WO2022201947A1 - 排ガス処理装置および排ガス処理方法 - Google Patents

排ガス処理装置および排ガス処理方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022201947A1
WO2022201947A1 PCT/JP2022/005339 JP2022005339W WO2022201947A1 WO 2022201947 A1 WO2022201947 A1 WO 2022201947A1 JP 2022005339 W JP2022005339 W JP 2022005339W WO 2022201947 A1 WO2022201947 A1 WO 2022201947A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
loop operation
closed
gas treatment
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2022/005339
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和芳 糸川
広幸 當山
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to KR1020237007000A priority Critical patent/KR20230044491A/ko
Priority to JP2023508765A priority patent/JP7380946B2/ja
Priority to CN202280005787.3A priority patent/CN116096475A/zh
Publication of WO2022201947A1 publication Critical patent/WO2022201947A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • 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
    • 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
    • B01D53/1493—Selection of liquid materials for use as absorbents
    • 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
    • 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
    • B01D53/96—Regeneration, reactivation or recycling of reactants
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas treatment device and an exhaust gas treatment method.
  • Exhaust gas treatment devices called scrubber devices that purify exhaust gas by neutralizing sulfur components in the exhaust gas with a scrubber liquid such as seawater are widely used.
  • Operation of the scrubber device includes open loop operation and closed loop operation.
  • open-loop operation the scrubber device discharges to the outside the spent scrubber liquid that has been used to clean the exhaust gas.
  • closed-loop operation the scrubber apparatus restores the cleaning ability of the spent scrubber liquid by dosing the spent scrubber liquid with an alkaline agent, and circulates the spent scrubber liquid with the restored cleaning ability.
  • Scrubber devices for marine vessels that perform closed-loop operation using magnesium hydroxide or magnesium oxide are known (eg, Patent Document 1).
  • Patent Documents 2 to 4 there is a known technique for controlling the amount of magnesium hydroxide input based on the sulfur content (SO x ) concentration in the purified exhaust gas (for example, , Patent Documents 2 to 4).
  • a pH control technology using an alkaline agent in a scrubber device for example, Patent Documents 5 and 6
  • Patent Documents 7 and 8 a technique for estimating the amount of sulfur component absorbed by the scrubber liquid.
  • Patent Document 1 International Publication WO2017/194645
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 9-66219
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open Publication No.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open Publication No. 8-196863 Patent Document 5 International Publication WO2012/000790 Patent Document 6 JP-A-3-267114 Patent document 7 International publication WO2014/119513 Patent document 8 International publication WO2016/009549
  • an operation is performed between a closed loop operation for circulating the used liquid used for treating the exhaust gas and an open loop operation for discharging the used liquid to the outside.
  • the exhaust gas treatment device may include a reaction tower.
  • the reaction tower is supplied with exhaust gas and purifies the exhaust gas with liquid.
  • the exhaust gas treatment device may include a reservoir.
  • the storage section may store used liquid that has been used to purify the exhaust gas.
  • the reservoir may supply the spent liquid, which has been purified by the alkaline agent during closed-loop operation, into the reactor.
  • the exhaust gas treatment device may include an inlet. When initiating closed-loop operation, the dosing section may dose the alkaline agent into the reservoir before starting to supply the spent liquid from the reservoir into the reactor.
  • the input unit may input at least one of magnesium oxide and magnesium hydroxide into the storage unit as an alkaline agent.
  • the input unit may input solid powder of at least one of magnesium oxide and magnesium hydroxide into the storage unit as an alkaline agent.
  • the input unit may input magnesium oxide into the storage unit as an alkaline agent.
  • the dosing section is supplied with an amount of magnesium oxide that is greater than the amount of magnesium oxide that can be neutralized with the amount of sulfur that the liquid absorbs in a single circulation. may be introduced into the reservoir.
  • the input unit oxidizes an amount that is 2 times or more and 400 times or less of the amount of sulfur components absorbed by the liquid in one circulation and the amount that can be neutralized. Magnesium may be introduced into the reservoir.
  • the input unit When the operation mode is switched to the closed-loop operation, at the first timing, the input unit introduces magnesium oxide into the storage unit in an amount larger than the amount that can be neutralized with the amount of sulfur component absorbed by the liquid in one circulation. you can put it in.
  • the injection unit may replenish the storage unit with a smaller amount of magnesium oxide than the amount injected at the first timing at a second timing after the first timing while the closed-loop operation continues.
  • the exhaust gas treatment device may further include an adjustment unit.
  • the adjusting unit adjusts the charging amount of magnesium oxide charged into the reservoir before starting the supply of the spent liquid from the reservoir into the reaction column when the operation mode is switched from the open-loop operation to the closed-loop operation. you can
  • the adjustment unit may estimate the sulfur component amount absorbed by the liquid in one circulation based on the output of the combustion device that produces the exhaust gas and the sulfur concentration contained in the fuel oil used in the combustion device. .
  • the adjustment unit may adjust the input amount based on the estimated sulfur content.
  • the adjustment unit adjusts the dosage based on the sulfur content of the gas released from the reactor during open-loop operation and the planned power output of the combustion device that produces the exhaust gas after the operating mode is switched to closed-loop operation. You can
  • the adjustment unit adjusts the hydrogen ion exponent (pH) of each of the liquid supplied to the reactor during open-loop operation and the used liquid discharged from the reactor to the outside, and the exhaust gas after the operation mode is switched to closed-loop operation.
  • the input amount may be adjusted based on the planned output value of the combustion device that produces the
  • the adjustment unit may adjust the input amount based on the amount of magnesium oxide remaining in the reservoir during the previous closed-mode operation.
  • the exhaust gas treatment device may further include a reservoir cleaning mechanism.
  • the reservoir cleaning mechanism may clean the inside of the reservoir.
  • the exhaust gas treatment device may further include a pipe cleaning mechanism.
  • the pipe cleaning mechanism may clean the inside of the pipe between the reaction tower and the reservoir.
  • an exhaust gas treatment capable of switching the operation mode between a closed loop operation for circulating the used liquid used for exhaust gas treatment and an open loop operation for discharging the used liquid to the outside.
  • the exhaust gas treatment method may comprise storing the spent liquid used to clean the exhaust gas.
  • the exhaust gas treatment method may comprise the step of contacting the exhaust gas with the spent liquid, which has been reconstituted with an alkaline agent during closed-loop operation.
  • the exhaust gas treatment method may comprise dosing the stored spent liquid with an alkaline agent prior to feeding the spent liquid into contact with the exhaust gas when closed loop operation is initiated.
  • FIG. 4 shows experimental values of pH increase rate based on MgO concentration.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of experimental values of reaction rate constants; It is a figure explaining schematic structure of the waste gas treatment apparatus 2 of a comparative example.
  • 3 is a flow chart showing an example of an exhaust gas treatment method in the exhaust gas treatment apparatus 1.
  • FIG. 4 is a flow chart showing another example of an exhaust gas treatment method in the exhaust gas treatment apparatus 1.
  • FIG. It is a flow chart which shows an example of an input amount adjustment process. It is a flowchart which shows the other example of an input amount adjustment process. It is a flowchart which shows the other example of an input amount adjustment process. It is a flowchart which shows the other example of an input amount adjustment process. It is a flowchart which shows the other example of an input amount adjustment process.
  • 5 is a flowchart showing an example of cleaning processing;
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an exhaust gas treatment apparatus 1 according to one embodiment of the present invention.
  • the exhaust gas treatment device 1 reduces sulfur components in the exhaust gas 100 generated in the combustion device 3 to purify the exhaust gas 100 .
  • the combustion device 3 may be an engine or a boiler, preferably an engine, especially a marine engine.
  • the sulfur component may include sulfur compounds such as SOx (sulfur oxides).
  • the exhaust gas treatment device 1 includes a reaction tower 10.
  • the reaction tower 10 the exhaust gas 100 from the combustion device 3 is brought into contact with the scrubber liquid, which is seawater.
  • the scrubber liquid may be a liquid such as seawater or an alkaline aqueous solution.
  • Exhaust gas 100 from the combustion device 3 is introduced into the reaction tower 10 through the combustion gas exhaust pipe 12 .
  • the scrubber liquid is sprayed from a spray nozzle 13 inside the reactor 10 .
  • the scrubber liquid is introduced into the spray nozzle 13 via the scrubber liquid tube 14 .
  • the exhaust gas treatment device 1 is configured so that the operation mode can be switched between open loop operation and closed loop operation.
  • the mode of operation is open loop operation
  • the valve 18 between the spent scrubber line 16 and the discharge line 17 is opened and the valve 20 between the spent scrubber line 16 and the circulation line 19 is closed.
  • open loop operation spent scrubber liquid is directed from the spent scrubber pipe 16 to the discharge pipe 17 and the spent scrubber liquid is discharged from the seawater outlet 21 .
  • seawater is taken in from the seawater intake 22 as scrubber liquid.
  • seawater is introduced into the scrubber liquid line 14 via the seawater line 24 , the valve 32 and the scrubber liquid pump 23 .
  • the valve 32 between the seawater pipe 24 and the scrubber liquid pipe 14 is opened.
  • a valve 33 which will be described later, is closed.
  • spent scrubber liquid is discharged to the outside.
  • the exhaust gas treatment device 1 includes a storage section 30 and an input section 40 .
  • valve 20 between spent scrubber line 16 and circulation line 19 is opened and valve 18 between spent scrubber line 16 and discharge line 17 is closed.
  • the used scrubber liquid is stored in the storage section 30 from the used scrubber pipe 16 via the circulation pipe 19 .
  • the charging unit 40 charges the alkaline agent into the storage unit 30 .
  • the ability of the used scrubber liquid in the storage unit 30 to purify the exhaust gas 100 is recovered.
  • the ability to purify the exhaust gas 100 may refer to the ability to neutralize sulfurous acid or the like in the exhaust gas 100 .
  • the storage unit 30 supplies the used scrubber liquid whose purification ability has been restored by the alkaline agent into the reaction tower 10 during the closed loop operation. Specifically, in the reservoir 30, the used scrubber liquid whose purification ability has been restored is supplied to the reaction tower 10 via the circulating scrubber liquid supply pipe 34, the valve 33, the pump 23, and the scrubber liquid pipe 14. .
  • valve 33 between circulating scrubber liquid supply pipe 34 and scrubber liquid pipe 14 is opened and valve 32 between seawater pipe 24 and scrubber liquid pipe 14 is closed.
  • the valve 32 may be temporarily opened to obtain seawater to replenish the liquid level to the proper level.
  • the reservoir 30 is a tank that stores the used scrubber liquid and supplies the used liquid whose purification ability has been restored to the reaction tower 10 .
  • the reservoir 30 may be a buffer tank.
  • Reaction tower 10, used scrubber pipe 16, circulation pipe 19, reservoir 30, circulating scrubber liquid supply pipe 34, and scrubber liquid pipe 14 form a circulation route, and the scrubber liquid is cyclically flowing in the route.
  • a section 30 is provided.
  • the charging section 40 charges the alkaline agent into the storage section 30 before starting to supply the used scrubber liquid from the storage section 30 into the reaction tower 10 .
  • the input unit 40 injects the alkaline agent into the storage unit 30 .
  • Input unit 40 may input at least one of magnesium oxide (MgO) and magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) into storage unit 30 as an alkaline agent.
  • MgO magnesium oxide
  • Mg(OH) 2 magnesium hydroxide
  • Magnesium oxide and magnesium hydroxide require a smaller volume of chemicals to purify the exhaust gas 100 than sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, and other sodium-containing alkali agents, so the storage space for the alkali agents can be saved. can be
  • the input unit 40 may input solid powder of at least one of magnesium oxide and magnesium hydroxide into the storage unit 30 as an alkaline agent. Therefore, it is not necessary to previously dissolve magnesium oxide or magnesium hydroxide in the scrubber liquid to form a slurry. This eliminates the need for a space for previously dissolving the magnesium oxide or magnesium hydroxide in the scrubber liquid to form a slurry.
  • the input unit 40 inputs magnesium oxide into the storage unit 30 as an alkaline agent. Magnesium oxide requires less chemical cost than magnesium hydroxide.
  • magnesium oxide When magnesium oxide is dissolved in a water-based scrubber liquid, a hydration reaction of MgO (magnesium oxide)+H 2 O (water) ⁇ Mg(OH) 2 (magnesium hydroxide) occurs. Then, a neutralization reaction of Mg(OH) 2 (magnesium hydroxide)+H 2 SO 3 (sulfurous acid) ⁇ MgSO 3 (magnesium sulfite)+2H 2 O (water) occurs. MgSO 3 (magnesium sulfite) is oxidized to MgSO 4 (magnesium sulfate).
  • MgO magnesium oxide
  • Mg(OH) 2 magnesium hydroxide
  • the pH of a saturated aqueous solution of Mg(OH) 2 is 10.5.
  • the pOH of a saturated aqueous solution of Mg(OH) 2 is represented by Formula 1 below.
  • Equation 2 the concentration of OH ⁇ ions (hydroxide ions) in a saturated aqueous solution of Mg(OH) 2 (magnesium hydroxide) is represented by Equation 2 below.
  • the solubility of MgO is 0.158 ⁇ 10 ⁇ 3 mol/L (liter). This solubility is small compared to sodium-containing alkaline agents. Therefore, it takes time to increase the pH of the scrubber liquid (circulating water) using magnesium oxide (MgO) as an oxidizing agent. By increasing the concentration (input amount) of magnesium oxide (MgO), the solid surface area S can be increased. As shown in the following reaction rate formula, the hydration reaction can be promoted by increasing the fixed surface area (S) of the alkaline agent powder.
  • C Mg(OH) 2 concentration
  • k reaction rate constant
  • S solid surface area.
  • Equation 7 the target value of the dissolution rate dC/dt is expressed by Equation 7 below.
  • Equation 8 the fixed surface area (S) of the alkaline agent powder that reaches the target dC/dt is represented by Equation 8 below.
  • the dissolution rate dC/dt can reach the target dC/dt by making the fixed surface area (S) of the powder of the alkaline agent equal to or greater than the value calculated by Equation 8.
  • the hydration reaction is promoted.
  • the pH of the used scrubber liquid is increased due to MgO, and the time required for obtaining the used scrubber liquid whose purification ability (neutralization ability) has been restored can be shortened.
  • FIG. 2 is a diagram showing experimental values of the pH increase rate based on the concentration of MgO.
  • the horizontal axis indicates elapsed time.
  • the vertical axis indicates the hydrogen ion exponent (pH).
  • water was used as the scrubber liquid.
  • the scrubber liquid had a pH of about 6, but as a result of absorbing 2 mmol/L of sulfur component (SOx), the pH decreased to about 3.
  • SOx sulfur component
  • the input unit 40 When the operation mode is switched to the closed-loop operation, at the first timing t1 in the closed-loop operation, the input unit 40 has an amount larger than the amount of sulfur components that can be neutralized with the amount of sulfur components absorbed by the scrubber liquid in one circulation. of magnesium oxide may be introduced into the reservoir 30 .
  • the amount larger than the amount capable of neutralization reaction may be an amount of 2 to 400 times the amount of the sulfur component and the amount capable of neutralization reaction.
  • the first timing t1 may be the start of operation in closed loop operation.
  • magnesium oxide (MgO) can promote the hydration reaction from magnesium oxide (MgO) to Mg(OH) 2 (magnesium hydroxide) by increasing the solid surface area. . Therefore, by excessive charging of magnesium oxide (MgO) to the reservoir 30, the pH of the scrubber liquid returns to the original level and the time until the exhaust gas 100 purifying ability is recovered can be shortened.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of experimental values of reaction rate constants.
  • the horizontal axis in FIG. 3 is elapsed time (s), and the vertical axis is In(Cs/(Cs ⁇ C)).
  • s elapsed time
  • In In(Cs/(Cs ⁇ C)
  • the target value of the pH of the scrubber liquid was set to 8.1.
  • the retention time that can be retained in the reservoir 30 was set to 120 seconds, and the sulfur component concentration absorbed by the scrubber liquid in one circulation was set to 2 mmol/L.
  • the input unit 40 is designed to remove sulfur absorbed by the scrubber liquid in one circulation before starting to supply the used scrubber liquid from the storage unit 30 into the reaction tower 10.
  • Magnesium oxide in an amount larger than the amount that can be neutralized with the amount of the components may be introduced into the reservoir 30 .
  • the amount of sulfur components absorbed by the scrubber liquid in one circulation and the amount of magnesium oxide that is larger than the amount that can be neutralized is twice the amount of sulfur components that the scrubber liquid absorbs and the amount that can be neutralized in one circulation.
  • the amount of magnesium oxide may be 400 times or less, the amount of magnesium oxide may be 100 times or more and 400 times or less, and more preferably the amount of magnesium oxide may be 300 times or more and 400 times or less. good.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of an exhaust gas treatment apparatus 2 of a comparative example.
  • the exhaust gas treatment apparatus 2 of the comparative example includes a reaction tower 10, a used scrubber pipe 16, a circulation pipe 19, a reservoir 30, a circulating scrubber liquid supply pipe 34, a scrubber liquid pipe 14, and a preparation section 62 and a storage outside the circulation path.
  • magnesium oxide (MgO) is introduced by the introduction section 60 .
  • the dispensing unit 62 is a tank for dissolving magnesium oxide (MgO)
  • the storage unit 64 is a tank for storing magnesium hydroxide Mg(OH) 2 produced by a hydration reaction by dissolving magnesium oxide (MgO).
  • Magnesium oxide (MgO) melted by dispensing unit 62 is introduced into storage unit 64 by pump 63 .
  • Magnesium hydroxide Mg(OH) 2 stored in storage unit 64 is introduced into circulation pipe 19 by pump 65 .
  • magnesium oxide MgO
  • Mg(OH) 2 magnesium hydroxide
  • the preparation section 62 and the storage section 64 are required, which makes it difficult to achieve space saving.
  • the exhaust gas treatment apparatus 1 may include an adjustment section 50, a control section 51, a storage section 53, and a setting section .
  • the control unit 51 controls the entire exhaust gas treatment apparatus 1 including the valves 18, 20, 32, 33, and the like.
  • the controller 51 may be a computer.
  • the adjustment unit 50 adjusts the amount of magnesium oxide that is introduced into the reservoir 30 before starting to supply the used scrubber liquid from the reservoir 30 into the reaction tower 10 .
  • the exhaust gas treatment apparatus 1 is not necessarily limited to adjusting the charging amount as long as the alkaline agent is excessively charged during the closed loop operation.
  • the setting unit 54 sets the sulfur content concentration of the fuel oil used in the combustion device 3 and the planned output value of the combustion device 3 that produces the exhaust gas 100 after the operation mode is switched to the closed loop operation.
  • closed-loop operation may reduce the output of combustion device 3 from 80% to 40% of its rating due to a vessel sailing near a port.
  • the planned output value may thus include information on the output value of the combustion device 3 scheduled due to the course of the ship.
  • the setting unit 54 may set the sulfur content concentration of the fuel oil, the planned output value, etc. based on the information input by the user, and sets the sulfur content concentration of the fuel oil, the planned output value, etc. based on the measuring device. May be set.
  • the storage unit 53 may store various types of information set by the setting unit 54, such as the sulfur concentration of the fuel oil and the planned output value of the combustion device 3, as a database.
  • the adjustment unit 50 acquires information set by the setting unit 54 and stored in the storage unit 53, information on the output of the combustion device 3 (engine load, etc.), and information on values detected by various sensors.
  • the adjustment unit 50 adjusts the amount of magnesium oxide, which is an alkaline agent, supplied by the supply unit 40 according to the acquired information.
  • the exhaust gas treatment device 1 may include a pH sensor 35, a pH sensor 36, and a sulfur component sensor 37 as various sensors.
  • the pH sensor 35 measures the pH of the scrubber liquid (seawater) supplied to the reactor 10 during open loop operation. For example, the pH sensor 35 measures the pH of sea water while the ship is underway.
  • the pH sensor 36 measures the pH of the used scrubber liquid discharged from the reaction tower 10 to the outside.
  • Sulfur content sensor 37 measures the amount of sulfur content in the gas discharged from reactor 10 during open loop operation.
  • the adjustment unit 50 adjusts the amount of sulfur component that the liquid absorbs in one circulation.
  • the dosage may be adjusted based on the estimated sulfur content.
  • the larger the estimated value of the amount of sulfur component to be absorbed the more the amount of alkaline agent supplied can be increased, and finer adjustments can be made. It becomes possible.
  • the adjustment unit 50 adjusts the amount of sulfur in the gas released from the reaction tower 10 during open-loop operation, and the planned output value of the combustion device 3 that produces the exhaust gas 100 after the operation mode is switched to the closed-loop operation. You can adjust the dosage. If the sulfur content of the gas discharged from the reactor 10 during open loop operation is high, the dosage of the alkali agent may be increased to enhance the absorption of the sulfur content. Also, the lower the planned output value, the smaller the amount of alkaline agent supplied.
  • the adjustment unit 50 adjusts the hydrogen ion exponent (pH) of each of the scrubber liquid (seawater) supplied to the reaction tower 10 and the spent scrubber liquid discharged from the reaction tower 10 during open loop operation, and the operation mode.
  • the input amount may be adjusted based on the planned power output of the combustion device 3 that produces the exhaust gas 100 after being switched to closed-loop operation.
  • the higher the pH value of the scrubber liquid (seawater) supplied to the reaction tower 10 during open-loop operation the lower the dosage of the alkali agent may be.
  • the adjusting unit 50 can also estimate the amount of sulfur in closed-loop operation from information in open-loop operation.
  • the adjustment unit 50 adjusts the input amount based on the amount of magnesium oxide remaining in the storage unit 30 during the previous closed mode operation when the operation mode is switched from the open loop operation to the closed loop operation. you can If a large amount of magnesium oxide from the previous closed mode operation remains, the amount of newly added magnesium oxide may be reduced.
  • the exhaust gas treatment device 1 may include a reservoir cleaning mechanism 38 and a pipe cleaning mechanism 39 .
  • the exhaust gas treatment apparatus 1 is excessively charged with magnesium oxide to increase the solid surface area of the alkaline agent such as magnesium oxide, thereby promoting the hydration reaction. Therefore, magnesium hydroxide and magnesium oxide tend to aggregate in the reservoir 30 , the circulating scrubber liquid supply pipe 34 , the valve 33 , the pump 23 , and the scrubber liquid pipe 14 .
  • Reservoir cleaning mechanism 38 may clean reservoir 30 each time closed-loop operation ends.
  • Reservoir cleaning mechanism 38 may remove aggregated material from within reservoir 30 and out.
  • the storage part cleaning mechanism 38 may inject a cleaning liquid into the storage part 30 to clean it.
  • the pipe cleaning mechanism 39 is configured to clean the circulating scrubber liquid supply pipe 34 between the inlet of the scrubber liquid to the reaction tower 10 and the supply port from the reservoir 30, the valve 33, the pump 23,
  • the scrubber liquid tube 14 may be cleaned.
  • the exhaust gas treatment apparatus 1 configured as described above performs processing as follows.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of an exhaust gas treatment method in the exhaust gas treatment apparatus 1.
  • the control unit 51 executes the open loop operation (step S12). Specifically, control unit 51 opens valve 18 and valve 32 and closes valve 20 and valve 33 .
  • step S10: NO If there is no open loop operation instruction (step S10: NO) and no closed loop operation instruction (step S14: NO), the process of the control unit 51 returns to step S10.
  • step S10: NO When there is no open-loop operation instruction (step S10: NO) and there is a closed-loop operation instruction (step S14: YES), the exhaust gas treatment device 1 executes the processes from steps S16 to S28.
  • the control unit 51 opens the valve 20 and closes the valve 18. However, the control unit 51 keeps the valve 33 closed and the valve 32 open for a predetermined period of time even if the closed loop operation instruction is given. As a result, the storage unit 30 stores the used scrubber liquid (step S16).
  • step S18 Wait until the storage of the used scrubber liquid reaches a predetermined storage amount in the storage unit 30 (step S18: YES).
  • the adjusting unit 50 may adjust the initial charging amount of the alkaline agent, preferably magnesium oxide (step S20).
  • the processes of step S18 and step S20 may be executed in parallel.
  • the injection unit 40 injects an alkaline agent, preferably magnesium oxide, into the stored used scrubber liquid at a first timing t1 (step S22).
  • the first timing t1 may be one timing in the closed-loop operation, or may be the start of the closed-loop operation.
  • the injection unit 40 injects an alkaline agent, preferably magnesium oxide, into the stored used scrubber liquid before supplying the used scrubber liquid to contact the exhaust gas 100 .
  • the input unit 40 supplies an alkaline agent, preferably magnesium oxide, Put into the used scrubber liquid that is stored.
  • the control unit 51 waits for the scheduled time to pass (step S24: YES), closes the valve 32, and opens the valve 33.
  • the reservoir 30 supplies the scrubber liquid whose cleaning ability has been restored by the introduction of the alkaline agent to the reaction tower 10 (step S26).
  • the scrubber liquid is supplied from the reservoir 30 into the reaction tower 10 via the circulating scrubber liquid supply pipe 34 , the valve 33 , the pump 23 and the scrubber liquid pipe 14 . Thereby, the scrubber liquid comes into contact with the exhaust gas 100 to purify the exhaust gas 100 .
  • the used scrubber liquid returns to the storage section 30 through the storage section 30 , the circulating scrubber liquid supply pipe 34 , the scrubber liquid pipe 14 reaction tower 10 , the used scrubber pipe 16 and the circulation pipe 19 .
  • the charging unit 40 replenishes the reservoir with a smaller amount of magnesium oxide than the charging amount at the first timing t1. (step S28).
  • the process of step S28 may be repeatedly performed while the closed-loop operation continues.
  • FIG. 6 is a flow chart showing another example of the exhaust gas treatment method in the exhaust gas treatment apparatus 1.
  • the control unit 51 executes the open loop operation (step S32).
  • the control section 51 closes the valve 18 and opens the valve 20 .
  • the storage unit 30 stores the used scrubber liquid (step S36).
  • the controller 51 may open the valve 18 and close the valve 20 .
  • the control unit 51 generates a closed-loop operation ready signal, which is a signal indicating that preparations for the closed-loop operation have been completed.
  • step S40 the control unit 51 accepts a closed-loop operation instruction (step S40). If the closed-loop operation instruction has not been issued (step S40: NO), the process returns to step S30.
  • step S40: YES the processing from step S42 to step S49 is executed. Since the processing from step S42 to step S49 is the same as the processing from step S20 to step S28 in FIG. 5, repeated description will be omitted.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the input amount adjustment process.
  • FIG. 7 may be a subroutine of the process of step S20 of FIG. 5 or step S42 of FIG.
  • the adjustment unit 50 acquires the output value of the combustion device 3, for example, the ship's engine (step S50). Further, the adjustment unit 50 acquires information on the concentration of sulfur contained in the fuel oil used in the combustion device 3 from the storage unit 53 (step S52). Information on the concentration of sulfur contained in the fuel oil may be input in advance by the user using the setting unit 54 .
  • the adjustment unit 50 estimates the amount of sulfur component absorbed by the scrubber liquid in one cycle (step S54).
  • the amount of sulfur component absorbed by the scrubber liquid in one circulation means that the scrubber liquid passes through the reservoir 30, the circulating scrubber liquid supply pipe 34, the scrubber liquid pipe 14, the reaction tower 10, the used scrubber pipe 16, and the circulation pipe 19. It is the amount of sulfur component to be absorbed when returning to the reservoir 30 after passage.
  • the adjusting unit 50 may estimate the amount of sulfur component by using the flow rate of the scrubber liquid per hour, the flow rate of the exhaust gas 100 flowing into the reaction tower 10 per unit time, and the amount of sulfur component contained in the exhaust gas 100 .
  • the adjustment unit 50 estimates the amount of sulfur component absorbed by the liquid in one circulation, and adjusts the input amount of magnesium oxide (alkaline agent) based on the estimated amount of sulfur component (step S56).
  • the adjusting unit 50 adjusts the amount of magnesium oxide (alkaline agent) to be fed so that the estimated amount of sulfur component absorbed by the liquid in one circulation and the amount capable of neutralizing reaction are a predetermined multiple.
  • the predetermined magnification may be, for example, a value determined within a range from 2 times to 400 times.
  • FIG. 8 is a flowchart showing another example of the input amount adjustment process.
  • FIG. 8 may be a subroutine of the process of step S20 of FIG. 5 or step S42 of FIG.
  • the adjustment unit 50 acquires the sulfur component amount of the gas released from the reaction tower 10 during the open loop operation from the sulfur component sensor 37 (step S60).
  • the adjustment unit 50 acquires from the storage unit 53 or the like the planned output value of the combustion device 3 that produces the exhaust gas 100 after the operation mode is switched to the closed loop operation.
  • the adjustment unit 50 adjusts the input amount of magnesium oxide (alkaline agent) from the amount of sulfur component in the gas released from the reaction tower 10 during open-loop operation and the planned output value of the combustion device 3 during closed-loop operation (step S64).
  • FIG. 9 is a flowchart showing another example of the input amount adjustment process.
  • FIG. 9 may be a subroutine of the process of step S20 of FIG. 5 or step S42 of FIG.
  • the adjustment unit 50 acquires the pH of the scrubber liquid (seawater) supplied to the reaction tower 10 during open loop operation from the pH sensor 35 (step S70).
  • the adjustment unit 50 acquires the pH of the used scrubber liquid discharged from the reaction tower 10 to the outside from the pH sensor 36 (step S72).
  • the adjustment unit 50 acquires from the storage unit 53 or the like the planned output value of the combustion device 3 that produces the exhaust gas 100 after the operation mode is switched to the closed loop operation (step S74).
  • the adjustment unit 50 adjusts the pH of each of the scrubber liquid (seawater) supplied to the reaction tower 10 and the used scrubber liquid discharged from the reaction tower 10 during the open-loop operation, and the operation mode is switched to the closed-loop operation.
  • the input amount of magnesium oxide (alkaline agent) is adjusted based on the planned output value of the combustion device 3 (step S76).
  • FIG. 10 is a flowchart showing another example of the input amount adjustment process.
  • FIG. 10 may be a subroutine of the process of step S20 of FIG. 5 or step S42 of FIG.
  • the adjustment unit 50 acquires the amount of magnesium oxide (alkaline agent) remaining in the storage unit 30 during the previous closed mode operation (step S80).
  • the adjusting unit 50 may adjust the amount of newly added magnesium oxide (alkaline agent) based on the amount of remaining magnesium oxide (alkaline agent).
  • the adjustment unit 50 may adjust the input amount adjustment by using one or more of the input amount adjustment processes in FIGS. 7 to 10 in combination.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of cleaning processing.
  • the control unit 51 determines whether or not the closed loop operation has switched to the open loop operation (step S90).
  • the reservoir cleaning mechanism 38 cleans the reservoir 30 (step S92).
  • the pipe cleaning mechanism 39 circulates the scrubber liquid between the inlet of the scrubber liquid to the reaction tower 10 and the supply port from the reservoir 30.
  • the supply tube 34, valve 33, pump 23, and scrubber liquid tube 14 may be cleaned.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

排ガスの処理に使用された使用済み液体を循環させる閉ループ動作と、使用済み液体を外部に排出する開ループ動作との間で動作モードを切り替え可能な排ガス処理装置であって、排ガスが供給されて、液体によって排ガスを浄化する反応塔と、排ガスの浄化に使用された使用済み液体を貯留し、閉ループ動作中にアルカリ剤によって浄化能力を回復した使用済み液体を反応塔内に供給する貯留部と、閉ループ動作を開始する場合に、使用済み液体を貯留部から反応塔内に供給開始する前に貯留部内にアルカリ剤を投入する投入部と、を備える。

Description

排ガス処理装置および排ガス処理方法
　本発明は、排ガス処理装置および排ガス処理方法に関する。
　海水等のスクラバー液によって排ガス内の硫黄成分を中和させて浄化するスクラバー装置といわれる排ガス処理装置が広く用いられている。スクラバー装置の動作には、開ループ動作および閉ループ動作がある。開ループ動作では、スクラバー装置は、排ガスの浄化に用いられた使用済みスクラバー液を外部に排出する。閉ループ動作では、スクラバー装置は、使用済みスクラバー液にアルカリ剤を投入することによって使用済みスクラバー液の浄化能力を復活させ、浄化能力を復活させた使用済みスクラバー液を循環させる。水酸化マグネシウムまたは酸化マグネシウムを用いた閉ループ動作を実行する船舶用のスクラバー装置が知られている（例えば、特許文献１）。陸上で使用されるボイラー排ガス等を浄化するスクラバー装置において、浄化済みの排ガス中の硫黄成分量（ＳＯＸ）濃度に基づいて、水酸化マグネシウムの投入量を制御する技術が知られている（例えば、特許文献２から４）。関連する技術として、スクラバー装置において、アルカリ剤を用いたｐＨ制御の技術が知られている（例えば、特許文献５および６）。関連する技術として、スクラバー液が吸収する硫黄成分量を推定する技術（例えば、特許文献７および８）が知られている。
　特許文献１　国際公開ＷＯ２０１７／１９４６４５号
　特許文献２　特開平９－６６２１９号公報
　特許文献３　特開平７－２７５６４９号公報
　特許文献４　特開平８－１９６８６３号公報
　特許文献５　国際公開ＷＯ２０１２／０００７９０号
　特許文献６　特開平３－２６７１１４号公報
　特許文献７　国際公開ＷＯ２０１４／１１９５１３号
　特許文献８　国際公開ＷＯ２０１６／００９５４９号
解決しようとする課題
　閉ループ動作において、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、および炭酸水素ナトリウム等のナトリウム含有アルカリ剤に比べて溶解度、すなわち反応速度が小さいアルカリ剤を用いる場合には、アルカリ剤をスクラバー液に溶解させるために、より長い時間を要する。したがって、ナトリウム含有アルカリ剤を用いる場合に比べて、アルカリ剤を溶解するためにスクラバー液を貯めておくためのバッファタンク（貯留部）を大型化する必要が生じたり、複数のタンクを設ける必要が生じたりする。しかしながら、排ガス処理装置において、貯留部の容量を小型化することが望ましい。
一般的開示
　上記課題を解決するために、本発明の一の態様においては、排ガスの処理に使用された使用済み液体を循環させる閉ループ動作と、使用済み液体を外部に排出する開ループ動作との間で動作モードを切り替え可能な排ガス処理装置を提供する。排ガス処理装置は、反応塔を備えてよい。反応塔は、排ガスが供給されて、液体によって排ガスを浄化する。排ガス処理装置は、貯留部を備えてよい。貯留部は、排ガスの浄化に使用された使用済み液体を貯留してよい。貯留部は、閉ループ動作中にアルカリ剤によって浄化能力を回復した使用済み液体を反応塔内に供給してよい。排ガス処理装置は、投入部を備えてよい。閉ループ動作を開始する場合に、投入部は、使用済み液体を貯留部から反応塔内に供給開始する前に貯留部内にアルカリ剤を投入してよい。
　投入部は、アルカリ剤として、酸化マグネシウムおよび水酸化マグネシウムの少なくとも一方を貯留部内に投入してよい。
　投入部は、アルカリ剤として、酸化マグネシウムおよび水酸化マグネシウムの少なくとも一方のうちの固体粉末を貯留部内に投入してよい。
　投入部は、アルカリ剤として、酸化マグネシウムを貯留部内に投入してよい。
　動作モードが閉ループ動作に切り替えられた場合、閉ループ動作での第１のタイミングで、投入部は、一回の循環で液体が吸収する硫黄成分量と中和反応できる量よりも多い量の酸化マグネシウムを貯留部内に投入してよい。
　動作モードが閉ループ動作に切り替えられた場合、第１のタイミングで、投入部は、一回の循環で液体が吸収する硫黄成分量と中和反応できる量の２倍以上４００倍以下の量の酸化マグネシウムを貯留部内に投入してよい。
　動作モードが閉ループ動作に切り替えられた場合、第１のタイミングで、投入部は、一回の循環で液体が吸収する硫黄成分量と中和反応できる量よりも多い量の酸化マグネシウムを貯留部内に投入してよい。
　投入部は、閉ループ動作の継続中における、第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて、第１のタイミングにおける投入量に比べて少ない量の酸化マグネシウムを貯留部内に補充してよい。
　排ガス処理装置は、調整部をさらに備えてよい。調整部は、動作モードが開ループ動作から閉ループ動作に切り替えられた場合に、使用済み液体を貯留部から反応塔内に供給開始する前に貯留部内に投入される酸化マグネシウムの投入量を調整してよい。
　調整部は、排ガスを生じさせる燃焼装置の出力と、燃焼装置に使用される燃料油に含まれる硫黄分濃度とに基づいて、一回の循環で液体が吸収する硫黄成分量を推定してよい。調整部は、推定された硫黄成分量に基づいて、投入量を調整してよい。
　調整部は、開ループ動作中に反応塔から放出されるガスの硫黄成分量と、動作モードが閉ループ動作に切り替えられた後に排ガスを生じさせる燃焼装置の出力計画値とに基づいて投入量を調整してよい。
　調整部は、開ループ動作中に反応塔に供給される液体および反応塔から外部に排出される使用済み液体のそれぞれの水素イオン指数（ｐＨ）と、動作モードが閉ループ動作に切り替えられた後に排ガスを生じさせる燃焼装置の出力計画値とに基づいて投入量を調整してよい。
　調整部は、動作モードが開ループ動作から閉ループ動作に切り替えられた場合に、前回の閉モード動作中に貯留部内に残存している酸化マグネシウムの量に基づいて、投入量を調整してよい。
　排ガス処理装置は、貯留部洗浄機構をさらに備えてよい。貯留部洗浄機構は、貯留部内を洗浄してよい。
　排ガス処理装置は、配管洗浄機構をさらに備えてよい。配管洗浄機構は、反応塔と貯留部との間の配管内を洗浄してよい。
　本発明の第２の態様においては、排ガスの処理に使用された使用済み液体を循環させる閉ループ動作と、使用済み液体を外部に排出する開ループ動作との間で動作モードを切り替え可能な排ガス処理方法を提供する。排ガス処理方法は、排ガスの浄化に使用された使用済み液体を貯留する段階を備えてよい。排ガス処理方法は、閉ループ動作中にアルカリ剤によって浄化能力を回復した使用済み液体を排ガスに接触させる段階を備えてよい。排ガス処理方法は、閉ループ動作を開始する場合に、使用済み液体を排ガスに接触させるように供給する前に、貯蔵された使用済み液体にアルカリ剤を投入する段階を備えてよい。
　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。
本発明の一実施形態の排ガス処理装置１の概略構成を説明する図である ＭｇＯの濃度に基づくｐＨ増加速度の実験値を示す図である。 反応速度定数の実験値の一例を示す図である。 比較例の排ガス処理装置２の概略構成を説明する図である。 排ガス処理装置１における排ガス処理方法の一例を示すフローチャートである。 排ガス処理装置１における排ガス処理方法の他例を示すフローチャートである。 投入量調整処理の一例を示すフローチャートである。 投入量調整処理の他例を示すフローチャートである。 投入量調整処理の他例を示すフローチャートである。 投入量調整処理の他例を示すフローチャートである。 洗浄処理の一例を示すフローチャートである。
　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、本発明の一実施形態の排ガス処理装置１の概略構成を説明する図である。排ガス処理装置１は、燃焼装置３において生じた排ガス１００中の硫黄成分を低減して、排ガス１００を浄化する。燃焼装置３は、エンジンまたはボイラーであってよく、好ましくはエンジンであり、特に船舶用のエンジンであってよい。硫黄成分は、ＳＯｘ（酸化硫黄）等の硫黄化合物を含んでよい。
　排ガス処理装置１は、反応塔１０を備える。反応塔１０において、燃焼装置３からの排ガス１００と、海水であるスクラバー液とを接触させる。スクラバー液は、海水またはアルカリ性水溶液などの液体であってよい。燃焼装置３からの排ガス１００は、燃焼ガス排気管１２を経て反応塔１０内に導入される。スクラバー液は、反応塔１０内においてスプレーノズル１３から噴霧される。スクラバー液は、スクラバー液管１４を介してスプレーノズル１３に導入される。
　排ガス１００とスクラバー液とが気液接触すると、排ガス１００中の硫黄成分がスクラバー液中に吸収される。硫黄成分が、スクラバー中に溶けることによって、亜硫酸Ｈ２ＳＯ３が生じる。実際には、亜硫酸Ｈ２ＳＯ３は、水素イオンＨ＋と亜硫酸水素イオンＨＳＯ３ －に解離し、酸性を呈する。硫黄成分がスクラバー液中に吸収されることによって排ガス１００中の硫黄成分が軽減される。硫黄成分が軽減された浄化済みのガスは、ガス排出部１５から外部に放出される。
　スクラバー液が海水の場合、海水中のアルカリ成分である、炭酸水素イオン（ＨＣＯ３ －）および炭酸イオン（ＣＯ３ ２－）と亜硫酸Ｈ２ＳＯ３とが中和する。中和反応によりアルカリ成分が不足する状態となったスクラバー液は使用済みスクラバー液（使用済み液体）となり、反応塔１０の下部に集められる。使用済みスクラバー液は、使用済みスクラバー配管１６を通過する。
　排ガス処理装置１は、開ループ動作と閉ループ動作との間で動作モードを切り替え可能に構成されている。動作モードが開ループ動作である場合には、使用済みスクラバー配管１６と排出管１７との間のバルブ１８が開けられ、使用済みスクラバー配管１６と循環管１９との間のバルブ２０が閉じられる。開ループ動作においては、使用済みスクラバー液は、使用済みスクラバー配管１６から排出管１７に送られて、使用済みスクラバー液は、海水排出口２１から排出される。また、開ループ動作では、海水がスクラバー液として海水取入口２２から取り入れられる。開ループ動作では、海水は、海水管２４、バルブ３２、およびスクラバー液用のポンプ２３を経て、スクラバー液管１４に導入される。開ループ動作では、海水管２４とスクラバー液管１４との間のバルブ３２が開かれる。一方、後述するバルブ３３は閉じられる。このように、開ループ動作においては、使用済みスクラバー液が外部に排出される。
　排ガス処理装置１は、貯留部３０および投入部４０を備える。動作モードが閉ループ動作である場合には、使用済みスクラバー配管１６と循環管１９との間のバルブ２０が開けられ、使用済みスクラバー配管１６と排出管１７との間のバルブ１８が閉じられる。
　使用済みスクラバー液は、使用済みスクラバー配管１６から循環管１９を介して、貯留部３０に貯留される。そして、投入部４０は、貯留部３０内にアルカリ剤を投入する。投入部４０が、貯留部３０内の使用済みスクラバー液にアルカリ剤を投入することによって、貯留部３０内における使用済みスクラバー液による排ガス１００の浄化能力が回復する。排ガス１００の浄化能力とは、排ガス１００中の亜硫酸等の中和能力を指してよい。貯留部３０は、閉ループ動作中にアルカリ剤によって浄化能力を回復した使用済みスクラバー液を反応塔１０内に供給する。具体的には、貯留部３０内において、浄化能力を回復した使用済みスクラバー液が、循環スクラバー液供給管３４、バルブ３３、ポンプ２３、およびスクラバー液管１４を介して反応塔１０に供給される。
　閉ループ動作中には、基本的に、循環スクラバー液供給管３４とスクラバー液管１４との間のバルブ３３が開かれて、海水管２４とスクラバー液管１４との間のバルブ３２が閉じられる。但し、閉ループ動作の過程で使用済みスクラバーの液量が減った場合に、一時的にバルブ３２を開いて海水を取得して液量を適正水準まで補ってもよい。
　貯留部３０は、使用済みスクラバー液を貯留し、浄化能力を回復した使用済み液体を反応塔１０内に供給するタンクである。貯留部３０は、バッファタンクであってよい。反応塔１０、使用済みスクラバー配管１６、循環管１９、貯留部３０、循環スクラバー液供給管３４、スクラバー液管１４という循環経路をなして、スクラバー液が循環的に流動している経路において、貯留部３０が設けられる。
　閉ループ動作を開始する場合に、投入部４０は、使用済みスクラバー液を貯留部３０から反応塔１０内に供給開始する前に貯留部３０内にアルカリ剤を投入する。例えば、バルブ３３を閉じた状態のまま、投入部４０は、貯留部３０内にアルカリ剤を投入する。
　投入部４０は、アルカリ剤として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）の少なくとも一方を貯留部３０内に投入してよい。酸化マグネシウムおよび水酸化マグネシウムは、排ガス１００の浄化に必要な薬品体積が、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、および炭酸水素ナトリウム等のナトリウム含有アルカリ剤に比べて小さいので、アルカリ剤の保存スペースを省スペース化できる。
　特に、投入部４０は、アルカリ剤として、酸化マグネシウムおよび水酸化マグネシウムの少なくとも一方のうちの固体粉末を貯留部３０内に投入してよい。したがって、酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムを予めスクラバー液に溶かしてスラリー状にしておかなくてもよい。これによって、酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムを予めスクラバー液に溶かしてスラリー状にしておくためのスペースが不要になる。投入部４０は、アルカリ剤として、酸化マグネシウムを貯留部３０内に投入する．水酸化マグネシウムよりも、酸化マグネシウムの方が、薬品コストが安くて済む。
　酸化マグネシウムを、水を主成分とするスクラバー液にとかすと、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）＋Ｈ２Ｏ（水）→Ｍｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）という水和反応が生じる。そして、Ｍｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）＋Ｈ２ＳＯ３（亜硫酸）→ＭｇＳＯ３（亜硫酸マグネシウム）＋２Ｈ２Ｏ（水）という中和反応が生じる。ＭｇＳＯ３（亜硫酸マグネシウム）は、酸化によりＭｇＳＯ４（硫酸マグネシウム）になる。
　アルカリ剤として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いる場合には、Ｍｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）への水和反応が存在するため、Ｍｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）の溶解度に影響される。Ｍｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）の溶解度は、以下のとおり算出される。
　Ｍｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）の飽和水溶液のｐＨは、１０．５である。Ｍｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）の飽和水溶液のｐＯＨは、下記式１で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記式１より、Ｍｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）の飽和水溶液のＯＨ－イオン（水酸化物イオン）濃度は、下記式２で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　Ｍｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）におけるＯＨ－イオン（水酸化物イオン）の価数は２価である。このため、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）の溶解度をＣｓとすると、Ｃｓは、下記式３で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　上記式３より、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）の溶解度は０．１５８×１０－３ｍｏｌ／Ｌ（リットル）である。この溶解度は、ナトリウム含有アルカリ剤と比べて小さい。そのため、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を酸化剤として、スクラバー液（循環水）のｐＨを増加させるのには時間がかかる。酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の濃度（投入量）を増加させることで、固体表面積Ｓを増加させることができる。次の反応速度式のとおり、アルカリ剤の粉末の固定表面積（Ｓ）を増加させることで、水和反応を促進できる。なお、Ｃ：Ｍｇ（ＯＨ）２濃度、ｋ：反応速度定数、Ｓ：固体表面積である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　スクラバー液にはＨ２ＳＯ４が含まれるので、スクラバー液に溶解したＭｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）は、スクラバー液と中和する。このため、式４においてＣ＝０とできる。また、実験結果より算出された純水１Ｌに対するＭｇＯ（酸化マグネシウム）の溶解速度から、ｋＳは２．７×１０－４と算出できる（後述）。以上より、式４は、下記式５のとおり表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　上記式３および式５より、下記式６が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　スクラバー液に、時間ｔでＭ［ｍ・ｍｏｌ／Ｌ］のＭｇＯ（酸化マグネシウム）を溶解することを目標とすると、溶解速度ｄＣ／ｄｔの目標値は、下記式７で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　上記式６、７より、目標ｄＣ／ｄｔに届くアルカリ剤の粉末の固定表面積（Ｓ）は、下記式８で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 　アルカリ剤の粉末の固定表面積（Ｓ）を、式８により算出される値以上とすることで、溶解速度ｄＣ／ｄｔは目標ｄＣ／ｄｔに到達できる。その結果、水和反応が促進される。これにより、ＭｇＯに起因して、使用済みスクラバー液のｐＨが高まって、浄化能力（中和能力）を回復した使用済みスクラバー液が得られるまでの時間を短縮することができる。
　図２は、ＭｇＯの濃度に基づくｐＨ増加速度の実験値を示す図である。横軸が経過時間を示している。縦軸が水素イオン指数（ｐＨ）を示している。本実験例では、スクラバー液として水を用いた。スクラバー液は、ｐＨが６程度であったが、２ｍｍｏｌ／Ｌの硫黄成分（ＳＯｘ）を吸収した結果、ｐＨが３程度に低下した。このようにｐＨが低下して、排ガス１００の浄化能力が落ちたスクラバー液に対して、濃度ＡのＭｇＯを加えた場合と、濃度２Ａ（濃度Ａの２倍）のＭｇＯを加えた場合とで、スクラバー液のｐＨが元の水準に戻るまでの時間を比較した。本実験によれば、ＭｇＯ濃度を２倍にすることで、スクラバー液のｐＨが元の水準に復帰して排ガス１００の浄化能力が回復するまでの時間を１／２以下に短縮できることが示された。
　動作モードが閉ループ動作に切り替えられた場合、閉ループ動作での第１のタイミングｔ１で、投入部４０は、一回の循環でスクラバー液が吸収する硫黄成分量と中和反応できる量よりも多い量の酸化マグネシウムを、貯留部３０に投入してよい。中和反応できる量よりも多い量とは、当該硫黄成分量と中和反応できる量の２倍以上４００倍以下の量であってよい。第１のタイミングｔ１は、閉ループ動作での動作開始時であってよい。
　このような酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の超過的な投入によって、固体表面積を増加させることにより、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からＭｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）への水和反応を促進することができる。したがって、貯留部３０への酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の超過的な投入によって、スクラバー液のｐＨが元の水準に復帰して排ガス１００の浄化能力が回復するまでの時間を短縮することができる。
　図３は、反応速度定数の実験値の一例を示す図である。図３の横軸は、経過時間（ｓ）であり、縦軸は、Ｉｎ（Ｃｓ／（Ｃｓ－Ｃ））である。図３に示される純水１Ｌ（リットル）に対するＭｇＯ２ｍｍｏｌの溶解速度の実験結果によって、反応速度定数ｋと固体表面積Ｓの積であるｋＳを算出すると、ｋＳ＝２．７×１０－４（ｓ－１）が得られた。また、スクラバー液には、Ｈ２ＳＯ３（亜硫酸）が存在しており、溶解したＭｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）は即時に中和反応により消費される。したがって、反応速度式（数１）においてＣ＝０とすることができるので、溶解速度ｄＣ／ｄｔ＝ｋＳ×Ｃｓとなる。
　スクラバー液のｐＨを海水と同等のｐＨにするべく、スクラバー液のｐＨの目標値を８．１とした。貯留部３０内に滞留できる滞留時間を１２０秒とし、一回の循環でスクラバー液が吸収する硫黄成分濃度を２ｍｍｏｌ／Ｌとした。これらの条件に基づいて、溶解速度ｄＣ／ｄｔ＝ｋＳ×Ｃｓを計算する。ｋＳの値２．７×１０－４（ｓ－１）を用い、一回の循環でスクラバー液が吸収する硫黄成分濃度２ｍｍｏｌ／Ｌと中和反応できる量の酸化マグネシウムの濃度をＣｓとすると、溶解速度ｄＣ／ｄｔは、４．２７×１０－８（ｍｏｌ／Ｌ／ｓ）となる。一方、１２０秒で、２ｍｍｏｌ／ＬのＭｇＯを溶解することを目標とすると、溶解速度ｄＣ／ｄｔの目標値は、０．００２ｍｏｌ／Ｌ÷１２０（ｓ）＝１．６７×１０－５（ｍｏｌ／Ｌ／ｓ）となる。
　目標とするｐＨの値等にも影響を受けるが、投入部４０は、使用済みスクラバー液を貯留部３０から反応塔１０内に供給開始する前に、一回の循環でスクラバー液が吸収する硫黄成分量と中和反応できる量よりも多い量の酸化マグネシウムを貯留部３０内に投入してよい。一回の循環でスクラバー液が吸収する硫黄成分量と中和できる量よりも多い量の酸化マグネシウムとは、一回の循環でスクラバー液が吸収する硫黄成分量と中和反応できる量の２倍以上４００倍以下の量の酸化マグネシウムであってよく、１００倍以上４００倍以下の量の酸化マグネシウムであってもよく、さらに好ましくは、３００倍以上４００倍以下の量の酸化マグネシウムであってもよい。
　図４は、比較例の排ガス処理装置２の概略構成を説明する図である。比較例の排ガス処理装置２は、反応塔１０、使用済みスクラバー配管１６、循環管１９、貯留部３０、循環スクラバー液供給管３４、スクラバー液管１４という循環経路の外にある調剤部６２および貯蔵部６４において、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を投入部６０が投入する。調剤部６２は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を溶かすためのタンクであり、貯蔵部６４は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を溶かして水和反応により生成した水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）２を貯蔵するタンクである。調剤部６２により溶かされた酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、ポンプ６３により貯蔵部６４に導入される。貯蔵部６４に貯蔵された水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）２は、ポンプ６５により循環管１９に導入される。
　このように、貯留部３０とは異なる循環経路の外の複数のタンクにおいて、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を溶かし、水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）を保存しておけば、すでに十分に水和反応を進行させておくことができる。したがって、閉ループ動作を開始する場合に、使用済みスクラバー液を貯留部３０から反応塔１０内に供給開始する前に、超過的な酸化マグネシウムを投入する必要がない。しかし、比較例によれば、バッファタンクである貯留部３０に加えて、さらに調剤部６２および貯蔵部６４が必要となり、省スペース化を実現することが困難になる。
　図１に示されるとおり、排ガス処理装置１は、調整部５０、制御部５１、記憶部５３、設定部５４を備えてよい。制御部５１は、バルブ１８、２０、３２、３３等の排ガス処理装置１全体の制御を実行する。制御部５１は、コンピュータであってよい。
　調整部５０は、使用済みスクラバー液を貯留部３０から反応塔１０内に供給開始する前に貯留部３０内に投入される酸化マグネシウムの投入量を調整する。但し、排ガス処理装置１は、閉ループ動作中に、超過的にアルカリ剤を投入するものであればよく、必ずしも投入量を調整するものに限定されない。
　設定部５４は、燃焼装置３で使用される燃料油の硫黄分濃度、および動作モードが閉ループ動作に切り替えられた後に排ガス１００を生じさせる燃焼装置３の出力計画値等を設定する。一例において、閉ループ動作では、船舶が港の近くを航行していることに起因して、燃焼装置３の出力を定格の８０％から４０％に低下させる場合がある。出力計画値は、このように船舶の航路に起因して予定されている燃焼装置３の出力値の情報を含んでよい。設定部５４は、利用者の入力情報に基づいて、燃料油の硫黄分濃度および出力計画値等を設定してもよく、測定装置に基づいて、燃料油の硫黄分濃度および出力計画値等を設定してもよい。記憶部５３は、設定部５４によって設定された各種情報である燃料油の硫黄分濃度、燃焼装置３の出力計画値をデータベースとして記憶してよい。
　調整部５０は、設定部５４によって設定されて記憶部５３に記憶されている情報、燃焼装置３の出力の情報（エンジン負荷等）、および各種センサによる検出値についての情報を取得する。調整部５０は、取得した情報に応じて、投入部４０によるアルカリ剤である酸化マグネシウムの投入量を調整する。排ガス処理装置１は、各種センサとして、ｐＨセンサ３５、ｐＨセンサ３６、および硫黄成分センサ３７を備えてよい。ｐＨセンサ３５は、開ループ動作中に反応塔１０に供給されるスクラバー液（海水）のｐＨを測定する。例えば、ｐＨセンサ３５は、船舶の航行中の海水のｐＨを測定する。ｐＨセンサ３６は、反応塔１０から外部に排出される使用済みスクラバー液のｐＨを測定する。硫黄成分センサ３７は、開ループ動作中に反応塔１０から放出されるガスの硫黄成分量を測定する。
　調整部５０は、排ガス１００を生じさせる燃焼装置３の出力と、燃焼装置３に使用される燃料油に含まれる硫黄分濃度とに基づいて、一回の循環で液体が吸収する硫黄成分量を推定し、推定された硫黄成分量に基づいて、投入量を調整してよい。これにより、一回の循環で液体が吸収する硫黄成分量の推定値に基づいて、吸収する硫黄成分量の推定値が大きくなるほど、アルカリ剤の投入量を増加させることができ、よりきめ細かい調整が可能となる。
　調整部５０は、開ループ動作中に反応塔１０から放出されるガスの硫黄成分量と、動作モードが閉ループ動作に切り替えられた後に排ガス１００を生じさせる燃焼装置３の出力計画値とに基づいて投入量を調整してよい。開ループ動作中に反応塔１０から放出されるガスの硫黄成分量が多い場合には、アルカリ剤の投入量を増加させて、硫黄成分の吸収を高めてよい。また、出力計画値が低くなるほど、アルカリ剤の投入量を少なくしてもよい。
　調整部５０は、開ループ動作中に反応塔１０に供給されるスクラバー液（海水）および反応塔１０から外部に排出される使用済みスクラバー液のそれぞれの水素イオン指数（ｐＨ）と、動作モードが閉ループ動作に切り替えられた後に排ガス１００を生じさせる燃焼装置３の出力計画値とに基づいて投入量を調整してよい。開ループ動作中に反応塔１０に供給されるスクラバー液（海水）のｐＨ値が高くなるほど、アルカリ剤の投入量を少なくしてもよい。反応塔１０から外部に排出される使用済みスクラバー液のｐＨが低くなるほど、アルカリ剤の投入量を多くしてもよい。調整部５０は、開ループ動作における情報からでも、閉ループ動作における硫黄成分量を推測することができる。
　調整部５０は、動作モードが開ループ動作から閉ループ動作に切り替えられた場合に、前回の閉モード動作中に貯留部３０内に残存している酸化マグネシウムの量に基づいて、投入量を調整してよい。前回の閉モード動作中の酸化マグネシウムが多く残存している場合には、新たに投入する酸化マグネシウムの投入量を少なくしてもよい。
　排ガス処理装置１は、貯留部洗浄機構３８および配管洗浄機構３９を備えてよい。排ガス処理装置１は、酸化マグネシウムを超過的に投入して、酸化マグネシウム等のアルカリ剤の固体表面積を増加させて、水和反応を促進する。したがって、貯留部３０、循環スクラバー液供給管３４、バルブ３３、ポンプ２３、およびスクラバー液管１４には、水酸化マグネシウムおよび酸化マグネシウムが凝集しやすい。貯留部洗浄機構３８は、閉ループ動作が終了するたびに、貯留部３０を洗浄してよい。貯留部洗浄機構３８は、凝集物質を貯留部３０内から外へ除去してよい。貯留部洗浄機構３８は、貯留部３０に洗浄液を注入して洗浄してよい。
　配管洗浄機構３９は、閉ループ動作が終了するたびに、反応塔１０へのスクラバー液の導入口と貯留部３０からの供給口との間の循環スクラバー液供給管３４、バルブ３３、ポンプ２３、およびスクラバー液管１４を洗浄してよい。
　以上のように構成される排ガス処理装置１は以下のように処理を実行する。
　図５は、排ガス処理装置１における排ガス処理方法の一例を示すフローチャートである。制御部５１は、開ループ動作指示があった場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、開ループ動作を実行する（ステップＳ１２）。具体的は、制御部５１は、バルブ１８およびバルブ３２を開いて、バルブ２０およびバルブ３３を閉じる。
　開ループ動作指示がなく（ステップＳ１０：ＮＯ）、閉ループ動作指示もない場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、制御部５１の処理は、ステップＳ１０に戻る。開ループ動作指示がなく（ステップＳ１０：ＮＯ）、閉ループ動作指示があった場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、排ガス処理装置１は、ステップＳ１６からＳ２８の処理を実行する。
　制御部５１は、バルブ２０を開いて、バルブ１８を閉じる。但し、制御部５１は、閉ループ動作指示があっても、予め定められた時間の間は、バルブ３３を閉じたままに維持し、バルブ３２を開いたままに維持する。この結果、貯留部３０は、使用済みスクラバー液を貯留する（ステップＳ１６）。
　貯留部３０内に、予め定められた貯留量まで、使用済みスクラバー液の貯留が完了するのを待つ（ステップＳ１８：ＹＥＳ）。調整部５０は、アルカリ剤、好ましくは酸化マグネシウムの初期投入量を調整してよい（ステップＳ２０）。ステップＳ１８とステップＳ２０の処理は、並行して実行されてよい。
　投入部４０は、アルカリ剤、好ましくは酸化マグネシウムを、貯留されている使用済みスクラバー液に第１のタイミングｔ１で投入する（ステップＳ２２）。第１のタイミングｔ１とは、上述したとおり、閉ループ動作での一のタイミングであってよく、閉ループ動作での動作開始時であってもよい。特に、投入部４０は、使用済みスクラバー液を排ガス１００に接触させるように供給する前に、アルカリ剤、好ましくは酸化マグネシウムを、貯留されている使用済みスクラバー液に投入する。具体的には、バルブ３３が閉じられたままであり貯留部３０から循環スクラバー液供給管３４に使用済みスクラバー液が供給開始される前に、投入部４０は、アルカリ剤、好ましくは酸化マグネシウムを、貯留されている使用済みスクラバー液に投入する。
　制御部５１は、予定時間が経過するのを待って（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、バルブ３２を閉じて、バルブ３３を開ける。この結果、貯留部３０は、アルカリ剤の投入により浄化能力を回復したスクラバー液を反応塔１０に供給する（ステップＳ２６）。スクラバー液は、貯留部３０から循環スクラバー液供給管３４、バルブ３３、ポンプ２３、およびスクラバー液管１４を介して反応塔１０内に供給される。これにより、スクラバー液が排ガス１００に接触して排ガス１００を浄化する。
　使用済みスクラバー液が、貯留部３０、循環スクラバー液供給管３４、スクラバー液管１４反応塔１０、使用済みスクラバー配管１６、および循環管１９を経て貯留部３０に戻ってくる。投入部４０は、閉ループ動作の継続中における、第１のタイミングｔ１よりも後の第２のタイミングｔ２において、第１のタイミングｔ１における投入量に比べて少ない量の酸化マグネシウムを貯留部内に補充してよい（ステップＳ２８）。ステップＳ２８の処理は、閉ループ動作の継続中において繰り返し実行されてよい。
　図６は、排ガス処理装置１における排ガス処理方法の他例を示すフローチャートである。制御部５１は、開ループ動作指示があった場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、開ループ動作を実行する（ステップＳ３２）。但し、貯留部３０に、予め定められた量の使用済みスクラバー液が貯留されていない場合には（ステップＳ３４：ＮＯ）、制御部５１は、バルブ１８を閉じて、バルブ２０を開く。この結果、貯留部３０は、使用済みスクラバー液を貯留する（ステップＳ３６）。貯留部３０に、予め定められた量の使用済みスクラバー液が貯留されるのを待って（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、制御部５１は、バルブ１８を開いて、バルブ２０を閉じてよい。制御部５１は、閉ループ動作の準備が完了した旨の信号である閉ループ動作準備完了信号を生成する。
　閉ループ動作の準備が完了している状態において、制御部５１は、閉ループ動作指示を受け付ける（ステップＳ４０）。閉ループ動作指示がされていない場合には（ステップＳ４０：ＮＯ）、処理はステップＳ３０に戻る。制御部５１が、閉ループ動作指示を受けた場合には（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、ステップＳ４２からステップＳ４９の処理が実行される。ステップＳ４２からステップＳ４９の処理は、図５のステップＳ２０からステップＳ２８の処理と同様なので、繰り返しの説明を省略する。
　図７は、投入量調整処理の一例を示すフローチャートである。図７は、図５のステップＳ２０、または図６のステップＳ４２の処理のサブルーチンであってよい。
　調整部５０は、燃焼装置３、例えば、船舶のエンジンの出力値を取得する（ステップＳ５０）。また、調整部５０は、記憶部５３から、燃焼装置３に使用される燃料油に含まれる硫黄分濃度の情報を取得する（ステップＳ５２）。燃料油に含まれる硫黄分濃度の情報は、利用者が設定部５４を用いて予め入力しておいてよい。
　調整部５０は、燃焼装置３の出力値と燃料油に含まれる硫黄分濃度とに基づいて、一回の循環でスクラバー液が吸収する硫黄成分量を推定する（ステップＳ５４）。一回の循環でスクラバー液が吸収する硫黄成分量とは、スクラバー液が、貯留部３０、循環スクラバー液供給管３４、スクラバー液管１４反応塔１０、使用済みスクラバー配管１６、および循環管１９を経て貯留部３０に戻ってくるときに、吸収する硫黄成分量である。調整部５０は、スクラバー液の時間あたりの流量、単位時間あたりに反応塔１０に流れる排ガス１００の流量、および排ガス１００に含まれる硫黄成分量を用いて、硫黄成分量を推定してよい。
　調整部５０は、一回の循環で液体が吸収する硫黄成分量を推定し、推定された硫黄成分量に基づいて、酸化マグネシウム（アルカリ剤）の投入量を調整する（ステップＳ５６）。調整部５０は、一回の循環で液体が吸収する硫黄成分量の推定量と中和反応できる量の所定倍になるように酸化マグネシウム（アルカリ剤）の投入量を調整する。所定倍は、例えば、２倍から４００倍の範囲で決められる値であってよい。
　図８は、投入量調整処理の他例を示すフローチャートである。図８は、図５のステップＳ２０、または図６のステップＳ４２の処理のサブルーチンであってよい。
　調整部５０は、開ループ動作中に反応塔１０から放出されるガスの硫黄成分量を硫黄成分センサ３７から取得する（ステップＳ６０）。調整部５０は、動作モードが閉ループ動作に切り替えられた後に排ガス１００を生じさせる燃焼装置３の出力計画値を記憶部５３等から取得する。調整部５０は、開ループ動作中に反応塔１０から放出されるガスの硫黄成分量と、閉ループ動作中における燃焼装置３の出力計画値とから酸化マグネシウム（アルカリ剤）の投入量を調整する（ステップＳ６４）。
　図９は、投入量調整処理の他例を示すフローチャートである。図９は、図５のステップＳ２０、または図６のステップＳ４２の処理のサブルーチンであってよい。
　調整部５０は、開ループ動作中に反応塔１０に供給されるスクラバー液（海水）のｐＨをｐＨセンサ３５から取得する（ステップＳ７０）。調整部５０は、反応塔１０から外部に排出される使用済みスクラバー液のｐＨをｐＨセンサ３６から取得する（ステップＳ７２）。調整部５０は、動作モードが閉ループ動作に切り替えられた後に排ガス１００を生じさせる燃焼装置３の出力計画値を記憶部５３等から取得する（ステップＳ７４）。
　調整部５０は、開ループ動作中に反応塔１０に供給されるスクラバー液（海水）および反応塔１０から外部に排出される使用済みスクラバー液のそれぞれのｐＨと、動作モードが閉ループ動作に切り替えられ後の燃焼装置３の出力計画値とに基づいて酸化マグネシウム（アルカリ剤）の投入量を調整する（ステップＳ７６）。
　図１０は、投入量調整処理の他例を示すフローチャートである。図１０は、図５のステップＳ２０、または図６のステップＳ４２の処理のサブルーチンであってよい。
　調整部５０は、前回の閉モード動作中に貯留部３０内に残存していた酸化マグネシウム（アルカリ剤）の量を取得する（ステップＳ８０）。調整部５０は、残存していた酸化マグネシウム（アルカリ剤）の量に基づいて、新たに投入する酸化マグネシウム（アルカリ剤）の投入量を調整してよい。
　調整部５０は、図７から図１０の投入量調整処理の一又は複数の処理を複合的に用いて、投入量調整を調整してもよい。
　図１１は、洗浄処理の一例を示すフローチャートである。制御部５１は、閉ループ動作から開ループ動作に切り替わったか否かを判断する（ステップＳ９０）。閉ループ動作から開ループ動作に切り替わった場合には（ステップＳ９０：ＹＥＳ）、貯留部洗浄機構３８は、貯留部３０を洗浄する（ステップＳ９２）。閉ループ動作から開ループ動作に切り替わった場合には（ステップＳ９０：ＹＥＳ）、配管洗浄機構３９は、反応塔１０へのスクラバー液の導入口と貯留部３０からの供給口との間の循環スクラバー液供給管３４、バルブ３３、ポンプ２３、およびスクラバー液管１４を洗浄してよい。
　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。
　１・・・排ガス処理装置、２・・・排ガス処理装置、３・・・燃焼装置、１０・・・反応塔、１２・・・燃焼ガス排気管、１３・・・スプレーノズル、１４・・・スクラバー液管、１５・・・ガス排出部、１６・・・スクラバー配管、１７・・・排出管、１８・・・バルブ、１９・・・循環管、２０・・・バルブ、２１・・・海水排出口、２２・・・海水取入口、２３・・・ポンプ、２４・・・海水管、３０・・・貯留部、３２・・・バルブ、３３・・・バルブ、３４・・・循環スクラバー液供給管、３５・・・ｐＨセンサ、３６・・・ｐＨセンサ、３７・・・硫黄成分センサ、３８・・・貯留部洗浄機構、３９・・・配管洗浄機構、４０・・・投入部、５０・・・調整部、５１・・・制御部、５３・・・記憶部、５４・・・設定部、６０・・・投入部、６２・・・調剤部、６３・・・ポンプ、６４・・・貯蔵部、６５・・・ポンプ、１００・・・排ガス

Claims (14)

  1. 　排ガスの処理に使用された使用済み液体を循環させる閉ループ動作と、前記使用済み液体を外部に排出する開ループ動作との間で動作モードを切り替え可能な排ガス処理装置であって、
    　前記排ガスが供給されて、液体によって前記排ガスを浄化する反応塔と、
    　前記排ガスの浄化に使用された前記使用済み液体を貯留し、前記閉ループ動作中にアルカリ剤によって浄化能力を回復した使用済み液体を前記反応塔内に供給する貯留部と、
    　前記閉ループ動作を開始する場合に、前記使用済み液体を前記貯留部から前記反応塔内に供給開始する前に前記貯留部内に前記アルカリ剤を投入する投入部と、
    　を備える排ガス処理装置。
  2. 　前記投入部は、前記アルカリ剤として、酸化マグネシウムおよび水酸化マグネシウムの少なくとも一方を前記貯留部内に投入する、請求項１に記載の排ガス処理装置。
  3. 　前記投入部は、前記アルカリ剤として、前記酸化マグネシウムおよび前記水酸化マグネシウムの少なくとも一方のうちの固体粉末を前記貯留部内に投入する、請求項２に記載の排ガス処理装置。
  4. 　前記投入部は、前記アルカリ剤として、酸化マグネシウムを前記貯留部内に投入する、請求項１から３の何れか一項に記載の排ガス処理装置。
  5. 　前記動作モードが前記閉ループ動作に切り替えられた場合、前記閉ループ動作での第１のタイミングで、前記投入部は、一回の循環で液体が吸収する硫黄成分量と中和反応できる量よりも多い量の酸化マグネシウムを前記貯留部内に投入する、請求項４に記載の排ガス処理装置。
  6. 　前記投入部は、前記閉ループ動作の継続中における、前記第１のタイミングよりも後の第２のタイミングにおいて、前記第１のタイミングにおける投入量に比べて少ない量の前記酸化マグネシウムを前記貯留部内に補充する、請求項５に記載の排ガス処理装置。
  7. 　前記動作モードが前記開ループ動作から前記閉ループ動作に切り替えられた場合に、前記使用済み液体を前記貯留部から前記反応塔内に供給開始する前に前記貯留部内に投入される前記酸化マグネシウムの投入量を調整する調整部をさらに備える、請求項４から６の何れか一項に記載の排ガス処理装置。
  8. 　前記調整部は、前記排ガスを生じさせる燃焼装置の出力と、前記燃焼装置に使用される燃料油に含まれる硫黄分濃度とに基づいて、一回の循環で液体が吸収する硫黄成分量を推定し、推定された硫黄成分量に基づいて、前記投入量を調整する、請求項７に記載の排ガス処理装置。
  9. 　前記調整部は、前記開ループ動作中に前記反応塔から排出されるガスの硫黄成分量と、前記動作モードが前記閉ループ動作に切り替えられた後に前記排ガスを生じさせる燃焼装置の出力計画値とに基づいて前記投入量を調整する、請求項７に記載の排ガス処理装置。
  10. 　前記調整部は、前記開ループ動作中に前記反応塔に供給される液体および前記反応塔から外部に排出される使用済み液体のそれぞれの水素イオン指数（ｐＨ）と、前記動作モードが前記閉ループ動作に切り替えられた後に前記排ガスを生じさせる燃焼装置の出力計画値とに基づいて前記投入量を調整する、請求項７に記載の排ガス処理装置。
  11. 　前記調整部は、前記動作モードが前記開ループ動作から前記閉ループ動作に切り替えられた場合に、前回の閉モード動作中に前記貯留部内に残存している酸化マグネシウムの量に基づいて、前記投入量を調整する、請求項７に記載の排ガス処理装置。
  12. 　前記動作モードが前記閉ループ動作から前記開ループ動作に切り替えられる毎に、前記貯留部内を洗浄する貯留部洗浄機構をさらに備える、請求項１から１０の何れか一項に記載の排ガス処理装置。
  13. 　前記動作モードが前記閉ループ動作から前記開ループ動作に切り替えられた場合に、前記反応塔と前記貯留部との間の配管内を洗浄する配管洗浄機構をさらに備える、請求項１から１２の何れか一項に記載の排ガス処理装置。
  14. 　排ガスの処理に使用された使用済み液体を循環させる閉ループ動作と、前記使用済み液体を外部に排出する開ループ動作との間で動作モードを切り替え可能な排ガス処理方法であって、
    　排ガスの浄化に使用された前記使用済み液体を貯留する段階と、
    　前記閉ループ動作中にアルカリ剤によって浄化能力を回復した使用済み液体を前記排ガスに接触させる段階と、
    　前記閉ループ動作を開始する場合に、前記使用済み液体を前記排ガスに接触させるように供給する前に、貯蔵された前記使用済み液体に前記アルカリ剤を投入する段階と、を備える排ガス処理方法。
PCT/JP2022/005339 2021-03-23 2022-02-10 排ガス処理装置および排ガス処理方法 Ceased WO2022201947A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020237007000A KR20230044491A (ko) 2021-03-23 2022-02-10 배기가스 처리 장치 및 배기가스 처리 방법
JP2023508765A JP7380946B2 (ja) 2021-03-23 2022-02-10 排ガス処理装置および排ガス処理方法
CN202280005787.3A CN116096475A (zh) 2021-03-23 2022-02-10 废气处理装置和废气处理方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-049263 2021-03-23
JP2021049263 2021-03-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022201947A1 true WO2022201947A1 (ja) 2022-09-29

Family

ID=83395483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/005339 Ceased WO2022201947A1 (ja) 2021-03-23 2022-02-10 排ガス処理装置および排ガス処理方法

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7380946B2 (ja)
KR (1) KR20230044491A (ja)
CN (1) CN116096475A (ja)
WO (1) WO2022201947A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0966219A (ja) * 1995-08-31 1997-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排煙脱硫装置のｐｈ制御装置
JPH11169657A (ja) * 1997-12-09 1999-06-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排煙脱硫装置
CN100335154C (zh) * 2005-09-09 2007-09-05 清华大学 一种氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法氧化回收工艺
JP2019514678A (ja) * 2016-05-11 2019-06-06 ヤラ マリン テクノロジーズ エーエスＹａｒａ Ｍａｒｉｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｓ 船舶排ガスの脱硫

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2972263B2 (ja) 1990-03-14 1999-11-08 バブコツク日立株式会社 湿式排ガス脱硫装置の吸収剤供給量制御装置および吸収剤供給量制御方法
JPH07275649A (ja) 1994-04-11 1995-10-24 Nippon Steel Corp 排煙脱硫装置吸収塔における循環液濃度の制御方法
JPH08196863A (ja) 1995-01-25 1996-08-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd マグネシウム法排煙脱硫装置の廃液酸化方法
EP2402288B1 (en) 2010-07-02 2016-11-16 Alfa Laval Corporate AB Cleaning equipment for gas scrubber fluid
CN104736225B (zh) 2013-01-29 2018-05-04 富士电机株式会社 气体洗涤器的海水量控制装置、气体洗涤器的海水量控制方法、碱量控制装置及碱量控制方法
EP3170546A4 (en) 2014-07-18 2018-01-17 Fuji Electric Co., Ltd. Seawater amount control apparatus for scrubber, seawater amount control method for scrubber and alkali amount control apparatus
CN110302642A (zh) * 2019-06-26 2019-10-08 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司 船舶废气脱硫系统的控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0966219A (ja) * 1995-08-31 1997-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排煙脱硫装置のｐｈ制御装置
JPH11169657A (ja) * 1997-12-09 1999-06-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排煙脱硫装置
CN100335154C (zh) * 2005-09-09 2007-09-05 清华大学 一种氧化镁烟气脱硫及产物浓浆法氧化回收工艺
JP2019514678A (ja) * 2016-05-11 2019-06-06 ヤラ マリン テクノロジーズ エーエスＹａｒａ Ｍａｒｉｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ａｓ 船舶排ガスの脱硫

Also Published As

Publication number Publication date
JP7380946B2 (ja) 2023-11-15
JPWO2022201947A1 (ja) 2022-09-29
KR20230044491A (ko) 2023-04-04
CN116096475A (zh) 2023-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5939366B1 (ja) スクラバの海水量制御装置、スクラバの海水量制御方法及びアルカリ量制御装置
CN104941421B (zh) 内燃机以及从废气中移除硫氧化物的方法
KR101530499B1 (ko) 스크러버 시스템 및 방법
JP5958563B2 (ja) スクラバの海水量制御装置、スクラバの海水量制御方法、アルカリ量制御装置及びアルカリ量制御方法
JP5564722B2 (ja) 排気ガスの処理方法および処理装置
EP3189883B1 (en) Exhaust gas treatment device and waste water treatment method for exhaust gas treatment device
EP1252102B1 (en) Fluorine removal by ion exchange
WO2004016717A1 (ja) 湿式ガス精製方法およびそのシステム
KR102502150B1 (ko) 전해 처리장치 및 처리 시스템
JP2013027864A (ja) 排ガスの処理方法及び処理装置
WO2022201947A1 (ja) 排ガス処理装置および排ガス処理方法
CN115023280A (zh) 排出气体净化装置
KR102489285B1 (ko) 배기가스 처리장치 및 이를 포함하는 선박
JP7653603B2 (ja) 軟水化装置並びにその再生方法及び洗浄方法
KR100607436B1 (ko) 수처리장치
JPH0523543A (ja) 脱硝装置
JP2004158730A (ja) ガス処理方法
JPS6115933Y2 (ja)
EP4112154A1 (en) Exhaust gas treatment apparatus and exhaust gas treatment method for exhaust gas treatment apparatus
JPS63242322A (ja) 排ガスの洗浄方法
JP4883495B2 (ja) フッ素含有排水の処理方法及びフッ素含有排水の処理装置
CN119677940A (zh) 船舶的温室气体减排装置及具备其的船舶或海洋结构物
JPH05301019A (ja) ミストエリミネータの洗浄方法
JPH0412165B2 (ja)
JPH04305224A (ja) 湿式排煙脱硫方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22774748

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023508765

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20237007000

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22774748

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1