(57)【要約】      （修正有）【課題】船舶用内燃機関からの排気ガスにおける、ＳＯＸおよび粒状物を減少させるための浄化システムを提供する。【解決手段】浄化システムは、第１のスクラバーセクション１０を備える閉じた第１のスクラバープロセスループ４、第２のスクラバーセクション３４を備える開いた第２のスクラバープロセスループ６、および水浄化ユニット８を備える。排気ガスは、第１のスクラバーセクション１０および第２のスクラバーセクション３４を通して送り込まれる。海水中の排気ガスに含まれる粒状物を吸収するため、海水が第１のスクラバーセクション１０の中を再循環する。海水中の排気ガスに含まれるＳＯＸを吸収するため、海水が第２のスクラバーセクション３４を通って給水される。第１のスクラバープロセスループ４からの海水の流れは、排出の前に水浄化ユニット８によって浄化される。【選択図】図１
0003223498.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
船舶用内燃機関(2)、バーナー、またはボイラーからの排気ガスにおける、SOxおよび粒状物を減少させるための浄化システム(0)であって、
閉じた第1のスクラバープロセスループ(4)であって、第1のスクラバーセクション(10)、および前記第1のスクラバープロセスループの中で前記第1のスクラバーセクションを通して海水を再循環させるように構成された循環ポンプ(14)を備え、前記第1のスクラバーセクションの第1の入口(18)が前記船舶用内燃機関、バーナー、またはボイラーに接続可能であることによって、前記第1のスクラバーセクション中への排気ガスの導入を可能にし、前記第1のスクラバーセクションを通って再循環する海水中の粒状物を吸収するために、前記排気ガスと前記再循環する海水との間の接触を可能にして、それによって、部分的に浄化され冷却された排気ガスが得られ、前記第1のスクラバープロセスループが第1の海水供給部(42)に接続可能であることによって、前記第1のスクラバープロセスループへの海水の流れを可能にする、閉じた第1のスクラバープロセスループ(4)と、
水浄化ユニット(8)であって、前記水浄化ユニットの入口(48)が、前記第1のスクラバープロセスループと連通することによって、排出の前の浄化のために、前記第1のスクラバープロセスループから前記水浄化ユニットへの海水の流れを可能にする、水浄化ユニット(8)と、
第2の海水供給部(42)に接続可能な開いた第2のスクラバープロセスループ(6)であって、第2のスクラバーセクション(34)、および前記第2のスクラバープロセスループ中の前記第2の海水供給部から前記第2のスクラバーセクションを通って海水を送るように構成された給水ポンプ(36)を備え、前記第2のスクラバーセクションの出口(44)が、前記第2のスクラバーセクションからの海水を排出するように構成された、開いた第2のスクラバープロセスループ(6)と、
前記第1のスクラバーセクションと前記第2のスクラバーセクションの間で、前記第1のスクラバーセクションから前記第2のスクラバーセクションへ、前記部分的に浄化され冷却された排気ガスを搬送することを可能にし、前記第2のスクラバーセクションを通して給水された前記海水中のSOxの吸収のために、前記部分的に浄化され冷却された排気ガスと前記第2のスクラバーセクションを通して給水された前記海水との間の接触を可能にして、さらに浄化された排気ガスを得る、連通部(59)と
を備える、浄化システム(0)。
【請求項２】
混合チャンバ(54)をさらに備え、前記混合チャンバの第2の入口(70)が前記第2のスクラバーセクション(34)の前記出口(44)と連通して、前記第2のスクラバーセクションから前記混合チャンバへの海水の流れを可能にし、前記混合チャンバの第1の入口(68)が前記水浄化ユニット(8)の第1の出口(66)と連通して、前記水浄化ユニットから前記混合チャンバへの浄化された海水の流れを可能にし、前記混合チャンバが、前記浄化された水と前記第2のスクラバーセクションからの前記海水との混合物を排出するための出口(72)をさらに備える、請求項1に記載の浄化システム(0)。
【請求項３】
前記第1のスクラバープロセスループ(4)が、前記第1のスクラバープロセスループの中を再循環する前記海水を含むように構成された循環タンク(12)を備え、前記循環タンクの入口(22)が、前記第1のスクラバーセクション(10)の出口(20)と連通して、前記第1のスクラバーセクションから前記循環タンクへの海水の流れを可能にし、前記循環タンクの第1の出口(30)が前記第1のスクラバーセクションの第2の入口(32)と連通して、前記循環タンクから前記第1のスクラバーセクションへの海水の流れを可能にする、請求項1または2に記載の浄化システム(0)。
【請求項４】
前記第1のスクラバープロセスループ(4)と前記水浄化ユニット(8)との間に配置され、前記第1のスクラバープロセスループから前記水浄化ユニットに流れる前記海水を冷却するように構成された第1の熱交換器(50)をさらに備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の浄化システム(0)。
【請求項５】
前記第1の熱交換器(50)が、前記第1のスクラバープロセスループ(4)から前記水浄化ユニット(8)に流れる前記海水の温度を、0〜50℃、好ましくは、5〜35℃の範囲に維持するように構成された、請求項4に記載の浄化システム(0)。
【請求項６】
前記第1のスクラバープロセスループ(4)と前記水浄化ユニット(8)との間に配置され、前記第1のスクラバープロセスループから前記水浄化ユニットに流れる前記海水にアルカリ性化学物質を加えるように構成された化学物質投与ユニット(52)をさらに備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の浄化システム(0)。
【請求項７】
前記化学物質投与ユニット(52)が、前記第1のスクラバープロセスループ(4)から前記水浄化ユニット(8)に流れる前記海水のpH値を、3〜10、好ましくは6〜8の範囲に維持するように構成された、請求項6に記載の浄化システム(0)。
【請求項８】
前記第1のスクラバープロセスループ(4)が、前記第1のスクラバープロセスループ(4)の中を再循環する前記海水を冷却するように構成された第2の熱交換器(16)を備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の浄化システム(0)。
【請求項９】
前記第2の熱交換器(16)が、前記第1のスクラバーセクション(10)が受け取る前記海水の温度を、0〜50℃、好ましくは5〜35℃の範囲に維持するように構成された、請求項8に記載の浄化システム(0)。
【請求項１０】
前記第2のスクラバープロセスループから前記第1のスクラバープロセスループに海水を給水するように構成された、前記第2のスクラバープロセスループ(6)と前記第1のスクラバープロセスループ(4)の間の連通部(60)をさらに備え、前記第1の海水供給部と前記第2の海水供給部が同一の海水供給部(42)である、請求項1から9のいずれか一項に記載の浄化システム(0)。
【請求項１１】
前記第1のスクラバーセクション(10)と前記第2のスクラバーセクション(34)の間の前記連通部(59)が、前記第1のスクラバーセクションから前記第2のスクラバーセクションへのガスの通過を可能にする一方、前記第1のスクラバーセクションに液体を留めるように構成されたデミスタを含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の浄化システム(0)。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、船舶用内燃機関、バーナー、またはボイラーからの排気ガスにおける、SOxおよび粒状物を減少させるための、浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の燃焼期間には、燃料中の硫黄が、硫黄酸化物(SOX)の形で解放される。燃焼ガス中の他の汚染物質は、煤、油、重金属粒子、および窒素酸化物(NOX)などの一次粒状物である。大気汚染が人々の健康および環境に重大な影響を及ぼすことは、よく知られている。硫黄酸化物および窒素酸化物が酸性雨の主要な前駆物質であることもよく知られている。
【０００３】
国際配送のための排ガス制御に関する現在の規制には、SOX放出を制御するための手段として、燃料油の硫黄成分についての上限が含まれる。放出制御の領域ではSOXについての特殊な燃料品質の準備があり、近い将来に、許可される燃料の硫黄限界の大幅な削減が予想される。いくつかの欧州連合指令からの規定にしたがって、2005年5月に施行されたマルポール条約附属書VI(MARPOL Annex VI)は、環境についての船舶用ディーゼルの影響を抑制した。結果として、2015年に、北部ヨーロッパおよび米国海岸線の周りで、厳密な硫黄規制が導入され、さらなる世界規模の制限が2020年に予想される。
【０００４】
単独または組み合わせて使用できる、様々な放出低減策がある。1つの策としては、蒸留燃料または低硫黄燃料などのよりきれいな燃料を使用することである。別の策としては、海水または真水とNaOHなどのアルカリ性剤の組合せのいずれかを使用する、典型的には船上で使用される、湿式スクラバー技術などのSOXの放出を制御する方法を適用することである。別の代替策は、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)の粒状物またはセラミック膜を使用する乾式スクラバー技術である。
【０００５】
今日の船舶産業では、排気ガス浄化(EGC, exhaust gas cleaning)を適用するため、船舶用機関からの排気中のSOXを減少させることがよく知られている。
【０００６】
1つのよく知られているEGCタイプの湿式スクラバーは、水酸化ナトリウム(NaOH)または炭酸ナトリウム(Na2CO3)などのアルカリ性剤と組み合わせた真水を循環させることを使用して、排気ガスから硫黄酸化物および煤粒子を洗い落とす、いわゆる閉ループスクラバーである。循環する真水の品質を制御するために、少量の循環する真水をきれいな真水で時々または継続的に置き換える場合があり、真水は、船に貯蔵するか、または浄化後に船外へ排出される場合がある。
【０００７】
上述のタイプのスクラバーが一般的に使用されるが、いくつかの未解決または問題のある事柄が残る。蒸発に起因して、閉ループスクラバーシステムの水消費は、一般的に非常に高いので、システムをバランスのとれた状態に保つために、大量の真水をシステムに継続的に加える必要がある。さらに、閉ループスクラバーシステム中の水浄化はクリティカルである。水が汚すぎる場合、水を排出することができず、スクラバー内部に煤が蓄積するのを回避するのが困難となる場合があり、このことによって、最終的にバルブおよびノズルがブロックされ、スクラバーシステム構成要素の故障を引き起こす可能性がある。また、NaOHまたはNa2CO3などのpH中性化化学物質の消費が非常に多いので、スクラバーシステムを運転するのが高価になる。
【０００８】
EP1857169A1は、2セクションスクラバーを備える真水スクラバーシステムを開示し、第1のセクションは硫黄除去を意図しており、一方第2のセクションは凝縮を意図している。
【０００９】
別のよく知られているEGCタイプの湿式スクラバーは、海水の自然のアルカリ性を使用して、排気ガスから硫黄酸化物および煤粒子を洗い落とす、いわゆる開ループスクラバーである。海水は、この場合、海水中のSOXおよび粒状物の吸収のために、スクラバーを通して海から給水され、その後、海に直接戻して排出される。
【００１０】
これらの開ループスクラバーは一般的に使用されるが、いくつかの問題のある環境上の事柄が残る。例として、スクラバーから排出される海水中に吸収された粒状物が、局地的な環境に害を引き起こす場合がある。
【００１１】
この問題を解決するため、少数のオプションが存在する。1つの知られているシステムでは、海水は、排出の前に、汚染物質を除去するために液体サイクロンを通してポンピングされる。このシステムの欠点は、システムが非常に大きく、ポンプを動作させるのに大量のエネルギーが必要であることの両方である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】EP1857169A1
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】マルポール条約附属書VI
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１４】
本考案の目的は、従来技術と比較して、排出される海水において、濁度を減らした、すなわち粒状物の量を減らした海水による、船舶用排気ガス浄化策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上の目的を達成するための、浄化システムおよび方法、ならびにそのような浄化システムの使用が、添付される請求項に規定され、下で議論される。
【００１６】
本考案にしたがった浄化システムは、船舶用内燃機関、バーナー、またはボイラーからの排気ガスにおける、SOxおよび粒状物を減少させるように構成される。浄化システムは、閉じた第1のスクラバープロセスループと、水浄化ユニットと、開いた第2のスクラバープロセスループとを備える。第1のスクラバープロセスループは、第1のスクラバーセクションと、第1のスクラバープロセスループの中および第1のスクラバーセクションを通る海水を再循環させるように構成された循環ポンプとを備える。第1のスクラバーセクションの第1の入口が前記船舶用内燃機関、バーナー、またはボイラーに接続可能であることによって、第1のスクラバーセクション中への排気ガスの導入を可能にし、第1のスクラバーセクションを通って再循環する海水中の粒状物を吸収するために、排気ガスと再循環する海水との間の接触を可能にして、それによって、部分的に浄化され冷却された排気ガスが得られる。第1のスクラバープロセスループは、第1のスクラバープロセスループへの海水の流れを可能にするため、第1の海水供給部に接続可能である。水浄化ユニットの入口は、第1のスクラバープロセスループと連通することによって、排出の前の浄化のために、第1のスクラバープロセスループから水浄化ユニットへの海水の流れを可能にする。第2のスクラバープロセスループは、第2の海水供給部に接続可能である。第2のスクラバープロセスループは、第2のスクラバーセクションと、第2のスクラバープロセスループ中の第2の海水供給部から第2のスクラバーセクションを通って海水が給水されるように構成された給水ポンプとを備える。第2のスクラバーセクションの出口は、第2のスクラバーセクションからの海水を排出するように構成される。浄化システムは、第1のスクラバーセクションと第2のスクラバーセクションとの間の連通部をさらに備える。連通部は、第1のスクラバーセクションから第2のスクラバーセクションへ、部分的に浄化され冷却された排気ガスの搬送を可能にし、さらに浄化された排気ガスを得るため第2のスクラバーセクションを通して給水された海水中のSOxを吸収するために、部分的に浄化され冷却された排気ガスと、第2のスクラバーセクションを通して給水された海水との間の接触を可能にする。
【００１７】
第1のスクラバープロセスループは閉じており、このことは、第1のスクラバーセクションの入口が、第1のスクラバーセクションの出口に直接的または間接的に接続されて、第1のスクラバーセクションを通る海水の再循環を可能にすることを意味する。対照的に、第2のスクラバープロセスループは開いており、このことは、第2のスクラバープロセスループは、海水の排出前に、ただ一度だけ、第2のスクラバーセクションを通して海水を給水するように構成され、入口-出口の接続が必要ないことを意味する。
【００１８】
こうして、本考案の浄化システムは、各々がそれぞれのスクラバーセクションを備える、2つのスクラバープロセスループを有する。排気ガスは、最初に第1のスクラバーセクションを通して、次いで第2のスクラバーセクションを通して送り込まれることになる。排気ガスに含まれる粒状物のほとんどは、第1のスクラバーセクションに、すなわち、第1のスクラバープロセスループ中を再循環する海水に吸収されることになる。第1のスクラバープロセスループ中の海水は、第1のスクラバーセクションを複数回通って再循環し、こうして、このことによって、再循環する海水が重度に煤で汚れて油で汚染された黒い液体に変わることになる。浄化システムは、水浄化ユニットを備えるために、第1のスクラバープロセスループから流れ出た汚い海水の浄化が可能である。排気ガスは、典型的には、高いレベルのSOxを有する。したがって、第1のスクラバープロセスループ中を再循環する海水のpHは、典型的には、3より低い値に下がることになる。そのように低いpHを有する海水は、本質的にSOxを吸収せず、このことによって、第1のスクラバープロセスループは、主として排気ガスからの粒状物の除去専用となる。
【００１９】
さらに、排気ガスの温度は、典型的には高い。第1のスクラバーセクションを通って再循環する海水は、したがって、水の蒸発の結果として加熱されることになり、こうして、第1のスクラバープロセスループ中を再循環する海水中の煤、油、および塩分の濃度が増加することになる。第1のスクラバープロセスループが第1の海水供給部に接続可能であるため、蒸発した水ならびに水浄化ユニット中の浄化のために流れ出た汚い海水を補うため、海水の補充が可能である。
【００２０】
第2のスクラバープロセスループは、第1のプロセスループのために、煤および油粒子が本質的にはない、すなわち、低い濁度を有する。このことによって、第2のスクラバーセクションから排出される海水において濁度が増加する結果となる、海水への不要な煤および油の吸収を心配する必要なく、第2のスクラバーセクションを通して給水される海水を使用して、排気ガスに含まれるSOxを洗い落とすことが可能になる。
【００２１】
本考案の浄化システムの利点は、水浄化ユニット中の浄化される海水の流れが、浄化システムへの全海水流と比較して、相対的に少なくすることができるが、排気ガスからの粒状物のほとんどを依然として含むことである。その結果、効率的で小型の水浄化ユニットを構築することがはるかに簡単になる。
【００２２】
浄化システムは、混合チャンバをさらに備えることができる。混合チャンバの第2の入口が、第2のスクラバーセクションの出口と連通し、第2のスクラバーセクションから混合チャンバへの海水の流れを可能にすることができる。さらに、混合チャンバの第1の入口が、水浄化ユニットの第1の出口と連通し、水浄化ユニットから混合チャンバへの浄化された海水の流れを可能にすることができる。混合チャンバは、浄化された水と第2のスクラバーセクションからの海水との混合物を排出するための出口をさらに備えることができる。
【００２３】
水浄化ユニットを離れる海水中の粒状物の濃度は、経時的に変わる場合がある。たとえば、開始、停止、または自己浄化シーケンス期間など、通常でない水浄化ユニットの動作に関して、濃度がより高くなる場合がある。混合チャンバを設けること、それによって、排出する前に、水浄化ユニットからの海水と第2のスクラバーセクションからの低い濁度の海水を混合する策によって、浄化システムから排出される海水の濁度の値をできるだけ低く均一に保つことが可能になる。
【００２４】
浄化システムは、第1のスクラバープロセスループの中を再循環する海水を含むように構成された循環タンクを第1のスクラバープロセスループがさらに備えるようなものであってよい。循環タンクの入口が、第1のスクラバーセクションの出口と連通し、第1のスクラバーセクションから循環タンクへの海水の流れを可能にすることができる。循環タンクの第1の出口が第1のスクラバーセクションの第2の入口と連通し、循環タンクから第1のスクラバーセクションへの海水の流れを可能にすることができる。
【００２５】
循環タンクは、浄化システムの停止期間に、第1のスクラバープロセスループ中を再循環する海水を収容するように構成することができる。循環タンクは、海水が水浄化ユニットに給水される前の、海水のための沈殿タンクとして働くように配置することがさらにできる。
【００２６】
浄化システムは、第1のスクラバープロセスループと水浄化ユニットとの間に配置され、第1のスクラバープロセスループから水浄化ユニットに流れる海水を冷却するように構成された第1の熱交換器をさらに備える。第1の熱交換器は、第1のスクラバープロセスループから水浄化ユニットに流れる海水の温度を、0〜50℃、好ましくは、5〜35℃の範囲に維持するように配置することができる。
【００２７】
海水の塩素含有量は比較的高く、このことによって、海水、特に暖かい海水が腐食性になる。海水を冷却することによって、海水の腐食性が低下され、このことによって、次いで、水浄化ユニットおよびそこに接続される配管に使用される金属の腐食性損耗が低減する。
【００２８】
浄化システムは、第1のスクラバープロセスループと水浄化ユニットとの間に配置される、化学物質投与ユニットをさらに備えることができる。化学物質投与ユニットは、第1のスクラバープロセスループから水浄化ユニットに流れる海水にアルカリ性化学物質を加えるように配置することができる。化学物質投与ユニットは、第1のスクラバープロセスループから水浄化ユニットに流れる海水のpH値を、3〜10、好ましくは6〜8の範囲に維持するように配置することができる。
【００２９】
上で述べたように、排気ガス中の高いレベルのSOxに起因して、第1のスクラバープロセスループ中を再循環する海水は、低いpHを有することになる。低いpHによって、海水はより腐食性になる。さらに、煤/油粒子の等電電荷に起因して、海水の浄化は、海水がより低いpHよりも7に近いpHを有するときにより簡単である。海水が第1のスクラバープロセスループを離れた後に海水のpHを調節することの利点は、海水が排気ガスからもはやSOXを吸収できず、このことによって、アルカリ性化学物質の消費を著しく制限することが可能であるということである。結果として、アルカリ性化学物質の消費を、従来型の閉ループスクラバーシステムのものの10%未満とすることができる。
【００３０】
浄化システムは、第1のスクラバープロセスループの中を再循環する海水を冷却するように構成された第2の熱交換器を第1のスクラバープロセスループがさらに備えるようなものであってよい。第2の熱交換器は、第1のスクラバーセクションが受け取る海水の温度を、0〜50℃、好ましくは5〜35℃の範囲に維持するように配置することができる。
【００３１】
第1のスクラバープロセスループ中を再循環する海水の温度を低下させると、第1のスクラバーセクションにおける蒸発が減ることになり、このことによって、今度は、海水の再循環の回数が増えることが可能になり、したがって、第1のスクラバープロセスループから水浄化ユニットへの、必要な海水の流れが減ることになる。上の範囲内の、可能な最も冷たい温度が、最高性能をもたらすことを理解されたい。
【００３２】
浄化システムは、海水を第2のスクラバープロセスループから第1のスクラバープロセスループに給水するように構成された、第2のスクラバープロセスループと第1のスクラバープロセスループの間の連通部をさらに備えることができる。したがって、第1の海水供給部と第2の海水供給部は、同一の海水供給部となり、このことによって浄化システムが複雑にならなくなる。
【００３３】
浄化システムは、第1のスクラバーセクションと第2のスクラバーセクションの間の連通部が、第1のスクラバーセクションから第2のスクラバーセクションへのガスの通過を可能にする一方、液体を第1のスクラバーセクションに留めるように構成されたデミスタを備えるようなものであってさらによい。
【００３４】
液体は、排気からの復水および/または排気ガスとともに引き込まれた海水の飛沫であり、後者は、第2のスクラバーセクション中の煤および油の負荷をさらに制限する。
【００３５】
本考案にしたがう方法は、船舶用内燃機関、バーナー、またはボイラーからの排気ガスにおける、SOxおよび粒状物を減少させるためのものである。方法は、以下のステップ(以下のステップは、下の順番で実施される必要はなく、以下のステップの一部は、同時に実施することができる)、すなわち
閉じた第1のスクラバープロセスループの中で、第1のスクラバープロセスループに含まれる第1のスクラバーセクションを通して海水を再循環するステップと、
第1のスクラバーセクションの中に船舶用内燃機関、バーナー、またはボイラーから排気ガスを導入して、第1のスクラバーセクションを通って再循環する海水中の粒状物を吸収するために、排気ガスと再循環する海水との間の接触を可能にして、部分的に浄化され冷却された排気ガスを得る、ステップと、
第1の海水供給部から、第1のスクラバープロセスループに海水の流れを給水するステップと、
排出前の浄化のために、第1のスクラバープロセスループから水浄化ユニットへの海水の流れを給水するステップと、
第2の海水供給部から、開いた第2のスクラバープロセスループの中で、第2のスクラバープロセスループに含まれる第2のスクラバーセクションを通して海水を給水するステップと、
第2のスクラバーセクションから海水を排出するステップと、
第1のスクラバーセクションから第2のスクラバーセクションへ、部分的に浄化され冷却された排気ガスを搬送し、第2のスクラバーセクションを通して給水された海水中のSOxの吸収のために、部分的に浄化され冷却された排気ガスと第2のスクラバーセクションを通して給水された海水との間の接触を可能にし、さらに浄化された排気ガスを得る、ステップと
を含む。
【００３６】
方法は、2回と40回の間、好ましくは10回〜20回、第1のスクラバーセクションを通して海水を再循環させ、その後海水を水浄化ユニットに給水し、第1のスクラバーセクションおよび第2のスクラバーセクションを通る全海水流の5%未満に水浄化ユニットへの流れを制限する、ステップを含むことができる。
【００３７】
方法は、第2のスクラバーセクションから混合チャンバに海水の流れを給水するステップと、水浄化ユニットから混合チャンバに浄化された海水の流れを給水するステップと、浄化された水と第2のスクラバーセクションからの海水との混合物を排出するステップとを含むことができる。
【００３８】
方法は、第2のスクラバーセクションの上流または下流の第2のスクラバープロセスループから、第1のスクラバープロセスループに海水を給水するステップを含み、第1の海水供給部と第2の海水供給部が同一の海水供給部であってよい。
【００３９】
方法は、第1のスクラバープロセスループから水浄化ユニットへ流れる海水を、0〜50℃、好ましくは5〜35℃の範囲の温度に冷却するステップを含むことができる。
【００４０】
方法は、第1のスクラバープロセスループから水浄化ユニットに流れる海水が3〜10、好ましくは6〜8の範囲のpHを有するように、第1のスクラバープロセスループの海水にアルカリ性化学物質を供給するステップを含むことができる。
【００４１】
方法は、第1のスクラバーセクションが受け取る海水を、0〜50℃、好ましくは5〜35℃の温度に維持するように第1のスクラバープロセスループの中を再循環する海水を冷却するステップを含むことができる。
【００４２】
方法は、上で議論した浄化システムと本質的に同じ構成を有する浄化システムに基づき、したがって、異なる実施形態によって同じ利点が提供されており、過度の繰り返しを避けるため、上のセクションへの参照が行われる。
【００４３】
本考案による使用は、船舶用内燃機関、バーナー、またはボイラーからの排気ガスにおける、SOxおよび粒状物を減少させるための、船上での、上記浄化システムの使用に関する。
【００４４】
本考案の浄化システムの異なる実施形態での、上で議論した利点は、本考案による本考案の方法および使用に自然に移転可能である。
【００４５】
本考案のさらに他の利点、目的、特徴、および態様は、以下の考案を実施するための形態ならびに図面から明らかとなろう。
【００４６】
本考案は、ここで、添付される概略図を参照してより詳細に記載されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本考案にしたがった浄化システムを概略的に図示する図である。
【考案を実施するための形態】
【００４８】
図1では、浄化システム0が図示される。浄化システムは、船上で使用されて、内燃機関2からの排気ガスを浄化する。より詳細には、浄化システム0は、排気ガスを海水で流すことによって、排気ガスから煤および油粒子などの粒状物ならびにSOxなどの酸性ガスを除去するように構成される。
【００４９】
下でさらに議論されるように、海水中で溶解することによって、粒状物が排気ガスから除去され、次いで排気ガスから分離される。さらに、なお一層海水で流すことにより、SOxが排気ガスから除去される。このプロセスでは、海水の自然のアルカリ性を利用して、排気ガスからSOxを吸収し、SOxを海水中に結合させる。
【００５０】
浄化システム0は、閉じた第1のスクラバープロセスループ4、開いた第2のスクラバープロセスループ6、および海水が排出される前に海水の一部を浄化するための分離器の形の水浄化ユニット(WCU)8を備える。浄化システム0は、開いたループ/閉じたループを組み合わせた海水スクラバーシステムと考えるべきである。浄化システム0は、新しい海水を継続的に供給する海水で動作する。第1のスクラバープロセスループで使用される海水は、新鮮な海水で置き換えられる前に2回以上使用されるが、このことは第2のスクラバープロセスループで使用される海水については当てはまらず、置き換えられる前に1回だけ使用されることを理解されたい。
【００５１】
第1のスクラバープロセスループ4は、スクラバー11の第1のスクラバーセクション10、海水を収容するように構成された循環タンク12、循環ポンプ14、および第2の熱交換器16を備える。第1のスクラバーセクション10の第1の入口18が内燃機関2に接続されて、そこから排気ガスを受け取る。さらに、第1のスクラバーセクション10の出口20が循環タンク12の入口22に接続され、循環タンク12の第1の出口30が第1のスクラバーセクションの第2の入口32に接続される。循環ポンプ14は、循環タンクと第2の熱交換器16の間に配置され、第2の熱交換器16は、今度は、第1のスクラバーセクションと循環ポンプの間に配置される。循環ポンプ14は、第1のスクラバープロセスループ4の中に、こうして第1のスクラバーセクション10を通って海水を再循環するように構成される。
【００５２】
第2のスクラバープロセスループ6は、スクラバー11の第2のスクラバーセクション34、給水ポンプ36、および入口水分析器38を備える。第2のスクラバーセクションの入口40は、海の形態での海水供給部42に接続され、第2のスクラバーセクションの出口44は、海水排出のために配置される。給水ポンプ36は、海水供給部42と入口水分析器38の間に配置され、入口水分析器38が今度は第2のスクラバーセクション34と給水ポンプ36の間に配置される。給水ポンプ36は、海からの海水を第2のスクラバープロセスループ6に、したがって第2のスクラバーセクション34を通して給水するように構成される。浄化システム0は、第1のスクラバープロセスループと第2のスクラバープロセスループの間に、たとえばパイプの形態で連通部60を備え、水フィルタ62が連通部60の中に配置される。給水ポンプ36は、海からの海水を、第1のスクラバープロセスループ4にも、連通部60および水フィルタ62を介して給水するように構成される。海から浄化システム0へと給水される海水は、入口水分析器38による水品質制御を受ける。
【００５３】
循環タンク12の第2の出口46は、WCU8の入口48に接続される。浄化システム0は、第1の熱交換器50、およびWCU8により浄化される海水に供給されるアルカリ性剤のための化学物質投与ユニット52をさらに備える。第1の熱交換器50は、循環タンク12と化学物質投与ユニット52の間に配置され、化学物質投与ユニット52は、今度は、第1の熱交換器とWCU8の間に配置される。
【００５４】
浄化システム0は、混合チャンバ54、混合チャンバ54の下流に配置される出口水分析器56、汚泥タンク58、および第1のスクラバーセクション10と第2のスクラバーセクション34を接続する連通部59をさらに備える。WCU8の第1の出口64は、汚泥タンク58に接続され、一方WCUの第2の出口66は、混合チャンバ54の第1の入口68に接続される。さらに、第2のスクラバーセクション34の出口44は、混合チャンバ54の第2の入口70に接続される。混合チャンバの出口72は、海への排出のために配置される。
【００５５】
浄化システム0の構成要素は、好適な配管によって互いに接続されて連通する。
【００５６】
以降では、浄化システムの動作、したがって、機関2からの排気ガスを浄化するための本考案の方法がさらに記載されることになる。
【００５７】
約180〜350℃の温度を有する熱く汚い排気ガスが、機関2から第1のスクラバーセクション10を通って送り込まれる。第1のスクラバーセクション10に供給される海水は、その内側に、複数のノズル(図示せず)を介して分配される。第1のスクラバーセクションの内側で、排気ガスは、第1のスクラバープロセスループ4の中を循環する海水に接触する。海水が熱い排気ガスと接すると、海水は、水蒸気へと大いに蒸発し、同時に、排気ガスの温度が下がる。完全に蒸発してはいけないことを理解されたい。これは、第1のスクラバープロセスループ中に十分な水流があることによって保証することができる。例として、蒸発の程度は、第1のスクラバーセクションに受け取られた海水の少なくとも80〜90%が蒸発せずに液体の形で残るようなものであってよい。さらに、海水が排気ガスと接すると、排気ガスに含まれる油、煤、および他の粒状物のほとんどが、循環する海水に吸収され、海水は、ますます汚くなり、すなわち、とりわけ煤および油で汚染される。したがって、第1のスクラバーセクション10は、煤および油を取り除くステージと考えるべきである。海水中の塩、油、および他の粒状物のレベルを安定に保つため、海水は、第1のスクラバープロセスループを通って10回〜20回の間再循環され、その後、浄化および最終的な排出のために、循環タンク12を介して、WCU8に排出される。たとえば、再循環する海水において、塩分濃度は20%未満であるべきであり、懸濁している固形物の総量は5%未満であるべきである。
【００５８】
WCU8への排出は、連続または不連続の様態で行うことができる。排出される海水だけでなく第1のスクラバープロセスループで蒸発する水を埋め合わせるため、第1のスクラバープロセスループは、新鮮な海水で補充される。補充は、上で述べたように、連通部60を通して行われる。排気ガスの高いSOx成分の結果として、循環する海水は、4より低いpH値を有することになる。低いpHの結果として、第1のスクラバーセクションにおける排気ガスからのSOxの吸収は最低に保たれることになる。より詳細には、排気ガス中の、得られる全SOxの10%未満が、第1のプロセススクラバーループ中で再循環する海水によって吸収されることになる。
【００５９】
第2の熱交換器16は、船体中の配管(開示されない)を介して提供された海水を冷却剤として使用するが、第1のスクラバープロセスループ4の中を循環する海水を、5〜35℃の温度に冷却し、第1のスクラバーセクション10中の蒸発、したがって海水補充要件を低減させる。第2の熱交換器16が存在しなかった場合、第1のスクラバープロセスループの中を再循環する海水は、第1のスクラバーセクションの内側での排気ガスとの熱交換の結果として、40〜70℃の平衡温度を有していたであろう。
【００６０】
第1の熱交換器50は、海水の腐食性を低下させるために、船体中の配管(開示されない)を介して提供された海水を冷却剤としてやはり使用して、第1のスクラバープロセスループ4から排出される汚い海水を5〜35℃の温度に冷却し、その後、海水はWCUに入る。さらに、化学物質投与ユニット52が、海水のpHを6〜8の値に増加させるために、海水にNaOHの形でアルカリ性剤を供給し、その後、海水はWCUに入る。これは、WCUの浄化効率を改善するため、および海水の腐食性をさらに低下させるためである。
【００６１】
WCU8は、汚い海水を、煤、油、および他の粒状物を含む第1の汚泥部分と、残りの水、すなわち浄化した海水を含む第2の部分に分離する。WCUにより生成される汚泥は、港での停泊期間など、後で制御して排出するため、汚泥タンク58に集められる。残りの水は、混合チャンバ54に給水される。
【００６２】
第1のスクラバーセクション10で冷却され、部分的に浄化された後、排気ガスが、連通部59を介して、第2のスクラバーセクション34を通して送り込まれる。連通部は、ガスの通過は許すが煤および油で汚染された水を第1のスクラバーセクションに留める、デミスタを含むことができる。第2のスクラバーセクション34に供給される海水は、その内側に、複数のノズル(図示せず)を介して分配される。第2のスクラバーセクションの内側で、部分的に浄化された排気ガスは、第2のスクラバープロセスループ6を通して給水される海水に接触する。海水の自然のアルカリ性に起因して、排気ガスに含まれるSOxが海水と反応し、硫酸塩および亜硫酸塩の形で海水に吸収される。したがって、第2のスクラバーセクション34は、SOxを取り除くステージと考えるべきである。海水は、次いで、第2のスクラバーセクション34から出口44を介して排出され、混合チャンバ54に給水される。
【００６３】
混合チャンバ54では、WCU8からの残りの水が、第2のスクラバーセクション34から排出される海水と混合されて、混合チャンバ54から海に排出される混合物を形成する。海に排出する前に、混合物は、出口水分析器56によって水品質制御を受ける。混合物の海水の品質は、上で述べたように、入口水分析器38によって制御された浄化システム0に給水される海水の品質と比較され、混合物の品質が、たとえば、PAH、pH、および濁度としても知られている多環芳香油、懸濁している固形物、および酸性度の最大レベルに関する制定された排出基準を満たすかを検証する。
【００６４】
第2のスクラバーセクション34でさらに浄化された後、排気ガスは、ガスを通過させるが、液体を第2のスクラバーセクション内に留めるデミスタ76を通過した後、排気ガス出口74を通して浄化システム0を離れる。そのような液体は、海水または湿度の高い排気ガスからの復水飛沫のいずれかである。
【００６５】
第1のスクラバープロセスループ4および第2のスクラバープロセスループ6内の海水の流れについての概念を与えるために、以下の拘束力のない例が与えられる。例は、コンピュータが行ったシミュレーションに基づいている。
【００６６】
12MWの機関の動作期間に、第1のスクラバープロセスループ中を循環する海水の流れは120m3/hであり、一方第2のスクラバープロセスループを通る海水の流れは540m3/hである。
【００６７】
350℃の排気ガスの入口温度で、第1のスクラバープロセスループ中を循環する海水の温度が60℃で安定し(第1のスクラバープロセスループ中には熱交換器が存在しない)、5m3/hの蒸発率を有する。水浄化ユニットへの排出水(20)は、6m3/hに設定され、11m3/hの第1のスクラバープロセスループ中の海水の補充率を与え、したがって、全海水の流れは、551m3/hとなる。第1のスクラバープロセスループ中の海水は、したがって、排出される前に、平均20回の再循環を経験する。入ってくる海水中の3.5%の初期塩分濃度で、第1のスクラバープロセスループで循環する海水は、最後には、6%の塩分濃度および2のpHになる。海水がWCUに給水される前の、第1のスクラバープロセスループから排出される海水の中性化のためのNaOHの消費量は、2kg/hと計算され、比較可能な従来型の閉ループスクラバーの消費の約1%に対応する。
【００６８】
本考案にしたがった浄化システム0は、排出する海水を浄化することがない従来型の開ループシステムと比較して、浄化システム0が、排出する水の総濁度を減らすことができるという大きい利点を有する。
【００６９】
浄化システム0の別の利点は、完全に排出する海水を浄化する従来型の開ループスクラバーと比較したとき、浄化システム0が、水浄化ユニットを通る水の流れを、同じ利点を保つときのスクラバーへの全海水流の5%未満に減らすことができるということである。
【００７０】
浄化システム0のさらに別の利点は、完全に排出する海水を浄化する従来型の閉ループスクラバーと比較したとき、浄化システム0が、アルカリ性化学物質の消費を、水浄化について同じ策を保つときの、比較可能な閉じたループシステムの消費の5%未満に減らすことができるということである。
【００７１】
本考案は、上に記載され、図に示される実施形態に限定されず、同封する請求項に規定される本考案の範囲内で、任意の様態で補い変更することができる。
【００７２】
一実施形態では、(開示されない)凝固剤を供給するための配置構成を、第1のスクラバープロセスループ4とWCU8の間の位置に配置することができる。典型的にはアルミニウムまたは鉄などの三価金属イオンの形での凝固剤を使用し、粒状物が金属塩と結合する化合物を形成する凝固剤によって、WCUの性能を改善することができる。そのような化合物は、「遊離した」粒状物よりも、大きく、水浄化ユニットが分離するのが簡単である。
【００７３】
図に図示される浄化システム0は、WCUにより生成される汚泥量を減らすために、第1のスクラバープロセスループに給水される海水中の粒状物の除去をするための水フィルタ62を備える。浄化システムの代替実施形態は、そのような水フィルタがない場合がある。
【００７４】
図に図示される浄化システム0では、WCUからの残りの水と、第2のスクラバープロセスループから排出される海水は、海にさらに排出される前に混合される。代替実施形態による浄化システムは、混合チャンバ54がない場合があり、それに応じて、WCUからの残りの水および第2のスクラバープロセスから排出される海水は、場合によっては、現在の排出法規が満足されているかを確実にするための品質測定後に、海に別個に排出される場合がある。
【００７５】
図に図示される浄化システム0では、第1のスクラバープロセスループと第2のスクラバープロセスループが接続され、第2のスクラバープロセスループから第1のスクラバープロセスループへの海水の給水を可能にし、第1および第2のスクラバープロセスループに給水される海水は、同一の海水供給部から供給される。本考案の浄化システムの代替実施形態によれば、第1のスクラバープロセスループと第2のスクラバープロセスループが完全に分離される場合があり、それらは、別個の海水供給部から海水を供給される場合がある。
【００７６】
第1のスクラバープロセスループと第2のスクラバープロセスループの間の連通部は、図に図示されるように延びる必要はない。代替実施形態によれば、連通部は、第2のスクラバーセクション34の出口44と混合チャンバ54の間からの第2のスクラバープロセスループから、第1のスクラバープロセスループに延びる。
【００７７】
分離器とする代わりに、WCUが、液体遠心分離器、薄膜フィルタ、またはそれらの組合せを備える場合がある。
【００７８】
上に記載される第1の熱交換器および第2の熱交換器は、平板熱交換器などの任意のタイプの好適な熱交換器であってよい。熱交換器は、一例を挙げれば、海水といった、任意の好適な冷却剤を使用してよい。
【００７９】
NaOH以外の他のアルカリ性剤、たとえば、Na2CO3を、化学物質投与ユニット52が供給する場合があり、代替実施形態では、化学物質投与ユニット52は、図に図示されるのとは異なって、たとえば、第1の熱交換器と循環タンクの間に配置する場合がある。
【００８０】
本考案の浄化システムは、循環タンクを備える必要はない。
【符号の説明】
【００８１】
0    浄化システム
2    内燃機関
4    第1のスクラバープロセスループ
6    第2のスクラバープロセスループ
8    水浄化ユニット、WCU
10    第1のスクラバーセクション
11    スクラバー
12    循環タンク
14    循環ポンプ
16    第2の熱交換器
18    第1の入口
20    出口
22    入口
30    第1の出口
32    第2の入口
34    第2のスクラバーセクション
36    給水ポンプ
38    入口水分析器
40    入口
42    海水供給部
44    出口
46    第2の出口
48    入口
50    第1の熱交換器
52    化学物質投与ユニット
54    混合チャンバ
56    出口水分析器
58    汚泥タンク
59    連通部
60    連通部
62    水フィルタ
64    第1の出口
66    第2の出口
68    第1の入口
70    入口
72    出口
74    排気ガス出口
76    デミスタ
【図１】
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