(57)【要約】【課題】  洗浄液への中和剤の投入量を抑えつつ、十分な脱硫性能を維持するとともに、洗浄液の排出規制をクリアするスクラバを提供する。【解決手段】  本発明に係るスクラバ４０は、噴射ノズル４１から噴射された洗浄液を回収して溜めるとともに、溜めた洗浄液の一部を外部へ排出する溜水部４２と、循環配管４３の流路に中和剤を投入する中和剤投入装置４４と、制御装置７０と、を備えている。制御装置７０は、噴射ノズル４１から噴射する洗浄液のｐＨ値と所定の目標噴射ｐＨ値との偏差、及び、溜水部４２に溜められた洗浄液のｐＨ値と所定の目標溜水ｐＨ値との偏差に基づいて、中和剤投入装置４４から投入する中和剤の投入量を決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排気ガスを洗浄するスクラバであって、
前記排気ガスに洗浄液を噴射する噴射ノズルと、
前記噴射ノズルから噴射された洗浄液を回収して溜めるとともに、溜めた洗浄液の一部を外部へ排出する溜水部と、
前記溜水部に溜められた洗浄液を前記噴射ノズルに供給する循環配管と、
前記循環配管の流路に中和剤を投入する中和剤投入装置と、
前記中和剤投入装置から投入する中和剤の投入量を決定する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記噴射ノズルから噴射する洗浄液のｐＨ値と所定の目標噴射ｐＨ値との偏差、及び、前記溜水部に溜められた洗浄液のｐＨ値と所定の目標溜水ｐＨ値との偏差に基づいて、前記中和剤投入装置から投入する中和剤の投入量を決定するように構成されている、スクラバ。
【請求項２】
前記排気ガスは前記エンジンに戻されるＥＧＲガスである、請求項１に記載のスクラバ。
【請求項３】
前記制御装置は、前記エンジンに使用する燃料の硫黄分と、当該スクラバを通過する排気ガスの流量とに基づいて、前記目標噴射ｐＨ値を設定するように構成されている、請求項１又は２に記載のスクラバ。
【請求項４】
前記制御装置は、予め定められた固定値を前記目標溜水ｐＨ値として設定するように構成されている、請求項１乃至３のうちいずれか一の項に記載のスクラバ。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記エンジンに使用する燃料の硫黄分と、当該スクラバを通過する排気ガスの流量とに基づいて、脱硫性能の維持に必要であると予測される中和剤の投入量である基本中和剤投入量を算出し、
前記噴射ノズルから噴射する洗浄液のｐＨ値と所定の目標噴射ｐＨ値との偏差、前記溜水部に溜められた洗浄液のｐＨ値と所定の目標溜水ｐＨ値との偏差、及び、前記基本中和剤投入量に基づいて、前記中和剤投入装置が投入する中和剤の投入量を決定するように構成されている、請求項１乃至４のうちいずれか一の項に記載のスクラバ。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一の項に記載のスクラバを備えたエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから排出された排気ガスを洗浄するスクラバ（湿式ガス洗浄装置）、及び、このスクラバを備えたエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を低減させる手法として、排気ガスの一部をエンジンに戻す排気再循環（ＥＧＲ；Exhaust Gas Recirculation）が知られている。排気ガスの一部をエンジンに戻すことにより、酸素濃度が低い状態で燃焼が行われ、その結果、燃焼温度が低下してＮＯｘの生成が抑制される。ただし、使用する燃料によっては、排気ガスに粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）が大量に含まれる場合があり、この場合には再循環させる排気ガスからＰＭやＳＯｘを取り除く必要がある。排気ガスからＰＭやＳＯｘを取り除くには、洗浄液を用いるスクラバが有効である（特許文献１の図２の符号１５参照）。
【０００３】
また、環境保護の観点から、エンジンに戻す排気ガス（ＥＧＲガス）のみならず、大気に排出される排気ガスについてもＰＭやＳＯｘを取り除くのが望ましい。この場合も、排気ガスからＰＭやＳＯｘを取り除くには、洗浄液を用いるスクラバが有効である。
【０００４】
スクラバで使用する洗浄液には、ＳＯｘを取り除く（脱硫を行う）ために脱硫用の中和剤（苛性ソーダなどのアルカリ溶剤）を投入し、洗浄液のｐＨ値が一定以上となるように調整する。ただし、洗浄液が排気ガスと接触するとｐＨ値が下がるため、洗浄液を繰り返し使用する場合には、中和剤を連続的に投入して洗浄液のｐＨ値を維持する必要がある。また、洗浄液を外部に排出する場合、ｐＨ値の排出規制があれば、その排出規制をクリアできるように洗浄液のｐＨ値を調整する必要がある。このような脱硫性能の維持と排出規制の適合を考慮すれば、中和剤を多めに投入するのが安全であるが、中和剤の使用量を抑えたいという要望もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５７９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、洗浄液への中和剤の投入量を抑えつつ、十分な脱硫性能を維持するとともに、洗浄液の排出規制をクリアすることができるスクラバを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある形態に係るスクラバは、エンジンから排出される排気ガスを洗浄するスクラバであって、前記排気ガスに洗浄液を噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルから噴射された洗浄液を回収して溜めるとともに、溜めた洗浄液の一部を外部へ排出する溜水部と、前記溜水部に溜められた洗浄液を前記噴射ノズルに供給する循環配管と、前記循環配管の流路に中和剤を投入する中和剤投入装置と、前記中和剤投入装置から投入する中和剤の投入量を決定する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記噴射ノズルから噴射する洗浄液のｐＨ値と所定の目標噴射ｐＨ値との偏差、及び、前記溜水部に溜められた洗浄液のｐＨ値と所定の目標溜水ｐＨ値との偏差に基づいて、前記中和剤投入装置から投入する中和剤の投入量を決定するように構成されている。
【０００８】
かかる構成では、噴射ノズルから噴射される洗浄液に中和剤を直接投入して噴射ノズルから噴射される洗浄液のｐＨ値を調整することができる。そのため、実質的に噴射ノズルから噴射する洗浄液のｐＨ値と所定の目標噴射ｐＨ値との偏差によって中和剤の投入量が決まる場合、溜水部に溜められた洗浄液のｐＨ値を不要に上昇させなくてもよく、中和剤の投入量を抑えることができる。さらに、中和剤の投入量は、噴射ノズルから噴射する洗浄液のｐＨ値と所定の目標噴射ｐＨ値との偏差、及び、溜水部に溜められた洗浄液のｐＨ値と所定の目標溜水ｐＨ値との偏差に基づいて決定されるため、十分な脱硫性能（目標噴射ｐＨ値）を維持するとともに、洗浄液の排出規制（目標溜水ｐＨ値）をクリアすることが可能である。
【０００９】
また、上記のスクラバにおいて、前記排気ガスは前記エンジンに戻されるＥＧＲガスであってもよい。かかる構成によれば、エンジンには浄化されたＥＧＲガスが戻されるため、エンジンを腐食するリスクを低減することができる。
【００１０】
また、上記のスクラバにおいて、前記制御装置は、前記エンジンに使用する燃料の硫黄分と、当該スクラバを通過する排気ガスの流量とに基づいて、前記目標噴射ｐＨ値を設定するように構成されていてもよい。
【００１１】
かかる構成によれば、目標噴射ｐＨ値を適正な値に設定できるため、目標噴射ｐＨ値が過度に大きくなるのを防止することができ、その結果、洗浄液への中和剤の投入量を抑えることができる。
【００１２】
また、上記のスクラバにおいて、前記制御装置は、予め定められた固定値を前記目標溜水ｐＨ値として設定するように構成されていてもよい。
【００１３】
かかる構成によれば、目標溜水ｐＨ値として排出規制で定められたｐＨ値に設定することで、洗浄液の排出規制を確実にクリアすることができる。
【００１４】
また、上記のスクラバにおいて、前記制御装置は、前記エンジンに使用する燃料の硫黄分と、当該スクラバを通過する排気ガスの流量とに基づいて、脱硫性能の維持に必要であると予測される中和剤の投入量である基本中和剤投入量を算出し、前記噴射ノズルから噴射する洗浄液のｐＨ値と所定の目標噴射ｐＨ値との偏差、前記溜水部に溜められた洗浄液のｐＨ値と所定の目標溜水ｐＨ値との偏差、及び、前記基本中和剤投入量に基づいて、前記中和剤投入装置が投入する中和剤の投入量を決定するように構成されていてもよい。
【００１５】
かかる構成によれば、中和剤投入装置が投入する中和剤の投入量について、基本中和剤投入量を用いた、いわゆるフィードフォワード制御を行うことができる。そのため、エンジンの運転状況等が変化しても、中和剤の投入量を速やかに適切な値に調整することができる。
【００１６】
また、本発明のある形態に係るエンジンシステムは、上記のスクラバを備えている。
【発明の効果】
【００１７】
以上のとおり、上記のスクラバによれば、洗浄液への中和剤の投入量を抑えつつ、十分な脱硫性能を維持するとともに、洗浄液の排出規制をクリアすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１実施形態に係るエンジンシステムのブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るスクラバの概略図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係るスクラバの制御系のブロック図である。
【図４】図４は、中和剤投入量の制御方法を示したフロー図である。
【図５】図５は、ＥＧＲガス流量と基本中和剤投入量の関係を示したグラフである。
【図６】図６は、ＥＧＲガス流量と目標噴射ｐＨ値の関係を示したグラフである。
【図７】図７は、第２実施形態の中和剤投入量の制御方法を示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２０】
（第１実施形態）
はじめに、本発明の第１実施形態について説明する。なお、以下では、排気ガスのうちエンジンに戻されるＥＧＲガスを洗浄する場合について説明するが、大気に排出する排気ガスを洗浄する場合も同じように考えることができる。
【００２１】
＜エンジンシステムの全体構成＞
まず、本実施形態に係るエンジンシステム１００の全体構成について説明する。図１は、エンジンシステム１００のブロック図である。図１に示すように、エンジンシステム１００は、エンジン１０と、過給機２０と、ＥＧＲブロワ３０と、スクラバ４０と、廃水処理装置６０と、を備えている。
【００２２】
本実施形態におけるエンジン１０は、船舶の推進用主機であり、大型の２ストロークディーゼルエンジンである。エンジン１０には、過給機２０から掃気流路１１を介して掃気ガス（４ストロークエンジンの場合には「給気ガス」）が供給される。また、エンジン１０から排出された排気ガスは排気流路１２を介して過給機２０に供給される。なお、エンジン１０は、４ストロークエンジンであってもよく、ガスエンジンやガソリンエンジンであってもよい。また、エンジン１０は船舶に用いられるものに限らず、発電設備に用いられるものであってもよい。
【００２３】
過給機２０は、空気を昇圧してエンジン１０に供給する装置である。過給機２０は、タービン部２１と、コンプレッサ部２２とを有している。タービン部２１にはエンジン１０から排出された排気ガスが供給され、排気ガスのエネルギによりタービン部２１が回転する。タービン部２１とコンプレッサ部２２は連結シャフト２３により連結されており、タービン部２１の回転に伴ってコンプレッサ部２２も回転する。コンプレッサ部２２が回転すると、外部から取り込んだ空気（大気）が昇圧され、昇圧された空気は掃気流路１１を介してエンジン１０へ供給される。
【００２４】
ＥＧＲブロワ３０は、排気流路１２と掃気流路１１をつなぐＥＧＲ流路３１に設けられており、排気流路１２の排気ガスの一部を抽出し（以下、排気流路１２から抽出した排気ガスを「ＥＧＲガス」と称す）、そのＥＧＲガスを昇圧して掃気流路１１へ送り出す装置である。掃気流路１１へ送り出されたＥＧＲガスは、過給機２０で昇圧された大気と混合され、掃気ガスとしてエンジン１０へ供給される。これにより、エンジン１０に供給される掃気ガスの酸素濃度が低下し、ＮＯｘの排出量を低減することができる。なお、ＥＧＲブロワ３０の構造は特に限定されないが、本実施形態では容積型を採用している。
【００２５】
スクラバ４０は、ＥＧＲ流路３１に設けられており、洗浄液を用いてＥＧＲガスからＳＯｘ及びＰＭを取り除く装置である。特に、大型のディーゼルエンジンの排気ガスには多量のＳＯｘ及びＰＭが含まれるため、大型のディーゼルエンジンにおいてＥＧＲを行う場合、そのエンジンシステムにスクラバを設置することは非常に有効である。なお、本実施形態のスクラバ４０は、後述するようにＥＧＲガスを冷却する冷却機能を有しているため、ＥＧＲ流路３１に冷却装置は設けられていないが、ＥＧＲ流路３１に冷却装置を設けてもよい。その他、スクラバ４０の詳細構成については後述する。
【００２６】
廃水処理装置６０は、スクラバ４０で使用した洗浄液を浄化処理する装置である。廃水処理装置６０で浄化処理された洗浄液の全部または一部は海へ排出される。洗浄液を海へ排出する際に問題となるのが、廃水（洗浄液）の排出規制である。排出規制には、濁度の排出規制と、ｐＨ値の排出規制が含まれる。廃水処理装置６０は、このうちの濁度の排出規制をクリアするためのものである。具体的には、スクラバ４０で使用した洗浄液にはＰＭが固まって形成されたばいじんが多く含まれており、濁度が非常に高い。そこで、廃水処理装置６０として例えば遠心分離機を用いて、洗浄液からばいじんを分離して洗浄液の濁度を下げる。これにより、廃水（洗浄液）の濁度の排出規制をクリアすることができる。一方、ｐＨ値の排出規制については、後述するようにスクラバ４０で対応することになる。なお、洗浄液の最終的なｐＨ値を確認するための廃水ｐＨセンサ６１（図２参照）を廃水処理装置６０の下流に設けてもよい。
【００２７】
＜スクラバの構成＞
続いて、スクラバ４０の詳細構成について説明する。図２は、本実施形態に係るスクラバ４０の概略図である。図中の太い矢印は、ＥＧＲガスの流れを示している。本実施形態に係るスクラバ４０は、ＥＧＲガスを洗浄する洗浄機能、洗浄液を溜めておく溜水機能、及び、ＥＧＲガスを冷却する冷却機能を全て有する一体型のスクラバである。図２に示すように、スクラバ４０は、噴射ノズル４１と、溜水部４２と、循環配管４３と、中和剤投入装置４４と、を備えている。
【００２８】
噴射ノズル４１は、ＥＧＲガスに洗浄液を噴射する部分である。噴射ノズル４１は、スクラバ４０の入口付近に設けられており、スクラバ４０に流入したばかりのＥＧＲガスに洗浄液を噴射する。このように、本実施形態に係るスクラバ４０は噴射式を採用しているため、循環配管４３の流路に中和剤を投入することが可能となる。
【００２９】
溜水部４２は、噴射ノズル４１から噴射された洗浄液を回収して溜める部分である。溜水部４２は、スクラバ４０の下方部分に位置しており、噴射ノズル４１から噴射された洗浄液は自重によって溜水部４２へ落下する。また、洗浄液が噴射されたＥＧＲガスは、冷却部４５を通過して熱交換により冷却されるとともに、ミストキャッチャ４６によってＥＧＲガスに含まれる霧状の洗浄液が取り除かれる。冷却部４５で発生した凝縮水、及びミストキャッチャ４６によって捕獲された洗浄液は、自重によって溜水部４２へ落下する。なお、冷却部４５及びミストキャチャ４６を通過したＥＧＲガスは、スクラバ４０を出てＥＧＲブロワ３０（図１参照）に向かって流れる。
【００３０】
循環配管４３は、溜水部４２に溜められた洗浄液を噴射ノズル４１に供給する部材である。循環配管４３には、循環ポンプ４７が設けられている。また、循環配管４３は、中和剤投入装置４４から投入される中和剤を取り込むための中和剤投入部４８を有している。さらに、循環配管４３の中和剤投入部４８よりも上流側の部分には溜水ｐＨセンサ４９が設けられているとともに、中和剤投入部４８よりも下流側の部分には噴射ｐＨセンサ５０が設けられている。溜水ｐＨセンサ４９は、溜水部４２に溜められた洗浄液のｐＨ値（以下、「溜水ｐＨ値」と称す）を測定することができ、噴射ｐＨセンサ５０は、噴射ノズル４１から噴射される洗浄液のｐＨ値（以下、「噴射ｐＨ値」と称す）を測定することができる。
【００３１】
中和剤投入装置４４は、循環配管４３の中和剤投入部４８を介して、循環配管４３の流路に中和剤を投入する装置である。本実施形態では、中和剤として苛性ソーダを使用している。本実施形態の中和剤投入装置４４は、溜水部４２に溜められた洗浄液ではなく、循環配管４３を流れる洗浄液に中和剤を投入することになる。このように構成することで、溜水部４２に溜められた洗浄液全体を必ずしも脱硫に必要なｐＨ値にまで増加させる必要がなくなる。そのため、中和剤の使用量を抑えることができる。
【００３２】
＜制御系の構成＞
次に、スクラバの制御系の構成について説明する。図３は制御系の構成のブロック図である。本実施形態に係るスクラバは制御装置７０を有している。制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。図３に示すように、制御装置７０は、溜水ｐＨセンサ４９、噴射ｐＨセンサ５０、及びＥＧＲブロワ３０と電気的に接続されている。制御装置７０は、これらの計器及び装置から送信される信号に基づいて、溜水ｐＨ値、噴射ｐＨ値、及びＥＧＲガス流量（ＥＧＲブロワ３０の回転数から求めることができる）を取得する。なお、ＥＧＲガス流量は、ＥＧＲ流路３１に流量計を設け、その流量計が送信する信号に基づいて取得するようにしてもよい。
【００３３】
また、制御装置７０は、エンジンシステム１００が搭載されている船体の運転室に設けられた運転操作部７１とも電気的に接続されている。運転操作部７１は、運転者によってエンジン１０に使用する燃料の硫黄分（質量％）を入力することができ、その値を保存できるように構成されている。制御装置７０は、この運転操作部７１から送信される信号に基づいて、エンジン１０に使用する燃料の硫黄分を取得する。なお、運転操作部７１は、エンジン１０に使用する燃料の油種を選択できるようにし、その油種に対応する硫黄分を保存して送信するように構成されていてもよい。
【００３４】
さらに、制御装置７０は、中和剤投入装置４４と電気的に接続されている。制御装置７０は、取得した溜水ｐＨ値、噴射ｐＨ値、ＥＧＲガス流量、及び硫黄分に基づいて、種々の演算を行って、中和剤投入装置４４に制御信号を送信する。これにより、制御装置７０は、中和剤投入装置４４が循環配管４３の流路に投入する中和剤の投入量（以下、「中和剤投入量」と称す）を制御する。
【００３５】
＜中和剤投入量の制御方法＞
次に、中和剤投入量の制御方法について説明する。図４は、中和剤投入量の制御の方法を示したフローチャートである。以下で説明する演算及び制御は、制御装置７０によって遂行される。まず、処理が開始されると、制御装置７０は、溜水ｐＨセンサ４９、噴射ｐＨセンサ５０、ＥＧＲブロワ３０、及び運転操作部７１から送信される信号を読み込み、これらの信号に基づいて溜水ｐＨ値、噴射ｐＨ値、ＥＧＲガス流量、及び硫黄分などの各種情報を取得する（ステップＳ１）。
【００３６】
続いて、制御装置７０は、ＥＧＲガス流量及び硫黄分に基づいて基本中和剤投入量を算出する（ステップＳ２）。基本中和剤投入量は、脱硫性能を維持するために必要であると予測される中和剤投入量である。制御装置７０は、図５に示すようなグラフに対応するマップデータを有しており、このマップデータから基本中和剤投入量を算出する。図５は、各硫黄分におけるＥＧＲガス流量と基本中和剤投入量の関係を示している。例えば、図５において、硫黄分が２.０％であって、ＥＧＲガス流量がＱ１であれば、基本中和投入量はＷ１となる。基本中和剤投入量は、硫黄分が大きくなるに従って、そしてＥＧＲガス流量が大きくなるに従って大きくなる。なお、図５は概念図であって、実際の値とは必ずしも一致しない（図６も同様）。
【００３７】
続いて、制御装置７０は、ＥＧＲガス流量及び硫黄分に基づいて目標噴射ｐＨ値を設定する（ステップＳ３）。制御装置７０は、図６に示すようなグラフに対応するマップデータを有しており、このマップデータから目標噴射ｐＨ値を取得する。図６は、各硫黄分におけるＥＧＲガス流量と目標噴射ｐＨ値との関係を示している。例えば、図６において、硫黄分が２.０％であって、ＥＧＲガス流量がＱ１であれば、目標噴射ｐＨ値はＰＨ１となる。目標噴射ｐＨ値は、硫黄分が大きくなるに従って、そしてＥＧＲガス流量が大きくなるに従って大きくなる。
【００３８】
続いて、制御装置７０は、目標溜水ｐＨ値を設定する（ステップＳ４）。目標溜水ｐＨ値は、予め定められた固定値である。環境保護の観点から、廃水（洗浄液）は規定範囲のｐＨ値でなければ外部（海）へ排出することができない。本実施形態では、この規定範囲の下限値よりも少しだけ大きな値を目標溜水ｐＨ値として設定する。例えば、制御装置７０は、規定範囲の下限値が６.５である場合、目標溜水ｐＨ値を「６.８」に設定する。
【００３９】
続いて、制御装置７０は、噴射ｐＨ値と目標噴射ｐＨ値の偏差に基づいて、噴射側補正値を算出する（ステップＳ５）。具体的には、噴射ｐＨ値と目標噴射ｐＨ値の差（偏差）がなくなるような噴射側補正値を算出する。このように、ステップＳ５は、噴射ｐＨ値についてのフィードバック制御に相当する。このフィードバック制御としては、ＰＩＤ制御を採用することができる。なお、噴射側補正値は、前述した基本中和剤投入量を補正するためのものである。
【００４０】
続いて、制御装置７０は、溜水ｐＨ値と目標溜水ｐＨ値の偏差に基づいて、溜水側補正値を算出する（ステップＳ６）。具体的には、溜水ｐＨ値と目標溜水ｐＨ値の差（偏差）がなくなるような溜水側補正値を算出する。このように、ステップＳ６は、溜水ｐＨ値についてのフィードバック制御に相当する。このフィードバック制御としては、ＰＩＤ制御を採用することができる。なお、溜水側補正値は、前述した基本中和剤投入量を補正するためのものである。
【００４１】
続いて、制御装置７０は、基本中和剤投入量、噴射側補正値、及び溜水側補正値に基づいて、中和剤投入量を決定する（ステップＳ７）。具体的には、噴射側補正値及び溜水側補正値のうち大きい方（中和剤投入量が大きくなる方）の値（マイナスの場合もある）を基本中和剤投入量に加えて、その値を中和剤投入量とする。このように、本実施形態の中和剤投入量の制御では、フィートフォワード制御により基本中和剤投入量を決定し、目標ｐH値を満たすように、フィードバック制御で中和剤投入量を微調整している。
【００４２】
続いて、制御装置７０は、中和剤投入装置４４からの中和剤の投入量が、ステップＳ７で算出した中和剤投入量となるように、中和剤投入装置４４へ制御信号を送信する（ステップＳ８）。これにより、洗浄液には適切な量の中和剤が投入される。制御装置７０は、ステップＳ８が終わると、ステップＳ１に戻ってステップＳ１〜Ｓ８を繰り返し行う。
【００４３】
以上が本実施形態の中和剤投入量の制御方法である。以上のような制御を行うことにより、噴射ノズル４１から噴射される洗浄液が脱硫能力を維持するために必要である中和剤投入量（以下、「脱硫必要投入量」と称す）と、溜水部４２に溜められた洗浄液が排出規制をクリアするために必要である中和剤投入量（以下、「排出必要投入量」と称す）のうち、多い方の量の中和剤が循環配管４３の流路に投入されることになる。
【００４４】
ただし、通常は、脱硫必要投入量の方が排出必要投入量よりも大きい。これは、噴射ノズル４１から噴射する洗浄液のｐＨ値を脱硫性能が維持できる程度の値にすると、噴射ノズル４１から噴射した洗浄液はＥＧＲガスによってｐＨ値が下げられるものの、通常、その値は排水規定のｐＨ値（目標溜水ｐＨ値＝６.８）よりも大きいからである。この場合、脱硫性能を維持するためのｐＨ値にする必要があるのは噴射ノズル４１から噴射される洗浄液だけでよく、溜水部４２に溜められた洗浄液は脱硫性能を維持するためのｐＨ値に合わせる必要がない。本実施形態に係るスクラバ４０では、循環配管４３に中和剤を投入することにより、噴射ノズル４１から噴射される洗浄液のみが脱硫性能を維持するためのｐＨ値となるようにすることができる。よって、本実施形態に係るスクラバ４０は、溜水部４２に中和剤を投入するスクラバに比べて、中和剤の投入量を抑えることができる。
【００４５】
ただし、本実施形態では、ＥＧＲガス流量等の条件によって、排出必要投入量の方が脱硫必要投入量よりも大きくなった場合には、排出必要投入量の中和剤が循環配管４３の流路に投入されることになる。これにより、溜水部４２に溜められた洗浄液が排出規定値を下回る（規定範囲外となる）こともない。
【００４６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では中和剤投入量は図４に示すような方法で制御しているのに対し、本実施形態では図７に示すような方法で制御する点で両実施形態は異なる。ただし、その他の構成については、両実施形態は基本的に同じである。以下、本実施形態の中和剤投入量の制御方法について説明する。
【００４７】
図７に示す制御方法のうちステップＳ１１〜Ｓ１４は、第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ４と同じであるであるため、ここでは説明を省略する。ステップＳ１５では、制御装置７０は、噴射ｐＨ値と目標噴射ｐＨ値の偏差に基づいて、噴射側必要投入量を算出する。具体的には、噴射ｐＨ値と目標噴射ｐＨ値の差（偏差）がなくなるような噴射側必要投入量を算出する。ここでいう「噴射側必要投入量」とは、噴射ｐＨ値が目標噴射ｐＨ値となるために必要になると予測される中和剤の投入量である。このように、ステップＳ１５は、噴射ｐＨ値についてのフィードバック制御に相当する。このフィードバック制御としては、ＰＩＤ制御を採用することができる。
【００４８】
続いて、制御装置７０は、溜水ｐＨ値及び目標溜水ｐＨ値に基づいて、溜水側必要投入量を算出する（ステップＳ１６）。具体的には、溜水ｐＨ値と目標溜水規制ｐＨ値の差（偏差）がなくなるような溜水側必要投入量を算出する。ここでいう「溜水側必要投入量」とは、溜水ｐＨ値が目標溜水ｐＨ値となるために必要になると予測される中和剤の投入量である。なお、前述のとおり、目標溜水ｐＨ値＝６.８である。ステップＳ１６は、溜水ｐＨ値についてのフィードバック制御に相当する。このフィードバック制御としては、ＰＩＤ制御を採用することができる。
【００４９】
続いて、制御装置７０は、基本中和剤投入量、噴射側必要投入量、及び溜水側必要投入量に基づいて、中和剤投入量を決定する（ステップＳ１７）。具体的には、基本中和剤投入量、噴射側必要投入量、及び溜水側必要投入量のうち最も値の大きいものを中和剤投入量とする。このようにして中和剤投入量は決定されるため、中和剤投入量が基本中和剤投入量を下回ることはない。以上のとおり、本実施形態の中和剤投入量の制御では、フィードフォワード制御により決定する基本中和剤投入量を下限値としつつ、フィードバック制御により決定する噴射側必要投入量又は溜水側必要投入量が前記下限値を上回れば、これを中和剤投入量として決定している。
【００５０】
続いて、制御装置７０は、中和剤投入装置４４からの中和剤の投入量が、ステップＳ１７で算出した中和剤投入量となるように、中和剤投入装置４４へ制御信号を送信する（ステップＳ１８）。これにより、洗浄液には適切な量の中和剤が投入される。制御装置７０は、ステップＳ１８が終わると、ステップＳ１１に戻ってステップＳ１１〜Ｓ１８を繰り返し行う。
【００５１】
以上のとおり、中和剤投入量の制御方法は、第１実施形態で説明した方法に限られず、本実施形態で説明した方法であってもよい。本実施形態は、第１実施形態と中和剤投入量の制御方法が一部異なるが、洗浄液への中和剤の投入量を抑えつつ、十分な脱硫性能を維持するとともに、洗浄液の排出規制をクリアすることができることに変わりない。
【００５２】
以上が、第１実施形態及び第２実施形態の説明である。以上では、スクラバ４０が洗浄機能、冷却機能、溜水機能を全て有する一体型である場合について説明したが、各機能を独立した装置で実現する構造であってもよい。例えば、スクラバは洗浄機能のみを有するように構成し、冷却機能を有する冷却装置、及び溜水機能を有する溜水タンクをスクラバとは別に設けてもよい。
【００５３】
また、以上では、フィードバック制御とフィードフォワード制御を組み合わせて中和剤投入量を制御する場合について説明したが、フィードバック制御のみで中和剤投入量を制御してもよい。
【００５４】
また、以上では、エンジンシステムが舶用のものであって排出規制のある海へ洗浄液を排出する場合について説明したが、陸上に設置するエンジンシステムあるいはガス浄化システムであっても、洗浄液の排出規制がある場合は本発明の適用が可能である。なお、ここでいう「ガス浄化システム」とは、エンジンから排出された排気ガスを、大気に放出される前に洗浄するシステムである。つまり、実施形態で説明したスクラバは、例えばエンジンシステムよりも下流の排気ガス流路に設置されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係るスクラバによれば、洗浄液への中和剤の投入量を抑えつつ、十分な脱硫性能を維持するとともに、洗浄液の排出規制をクリアすることができる。よって、スクラバの技術分野において有益である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  エンジン
４０  スクラバ
４１  噴射ノズル
４２  溜水部
４３  循環配管
４４  中和剤投入装置
７０  制御装置
１００  エンジンシステム
【図１】
2015174034.tif 000003
【図２】
2015174034.tif 000004
【図３】
2015174034.tif 000005
【図４】
2015174034.tif 000006
【図５】
2015174034.tif 000007
【図６】
2015174034.tif 000008
【図７】
2015174034.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月23日(2015.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排気ガスを洗浄するスクラバであって、
前記排気ガスに洗浄液を噴射する噴射ノズルと、
前記噴射ノズルから噴射された洗浄液を回収して溜めるとともに、溜めた洗浄液の一部を外部へ排出する溜水部と、
前記溜水部に溜められた洗浄液を前記噴射ノズルに供給する循環配管と、
前記循環配管の流路に中和剤を投入する中和剤投入装置と、
前記中和剤投入装置から投入する中和剤の投入量を決定する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記噴射ノズルから噴射する洗浄液のｐＨ値と所定の目標噴射ｐＨ値との偏差に基づいて得られる中和剤の投入量、及び、前記溜水部に溜められた洗浄液のｐＨ値と所定の目標溜水ｐＨ値との偏差に基づいて得られる中和剤の投入量のうち大きい方の投入量を前記中和剤投入装置から投入する中和剤の投入量として決定するように構成されている、スクラバ。
【請求項２】
前記排気ガスは前記エンジンに戻されるＥＧＲガスである、請求項１に記載のスクラバ。
【請求項３】
前記制御装置は、前記エンジンに使用する燃料の硫黄分と、当該スクラバを通過する排気ガスの流量とに基づいて、前記目標噴射ｐＨ値を設定するように構成されている、請求項１又は２に記載のスクラバ。
【請求項４】
前記制御装置は、予め定められた固定値を前記目標溜水ｐＨ値として設定するように構成されている、請求項１乃至３のうちいずれか一の項に記載のスクラバ。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記エンジンに使用する燃料の硫黄分と、当該スクラバを通過する排気ガスの流量とに基づいて、脱硫性能の維持に必要であると予測される中和剤の投入量である基本中和剤投入量を算出し、
前記基本中和剤投入量を下限値とし、前記噴射ノズルから噴射する洗浄液のｐＨ値と所定の目標噴射ｐＨ値との偏差に基づいて得られる中和剤の投入量、及び、前記溜水部に溜められた洗浄液のｐＨ値と所定の目標溜水ｐＨ値との偏差に基づいて得られる中和剤の投入量のうち大きい方の投入量を前記中和剤投入装置から投入する中和剤の投入量として決定するように構成されている、請求項１乃至４のうちいずれか一の項に記載のスクラバ。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一の項に記載のスクラバを備えたエンジンシステム。