(57)【要約】【構成】本発明の海洋排気ガス洗浄装置は第１端部および第２端部を有する筐体、排気ガス流入口、少なくとも一つの急冷部、少なくとも一つの前処理部、ベンチュリ流入口およびベンチュリ流出口を有する少なくとも一つのベンチュリ構成要素、衝突バスケット、少なくとも一つのデミスタ、排気ガス流出口および受け取り部を有する。本発明の海洋排気ガス洗浄方法は排気ガスを冷却するステップ、排気ガスを前処理するステップ、排気ガスを洗浄するステップ、排気ガスを混合するステップ、および洗浄された排気ガスを排出するステップを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１端部と第２端部を有する筐体、
（ｂ）前記第１端部に近接し、二酸化硫黄および微粒子状物質を含有する高温排気ガスを受け取る排気ガス流入口、
（ｃ）前記排気ガス流入口に隣接し、少なくとも一種の急冷流体で前記高温排気ガスを冷却して、冷却された排気ガスを発生する少なくとも一つの急冷部、
（ｄ）少なくとも一種の前処理流体で前記の冷却された排気ガスを前処理して、前処理された排気ガスを発生する少なくとも一つの前処理部、
（ｅ）前記の前処理された排気ガスを受け取るベンチュリ流入口および前記の前処理された排気ガスを少なくとも一種の洗浄流体で洗浄し、複数の洗浄流体液滴を含有する洗浄された排気ガスを発生するとともに、この洗浄された排気ガスを送り出すベンチュリ流出口を有する少なくとも一つのベンチュリ構成要素、
（ｆ）前記ベンチュリ流出口に近接し、前記の洗浄された排気ガスと前記の洗浄流体を付加的に混合する衝突バスケット、
（ｇ）前記の洗浄された排気ガスから前記複数の洗浄流体液滴を除去して、ミストが除去された排気ガスを発生する少なくとも一つのデミスタ、
（ｈ）前記第２端部において、前記のミストが除去された排気ガスを排出する排気ガス流出口、および
（ｉ）前記の少なくとも一種の急冷流体、前記の少なくとも一種の前処理流体および前記の少なくとも一種の洗浄流体を受け取る受け取り部を有することを特徴とする海洋排気ガス洗浄装置。
【請求項２】
前記の少なくとも一種の急冷流体、前記の少なくとも一種の前処理流体および前記の少なくとも一種の洗浄流体が塩基性である請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記の少なくとも一種の急冷流体、前記の少なくとも一種の前処理流体および前記の少なくとも一種の洗浄流体が水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群から選択されるアルカリ金属水酸化物の水溶液、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムから選択されるアルカリ土類水酸化物の水溶液、又はこれらの組み合わせを含む請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記の少なくとも一つのベンチュリ構成要素が、さらに前記ベンチュリ流入口と前記ベンチュリ流出口を接合する収束散開流路を有する同心ベンチュリ管である請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウムである請求項３に記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記の少なくとも一種の急冷流体、前記の少なくとも一種の前処理流体および前記の少なくとも一種の洗浄流体のｐＨが約８〜約１２である請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項７】
前記筐体、前記の少なくとも一つの急冷部、前記の少なくとも一つの前処理部、前記の少なくとも一つのベンチュリ構成要素、前記衝突バスケット、および前記の少なくとも一つのデミスタを約３００℃以下の温度に対して耐性をもつ材料から構成する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項８】
さらに、前記の少なくとも一種の急冷流体、前記の少なくとも一種の前処理流体および前記の少なくとも一種の洗浄流体を発生する発生部を有する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項９】
さらに、前記の少なくとも一種の急冷流体、前記の少なくとも一種の前処理流体および前記の少なくとも一種の洗浄流体を分配する分配部を有する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項１０】
さらに、前記の少なくとも一種の急冷流体、前記の少なくとも一種の前処理流体および前記の少なくとも一種の洗浄流体を受け取る捕集受け取り部を有する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項１１】
さらに、前記の少なくとも一種の急冷流体、前記の少なくとも一種の前処理流体および前記の少なくとも一種の洗浄流体を冷却する冷却部を有する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項１２】
さらに、前記の少なくとも一種の急冷流体、前記の少なくとも一種の前処理流体および前記の少なくとも一種の洗浄流体を浄化処理する浄化処理部を有する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項１３】
以下のステップ、
（ａ）二酸化硫黄および微粒子状物質を有する高温排気ガスを供給するステップ、
（ｂ）急冷流体を使用して前記高温排気ガスを冷却して、冷却された排気ガスを得るステップ、
（ｃ）前処理流体を使用して、前記の冷却された排気ガスを前処理して、前処理された排気ガスを得るステップ、
（ｄ）前記の前処理された排気ガスを受け取るベンチュリ流入口、および前記の前処理された排気ガスを洗浄流体で洗浄し、複数の洗浄流体液滴を含有する洗浄された排気ガスを得て、この洗浄された排気ガスを搬送するベンチュリ流出口を有する少なくとも一つのベンチュリ構成要素を使用して前記の前処理された排気ガスを洗浄するステップ、
（ｅ）衝突バスケットを使用して前記の洗浄された排気ガスと前記洗浄流体を混合するステップ、
（ｆ）前記の洗浄された排気ガスから前記複数の洗浄流体液滴を除去して、ミストが除去された排気ガスを発生するステップ、
（ｇ）前記のミストが除去された排気ガスを排出するステップ、および
（ｈ）前記急冷流体、前記前処理流体および前記洗浄流体を捕獲するステップを有する海洋排気ガス洗浄することを特徴とする洗浄方法。
【請求項１４】
前記の急冷流体、前記の前処理流体および前記の洗浄流体が塩基性である請求項１３に記載の洗浄方法。
【請求項１５】
前記急冷流体、前記前処理流体および前記洗浄流体が水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群から選択されるアルカリ金属水酸化物の水溶液、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムから選択されるアルカリ土類水酸化物の水溶液、又はこれらの組み合わせを含む請求項１４に記載の洗浄方法。
【請求項１６】
前記アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウムである請求項１５に記載の洗浄方法。
【請求項１７】
前記急冷流体、前記前処理流体および前記洗浄流体のｐＨが約８〜約１２である請求項１３に記載の洗浄方法。
【請求項１８】
さらに、前記急冷流体、前記前処理流体および前記洗浄流体を発生するプロセスを有する請求項１３に記載の洗浄方法。
【請求項１９】
さらに、前記急冷流体、前記前処理流体および前記洗浄流体を分配するプロセスを有する請求項１３に記載の洗浄方法。
【請求項２０】
さらに、前記急冷流体、前記前処理流体および前記洗浄流体を捕集するプロセスを有する請求項１３に記載の洗浄方法。
【請求項２１】
さらに、前記急冷流体、前記前処理流体および前記洗浄流体を冷却するプロセスを有する請求項１３に記載の洗浄方法。
【請求項２２】
さらに、前記急冷流体、前記前処理流体および前記洗浄流体を浄化処理するプロセスを有する請求項１３に記載の洗浄方法。
【請求項２３】
閉ループ型装置である請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項２４】
閉ループ型方法である請求項１３に記載の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は海洋エンジン排気ガスから二酸化硫黄や粒状物などの副生物を除去する海洋排気ガス洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）、及び海洋排気ガスを洗浄して、上記副生物を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用輸送は、欧州では最も大きな大気汚染源に一つになってきている。この結果、国際海事機関（ＩＭＯ）は硫黄酸化物（ＳＯｘ）や微粒子状物質（ＰＭ）の排出量削減を定めた要求基準の引き締めに乗り出している（例えば、２００９年７月１６日の海洋環境保護委員会の第５９回会議を参照）。硫黄酸化物を削減する一つの方法は、低硫黄燃料を使用することである。ところが、このような燃料のコストは現在利用されている海洋燃料よりも高く、船舶が必要とする燃費で消費した場合、船舶所有者に多大な出費を強いる。幸運にも、ＩＭＯ規制基準では、代替技術を使用して、従来の海洋燃料からのＳＯｘ排出量を削減することが許されている。
【０００３】
吸収法では、汚染された排気ガスを液体吸着剤に接触させ、排気ガスの一種かそれ以上の成分を比較的揮発性のない液体に選択的に溶解させる。
【０００４】
洗浄効率はヘンリーの法則（Ｈｅｎｒｙ‘ｓ  ｌａｗ）に関係する。即ち、一定容量の液体に溶解するガスの質量は、ガスの圧力に正比例する。
Ｐ＝Ｈｘ
（ｘは溶液相に対するガスの溶解度、Ｈはヘンリー定数、そしてＰは溶液の上にあるガスの分圧である。通常、液体へのガスの溶解は発熱プロセスである。従って、温度が低くなるに従って、ガスの液体への溶解性は一般に高くなる）。
【０００５】
ＳＯｘガス（特にＳＯ２）は、硫黄を含有する燃料の燃焼時に発生する。ＳＯ２は水蒸気に溶解して、酸を発生し、この酸は空気中の他のガスや粒子が相互作用して、人や環境に対して有害な硫酸塩やその他の生成物を発生する（例えば、含硫黄スモッグ（ｓｕｌｆｕｒｏｕｓ  ｓｍｏｇ）や酸性雨）。水に対するＳＯ２の溶解度は、水/ガス混合物の温度が低くなると急激に上昇する。
【０００６】
吸収システムの場合、ガス相から液体相へＳＯ２を移動するために設計され、これはガスと液体とを密接させることによって実現でき、ガスの溶液への拡散を最適化できる。理論的になるわけではないが、汚染物質のガス流れからの除去の作用機構は３段階で進む。即ち、１）汚染物ガスの液体表面への拡散、２）ガス/液体界面で生じる移動、および３）溶解したガスの界面から液体への拡散である。
【０００７】
ある物質が一つの相（ガス）から別な相（液体）に移動するためには時間がかかる。移動速度は相間の接触面積に比例し、抵抗は移動に比例し、物質移動のために存在する駆動力は次式で表すことができる。
移動速度＝（駆動力）×（移動に利用できる面積）/移動に対する抵抗
移動速度が高くなると、移動装置をよりコンパクトにでき、全体としてより経済的になる。
【０００８】
ここで駆動力は、移動すべき物質の化学ポテンシャルである。あらゆる物質は化学ポテンシャル（または質量ポテンシャル）をもち、これが物質をある相から別な相へ移動させる。値（Ｙ１−Ｙ２）はガス相中の濃度差（駆動力差）であり、そして値（Ｘ１−Ｘ２）は液相中の濃度差（駆動力差）である。
【０００９】
系内において必要なガス質量移動（即ちＹ１−Ｙ２）は、ガス質量に関する真の移動単位（ＮＴＵ）数によって表現できる。系の必要なＮＴＵ数については、以下のようにして決定できる。
・重質燃料は、３．５％、即ち３５，０００ｐｐｍの硫黄を含有する。
・燃料をエンジン内で燃焼させると、３５，０００ｐｐｍのうちおよそ１，０００ｐｐｍがＳＯ２ガスに転換する（残りの硫黄は燃焼せず、粒子などに付着する）。
・排気ガス浄化処理システムに供給される硫黄ガス濃度は、この場合１，０００ｐｐｍである。
・従って、Ｙ１＝１，０００ｐｐｍが成立する。
・ＭＡＲＰＯＬの添付書類ＶＩに記載の規制基準を満たすために必要なＹ２は、およそ≦３０ｐｐｍである。
・従って、Ｙ２＝３０ｐｐｍが成立する。
・この結果、Ｙ１−Ｙ２＝１０００−３０＝９７０ｐｐｍとなる
対数で書き直すと、
・Ｌｎ（Ｙ１−Ｙ２）＝Ｌｎ（Ｙ１）/Ｌｎ（Ｙ２）＝Ｌｎ（Ｙ１/Ｙ２）＝Ｌｎ（１０００/３０）＝３．５０になる。
・値３．５０を必要なガス質量移動単位数として定義する。なお、この単位数が除去するために必要な単位数である（即ちガスから液体状態に移動したＳＯ２ガス質量）。
・ＮＴＵ−Ｒ（系が必要とする真の移動単位）＝３．５０が成立する。
このように、ＮＴＵ−Ｒを系の必要なガス質量移動効率として考えることができる。
【００１０】
ガスが、時間“ｔ０”から時間“ｔｎ”にかけて系を通過すると、ＳＯ２ガス濃度は１，０００ｐｐｍから３０ｐｐｍに下がるはずである。換言すると、系のガス質量移動能力は３．５０ＮＴＵ、即ちＬｎ（Ｙ１−Ｙ２）＝Ｌｎ（Ｙ１）/Ｌｎ（Ｙ２）＝Ｌｎ（Ｙ１/Ｙ２）＝Ｌｎ（１０００/３０）＝３．５０でなければならない。排気ガスが浄化処理反応系内を移動すると、ＳＯ２が異なる速度および異なる効率で吸収される。ガスから液体に移動すべきＳＯ２物質の駆動力（化学ポテンシャル）が低くなるためである。
【００１１】
多数のガス浄化処理域をもつガス浄化処理系を構築するさいには、これら浄化処理域を直列で配列できる。例えば、排気ガスは、時間ｔ０からｔｎにかけて浄化処理域を通過する。各浄化処理域は、浄化処理域のＮＴＵ値によって測定される固有の浄化処理能力（即ち浄化処理効率）をもつ。即ち、浄化処理域の浄化効率はＳＯ２濃度、温度、表面接触面積、浄化処理域内における接触時間などに依存する。すべての浄化処理域の浄化処理能力の合計は、本例では、すべての浄化処理域のＮＴＵの合計＝３．５０である、必要なガス質量移動能力に等しくなければならない。
【００１２】
吸着は、ガス流れを用意された多孔性固形物（吸着剤）の表面に流す質量移動プロセスである。多孔性固形物質の表面が物理吸着または化学吸着によってガスを引きつけ、保持する。換言すると、吸着は２つの粒子または分子の結合である。吸着剤は、結合サイトを与える任意の固形物質であればよい。ガス浄化処理系の場合、粒子状物質粒子が結合サイトを与える。吸着質は、懸濁液に溶解した任意の分子状物質または粒子であればよい。ガス浄化処理系の場合、３種類の吸着質（即ち吸着剤に結合する３種類の物質）がある。即ち、
１．ガス流れ中のＳＯ２分子が微粒子状物質（ＰＭ）粒子に結合した状態にある。
２．ＶＯＣ（揮発性有機化合物）がＰＭ粒子に結合した状態にある。
３．小さなＰＭ粒子がより大きなＰＭ粒子に結合し、粒子クラスターを形成する状態にある。
【００１３】
煙道ガスからのＳＯｘ放出物を減らす現在の技術では、水酸化ナトリウム溶液を使用する湿式スクラッバー（ｗｅｔ  ｓｃｒｕｂｂｅｒ）（ガス洗浄装置）を利用している。ところが、これら技術を利用した装置は大型な上に取り扱いが面倒なため、船内の限られた領域（ｉｎ  ｔｈｅ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｃｏｎｆｉｎｅｓ）に簡単には展開できない。湿式スクラッバーを船内（ｆｏｒ  ｕｓｅ  ｏｎ  ｂｏａｒｄ  ａ  ｓｈｉｐ）に展開することを制限する他の要因には、重量制限および電力制限がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第７，０１８，４５１号
【特許文献２】米国特許第７，２７３，５１３号
【特許文献３】米国特許第８，５２４，１８０号
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１３/０２１３２３１号
【００１５】
米国特許第７，０１８，４５１号には、溶剤または試薬を使用する吸収およびガスと溶剤または試薬との乱流混合によってガス混合物から酸性ガスおよび酸ガス（ｓｏｕｒ  ｇａｓ）を除去する方法が開示されている。
【００１６】
米国特許第７，２７３，５１３号には、ガス流れから所定の酸性ガス成分を同時に吸収し、溶剤または試薬を含む液体流れに同伴している炭化水素類をフラッシュ処理する方法であって、試薬としてアミンを使用する方法が開示されている。
【００１７】
米国特許第８，５２４，１８０号には、排気ガス圧力低下を最小に抑えた状態で水、あるいは塩基または塩の水溶液を使用してディーゼル排気ガスから微粒子状物質を除去する方法が開示されている。
【００１８】
米国特許出願第２０１３/０２１３２３１号明細書には、装置を通過する煙道ガスを高速化するサイクロン作用およびファンを使用して煙道ガスを洗浄処理する二重管装置および方法が開示されている。煙道ガスの洗浄処理は、塩基性水溶液からなる流体を使用して行う。
【００１９】
即ち、効率が高く、コンパクトな上に設計が簡単な湿式煙道ガス洗浄装置、特に例えば船内において展開できるほど十分コンパクトな状態で、上記の技術的な要求基準を満足する湿式煙道ガス洗浄装置が以前から求められている。
【発明の概要】
【００２０】
本発明の海洋排気ガス洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）は、二酸化硫黄を削減、好ましくは少なくとも約９８％の二酸化硫黄を削減する一方で、残留燃料油を燃焼して硫黄分を３．５％以下にするために設計されたシステム、特に閉ループシステム（ｃｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ  ｓｙｓｔｅｍ）である。
【００２１】
本発明の一つの態様の海洋排気ガス洗浄装置は、
（ａ）第１端部と第２端部を有する筐体、
（ｂ）上記第１端部に近接し、二酸化硫黄および微粒子状物質を含有する高温排気ガスを受け取る排気ガス流入口、
（ｃ）上記排気ガス流入口に隣接し、上記高温排気ガスを冷却する少なくとも一つの急冷部（冷却された排気ガスを発生する少なくとも一つの急冷流体（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ  ｆｌｕｉｄ）を有するのが好ましい）、
（ｄ）少なくとも一種の前処理流体で上記の冷却された排気ガスを前処理して、前処理された排気ガスを発生する少なくとも一つの前処理部、
（ｅ）少なくとも一つのベンチュリ構成要素（一つの実施態様では、同心状ベンチュリ構成要素であり、この構成要素は上記の前処理された排気ガスを受け取るベンチュリ流入口および上記の前処理された排気ガスを少なくとも一種の洗浄流体で洗浄し、上記の少なくとも一種の洗浄流体の複数の液滴からなる洗浄された排気ガスを発生するとともに、この洗浄された排気ガスを送り出すベンチュリ流出口を有し、上記少なくとも一種の洗浄流体は、少なくとも一種の洗浄ノズルへ導かれるのが好ましい。別な実施態様では、少なくとも２つ以上のベンチュリ構成要素を有し、一つの実施態様では、上記の少なくとも２つ以上のベンチュリ構成要素はそれぞれ同様なサイズおよび構成を有し、別な実施態様では、上記の少なくとも２つ以上のベンチュリ構成要素は異なるサイズを有し、別な実施態様では、上記の少なくとも２つ以上のベンチュリ構成要素は異なる構成を有し、好ましい実施態様では、上記の少なくとも２つ以上のベンチュリ構成要素は、好ましくは上記の少なくとも２つ以上のベンチュリ構成要素間で流れのバランスを取るために半円形曲線状で平行である）、
（ｆ）上記ベンチュリ流出口に近接し、上記の洗浄された排気ガスと上記の少なくとも一種の洗浄流体を付加的に混合する衝突バスケット（ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ  ｂａｓｋｅｔ）、
（ｇ）上記の洗浄された排気ガスから上記複数の洗浄流体液滴を除去して、実質的にミスト又は煙霧質が除去された（ｄｅｍｉｓｔ）排気ガスを発生する少なくとも一つのデミスタないし脱煙霧質部（ｄｅｍｉｓｔｅｒ）、
（ｈ）上記第２端部に近接し、上記の実質的にミストが除去された排気ガスを排気する排気ガス流出口、および
（ｉ）上記の少なくとも一種の急冷流体、上記の少なくとも一種の前処理流体および上記の少なくとも一種の洗浄流体を受け取る受け取り部を有する。
【００２２】
一つの実施態様では、上記の少なくとも一つの急冷部（ｑｕｅｎｃｈｅｒ）は上記の少なくとも一つの急冷流体を放出する少なくとも一つの、好ましくは複数の急冷ノズルを有する。一つの実施態様では、上記の少なくとも一つの急冷部の急冷ノズル数は好ましくは４〜８、最適には６である。
【００２３】
別な実施態様では、上記の少なくとも一つの前処理部は上記の少なくとも一種の前処理流体を放出する少なくとも一つの、好ましくは複数の前処理ノズルを有する。一つの実施態様では、前処理装置の前処理ノズル数は好ましくは２０〜３０、最適には２４である。別な実施態様では、前処理装置は少なくとも一つの低流量前処理ノズル、好ましくは二流体前処理ノズル、より好ましくは複数の、好ましくは６〜１０、最適には８の二流体前処理ノズルを有する。上記の二流体前処理ノズルによって、少なくとも一種の圧縮可能な流体を、好ましくは少なくとも一種のガスを上記の少なくとも一種の前処理流体と混合して、好ましくは上記の少なくとも一種の前処理流体を噴霧し、微小な噴霧体を発生する。上記低流量については、系（システム）に流入する排気ガス流量に応じて、１リットル/分未満、より好ましくは約１〜約１０リットル/分に設定するのが好ましい。別な実施態様では、上記の少なくとも一つの前処理ノズルの角度について、前処理流体が回転する流れ中において上方に排出されて、上向き渦流を発生するように設定する。装置底部に対して０°以上の角度から９０°未満に、好ましくは約１０°〜約８０°に、より好ましくは約４５°に設定するのが好ましい。回転する流れは、ベルヌーイの原理（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ‘ｓ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）によって吸引/乱流域を作り出すとともに、これを拡大し、排気ガスを装置内において上向きに引き出し、周囲圧力を高めるとともに、中心（コア）圧力を低くし、排気ガスの背圧を低くする。
【００２４】
別な実施態様では、さらに、上記の少なくとも一つのベンチュリ構成要素がベンチュリ吸気口とベンチュリ排出口を結ぶ収束/散開流路（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ−ｄｉｖｅｒｇｅｎｔ  ｐａｓｓａｇｅｗａｙ）を有する。
【００２５】
さらに別な実施態様では、さらに、上記の少なくとも一つのベンチュリ構成要素が少なくとも一つの流れ要素を有し、これが上記の少なくとも一つのベンチュリ構成要素を通過する上記排気ガスの回転流形成を助長し、および/または乱流混合域を作り出し、上記の少なくとも一種の洗浄流体と排気ガスとの衝突が生じる確率を高くする。上記の少なくとも一つの流れ要素は、上記ベンチュリ流入口に隣接し、より好ましくは、ベンチュリ流出口から離れているのが好ましい。好適な実施態様では、上記の少なくとも一つの流れ要素は、上記の少なくとも一つのベンチュリ構成要素の収束側に設ける。上記の少なくとも一つの流れ要素としてブレードを使用するのが好ましい。より好ましくは、上記の少なくとも一つの流れ要素として、ベンチュリ収束側に対して角度を付けたブレード使用して、上記排気ガスおよび上記洗浄流体の回転流および/または乱流混合を促進して、これらを上記収束/散開流路に流入させるとともに、上記ベンチュリ排出口から排出する。一つの実施態様では、上記の少なくとも一つの流れ要素として、ベンチュリ収束側に対して角度を付けた複数のブレードを使用する。好ましくは４〜１２枚のブレード、より好ましくは６〜１０枚のブレード、さらに好ましくは８枚のブレードを使用する。一つの実施態様では、これらブレードを相互に等間隔で設け、別な実施態様では、これらブレードを相互にランダムな間隔で設ける。別な実施態様では、これらブレードの角度は同角度に設定する。一つの実施態様では、上記の少なくとも一つの流れ要素を収束部分の壁部に溶接する。
【００２６】
好ましくは上記の少なくとも一つの流れ要素、より好ましくは少なくとも２つの流れ要素がより均質な回転流を発生して、ベンチュリ構成要素内の中心圧力を低く抑え、船舶のエンジンに作用する背圧を低く抑える。
【００２７】
この段階で、微粒子状物質がある場合には、ベンチュリ構成要素内に発生した強制渦流（回転流）に作用する遠心力によって排気ガスからこれを分離するのが好ましい。
【００２８】
排気ガスの回転によって系内における滞留時間を長くし、これによって洗浄流体と排気ガスとの接触時間を長く取るのが好ましい。
【００２９】
別な実施態様では、上記の少なくとも一つのデミスタ（ｄｅｍｉｓｔｅｒ）は、上記排気ガス中のミストおよび/または液滴を抑える、好ましくは除去する要素を有する。好ましくは、このデミスタはシェブロン型装置、メッシュ、ワイヤフレーム、フィルターおよび／または当業者にとっては公知な任意のミスト等抑制・除去の装置、脱煙霧質装置のうちの少なくとも一種を有する。別な実施態様では、デミスタはさらに少なくとも一つの煤洗い落としノズルを有し、デミスタの煤を減らす、好ましくは洗い落とす。上記の少なくとも一種の煤洗い落とし流体を放出する複数の煤洗い落としノズルを有するのが好ましい。一つの実施態様では、上記の少なくとも一つの煤洗い落としノズルは５〜１０個のノズルを有するのが好ましく、８個のノズルを有するのが最も好ましい。
【００３０】
別な実施態様では、上記の少なくとも一つの急冷ノズル、上記の少なくとも一つの前処理ノズル、上記の少なくとも一つのデミスタから煤を落とすノズル、および上記の少なくとも一つの洗浄ノズルは、耐腐食性および耐熱性を有することが知られている任意の材料から構成することができる。この材料としては、銅ニッケル（７０/３０）、ブロンズ、ニッケル/アルミニウム/ブロンズ、二相ステンレス鋼、合金２０、ＡＬ６ＸＮ、ハステロイ、およびＧＲＥなどからなる群から選択するのが好ましい。
【００３１】
別な実施態様では、上記急冷部および上記前処理部を併用して排気ガスを冷却するとともに、前処理して、冷却されかつ前処理された排気ガスを発生する。
【００３２】
別な実施態様では、海洋排気ガス洗浄装置はさらに前処理部とベンチュリ構成要素との間に乱流混合域発生部を有する。この乱流混合域発生部は弁を有するのが好ましい。この弁としては蝶形弁および玉弁から選択するのがより好ましい。最も好ましい弁は蝶形弁である。
【００３３】
別な実施態様では、上記の少なくとも一種の急冷流体、上記の少なくとも一種の前処理流体および上記の少なくとも一種の洗浄流体は同じ種類の流体、あるいは異なる種類の流体からなる。好ましい実施態様では、上記の少なくとも一種の急冷流体、上記の少なくとも一種の前処理流体および上記の少なくとも一種の洗浄流体は同じ種類の流体からなる。上記の少なくとも一種の急冷流体、上記の少なくとも一種の前処理流体および上記の少なくとも一種の洗浄流体は塩基性で、金属水酸化物からなる水溶液からなる。金属水酸化物はアルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物から選択することができ、固体または濃厚水溶液として使用するのが好ましい。より好ましくは、アルカリ金属水酸化物は水酸化リチウムおよび/または水酸化ナトリウムおよび/または水酸化カリウムから選択し、アルカリ土類金属水酸化物は水酸化カルシウムおよび/または水酸化マグネシウムからなる群から選択するのが好ましい。最も好ましい金属水酸化物は水酸化ナトリウムである。上記の少なくとも一種の急冷流体、上記の少なくとも一種の前処理流体および上記の少なくとも一種の洗浄流体はさらに海水および/または淡水からなる。好適な実施態様では、運転時さらに水が必要な場合に海水は補給水として働く。
【００３４】
好ましい実施態様では、上記の少なくとも一種の急冷流体、上記の少なくとも一種の前処理流体および上記の少なくとも一種の洗浄流体はｐＨが約８〜約１４、好ましくは約１０〜約１４、最も好ましくは約１２である。
【００３５】
別な実施態様では、上記洗浄装置の筐体およびこれが内部に有する要素は、一般的に使用環境の温度に耐性を示す材料から構成することができる。一つの実施態様では、材料の耐熱温度は約８００℃以下であればよく、別な実施態様では約３００℃以下であればよく、より好ましくは約２７５℃以下であればよく、最も好ましくは約２６５℃であればよく、そして好ましいｐＨは約１４以下であり、そして最も好ましいｐＨは約１２である。
【００３６】
別な実施態様では、上記の少なくとも一つの急冷流体受け取り部は複数の排出ラインを有し、これらから放出された急冷流体、前処理流体および洗浄流体を捕捉ないし捕獲して、海洋排気ガス洗浄装置に再利用する（閉ループ系）。一つの実施態様における排出ラインは、耐腐食性および耐熱性をもつことが知られている任意の材料から構成することができる。この材料としては、銅ニッケル（７０/３０）、ブロンズ、ニッケル/アルミニウム/ブロンズ、二相ステンレス鋼、合金２０、ＡＬ６ＸＮ、ハステロイ、およびＧＲＥなどからなる群から選択するのが好ましい。
【００３７】
本発明の別な態様では、海洋排気ガス洗浄装置はさらに上記の少なくとも一種の急冷流体、上記の少なくとも一種の前処理流体および上記の少なくとも一種の洗浄流体をそれぞれ発生、分配、捕集、冷却および浄化処理する発生部、分配部、捕集受け取り部、冷却部および浄化処理部を有する。
【００３８】
好ましい実施態様では、海洋排気ガス洗浄装置は閉ループ系として構成するため、望ましくない流体があってもこれが装置外に排出され、環境に放出されることはない。
【００３９】
一つの実施態様では、上記発生部は金属水酸化物計量部を有し、これによって上記の少なくとも一種の急冷流体、上記の少なくとも一種の前処理流体および上記の少なくとも一種の洗浄流体に新たな金属水酸化物を添加する。この金属水酸化物は水溶液として使用するのが好ましい。
【００４０】
別な実施態様では、分配部は上記の少なくとも一種の急冷流体、上記の少なくとも一種の前処理流体および上記の少なくとも一種の洗浄流体を分配するポンプおよび配管を有する。３．２５ＭＷのサイズに設定された電力装置の場合、ポンプは約１５００〜約２０００ガロン/分、より好ましくは約１６００〜約１９００ガロン/分、最も好ましくは１８００ガロン/分の流量を給送できる。このポンプの場合、約７５〜１２５ポンド/平方インチ（ｐｓｉ）、より好ましくは約８５〜約１００ｐｓｉ、最も好ましくは約９４ｐｓｉの圧力で給送を行うことができる。流量および圧力は、電力装置のサイズ（ＭＷ）に応じて調節すればよい。配管については、目的の急冷流体流量、前処理流体流量および洗浄流体流量に対処できるようにサイズを設定するのが好ましい。配管の材料については、耐熱性が約８００℃以下、好ましくは約３００℃以下、より好ましくは約２７５℃以下、最も好ましくは約２６５℃以下のものを使用でき、またｐＨが約１４以下、最も好ましくは約１２のものを使用できる。材料は、耐腐食性および耐熱性をもつことが知られている任意の材料から選択することができる。この材料としては、銅ニッケル（７０/３０）、ブロンズ、ニッケル/アルミニウム/ブロンズ、二相ステンレス鋼、合金２０、ＡＬ６ＸＮ、ハステロイ、およびＧＲＥなどからなる群から選択するのが好ましい。
【００４１】
一つの実施態様では、系を通過するガスの最大背圧および最大速度に基づいて装置のサイズを設定する。
【００４２】
別な実施態様では、捕集受け取り部は海洋排気ガス洗浄装置に分配すべき上記急冷流体、前処理流体および洗浄流体を保持するタンク、容器（ｖｅｓｓｅｌ、ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）などを有する。捕集手段は分配部と同じ材料で構成することが好ましい。
【００４３】
別な実施態様では、冷却部は、高温の排気ガスに接触した後に上記急冷流体、前処理流体および洗浄流体を冷却する一つかそれ以上の熱交換器を有する。冷却部の場合、上記急冷流体、前処理流体および洗浄流体を約２５℃〜約４５℃、より好ましくは約３０℃〜約４０℃、最も好ましくは約３５℃の温度に冷却するのが好ましい。好ましい実施態様では、冷却部は少なくとも一種の淡水、海水およびこれらの混合水を使用して、上記急冷流体、前処理流体および洗浄流体を冷却する。
【００４４】
好ましい実施態様では、海洋排気ガス洗浄装置は、既存の排気ガス消音器の代わりに海洋排気ガス筒内に列形に据え付けることができる。
【００４５】
本発明の別な態様は、以下のステップ、
（ａ）二酸化硫黄および微粒子状物質を有する高温排気ガスを供給するステップ、
（ｂ）急冷流体を使用して上記高温排気ガスを冷却して、冷却された排気ガスを得るステップ、
（ｃ）前処理流体を使用して、上記の冷却された排気ガスを前処理して、前処理された排気ガスを得るステップ、
（ｄ）上記の前処理された排気ガスを受け取るベンチュリ流入口、および上記の前処理された排気ガスを洗浄流体で洗浄し、複数の洗浄流体液滴を含有する洗浄された排気ガスを得て、この洗浄された排気ガスを搬送するベンチュリ流出口を有する少なくとも一つのベンチュリ構成要素、好ましくは複数の構成要素、上記少なくとも一つのベンチュリ構成要素を使用して上記の前処理された排気ガスを洗浄するステップ、
（ｅ）衝突バスケット（ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ  ｂａｓｋｅｔ）を使用して上記の洗浄された排気ガスと上記洗浄流体を混合するステップ、
（ｆ）上記の洗浄された排気ガスから上記複数の洗浄流体液滴を除去して、ミストが除去された排気ガスを発生するステップ、
（ｇ）上記のミストが除去された排気ガスを排出するステップ、および
（ｈ）上記急冷流体、上記前処理流体および上記洗浄流体を捕獲するステップを有する海洋排気ガスを洗浄する洗浄方法を提供するものである。
【００４６】
別な実施態様では、上記急冷流体、上記前処理流体および上記洗浄流体は同じ種類の流体、あるいは異なる種類の流体を有する。好ましい実施態様では、上記急冷流体、上記前処理流体および上記洗浄流体は同じ種類の流体を有する。上記急冷流体、上記前処理流体および上記洗浄流体の場合、塩基性で、金属水酸化物からなる水溶液からなることが好ましい。一つの実施態様では、金属水酸化物はアルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物から選択することができ、固体または濃厚水溶液として使用する。金属水酸化物は水酸化リチウムおよび/または水酸化ナトリウムおよび/または水酸化カリウムから選択し、アルカリ土類金属水酸化物は水酸化カルシウムおよび/または水酸化マグネシウムから選択するのがより好ましい。最も好ましいアルカリ金属水酸化物は水酸化ナトリウムである。上記急冷流体、上記前処理流体および上記洗浄流体は、適宜さらに、海水および/または淡水の少なくとも一種を有する。
【００４７】
一つの実施態様では、急冷部が複数の急冷ノズルから急冷流体を放出する。この急冷部については、急冷ノズル数が４〜８であることが好ましく、最も好ましい急冷ノズル数は６である。好ましくは、３．２５ＭＷ電力装置の場合、急冷流体の放出流量は約１５ガロン/分（ｇｐｍ）〜約２５ｇｐｍ、より好ましくは約１７ｇｐｍ〜約２０ｇｐｍ、最も好ましくは約１８ｇｐｍである。また、急冷流体の放出圧力は約４０ポンド/平方インチ（ｐｓｉ）〜約８０ｐｓｉ、より好ましくは約５０ｐｓｉ〜約７０ｐｓｉ、最も好ましくは約６０ｐｓｉである。なお、流量および圧力は電力装置の出力（ＭＷ）に応じて変更すればよい。
【００４８】
別な実施態様では、前処理装置は複数の前処理ノズルによって前処理流体を放出する。前処理装置の前処理ノズル数は好ましくは２０〜３０、最も好ましくは２４である。好ましくは、３．２５ＭＷ電力装置の場合、前処理流体の放出流量は約２００ｇｐｍ〜約３００ｇｐｍ、より好ましくは約２２５ｇｐｍ〜約２７５ｇｐｍ、最も好ましくは約２４２ｇｐｍである。また、前処理流体の放出圧力は約４０ｐｓｉ〜約８０ｐｓｉ、より好ましくは約５０ｐｓｉ〜約７０ｐｓｉ、最も好ましくは約６０ｐｓｉである。
【００４９】
別な実施態様では、洗浄流体の放出流量は約２５ｇｐｍ（試運転時０ｇｐｍ）〜約２０００ｇｐｍ、より好ましくは約１２００ｇｐｍ〜約１４００ｇｐｍ、最も好ましくは約１３００ｇｐｍである。また、洗浄流体の放出圧力は約４０ｐｓｉ〜約８０ｐｓｉ、より好ましくは約５０ｐｓｉ〜約７０ｐｓｉ、最も好ましくは約６０ｐｓｉである。電力装置の出力が異なる場合には、ここでも同様に流量および圧力が異なることになる。
【００５０】
別な実施態様では、上記排気ガス流入口は上記排気ガスを上記第１端部に流入させるモジュラー式流入口である。このモジュラー式排気ガス流入口はその流入点において、さらに流出点および少なくとも一つの前急冷域を有しているのが好ましい。上記モジュラー式排気ガス流入口の場合、さらに少なくとも一つの消音域を有するのがより好ましい。上記の少なくとも一つ前急冷域が上記流入点に近接しているのが好ましく、また上記の少なくとも一つの前急冷域が上記の少なくとも一つの急冷域と同様であるのが好ましく、流量は上記の少なくとも一つの急冷域のそれよりも低いのが好ましい。また、上記の少なくとも一つの消音域が排気ガスエネルギーを放散し、この排気ガスを原因とするノイズを抑えることが好ましい。この少なくとも一つの消音域については、少なくとも一枚の遮音板を有するのが好ましい。上記の排気ガス流入口がモジュラー式であるため、異なるサイズおよび形状の容器に対処できる。
【００５１】
さらに別な実施態様では、本発明の洗浄装置はさらに上記排気ガス流入口に近接して排気ガス流入口回転流要素を有し、これが上記急冷域に近接して上記排気ガスの回転流を発生し、回転流の乱流を拡張し、対流熱効率および質量拡散を強化する結果、急冷効率が高くなる。好ましい実施態様では、上記の排気ガス流入口回転流要素は分割された流入口を有し、これによって排気ガスを少なくとも２つの流れに分割してから、上記急冷域に流入させる。
【００５２】
好適な実施態様では、上記洗浄装置のいずれか一つを閉ループ化し、上記急冷流体、前処理流体および洗浄流体の環境への放出を減らすか、あるいは好ましくは阻止し、上記洗浄装置のいずれか一つの稼働時にこれらをリサイクルする。
【００５３】
当業者ならば、本発明の上記以外の態様も明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本システムの一実施態様を示す概略図である。
【図２】本システムの別な実施態様を示す概略図である。
【図３】図３Ａ−Ａおよび図３Ｂ−Ｂは、２つのベンチュリ構成要素を備えた本システムの一実施態様を示す概略図である。
【図４】回転流ブレードを形成したベンチュリ構成要素を備えた本システムの実施態様を示す概略図である。
【図５】分割された排気ガス流入システムを備えた本システムの実施態様を示す一部を切り欠いた上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
一つの実施態様の場合、本発明の海洋排気ガス洗浄装置は、既存の排気消音装置の代わりに海洋排気ガスシステムの煙道に列形に装備する。本システムは耐水酸化ナトリウム性および対海水性の３１６Ｌステンレス鋼から形成し、急冷流体、前処理流体および洗浄流体のｐＨは１２（１０ｍｍｏｌ／リットル）以下である。このｐＨレベルは、一般に、“石鹸水”と等価なレベルと考えられ、無害かつ非腐食性レベルに分類されるレベルである。本装置については、ステンレス鋼の腐食を抑制および/または防止するために、海水、急冷流体、前処理流体、洗浄流体が滞留することがないように設計するのが好ましい。
【００５６】
図１について説明する。海洋排気ガス洗浄装置１００は、排気ガス流入口１１０、排気ガス流出口１２０、流入してくる高温の排気ガス１１１を冷却する急冷部５００、急冷された排気ガス１１２を前処理する前処理部６００、および収束域３０１、散開域３０２および収束/散開流路３０３を有する収束/散開ベンチュリ管３００を有する。収束域３０１は前処理された排気ガス１１３をさらに混合する洗浄部３２０、ベンチュリ管から煤および固形物を除去するベンチュリ管洗い落とし部３１０、さらに混合して、海洋排気ガス洗浄装置１００の稼働時に発生した泡を分離するとともに崩壊させる衝突バスケット７００、処理された排気ガスから流体液滴を除去するデミスタ（ｄｅｍｉｓｔｅｒ）４２０、および流出口スペース洗い落とし部４１０を有する。過剰な急冷流体、前処理流体および洗浄流体は排水部２００によって捕集する。また、海洋排気ガス洗浄装置１００はデミスタないし脱煙霧質除去部の煤洗い落としノズル４００を有する。
【００５７】
図２について説明する。図示の海洋排気ガス洗浄装置１００の別な実施態様は、排気ガス流入口１１０、排気ガス流出口１２０、急冷部/前処理部５５０、蝶形弁１３０、円錐形の径違いソケット（ｃｏｎｉｃａｌ  ｒｅｄｕｃｅｒ）３３０を有するベンチュリ管３００を有するとともに、洗浄部３２０およびデミスタ４００を有する。過剰な急冷流体、前処理流体、洗浄流体および洗浄された固形物は、排水部２００によって捕集し、これから集水溜め２５０に移す。
【００５８】
図３、図３Ａ−Ａおよび図３Ｂ−Ｂについて説明する。図示の海洋排気ガス洗浄装置１００は平行配列の２つのベンチュリ構成要素３００を有する。図３Ａ−Ａの流路に示すように、排気ガスは排気ガス流入口１１０から流入し、装置１００の流入口側１２１を上昇し、２つのベンチュリ構成要素３００に流入し、ベンチュリ流出口３０４を出て、流出口側１２２を上昇し、処理された排気ガスの流出口１２０を出る。
【００５９】
図４について説明する。図示の収束域３０１は、この収束域３０１の上部の内壁にそって回転流ブレード８００を有する。回転流ブレード８００は角度があるため（螺旋構成）、排気ガスの回転流の収束/散開流路３０３への流入が増進する。螺旋状ブレードを図示したが、回転流を増進できるなら、回転流は収束域３０１の内側に沿って設けられた任意の表面構造体であればよい。限定するものではないが、表面ビーズ、表面インプレッション、表面エッチング加工物、リブ、あるいはこれらを組み合わせたものなどを例示できる。
【００６０】
図５について説明する。図５は、排気ガス１１１が２つの流れに分割されてから、洗浄装置１００の流入側１２１に流入して、洗浄装置に排気ガスの回転流および乱流域を作り出すように一部を変更した排気ガス流入口１１０を示す一部を切り取った上面図である。
【００６１】
排水部
本発明の海洋排気ガス洗浄装置１００における排水部２００の場合、装置ノズルから捕集装置に流入する最大ポンプ流の１２５％の重力流を対象として設計する。最も好ましい実施態様では、本洗浄装置は２つの個別な区画、即ち前処理区画および本処理区画を有する。各区画はそれぞれ排水部を有し、ノズルの流れを最大化するように設計する。
【００６２】
本発明の海洋排気ガス洗浄装置は、急冷ステップ、前処理ステップ、洗浄ステップ、混合ステップあるいはミスト除去（ないし脱煙霧質）ステップを利用しない“乾式モード”で運転する。本装置は、一つの実施態様では２６５℃の排気ガス温度に耐性を示す材料で構成する。本装置は、全開運転時の背圧が約１５０ｍｍ（乾式時）未満、そして約６０ｍｍ（湿式時）未満である。排気配管およびその他の部分を含む装置全体は、海洋エンジンについて合計で約３５０ｍｍ未満の水柱背圧限界を有する。
【００６３】
検査/保守のために適宜使用するアクセス手段
本発明の海洋排気ガス洗浄装置は、適宜、装置側に３枚の外部アクセスパネルを有し、そして排気ガス流入口１１０と排気ガス流出口１２０との間の分割プレート内に１枚の内部アクセスパネルを有する。３枚の外部アクセスパネルのうち２枚は、デミスタ４００の上に設け、本発明装置の排気ガス流出端部の上部に取り付けてアクセスできるようになっている。第３の外部アクセスパネルは、本装置の内部、衝突バスケット７００および主排水部にアクセスできるように本装置の排気ガス流出口の下部に設ける。
【００６４】
海洋排気ガス洗浄装置の排気ガス流入口側１２１は、排気ガス流出口側１２２から本発明装置の排気ガス流入口側と排気ガス流出口側との間の垂直分割部１２３のアクセスパネルによって排気ガス流入口肘部、流入口排水部およびノズルヘッダー部にアクセスできる。また、噴霧ノズルランス（ｓｐｒａｙ  ｎｏｚｚｌｅ  ｌａｎｃｅ）には、本装置の排気ガス流入口側のフランジ式貫通部からヘッダーを取り外すことによってアクセスできる。アクセスパネルかあるいは本装置本体内に検査確認点を設け、排気ガス流れを視覚的に検査し、かつ随時排気ガス流れを試験するか、あるいはサンプリングする。
【００６５】
脱煤
場合に応じて、本装置内における煤堆積を最小限に抑えるために、本装置の内壁の濡れた部分を前処理６００のノズルシステムおよび本処理５００のノズルシステムによって連続洗浄する。特に、ノズル４０５が脱煤ノズルとして働く。加えて、洗い落とし噴霧ノズル３１０をベンチュリ構成要素３００の上部内、デミスタ（ｄｅｍｉｓｔｅｒ）４２０の下（４００を参照）およびデミスタの上（４１０を参照）の排気ガス流出口１２０内に設ける。これらノズルは、必要に応じて稼動して、本装置のこれらの部分から煤を洗い落とす。
【００６６】
デミスタおよび排気ガス流出口
本発明の海洋排気ガス洗浄装置１００の排気ガス流出口１２０に近接して、好ましくは約２５μの粒径をもつミスト／煙霧質を取り除くために設計した３つの通過シェブロン型デミスタ４２０を設ける。デミスタは３１６Ｌステンレス鋼から形成するのが好ましく、また排気ガス流出口側１２２の上方のほぼ中間に位置するＺ形分割パネル４２０上の装置に装備する。デミスタは本装置の側部にアクセスパネルを介して装備する。デミスタについては、約５ｍ/秒の最大速度および約６５ｍｍの水柱の最大圧力低下になるように設計する。また、デミスタ領域には適宜煤や、乾燥した水酸化ナトリウムあるいは塩がある場合に、これらをデミスタ羽根から洗い落とす任意の洗い落とし噴霧システム４００を装着する。
【００６７】
水滴はデミスタ４２０によって大部分が除去されるが、海洋排気ガス洗浄装置を出た排気ガスは一般に約３５℃〜約５０℃の温度で飽和する。一部の水蒸気は排気ガス流出口区画およびひじ部の内壁に凝縮すると考えられる。排気ガス流出口および肘部は３１６Ｌステンレス鋼から形成するため、これら領域における腐食問題を解消でき、凝縮水がある場合には、デミスタ４２０およびデミスタの支持プレートを介して主装置排水部２００に排出する。飽和した排気ガスから、排気ガス流れが外気と接触している間、白色のプルームが発生する。
【００６８】
急冷流体、前処理流体および洗浄流体
一つの実施態様では、急冷流体、前処理流体および洗浄流体は海水と水酸化ナトリウム水溶液との混合物である。水酸化ナトリウムは、最大アルカリ度を約ｐＨ８（０．１ｍｍｏｌ/リットル）〜約ｐＨ１２（１０ｍｍｏｌ/リットル）を維持するために添加し、その最大水酸化ナトリウム濃度は約０．０４重量％である。最大ｐＨにおける流体溶液は、“石鹸水”と等価であり、人や装置に危険なものではない。また、考えられる化学反応の副生物も危険ではなく、腐食性でもない。海洋排気ガスから取り除いた微粒子は、重金属および油を含有し、これら重金属および油は使用済みエンジンオイルなどの場合のように標準的な取り扱いが必要であるが、いずれも人に対して急に危険になるものではなく、また装置の構成要素に対して腐食をもたらすものでもない。
【００６９】
急冷流体、前処理流体および洗浄流体は、海水熱交換器よって、噴霧システムの目的温度の約３５℃に冷却する。流体の最大動作温度については、蒸発を制限し、かつ分配手段の配管の複合材料の動作温度内に確実に維持されるように約６５℃に制限する。
【００７０】
流体は、海洋排気ガス流れから二酸化硫黄、他のガスおよび微粒子状物質を捕獲する。二酸化硫黄は水酸化ナトリウムによって中和し、得られた微粒子状物質は他の固形物および塩析出物とともに浄化処理手段によって除去し、流体の固形分を確実に５％以下に維持する。
【００７１】
流体は装置内にとじ込まれる。即ち、閉ループ装置である。
【００７２】
流体配管材料、弁材料およびポンプ材料
海洋排気ガス洗浄装置１００を対象として選択する材料は、一般的には、耐濃厚海水性に基づいて選択し、付随して水酸化ナトリウムと反応することができる材料を考慮する。流体溶液に好適な物質は銅ニッケル（７０/３０）、ブロンズ、ニッケル/アルミニウム/ブロンズ、二相ステンレス鋼、合金２０、ニッケル合金、およびガラス強化エポキシ（ＧＲＥ）である。希釈水酸化ナトリウム溶液に好適な物質は、“腐食データ・ハンドブック”に基づいて選択すればよく、銅ニッケル（７０/３０）、ブロンズ、３１６ステンレス銅、二相ステンレス鋼、合金２０、ＡＬ６ＸＮ、ハステロイ、およびＧＲＥを例示できる。好ましい海水および水酸化ナトリウム水溶液の材料は、第一に海水への抵抗に基づき、銅ニッケル（７０/３０）、ブロンズ、ニッケル/アルミニウム/ブロンズ、二相ステンレス鋼、合金２０、ＡＬ６ＸＮ、ハステロイ、およびＧＲＥを含む。弁には３１６ステンレス鋼が好ましい。材料には肉厚があり、また弁の場合、検査や交換のために必要に応じて取り外すからである。
【００７３】
海洋排気ガス洗浄装置における急冷ノズル５００、前処理ノズル６００、洗浄ノズル３２０および洗い落としノズル４００は、必要に応じて約２６５℃の乾式モード動作温度に耐え得る金属配管としても働く。この金属配管は最も好ましくは高温海水システムを使用対象としたスーパー二相ステンレス鋼（ＳａｎｄｖｉｋＴＭＳＡＦ２５０７またはＺｅｎｏｎ１００ＴＭ）、あるいは類似の材料である。
【００７４】
腐食性高温流体を圧送するために公知なポンプおよびポンプシステムを使用して、流体を循環させる。
【００７５】
流体システムは以下の流体ノズル、洗い落としノズル、ランスおよびヘッダーを有する。
１）  急冷部：ノズル数６、６０ｐｓｉにおける合計流量１８ｇｐｍ
２）  上部前処理部：ノズル数１２、６０ｐｓｉにおける合計流量２４２ｇｐｍ
３）  下部前処理部：ノズル数１２、６０ｐｓｉにおける合計流量２４２ｇｐｍ
４）  洗浄部：ノズル数１、６０ｐｓｉにおける流量１３００ｇｐｍ
５）  上部洗い落とし部：ノズル数４、２５ｐｓｉにおける合計流量１３ｇｐｍ
６）  デミスタ（ｄｅｍｉｓｔｅｒ）の煤洗い落とし部：ノズル数８、２５ｐｓｉにおける合計流量２５ｇｐｍ
７）  適宜使用するデミスタ洗い落とし部：ノズル数１、６０ｐｓｉにおける流量５ｇｐｍ
８）  排気ガス流出口洗い落とし部：ノズル数４、２５ｐｓｉにおける合計流量１３ｇｐｍ
【００７６】
ノズルは３１６ステンレス鋼製ノズルであり、ランス上の溶接スーパー二相ステンレス鋼ボスにねじ込む。ノズルは取りはずし可能であり、交換可能である。
【００７７】
捕集タンク
急冷流体、前処理流体および洗浄流体は、本発明の海洋排気ガス洗浄装置から流体循環タンク（図示省略）に排水される。タンクを使用してすべての流体を洗浄装置から排水できるため、装置あるいは局部的な金属供給配管に流体が滞留することはない。また、タンクは流体を捕集し、ポンプ吸引のために十分な流体を維持するとともに、処理流体の注入のために接続を行うものである。流体循環タンクの容量は可変であるあるが、本実施態様のタンクは、流体循環配管および海洋排気ガス洗浄装置から溢流することなくタンクに戻すことができる水がある場合これを十分に捕集できるように合計容量が約３，０００リットル（７９０ガロン）で、最大可動容量が約２，０００リットル（５３０ガロン）である。
【００７８】
タンクの底部は処理システム排水部に向かって傾斜している。捕集タンクには高レベルスイッチを取り付け、タンクの溢流を確実に防ぐとともに、構成部品、流水および視覚的な水位指示用磁気タイプの覗きガラスを確実に制御する。場合に応じて、タンクには、容器のビルジ（ｂｉｌｇｅ）廃水タンクに一体的な溢流パイプを設け、万一タンクに溢流が生じた場合にデッキに汚水が零れ出ることを防止する。
【００７９】
タンクは鋼製タンクであり、これにいずれも直径が１０インチ未満の、スーパー二相ステンレス鋼製のフランジを設ける。タンク内部には、耐海水性で、耐水酸化ナトリウム性のエポキシ被膜を設ける。
【００８０】
流体は海洋排気ガス洗浄装置から重力によって、タンクの最小稼動レベルよりも少なくとも１５０ｍｍ下に設けられた排水ヘッダーに排水され、従って排気ガスが循環タンクに流入することがなく、また排気ガスが装置の前処理区画から本処理区画に横断することもない。
【００８１】
流体は、循環ポンプの吸引ヘッダーによって（熱交換器を介して）タンクから引き出される。循環タンク内の流体の最大可動温度を６５℃に制限し、循環システムの配管の複合材料の稼働温度内の流体に確実に止まるようにする。一つの実施態様では、タンクは大気と通気する。
【００８２】
急冷流体、前処理流体および洗浄流体の特性
流体発生部からより濃度の高い水酸化ナトリウムを注入することによって、海洋排気ガスを洗浄するために使用する流体を目的のｐＨに維持する。このために、流体混合/保存タンク、配管および流体ポンプを有する。
【００８３】
別な実施態様では、急冷流体、前処理流体、および洗浄流体はいずれも流体混合/保存タンクに加えた淡水と乾燥濃厚化水酸化ナトリウムペレットまたは液体の濃厚化水酸化ナトリウムの混合物である。水酸化ナトリウムはアルカリ度をおよそｐＨ１２（１０００ｍｍｏｌ/リットル）に維持するために添加し、その最大水酸化ナトリウム濃度はおよそ１０重量％である。最大ｐＨの流体溶液は家庭用のドレーンクリーナーと等価であり、作業員、装置などに対して危険なレベル、腐食レベルにあると考えられる。
【００８４】
海水冷却システム
海水冷却システムは、高温排気ガスからの熱を冷却流体、前処理流体および洗浄流体に放散するために必要である。冷却後の流体温度が約３５℃になるようにするのが好ましい。３．２５ＭＷ電力装置の場合、システムの必要な熱容量は、このシステムの排気ガス流量および温度に基づいて計算すると３，４７９ＭＪ/時間であり、これは流体の蒸発により失われた熱量に相当する。これは、ＣＦＤ分析を通じて確認されている。サイズの異なる電力装置および異なるタイプのエンジン応じて熱消費率（ｈｅａｔ  ｒａｔｅ）は変動することになる。
【００８５】
流体システムの全流量は、流体循環ポンプの吸引側に設置された熱交換器、例えばプレート型熱交換器（別な場合には管型およびシェル型熱交換器）を介してポンプ圧送する。いくつかの熱交換器を並列配置して、標準サイズの熱交換器の必要な流量を満足するとともに、一つの熱交換器をラインから外した状態で最大容量の６６％を維持しながら浄化処理を行う。
【００８６】
急冷/前処理/洗浄流体処理システム
急冷/前処理/洗浄流体処理システムでは、流体循環タンクに捕集された微粒子担持溶液（ｐＨ１２、１０ｍｍｏｌ/リットル以下）を処理して、水の再循環によって排気ガスを浄化処理する。流体処理システムは、循環タンク内の流体の固形分レベルが５％以上に達することによって起動する。固形分が５％の流体を循環タンクから浄化処理部にポンプ圧送し、微粒子状物質を沈降させ、清浄水をタンクに溢流させ、再循環させる。
【００８７】
制御およびモニタリング
海洋排気ガス洗浄装置は、主制御システムによって制御する。制御システムは、冗長フェイルセーフ（ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  ｆａｉｌ  ｓａｆｅ）および直覚的なヒューマン/マシンインターフェースでプログラミングする。例えば、海洋排気ガス洗浄装置および流体処理システムの稼働に使用されているＡＢＢＰＬＣＴＭが主制御システム構成要素として考えられ、この使用についてはＤＮＶによって認証されている。一つの実施態様では、システムを制御、モニタリングし、ログに記録するために使用する計測運転およびセンサー類は以下の通りである。
・排気ガス分析器（ＳＯｘ、ＣＯ２）
・流体循環タンク圧力
・流体ヘッダー流量
・流量ヘッダー温度
・流体復帰温度
・流体ヘッダー圧力
・流体ポンプ圧力
・海水ポンプ圧力
・海洋排気ガス洗浄装置の排気ガス流入口圧力（流出口は大気圧）
・海洋排気ガス洗浄装置の排気ガス流入口温度
・海洋排気ガス洗浄装置の排気ガス流出口温度
・循環タンクｐＨ
・処理流体ｐＨ
・流体液面水位（低、高、高/高）
・処理流体混合/保存タンク液面水位（低、高）
・処理流体のスピルトレー（ｓｐｉｌ  ｔｒａｙ）からの漏出検出
・流体循環タンクからの溢流検出
・海洋排気ガス洗浄装置の集水貯めからの溢流検出
・流体循環タンクの水位覗きガラス（磁気利用）
・処理流体タンクの水位覗きガラス（磁気利用）
【００８８】
稼動時、排気ガスは海洋エンジンから排気ガス流入口１１０を介して海洋排気ガス洗浄装置１００に流入する。急冷部５００が急冷流体を放出して、排気ガスを冷却する。冷却された排気ガスは前処理部６００内を移動し、前処理部６００が前処理流体を放出し、排気ガスをさらに冷却するとともに、これと反応させる。前処理された排気ガスは、収束/散開ベンチュリ管３００に移動し、さらにベンチュリ洗浄部３２０に移り、洗浄流体と排気ガスとの混合を継続する。ベンチュリ洗い落とし部３２０がベンチュリ管３００の表面を湿潤化し、発生した煤あるいは固形分がある場合にはこれを除去する。洗浄された排気ガスは衝突バスケット７００に移動し、さらに発生している固形分を除去し、捕集する。排気ガスはデミスタ４２０内を移動し、排気ガス流れから洗浄流体/前処理流体/急冷流体の液滴を除去する。排気ガス洗い落とし部４１０を最後に通過した後、処理され、ミストが除去された排気ガスが、海洋排気ガス洗浄装置の排気ガス流出口１２０から流出する。
【００８９】
別な稼動実施態様では、排気ガスは海洋エンジンから排気ガス流入口１１０を介して海洋排気ガス洗浄装置１００に流入する。急冷部/前処理部５５０が排気ガスを冷却、前処理し、蝶形弁１３０が排気ガスと急冷流体/前処理流体の混合をさらに誘導する。前処理された排気ガスは収束/散開ベンチュリ管３００に移動し、さらにベンチュリ洗浄部３２０に移り、洗浄流体と排気ガスとの混合を継続する。洗浄された排気ガスは集水貯め２５０に移動し、発生した固形分をさらに除去し、捕集し、過剰な急冷流体、前処理流体および洗浄流体を捕集する。排気ガスはデミスタ４２０内を移動し、排気ガス流れから洗浄流体/前処理流体/急冷流体の液滴を除去する。処理され、ミストが除去された排気ガスが、海洋排気ガス洗浄装置の排気ガス流出口１２０から流出する。
【実施例】
【００９０】
実施例１
６００ｋＷジーゼルエンジンに固定した本発明の海洋排気ガス洗浄装置を使用して、洗浄性能試験１〜３を行った。試験１では、エンジン速度１７５０〜１８００回転数（ＲＰＭ）の１００％エンジン負荷で１０８分洗浄装置を運転した。この間、急冷部とベンチュリ管部（乱流混合域を形成）との間の蝶形弁を完全開度（０°）位置か、あるいは部分閉度（２２°または４５°）位置のいずれかに設定した状態で、急冷部とベンチュリ管部を作動させた。試験２では、エンジン速度１８００回転数の１００％エンジン負荷で３５分洗浄装置を運転した。１４分後、蝶形弁を開度２２°に設定し、２０分後、急冷部を起動した。試験３では、エンジン速度１８００回転数の１００％エンジン負荷で１０８分洗浄装置を運転した。１３分後ベンチュリ管部を起動し、１８分後急冷部を起動し、４９分後ベンチュリ管部の動作を停止し、５８分後蝶形弁を開度２２°に設定し、６２分後蝶形弁を開度４５°に設定し、１０１分後水酸化ナトリウム溶液を急冷部に供給した。海洋エンジン排気ガスの洗浄前後にＳＯｘ、ＣＯ２および微粒子状物質について測定を行った。
【００９１】
洗浄装置のエンジン排気ガス流れＳＯ２洗浄率は平均９９％であった。即ち、排気ガス流れのＳＯ２含有率が１０００ｐｐｍＳＯ２ガスから０〜１０ｐｐｍに低下した。これは、１．５％〜３．５％硫黄含有燃料の燃焼から生じたＳＯ２を０．１％ＩＭＯ硫黄規制限界値に低下させることと等価である。さらに、この洗浄装置の場合、ＰＭ（微粒子状物質）捕獲率は８０〜９０質量％で、バラツキがなかった。
【００９２】
以下の表に、洗浄性能試験で得たデータを示す。
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【００９３】
実施例２
別な試験を行い、ベンチュリ流の関数としてＳＯ２減少率を評価した。回転数が１６００のエンジン速度において１００％負荷で動作するジーゼルエンジンを使用する第１試験（試験Ｂ）では、排気ガス流れのＳＯ２濃度を排気マニホルドおよびベンチュリ流出口において測定した。１７分間で、ベンチュリ管流量は１８０ガロン/分（ｇｐｍ）から０ｇｐｍまで低下した。１００％負荷で動作するジーゼルエンジンを使用する第２試験（試験Ｆ）では、排気ガス流れのＳＯ２濃度を排気マニホルドおよびベンチュリ流出口において測定した。９分間で、ベンチュリ管流量は１８０ｇｐｍから０ｇｐｍまで低下した。以下のグラフに試験ＢおよびＦの結果を示す。グラフに、本装置のＳＯ２除去力とベンチュリ管流量（ｇｐｍ）との相関関係を示す。
2017504476.tif 000004
【００９４】
本発明の一実施態様では、洗浄システムの洗浄効率に改善が認められた。この改善は、急冷部に化学的洗浄力を与え、３つの急冷ノズルのうちの最後のノズルによってＮａＯＨを調節可能な蝶形弁に直接同時噴霧することによって実現できた。このため、同心ベンチュリ構成要素に到達する前に、乱流混合域が発生し、同心ベンチュリ構成要素によって除去されなかったガス流れからＳＯ２を除去できる。
【００９５】
実施例３
本発明の海洋排気ガス洗浄装置の一実施態様の別な試験では、回転数が１７５０ｒｐｍのエンジン速度において７５％のエンジン負荷で装置を稼働した。急冷部から１．５ｇｐｍおよび６０ｐｓｉの圧力で急冷流体を放出した。装置流入口において測定したＳＯ２レベルは１０００ｐｐｍ、装置流出口において測定したＳＯ２レベルは０ｐｐｍであり、ＣＯレベルは３０１ｐｐｍ、ＮＯレベルは６３３ｐｐｍ、そしてＮＯ２レベルは２４４３ｐｐｍであった。
【００９６】
実施例４
さらに、海洋排気ガス洗浄装置を使用して試験１〜４を行った。エンジン速度が１０００ｒｐｍ、エンジン負荷が１５％、そしてベンチュリ管を作動させた状態の試験１では、流入口ＳＯ２レベルは１０００ｐｐｍ、流出口ＳＯ２レベルは０ｐｐｍであり、ＣＯレベルは２５８ｐｐｍ、ＮＯレベルは３６６ｐｐｍ、そしてＮＯ２レベルは４３９．２ｐｐｍであった。エンジン速度が１２００ｒｐｍ、エンジン負荷が１２％、そしてベンチュリ管を作動させた状態の試験２では、流入口ＳＯ２レベルは１０００ｐｐｍ、流出口ＳＯ２レベルは０ｐｐｍであり、ＣＯレベルは６１９ｐｐｍ、ＮＯレベルは２７３ｐｐｍ、そしてＮＯ２レベルは３２７．６ｐｐｍであった。エンジン速度が１４００ｒｐｍ、エンジン負荷が１３％、そしてベンチュリ管を作動させた状態の試験３では、流入口ＳＯ２レベルは１０００ｐｐｍ、流出口ＳＯ２レベルは０ｐｐｍであり、ＣＯレベルは１５８ｐｐｍ、ＮＯレベルは２２８ｐｐｍ、そしてＮＯ２レベルは２７３．６ｐｐｍであった。エンジン速度が１５９９ｒｐｍ、エンジン負荷が１７％、そしてベンチュリ管を作動させた状態の試験４では、流入口ＳＯ２レベルは１０００ｐｐｍ、流出口ＳＯ２レベルは０ｐｐｍであり、ＣＯレベルは１４８ｐｐｍ、ＮＯレベルは２１１ｐｐｍ、そしてＮＯ２レベルは２５３．２ｐｐｍであった。
【００９７】
本発明の範囲から逸脱せずに本発明の好ましい実施態様には、多くの変更を加えることができる。即ち、本明細書の開示はいずれも例示であり、限定的な意味はない。
【符号の説明】
【００９８】
１００：海洋排気ガス洗浄装置
１１０：排気ガス流入口
１１１、１１３：排気ガス
１２０：排気ガス流出口
１３０：蝶形弁
２００：排水部
２５０：集水溜め
３００：収束/散開ベンチュリ管、ベンチュリ構成要素
３０１：収束域
３０２：散開域
３０３：収束/散開流路
３０４：ベンチュリ流出口
３１０：ベンチュリ管洗い落とし部
３２０：洗浄部
４００：煤洗い落としノズル、デミスタ
４１０：洗い落とし部
４２０：デミスタ
５００：急冷部
５５０：急冷部/前処理部
６００：前処理部
７００：衝突バスケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ−Ａ】
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【図３Ｂ−Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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