(57)【要約】【課題】排出経路に排出される煤塵等の固形成分の量を抑制できる排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を提供する。【解決手段】エンジン２で発生した排気ガスｇ０を洗浄水ｗ０で洗浄して、洗浄水ｗ０をバッファタンク４に貯留するとともに洗浄された排気ガスｇ１を排出経路５に排出する排気ガス処理装置１であって、バッファタンク４の中の気体ｇ２を気固分離機構８に供給して、気固分離機構８で気体ｇ２に含まれている固形成分を分離した後に気体ｇ３を排出経路５に排出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンで発生した排気ガスを洗浄水で浄化するスクラバと、このスクラバから排出される前記洗浄水を回収して貯留するバッファタンクと、前記スクラバで洗浄された前記排気ガスを排出する排出経路とを備える排気ガス処理装置において、
前記バッファタンクの中の気体を供給されてこの気体から固形成分を分離するとともに、前記固形成分を除去された前記気体を前記排出経路に排出する気固分離機構を備えることを特徴とする排気ガス処理装置。
【請求項２】
前記気固分離機構がサイクロン式分離機で構成される請求項１に記載の排気ガス処理装置。
【請求項３】
前記気固分離機構が、前記気体を供給されるケーシングと、このケーシングの中に付着する前記固形成分を前記ケーシングの外部に排出する押込み機構とを備える請求項１に記載の排気ガス処理装置。
【請求項４】
前記気固分離機構の底面近傍と前記バッファタンクとを連通するラインと、このラインに設置されるバルブとを備えていて、
前記ラインが、前記気固分離機構の中に流れ込んだ前記洗浄水を前記バッファタンクに流す構成を備える請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス処理装置。
【請求項５】
エンジンで発生した排気ガスを洗浄水で洗浄して、前記洗浄水をバッファタンクに貯留するとともに洗浄された前記排気ガスを排出経路に排出する排気ガス処理方法において、
前記バッファタンクの中の気体から気固分離機構で固形成分を分離した後に前記気体を排出経路に排出することを特徴とする排気ガス処理方法。
【請求項６】
前記バッファタンクの中の気体から固形成分を分離する際に、前記気体をケーシングに供給してこのケーシングの内壁面に前記固形成分を付着させるとともに、前記ケーシングに付着した前記固形成分を押込み機構により前記ケーシングの外部に排出する請求項５に記載の排気ガス処理方法。
【請求項７】
前記気固分離機構の底面近傍と前記バッファタンクとをラインで連通させ、前記ラインに設置されるバルブを開放して前記気固分離機構の中に流れ込んだ前記洗浄水を前記バッファタンクに流す請求項５または６に記載の排気ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンで発生した排気ガスをスクラバで洗浄して煤塵等の固形成分を取り除いた後に排出経路に排出する排気ガス処理装置および排気ガス処理方法に関するものであり、詳しくは排出経路に排出される煤塵等の固形成分の量を抑制できる排気ガス処理装置および排気ガス処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶には主機や補機と呼ばれるディーゼルエンジンが搭載されている。このディーゼルエンジンから発生する排気ガスをスクラバにより洗浄して煤塵等を取り除く排気ガス処理装置が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１は、排気ガスを例えば海水等の洗浄水で洗浄するスクラバと、スクラバからの排水（以下、スクラバ排水ということがある）を回収するバッファタンクと、バッファタンクに貯留されたスクラバ排水から煤塵等の固形成分を取り除く遠心分離機とを備えた排気ガス処理装置を提案する。
【０００４】
バッファタンクに回収されたスクラバ排水は大部分が再度スクラバに供給され、一部が遠心分離機で処理される。バッファタンクの中の気相部分は排気経路を経由して例えば直接大気中に放出されたり、スクラバにより浄化された排気ガスとともに大気に放出されたりしていた。
【０００５】
スクラバ排水に含まれていた油分が、洗浄水である海水等と激しく混合されて乳化する場合がある。油分の乳化により発生する乳濁液（以下、スカムということがある）は、スクラバ排水の中に含まれていた煤塵等の固形分を内包することがある。このスカムは高い粘性を有するクリーム状の流体であり、主に海水からなるスクラバ排水よりも比重が小さい。
【０００６】
スクラバ排水がバッファタンクに送られる過程でこのスカムが発生することがあった。このバッファタンクの中の気相部分に霧状に分散した微粒子状のスカムが含まれていることがあった。この微粒子状のスカムが排出経路に排出されて、排出経路の内壁面に付着して排気の抵抗となったり、排出経路の途中に設置されるブロア等に付着して効率を低下させたりする不具合が発生していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１３−５２７７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は排出経路に排出される煤塵等の固形成分の量を抑制できる排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成する本発明の排気ガス処理装置は、エンジンで発生した排気ガスを洗浄水で浄化するスクラバと、このスクラバから排出される前記洗浄水を回収して貯留するバッファタンクと、前記スクラバで洗浄された前記排気ガスを排出する排出経路とを備え
る排気ガス処理装置において、前記バッファタンクの中の気体を供給されてこの気体から固形成分を分離するとともに、前記固形成分を除去された前記気体を前記排出経路に排出する気固分離機構を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の排気ガス処理方法は、エンジンで発生した排気ガスを洗浄水で洗浄して、前記洗浄水をバッファタンクに貯留するとともに洗浄された前記排気ガスを排気経路に排出する排気ガス処理方法において、前記バッファタンクの中の気体から気固分離機構で固形成分を分離した後に前記気体を排気経路に排出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バッファタンクの中の気体に含まれている微粒子状の煤塵等の固形成分を除去することができるので、排気経路に排出される固形成分の量を抑制するには有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の排気ガス処理装置を例示する説明図である。
【図２】図１の気固分離機構を例示する説明図である。
【図３】図２の気固分離機構の変形例を例示する説明図である。
【図４】図２の気固分離機構の変形例を例示する説明図である。
【図５】本発明の別の実施形態の排気ガス処理装置を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。なお図では説明のため洗浄水ｗ０等の液体の移動経路を実線で示し、排気ガスｇ０等の気体の移動経路を破線で示し、スカムｓや固形成分等の固体の移動経路を一点鎖線で示している。
【００１４】
図１に例示するように本発明の排気ガス処理装置１は、エンジン２で発生した排気ガスｇ０を洗浄水ｗ０で洗浄するスクラバ３と、このスクラバ３から排出されるスクラバ排水ｗ１を回収して貯留するバッファタンク４と、スクラバ３で浄化された洗浄後の排気ガスｇ１を排出される排出経路５とを備えている。本明細書において排出経路５とは、スクラバ３の下流側に設置される経路の総称であり、例えば直接または間接に外部である大気中に放出する管路やこの管路の途中に設置されるブロア等の機器を含むものである。バッファタンク４にはスクラバ排水ｗ１とともにスクラバ３で洗浄された排気ガスｇ１の一部が流入する。バッファタンク４に貯留されるスクラバ排水ｗ１の大部分は、洗浄水ｗ０として再度スクラバ３に供給される。
【００１５】
排気ガス処理装置１は、バッファタンク４に貯留されたスクラバ排水ｗ１の一部を供給されてスクラバ排水ｗ１の中に含まれる煤塵等の固形成分を除去する水処理機構６と、水処理機構６で分離される固形成分を回収して貯留するスラッジタンク７とを備えている。水処理機構６は例えば遠心分離機や分離膜で構成される。水処理機構６で固形成分を除去されたスクラバ排水ｗ１は洗浄水ｗ０として再度スクラバ３に供給される。
【００１６】
本発明において水処理機構６およびスラッジタンク７の設置位置は上記に限定されるものではなく、適宜変更することができる。また水処理機構６およびスラッジタンク７の一方または両方を備えていない構成にしてもよい。
【００１７】
排気ガス処理装置１は、バッファタンク４の気相部分を構成する気体ｇ２を供給され、この気体ｇ２から固形成分を除去する気固分離機構８を備えている。気固分離機構８は例えばサイクロン式分離機構で構成される。気固分離機構８は固形成分を除去した気体ｇ３
を排出経路５に排出する構成を備える。
【００１８】
スクラバ３からバッファタンク４にスクラバ排水ｗ１が回収される際に、スクラバ排水ｗ１の中の油分が乳化してスカムｓが発生することがある。スクラバ排水ｗ１がバッファタンク４に移動する際の圧力低下や、バッファタンク４の中でのスクラバ排水ｗ１の撹拌によりスカムｓが発生する。スカムｓは比重が比較的軽いため、バッファタンク４の中の液面に浮いた状態となることが多い。
【００１９】
バッファタンク４にはスクラバ排水ｗ１が連続的に供給されるため、液面が叩かれたり撹拌されたりするので、スカムｓが微細な粒子としてバッファタンク４の中の気相部分に舞い上がる。
【００２０】
気固分離機構８は、霧状に舞い上がったスカムｓを含む気体ｇ２をバッファタンク４から供給され、この気体ｇ２からスカムｓの微粒子を除去する。気固分離機構８で回収されたスカムｓはスラッジタンク７に送られる。気固分離機構８でスカムｓを除去された気体ｇ３は排出経路５に導かれ、スクラバ３で洗浄された排気ガスｇ１と合流する。気固分離機構８で除去されるスカムｓには、煤塵等の固形成分が含まれている。
【００２１】
排出経路５で合流する排気ガスｇ１および気体ｇ３は、別途設置される装置等によりＮＯｘを除去されたり、浄化が十分である場合には直接大気中に放出されたりする。
【００２２】
バッファタンク４の気相部分を構成する気体ｇ２に含まれている霧状のスカムｓを気固分離機構８で回収することで、スカムｓに内包されている煤塵等の固形成分を回収できる。排出経路５に排出される固形成分の量を抑制するには有利である。
【００２３】
気体ｇ２に含まれている微粒子状のスカムｓが、排出経路５の内壁面に付着することを防止できる。そのため排気ガス処理装置１の長期間の使用にともない排出経路５の中にスカムｓが堆積して、排出経路５が閉塞する不具合を回避するには有利である。また排気ガスｇ１および気体ｇ３が排出経路５を通過する際の圧力損失を抑制するには有利である。
【００２４】
従来の排気ガス処理装置は、遠心分離機等の水処理機構でのみ固形成分を回収していた。遠心分離機等の水処理機構では、スクラバ排水に比べて比較的軽いスカムｓを分離することは困難であり、スカムｓに内包される煤塵等の固形成分の回収が困難であった。
【００２５】
これに対して本発明の排気ガス処理装置１は、水処理機構６における固形成分の回収に加えて、気固分離機構８におけるスカムｓの回収を行なうことができる。スカムｓの回収にともないスカムｓに内包されている煤塵等の固形成分を回収できるので、排気ガス処理装置１における固形成分の回収量を増加させることができる。排出経路５に排出される固形成分の量を抑制するには有利である。
【００２６】
バッファタンク４の液面の近傍にスカムｓを回収する回収機構４ａを設置する構成にすることができる。回収機構４ａは例えば液面に浮かんでいるスカムｓをかき集めるアーム部とこのアーム部でかき集めたスカムｓを回収する回収部とを備えるアーム式スカム回収装置で構成することができる。回収機構４ａはスカムスキマ―で構成してもよい。回収機構４ａに回収されるスカムｓはスラッジタンク７に送られる。
【００２７】
この構成によればバッファタンク４の中のスカムｓを効率よく回収することができるので、排出経路５に排出される固形成分の量を抑制するには有利である。
【００２８】
図２に例示するように気固分離機構８はサイクロン式分離機構で構成することができる
。この実施形態における気固分離機構８は、上下方向を軸方向とするとともに下方に向かって径が小さくなる円錐台形状であり内部に空洞部を有する本体９と、本体９の上端近傍に配置されていてバッファタンク４から供給される気体ｇ２を本体９の中に導き旋回させる供給口１０とを備えている。本体９は、下端部に形成される固体排出口１１と、上端部に形成される気体排出口１２とを備えている。図２では説明のため気体ｇ２の移動経路を破線で示し、スカムｓの移動経路を一点鎖線で示している。
【００２９】
供給口１０から供給される気体ｇ２は、本体９の中で旋回しながら下方に移動していく。気体ｇ２より十分に重いスカムｓは、本体９の内壁面に衝突しながら下方に移動していき固体排出口１１から排出される。固体排出口１１から排出されるスカムｓはスラッジタンク７に送られる。固形成分を除去された気体ｇ３は本体９の上方の気体排出口１２から排出経路５に送られる。
【００３０】
図３に例示するように気固分離機構８は、上下方向を軸方向とする円筒形状のケーシング１３と、このケーシング１３の内部に配置される押込み機構１４とで構成することができる。ケーシング１３は、上端部に形成される供給口１０および気体排出口１２と、下端部に形成される固体排出口１１とを備えている。またケーシング１３の上下方向における途中部分から下方で且つケーシング１３の中心軸に向かって傾斜する傾斜部１５をケーシング１３は備えている。傾斜部１５は例えばケーシング１３の内部に配置される漏斗形状の板材等で構成される。
【００３１】
押込み機構１４は、上下方向に延在してケーシング１３を貫通する回転軸１６と、ケーシング１３の外部であって回転軸１６の上端に設置されるモータ１７と、回転軸１６の下端近傍に配置されるスクリュー１８とを備えている。スクリュー１８の外周縁は傾斜部１５の内側壁面に当接する状態に構成されている。
【００３２】
バッファタンク４から供給される気体ｇ２は、供給口１０からケーシング１３の内部に供給され、ケーシング１３の内壁面や傾斜部１５に衝突した後に、気体排出口１２から排出経路５に送られる。気体ｇ２がケーシング１３の内壁面や傾斜部１５に衝突した際に、微粒子状のスカムｓが内壁面等に付着する。ケーシング１３の内壁面等に付着したスカムｓは自重で下方に向かって移動する。一定時間が経過するとスカムｓが傾斜部１５の上に堆積した状態となる。
【００３３】
モータ１７の作動によりスクリュー１８を回転させると、傾斜部１５の上に堆積したスカムｓが固体排出口１１に押込まれスラッジタンク７に送られる。モータ１７は、常時回転する構成としてもよいが、間欠的に回転する構成にしてもよい。
【００３４】
この構成によれば、供給口１０と気体排出口１２との間に圧力差がほとんどなく前述のサイクロン式分離機構では十分な旋回流を発生させられないような場合であっても、すなわちバッファタンク４の気相部分と排出経路５との間の圧力差がほとんどない場合であっても、気体ｇ２からスカムｓを効率的に除去することができる。
【００３５】
押込み機構１４は、ケーシング１３内に堆積したスカムｓを固体排出口１１に押込む機能を有していればよく、上記のスクリューコンベア方式に限定されない。押込み機構１４は、例えばケーシング１３の内壁面および傾斜部１５の少なくとも一方に沿って上下移動するスクレーパで構成してもよい。また傾斜部１５を備えない構成にしてもよい。この場合、押込み機構１４は円筒形状のケーシング１３の内壁面に付着するスカムｓを固体排出口１１に押込む構成を有している。
【００３６】
図４に例示するようにケーシング１３の上端部に形成される供給口１０および気体排出
口１２と、下端部に形成される固体排出口１１と、ケーシング１３の内部であって供給口１０の下方に配置されるメッシュ部１９とを備える構成にすることができる。
【００３７】
ケーシング１３は、円筒形状の本体９の下方に下端に向かって細くなる円錐形状の傾斜部１５を備えている。この実施形態では傾斜部１５はケーシング１３と一体的に構成されている。
【００３８】
供給口１０および気体排出口１２とは、ケーシング１３の外部上面から内部に向かって貫通するパイプで構成されている。供給口１０を構成するパイプの下方には、例えば一枚の金網または複数枚重ねた金網等で構成されるメッシュ部１９が配置されている。メッシュ部１９はケーシング１３の内壁面に直接または間接に固定されている。メッシュ部１９は気体ｇ２に含まれる微粒子状のスカムｓを付着させて除去する構成を有している。
【００３９】
固体排出口１１はケーシング１３の底面に連結されるパイプで構成され、このパイプの途中部分にはバルブ２０が設置されている。
【００４０】
供給口１０からケーシング１３の中に気体ｇ２が供給されると、気体ｇ２はメッシュ部１９を通過した後に気体排出口１２から排出される。気体ｇ２に含まれている微粒子状のスカムｓは、メッシュ部１９を通過する際にメッシュ部１９を構成する金網等に付着して、気体ｇ２から取り除かれる。メッシュ部１９の金網等に付着したスカムｓはケーシング１３の底面に向かって落下して堆積していく。
【００４１】
ケーシング１３の中に堆積したスカムｓは、バルブ２０の開放により自重によりスラッジタンク７に落下していく。スラッジタンク７の内部の圧力に比べて、ケーシング１３の中の圧力が高いときには、この圧力差によりスカムｓはスラッジタンク７に押込まれる。
【００４２】
バルブ２０の開閉は手動で操作する構成にすることができる。バルブ２０を自動制御するための制御機構２１を設置して、所定時間経過ごとに一時的にバルブ２０が開放される構成にしてもよい。また制御機構２１により、ケーシング１３の中で堆積するスカムｓの量に応じてバルブ２０の開閉が制御される構成にしてもよい。このとき例えばスカムｓの堆積した高さに応じて反応するレベル計２２をケーシング１３に設置することができる。スカムｓの量の測定または推定はレベル計２２に限らず、スカムｓの重量を測定するロードセル等で行ってもよい。
【００４３】
図５に例示するように排気ガスの一部をエンジン２に再循環させるＥＧＲシステム２３を備えた構成に、排気ガス処理装置１を適用することもできる。この実施形態では排気ガス処理装置１が、排出経路５の途中部分に設置されるミストキャッチャ２４と、ミストキャッチャ２４の下流側であり、ＥＧＲシステム２３への分岐部分の上流側となる位置に設置されるブロア２５とを備えている。気固分離機構８で固形成分を除去された気体ｇ３はミストキャッチャ２４に供給される。この実施形態において排出経路５とは、排気ガスを流す管路に加えて、ＥＧＲシステム２３の管路やミストキャッチャ２４やブロア２５を含むものである。
【００４４】
ミストキャッチャ２４は、例えば積層された金網で構成されていて、通過する排気ガスｇ１の中に含まれている微粒子を付着させて除去する機能を有する。ミストキャッチャ２４により排気ガスｇ１の中の微粒子を除去できるので、排出経路５に排出される固形成分の量を抑制するには有利である。固形成分をほとんど含まない気体をＥＧＲシステム２３によりエンジン２に供給できるので、エンジン２の燃焼効率を向上するには有利である。ブロア２５に煤塵等の微粒子が付着してブロア２５の給気効率が低下したり、ブロア２５が故障したりする不具合を回避するには有利である。
【００４５】
気固分離機構８からミストキャッチャ２４に供給される気体ｇ３は、微粒子状のスカムをほとんど含んでいないので、ミストキャッチャ２４およびブロア２５にスカムが付着して堆積する等の不具合が生じない。
【００４６】
ミストキャッチャ２４の構成は上記に限らず、例えば複数の平板状のプレートをその面方向が排気ガスｇ１の流れ方向と平行となる状態に配置して構成してもよい。またブロア２５の設置位置は上記に限らず、例えばミストキャッチャ２４の下流側でありかつＥＧＲシステム２３への分岐部分の下流側となる位置に設置してもよい。
【００４７】
気固分離機構８とバッファタンク４とを連通させるライン２６を配置する構成にしてもよい。このライン２６にはバルブ２７が配置されていて、ライン２６の一端は気固分離機構８の底面近傍に連結されている。このバルブ２７は通常時は閉止される状態である。
【００４８】
バッファタンク４や気固分離機構８における圧力変動の影響により、バッファタンク４の中の水ｗ１が気固分離機構８に流れ込むことがある。水ｗ１の流れ込みは例えば一時間に数回の頻度で発生することがある。気固分離機構８に水ｗ１が流れ込んだときには、気固分離機構８とスラッジタンク７との間に配置されているバルブ２０を閉止状態とする。
【００４９】
気固分離機構８に水ｗ１が流れ込むと気固分離機構８で回収されたスカムｓと混合した状態となる。しかし、しばらく静置すると比重差で水とスカムｓとが分離する。静置した後にバルブ２７を開放すると比重の大きい水ｗ１が気固分離機構８からバッファタンク４に流れ込む。バルブ２７を閉止した後にバルブ２０を開放すると分離されたスカムｓがスラッジタンク７に送られる。
【００５０】
この構成によればバッファタンク４から水ｗ１が不意に気固分離機構８に流れ込んだ場合であっても、水ｗ１の少なくとも一部をバッファタンク４に戻すことができるので、スラッジタンク７の容量が水ｗ１により圧迫されることを抑制できる。
【００５１】
気固分離機構８に予め圧力式液面計を設置して、この液面計により比重分離した水ｗ１の量を推定して、この水ｗ１をバッファタンク４に戻す構成にしてもよい。圧力式液面計は例えば気固分離機構８の中の液圧を隔膜で感知させて、平行に配置した二つの電極の距離変動にともなう静電容量の変化から圧力を測定する構成を有する。
【００５２】
この圧力式液面計は水ｗ１に浮かぶスカムｓの影響を受けずに液面の高さを測定できる。つまり比重分離した水ｗ１とスカムｓとの境界となる液面の位置を測定できる。液面計による測定結果に基づきバルブ２７の開放および閉止を制御することにより水ｗ１のみをバッファタンク４に戻しやすくなる。
【００５３】
水ｗ１の量に関わらず、バルブ２７を所定時間開放した後に閉止する構成にしてもよい。気固分離機構８の中の水ｗ１の少なくとも一部をバッファタンク４に戻すことができるので、スラッジタンク７の容量が水ｗ１により圧迫されることを抑制できる。
【００５４】
バルブ２７の開放時間を比較的長く設定して、気固分離機構８の中の水ｗ１の全部がバッファタンク４に戻される構成にしてもよい。このとき水ｗ１とともにスカムｓの一部がバッファタンク４に移動することがあるが、バッファタンク４に設置される回収機構４ａ等により、後にこのスカムｓは回収されるので不具合はない。水ｗ１がスラッジタンク７に送られることを防止できるので、スラッジタンク７の容量が水ｗ１により圧迫されることを防止できる。なお回収機構４ａは本発明の必須要件ではない。
【００５５】
気固分離機構８とバッファタンク４とを連通させるライン２６とバルブ２７とを設置する構成は、図１に例示する実施形態にも採用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１     排気ガス処理装置
２     エンジン
３     スクラバ
４     バッファタンク
４ａ   回収機構
５     排出経路
６     水処理機構
７     スラッジタンク
８     気固分離機構
９     本体
１０   供給口
１１   固体排出口
１２   気体排出口
１３   ケーシング
１４   押込み機構
１５   傾斜部
１６   回転軸
１７   モータ
１８   スクリュー
１９   メッシュ部
２０   バルブ
２１   制御機構
２２   レベル計
２３   ＥＧＲシステム
２４   ミストキャッチャ
２５   ブロア
２６   ライン
２７   バルブ
ｇ０   排気ガス
ｇ１   洗浄後の排気ガス
ｇ２   バッファタンクの気相部分を構成する気体
ｇ３   固形成分を除去した気体
ｗ０   洗浄水
ｗ１   スクラバ排水
ｓ     スカム
【図１】
2018112154.tif 000003
【図２】
2018112154.tif 000004
【図３】
2018112154.tif 000005
【図４】
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【図５】
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