ノズル２４の噴出圧力が低下してしまう。ノズル２４の噴出圧力の低下に伴い、液体の粒子径は大きくなる。例えば、ノズル２４の噴出圧力が０．０５ＭＰａ程度の場合、０．１ＭＰａ程度の場合と比較して液体の粒子径は大きくなる。これにより液体と排ガス４２との気液接触面積は減少する。つまり、ノズル２４の噴出圧力が０．０５ＭＰａ程度に低下すると、液体の流量の割に排ガス４２を処理する能力が低下する。
　本例の排ガス処理装置１００は、排ガス４２の流量に応じて幹管２０に供給する液体の流量を変えることができ、さらにノズル２４の開口面積の総和を可変とすることができるので、液体を噴出する噴出圧力を一定または予め定められた所定範囲内にすることができる。例えば、本例の排ガス処理装置１００は、排ガス４２の流量に応じて幹管２０に供給する液体の流量を変え、さらにノズル２４の開口面積の総和を液体の流量に応じた面積とすることで、噴出圧力を０．１ＭＰａに維持することができる。これにより、噴出圧力が０．０５ＭＰａの場合と比較して噴出する液体の粒径を細かくするこができる。このように、液体の噴出圧力を噴霧に適した一定の圧力に保つことができる。また、液体の噴出圧力を噴霧に適した所定範囲内で保つことができる。これにより、流量が低下した場合であっても液体の流量当たりの排ガス４２の処理能力を維持することができる。
　なお、変形例として、液体流量制御部３２を無くしてもよい。この場合、作業者は排ガス４２の流量に応じた液体の流量を液体流量測定部３６で観測した上で、手動により１以上のバルブ３４を開閉する。液体流量制御部３２が無い当該変形例において、バルブ３４は手動により開閉可能なボールバルブまたはゲートバルブである。この場合も、液体流量制御部３２を用いる場合と同等の効果を得ることができる。
　図２は、排ガス処理装置１００の反応塔１０のｚ方向に垂直なｘ‐ｙ面における断面を示す図である。ｘ‐ｙ面における反応塔１０の中心点１３を黒点により示す。本例の中心点１３は、反応塔１０の内側側面１５から等距離にある点である。また、複数のノズル２４の各々は、液体を予め定められた噴出角度で噴出するが、ｘ‐ｙ面における噴出角度の中心点（本例では幹管２０の中心点２３に等しい）を黒点により示す。本例の反応塔１０の中心点１３は、４つの幹管２０の中心点２３‐１～２３‐４に対して等距離に位置する点でもある。中心点１３から内側側面１５までの距離を２ｒとする場合、中心点１３から中心点２３までの距離は、例えばｒ／２からｒである。
　ｘ‐ｙ面におけるノズル２４の断面を斜線で示す。ノズル２４から噴出された液体は、ｘ‐ｙ面において扇形に広がる。ｘ‐ｙ面において、複数のノズル２４の各々は、液体を予め定められた噴出角度で噴出する。ノズル２４は、ｘ‐ｙ面において中心角度αの扇形形状で液体を噴出する。なお、本例の中心角度αは、幹管２０の中心点２３および反応塔１０の中心点１３を結ぶ線を起点として、時計回りに増加する角度である。一例において、噴出角度αは９０度の角度をなすが、噴出角度αは９０度よりも大きな角度をなしてもよい。なお、他の例では、ｘ‐ｙ面における噴出角度の中心点は、幹管２０の任意の一点であればよく、幹管２０の中心点２３でなくてもよい。
　図面の見やすさを考慮して、噴出された液体は反応塔１０の内側側面１５にまで届かない様に描かれている。しかしながら、実際の排ガス処理装置１００においては、噴出された液体は反応塔１０の内側側面１５にまで届く。排ガス４２は反応塔１０内を旋回しながらｚ方向に上昇するので、内側側面１５に吹き付けられた液体は、排ガス４２の硫黄成分等を吸収する。これは、いわゆる濡れ壁の効果と呼ばれる。なお、排ガス４２は旋回流であるので、反応塔１０の内側側面１５近くの方が中心点１３付近よりも排ガス４２の流速が大きい。
　本例では、中心点１３付近において空隙が無いように液体が噴出される。中心点１３付近は、反応塔１０の内側側面１５付近より排ガス４２の流速が小さい。それゆえ、ノズル２４は、中心点１３付近には液体を噴出しなくともよいようにも思われる。
　しかしながら、中心点１３付近に液体がかからない場合、排ガス４２は中心点１３付近にできた空隙に流れることとなる。これにより、液体が硫黄成分等を吸収する吸収率が低下する。本例の様に、中心点１３付近にも内側側面１５付近にもノズル２４が液体を噴出することにより、吸収率を向上させることができる。本例では、ノズル２４から噴出角度αで噴出された液体のｘ‐ｙ面における噴霧領域が、反応塔１０の少なくとも中心点１３で重なり合う。
　図２において、排ガス４２は開口１６から反応塔１０に反時計回りに導入される。これに応じて、ノズル２４‐１～２４‐４の開口の向きも、それぞれ、ｙ、（－ｘ）、（－ｙ）およびｘ方向と反時計回りに配置する。これにより、噴出する液体が排ガス４２の旋回流を妨げないようにすることができる。なお、他の例では、排ガス４２を時計回りに反応塔１０に導入してよい。この場合、ノズル２４‐１～２４‐４の開口の向きも時計回りとする。
　図３は、ノズル２４の噴出角度αが９０度の場合を示す図である。なお、図３では幹管２０‐２のノズル２４‐２以外のノズル２４を省略する。本例では、中心点１３および中心点２３‐２を結ぶ線分と中心点２３‐２および中心点２３‐３とは、４５度の角度を成す。なお、他のノズル２４も、噴出角度αは９０度である。
　図４は、ノズル２４の噴出角度αが９０度よりも大きい場合を示す図である。図４においても、幹管２０‐２のノズル２４‐２以外のノズル２４を省略する。本例では、噴出角度αは１３５度である。
　ノズル２４‐１が噴出する液体の一部は、幹管２０‐１から幹管２０‐２へ向かう。幹管２０‐２は、ノズル２４‐１により噴出された液体の一部を遮るので、内側側面１５に影２５を形成する。本例のノズル２４‐２の噴出角度αは、影２５をカバーできるほど十分に大きい。それゆえ本例では、幹管２０‐２自身が作る影２５を、幹管２０‐２のノズル２４‐２により補償することができる。噴出角度αで液体を噴出するノズル２４‐１～２４‐４の噴霧領域は、反応塔１０の水平面（ｘ‐ｙ面）における内側側面１５を全てカバーする。なお、ノズル２４‐１～２４‐４の噴霧領域は、ｚ方向において予め定められた幅を有する。幹管２０のｚ方向において互いに隣接するノズル２４のｚ方向の噴霧領域は、互いに重なってよく、互いに連続的に隣接してもよい。これにより、反応塔１０の内側側面１５の全体に液体を吹き付けることができる。そのため、いわゆる濡れ壁の効果を大きく発揮することができる。
　図５の（Ａ）は、上部側１２と底部側１４との間のノズル２４の向きを示す図である。図５の（Ｂ）は、上部側１２におけるノズル２４の向きを示す図である。図５の（Ｃ）は、底部側１４におけるノズル２４の向きを示す図である。
　図５の（Ａ）に示す様に、円錐形状２６は、ノズル２４が空円錐状に噴出する液体の模式図である。軸２８は円錐形状２６の円錐の軸である。図５の（Ｂ）に示す様に、上部側１２のノズル２４においては、円錐形状２６の軸２８は水平面よりも底部側１４を向くよう設けられてもよい。これにより、ノズル２４の望ましい水圧（例えば０．１ＭＰａ）よりも水圧が低い場合であっても、上部側１２のノズル２４において軸２８が水平面よりも上部側１２を向く場合と比較して、より完全な円錐形状に近い形状で液体を噴霧することができる。
　また、図５の（Ｃ）に示す様に、底部側１４のノズル２４においては、円錐形状２６の軸２８は水平面よりも上部側１２を向くよう設けられてもよい。液体が底部側１４から供給される場合、底部側１４の水圧は高い。それゆえ、底部側１４のノズル２４において軸２８が水平面よりも上部側１２を向くようにしても、より完全な円錐形状に近い形状で液体を噴霧することができる。
　図６は、第２実施例における排ガス処理装置１２０を示す図である。本例においては、反応塔１０内において幹管２０は１つだけ設けられる。当該幹管２０には、高さ方向において複数の枝管２９が設けられる。また、幹管２０は、幹管２０用の流量調整手段としてのバルブ５４を有する。バルブ５４は、反応塔１０の高さ方向に搬送する液体の流量を調整する。複数のバルブ５４は、高さ方向の異なる位置に設けられる。係る点において、第１の実施例と異なる。他の点は第１実施例と同じである。
　本例のバルブ５４は、第１実施例のバルブ３４と同じである。本例の幹管２０は、上部側１２のバルブ５４‐１と底部側１４のバルブ５４‐２とを有する。底部側１４からバルブ５４‐２までの間の幹管２０には、複数の枝管２９が設けられる。バルブ５４‐２からバルブ５４‐１までの間の幹管２０にも、複数の枝管２９が設けられる。バルブ５４‐１から上部側１２までの間の幹管２０にも複数の枝管２９が設けられる。複数のノズル２４は、枝管２９の異なる位置に設けられる。なお、図ではノズル２４は、枝管２９の側面に設けられているが、これに限定されない。ノズル２４は水平方向を向いたまま、枝管２９の上部側１２に突き出すように設けられてもよい。また、下部側に吊られるように設けられてもよい。上部側１２または下部側に設けられた場合、ノズル２４は、水平方向の噴出角度の自由度が大きい。
　幹管２０には、底部側１４から上部側１２へ液体が供給される。複数のバルブ５４は、幹管２０に供給される液体の流量の減少に応じて、上部側１２から底部側１４の順に液体を遮断する。例えば、幹管２０に供給される液体の流量が減少した場合に、液体流量制御部３２は、まずバルブ５４‐１を閉じる。幹管２０に供給される液体の流量がさらに減少した場合に、液体流量制御部３２は、次にバルブ５４‐２を閉じる。一方、その後、幹管２０に供給される液体の流量が増加した場合には、液体流量制御部３２は、まずバルブ５４‐２を開く。幹管２０に供給される液体の流量がさらに増加した場合には、液体流量制御部３２は、次にバルブ５４‐１を開く。これにより、幹管２０に供給される液体の流量の変化に応じて、液体の噴出に用いる複数のノズル２４の開口面積の総和を可変とすることができる。
　図７は、第２実施例における第１変形例を示す図である。本例の幹管２０には、上部側１２から底部側１４へ液体が供給される。つまり、液体は、反応塔１０の高さ方向と反対の方向（－ｚ方向）に搬送される。係る点において、図６の排ガス処理装置１２０と異なる。他の点は排ガス処理装置１２０と同じである。
　複数のバルブ５４は、幹管２０に供給される液体の流量の減少に応じて、底部側１４から上部側１２の順に液体を遮断する。例えば、幹管２０に供給される液体の流量が減少した場合に、液体流量制御部３２は、まずバルブ５４‐２を閉じる。幹管２０に供給される液体の流量がさらに減少した場合に、液体流量制御部３２は、次にバルブ５４‐１を閉じてよい。その後、幹管２０に供給される液体の流量が増加した場合には、液体流量制御部３２は、まずバルブ５４‐１を開く。幹管２０に供給される液体の流量がさらに増加した場合には、液体流量制御部３２は、次にバルブ５４‐２を開く。これにより、幹管２０に供給される液体の流量の変化に応じて、液体の噴出に用いる複数のノズル２４の開口面積の総和を可変とすることができる。
　図８は、第２実施例における第２変形例を示す図である。本例では、底部側１４から上部側１２の向きに液体が供給される。本例の幹管５０における水平面での断面積は、液体の上流側の方が下流側よりも大きい。液体の上流側とは、ポンプ３８に近い側を意味する。例えば底部側１４の幹管５０‐３は液体の上流側に位置する。また、下流側とは、ポンプ３８からより遠い側を意味する。例えば上部側１２の幹管５０‐１は液体の下流側に位置する。本例では、下流側ほど幹管５０の断面積を小さくするので、下流側においても噴出圧力を低下させない。なお、図８では、枝管２９の記載を省略している。
　図９は、第２実施例における第３変形例を示す図である。本例では、上部側１２から底部側１４の向きに液体が供給される。本例の幹管５０における水平面での断面積は、液体の上流側の方が下流側よりも大きい。噴出圧力の制御において、本例の構成を採用してもよい。なお、図９では、枝管２９の記載を省略している。
　図１０は、第２実施例における第４変形例を示す図である。本例では、液体は底部側１４から供給される。本例の排ガス処理装置１２０‐４は、複数の枝管２９を備える。複数の枝管２９は、高さ方向の異なる位置において、幹管２０の外側側面２１から反応塔１０の内側側面１５に向けて延伸して設けられる。本例において、複数の枝管２９の断面積は、液体の上流側の方が下流側よりも大きい。係る点において、図６の排ガス処理装置１２０と異なる。
　本例の枝管２９は、幹管２０の外側側面２１から反応塔１０の内側側面１５に向けて、枝管２９‐１、２９‐２および２９‐３の順で、断面積が小さくなる。枝管２９の断面積とは、本例では、高さ方向に平行に切断した枝管２９の断面積である。複数のノズル２４は、枝管２９の延伸する方向の異なる位置に設けられる。複数のノズル２４は、枝管２９‐１、２９‐２および２９‐３のそれぞれに設けられる。本例では、下流側の枝管２９‐３ほど上流側の枝管２９‐１よりも断面積を小さくする。これにより、下流側においても噴出圧力を低下させない。
　図１１は、第３実施例における排ガス処理装置１３０を示す図である。本例の排ガス処理装置１３０は、複数の枝管２９の各々における少なくとも２つのノズル２４の間に、枝管用の第１の流量調整手段としてのバルブ５２‐１を有する。加えて、バルブ５２‐２およびバルブ５２‐３を有する。少なくとも２つのノズル２４のうち幹管２０側のノズル２４と幹管２０との間に設けられる、枝管２９用の第２の流量調整手段は、バルブ５２‐２またはバルブ５２‐３であってよい。係る点において、図６の排ガス処理装置１２０と異なる。他の点は排ガス処理装置１２０と同じである。なお、本例において図９の例を適用してもよい。
　枝管２９用の第１～第３のバルブ５２‐１～５２‐３は、枝管２９の延伸する方向に搬送する液体の流量を調整する。枝管２９用の第１～第３のバルブ５２‐１～５２‐３は、複数の枝管２９毎に動作する。ただし、本例においては、第１～第３のバルブ５２‐１～５２‐３は、幹管２０に供給される液体の減少に応じて、第１のバルブ５２‐１から第３のバルブ５２‐３の順に液体を遮断する。その後、第１～第３のバルブ５２‐１～５２‐３は、幹管２０に供給される液体の増加に応じて、第３のバルブ５２‐３から、第２のバルブ５２‐２、次いで第１のバルブ５２‐１の順に液体を供給する。液体流量制御部３２は、第１～第３のバルブ５２‐１～５２‐３を制御して開閉する。このように、幹管２０に供給される液体の流量の変化に応じて、液体の噴出に用いる複数のノズル２４の開口面積の総和を可変とすることができる。
　本例では、第１のバルブ５２‐１が下流側に位置し、第３のバルブ５２‐３が上流側に位置する。本例では、幹管２０に供給される液体の減少に応じて下流側の第１のバルブ５２‐１を第２のバルブ５２‐２よりも先に閉じ、第２のバルブ５２‐２を第３のバルブ５２‐３よりも先に閉じるので、下流側においても噴出圧力を低下させない。また、枝管２９用の第１～第３のバルブ５２‐１～５２‐３を制御し、底部側１４から上部側１２の順に液体を噴出する複数のノズル２４の開口面積を徐々に少なくしてもよい。例えば、底部側１４では、枝管２９用の第１～第３のバルブ５２‐１～５２‐３を全て開く。中部側では、一部の枝管２９用の第１のバルブ５２‐１のみを閉じる。上部側１２では、全ての枝管２９用の第１のバルブ５２‐１を閉じる。これにより、幹管２０に供給される液体の流量の変化に応じて、液体の噴出に用いる複数のノズル２４の開口面積の総和を可変とすることができる。
　図１２は、第３実施例における第１変形例を示す図である。本例の排ガス処理装置１３０‐１は、枝管６９がＵ字状である。Ｕ字状の折り返し部分が反応塔１０の内側側面１５の側に位置する。Ｕ字状の折り返し部分とは反対側の部分が、幹管２０に接続される。係る点において、図１１の排ガス処理装置１３０と異なる。他の点は排ガス処理装置１３０と同じである。なお、本例において図９の例を適用してもよい。
　本例において、複数のノズル２４は、Ｕ字状の枝管６９の二本の平行な直線部分のうち、一方の直線部分に一列に並べて設けられる。Ｕ字状の枝管６９における一方の直線部分において、少なくとも２つのノズル２４の間に、枝管６９用の第１のバルブ５２‐１が設けられる。加えて、少なくとも２つのノズル２４のうち幹管２０側のノズル２４と幹管２０との間に、枝管６９用の第２のバルブ５２‐２または第３のバルブ５２‐３が設けられる。
　第１～第３のバルブ５２‐１５２‐３は、幹管２０に供給される液体の減少に応じて第１のバルブ５２‐１から第３のバルブ５２‐３の順に液体を遮断する。このように、幹管２０に供給される液体の流量の変化に応じて、液体の噴出に用いる複数のノズル２４の開口面積の総和を可変とすることができる。
　本例においても、第１のバルブ５２‐１が下流側に位置し、第３のバルブ５２‐３が上流側に位置する。幹管２０に供給される液体の減少に応じて下流側の第１のバルブ５２‐１を第２のバルブ５２‐２よりも先に閉じ、第２のバルブ５２‐２を第３のバルブ５２‐３よりも先に閉じるので、下流側においても噴出圧力を低下させない。
　図１３は、第４実施例における排ガス処理装置１４０を示す図である。本例の排ガス処理装置１４０は、複数の幹管２０が反応塔１０の外部に設けられる。この点において、第１実施例の排ガス処理装置１００と異なる。本例では、８本の幹管２０が反応塔１０の外側側面に設けられる。なお、幹管２０の数は８本に限定されず、３本以上の数であればよく、３本、４本または５本としてもよい。
　本例においても、複数の幹管２０の各々には複数の噴出部としてのノズル２４が設けられる。複数のノズル２４は、図１と同様に幹管２０のｚ方向の異なる位置に設けられる。なお、図１３は図１と異なり、反応塔１０の内部を描いていない。それゆえ、図１３においてノズル２４は明示されていない。
　液体流量制御部３２は、各々の液体導入管３０‐１から３０‐８に設けられたバルブ３４‐１から３４‐８の開閉を制御する。これにより、液体流量制御部３２は、複数の幹管２０に供給される液体の流量の減少に応じて、液体の噴出に用いる複数のノズル２４の開口面積の総和を減少させる。例えば、幹管２０に供給される液体の流量が減少した場合に液体流量制御部３２はまずバルブ３４‐１を閉じて、幹管２０に供給される液体の流量がさらに減少した場合に、液体流量制御部３２は次にバルブ３４‐５を閉じる。
　図１４は、排ガス処理装置１４０の反応塔１０のｚ方向に垂直なｘ‐ｙ面における断面を示す図である。本例では、幹管２０は反応塔１０の外側に均等に配置されている。具体的には、本例の幹管２０は、隣接する２つの幹管２０の中心点２３と反応塔１０の中心点１３とが４５度の角度を成すように配置されている。
　幹管２０が反応塔１０の外側に設けられるのに対して、ノズル２４の開口は反応塔１０の内側に設けられる。具体的には、ノズル２４の開口は反応塔１０の内側側面１５よりも中心点１３の側に設けられる。本例では、幹管２０が８本設けられることに対応して、ノズル２４の噴出角度αは４５度とした。ただし、噴出角度αは４５度に限定されず、９０度未満の任意の角度としてもよく、幹管２０の数に応じて噴出角度αを変えてもよい。
　なお本例では、反応塔１０のｘ‐ｙ断面を上面視した場合に、反時計回りに排ガスが導入される。それゆえ、本例の噴出角度αは、幹管２０の中心点２３と反応塔１０の中心点１３とを結ぶ線分を起点として、時計回りに増加する角度とした。ただし、反応塔１０のｘ‐ｙ断面を上面視した場合に、時計回りに排ガスが導入される場合には、中心点２３と中心点１３とを結ぶ線分を起点として、反時計回りに増加する角度としてよい。
　当該構成により、反応塔１０の中心点１３を挟んで設けられる一対の幹管２０のノズル２４の開口面が互いに完全に向き合う場合と比較して、ノズル２４から噴出される液体同士がぶつかりにくくなる。加えて、液体流量制御部３２は、ｘ‐ｙ面において反応塔１０の中心点１３を挟む少なくとも一対の幹管２０における複数のノズル２４から、液体を噴出させることによって、反応塔１０内部のｘ‐ｙ平面のほぼ全体に液体を噴出することができる。本例の液体流量制御部３２は一対の幹管２０‐２および２０‐６を選択するが、これに代えて一対の幹管２０‐１および２０‐５を選択してもよく、一対の幹管２０‐３および２０‐７を選択してもよく、一対の幹管２０‐４および２０‐８を選択してもよい。
　さらに、反時計回りに排ガスが導入される場合に、中心点２３と中心点１３とを結ぶ線分を起点として時計回りに増加する角度を噴出角度αとしたので、反時計回りに増加する角度を噴出角度αとする場合と比較して、液体の噴出方向のベクトル成分と排ガスの流れ方向のベクトル成分とが打ち消し合うことを防ぐことができる。これにより、液体の噴出が、反応塔１０内部における排ガスの旋回を妨げず、むしろ排ガスの旋回を助けることとなるという効果も有する。
　本明細書に記載された排ガス処理装置は、反応塔１０において排ガスを十分に旋回させることができ、排ガスに含まれる有害物質を効率よく除去することができる。従って、装置規模を小さくすることができる。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。本明細書に記載された排ガス処理装置は小型化が容易なので、船舶等の既存設備に排ガス処理装置を設置することが容易である。
　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、多様な変更又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。その様な変更又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、この順序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・・上部側、１３・・中心点、１４・・底部側、１５・・内側側面、１６・・開口、１８・・排ガス導入管、２０・・幹管、２１・・外側側面、２３・・中心点、２４・・ノズル、２５・・影、２６・・円錐形状、２８・・軸、２９・・枝管、３０・・液体導入管、３２・・液体流量制御部、３４・・バルブ、３６・・液体流量測定部、３８・・ポンプ、４０・・排ガス源、４２・・排ガス、４４・・排ガス流量測定部、５０・・幹管、５２・・バルブ、５４・・バルブ、６９・・枝管、１００・・排ガス処理装置、１２０・・排ガス処理装置、１３０・・排ガス処理装置、１４０・・排ガス処理装置

Claims (15)

  1. 　排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
    　前記排ガスが導入される反応塔と、
    　前記反応塔の内部に設けられ、高さ方向に延伸し、前記排ガスを処理する液体が供給される幹管と、
    　前記排ガスが前記反応塔の内部で旋回するように前記反応塔に接続された排ガス導入管と、
    　前記幹管から供給される前記液体を前記排ガスの旋回方向に噴出する複数の噴出部と、
    　前記幹管に前記液体を供給する液体導入管と、
    　前記液体導入管に供給される前記液体の流量の変化に応じて、前記液体の噴出に用いる前記複数の噴出部の開口面積の総和を可変し、前記液体を噴出する圧力を所定範囲内に調整する流量調整手段と
    を備える排ガス処理装置。
  2. 　前記液体導入管に供給される前記液体の流量は、前記排ガスの流量に応じて変化する請求項１に記載の排ガス処理装置。
  3. 　前記液体導入管に供給される前記液体の流量の減少に応じて、前記液体の噴出に用いる前記複数の噴出部の前記開口面積の総和を減少させる
    請求項１または２に記載の排ガス処理装置。
  4. 　複数の前記幹管と、
    　前記複数の幹管の各々に前記液体を供給する複数の液体導入管と、
    　前記複数の液体導入管に流す前記液体の流量を各々調節する複数の前記流量調整手段と、
    を備え、
    　前記複数の噴出部は、前記複数の幹管の各々に設けられ、
    　前記複数の液体導入管に分岐する前の位置において液体流量測定部を通る前記液体の流量の変化に応じて、前記液体の噴出に用いる前記複数の噴出部の前記開口面積の総和が可変である
    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. 　前記液体導入管に供給される前記液体の流量の変化に応じて、１以上の前記幹管へ前記液体を供給または遮断することにより、前記複数の噴出部の前記開口面積の総和を制御する液体流量制御部を備える請求項４に記載の排ガス処理装置。
  6. 　前記排ガスが導入される底部側から前記排ガスが排出される上部側における前記反応塔の高さ方向に垂直な水平面において、前記複数の噴出部の各々は、前記液体を予め定められた噴出角度で噴出し、
    　前記噴出角度の中心点および前記反応塔の中心点を結ぶ線を起点として、前記噴出角度は９０度以上の角度をなす
    　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. 　前記幹管は、前記排ガスが導入される底部側から前記排ガスが排出される上部側における前記反応塔の高さ方向または前記高さ方向と反対の方向に搬送する前記液体の流量を調整する前記幹管用の流量調整手段を有する
    　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。
  8. 　排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
    　前記排ガスが導入される反応塔と、
    　前記反応塔の内部に設けられ、前記排ガスを処理する液体が供給される幹管と、
    　前記幹管から供給される前記液体を噴出する複数の噴出部と
    を備え、
    　前記幹管に供給される前記液体の流量の変化に応じて、前記液体の噴出に用いる前記複数の噴出部の開口面積の総和が可変であり、
    　前記幹管は、前記排ガスが導入される底部側から前記排ガスが排出される上部側における前記反応塔の高さ方向に搬送する前記液体の流量を調整し、前記高さ方向の異なる位置に設けられる複数の前記幹管用の流量調整手段を有し、
    　前記幹管には、前記底部側から前記上部側へ前記液体が供給され、
    　前記複数の幹管用の流量調整手段は、前記幹管に供給される前記液体の流量の減少に応じて、前記上部側から前記底部側の順に前記液体を遮断する
    排ガス処理装置。
  9. 　前記幹管は、前記高さ方向の異なる位置に複数の幹管用の流量調整手段を有し、
    　前記幹管には、前記上部側から前記底部側へ前記液体が供給され、
    　前記複数の幹管用の流量調整手段は、前記幹管に供給される前記液体の流量の減少に応じて、前記底部側から前記上部側の順に前記液体を遮断する
    請求項７に記載の排ガス処理装置。
  10. 　前記高さ方向に垂直な水平面での前記幹管の断面積は、前記液体の上流側の方が下流側よりも大きい
    請求項８または９に記載の排ガス処理装置。
  11. 　前記排ガスが導入される底部側から前記排ガスが排出される上部側における前記反応塔の高さ方向の異なる位置において、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る複数の枝管をさらに備え、
    　前記複数の枝管の断面積は、前記液体の上流側の方が下流側よりも大きい
    請求項７から１０のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  12. 　前記排ガスが導入される底部側から前記排ガスが排出される上部側における前記反応塔の高さ方向の異なる位置において、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る複数の枝管をさらに備え、
    　前記複数の噴出部は、前記複数の枝管の各々において、前記複数の枝管の延伸する方向の異なる位置に設けられ、
    　前記複数の枝管の各々における少なくとも２つの噴出部の間に、枝管の延伸する方向に搬送する前記液体の流量を調整する前記枝管用の第１の流量調整手段をさらに備える
    請求項７から１０のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  13. 　前記少なくとも２つの噴出部のうち前記幹管側の前記噴出部と前記幹管との間に、前記枝管の延伸する方向に搬送する前記液体の流量を調整する前記枝管用の第２の流量調整手段をさらに備え、
    　前記枝管用の第１の流量調整手段および前記枝管用の第２の流量調整手段は、前記幹管に供給される前記液体の減少に応じて前記枝管用の第１の流量調整手段から前記枝管用の第２の流量調整手段の順に前記液体を遮断する
    　請求項１２に記載の排ガス処理装置。
  14. 　排ガスを処理する排ガス処理装置であって、
    　前記排ガスが導入される反応塔と、
    　前記反応塔の外部に設けられ、高さ方向に延伸し、前記排ガスを処理する液体が供給される複数の幹管と、
    　前記複数の幹管の各々に設けられ、前記複数の幹管から供給される前記液体を前記排ガスの旋回方向に噴出する複数の噴出部と、
    　前記排ガスが前記反応塔の内部で旋回するように前記反応塔に接続された排ガス導入管と、
    　前記複数の幹管の各々に液体を供給する複数の液体導入管と、
    　前記複数の液体導入管に供給される前記液体の流量の変化に応じて、前記液体の噴出に用いる前記複数の噴出部の開口面積の総和を可変し、前記液体を噴出する圧力を所定範囲内に調整する複数の流量調整手段と
    を備える
    排ガス処理装置。
  15. 　前記複数の幹管に供給される前記液体の流量を制御する液体流量制御部をさらに備え、
    　前記液体流量制御部は、前記排ガスが導入される底部側から前記排ガスが排出される上部側における前記反応塔の高さ方向に垂直な水平面において前記反応塔の中心点を挟む少なくとも一対の幹管における前記複数の噴出部から、前記液体を噴出させる
    　請求項１４に記載の排ガス処理装置。
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