WO2017159099A1 - 排ガス処理装置 - Google Patents

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WO2017159099A1
WO2017159099A1 PCT/JP2017/003677 JP2017003677W WO2017159099A1 WO 2017159099 A1 WO2017159099 A1 WO 2017159099A1 JP 2017003677 W JP2017003677 W JP 2017003677W WO 2017159099 A1 WO2017159099 A1 WO 2017159099A1
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WO
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exhaust gas
liquid return
flue
reducer
return ring
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PCT/JP2017/003677
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English (en)
French (fr)
Inventor
邦幸 高橋
譲 榎本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus.
  • the upper liquid return structure may have at least one of a flue protrusion and an upper liquid return ring.
  • the flue protrusion may be a portion provided by extending a part of the flue to the reducer.
  • the upper liquid return ring may protrude from the inner wall of the reducer part.
  • the upper liquid return ring may be provided in a ring shape on the inner wall of the reducer part.
  • the inner diameters of the flue protrusion, upper liquid return ring, and lower liquid return ring may be smaller in the order of the flue protrusion, upper liquid return ring, and lower liquid return ring.
  • the upper liquid return ring may have a flange part and a cylindrical part.
  • the flange portion may contact the inner wall of the reducer portion.
  • the cylindrical portion may be provided in contact with the inner diameter of the flange portion.
  • the cylindrical portion of the upper liquid return ring may have a truncated cone shape.
  • the frustoconical shape may have an inner surface parallel to the inner wall of the reducer portion.
  • the cylindrical part of the upper liquid return ring may be cylindrical.
  • the cylindrical shape may have an inner surface parallel to the inner wall of the reaction tower.
  • the flange portion of the upper liquid return ring may be provided orthogonal to the inner wall of the reducer portion.
  • At least a part of the flue protrusion may have a cylindrical portion.
  • the cylindrical portion may have a truncated cone shape whose inner diameter increases toward the bottom side.
  • the exhaust gas treatment apparatus may further include a trunk pipe, a plurality of branch pipes, and a plurality of injection units.
  • the trunk tube may carry liquid.
  • the main pipe may extend in the height direction in the internal space of the reaction tower.
  • the plurality of branch pipes may be provided at different height positions.
  • the plurality of branch pipes may be provided extending from the outer wall of the trunk pipe toward the inner wall of the reaction tower.
  • the plurality of ejection units may eject the liquid supplied from the trunk tube.
  • the plurality of injection units may be provided in each of the plurality of branch pipes. In the branch pipe located on the uppermost side among the plurality of branch pipes, the main direction defined by the center of the spray angle in the plurality of jetting units that jet the liquid may be inclined toward the bottom side.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of an exhaust gas treatment apparatus 100 in the first embodiment.
  • FIG. 1 is a front view of the exhaust gas treatment apparatus 100.
  • FIG. 1 shows a cross section of the exhaust gas treatment apparatus 100.
  • the trunk tube 20, the branch tube 22, the injection unit 24, the liquid introduction unit 28, and the baffle 29 show side surfaces instead of cross sections.
  • the exhaust gas introduction part 16 provided before the paper surface of the reaction tower 10 is shown with a dotted line.
  • the longitudinal direction of the reaction tower 10 is the z direction.
  • the z direction is equal to the height direction from the bottom 14 side to the top 12 side of the reaction tower 10.
  • the x and y directions are perpendicular to each other.
  • the x, y and z directions constitute a right-handed system.
  • the z direction is a direction perpendicular to a plane having x and y directions.
  • the z direction may be a direction perpendicular to the floor of the ship or a direction perpendicular to the ground.
  • the z direction is not limited to the examples of these directions.
  • the z direction may be a direction parallel to the ground.
  • the + z direction may be referred to as “upper”, “upward”, or “upper”, and the ⁇ z direction may be referred to as “lower”, “lower”, “lower”, or “bottom”.
  • the exhaust gas treatment apparatus 100 includes a reaction tower 10, a reducer unit 30, a flue unit 40, and an upper liquid return structure 60.
  • the upper liquid return structure 60 includes a flue protrusion 42 or an upper liquid return ring 50 described later.
  • the upper liquid return structure 60 of this example is a flue protrusion 42.
  • the reaction tower 10 and the flue section 40 of this example have a cylindrical internal space 15 extending in the height direction.
  • the reducer part 30 of this example has the internal space 15 of truncated cone shape.
  • the internal space 15 in the reaction tower 10, the reducer part 30 and the flue part 40 of this example has a common central axis 11.
  • the central axis 11 in this example is parallel to the z direction.
  • the central axis 11 in this example is also the central axis of the trunk tube 20.
  • the distance from the central axis 11 to the inner wall of the reaction tower 10 is constant.
  • the distance from the central axis 11 to the inner walls of the flue 40 and the flue protrusion 42 is constant.
  • the distance from the central axis 11 to the inner wall of the reducer unit 30 is constant. Note that the distance from the central axis 11 to the inner wall of the reducer portion 30 gradually decreases as the direction proceeds in the + z direction.
  • the reaction tower 10 has an exhaust gas introduction part 16 on the side surface on the bottom part 14 side.
  • the exhaust gas introduction part 16 may be a conduit having a rectangular cross section when the reaction tower 10 is viewed from the front.
  • the exhaust gas introduction part 16 may have a longitudinal part extending in a direction perpendicular to a rectangular cross section. In this example, the longitudinal part of the exhaust gas introduction part 16 is parallel to the x direction.
  • the longitudinal part of the exhaust gas introduction part 16 of this example has an inner side wall 17 and an outer side wall 18.
  • the outer side wall 18 of the exhaust gas introduction part 16 extends in the tangential direction of the outer diameter of the reaction tower 10.
  • the inner side wall 17 of the exhaust gas introduction part 16 extends in a direction intersecting with the side wall of the reaction tower 10.
  • the exhaust gas is introduced into the reaction tower 10 from the exhaust gas introduction part 16 located on the bottom 14 side.
  • the exhaust gas may be exhaust gas discharged from a power device such as a ship engine.
  • the exhaust gas is introduced into the reaction tower 10 from the exhaust gas introduction unit 16 so as to swirl in a predetermined swirling direction inside the reaction tower 10.
  • the exhaust gas of this example rises while spirally turning in the internal space 15 of the reaction tower 10. By exhausting the liquid inside the reaction tower 10, the exhaust gas is washed. Thereafter, the exhaust gas is discharged from the flue portion 40 to the outside of the exhaust gas processing apparatus 100.
  • the reducer unit 30 is provided above the reaction tower 10.
  • the reducer part 30 may be a joint part that connects two cylinders having different diameters.
  • the reducer portion 30 has a small diameter portion 32 at an end portion in the height direction, and has a large diameter portion 34 at an end portion in the direction opposite to the height direction.
  • the small diameter part 32 of the reducer part 30 is connected to the flue part 40, and the large diameter part 34 of the reducer part 30 is connected to the reaction tower 10. That is, the reducer section 30 of this example connects the reaction tower 10 and the flue section 40 having an inner diameter smaller than that of the reaction tower 10.
  • the inner diameter can be gradually reduced from the upper part 12 of the reaction tower 10 to the flue section 40. Therefore, the pressure loss in the exhaust gas treatment device 100 can be reduced by directly connecting the reaction tower 10 and the flue section 40 as compared with the case where the inner diameter of the cylinder changes discontinuously in the height direction.
  • a part of the flue section 40 is provided extending to the reducer section 30. That is, a part of the flue portion 40 extending in the ⁇ z direction from the top of the reducer portion 30 is referred to as a flue protrusion 42.
  • the remaining part of the flue section 40 is provided above the reducer section 30.
  • the flue protrusion part 42 and the reducer part 30 may be fixed.
  • the outer diameter of the flue protrusion 42 and the inner diameter of the small diameter portion 32 of the reducer portion 30 coincide.
  • the reaction tower 10 is not provided with a liquid return structure, but the reducer section 30 is provided with a liquid return structure.
  • the upper liquid return structure 60 of this example is a flue protrusion 42 provided in the reducer part 30.
  • the exhaust gas treatment apparatus 100 of this example is particularly suitable for a ship or the like that has no sufficient installation space.
  • the mist-like liquid may be easily discharged from the flue portion 40 to the outside.
  • the exhaust gas treatment apparatus 100 of this example since the upper liquid return structure 60 is provided, the mist-like liquid discharged outside from the flue portion 40 can be reduced.
  • the reaction tower 10 of this example has a length in the height direction from the bottom 14 to the top 12 of 3 [m] and an inner diameter of 700 [mm].
  • the reducer portion 30 of this example has a length in the height direction from the large diameter portion 34 to the small diameter portion 32 of 654 [mm].
  • the inner diameter of the small diameter portion 32 of the reducer portion 30 may be about 60% of the large diameter portion 34.
  • the inner diameter of the small diameter portion 32 of the reducer portion 30 of this example is 420 [mm].
  • the length from the uppermost part (position of the small diameter part 32) of the reducer part 30 to the lower end of the flue protrusion 42 is referred to as the protrusion length of the flue protrusion 42.
  • the exhaust gas treatment apparatus 100 includes a drainage outlet 19, a trunk pipe 20, a branch pipe 22, an injection part 24, a liquid introduction part 28, and a baffle 29.
  • the bottom part 14 of the reaction tower 10 may function as a drainage storage part that temporarily stores the liquid that has been dropped after being jetted inside the reaction tower 10. The liquid stored in the bottom 14 may finally be discharged out of the reaction tower 10 from the drainage outlet 19.
  • the liquid introduction part 28 of this example is introduced into the inside from the side surface of the reaction tower 10 in the vicinity of the bottom 14 of the reaction tower 10.
  • the liquid introducing portion 28 in this example is a tube bent into an L shape.
  • the liquid introduction part 28 of this example is watertightly connected to the trunk pipe 20 in parallel with the central axis 11. Seawater, lake water, river water, or alkaline liquid is introduced into the liquid introduction unit 28 from the outside of the reaction tower 10 using a pump or the like.
  • the liquid introduction unit 28 and the trunk tube 20 are fluidly connected, and the liquid introduced into the liquid introduction unit 28 is supplied to the trunk tube 20.
  • the plurality of branch pipes 22 are provided extending from the outer wall of the trunk pipe 20 toward the inner wall of the reaction tower 10. In this example, one end in the longitudinal direction of the branch pipe 22 may be welded to the trunk pipe 20. In this example, four branch pipes 22-A, 22-B, 22-C and 22-D are provided at the same height position. The four branch pipes 22-A to 22-D form a cross when the trunk pipe 20 is viewed from above. Note that the branch pipe 22-D is omitted in FIG.
  • the branch pipes 22-1A to 22-nA in this example are provided so as to overlap in the height direction.
  • the branch pipes 22-1A to 22-nA of the present example are provided at different height positions spaced apart at a constant interval in the height direction.
  • n is a natural number of 2 or more.
  • n 8.
  • the pitch in the height direction of the branch pipes 22 may be 0.3 [m].
  • the branch pipes 22-1B to 22-nB are also provided at different height positions by a predetermined pitch. The same applies to the branch pipe 22-1C to the branch pipe 22-nC and the branch pipe 22-1D to the branch pipe 22-nD.
  • a plurality of injection units 24 are provided in each of the plurality of branch pipes 22.
  • two jet parts 24 are provided in one branch pipe 22.
  • the number of the injection parts 24 provided in one branch pipe 22 is not limited to two, and may be three or more.
  • the injection unit 24 may be connected to the branch pipe 22 by screwing means, or may be connected to the branch pipe 22 by welding.
  • the injection unit 24 injects the liquid supplied from the trunk tube 20 inside the reaction tower 10.
  • the ejected liquid changes into a fine water droplet or a mist.
  • sulfur oxides and the like in the exhaust gas are absorbed by the liquid.
  • exhaust gas can be washed.
  • the ejection unit 24 may be a spray nozzle that ejects liquid in an empty cone shape.
  • the injection port of the injection part 24 is provided in the part which attached
  • the injection unit 24 may inject the liquid so as to assist the swirling flow of the exhaust gas.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of the exhaust gas treatment device 110 in the second embodiment.
  • the exhaust gas treatment device 110 of this example does not have the flue protrusion 42.
  • the bottom part of the flue part 40 of this example is fixed on the small diameter part 32 of the reducer part 30.
  • the inner diameter of the flue portion 40 and the inner diameter of the small diameter portion 32 of the reducer portion 30 coincide.
  • the upper liquid return structure 60 in this example is an upper liquid return ring 50. This is different from the first embodiment. Other points are the same as in the first embodiment.
  • the upper liquid return ring 50 has a flange portion 52 and a cylindrical portion 54.
  • the upper liquid return ring 50 protrudes from the inner wall of the reducer part 30.
  • the upper liquid return ring 50 is provided in a ring shape on the inner wall of the reducer portion 30.
  • a circumferential portion of the outer diameter of the flange portion 52 is fixed in contact with the inner wall of the reducer portion 30.
  • the flange portion 52 may be passed through the reducer portion 30. That is, the outer diameter of the flange portion 52 may protrude from the outer wall of the reducer portion 30.
  • the protruding portion may be fixed to the reducer portion 30 by a fixing member.
  • the cylindrical portion 54 is provided in contact with the inner diameter of the flange portion 52.
  • the cylindrical portion 54 of this example is provided closer to the central axis 11 than the inner diameter of the flange portion 52.
  • the shape of the cylindrical portion 54 may be a cylindrical tube or a truncated cone tube.
  • the cylindrical part 54 of this example is a cylindrical cylinder.
  • the upper liquid return ring 50 of this example has a function of preventing the mist-like liquid from being discharged from the flue portion 40 to the outside.
  • the upper liquid return ring 50 prevents the mist-like liquid from rising near the inner surface of the reducer unit 30.
  • the upper liquid return ring 50 of this example has an opening 56 in the flange portion 52.
  • the opening 56 is provided through the flange portion 52. By providing the opening 56, the liquid staying in the flange portion 52 can fall downward due to its own weight. The dropped liquid is finally discharged out of the exhaust gas treatment device 110 from the drainage outlet 19.
  • the liquid return structure is provided in the reducer section 30 but is not provided in the reaction tower 10.
  • the upper liquid return structure 60 of this example is an upper liquid return ring 50 provided in the reducer unit 30.
  • FIG. 3 is a diagram showing an outline of the exhaust gas treatment device 120 in the third embodiment.
  • the upper liquid return structure 60 of this example includes both the flue protrusion 42 of the first embodiment and the upper liquid return ring 50 of the second embodiment. In this respect, this example is different from the first and second embodiments. Since this example has both the flue protrusion 42 and the upper liquid return ring 50, the liquid discharged outside from the flue 40 can be further reduced than in the first and second embodiments. In addition, as in the first and second embodiments, the length in the height direction of the reaction tower 10 can be reduced while providing a liquid return structure.
  • FIG. 4 is a diagram showing an outline of the exhaust gas treatment device 130 in the fourth embodiment.
  • the exhaust gas treatment device 130 of this example includes a flue protrusion 42 as the upper liquid return structure 60 and a lower liquid return ring 70.
  • the exhaust gas treatment device 130 of this example is different from the first embodiment in that it includes a lower liquid return ring 70.
  • the lower liquid return ring 70 has the same function as the upper liquid return ring 50.
  • the lower liquid return ring 70 may have the same configuration as the upper liquid return ring 50.
  • the lower liquid return ring 70 has a flange portion 72 and a cylindrical portion 74.
  • the flange portion 72 has an opening 76.
  • the opening 76 is provided through the flange portion 72.
  • the lower liquid return ring 70 is provided in a ring shape on the inner wall of the reaction tower 10 and protrudes from the inner wall of the reaction tower 10.
  • the flange portion 72 is in contact with the inner wall of the reaction tower 10.
  • the outer diameter of the flange portion 72 of this example is fixed to the inner wall of the reaction tower 10.
  • the cylindrical portion 74 is provided in contact with the position of the inner diameter of the flange portion 72.
  • the cylindrical portion 74 of this example is connected to the flange portion 72 and is provided closer to the central axis 11 than the flange portion 72.
  • FIG. 5 is a diagram showing an outline of the exhaust gas treatment apparatus 140 in the fifth embodiment.
  • the exhaust gas treatment device 130 of this example includes an upper liquid return ring 50 as an upper liquid return structure 60 and a lower liquid return ring 70.
  • the exhaust gas treatment device 130 of this example is different from the second embodiment in that it includes a lower liquid return ring 70.
  • the upper liquid return ring 50 is the same as that of the second embodiment
  • the lower liquid return ring 70 is the same as that of the fourth embodiment.
  • the reaction tower 10 is provided with one lower liquid return ring 70. Therefore, the height in the height direction of the reaction column 10 can be reduced as compared with the case where a plurality of lower liquid return rings 70 are provided in the reaction column 10. Furthermore, in this example, since the reaction tower 10 has one lower liquid return ring 70 and the reducer section 30 has one upper liquid return ring 50, the liquid discharged from the flue section 40 can be discharged outside. This can be further reduced than in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an outline of the exhaust gas treatment apparatus 150 in the sixth embodiment.
  • the upper liquid return structure 60 of this example has both the flue protrusion 42 and the upper liquid return ring 50.
  • the exhaust gas treatment apparatus 150 of this example includes a lower liquid return ring 70 in the reaction tower 10. This is different from the first to fifth embodiments.
  • the length in the height direction of the reaction tower 10 can be reduced as compared with the case where a plurality of lower liquid return rings 70 are provided in the reaction tower 10. Furthermore, the liquid discharged
  • the inner diameter of the flue protrusion 42 is R1
  • the inner diameter of the upper liquid return ring 50 is R2
  • the inner diameter of the lower liquid return ring 70 is R3.
  • the inner diameter is made smaller toward the upper part of the exhaust gas treatment device 150. That is, in this example, R1, R2, and R3 are smaller in this order.
  • R1, R2 and R3 satisfy the relationship of R1 ⁇ R2 ⁇ R3. Thereby, compared with the case where it is R2 ⁇ R1, R3 ⁇ R2, or R3 ⁇ R1, the pressure loss of the waste gas in the reaction tower 10 can be reduced.
  • the relationship of R1 ⁇ R2 ⁇ R3 may be applied in the third to fifth embodiments (FIGS. 3 to 5).
  • FIG. 7A is a view showing a cross section of the upper liquid return ring 50.
  • FIG. 7B is a view showing the upper surface of the upper liquid return ring 50.
  • the configuration of the upper liquid return ring 50 in the yz section (FIG. 7A) has already been described, and thus the description thereof is omitted.
  • the flange portion 52 is provided with a plurality of openings 56. Each center of the plurality of openings 56 may be provided on a circumference having a predetermined diameter. The predetermined diameter may be larger than the inner diameter of the flange portion 52 and smaller than the outer diameter of the flange portion 52.
  • the centers of the plurality of openings 56 may be closer to the inner diameter than the outer diameter of the flange portion 52.
  • the predetermined diameter at which the centers of the plurality of openings 56 are provided is larger than the inner diameter of the flange portion 52 and not more than half of the sum of the inner diameter and the outer diameter of the flange portion 52.
  • FIG. 8A to FIG. 8C are cross-sectional views showing modifications of the upper liquid return ring 50.
  • FIG. The cylindrical portion 54 in FIGS. 8A and 8B has a truncated cone shape having an inner side surface 55 parallel to the inner wall of the reducer portion 30. Thereby, the pressure loss from the large diameter part 34 of the reducer part 30 to the small diameter part 32 can be reduced.
  • the cylindrical portion 54 in FIG. 8C has a cylindrical shape having an inner side surface 55 parallel to the inner wall of the reaction tower 10.
  • the flange portion 52 is provided orthogonal to the inner wall of the reducer portion 30. Thereby, the internal diameter of the flange part 52 is located below the outer diameter.
  • a groove portion formed by the upper portion of the flange portion 52 and the outer surface 57 of the cylindrical portion 54 is a right angle in FIG. 8A and an acute angle in FIG. 8C.
  • the right-angle and acute-angle groove portions can easily store liquid as compared with the example of the obtuse-angle groove portion in FIG. Therefore, the liquid falls easily due to its own weight.
  • the upper liquid return ring 50 in FIG. 8B may have a portion that protrudes further outward from the outer diameter of the flange portion 52.
  • the protruding portion may be inserted into the reducer portion 30 and pulled out to the outside of the reducer portion 30 and the drawn portion may be screwed. Thereby, installation of the upper liquid return ring 50 is completed. Therefore, the upper liquid return ring 50 of FIG. 8B is easier to install on the reducer unit 30 than the examples of FIGS. 8A and 8C.
  • the angle ⁇ formed by the bottom portion of the flange portion 52 and the outer surface 57 of the cylindrical portion 54 is larger than the example of FIGS. 8A and 8B. Therefore, in the example of FIG. 8C, the liquid that rises in the vicinity of the inner wall of the reducer portion 30 and reaches the upper liquid return ring 50 is most easily collected.
  • FIG. 9A to FIG. 9C are cross-sectional views showing other modified examples of the upper liquid return ring 50.
  • 9A to 9C form an acute angle with the inner wall of the reducer portion 30.
  • FIG. Accordingly, the inner diameter of the flange portion 52 is located above the outer diameter of the flange portion 52.
  • the groove portion formed by the upper portion of the flange portion 52 and the outer surface 57 of the cylindrical portion 54 has an obtuse angle.
  • the cylindrical part 54 may be parallel to the reducer part 30.
  • the inner surface 55 and the outer surface 57 of the cylindrical portion 54 are parallel to the inner wall of the reducer portion 30.
  • the groove portion formed by the upper portion of the flange portion 52 and the outer surface 57 of the cylindrical portion 54 is a right angle.
  • the flange part 52 and the cylindrical part 54 are orthogonally crossed.
  • the liquid accumulates in a groove portion formed by the inner wall of the reducer portion 30 and the upper portion of the flange portion 52.
  • the accumulated liquid flows out from the opening 56 and sequentially travels along the lower surface of the flange portion 52, the inner wall of the reducer portion 30, and the inner wall of the reaction tower 10.
  • the liquid accumulated in the upper liquid return ring 50 can be discharged.
  • each opening 46 in the side wall 47 of the flue protrusion 42 is S1.
  • the area of each opening 56 of the upper liquid return ring 50 is S2.
  • S2 is the area of one opening 56 when the flange portion 52 is viewed from above.
  • the area of each opening 76 of the lower liquid return ring 70 is S3.
  • S3 is the area of one opening 76 when the flange portion 72 is viewed from above.
  • S1 is smaller than S2 and S3.
  • the particle size of the liquid tends to decrease as it goes upward in the height direction. Therefore, compared with the case where S1 is made larger than S2 and S3, the liquid collection performance can be improved.
  • the size of the opening area may satisfy the relationship of S1 ⁇ S2 ⁇ S3.
  • FIG. 12 (a) and 12 (b) are diagrams for explaining the main direction 26 in the injection section 24 of the branch pipe 22 located on the uppermost side 12 side.
  • the main direction 26 of the liquid ejected from the ejection unit 24 is defined by the center of the ejection angle 25 in the ejection unit 24.
  • the ejection angle 25 is generally known as an angle at which the liquid spreads in the vicinity of the ejection unit 24 such as a spray nozzle.
  • FIG. 12A shows an example in which the main direction 26 of the uppermost injection unit 24 is parallel to the xy plane.
  • FIG. 12B is an example in which the main direction 26 of the uppermost injection unit 24 is inclined to the bottom 14 side with respect to the example of FIG. In the example of FIG.

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Abstract

硫黄酸化物等を吸収した霧状の海水が反応塔から外部へ排出されることを防ぐべく、反応塔の内部においてリング状である複数の液返し構造を設ける場合がある。ただし、複数の液返し構造を設けることにより反応塔の高さ方向長さが増加するので、制限された空間である船舶の室内に反応塔を設けることが困難となる。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筒形状の内部空間を有し、旋回しながら上昇する排ガスに液体を噴射して洗浄する反応塔と、反応塔よりも上に設けられ、反応塔に接続したレデューサ部と、少なくとも一部がレデューサ部よりも上に設けられた煙道部と、レデューサ部に設けられた上部液返し構造とを備える、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、反応塔内部に導入した排ガスと、反応塔内部に設けられたノズルから噴射される液体とを気液接触させることにより、排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）等を除去していた。
［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
解決しようとする課題
　硫黄酸化物等を吸収した霧状の海水が反応塔から外部へ排出されることを防ぐべく、反応塔の内部においてリング状である複数の液返し構造を設ける場合がある。ただし、複数の液返し構造を設けることにより反応塔の高さ方向長さが増加するので、制限された空間である船舶の室内に反応塔を設けることが困難となる。
一般的開示
　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、レデューサ部と、煙道部と、上部液返し構造とを備えてよい。反応塔は、内部空間を有してよい。内部空間は、高さ方向に延伸する筒形状であってよい。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。反応塔は、旋回しながら上昇する排ガスに液体を噴射して、これにより排ガスを洗浄してよい。レデューサ部は、反応塔に接続してよい。レデューサ部は、反応塔よりも上に設けられてよい。煙道部は、少なくとも一部がレデューサ部よりも上に設けられてよい。上部液返し構造は、レデューサ部に設けられてよい。
　上部液返し構造は、煙道突出部と、上部液返しリングとの少なくとも１以上を有してよい。煙道突出部は、煙道部の一部がレデューサ部に延伸して設けられた部分であってよい。上部液返しリングは、レデューサ部の内壁から突出してよい。上部液返しリングは、レデューサ部の内壁にリング状に設けられてよい。
　上部液返し構造は、煙道突出部および上部液返しリングの両方を有してよい。排ガス処理装置は、下部液返しリングをさらに備えてよい。下部液返しリングは、反応塔の内壁から突出してよい。下部液返しリングは、反応塔の内壁にリング状に設けられてよい。
　上部液返し構造は、煙道突出部および上部液返しリングのいずれか一方を有してよい。排ガス処理装置は、下部液返しリングをさらに備えてよい。下部液返しリングは、反応塔の内壁から突出してよい。下部液返しリングは、反応塔の内壁にリング状に設けられてよい。
　煙道突出部、上部液返しリングおよび下部液返しリングの内径は、煙道突出部、上部液返しリングおよび下部液返しリングの順に小さくてよい。
　上部液返しリングは、フランジ部と、筒状部とを有してよい。フランジ部は、レデューサ部の内壁に接してよい。筒状部は、フランジ部の内径に接して設けられてよい。
　上部液返しリングの筒状部は、円錐台形状であってよい。当該円錐台形状は、レデューサ部の内壁と平行な内側面を有してよい。
　上部液返しリングのフランジ部は、レデューサ部の内壁に直交して設けられてよい。
　上部液返しリングの筒状部は、円柱形状であってよい。円柱形状は、反応塔の内壁と平行な内側面を有してよい。上部液返しリングのフランジ部は、レデューサ部の内壁に直交して設けられてよい。
　煙道突出部は、複数の開口を有する側壁を有してよい。
　煙道突出部の複数の開口における各開口の面積は、上部液返しリングに設けられた複数の開口における各開口の面積、および、下部液返しリングに設けられた複数の開口における各開口の面積よりも小さくてよい。
　煙道突出部の少なくとも一部は、筒状部を有してよい。当該筒状部は、底部側に向かって内径が増加する円錐台形状であってよい。
　煙道突出部は、煙道部液返しリングをさらに有してよい。煙道部液返しリングは、円錐台形状の筒状部よりも内側に突出してよい。
　排ガス処理装置は、幹管と、複数の枝管と、複数の噴射部とをさらに備えてよい。幹管は、液体を搬送してよい。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。複数の枝管は、各々異なる高さ位置に設けられてよい。複数の枝管は、幹管の外壁から反応塔の内壁に向けて延伸して設けられてよい。複数の噴射部は、幹管から供給される液体を噴射してよい。複数の噴射部は、複数の枝管に各々設けられてよい。複数の枝管のうち最も上部側に位置する枝管において、液体を噴射する複数の噴射部における噴射角度の中心で規定される主方向は、底部側に傾いていてよい。
　複数の枝管のうち最上部に位置する枝管は、レデューサ部の内部に位置してよい。
　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実施形態における排ガス処理装置１００の概要を示す図である。 第２実施形態における排ガス処理装置１１０の概要を示す図である。 第３実施形態における排ガス処理装置１２０の概要を示す図である。 第４実施形態における排ガス処理装置１３０の概要を示す図である。 第５実施形態における排ガス処理装置１４０の概要を示す図である。 第６実施形態における排ガス処理装置１５０の概要を示す図である。 （ａ）は、上部液返しリング５０の断面を示す図である。（ｂ）は、上部液返しリング５０の上面を示す図である。 （ａ）から（ｃ）は、上部液返しリング５０の変形例を示す断面図である。 （ａ）から（ｃ）は、上部液返しリング５０の他の変形例を示す断面図である。 煙道突出部４２の第１変形例を示す図である。 煙道突出部４２の第２変形例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、最も上部１２側に位置する枝管２２の噴射部２４における主方向２６を説明する図である。 第７実施形態における排ガス処理装置１６０の概要を示す図である。
　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実施形態における排ガス処理装置１００の概要を示す図である。図１は、排ガス処理装置１００の正面視図である。図１では、排ガス処理装置１００の断面を示す。ただし、理解を容易にすることを目的として、幹管２０、枝管２２、噴射部２４、液体導入部２８およびバッフル２９は、断面ではなく側面を示す。また、反応塔１０の紙面手前に設けられる排ガス導入部１６を点線により示す。
　本例では、反応塔１０の長手方向をｚ方向とする。ｚ方向は、反応塔１０の底部１４側から上部１２側への高さ方向に等しい。ｘおよびｙ方向は、互いに垂直である。本例において、ｘ、ｙおよびｚ方向は、右手系を構成する。ｚ方向は、ｘおよびｙ方向を有する平面に対して垂直な方向である。ｚ方向は、船舶の床面に垂直な方向であってよいし、地面に垂直な方向であってもよい。ただし、ｚ方向はこれらの方向の例に限定されない。ｚ方向は、地面に平行な方向であってもよい。なお、本例において、＋ｚ方向を「上」、「上方」または「上部」と称し、－ｚ方向を「下」、「下方」、「下部」または「底部」と称する場合がある。
　排ガス処理装置１００は、反応塔１０と、レデューサ（ｒｅｄｕｃｅｒ）部３０と、煙道部４０と、上部液返し構造６０とを備える。上部液返し構造６０は、煙道突出部４２または後述の上部液返しリング５０を含む。本例の上部液返し構造６０は、煙道突出部４２である。
　本例の反応塔１０および煙道部４０は、高さ方向に延伸する筒形状の内部空間１５を有する。また、本例のレデューサ部３０は、円錐台形状の内部空間１５を有する。本例の反応塔１０、レデューサ部３０および煙道部４０における内部空間１５は、共通の中心軸１１を有する。本例の中心軸１１は、ｚ方向に平行である。なお、本例の中心軸１１は、幹管２０の中心軸でもある。
　排ガス導入部１６よりも上に位置するｘ‐ｙ平面において、中心軸１１から反応塔１０の内壁までの距離は一定である。同様に、他のｘ‐ｙ平面において、中心軸１１から煙道部４０および煙道突出部４２の内壁までの距離は一定である。さらに他のｘ‐ｙ平面において、中心軸１１からレデューサ部３０の内壁までの距離は一定である。なお、＋ｚ方向に進むにつれて、中心軸１１からレデューサ部３０の内壁までの距離は徐々に減少する。
　反応塔１０は、底部１４側の側面に排ガス導入部１６を有する。排ガス導入部１６は、反応塔１０を正面視した場合に矩形の断面を有する導管であってよい。排ガス導入部１６は、矩形の断面に垂直な方向に延伸する長手部を有してよい。本例において、排ガス導入部１６の長手部は、ｘ方向に平行である。本例の排ガス導入部１６の長手部は、内側側壁１７および外側側壁１８を有する。本例において、排ガス導入部１６の外側側壁１８は、反応塔１０の外径の接線方向に延伸する。また、排ガス導入部１６の内側側壁１７が、反応塔１０の側壁と交差する方向に延伸する。
　排ガスは、底部１４側に位置する排ガス導入部１６から反応塔１０へ導入される。排ガスは、船舶のエンジン等の動力装置から排出された排ガスであってよい。排ガスは、反応塔１０の内部で予め定められた旋回方向で旋回するように排ガス導入部１６から反応塔１０に導入される。本例の排ガスは、反応塔１０の内部空間１５において螺旋状に旋回しながら上昇する。反応塔１０の内部で液体が噴射されることにより、排ガスは洗浄される。その後、排ガスは、煙道部４０から排ガス処理装置１００の外へ排出される。
　レデューサ部３０は、反応塔１０よりも上に設けられる。レデューサ部３０は、異なる径を有する２つの筒を接続する継手部であってよい。レデューサ部３０は、高さ方向の端部において小径部３２を有し、高さ方向とは反対方向の端部において大径部３４を有する。本例において、レデューサ部３０の小径部３２は煙道部４０に接続し、レデューサ部３０の大径部３４は反応塔１０に接続する。つまり、本例のレデューサ部３０は、反応塔１０と、反応塔１０よりも小さい内径を有する煙道部４０とを接続する。
　これにより、反応塔１０の上部１２から煙道部４０にかけて、徐々に内径を小さくすることができる。したがって、反応塔１０と煙道部４０とを直接接続することにより高さ方向において筒の内径が不連続に変化する場合と比較して、排ガス処理装置１００における圧力損失を低減することができる。
　本例において、煙道部４０の一部は、レデューサ部３０に延伸して設けられる。つまり、レデューサ部３０の最上部から－ｚ方向に延伸した煙道部４０の一部を煙道突出部４２と称する。煙道部４０の残りの部分は、レデューサ部３０よりも上に設けられる。レデューサ部３０の小径部３２において、煙道突出部４２とレデューサ部３０とが固定されてよい。本例では、煙道突出部４２の外径と、レデューサ部３０の小径部３２の内径とが一致する。
　本例において、反応塔１０には液返し構造が設けられないが、レデューサ部３０には液返し構造が設けられる。本例の上部液返し構造６０は、レデューサ部３０に設けられた煙道突出部４２である。これにより、液返し構造を設けつつも、反応塔１０の高さ方向長さを低減することができる。よって、反応塔１０の高さ方向長さを船舶の室内の大きさに適合させることができる。本例の排ガス処理装置１００は、設置空間に余裕が無い船舶等において特に適している。また、レデューサ部３０では、反応塔１０の上部１２から煙道部４０にかけて徐々に内径が小さくなっているため、煙道部４０に近くなる程、排ガスの旋回流の旋回速度が上がり、かつ、レデューサ部３０の内側面と煙道部４０との距離が短くなる。そのため、霧状となった液体が煙道部４０から外部へ排出され易くなるおそれがある。しかし、本例の排ガス処理装置１００では、上部液返し構造６０を設けているため、煙道部４０から外に排出される霧状となった液体を低減することができる。
　本例の反応塔１０は、底部１４から上部１２までの高さ方向の長さが３［ｍ］であり、内径が７００［ｍｍ］である。また、本例のレデューサ部３０は、大径部３４から小径部３２までの高さ方向の長さが６５４［ｍｍ］である。レデューサ部３０の小径部３２の内径は、大径部３４の約６０［％］であってよい。本例のレデューサ部３０の小径部３２の内径は、４２０［ｍｍ］である。本例において、レデューサ部３０の最上部（小径部３２の位置）から煙道突出部４２の下端までの長さを、煙道突出部４２の突出長さと称する。煙道突出部４２の突出長さは、レデューサ部３０のｚ方向長さの５０［％］以下であってよく、２０［％］以下であってもよい。本例の煙道突出部４２の突出長さは、１００［ｍｍ］である。
　排ガス処理装置１００は、排水導出部１９、幹管２０、枝管２２、噴射部２４、液体導入部２８およびバッフル２９を備える。反応塔１０の底部１４は、反応塔１０の内部で噴射された後に落下した液体を一時的に貯留する排水貯留部として機能してよい。底部１４に貯留された液体は、最終的に排水導出部１９から反応塔１０の外へ排出されてよい。
　本例の液体導入部２８は、反応塔１０の底部１４近傍において反応塔１０の側面から内部に導入される。本例の液体導入部２８は、Ｌ字形状に屈曲した管である。本例の液体導入部２８は、中心軸１１と平行に幹管２０に水密接続される。液体導入部２８には、反応塔１０の外部からポンプ等を用いて、海水、湖水、川水またはアルカリ性の液体が導入される。液体導入部２８と幹管２０とは流体連結されており、液体導入部２８に導入された液体は幹管２０へ供給される。
　本例のバッフル２９は、液体導入部２８に設置される。バッフル２９は、ｘ‐ｙ平面に平行な平面を有してよい。本例のバッフル２９は、幹管２０が通ることができる貫通開口を有する円板である。バッフル２９は、排ガス導入部１６よりも底部１４側に設けられる。バッフル２９は、排ガスが導入される領域と排水を貯留する領域とに、反応塔１０を区切る機能を有してよい。
　本例の幹管２０は、反応塔１０の内部空間１５において高さ方向に延伸する。幹管２０は、液体導入部２８から供給された液体を高さ方向に搬送してよい。幹管２０には複数の枝管２２が設けられる。幹管２０から枝管２２へ液体が供給されるよう、幹管２０と枝管２２とは流体連結されている。
　複数の枝管２２は、幹管２０の外壁から反応塔１０の内壁に向けて延伸して設けられる。本例では、枝管２２の長手方向の一端は、幹管２０に溶接されてよい。本例では、同じ高さ位置に４つの枝管２２‐Ａ、２２‐Ｂ、２２‐Ｃおよび２２－Ｄが設けられる。４つの枝管２２‐Ａから２２－Ｄは、幹管２０を上面視した場合に十字を形成する。なお、紙面の都合上、図１においては枝管２２‐Ｄを省略する。
　本例の枝管２２‐１Ａから２２‐ｎＡは、高さ方向において重なるよう設けられる。本例の枝管２２‐１Ａから２２‐ｎＡは、高さ方向において一定間隔で離間して各々異なる高さ位置に設けられる。なお、ｎは２以上の自然数である。本例においては、ｎ＝８である。枝管２２の高さ方向におけるピッチは０．３［ｍ］であってよい。枝管２２‐１Ｂから枝管２２‐ｎＢも、各々異なる高さ位置に所定のピッチだけ離間して設けられる。枝管２２‐１Ｃから枝管２２‐ｎＣおよび枝管２２‐１Ｄから枝管２２‐ｎＤも同様である。
　複数の枝管２２に各々には、複数の噴射部２４が設けられる。本例では１つの枝管２２に２つの噴射部２４が設けられる。なお、１つの枝管２２に設けられる噴射部２４の数は、２つに限定されず３つ以上としてもよい。噴射部２４は、ねじ込み手段により枝管２２に接続されてよく、溶接により枝管２２に接続されてもよい。
　噴射部２４は、幹管２０から供給される液体を反応塔１０の内部において噴射する。噴射された液体は、細かい水滴または液体は霧状に変化する。噴射された液体と排ガスとを気液接触させることにより、排ガス中の硫黄酸化物等は液体に吸収される。これにより、排ガスを洗浄することができる。噴射部２４は、空円錐状に液体を噴射するスプレーノズルであってよい。本例では、図１の×印を付した部分に、噴射部２４の噴射口が設けられる。噴射部２４は、排ガスの旋回流を助けるよう液体を噴射してよい。
　図２は、第２実施形態における排ガス処理装置１１０の概要を示す図である。本例の排ガス処理装置１１０は、煙道突出部４２を有さない。本例の煙道部４０の底部は、レデューサ部３０の小径部３２上に固定される。なお、本例では、煙道部４０の内径とレデューサ部３０の小径部３２の内径とが一致する。本例の上部液返し構造６０は、上部液返しリング５０である。係る点が、第１実施形態と異なる。他の点は、第１実施形態と同様である。
　上部液返しリング５０は、フランジ部５２および筒状部５４を有する。上部液返しリング５０は、レデューサ部３０の内壁から突出する。上部液返しリング５０は、レデューサ部３０の内壁にリング状に設けられる。フランジ部５２の外径の円周部分は、レデューサ部３０の内壁に接して固定される。フランジ部５２をレデューサ部３０に固定する手法の一例として、フランジ部５２をレデューサ部３０に貫通させてよい。つまり、フランジ部５２の外径はレデューサ部３０の外壁から突出してよい。当該突出した部分をレデューサ部３０に対して固定部材により固定してよい。
　筒状部５４は、フランジ部５２の内径に接して設けられる。本例の筒状部５４は、フランジ部５２の内径よりも中心軸１１側に設けられる。なお、筒状部５４の形状は、円柱形状の筒または円錐台形状の筒であってよい。ただし、本例の筒状部５４は、円柱形状の筒である。
　本例の上部液返しリング５０は、霧状となった液体が煙道部４０から外部に排出されることを防ぐ機能を有する。例えば、上部液返しリング５０は、レデューサ部３０の内側面近傍において霧状の液体の上昇を妨げる。
　本例の上部液返しリング５０は、フランジ部５２に開口５６を有する。開口５６は、フランジ部５２を貫通して設けられる。開口５６を設けることにより、フランジ部５２に滞留した液体は自重により下方に落下することができる。落下した液体は、最終的に、排水導出部１９から排ガス処理装置１１０の外へ排出される。
　本例において、液返し構造はレデューサ部３０に設けられるが、反応塔１０には設けられない。本例の上部液返し構造６０は、レデューサ部３０に設けられた上部液返しリング５０である。これにより、液返し構造を設けつつも、反応塔１０の高さ方向長さを低減することができる。よって、反応塔１０の高さ方向長さを船舶の室内の大きさに適合させることができる。
　図３は、第３実施形態における排ガス処理装置１２０の概要を示す図である。本例の上部液返し構造６０は、第１実施形態の煙道突出部４２と、第２実施形態の上部液返しリング５０との両方を有する。係る点において、本例は、第１および第２実施形態と異なる。本例は、煙道突出部４２および上部液返しリング５０の両方を有するので、煙道部４０から外に排出される液体を第１および第２実施形態よりも更に低減することができる。加えて、第１および第２実施形態と同様に、液返し構造を設けつつも反応塔１０の高さ方向長さを低減することができる。
　図４は、第４実施形態における排ガス処理装置１３０の概要を示す図である。本例の排ガス処理装置１３０は、上部液返し構造６０としての煙道突出部４２と、下部液返しリング７０とを有する。本例の排ガス処理装置１３０は、下部液返しリング７０を有する点において、第１実施形態と異なる。
　下部液返しリング７０は、上部液返しリング５０と同じ機能を有する。下部液返しリング７０は、上部液返しリング５０と同じ構成であってよい。下部液返しリング７０は、フランジ部７２および筒状部７４を有する。フランジ部７２は、開口７６を有する。開口７６は、フランジ部７２を貫通して設けられる。下部液返しリング７０は、反応塔１０の内壁にリング状に設けられ、反応塔１０の内壁から突出する。フランジ部７２は、反応塔１０の内壁に接する。本例のフランジ部７２の外径は、反応塔１０の内壁に固定される。筒状部７４は、フランジ部７２の内径の位置に接して設けられる。本例の筒状部７４は、フランジ部７２に接続して、フランジ部７２よりも中心軸１１側に設けられる。
　本例においては、反応塔１０に１つの下部液返しリング７０を設け、かつ、レデューサ部３０に煙道突出部４２を設けるので、煙道部４０から外に排出される液体を第１実施形態よりも更に低減することができる。
　図５は、第５実施形態における排ガス処理装置１４０の概要を示す図である。本例の排ガス処理装置１３０は、上部液返し構造６０としての上部液返しリング５０と、下部液返しリング７０とを有する。本例の排ガス処理装置１３０は、下部液返しリング７０を有する点において、第２実施形態と異なる。ただし、上部液返しリング５０は第２実施形態と同じであり、下部液返しリング７０は第４実施形態と同じである。
　本例においても、反応塔１０には１つの下部液返しリング７０を設ける。それゆえ、反応塔１０に複数の下部液返しリング７０を設ける場合と比較して、反応塔１０の高さ方向長さを低減することができる。さらに、本例では、反応塔１０に１つの下部液返しリング７０を有し、かつ、レデューサ部３０に１つの上部液返しリング５０を有するので、煙道部４０から外に排出される液体を第２実施形態よりも更に低減することができる。
　図６は、第６実施形態における排ガス処理装置１５０の概要を示す図である。本例の上部液返し構造６０は、煙道突出部４２および上部液返しリング５０の両方を有する。加えて、本例の排ガス処理装置１５０は、反応塔１０において下部液返しリング７０を有する。係る点において、第１から第５実施形態と異なる。
　本例においても、反応塔１０に複数の下部液返しリング７０を設ける場合と比較して、反応塔１０の高さ方向長さを低減することができる。さらに、煙道部４０から外に排出される液体を第１から第５実施形態のいずれよりも更に低減することができる。
　本例において、煙道突出部４２の内径はＲ１であり、上部液返しリング５０の内径はＲ２であり、下部液返しリング７０の内径はＲ３である。本例では、排ガス処理装置１５０の上部ほど内径を小さくする。つまり、本例において、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、この順に小さい。Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係を満たす。これにより、Ｒ２＜Ｒ１、Ｒ３＜Ｒ２、または、Ｒ３＜Ｒ１である場合と比較して、反応塔１０における排ガスの圧力損失を低減することができる。なお、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係は、第３から第５実施形態（図３から図５）において適用されてもよい。
　図７（ａ）は、上部液返しリング５０の断面を示す図である。図７（ｂ）は、上部液返しリング５０の上面を示す図である。上部液返しリング５０のｙ‐ｚ断面の構成（図７（ａ））については、既に述べたので説明を省略する。図７（ｂ）に示すように、フランジ部５２には複数の開口５６が設けられる。複数の開口５６の各中心は、所定の直径の円周上に設けられてよい。当該所定の直径は、フランジ部５２の内径より大きく、フランジ部５２の外径より小さくてよい。
　排ガスの旋回流は、中心軸１１よりも反応塔１０の内壁側において強い。同様に、排ガスの旋回流は、中心軸１１よりもレデューサ部３０の内壁側において強い。そこで、複数の開口５６の中心をフランジ部５２の外径よりも内径に寄せてよい。例えば、複数の開口５６の中心が設けられる所定の直径は、フランジ部５２の内径より大きく、かつ、フランジ部５２の内径および外径の和の半分以下とする。これにより、開口５６から落下する液体が排ガスの上昇流によって妨げられることを防ぐことができる。
　図８（ａ）から図８（ｃ）は、上部液返しリング５０の変形例を示す断面図である。図８（ａ）および図８（ｂ）の筒状部５４は、レデューサ部３０の内壁と平行な内側面５５を有する円錐台形状である。これにより、レデューサ部３０の大径部３４から小径部３２にかけての圧力損失を低減することができる。これに対して、図８（ｃ）の筒状部５４は、反応塔１０の内壁と平行な内側面５５を有する円柱形状である。
　図８（ａ）および図８（ｃ）のフランジ部５２は、レデューサ部３０の内壁に直交して設けられる。これにより、フランジ部５２の内径は外径よりも下に位置する。フランジ部５２の上部と筒状部５４の外側面５７とで形成する溝部分は、図８（ａ）において直角であり、図８（ｃ）において鋭角である。当該直角および鋭角の溝部分は、図８（ｂ）における鈍角の溝部分の例と比較して液体を溜め易い。したがって、自重による液体の落下が生じやすくなる。
　なお、図８（ｂ）の上部液返しリング５０は、フランジ部５２の外径からさらに外側に突出する部分を有してよい。当該突出する部分をレデューサ部３０に差し込み、レデューサ部３０の外まで引き出して、当該引き出した部分をねじ止めしてよい。これにより、上部液返しリング５０の設置が完了する。それゆえ、図８（ｂ）の上部液返しリング５０は、図８（ａ）および（ｃ）の例よりもレデューサ部３０への設置が容易である。また、図８（ｃ）の上部液返しリング５０は、フランジ部５２の底部と筒状部５４の外側面５７とが成す角度αが図８（ａ）および（ｂ）の例よりも大きい。それゆえ、図８（ｃ）の例は、レデューサ部３０の内壁近傍を上昇して上部液返しリング５０に至る液体を最も捕集しやすい。
　図９（ａ）から図９（ｃ）は、上部液返しリング５０の他の変形例を示す断面図である。図９（ａ）から図９（ｃ）のフランジ部５２の上部は、レデューサ部３０の内壁と鋭角を成す。これにより、フランジ部５２の内径は、フランジ部５２の外径よりも上に位置する。
　図９（ａ）において、フランジ部５２の上部と筒状部５４の外側面５７とで形成する溝部分は、鈍角である。筒状部５４は、レデューサ部３０と平行であってよい。図９（ａ）において、筒状部５４の内側面５５および外側面５７は、レデューサ部３０の内壁に対して各々平行である。
　図９（ｂ）において、フランジ部５２の上部と筒状部５４の外側面５７とで形成する溝部分は、鈍角である。筒状部５４は、反応塔１０と平行であってよい。図９（ｂ）において、筒状部５４の内側面５５および外側面５７は、反応塔１０の内壁に対して各々平行である。
　図９（ｃ）において、フランジ部５２の上部と筒状部５４の外側面５７とで形成する溝部分は、直角である。図９（ｃ）において、フランジ部５２と筒状部５４とは直交する。図９（ａ）から図９（ｃ）の例においては、レデューサ部３０の内壁とフランジ部５２の上部とにより形成する溝部分に液体が溜まる。溜まった液体は、開口５６から流れ出て、フランジ部５２の下面、レデューサ部３０の内壁、および、反応塔１０の内壁を順に伝う。このように、上部液返しリング５０に溜まった液体を排出することができる。
　図１０は、煙道突出部４２の第１変形例を示す図である。本例の煙道突出部４２は、複数の開口４６を有する側壁４７を有する。本例の開口４６は、側壁４７を貫通する円形の開口である。ただし、開口４６は、メッシュ形状であってもよく、スリット形状であってもよい。排ガスは開口４６を通過することができる。それゆえ、開口４６を設けない場合と比較して、煙道突出部４２を設けたことによる圧力損失を更に低減することができる。また、煙道突出部４２は、開口４６よりも径が大きい液体を、開口４６において捕集することができる。
　本例において、煙道突出部４２の側壁４７における各開口４６の面積をＳ１とする。また、上部液返しリング５０の各開口５６の面積をＳ２とする。Ｓ２は、フランジ部５２を上面視した場合の１つの開口５６の面積とする。さらに、下部液返しリング７０の各開口７６の面積をＳ３とする。Ｓ３は、フランジ部７２を上面視した場合の１つの開口７６の面積とする。本例において、Ｓ１は、Ｓ２およびＳ３よりも小さい。液体の粒径は高さ方向において上に行くほど小さくなる傾向にある。それゆえ、Ｓ１をＳ２およびＳ３よりも大きくする場合と比較して、液体の捕集性能を向上させることができる。好適な例として、開口面積の大きさは、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３の関係を満たしてよい。
　霧状となった液体は、排ガスの旋回流による遠心力によってレデューサ部３０の内壁に押し付けられ、各開口５６を通って自重で落下する。従って、自重で落下した液体の粒径は下に行くほど大きくなる傾向にある。液体は粒径が大きいほど重くなるので、排ガスの旋回流の影響が弱まる。これにより、より下に位置する各開口５６ほど自重による液体の落下がさらに生じやすくなる。なお、本例の煙道突出部４２を、第１、第３、第４および第６実施形態に適用してよいのは勿論である。
　図１１は、煙道突出部４２の第２変形例を示す図である。煙道突出部４２の少なくとも一部は、底部１４側に向かって内径が増加する円錐台形状の筒状部を有してよい。本例の煙道突出部４２は、その全体が高さ方向に進むにつれて内径が減少する円錐台形状の筒状部である。これにより、筒状部が円柱形状の筒である場合と比較して、煙道突出部４２における圧力損失を更に低減することができる。
　煙道突出部４２は、円錐台形状の筒状部よりも内側に突出する煙道部液返しリング４８をさらに有してよい。本例の煙道部液返しリング４８は、レデューサ部３０の小径部３２から下方に突出する。本例の煙道部液返しリング４８は、煙道部４０における円筒形状の部分と所定の鈍角を形成してよい。本例では、レデューサ部３０よりも上への液体の飛散を抑えることができるので、レデューサ部３０よりも上の煙道部４０の腐食を低減することができる。本例の煙道突出部４２を、第１、第３、第４および第６実施形態に適用してよいのは勿論である。
　図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、最も上部１２側に位置する枝管２２の噴射部２４における主方向２６を説明する図である。本例において、噴射部２４から噴射される液体の主方向２６は、噴射部２４における噴射角度２５の中心で規定する。なお、噴射角度２５は、スプレーノズル等の噴射部２４の近傍において液体が広がる角度として一般的に知られている。図１２（ａ）は、最上部の噴射部２４の主方向２６がｘ‐ｙ平面に対して平行である例である。これに対して、図１２（ｂ）は、最上部の噴射部２４の主方向２６が図１２（ａ）の例よりも底部１４側に傾いている例である。図１２（ｂ）の例では、図１２（ａ）と比較して高さ方向へ飛散する液体を減少させることができる。これにより、上述の例と比較して、煙道部４０から外へ液体が排出されることを抑制することができる。図１２（ｂ）の例を上述の実施形態および変形例に適用してよいのは勿論である。
　図１３は、第７実施形態における排ガス処理装置１６０の概要を示す図である。複数の枝管２２のうち最上部に位置する枝管２２は、レデューサ部３０の内部に位置してよい。最上部に位置する枝管２２は、レデューサ部３０の小径部３２と大径部３４との間に設けられてよい。本例において、最上部に位置する枝管２２は４つ存在する。本例において当該４つの枝管２２は、高さ方向において上部液返しリング５０とレデューサ部３０の大径部３４との間に設けられる。係る点が第６実施形態と異なる。他の点は、第６実施形態と同じである。本例では、レデューサ部３０にまで枝管２２を設けることにより、第６実施形態と比較して反応塔１０の高さ方向長さを更に低減することができる。なお、最上部に位置する枝管２２の噴射部２４は、図１２（ｂ）のように主方向２６が底部１４側に傾いてよい。それにより、最上部の枝管２２の噴射部２４から噴射される液体が、下部液返しリング７０に滞留することを抑制できる。
　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、１１・・中心軸、１２・・上部、１４・・底部、１５・・内部空間、１６・・排ガス導入部、１７・・内側側壁、１８・・外側側壁、１９・・排水導出部、２０・・幹管、２２・・枝管、２４・・噴射部、２５・・噴射角度、２６・・主方向、２８・・液体導入部、２９・・バッフル、３０・・レデューサ部、３２・・小径部、３４・・大径部、４０・・煙道部、４２・・煙道突出部、４６・・開口、４７・・側壁、４８・・液返しリング、５０・・上部液返しリング、５２・・フランジ部、５４・・筒状部、５５・・内側面、５６・・開口、５７・・外側面、６０・・上部液返し構造、７０・・下部液返しリング、７２・・フランジ部、７４・・筒状部、７６・・開口、１００・・排ガス処理装置、１１０・・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、１５０・・排ガス処理装置、１６０・・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、
    　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筒形状の内部空間を有し、旋回しながら上昇する排ガスに液体を噴射して洗浄する反応塔と、
    　前記反応塔よりも上に設けられ、前記反応塔に接続したレデューサ部と、
    　少なくとも一部が前記レデューサ部よりも上に設けられた煙道部と、
    　前記レデューサ部に設けられた上部液返し構造と
    を備える
    排ガス処理装置。
  2. 　前記上部液返し構造は、前記煙道部の一部が前記レデューサ部に延伸して設けられた煙道突出部と、前記レデューサ部の内壁にリング状に設けられ、前記レデューサ部の内壁から突出する上部液返しリングとの少なくとも１以上を有する
    請求項１に記載の排ガス処理装置。
  3. 　前記上部液返し構造は、前記煙道突出部および前記上部液返しリングの両方を有し、
    　前記反応塔の内壁にリング状に設けられ、前記反応塔の内壁から突出する下部液返しリングをさらに備える
    請求項２に記載の排ガス処理装置。
  4. 　前記上部液返し構造は、前記煙道突出部および前記上部液返しリングのいずれか一方を有し、
    　前記反応塔の内壁にリング状に設けられ、前記反応塔の内壁から突出する下部液返しリングをさらに備える
    請求項２に記載の排ガス処理装置。
  5. 　前記煙道突出部、前記上部液返しリングおよび前記下部液返しリングの内径は、前記煙道突出部、前記上部液返しリングおよび前記下部液返しリングの順に小さい
    請求項３または４に記載の排ガス処理装置。
  6. 　前記上部液返しリングは、
    　前記レデューサ部の内壁に接するフランジ部と、
    　前記フランジ部の内径に接して設けられた筒状部と、
    を有する
    請求項２から５のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  7. 　前記上部液返しリングの前記筒状部は、前記レデューサ部の内壁と平行な内側面を有する円錐台形状である
    請求項６に記載の排ガス処理装置。
  8. 　前記上部液返しリングの前記フランジ部は、前記レデューサ部の内壁に直交して設けられる
    　請求項７に記載の排ガス処理装置。
  9. 　前記上部液返しリングの前記筒状部は、前記反応塔の内壁と平行な内側面を有する円柱形状であり、
    　前記上部液返しリングの前記フランジ部は、前記レデューサ部の内壁に直交して設けられる
    請求項６に記載の排ガス処理装置。
  10. 　前記煙道突出部は、複数の開口を有する側壁を有する
    請求項３または４に記載の排ガス処理装置。
  11. 　前記煙道突出部の前記複数の開口における各開口の面積は、前記上部液返しリングに設けられた複数の開口における各開口の面積、および、前記下部液返しリングに設けられた複数の開口における各開口の面積よりも小さい
    請求項１０に記載の排ガス処理装置。
  12. 　前記煙道突出部の少なくとも一部は、前記底部側に向かって内径が増加する円錐台形状の筒状部を有する
    請求項１０または１１に記載の排ガス処理装置。
  13. 　前記煙道突出部は、円錐台形状の前記筒状部よりも内側に突出する煙道部液返しリングをさらに有する
    請求項１２に記載の排ガス処理装置。
  14. 　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、
    　前記幹管の外壁から前記反応塔の内壁に向けて延伸して設けられ、各々異なる高さ位置に設けられた複数の枝管と、
    　前記複数の枝管に各々設けられ、前記幹管から供給される液体を噴射する複数の噴射部と
    をさらに備え、
    　前記複数の枝管のうち最も前記上部側に位置する枝管において、前記液体を噴射する前記複数の噴射部における噴射角度の中心で規定される主方向は、前記底部側に傾いている
    請求項１から１３のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
  15. 　前記複数の枝管のうち最上部に位置する枝管は、前記レデューサ部の内部に位置する
    請求項１４に記載の排ガス処理装置。
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