WO2022044537A1 - 排ガス浄化装置 - Google Patents

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purification device
absorption tower
gas purification
pipe
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広幸 當山
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Fuji Electric Co Ltd
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    • 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
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    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
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    • 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
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    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/10—Inorganic absorbents
    • B01D2252/103—Water
    • B01D2252/1035—Sea water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/302—Sulfur oxides

Definitions

  • the present disclosure relates to an exhaust gas purification device that reduces sulfur oxides contained in exhaust gas generated by combustion of fossil fuels such as coal or heavy oil.
  • An example of an exhaust gas purification device that reduces sulfur oxides contained in exhaust gas generated by combustion of fossil fuels is a device that uses an absorbing liquid containing an alkaline component.
  • Exhaust gas purification devices that use an absorbent liquid are roughly classified into an open loop type and a closed loop type.
  • the open-loop type exhaust gas purification device the absorbed liquid used for absorbing sulfur oxides is stored in a tank or the like and then discarded.
  • the used absorption liquid is stored in a tank or the like and reused as the absorption liquid.
  • Patent Document 1 discloses a closed-loop type exhaust gas purification device.
  • the exhaust gas purification device disclosed in Patent Document 1 has an absorption tower integrated with a chimney. Inside the absorption tower, a spray nozzle that sprays the absorption liquid onto the exhaust gas flowing into the absorption tower is arranged.
  • the inner diameter of the absorption tower may not be sufficiently large, and a sufficient number of spray nozzles may not be provided in the radial direction of the absorption tower. If the inner diameter of the absorption tower cannot be made sufficiently large, a sufficient number of spray nozzles can be secured by providing a plurality of spray nozzles in the height direction of the absorption tower.
  • the exhaust gas rising near the spray nozzles provided in the upper stage is due to the absorption liquid sprayed from the spray nozzles provided in the lower stage. It has undergone absorption of sulfur oxides. For this reason, the concentration of sulfur oxides is reduced in the exhaust gas rising near the spray nozzle provided in the upper stage.
  • the concentration of sulfur oxide is low, the reactivity with the alkaline component decreases, and only a part of the alkaline component contained in the absorption liquid sprayed from the spray nozzle provided in the upper stage is used for the absorption of sulfur oxide. Therefore, there arises a problem that all the alkaline components contained in the absorption liquid cannot be fully utilized.
  • the concentration of the sulfur oxide contained in the exhaust gas is low, there may be a problem that all the alkaline components contained in the absorbing liquid cannot be fully utilized even when the spray nozzle has one stage.
  • the present disclosure has been made in view of the above-mentioned problems, and in an exhaust gas purification device that absorbs sulfur oxides contained in exhaust gas by using an absorbing liquid containing an alkaline component, the alkaline component contained in the absorbing liquid is used.
  • the purpose is to provide technology to improve the utilization efficiency of.
  • the exhaust gas purification device of the present disclosure communicates with an exhaust pipe and has an absorption tower through which exhaust gas generated by combustion of fossil fuel flows in, and an absorption liquid containing an alkaline component for absorbing sulfur oxide.
  • the spray unit that sprays the fuel into the absorption tower, the pump that sends the absorption liquid to the spray unit, and the discharge to collect the droplets accompanying the exhaust gas rising from the absorption tower toward the exhaust stack. It has a collection unit provided in the cylinder, a first end and a second end, the first end is connected to a supply pipe upstream of the suction port of the pump, and the second end is the collection unit.
  • a drain pipe is provided which allows the supply pipe and the collection unit to communicate with each other and drains the droplets collected by the collection unit to the supply pipe as drain water.
  • the exhaust gas purification device of another aspect of the present disclosure communicates with the exhaust stack and absorbs sulfur oxides and an absorption tower through which exhaust gas generated by combustion of fossil fuel flows.
  • One or a plurality of first spraying portions for spraying an absorption liquid containing an alkaline component into the absorption tower, a first pump for delivering the absorption liquid to the one or a plurality of first spray portions, and the exhaust from the absorption tower.
  • a collecting portion provided in the exhaust stack for collecting droplets accompanying the exhaust gas rising toward the cylinder, and the exhaust gas from the source of the exhaust gas to the exhaust stack via the absorption tower.
  • a second spraying unit which is arranged upstream of at least one of the one or a plurality of first spraying units in the flow path and sprays the droplets collected by the collecting unit as drain water. Be prepared.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structural example of the exhaust gas purification apparatus 1A which concerns on 1st Embodiment of this disclosure. It is a figure which shows the structural example of the exhaust gas purification apparatus 1B which concerns on the 2nd Embodiment of this disclosure. It is a figure which shows the structural example of the exhaust gas purification apparatus 1C which concerns on 3rd Embodiment of this disclosure. It is a figure which shows the structural example of the exhaust gas purification apparatus of the modification 1. FIG. It is a figure which shows the other configuration example of the exhaust gas purification apparatus of the modification 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an exhaust gas purification device 1A according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the exhaust gas purification device 1A is mounted on a ship 2 that generates propulsive force by burning fossil fuels such as heavy oil or coal.
  • Examples of the engine that generates propulsive force in the ship 2 include an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine, or an external combustion engine including a turbine and a boiler that supplies steam to the turbine.
  • the exhaust gas purification device 1A shown in FIG. 1 is a device that reduces sulfur oxides such as sulfur dioxide contained in exhaust gas generated by combustion of fossil fuels.
  • the exhaust gas whose sulfur oxides have been reduced by the exhaust gas purification device 1A is discharged from the exhaust pipe 3 provided in the chimney (funnel) to the external space, specifically, the atmosphere.
  • the exhaust gas purification device 1A includes an absorption tower 10, a spray unit 20, a supply pipe 30, a water pipe 32, a drain pipe 34 and a drain pipe 36, a tank 40, and a collection unit 50. , A drain pipe 60, a pump 70, and a swirl 80.
  • Exhaust gas generated by burning fossil fuel in the engine of the ship 2 flows into the absorption tower 10 through the exhaust pipe 5.
  • the exhaust pipe 5 is an example of an exhaust pipe that communicates the engine of the ship 2, that is, the source of exhaust gas, with the absorption tower 10.
  • the absorption tower 10 communicates with the exhaust stack 3.
  • the absorption tower 10 may be integrated with the exhaust stack 3.
  • the spray unit 20 includes, for example, a plurality of spray nozzles.
  • the spraying unit 20 sprays the absorbing liquid for absorbing the sulfur oxide contained in the exhaust gas flowing into the absorbing tower 10 into the absorbing tower 10.
  • the ship 2 is a ship navigating in the ocean, and seawater SW is used as an absorbing liquid for absorbing sulfur oxides.
  • the pump 70 sucks the seawater SW around the ship 2 and sends the sucked seawater SW to the spray unit 20.
  • a supply pipe 30 that opens to the bottom of the ship 2 is connected to the suction port of the pump 70.
  • the pump 70 sucks the seawater SW around the ship 2 through the supply pipe 30.
  • One end of the water pipe 32 is connected to the discharge port of the pump 70.
  • the other end of the water pipe 32 is branched into a plurality of branches, each of which is connected to the spray portion 20.
  • the pump 70 sends the seawater SW sucked through the supply pipe 30 to the spray unit 20 via the water pipe 32.
  • the spray unit 20 is provided in three stages in the vertical direction of the absorption tower 10.
  • the inner diameter of the absorption tower 10 cannot be made sufficiently large, and a sufficient number of spray portions 20 may not be provided in the radial direction of the absorption tower 10. .
  • the reason why the spraying portions 20 are provided in three stages in the vertical direction of the absorption tower 10 is that a sufficient number of spraying portions 20 are provided for the entire absorption tower 10 even if the inner diameter of the absorption tower 10 cannot be sufficiently obtained. Is.
  • the number of steps in the vertical direction of the spray portion 20 may be one or two. If it is necessary to further reduce the inner diameter of the absorption tower 10, the number of steps in the spray section 20 in the vertical direction may be four or more.
  • the absorption liquid sprayed into the absorption tower 10 by the spray unit 20 and used for absorbing sulfur dioxide contained in the exhaust gas is drained from the absorption tower 10 to the tank 40 via the drain pipe 34.
  • the liquid drained from the absorption tower 10 via the drain pipe 34 may be referred to as a waste liquid.
  • sulfur oxides in the exhaust gas are absorbed by utilizing the alkaline component (HCO 3- ) contained in the seawater SW. More specifically, when the absorption liquid sprayed by the spray unit 20 comes into contact with the exhaust gas, the sulfur oxides contained in the exhaust gas are absorbed into the absorption liquid. Sulfurous acid ion (HSO 3- ) is generated in the absorption liquid in the process of absorbing sulfur oxides.
  • the absorbed liquid used for absorbing sulfur oxides is oxidized by contact with a large amount of air in the tank 40, and the sulfite ion in the used absorbed liquid is detoxified as sulfate ion (SO 4-2 ) . ..
  • the used absorption liquid that has undergone the oxidation treatment is released into the ocean after adjusting the pH and recovering the dissolved oxygen by neutralization and aeration treatment in the tank 40.
  • the chemical reactions of the absorption, oxidation, and neutralization treatments in the exhaust gas purification device 1A are as follows. Absorption : SO 2 + H 2 O ⁇ H + + HSO 3- Oxidation : HSO 3- + (1/2) O 2 ⁇ H + + SO 4 2- Neutralization : HCO 3- + H + ⁇ H 2 O + CO 2 ⁇
  • the tank 40 is, for example, a gas seal chamber.
  • the waste liquid drained from the drain pipe 34 is stored together with the air.
  • a drainage pipe 36 that opens to the bottom of the ship 2 projects into the internal space of the tank 40.
  • the waste liquid stored in the tank 40 is discharged to the ocean through the drain pipe 36 after being inspected for pH and dissolved oxygen amount by the water treatment system 4.
  • the exhaust gas purification device 1A of the present embodiment is an open-loop type exhaust gas purification device that disposes of the used absorption liquid for absorbing sulfur oxides contained in the exhaust gas without reusing it.
  • the sea navigating by the ship 2 equipped with the exhaust gas purification device 1A serves as an external water source for the absorbing liquid.
  • a valve that opens and closes under the control of the water treatment system 4 is provided at the upper end of the drainage pipe 36.
  • the water treatment system 4 opens the valve at the upper end of the drain pipe 36 when the pH of the liquid stored in the tank 40 and the amount of dissolved oxygen satisfy a predetermined reference value.
  • the valve at the upper end of the drain pipe 36 is open, the liquid exceeding the height of the drain pipe 36 protruding into the internal space of the tank 40 is discharged to the ocean outside the ship 2 through the drain pipe 36. ..
  • the pH and the amount of dissolved oxygen have predetermined reference values, which are determined according to the sea area in which the ship 2 is navigating.
  • the exhaust gas flowing into the absorption tower 10 comes into contact with the absorption liquid sprayed by the spray unit 20, absorbs and removes at least a part of the sulfur oxide contained therein, and then rises toward the exhaust stack 3.
  • the exhaust gas in which at least a part of the sulfur oxide is absorbed is referred to as a treated exhaust gas.
  • the swirl 80 is a guide blade that applies centrifugal force to the treated exhaust gas rising from the absorption tower 10 toward the exhaust stack 3.
  • the swirl 80 is provided at the boundary between the absorption tower 10 and the exhaust stack 3. That is, in the present embodiment, the portion below the swirl 80 is the absorption tower 10, and the portion above the swirl 80 is the exhaust stack 3.
  • the treated exhaust gas is given centrifugal force by rising along the swirl 80, and rises along the inner surface of the exhaust stack 3.
  • the treated exhaust gas rising along the inner surface of the exhaust stack 3 may be accompanied by droplets of an unused absorption liquid or a used absorption liquid. ..
  • the collecting unit 50 is for separating the droplets from the treated exhaust gas accompanying the droplets. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the collecting portion 50 is provided at the upper end portion of the exhaust stack 3, but may be provided at a position below the upper end portion of the exhaust stack 3 and above the swirl 80.
  • the collecting unit 50 has an opening that opens on the inner surface of the exhaust gas cylinder 3, and collects droplets that rise along the inner surface of the exhaust gas cylinder 3 together with the treated exhaust gas through the opening portion.
  • the drain pipe 60 has a first end connected to the supply pipe 30 and a second end connected to the collection unit 50. As shown in FIG. 1, the supply pipe 30 upstream of the suction port of the pump 70 and the collection unit 50 communicate with each other via the drain pipe 60. The drain pipe 60 drains the droplets collected by the collecting unit 50 to the supply pipe 30 as drain water. The drain water drained from the drain pipe 60 is sent out to the spray unit 20 via the water supply pipe 32 together with the seawater sucked up by the pump 70 through the supply pipe 30, and is used again as an absorbing liquid.
  • the inner diameter of the supply pipe 30 is constant, but the inner diameter of the portion to which the drain pipe 60 is connected may be smaller than the inner diameter of the other portion.
  • the seawater in the vicinity of the opening of the drain pipe 60 becomes a high-speed low-pressure fluid, and the supply pipe is supplied from the drain pipe 60. It becomes possible to efficiently draw the drain water into 30, and it is possible to improve the mixing property of the drawn drain water and the seawater.
  • the drain water is used again as an absorbing liquid.
  • the drain water may contain an unused absorbing liquid, and the unused alkaline component contained in the drain water is reused for absorbing the sulfur oxide contained in the exhaust gas.
  • the utilization efficiency of the alkaline component contained in the absorption liquid is improved.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the exhaust gas purification device 1B according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the exhaust gas purification device 1B of the present embodiment is an open-loop type exhaust gas purification device like the exhaust gas purification device 1A.
  • FIG. 2 the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as those in FIG.
  • the first difference is that it has a degassing mechanism 90, a tank 100, a pump 110, and a spray unit 120.
  • the second difference is that the collection unit 50 and the tank 100 communicate with each other via the drain pipe 60.
  • the degassing mechanism 90 is provided in the upper part of the drain pipe 60, that is, in the vicinity of the connection portion between the drain pipe 60 and the collecting portion 50.
  • the degassing mechanism 90 communicates the drain pipe 60 with the external space. Since a gas venting mechanism 90 for communicating the drain pipe 60 to the external space is provided near the connection portion between the drain pipe 60 and the collecting portion 50, in the exhaust gas purification device 1B, the gas venting mechanism is provided from the inlet portion of the drain pipe 60. A flow of exhaust gas toward 90 is generated, and the collection of droplets by the collection unit 50 can be promoted.
  • the exhaust gas purifying device 1B of the present embodiment it becomes possible to efficiently collect the droplets by the collecting unit 50 as compared with the exhaust gas purifying device 1A of the first embodiment.
  • the exhaust gas purifying device 1A may be provided with the degassing mechanism 90.
  • Drain water drained from the drain pipe 60 is stored in the tank 100.
  • the pump 110 sucks out the drain water stored in the tank 100 and sends it out to the spray unit 120.
  • the pump 110 in the exhaust gas purification device 1B is an example of the second pump in the present disclosure
  • the pump 70 is an example of the first pump in the present disclosure.
  • the spray unit 120 sprays the drain water sent out from the pump 110 into the absorption tower 10 as an absorption liquid for absorbing sulfur oxides.
  • the spray unit 120 is an example of the second spray unit in the present disclosure
  • the spray unit 20 is an example of the first spray unit in the present disclosure.
  • the exhaust gas purification device 1B has three spray units 20 and one spray unit 120. Then, the spray unit 120 is located on the upstream side of the middle and upper spray units 20 in the flow path of the exhaust gas from the exhaust gas source to the exhaust pipe 3 via the absorption tower 10, that is, on the side closer to the exhaust gas source. It will be provided.
  • the exhaust gas rising in the vicinity of the spraying portion 120 passes through the absorption of sulfur oxides by the absorbing liquid sprayed by the lower spraying portion 20. For this reason, the sulfur oxides contained in the exhaust gas rising near the spray unit 120 are reduced by the amount absorbed by the absorption liquid sprayed by the lower spray unit 20, but in the first embodiment, the upper spray is used.
  • the exhaust gas containing more sulfur oxides than the exhaust gas rising near the spray portion 20 in the upper stage is sprayed with the drain water as an absorbing liquid by the spray portion 120, so that the drain water remains in the drain water.
  • Alkaline components can be effectively used.
  • the utilization efficiency of the alkaline component contained in the absorbing liquid is improved in the exhaust gas purification device that absorbs the sulfur oxide contained in the exhaust gas by using the absorbing liquid containing the alkaline component.
  • the exhaust gas purifying device 1B of the present embodiment has a degassing mechanism 90 above the drain pipe 60, but the degassing mechanism 90 may be omitted. This is because even if the degassing mechanism 90 is omitted, the efficiency of utilizing the alkaline component contained in the absorbing liquid is still improved.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the exhaust gas purification device 1C according to the third embodiment of the present disclosure.
  • the exhaust gas purification device 1C of the present embodiment is also an open-loop type exhaust gas purification device like the exhaust gas purification device 1B.
  • the same components as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals as those in FIG.
  • the difference in the configuration between the exhaust gas purification device 1C and the exhaust gas purification device 1B is that the spray portion 120 is in the path of the exhaust gas from the absorption tower 10 to the exhaust pipe 3. However, it is provided on the upstream side of the three spraying portions 20, specifically, in the exhaust pipe 5 that communicates the exhaust gas generation source and the absorption tower 10.
  • the exhaust gas arriving near the spray unit 120 in the exhaust gas purification device 1C contains high-concentration sulfur oxides because the absorption liquid sprayed by the spray unit 20 does not absorb the sulfur oxides.
  • the alkaline component remaining in the drain water can be effectively used.
  • the exhaust gas purification device that absorbs sulfur oxides contained in the exhaust gas by using the absorbing liquid containing the alkaline component the utilization efficiency of the alkaline component contained in the absorbing liquid is improved.
  • the degassing mechanism 90 can be omitted in this embodiment as well.
  • the exhaust gas purification device 1A in the first embodiment is an open-loop type exhaust gas purification device that takes in the seawater SW that plays the role of an absorption liquid from the periphery of the ship 2 and discharges the used absorption liquid to the outside of the ship 2. .
  • the technical features of the first embodiment may be adopted for a closed-loop type exhaust gas purifying device having a collecting portion and a drain pipe.
  • the technical features of the second or third embodiment may be adopted in a closed-loop type exhaust gas purification device having a collecting portion and a drain pipe. This is because even in the closed-loop type exhaust gas purification device, it may not be possible to use up the alkaline component contained in the absorbing liquid.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of adoption of the technical features of the first embodiment in a closed-loop type exhaust gas purification device having a collecting portion and a drain pipe.
  • the exhaust gas purification device 1D a certain amount of absorbing liquid is stored in the tank 40 in advance.
  • the supply pipe 30 is connected to the tank 40.
  • the pump 70 sucks the absorbing liquid stored in the tank 40 through the supply pipe 30 and sends it out to the spraying unit 20 via the water pipe 32.
  • the exhaust gas purification device 1D shown in FIG. 5 is not provided with the drain pipe 36, and the used absorption liquid returned to the tank 40 is reused as the absorption liquid after being neutralized and aerated.
  • the drain water is a tank as in the exhaust gas purification device 1A of the first embodiment. It is used to absorb sulfur oxides together with the water absorbing liquid drawn from 40. Therefore, the alkaline component remaining in the drain water can be used for absorption of sulfur oxides.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of adoption of the technical features of the first embodiment in the exhaust gas purification device of the hybrid system.
  • the exhaust gas purification device 1E shown in FIG. 5 includes a supply pipe 30a, a supply pipe 30b, a supply pipe 30c, and a switching valve 38.
  • the supply pipe 30a opens at the bottom of the ship 2.
  • the supply pipe 30b is connected to the tank 40.
  • Each of the supply pipe 30a and the supply pipe 30b is connected to the supply pipe 30c via the switching valve 38.
  • the supply pipe 30c is connected to the suction port of the pump 70, and the drain pipe 60 is connected to the supply pipe 30c.
  • the switching valve 38 is a three-way valve.
  • the exhaust gas purification device 1E by switching the switching valve 38, either one of the supply pipe 30a and the supply pipe 30b communicates with the suction port of the pump 70 via the supply pipe 30c.
  • the exhaust gas purification device 1E functions as an open-loop type exhaust gas purification device.
  • the exhaust gas purification device 1E functions as a closed-loop type exhaust gas purification device.
  • the exhaust gas can be purified by the open loop type in the sea area where the drainage regulation to the ocean is loose, while the exhaust gas can be purified by the closed loop type in the sea area where the drainage regulation is strict.
  • the open ocean is an example of a sea area where drainage regulations are loose.
  • a coastal sea area is an example of a sea area where drainage regulations are strict.
  • the exhaust gas purification device 1E shown in FIG. 5 may be modified to have a configuration in which the supply pipe 30b is connected to the supply pipe 30a via a switching valve. This configuration may be modified to a configuration in which a second pump separate from the pump 70 is further provided, and seawater sucked by the second pump is injected into the tank 40 via the supply pipe 30b.
  • a configuration in which the supply pipe 30b is connected to the water supply pipe 32 is also conceivable, but in the configuration in which the supply pipe 30b is connected to the water supply pipe 32, a pump for delivering the absorption liquid from the supply pipe 30b to the water supply pipe 32 is provided in the supply pipe 30b. Is required.
  • the ship 2 in each of the above embodiments is a ship navigating in the ocean, but may be a vessel navigating in a freshwater area.
  • sodium hydroxide, magnesium hydroxide, or the like may be added to the water sucked from the periphery of the ship 2 to replenish the alkaline component.
  • the absorption liquid in the present disclosure is not limited to seawater, and may be an alkaline aqueous solution containing an alkaline component.
  • the alkaline component is not limited to HCO 3- .
  • the tank 100 and the pump 110 are provided at the same height, but the tank 100 may be provided at a position higher than the pump 110. This is to reduce the load on the pump 110 when the drain water is sucked out from the tank 100.
  • the drain water collected by the collecting unit 50 is stored in the tank 100, and the drain water stored in the tank 100 is sucked out by the pump 110 and sent out to the spraying unit 120. ..
  • the tank 100 and the pump 110 may be omitted, and the collection unit 50 and the spray unit 120 may be communicated with each other via the drain pipe 60. In short, the drain water collected by the collecting unit 50 may be sprayed onto the spraying unit 120.
  • One aspect of the exhaust gas purification apparatus of the present disclosure includes an absorption tower, a spray section, a pump, a collection section, and a drain pipe.
  • Exhaust gas generated by the combustion of fossil fuels flows into the absorption tower.
  • the absorption tower communicates with the exhaust pipe that discharges the exhaust gas with reduced sulfur oxides to the external space.
  • the spraying unit sprays an absorbing liquid containing an alkaline component for absorbing sulfur oxides into the absorption tower.
  • the pump sends the absorbing liquid to the spraying part.
  • the collecting unit is provided in the exhaust stack to collect the droplets accompanying the exhaust gas rising from the absorption tower toward the exhaust stack.
  • the drain pipe communicates the supply pipe upstream of the suction port of the pump with the collection part.
  • the drain pipe uses the droplets collected by the collection unit as drain water and drains them to the supply pipe upstream of the suction port of the pump. According to the exhaust gas purification device of this embodiment, the utilization efficiency of the alkaline component contained in the absorbing liquid is improved.
  • the inner diameter of the portion of the supply pipe upstream of the suction port of the pump to which the drain pipe is connected may be smaller than the inner diameter of the other portion of the supply pipe. According to the exhaust gas purification device of this embodiment, the drain water can be efficiently drawn into the supply pipe, and the mixing property of the drawn drain water and the absorbing liquid can be improved.
  • a more preferable embodiment of the exhaust gas purification device includes a first drainage pipe, a tank, and a second drainage pipe.
  • the first drain pipe drains the absorption liquid sprayed into the absorption tower by the spray unit from the absorption tower.
  • the drainage pipe 34 in the first embodiment is an example of the first drainage pipe.
  • the tank stores the absorbing liquid drained from the first drain pipe.
  • the tank corresponds to the tank 40 in each of the above embodiments.
  • the second drain pipe drains the absorbed liquid stored in the tank to an external water source.
  • the drainage pipe 36 in the first embodiment is an example of the second drainage pipe.
  • the exhaust gas purification device of this embodiment water sucked from an external water source by a pump is used as the absorption liquid, and the used absorption liquid is stored in the tank and then drained through the second drain pipe. That is, the exhaust gas purification device of this embodiment is an open loop type. As described above, according to this aspect, in the open loop type exhaust gas purification device that absorbs the sulfur oxide contained in the exhaust gas by using the absorbing liquid containing the alkaline component, the utilization efficiency of the alkaline component contained in the absorbing liquid is improved. do.
  • the exhaust gas purification device includes a drain pipe for draining the absorption liquid sprayed into the absorption tower by the spray unit from the absorption tower, and a tank for storing the absorption liquid drained from the drain pipe.
  • the pump sucks the absorbed liquid stored in the tank and sends it out to the spraying part.
  • the exhaust gas purification device of this embodiment is a closed loop type.
  • the closed-loop type exhaust gas purification device that absorbs sulfur oxides contained in the exhaust gas by using the absorbing liquid containing the alkaline component, the utilization efficiency of the alkaline component contained in the absorbing liquid is improved. do.
  • the exhaust gas purification device of another aspect of the present disclosure includes an absorption tower, one or more first spraying parts, a first pump, a collecting part, and a second spraying part.
  • Exhaust gas generated by the combustion of fossil fuels flows into the absorption tower.
  • the absorption tower communicates with the exhaust pipe that discharges the exhaust gas with reduced sulfur oxides to the external space.
  • One or a plurality of first spray units spray an absorption liquid containing an alkaline component for absorbing sulfur oxides into the absorption tower.
  • the first pump sends the absorption liquid to the one or a plurality of first spraying portions.
  • the collecting unit is provided in the exhaust stack in order to collect droplets accompanying the exhaust gas rising from the absorption tower toward the exhaust stack.
  • the second spray unit is located upstream of at least one of the one or a plurality of first spray units in the flow path of the exhaust gas from the source of the exhaust gas to the exhaust stack via the absorption tower. Be placed.
  • the second spraying unit sprays the droplets collected by the collecting unit as drain water.
  • the alkaline component remaining in the drain water can be effectively used, so that the utilization efficiency of the alkaline component is improved.
  • the exhaust gas purification device includes a drain pipe for draining the drain water, a tank for storing the drain water drained from the drain pipe, and the drain water stored in the tank to the two spraying portions.
  • a second pump to deliver may be provided.
  • the second spray unit may be arranged inside the absorption tower.
  • the exhaust gas purifying device of another preferred embodiment includes an exhaust pipe that communicates the exhaust gas source and the absorption tower, and the second spraying portion may be installed in the exhaust pipe.
  • Exhaust gas purification device 2 ... Ship, 3 ... Exhaust pipe, 4 ... Water treatment system, 5 ... Exhaust pipe, 10 ... Absorption tower, 20, 120 ... Spray part, 30 ... Supply pipe, 32 ... Water pipe, 34, 36 ... Drain pipe, 40, 100 ... Tank, 50 ... Collection part, 60 ... Drain pipe, 70, 110 ... Pump, 80 ... Swala, 90 ... Degassing mechanism.

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Abstract

海洋を航行する船舶に搭載される排ガス浄化装置は、吸収塔、噴霧部、ポンプ、捕集部、及びドレイン管を備える。吸収塔は排気筒に連通する。吸収塔には排気管を介して排ガスが流入する。噴霧部は、硫黄酸化物を吸収するためのアルカリ成分を含む吸収液を吸収塔内に噴霧する。ポンプは供給管を介して海水を吸引し、吸収液として噴霧部へ送り出す。捕集部は排気筒に設けられ、吸収塔から排気筒に向かって上昇する排ガスに同伴する液滴を捕集する。ドレイン管は捕集部と供給管を連通させ、捕集部により捕集される液滴をドレイン水として供給管へ排水する。

Description

排ガス浄化装置
　本開示は、石炭又は重油等の化石燃料の燃焼により発生する排ガスに含まれる硫黄酸化物を低減させる排ガス浄化装置に関する。
　化石燃料の燃焼により発生する排ガスに含まれる硫黄酸化物を低減させる排ガス浄化装置の一例としてはアルカリ成分を含む吸収液を用いる装置が挙げられる。吸収液を用いる排ガス浄化装置は、オープンループ型とクローズドループ型とに大別される。オープンループ型の排ガス浄化装置では、硫黄酸化物の吸収に使用済みの吸収液はタンク等に貯留され、その後廃棄される。クローズドループ型の排ガス浄化装置では、使用済の吸収液はタンク等に貯留され、吸収液として再利用される。
　特許文献１には、クローズドループ型の排ガス浄化装置が開示されている。特許文献１に開示の排ガス浄化装置は煙突と一体の吸収塔を有する。吸収塔の内部には、吸収塔に流入する排ガスに吸収液を噴霧するスプレーノズルが配置される。
特開平１１－１５１４２６号公報
　排ガス浄化装置を、例えば、船舶に設置する場合、排ガス浄化装置の設置に割り当て可能なスペースに制限がある。この場合、吸収塔の内径を十分に大きく取れず、十分な個数のスプレーノズルを吸収塔の径方向に設けられない可能性がある。吸収塔の内径を十分に大きく取れない場合には、吸収塔の高さ方向にスプレーノズルを複数段設けることで、十分な個数のスプレーノズルを確保できる。
　しかし、スプレーノズルを吸収塔の高さ方向に複数段設けると、上方の段に設けられたスプレーノズル付近に上昇してくる排ガスは下方の段に設けられたスプレーノズルから噴霧された吸収液による硫黄酸化物の吸収を経ている。このため、上方の段に設けられたスプレーノズル付近に上昇してくる排ガスでは硫黄酸化物の濃度が低下している。硫黄酸化物の濃度が低いとアルカリ成分との反応性が低下し、上方の段に設けられたスプレーノズルから噴霧される吸収液に含まれるアルカリ成分の一部だけが硫黄酸化物の吸収に利用され、吸収液に含まれる全てのアルカリ成分を利用しきれない、という問題が発生する。また、排ガスに含まれる硫黄酸化物の濃度が低い場合には、スプレーノズルが一段である場合にも、吸収液に含まれる全てのアルカリ成分を利用しきれないという問題が発生し得る。
　本開示は以上に説明した課題に鑑みて為されたものであり、アルカリ成分を含む吸収液を用いて、排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収する排ガス浄化装置において、吸収液に含まれるアルカリ成分の利用効率を向上する技術を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために本開示の排ガス浄化装置は、排気筒に連通し、化石燃料の燃焼により発生する排ガスが流入する吸収塔と、硫黄酸化物を吸収するためのアルカリ成分を含む吸収液を前記吸収塔内に噴霧する噴霧部と、前記噴霧部へ前記吸収液を送り出すポンプと、前記吸収塔から前記排気筒に向かって上昇する排ガスに同伴する液滴を捕集するために前記排気筒に設けられる捕集部と、第１端および第２端を有し、前記第１端が前記ポンプの吸引口よりも上流の供給管に接続されるとともに前記第２端が前記捕集部に接続されることにより、前記供給管と前記捕集部とが連通し、前記捕集部により捕集される液滴をドレイン水として前記供給管へ排水するドレイン管と、を備える。
　また、上記課題を解決するために本開示の別の態様の排ガス浄化装置は、排気筒に連通し、化石燃料の燃焼により発生する排ガスが流入する吸収塔と、硫黄酸化物を吸収するためのアルカリ成分を含む吸収液を前記吸収塔内に噴霧する１又は複数の第１噴霧部と、前記１又は複数の第１噴霧部へ前記吸収液を送り出す第１ポンプと、前記吸収塔から前記排気筒に向かって上昇する排ガスに同伴する液滴を捕集するために前記排気筒に設けられる捕集部と、前記排ガスの発生源から前記吸収塔を経由して前記排気筒に至る前記排ガスの流路において前記１又は複数の第１噴霧部のうちの少なくとも１つよりも上流側に配置され、前記捕集部により捕集される液滴をドレイン水として噴霧する第２噴霧部と、を備える。
本開示の第１実施形態に係る排ガス浄化装置１Ａの構成例を示す図である。 本開示の第２実施形態に係る排ガス浄化装置１Ｂの構成例を示す図である。 本開示の第３実施形態に係る排ガス浄化装置１Ｃの構成例を示す図である。 変形例１の排ガス浄化装置の構成例を示す図である。 変形例１の排ガス浄化装置の他の構成例を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本開示に係る実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法及び縮尺は実際のものと適宜異なる。また、以下に記載する実施形態は、本開示の好適な具体例である。このため、以下の実施形態には、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかし、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
１．第１実施形態
　図１は、本開示の第１実施形態に係る排ガス浄化装置１Ａの構成例を示す図である。排ガス浄化装置１Ａは、重油又は石炭等の化石燃料を燃焼させて推進力を発生させる船舶２に搭載される。船舶２において推進力を発生される機関としては、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジン等の内燃機関、或いはタービンとタービンに蒸気を供給するボイラとを含む外燃機関が挙げられる。図１に示す排ガス浄化装置１Ａは、化石燃料の燃焼により発生する排ガスに含まれる二酸化硫黄等の硫黄酸化物を低減させる装置である。排ガス浄化装置１Ａにより硫黄酸化物を低減済の排ガスは、煙突（funnel）に設けられる排気筒３から、外部空間、具体的には大気中、へ放出される。
　図１に示すように、排ガス浄化装置１Ａは、吸収塔１０と、噴霧部２０と、供給管３０と、送水管３２と、排水管３４及び排水管３６と、タンク４０と、捕集部５０と、ドレイン管６０と、ポンプ７０と、スワラ８０と、を備える。吸収塔１０には、船舶２の機関にて化石燃料を燃焼させることにより発生する排ガスが排気管５を介して流入する。排気管５は、船舶２の機関、即ち排ガスの発生源と、吸収塔１０とを連通させる排気管の一例である。吸収塔１０は、排気筒３に連通する。吸収塔１０は排気筒３と一体であってもよい。
　噴霧部２０は、例えば、複数のスプレーノズルを備える。噴霧部２０は、吸収塔１０に流入する排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収するための吸収液を吸収塔１０内に噴霧する。本実施形態では、船舶２は海洋を航行する船舶であり、硫黄酸化物を吸収するための吸収液として海水ＳＷが利用される。
　ポンプ７０は、船舶２の周囲の海水ＳＷを吸引し、吸引した海水ＳＷを噴霧部２０へ送り出す。ポンプ７０の吸引口には、船舶２の船底に開口する供給管３０が接続される。ポンプ７０は、供給管３０を介して船舶２の周囲の海水ＳＷを吸引する。ポンプ７０の吐出口には送水管３２の一端が接続される。送水管３２の他端は複数に分岐し、各々噴霧部２０に接続される。ポンプ７０は、供給管３０を介して吸引した海水ＳＷを送水管３２を介して噴霧部２０へ送り出す。
　本実施形態の排ガス浄化装置１Ａでは、噴霧部２０は吸収塔１０の鉛直方向に三段に設けられる。船舶では搭載する機器に対して割り当て可能なスペースに制限があり、吸収塔１０の内径を十分に大きく取れず、十分な個数の噴霧部２０を吸収塔１０の径方向に設けられない場合がある。噴霧部２０を吸収塔１０の鉛直方向に三段に設けたのは、吸収塔１０の内径を十分に取れない場合であっても、吸収塔１０全体として十分な個数の噴霧部２０を設けるためである。従って、吸収塔１０の内径を十分に大きくとれる場合には噴霧部２０の鉛直方向の段数を一段又は二段にしてもよい。また、吸収塔１０の内径を更に小さくする必要がある場合には、噴霧部２０の鉛直方向の段数を四段以上にしてもよい。
　噴霧部２０により吸収塔１０内に噴霧され、排ガスに含まれる二酸化硫黄の吸収に利用された吸収液は、排水管３４を介して吸収塔１０からタンク４０へ排水される。以下では、排水管３４を介して吸収塔１０から排水される液体のことを廃液と呼ぶ場合がある。
　本実施形態の排ガス浄化装置１Ａでは、海水ＳＷ中に含まれるアルカリ成分（ＨＣＯ３ －）を利用して排ガス中の硫黄酸化物の吸収が行われる。より詳細には、噴霧部２０により噴霧された吸収液と排ガスとが接触すると、排ガスに含まれる硫黄酸化物は吸収液中に吸収される。硫黄酸化物を吸収する過程で吸収液中には亜硫酸イオン（ＨＳＯ３ －）が発生する。硫黄酸化物の吸収に使用済の吸収液はタンク４０内で大量の空気と接触することで酸化され、使用済みの吸収液中の亜硫酸イオンは硫酸イオン（ＳＯ４ ２－）として無害化される。酸化処理を経た使用済の吸収液はタンク４０内で中和及び曝気処理によりｐＨの調整及び溶存酸素の回復を経て海洋へ放出される。なお、排ガス浄化装置１Ａにおける吸収、酸化、及び中和の各処理の化学反応は以下の通りである。
　吸収：ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋ＨＳＯ３ －
　酸化：ＨＳＯ３ －＋（１／２）Ｏ２→Ｈ＋＋ＳＯ４ ２－
　中和：ＨＣＯ３ －＋Ｈ＋→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑
　タンク４０は例えばガスシールチャンバである。タンク４０には、排水管３４から排水される廃液が空気と共に貯留される。また、タンク４０の内部空間には、船舶２の船底に開口する排水管３６が突出する。タンク４０に貯留される廃液は、水処理システム４によるｐＨ及び溶存酸素量の検査を経て排水管３６を介して海洋へ放出される。つまり、本実施形態の排ガス浄化装置１Ａは、排ガスに含まれる硫黄酸化物の吸収に使用済の吸収液を再利用せずに廃棄するオープンループ型の排ガス浄化装置である。排ガス浄化装置１Ａを搭載する船舶２が航行する海は吸収液の外部水源となる。
　図１では詳細な図示を省略したが、排水管３６の上端には水処理システム４による制御の下で開閉する弁が設けられる。水処理システム４は、タンク４０に貯留されている液体のｐＨ及び溶存酸素量が所定の基準値を満たしている場合に排水管３６の上端の弁を開く。排水管３６の上端の弁が開いた状態では、タンク４０の内部空間に突出する排水管３６の高さを上回る分の液体は、排水管３６を介して船舶２の外部の海洋へ放出される。なお、ｐＨ及び溶存酸素量が所定の基準値については船舶２が航行する海域に応じて定められる。
　吸収塔１０に流入した排ガスは、噴霧部２０により噴霧される吸収液と接触し、含有する硫黄酸化物の少なくとも一部を吸収除去された後、排気筒３に向かって上昇する。以下では、硫黄酸化物の少なくとも一部を吸収された排ガスを処理済排ガスと呼ぶ。スワラ８０は、吸収塔１０から排気筒３に向かって上昇する処理済排ガスに遠心力を与えるガイド翼である。スワラ８０は吸収塔１０と排気筒３との境界に設けられる。つまり、本実施形態では、スワラ８０以下の部分が吸収塔１０であり、スワラ８０より上の部分が排気筒３である。処理済排ガスは、スワラ８０に沿って上昇することにより遠心力を与えられ、排気筒３の内面に沿って上昇する。
　吸収塔１０に流入する排ガスの流速が速い場合、排気筒３の内面に沿って上昇する処理済排ガスには、未使用の吸収液又は使用済の吸収液等の液滴が同伴する場合がある。捕集部５０は、液滴を同伴する処理済排ガスから液滴を分離するためのものである。図１に示すように、本実施形態では、捕集部５０は排気筒３の上端部に設けられるが、排気筒３の上端部以下、かつ、スワラ８０より上方の位置に設けられればよい。捕集部５０は排気筒３の内面に開口する開口部を有し、処理済排ガスと共に排気筒３の内面に沿って上昇する液滴を当該開口部を介して捕集する。
　ドレイン管６０は、供給管３０に接続される第１端と、捕集部５０に接続される第２端と、を有する。図１に示すように、ドレイン管６０を介して、ポンプ７０の吸引口よりも上流の供給管３０と、捕集部５０と、が連通する。ドレイン管６０は、捕集部５０により捕集される液滴をドレイン水として供給管３０へ排水する。ドレイン管６０から排水されるドレイン水は、供給管３０を介してポンプ７０により吸い上げられる海水と共に、送水管３２を介して噴霧部２０へ送り出され、再度、吸収液として利用される。本実施形態では、供給管３０の内径は一定であるが、ドレイン管６０が接続される部分の内径が他の部分の内径よりも小さくなっていてもよい。供給管３０におけるドレイン管６０の接続される部分の内径を他の部分の内径よりも小さくするエゼクタ構造とすることでドレイン管６０の開口付近における海水は高速低圧流体となり、ドレイン管６０から供給管３０へ効率よくドレイン水を引き込むことが可能になり、引き込んだドレイン水と海水との混合性を向上させることができる。
　本実施形態の排ガス浄化装置１Ａでは、ドレイン水は再度吸収液として利用される。ドレイン水は未使用の吸収液を含む場合があり、ドレイン水に含まれる未使用のアルカリ成分は排ガスに含まれる硫黄酸化物の吸収に再度利用される。このように、本実施形態の排ガス浄化装置１Ａによれば、吸収液に含まれるアルカリ成分の利用効率が向上する。
２．第２実施形態
　図２は、本開示の第２実施形態に係る排ガス浄化装置１Ｂの構成例を示す図である。本実施形態の排ガス浄化装置１Ｂは、排ガス浄化装置１Ａと同様にオープンループ型の排ガス浄化装置である。図２では、図１におけるものと同じ構成要素には図１におけるものと同一の符号が付されている。図２と図１とを対比すれば明らかなように、排ガス浄化装置１Ｂと排ガス浄化装置１Ａとの構成の相違点は以下の２点である。第１の相違点は、ガス抜き機構９０、タンク１００、ポンプ１１０、及び噴霧部１２０を有する点である。第２の相違点は、ドレイン管６０を介して捕集部５０とタンク１００とが連通している点である。
　ガス抜き機構９０は、ドレイン管６０の上部、即ちドレイン管６０と捕集部５０との接続部分付近に設けられる。ガス抜き機構９０は、ドレイン管６０を外部空間へ連通させる。ドレイン管６０と捕集部５０との接続部分付近にドレイン管６０を外部空間に連通させるガス抜き機構９０が設けられているため、排ガス浄化装置１Ｂでは、ドレイン管６０の入口部からガス抜き機構９０に向かう排ガスの流れが発生し、捕集部５０による液滴の捕集を促進させることができる。つまり、本実施形態の排ガス浄化装置１Ｂによれば、第１実施形態の排ガス浄化装置１Ａに比較して捕集部５０による液滴の捕集を効率よく行うことが可能になる。なお、排ガス浄化装置１Ａにガス抜き機構９０を設けても勿論よい。
　タンク１００には、ドレイン管６０から排水されるドレイン水が貯留される。ポンプ１１０は、タンク１００に貯留されるドレイン水を吸い出し、噴霧部１２０へと送り出す。排ガス浄化装置１Ｂにおけるポンプ１１０は本開示における第２ポンプの一例であり、ポンプ７０は本開示における第１ポンプの一例である。
　噴霧部１２０は、ポンプ１１０から送り出されるドレイン水を、硫黄酸化物を吸収するための吸収液として吸収塔１０内へ噴霧する。噴霧部１２０は本開示における第２噴霧部の一例であり、噴霧部２０は本開示における第１噴霧部の一例である。
　図２に示すように、排ガス浄化装置１Ｂは、３つの噴霧部２０と、１つの噴霧部１２０と、を有する。そして、噴霧部１２０は、排ガスの発生源から吸収塔１０を経由して排気筒３に至る排ガスの流路において中段及び上段の噴霧部２０よりも上流側、即ち排ガスの発生源に近い側に設けられる。噴霧部１２０付近に上昇してくる排ガスは下段の噴霧部２０により噴霧される吸収液による硫黄酸化物の吸収を経ている。このため、噴霧部１２０付近に上昇してくる排ガスに含まれる硫黄酸化物は下段の噴霧部２０により噴霧される吸収液による吸収の分だけ減少しているが、第１実施形態において上段の噴霧部２０付近に上昇してくる排ガスに含まれる硫黄酸化物よりは多い。第１実施形態において上段の噴霧部２０付近に上昇してくる排ガスよりも多くの硫黄酸化物を含む排ガスに対して、噴霧部１２０によりドレイン水を吸収液として噴霧することで、ドレイン水に残っているアルカリ成分を有効に利用することができる。
　以上説明したように本実施形態によっても、アルカリ成分を含む吸収液を用いて排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収する排ガス浄化装置において、吸収液に含まれるアルカリ成分の利用効率が向上する。なお、本実施形態の排ガス浄化装置１Ｂはドレイン管６０の上部にガス抜き機構９０を有するが、ガス抜き機構９０は省略されてもよい。ガス抜き機構９０が省略されても、吸収液に含まれるアルカリ成分の利用効率が向上することに変わりはないからである。
３．第３実施形態
　図３は、本開示の第３実施形態に係る排ガス浄化装置１Ｃの構成例を示す図である。本実施形態の排ガス浄化装置１Ｃも、排ガス浄化装置１Ｂと同様にオープンループ型の排ガス浄化装置である。図３では、図２におけるものと同じ構成要素には図２におけるものと同一の符号が付されている。図３と図２とを対比すれば明らかなように、排ガス浄化装置１Ｃと排ガス浄化装置１Ｂとの構成の相違点は、吸収塔１０を経て排気筒３に至る排ガスの経路において、噴霧部１２０が、３つの噴霧部２０よりも上流側、具体的には、排ガスの発生源と吸収塔１０とを連通させる排気管５に設けられている点である。
　排ガス浄化装置１Ｃにおいて噴霧部１２０付近に到来する排ガスは、噴霧部２０により噴霧される吸収液による硫黄酸化物の吸収を経ていないため、高濃度の硫黄酸化物を含む。このように高濃度の硫黄酸化物を含む排ガスに対して、噴霧部１２０によりドレイン水を吸収液として噴霧することで、ドレイン水に残っているアルカリ成分を有効に利用することができる。本実施形態によっても、アルカリ成分を含む吸収液を用いて排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収する排ガス浄化装置において、吸収液に含まれるアルカリ成分の利用効率が向上する。なお、本実施形態においてもガス抜き機構９０を省略可能であることは勿論である。
４．変形例
　以上の各実施態様は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は相矛盾しない限り適宜に併合され得る。
４－１．変形例１
　上記第１実施形態における排ガス浄化装置１Ａは、吸収液の役割を果たす海水ＳＷを船舶２の周囲から取り込み、使用済み吸収液を船舶２の外部へ放出するオープンループ型の排ガス浄化装置であった。しかし、捕集部及びドレイン管を有するクローズドループ型の排ガス浄化装置に第１実施形態の技術的特徴を採用してもよい。同様に、第２実施形態又は第３実施形態の技術的特徴を、捕集部及びドレイン管を有するクローズドループ型の排ガス浄化装置に採用してもよい。クローズドループ型の排ガス浄化装置においても、吸収液に含まれるアルカリ成分を使いきることができない場合があることは同様だからである。
　図４は、捕集部及びドレイン管を有するクローズドループ型の排ガス浄化装置への第１実施形態の技術的特徴の採用例を示す図である。排ガス浄化装置１Ｄでは、一定量の吸収液がタンク４０に予め貯留されている。図５に示す排ガス浄化装置１Ｄでは、供給管３０はタンク４０に接続される。ポンプ７０は、タンク４０に貯留されている吸収液を供給管３０を介して吸引し、送水管３２を介して噴霧部２０へ送り出す。図５に示す排ガス浄化装置１Ｄには排水管３６は設けられておらず、タンク４０に戻された使用済の吸収液は、中和及び曝気を経て吸収液として再利用される。図５に示す排ガス浄化装置１Ｄにおいても、ドレイン管６０を介して捕集部５０と供給管３０とが連通しているため、第１実施形態の排ガス浄化装置１Ａと同様に、ドレイン水はタンク４０から引き込んだ吸水液と共に硫黄酸化物の吸収に利用される。このため、ドレイン水に残っているアルカリ成分を硫黄酸化物の吸収に利用することができる。
　図５は、ハイブリッドシステムの排ガス浄化装置への第１実施形態の技術的特徴の採用例を示す図である。図５に示す排ガス浄化装置１Ｅは、供給管３０ａと供給管３０ｂと供給管３０ｃと切換え弁３８とを備える。供給管３０ａは、船舶２の船底に開口する。供給管３０ｂは、タンク４０に接続される。供給管３０ａおよび供給管３０ｂのそれぞれは、切換え弁３８を介して供給管３０ｃに接続される。供給管３０ｃは、ポンプ７０の吸引口に接続されており、供給管３０ｃには、ドレイン管６０が接続される。切換え弁３８は、三方弁である。排ガス浄化装置１Ｅでは、切換え弁３８を切り換えることにより、供給管３０ａと供給管３０ｂとの何れか一方が供給管３０ｃを介してポンプ７０の吸引口に連通する。供給管３０ａをポンプ７０の吸引口を連通させた状態では、排ガス浄化装置１Ｅはオープンループ型の排ガス浄化装置として機能する。供給管３０ｂをポンプ７０の吸引口を連通させた状態では、排ガス浄化装置１Ｅはクローズドループ型の排ガス浄化装置として機能する。
　排ガス浄化装置１Ｅによれば、海洋への排水規制が緩やかな海域ではオープンループ型で排ガスの浄化を行う一方、排水規制が厳しい海域ではクローズドループ型で排ガスの浄化を行うことができる。排水規制が緩やかな海域の一例としては、外洋が挙げられる。排水規制が厳しい海域の一例としては、沿岸海域が挙げられる。図５に示す排ガス浄化装置１Ｅは、切換え弁を介して供給管３０ｂを供給管３０ａに接続する構成に変形されてもよい。この構成は、ポンプ７０とは別途の第２のポンプを更に設け、第２のポンプにより吸引した海水を供給管３０ｂを介してタンク４０へ注水する構成に変形されてもよい。なお、供給管３０ｂを送水管３２に接続する構成も考えられるが、供給管３０ｂを送水管３２に接続する構成では、供給管３０ｂから送水管３２へ吸収液を送り出すポンプを供給管３０ｂに設けることが必要となる。
４－２．変形例２
　上記各実施形態における船舶２は海洋を航行する船舶であったが、淡水域を航行する船舶であってもよい。この場合、船舶２の周囲から吸引した水に水酸化ナトリウム又は水酸化マグネシウム等を添加してアルカリ成分を補充すればよい。つまり、本開示における吸収液は海水には限定されず、アルカリ成分を含むアルカリ水溶液であればよい。また、アルカリ成分もＨＣＯ３ －には限定されない。
４－３．変形例３
　上記第２及び第３実施形態では、タンク１００と、ポンプ１１０とが同じ高さの位置に設けられていたが、タンク１００はポンプ１１０よりも高い位置に設けられていてもよい。タンク１００からドレイン水を吸い出す際のポンプ１１０の負荷を軽減するためである。また、上記第２及び第３実施形態では、捕集部５０により捕集されるドレイン水をタンク１００に貯留し、タンク１００に貯留されるドレイン水をポンプ１１０により吸い出して噴霧部１２０へ送り出した。しかし、タンク１００及びポンプ１１０を省略し、捕集部５０と噴霧部１２０とをドレイン管６０を介して連通させてもよい。要は、捕集部５０により捕集されるドレイン水を噴霧部１２０に噴霧させる態様であればよい。
４－４．変形例４
　上記各実施形態では、化石燃料を燃焼させて推進力を発生させる船舶に搭載される排ガス浄化装置への本開示の適用例を説明した。しかし、本開示の排ガス浄化装置を、火力発電所又は製鉄所等の陸上の固定施設、内燃機関を用いた発電機、或いは内燃機関或いは外燃機関により推進力を発生させる車両において化石燃料を燃焼させることにより発生する排ガスの浄化に本開示を適用してもよい。また、上記各実施形態におけるスワラ８０は本開示の必須構成要素ではなく、省略されてもよい。
５．実施形態及び各変形例の少なくとも１つから把握される態様
　本開示の排ガス浄化装置の一態様は、吸収塔と、噴霧部と、ポンプと、捕集部と、ドレイン管と、を備える。吸収塔には、化石燃料の燃焼により発生する排ガスが流入する。吸収塔は、硫黄酸化物を低減済の排ガスを外部空間に放出する排気筒に連通する。噴霧部は、硫黄酸化物を吸収するためのアルカリ成分を含む吸収液を吸収塔内に噴霧する。ポンプは、噴霧部へ吸収液を送り出す。捕集部は、吸収塔から排気筒に向かって上昇する排ガスに同伴する液滴を捕集するために排気筒に設けられる。ドレイン管は、ポンプの吸引口よりも上流の供給管と捕集部とを連通させる。ドレイン管は、捕集部により捕集される液滴をドレイン水として、ポンプの吸引口よりも上流の供給管へ排水する。本態様の排ガス浄化装置によれば、吸収液に含まれるアルカリ成分の利用効率が向上する。
　より好ましい態様に排ガス浄化装置では、ポンプの吸引口よりも上流の供給管におけるドレイン管が接続される部分の内径は、前記供給管における他の部分の内径よりも小さくてもよい。本態様の排ガス浄化装置によれば、効率よくドレイン水を供給管に引き込むことが可能になり、引き込んだドレイン水と吸収液との混合性を向上させることができる。
　より好ましい態様の排ガス浄化装置は、第１排水管と、タンクと、第２排水管とを備える。第１排水管は、噴霧部により吸収塔内に噴霧される吸収液を前記吸収塔から排水する。上記第１実施形態における排水管３４が第１排水管の一例である。タンクは、第１排水管から排水される吸収液を貯留する。当該タンクは上記各実施形態におけるタンク４０に対応する。第２排水管は、タンクに貯留される吸収液を外部水源へ排水する。上記第１実施形態における排水管３６が第２排水管の一例である。本態様の排ガス浄化装置では、吸収液にはポンプにより外部水源から吸引された水が利用され、使用済の吸収液はタンクに貯留された後に第２排水管を介して排水される。つまり、本態様の排ガス浄化装置は、オープンループ型である。このように、本態様によれば、アルカリ成分を含む吸収液を用いて排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収するオープンループ型の排ガス浄化装置において、吸収液に含まれるアルカリ成分の利用効率が向上する。
　別の好ましい態様の排ガス浄化装置は、噴霧部により吸収塔内に噴霧される吸収液を前記吸収塔から排水する排水管と、排水管から排水される吸収液を貯留するタンクと、を備え、ポンプは、タンクに貯留される吸収液を吸引し、噴霧部へ送り出す。つまり、本態様の排ガス浄化装置は、クローズドループ型である。このように、本態様によれば、アルカリ成分を含む吸収液を用いて排ガスに含まれる硫黄酸化物を吸収するクローズドループ型の排ガス浄化装置において、吸収液に含まれるアルカリ成分の利用効率が向上する。
　また、本開示の別の態様の排ガス浄化装置は、吸収塔と、１又は複数の第１噴霧部と、第１ポンプと、捕集部と、第２噴霧部と、を備える。吸収塔には、化石燃料の燃焼により発生する排ガスが流入する。吸収塔は、硫黄酸化物を低減済の排ガスを外部空間に放出する排気筒に連通する。１又は複数の第１噴霧部は、硫黄酸化物を吸収するためのアルカリ成分を含む吸収液を前記吸収塔内に噴霧する。第１ポンプは、前記１又は複数の第１噴霧部へ前記吸収液を送り出す。捕集部は、前記吸収塔から前記排気筒に向かって上昇する排ガスに同伴する液滴を捕集するために前記排気筒に設けられる。第２噴霧部は、前記排ガスの発生源から前記吸収塔を経由して前記排気筒に至る前記排ガスの流路において前記１又は複数の第１噴霧部のうちの少なくとも１つよりも上流側に配置される。第２噴霧部は、前記捕集部により捕集される液滴をドレイン水として噴霧する。本態様によっても、ドレイン水に残っているアルカリ成分を有効利用できるので、アルカリ成分の利用効率が向上する。
　より好ましい態様の排ガス浄化装置は、前記ドレイン水を排水するドレイン管と、前記ドレイン管から排水される前記ドレイン水を貯留するタンクと、前記タンクに貯留される前記ドレイン水を前記２噴霧部へ送り出す第２ポンプと、を備えてもよい。
　別の好ましい態様の排ガス浄化装置においては、前記第２噴霧部は、前記吸収塔の内部に配置されてもよい。
　また、別の好ましい態様の排ガス浄化装置は、前記排ガスの発生源と前記吸収塔とを連通する排気管を備え、前記第２噴霧部は前記排気管に設置されてもよい。
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…排ガス浄化装置、２…船舶、３…排気筒、４…水処理システム、５…排気管、１０…吸収塔、２０，１２０…噴霧部、３０…供給管、３２…送水管、３４，３６…排水管、４０，１００…タンク、５０…捕集部、６０…ドレイン管、７０，１１０…ポンプ、８０…スワラ、９０…ガス抜き機構。

Claims (8)

  1. 　排気筒に連通し、化石燃料の燃焼により発生する排ガスが流入する吸収塔と、
    　硫黄酸化物を吸収するためのアルカリ成分を含む吸収液を前記吸収塔内に噴霧する噴霧部と、
    　前記噴霧部へ前記吸収液を送り出すポンプと、
    　前記吸収塔から前記排気筒に向かって上昇する排ガスに同伴する液滴を捕集するために前記排気筒に設けられる捕集部と、
    　第１端および第２端を有し、前記第１端が前記ポンプの吸引口よりも上流の供給管に接続されるとともに前記第２端が前記捕集部に接続されることにより、前記供給管と前記捕集部とが連通し、前記捕集部により捕集される液滴をドレイン水として前記吸収液の流路へ排水するドレイン管と、
    　を備える排ガス浄化装置。
  2. 　前記流路における前記ドレイン管が接続される部分の内径は、前記流路における他の部分の内径よりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
  3. 　前記噴霧部により前記吸収塔内に噴霧される吸収液を前記吸収塔から排水する第１排水管と、
    　前記第１排水管から排水される吸収液を貯留するタンクと、
    　前記タンクに貯留される吸収液を外部水源へ排水する第２排水管と、を備え、
    　前記ポンプにより前記噴霧部へ送り出される吸収液には、前記ポンプにより前記外部水源から吸引される水が利用される、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化装置。
  4. 　前記噴霧部により前記吸収塔内に噴霧される吸収液を前記吸収塔から排水する排水管と、
    　前記排水管から排水される吸収液を貯留するタンクと、を備え、
    　前記ポンプは、前記タンクに貯留される吸収液を吸引し、前記噴霧部へ送り出す、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化装置。
  5. 　排気筒に連通し、化石燃料の燃焼により発生する排ガスが流入する吸収塔と、
    　硫黄酸化物を吸収するためのアルカリ成分を含む吸収液を前記吸収塔内に噴霧する１又は複数の第１噴霧部と、
    　前記１又は複数の第１噴霧部へ前記吸収液を送り出す第１ポンプと、
    　前記吸収塔から前記排気筒に向かって上昇する排ガスに同伴する液滴を捕集するために前記排気筒に設けられる捕集部と、
    　前記排ガスの発生源から前記吸収塔を経由して前記排気筒に至る前記排ガスの流路において前記１又は複数の第１噴霧部のうちの少なくとも１つよりも上流側に配置され、
    前記捕集部により捕集される液滴をドレイン水として噴霧する第２噴霧部と、
    　を備える排ガス浄化装置。
  6. 　前記ドレイン水を排水するドレイン管と、
    　前記ドレイン管から排水される前記ドレイン水を貯留するタンクと、
    　前記タンクに貯留される前記ドレイン水を前記第２噴霧部へ送り出す第２ポンプと、
    　を備える請求項５に記載の排ガス浄化装置。
  7. 　前記第２噴霧部は、前記吸収塔の内部に配置されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の排ガス浄化装置。
  8. 　前記排ガスの発生源と前記吸収塔とを連通させる排気管を備え、
    　前記第２噴霧部は前記排気管に設置される、
    　ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の排ガス浄化装置。
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