(57)【要約】  本発明は、航海船における排ガス脱硫方法および排ガス脱硫装置に関し、海水を利用して航海船から排出された二酸化硫黄などの汚染物質を低減させる。その方法は、海水洗浄、酸性海水導出、脱酸処理および排水などのステップを含む。その装置は、洗浄器と節水脱酸器とを有する。洗浄器の上部は洗浄層であり、配管を介して洗浄海水ポンプとつながる。洗浄器の下部は冷却層である。洗浄器の一端は、洗浄吸気管を介して船舶エンジンの排煙管とつながり、他端は洗浄排気管とつながる。洗浄器の下部は節水脱酸器とつながる。節水脱酸器は、海水混入ポンプと、送風機と、脱酸処理済みの排出規制に適する海水の総排水管とつながる。本発明によれば、脱硫効率が高く、海水の使用量が少なく、かつ設備の製造と運転のコストが低い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ、船舶エンジンから排出されたＳＯ２を含有する高温の排ガスを冷却した後、洗浄器の中で海水による洗浄を行ってから洗浄浄化された排ガスを排出する洗浄ステップと、
ｂ、洗浄過程で上記ＳＯ２を吸収して酸性となった酸性海水を上記洗浄器から節水脱酸器へ導出する酸性海水導出ステップと、
ｃ、上記節水脱酸器に導入された上記酸性海水にアルカリ性海水を混入して混合海水を形成し、かつ上記混合海水に空気を導入する脱酸処理ステップと、
ｄ、脱酸処理済みの排出規制に適する海水を海域に排出する排水ステップと、を含むことを特徴とする航海船における排ガス脱硫方法。
【請求項２】
請求項１記載の航海船における排ガス脱硫方法において、前記洗浄ステップにおける前記洗浄器の中での海水による洗浄は、充填材洗浄層を有する前記洗浄器の中で行われていることを特徴とする航海船における排ガス脱硫方法。
【請求項３】
請求項１記載の航海船における排ガス脱硫方法において、前記脱酸処理ステップで前記節水脱酸器に混入される前記アルカリ性海水の流量は、調節器によって調節され、上記調節器による調節は、開度を調整可能なバルブおよび／または出力を調整可能なポンプによる調節であり、
前記節水脱酸器の中の前記混合海水に導入される空気の流量は、調節器によって調節され、上記調節器による調節は、開度を調整可能なバルブ、仕切り板および／または出力を調整可能な送風機による調節であることを特徴とする航海船における排ガス脱硫方法。
【請求項４】
請求項１記載の航海船における排ガス脱硫方法において、前記洗浄ステップで使用される洗浄海水の流量は、調節器によって調節され、上記調節器による調節は、開度を調整可能なバルブおよび／または出力を調整可能なポンプによる調節であることを特徴とする航海船における排ガス脱硫方法。
【請求項５】
請求項３または４記載の航海船における排ガス脱硫方法において、前記調節器による調節は、船舶の所在海域における排ガスと海水排出の環境要求に基づいて人力および／または脱硫制御器によって制御されていることを特徴とする航海船における排ガス脱硫方法。
【請求項６】
請求項１記載の航海船における排ガス脱硫方法において、前記洗浄ステップと前記脱酸処理ステップとの間に、分離器を用いて不純物を分離し、分離された上記不純物を汚染物排出管から排出する不純物分離ステップが含まれていることを特徴とする航海船における排ガス脱硫方法。
【請求項７】
請求項１記載の航海船における排ガス脱硫方法に用いられる航海船における排ガス脱硫装置であって、
洗浄器（３）と、節水脱酸器（１０）とを有しており、上記洗浄器（３）は、その上部が洗浄層（３．３）であり、配管を介して洗浄海水ポンプ（５）とつながり、その下部が冷却層（３．２）であり、上記洗浄器（３）の一端は、洗浄吸気管（２）を介して船舶エンジン（１）の排煙管とつながり、他端は洗浄排気管（４）とつながっており、上記洗浄器（３）の下部は上記節水脱酸器（１０）とつながり、上記節水脱酸器（１０）は、海水混入ポンプ（９）と、送風機（１１）と、脱酸処理済みの排出規制に適する海水の総排水管（１４）とつながっていることを特徴とする航海船における排ガス脱硫装置。
【請求項８】
請求項７記載の航海船における排ガス脱硫装置において、
前記節水脱酸器（１０）は、アルカリ性海水混入通路と空気導入通路とを有しており、上記アルカリ性海水混入通路には開度を調整可能なバルブおよび／または出力を調整可能なポンプから選択されるアルカリ性海水流量調節器が設けられ、上記空気導入通路には開度を調整可能なバルブ、仕切り板および／または出力を調整可能な送風機から選択される空気流量調節器が設けられていることを特徴とする航海船における排ガス脱硫装置。
【請求項９】
請求項７記載の航海船における排ガス脱硫装置において、前記洗浄器（３）は、洗浄海水注入通路を有し、上記洗浄海水注入通路には開度を調整可能なバルブおよび／または出力を調整可能なポンプから選択される洗浄海水流量調節器が設けられていることを特徴とする航海船における排ガス脱硫装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載の航海船における排ガス脱硫装置において、前記バルブと前記仕切り板には制御レバーが設けられ、前記ポンプと前記送風機にはモータ調速器が設けられ、上記制御レバーと上記モータ調速器は、脱硫制御器（１５）に接続されていることを特徴とする航海船における排ガス脱硫装置。
【請求項１１】
請求項７記載の航海船における排ガス脱硫装置において、前記洗浄器（３）は、胴体（３．１）と、冷却層（３．２）と、充填材洗浄層（３．３）と、貯水池（３．７）とを有しており、そのうち、上記冷却層（３．２）が上記充填材洗浄層（３．３）の下方に配置されていることを特徴とする航海船における排ガス脱硫装置。
【請求項１２】
請求項７記載の航海船における排ガス脱硫装置において、前記洗浄器（３）と前記節水脱酸器（１０）との間に不純物を分離する分離器（７）が取り付けられていることを特徴とする航海船における排ガス脱硫装置。
【請求項１３】
請求項１０記載の航海船における排ガス脱硫装置において、前記脱硫制御器（１５）は、指令器（１５．１）と、センサー（１５．２）と、中央処理装置（１５．３）と、アクチュエータ（１５．４）と、全地球海域測位装置（１５．５）とを有していることを特徴とする航海船における排ガス脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航海船における排ガス脱硫方法および排ガス脱硫装置に関し、海水を利用して航海船のエンジンから排出された二酸化硫黄などの汚染物質を除去し、大気環境の保護、海洋資源の開発利用および船舶排ガス汚染防止の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
海上船舶の二酸化硫黄の排出削減問題は、全世界の範囲で注目されつつあり、その問題に関する国際立法は、徐々に厳密かつ完備化されている。現代グローバル化経済を維持する水上運輸業としては、オイルエンジンが搭載された船舶を大量に保有している。このため、硫黄酸化物の排出削減を全て低硫黄燃料の使用によって実現する場合、水上運輸業の経済コストが大幅に上昇してしまう。したがって、船舶に経済的かつ実用的な排ガス脱硫技術を提供することが求められている。
【０００３】
排ガスの温度が２００〜４９０℃との高温であり、しかも異なる海域の間で航行移動する状態において、海上船舶における排ガス脱硫プロセス装置が実用できるかどうかは、陸上石炭燃焼工業設備の排出削減の場合に比べてその経済的な問題がさらに重要になっている。すなわち、船舶における排ガス脱硫装置の製造および運転の総コストは、低硫黄燃料の使用によって増加した総コストより著しく低下しなければならない。
【０００４】
そのため、２００５年にＩＭＯ（国際海事機関）が船舶の二酸化硫黄の排出削減規則を提出した後、潜在経済的な優勢を有する海水法による排ガス脱硫技術が重要視される傾向は直ちに現れた。２００７年に四つの国際的な有名大学の共同研究の結論により、海洋資源、すなわち海水を利用して船舶における二酸化硫黄の排出削減は、人々が長期間にわたって実現しようとしたが実現できなかった期待であることが表明された。
【０００５】
米国のマサチューセッツ工科大学（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、日本の東京大学（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｏｋｙｏ）、スウェーデンのシャルマーズ工科大学（Ｃｈａｌｍｅｒｓ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）およびスイスの連邦工科大学チューリッヒ校（Ｓｗｉｓｓ  Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｚｕｒｉｃｈ）の大学基金連合会の「海水洗浄による船舶の廃ガスから排出されるＳＯＸの低減」という名称の研究報告（ＩＳＢＮ：９７８−９１−９７６５３４−１−１）では、「船舶から排出される硫黄酸化物の低減に対して、海水洗浄は、かなり将来性のある技術である。・・・・・・詳しい実例の研究をさらに行う必要がある。・・・・・・さらなる研究を行ってからこそ確定できる」と指摘されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在、海水洗浄により船舶からの排ガス汚染を低減させる従来技術としては、以下のものが知られている。
【０００７】
１、２００８年１月１６日に開示された中国特許出願番号が２００７１００１２３７１．１で、名称が「船舶のエンドガスに対して海水洗浄処理を行う装置および方法」である技術において、洗浄器としての中空繊維膜接触器の中で、除塵前処理された船舶のエンドガスに対して海水洗浄処理を行っている。ＳＯ２濃度監視計、水質監視計およびＰＬＣプログラマブルコントローラーから構成された制御システムによって、処理済みの船舶のエンドガスのＳＯ２濃度と廃水水質との随時検出・記憶および排水の制御が実現される。しかし、当該技術には下記の問題がある。
１）当該技術方案では、洗浄器は、中空繊維膜接触器によって洗浄機能を実現しているが、中空繊維膜の耐熱性は、数十摂氏度しかないため、当該技術方案は、排ガス温度が２００〜４９０℃である高温の船舶のエンジンの排ガス処理に応用できない。
２）同時に、洗浄器は、中空繊維膜接触器によって洗浄機能を実現しているので、その圧力降下および抵抗力が非常に大きいため、ブースターファンを増設すると、システム運転のエネルギー損失およびコストが非常に高くなってしまう。
【０００８】
２、２００７年の米国文献で、名称が「海水洗浄による船舶の廃ガスから排出されるＳＯｘの低減」である研究報告（ＩＳＢＮ：９７８−９１−９７６５３４−1−1）において、下記の内容が開示されている。「船舶から排出される硫黄酸化物の低減に対して、海水洗浄は、かなり将来性のある技術である。当該文献では、１２兆ワットのエンジンで硫黄含有量３％の燃料を燃焼することを計算基礎として、船舶における海水洗浄の海洋化学分析を行い、異なる脱硫効率と異なる水温の場合での異なる六種類の水域で必要とする水量を得た。具体的に、１）、ＳＯｘを吸収する（洗浄過程において）、２)、ｐＨ値が６．５になるまで洗浄水を希釈する、３）、環境海水のｐＨ値の０．２単位以内、かつ溶存酸素濃度の低減が１％以下になるまでさらに希釈する。一定の洗浄効率を維持するため、・・・・・・より多い水量で洗浄および希釈を行う必要がある。・・・・・・よって、詳しい実例の研究をさらに行う必要がある。たとえば、洗浄水を曝気させる方法、および中和設備に導入して酸性の硫黄酸化物を除去する方法によって、希釈に必要な水量を低減させるかどうかについても、さらなる研究を行ってからこそ確定できる」。
【０００９】
当該文献は、海水洗浄方式による航海船から排出される二酸化硫黄の削減に関する代表的なものであり、その研究は、まだ技術原理の探索段階にあり、その直面する問題、すなわち吸収効率が低い問題と希釈用の水量が多い問題に関しては、さらに研究したうえで解決しなければいけない。排水による環境への破壊を防止するために、洗浄排水と環境海水の混合については、すでにアメリカ国家環境保護局（ＥＰＡ）と国際海事機関（ＩＭＯ）によって法規で規範化されており、すなわち、混合過程において、急性混合区と慢性混合区との二つの領域に分けて定義する。急性混合区の境界のｐＨ値は６．５に限定されると共に、１５分以内に達するように要求され、慢性混合区の境界のｐＨ値は環境海水ｐＨ値の０．２単位以内に限定されている。当該文献では、研究計算したエンジンが１２兆ワットである船舶における排ガス脱硫システムは、排ガスおよび海水排出の環境保護要求を満たすために、船舶上に１時間ごとに数千トンの海水を提供する必要があり、しかも海水が船舶から排出された後、さらに４００００倍以上の環境海水と混合して希釈し続ける必要がある。
当該文献に記載された研究は、未だに実用プロセスおよび装置の技術方案が提出されていない。
【００１０】
３、２００６年２月のカナダ文献「エコサイレンサー廃ガス洗浄紹介」（ＥｃｏＳｉｌｅｎｃｅｒ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ  Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）では、ＥｃｏＳｉｌｅｎｃｅｒ方式による海水洗浄プロセスシステムおよび装置が紹介されており（文献の図面５）、当該プロセス装置は、２００６年までに６年余りにかけて実験をしており、その中心部材の洗浄器は、米国特許番号がＵＳ７０５６３６７で、名称が「混合羽根を利用した気体の洗浄方法および装置」（文献の図面４）である特許技術方案を採用している。
【００１１】
船舶のエンジンから排出される高温の排ガスは、冷却しないとその中の二酸化硫黄を吸収できないため、当該洗浄器（ＵＳ７０５６３６７）は、「排ガスを貯水池の洗浄液に導入する」方式、すなわち起泡洗浄方式を採用している。しかし、高温の排ガスの冷却と洗浄吸収が同時に同一貯水池で行われるため、その物質移動効率がとても低く、しかも降温と吸収が互いに矛盾している。吸収率を上げるために、洗浄用水量と圧力損失を増大させるしかない。しかし、そうするとエネルギー損失と運転コストの大幅な増大を招いてしまう。よって、当該洗浄器を採用した海水洗浄プロセスシステムと装置には、高温の排ガスの冷却と二酸化硫黄の低温吸収とが互いに矛盾する問題、および洗浄効果とコストダウンとが互いに矛盾する問題などが存在していることが明らかである。
【００１２】
上述したように、実用化するとき、従来の研究と実験技術は、直面する共通の問題が主に下記の通りである。
【００１３】
１）、現状で受け入れられるコストの条件では、排ガスと海水の排出の環境要求を満足し難しい。現在規制される排水条件の要求によって、消費する洗浄用水量と希釈用水量が多く、エネルギー損失とコストが高い。今後、排水条件がさらに高く要求されると、そのコストもさらに高くなる。
【００１４】
２）、船舶の航行移動に適応しない。異なる海域、異なる規制区において、それぞれの環境条件と規制条件が異なる。このため、航海船は、異なる海域と規制区の間で航行するとき、その環境条件、たとえば海水の水質、異なるロットの燃料油の硫黄含有量、異なる環境の排出規制条件などが常に変化している。プロセスパラメータが一定して変化しない排ガス脱硫システムは、航海船に実際応用できない。
【００１５】
よって、上述の問題を解決しない限り、人々が期待している海洋資源を利用して船舶による大気汚染を除去する願望が実現できないことは明らかである。
【００１６】
船舶からの二酸化硫黄の排出削減に関する国際立法が日々厳密且つ完備化に伴って、海洋資源を利用して船舶による大気汚染を除去する願望を実現するためには、海水を利用して二酸化硫黄の排出を削減する実用性のある航海船における排ガス脱硫方法および排ガス脱硫装置を提案する必要がある。
【００１７】
本発明の第一の目的は、従来の航海船における排ガス脱硫方法が存在する欠陥を克服し、脱硫効率が高く、洗浄と希釈用の海水使用量が少なく、エネルギー損失とコストが低く、かつ異なる海域、規制区の間での航行移動に適用する航海船における排ガス脱硫方法を提供することである。
【００１８】
本発明の他の目的は、従来の航海船における排ガス脱硫装置が存在する欠陥を克服し、脱硫効率が高く、洗浄と希釈用の海水使用量が少なく、設備の製造と運転のコストが低く、コンパクトで寿命が長く、かつ狭い有効空間と広い航行範囲に適用する航海船における排ガス脱硫装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の航海船における排ガス脱硫方法の技術方案には、以下のステップが含まれる。
ａ、船舶エンジンから排出されたＳＯ２を含有する高温の排ガスを冷却した後、洗浄器の中で海水による洗浄を行ってから洗浄による浄化された排ガスを排出する洗浄ステップと、
ｂ、洗浄過程でＳＯ２を吸収して酸性となった酸性海水を洗浄器から節水脱酸器へ導出する酸性海水導出ステップと、
ｃ、節水脱酸器に導入された酸性海水にアルカリ性海水を混入して混合海水を形成し、かつ混合海水に空気を導入する脱酸処理ステップと、
ｄ、脱酸処理済みの排出規制に適する海水を海域に排出する排水ステップ。
【００２０】
また、上述の航海船における排ガス脱硫方法の技術方案に加えて、さらに附加技術特徴を有する技術方案は、下記の通りである。
【００２１】
前記航海船における排ガス脱硫方法は、洗浄ステップにおける洗浄器の中での海水による洗浄が、充填材洗浄層を有する洗浄器の中で行われている。
【００２２】
前記航海船における排ガス脱硫方法は、脱酸処理ステップで節水脱酸器に混入されるアルカリ性海水の流量が調節器によって調節され、前記調節器による調節が開度を調整可能なバルブおよび／または出力を調整可能なポンプによる調節であり、節水脱酸器の中の混合海水に導入される空気の流量が調節器によって調節され、前記調節器による調節が開度を調整可能なバルブ、仕切り板および／または出力を調整可能な送風機による調節である。
【００２３】
前記航海船における排ガス脱硫方法は、洗浄ステップで使用される洗浄用海水の流量が調節器によって調節され、前記調節器による調節が開度を調整可能なバルブおよび／または出力を調整可能なポンプによる調節である。
【００２４】
前記航海船における排ガス脱硫方法は、前記調節器による調節が船舶の所在海域における排ガスと海水排出の環境要求に基づいて人力および／または脱硫制御器によって制御されている。
【００２５】
前記航海船における排ガス脱硫方法は、洗浄ステップと脱酸処理ステップとの間に、分離器を用いて不純物を分離し、分離された不純物を汚染物排出管から排出する不純物分離ステップを有している。
【００２６】
本発明の前記航海船における排ガス脱硫方法に用いられる航海船における排ガス脱硫装置であって、洗浄器と節水脱酸器とを有しており、前記洗浄器は、その上部が洗浄層であり、配管を介して洗浄海水ポンプとつながり、その下部が冷却層であり、洗浄器の一端は洗浄吸気管を介して船舶エンジンの排煙管とつながり、他端は洗浄排気管とつながっており、洗浄器の下部は節水脱酸器とつながり、節水脱酸器は、海水混入ポンプと、送風機と、脱酸処理済みの排出規制に適する海水の総排水管とつながっていることを特徴とする。
【００２７】
また、前記航海船における排ガス脱硫装置の技術方案に加えて、さらに附加技術特徴を有する技術方案は、下記の通りである。
【００２８】
前記航海船における排ガス脱硫装置は、前記節水脱酸器がアルカリ性海水混入通路と空気導入通路とを有しており、アルカリ性海水混入通路には開度を調整可能なバルブおよび／または出力を調整可能なポンプから選択されるアルカリ性海水流量調節器が設けられ、空気導入通路には開度を調整可能なバルブ、仕切り板および／または出力を調整可能な送風機から選択される空気流量調節器が設けられている。
【００２９】
前記航海船における排ガス脱硫装置は、前記洗浄器が洗浄海水注入通路を有しており、洗浄海水注入通路には開度を調整可能なバルブおよび／または出力を調整可能なポンプから選択される洗浄海水流量調節器が設けられている。
【００３０】
前記航海船における排ガス脱硫装置は、前記バルブと前記仕切り板には制御レバーが設けられ、前記ポンプと前記送風機にはモータ調速器が設けられ、前記制御レバーと前記モータ調速器は、前記脱硫制御器に接続されている。
【００３１】
前記航海船における排ガス脱硫装置は、前記洗浄器が胴体と、冷却層と、充填材洗浄層と、貯水池とを有しており、そのうち、前記冷却層が前記充填材洗浄層の下方に配置されている。
【００３２】
前記航海船における排ガス脱硫装置は、前記洗浄器と前記節水脱酸器との間に、不純物を分離する分離器が取付けられている。
【００３３】
前記航海船における排ガス脱硫装置は、前記脱硫制御器が指令器と、センサーと、中央処理装置と、アクチュエータと、全地球海域測位装置とを有している。
【００３４】
本発明の航海船における排ガス脱硫方法および排ガス脱硫装置の技術原理と総合的な技術効果は、下記の通りである。
【００３５】
技術原理：航海船における排ガス脱硫方法および排ガス脱硫装置の主な機能と解決しようとする問題は、洗浄吸収、排水処理および航行移動の三つの面にある。
【００３６】
１）、洗浄吸収：航海船のオイルエンジンからの排ガスに含まれる二酸化硫黄などの汚染物質を除去するために、海水の洗浄を行って排ガスを浄化する。海水は、その物理化学性質から二酸化硫黄に対して強い溶解吸収能力を持っていると共に、窒素酸化物と粒子状物質を効率良く洗浄吸収できる。しかし、航海船の有効空間が狭いため、船舶の実用技術方法と実用工業装置としては、排ガス脱硫装置のサイズが相応に小さく、処理時間が必ず短いので、前記吸収および洗浄を短時間で終了させなければならない。すなわち、プロセス装置は高い総吸収率のみならず、高い吸収速度も要求されており、吸収と洗浄の効率は高くしなければならない。このため、海水の強大な溶解吸収能力と対応するように、排ガスから海水へ汚染物質を輸送させる強大な物質移動能力も必要である。
【００３７】
一方、船舶のディーゼルエンジンから排出される排ガスの温度は、４９０℃との高温までに達することが可能であるので、排ガスの二酸化硫黄を吸収して洗浄するためにも、プロセス装置を保護するためにも、高温の排ガスは、洗浄を行う前に冷却されなければならない。そのため、本発明方法の洗浄工程では、逆流式の充填材洗浄、および冷却と洗浄とを分段して行う高効率の方法および装置を採用し、海水を洗浄液として利用し、洗浄機能区が充填材層から構成され、洗浄液海水は、水分配器によって均一に分配されて上方から下方へと充填材を洗浄し、排ガスの高温気体は冷却された後、下方から上方へと充填材層を通過し、洗浄海水は上方から下方へと充填材層を通過する。充填材によって形成された巨大な表面積は、気体と液体の間に巨大な接触面積を提供しているので、強大な物質移動能力と洗浄吸収効率を有し、効率良く排出削減の発明の目的を達成できる。同時に、充填材を用いる技術方案は、通過する気体に対する抵抗力を著しく低減でき、吸収と洗浄を高効率で行うと共に、プロセス装置の運転コストを降下させる技術経済性能の実現を確保できる。
【００３８】
２）、排水処理：洗浄を行い、二酸化硫黄を吸収して酸性となった海水は、自然海域へ排出するためにそのｐＨ値を上げる処理を行う必要がある。従来技術の単純な希釈方式に存在している希釈水量の消費が多く、対応するエネルギー損失とコストが高い欠点を克服するために、本発明は、節水脱酸器を設けることによって必要な希釈水量を低減させる。二酸化硫黄は洗浄海水に吸収されて亜硫酸基などの酸性物質を生成し、新なアルカリ性海水が混入されると炭酸などの酸性物質が生成される。このため、単純な希釈方式によるｐＨ値の上昇は遅く、必要な希釈水量も多い。本発明では、設けられた節水脱酸器の中に新たなアルカリ性海水を混入しながら空気を導入することで、炭酸が直ぐ揮発され、洗浄海水のｐＨ値の上昇も迅速であるため、必要な希釈水量が大幅に低減される。
【００３９】
３）、移動調整：航海船は、常に異なる海域で航行移動するため、異なる海域の海水水質、異なるロットの燃料の硫黄含有量および異なる環境の排出規制条件などが常に変化している。よって、プロセスパラメータの基準が一定して変化しない脱硫プロセスシステムは、航海船に実用できない。本発明では、洗浄海水と節水脱酸器の混合海水に対して流量の調節を行い、節水脱酸器に導入される空気に対して風量の調節を行い、しかも中央処理装置を有する制御器により上記調節を制御する方式を採用することで、排ガス脱硫方法および排ガス脱硫装置を航海船の絶え間ない航行移動に適応させる。
【００４０】
本発明の航海船における排ガス脱硫方法および排ガス脱硫装置の性能指標は、環境保護法規に合致しており、著しい技術効果がある。
【００４１】
その一、排出削減の効率が高く、硫黄酸化物を９９％、窒素酸化物を２０％、および粒子状物質を８０％低減させる技術効果を達成できる。これは、国際海運業の環境目標の実現に対して非常に重要な意味を持っている。ＩＭＯは、２００５年にすでにＳＥＣＡ（硫黄酸化物の排出規制区域）船舶に使用される燃料油の硫黄含有量が１．５％以下に、あるいは排ガス脱硫設備の装着によって排出された排ガスの硫黄排出量を硫黄含有量が１．５％以下の燃料油の硫黄排出量になるように、すなわち「脱硫に相当する燃料油の硫黄含有量」を１．５％以下に限定された。さらに、ある国際組織は上記の燃料油の硫黄含有量を０．１％までに低減させる目標を実現するためにも努力している。現在、全世界の重油の平均硫黄含有量は３％に接近しているため、脱硫に相当する燃料油の硫黄含有量１．５％を実現する必要な洗浄効率は５０％であり、脱硫に相当する燃料油の硫黄含有量０．１％を実現する必要な洗浄効率は９６．７％である。
【００４２】
その二、異なる海域の間で航行移動するとき、海水水質、燃料油の硫黄含有量、環境の排出規制条件などの要素が常に変化する場合であっても、優れた排出削減効果と環境保護性能を確保できる。これは、実施例によって表明されている。
【００４３】
その三、船舶排水は環境に優しい。上述のとおり、船舶の排水が海洋環境への損害を防止、低減するため、船舶から排出される洗浄水は急性混合区境界のｐＨ値を１５分以内に６．５までにさせなければならないとＥＰＡおよびＩＭＯによって規定されている。本発明の方法および装置の排水は、ｐＨ値が６．５に達してから船舶より海域に排出されるため、急性混合区が必要とならなくなり、最初から海洋環境への１５分間の悪影響を回避できる。また、慢性混合区内の希釈倍率を１：４００００から１：２０００に降下させることができる。すなわち、従来技術の二十分の一の混入用環境海水しか必要としないため、慢性混合区の範囲が大幅に縮小され、船舶からの排水と環境との間の友好性を大幅に向上させた。
【００４４】
その四、運転のためのエネルギー損失と海水量の低減を含む製造と運転のコストが大幅に低減され、総コストが低硫黄燃料に代わることによって増加した総コストよりも著しく低いという優良な技術経済指標の実現を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の航海船における排ガス脱硫方法および排ガス脱硫装置を示す図であり、本実施例において、脱硫制御器を備えている。
【図２】本発明の航海船における排ガス脱硫方法および排ガス脱硫装置の別の実施例を示す図であり、本実施例において、脱硫制御器を備えず、洗浄器３はバイパス排煙管を有し、すなわち、洗浄器３を切り替えやすくするために、船舶エンジン１と洗浄排気管４とを直接に連通す排煙管が設けられている。
【図３】本発明の航海船における排ガス脱硫装置の洗浄器３の一実施例の構成を示す図であり、吸気管３．１は、洗浄器３の下部から高温の排ガス３．２を導入しており、排ガスが垂直に上方へ向かって洗浄器に入る場合の実施に適用する。
【図４】本発明の航海船における排ガス脱硫装置の洗浄器３の別の実施例の構成を示す図であり、吸気管３．１は、洗浄器３の下部の側壁から高温の排ガス３．２を導入しており、排ガスが横方向から洗浄器に入ってから上方へ向かう場合の実施に適用する。
【図５】本発明の航海船における排ガス脱硫装置の脱硫制御器のプロセスを示すブロック図である。
【図６】従来技術の「エコサイレンサー海水洗浄システム」（ＥｃｏＳｉｌｅｎｃｅｒ  ｓｅａ  ｗａｔｅｒ  ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を示す図であり、その洗浄器は、米国ＵＳ７０５６３６７号の特許技術方案のものを採用しており、同軸に嵌め込まれる吸気パイプと、熱伝導管と、排出パイプと、逆方向に通過する排ガスと、洗浄液を貯留する水槽とを有し、その熱伝導管の末端と出口パイプとを互いに連通し且つ水槽の洗浄液に浸っており、熱伝導管は星型断面を有することによって、その熱伝導面積を増やしてより多い熱量で排ガスを再加熱し、排ガス温度を露点より少なくとも３０℃以上上昇させることを目標とする。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の航海船における排ガス脱硫方法および排ガス脱硫装置について、図面および実施例を参照しながら、さらに説明する。
【００４７】
Ａ：本発明の航海船における排ガス脱硫方法に対してさらに説明する。
【００４８】
実施例１：
図１に示すように、脱硫制御器を備えている。本実施例の航海船における排ガス脱硫方法は、以下のステップが含まれる。
ａ、洗浄：船舶エンジンから排出されたＳＯ２を含有する高温の排ガスを冷却した後、洗浄器の中で海水による洗浄を行ってから洗浄浄化された排ガスを排出した；
ｂ、酸性海水導出：洗浄過程でＳＯ２を吸収して酸性となった酸性海水が洗浄器から節水脱酸器へ導出された；
ｃ、脱酸処理：節水脱酸器に導入された酸性海水にアルカリ性海水を混入して混合海水を形成し、かつ混合海水に空気を導入した；
ｄ、排水：脱酸処理済みの排出規制に適する海水が海域に排出された；
前記洗浄ステップにおける洗浄器の中での海水による洗浄は、充填材洗浄層を備えた洗浄器の中で行われた。
【００４９】
船舶が航行移動する際の海域の条件変化と、異なるロットの燃料油の硫黄含有量の差異、および排ガスと排水に対する異なる国家と地域の排出規制環境要求に適応するために、本発明の脱酸処理ステップで節水脱酸器に混入されるアルカリ性海水の流量は、調節器によって調節され、前記調節器による調節は、出力を調整可能なポンプによる調節であるが、開度を調整可能なバルブによる調節であっても良く、開度を調整可能なバルブと出力を調整可能なポンプによる調節であっても良い。
【００５０】
節水脱酸器の中の混合海水に導入される空気の流量は、調節器によって調節され、前記調節器による調節は、出力を調整可能な送風機による調節であるが、開度を調整可能なバルブまたは仕切り板による調節であっても良く、バルブと送風機による調節、または仕切り板と送風機による調節であっても良い。
【００５１】
洗浄ステップで使われる洗浄海水の流量は、調節器によって調節され、前記調節器による調節は、出力を調整可能なポンプによる調節であるが、開度を調整可能なバルブによる調節であっても良く、開度を調整可能なバルブと出力を調整可能なポンプによる調節であっても良い。
【００５２】
前記調節器による調節は、船舶の所在海域における排ガスと海水排出の環境要求に基づいて脱硫制御器により制御されている。人力手動で調節を制御するのは、もう一つの実施例である。
【００５３】
洗浄ステップと脱酸処理ステップとの間に、不純物分離ステップを有し、当該ステップは、分離器を用いて不純物を分離し、分離された不純物を汚染物排出管から排出した。
【００５４】
本実施例に応用された船舶は、１２ＭＷのディーゼルエンジンが搭載され、排ガスの温度が２００〜４９０℃で、排ガスの量が約６７０９５Ｎｍ３／ｈである。本発明の脱硫方法を実施すると、燃料油の硫黄含有量が３％であるとき、脱硫に相当する燃料油の硫黄含有量が０．１％になるまで二酸化硫黄の排出が削減されて、排水のｐＨ値が６．５以上になる場合、異なる海域における海水の消費量は下記の通りである。
バルト海    洗浄用海水量３００ｍ３／ｈ    混入用海水量１１００ｍ３／ｈ
北海        洗浄用海水量２８０ｍ３／ｈ    混入用海水量９５０ｍ３／ｈ
【００５５】
実施例２：
図２に示すように、本実施例は、実施例１と異なる点が、洗浄器３と並列するバイパス排煙管を有し、すなわち、洗浄器３を切り替えやすくするために、船舶エンジン１と洗浄排気管４とを直接に連通する排煙管が設けられていることにある。また、脱硫の制御は、人力手動によって行われている。
【００５６】
本実施例が応用される船舶は、その容積トン数が比較的に大きく、６０ＭＷのディーゼルエンジンが搭載され、排ガスの温度が２００〜４３０℃で、排ガスの量が約３１０１００Ｎｍ３／ｈである。本発明の脱硫方法を実施すると、燃料油の硫黄含有量が３％であるとき、脱硫に相当する燃料油の硫黄含有量がＳＥＣＡ規制標準（２００５年）の１．５％を満たすまで二酸化硫黄の排出が削減されて、排水のｐＨ値が６．５以上になる場合、異なる海域における海水の消費量は下記の通りである。
バルト海    洗浄用海水量９８０ｍ３／ｈ    混入用海水量３６００ｍ３／ｈ
太平洋    洗浄用海水量８８０ｍ３／ｈ    混入用海水量２６００ｍ３／ｈ
【００５７】
Ｂ：本発明の航海船における排ガス脱硫装置の技術方案に対してさらに説明する。
【００５８】
実施例３：
図１、図３に示すのは本発明に記載の方法に用いられる航海船における排ガス脱硫装置であり、洗浄器３の吸気管３．１は、洗浄器３の下部から高温の排ガス３．２を導入しており、排ガスが垂直に上方へ向かって洗浄器に入る場合の実施に適用する。
【００５９】
一種の航海船における排ガス脱硫装置は、一つの洗浄器３と節水脱酸器１０とを有している。洗浄器３は、その上部が洗浄層３．３であり、配管を介して洗浄海水ポンプ５とつながっている。洗浄器３の下部は冷却層３．２である。洗浄器３の一端は、洗浄吸気管２を介して船舶エンジン１の排煙管とつながり、他端は洗浄排気管４に接続される。洗浄器３の下部は節水脱酸器１０とつながっている。節水脱酸器１０は、海水混入ポンプ９と、送風機１１と、脱酸処理済みの排出規制に適する海水の総排水管１４とつながっている。
【００６０】
節水脱酸器１０は、アルカリ性海水混入通路を有し、アルカリ性海水混入通路にはアルカリ性海水流量調節器が設けられている。当該アルカリ性海水流量調節器は、出力を調整可能なポンプであるが、開度を調整可能なバルブであっても良く、バルブと出力を調整可能なポンプを同時に設置したものであっても良い。
【００６１】
節水脱酸器１０は、空気導入通路を有し、空気導入通路には空気流量調節器が設けられている。当該空気流量調節器は、出力を調整可能な送風機であるが、開度を調整可能なバルブまたは仕切り板であっても良く、バルブと送風機または仕切り板と送風機であっても良い。
【００６２】
洗浄器３は、洗浄海水注入通路を有し、洗浄海水注入通路には洗浄海水流量調節器が設けられ、該洗浄海水流量調節器は、出力を調整可能なポンプであるが、開度を調整可能なバルブであっても良く、バルブと出力を調整可能なポンプを同時に設置したものであっても良い。
【００６３】
バルブと仕切り板には制御レバーが設けられ、ポンプと送風機にはモータ調速器が設けられ、制御レバーとモータ調速器は、脱硫制御器１５に接続されている。
【００６４】
洗浄器３は、胴体３．１と、冷却層３．２と、充填材洗浄層３．３と、貯水池３．７とを有し、そのうち、冷却層３．２が充填材洗浄層３．３の下方に配置されている。洗浄器３と節水脱酸器１０との間に不純物を分離する分離器７が設けられている。脱硫制御器１５は、指令器１５．１と、センサー１５．２と、中央処理装置１５．３と、アクチュエータ１５．４と、全地球海域測位装置１５．５とを有している。
【００６５】
実施例４：
図２、図４に示されたのは本発明に記載の方法に用いられる別の航海船における排ガス脱硫装置であり、前記実施例と異なる点は、高温の排ガスが側面にある排ガス入口３．４から水平方向に沿って洗浄器３に導入されており、排ガスが横方向から洗浄器に入り、上方へ向かって流動する場合の実施に適用することにある。また、脱硫制御の調節は手動によって行われている。
【００６６】
本発明の保護範囲は、上記実施例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６７】
図面における符号標記に対応する部材または構成の名称は、下記の通りである。
図１、図２：１、船舶エンジン  ２、洗浄吸気管  ３、洗浄器；
図３、図４：３．１、胴体  ３．２、冷却層  ３．３、充填材洗浄層  ３．４、排ガス入口  ３．５、浄化された排ガスを排出する  ３．６、洗浄海水導入管  ３．７、貯水池；
図１、図２：４、洗浄排気管  ５、洗浄海水ポンプ  ６、洗浄調速モータ  ７、分離器  ８、分離器の汚染物排出管  ９、海水混入ポンプ  １０、節水脱酸器  １１、送風機  １２、排気管  １３、総給水管  １４、総排水管  １５、脱硫制御器；
図５：１５．１、指令器  １５．２、センサー  １５．３、中央処理装置  １５．４、アクチュエータ  １５．５、全地球海域測位装置。
図６：１６．１、廃ガスを洗浄して再加熱する  １６．２、洗浄ガス再加熱区  １６．３、洗浄器内で排ガスと海水を混合する  １６．４、海水を導入する  １６．５、海水を分離器および熱交換器へ排出する  １６．６、廃ガス  １６．７、分離とフィルタ装置  １６．８、清水を排出する  １６．９、汚染物の泥を排出する。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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