JP2018140727A - 船舶用脱硫装置及び該船舶用脱硫装置を搭載した船舶 - Google Patents
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Abstract
【課題】海水の汲み上げ量の大幅な低減を図り、動力消費の削減及び処理スペースの削減を図る船舶用脱硫装置及び該船舶用脱硫装置を搭載した船舶を提供する。
【解決手段】硫黄酸化物を含有する排ガス１１を海水１２と接触させて該排ガス１１の脱硫を行う脱硫吸収塔１３と、海水１２を脱硫吸収塔１３へ導入する海水導入ラインＬ1と、硫黄酸化物を吸収した脱硫排水１４を排出する脱硫排水排出ラインＬ2と、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口又は排出途中に設けられ、脱硫排水１４を船外に拡散させる流体拡散装置１５と、を具備する。
【選択図】図１
【解決手段】硫黄酸化物を含有する排ガス１１を海水１２と接触させて該排ガス１１の脱硫を行う脱硫吸収塔１３と、海水１２を脱硫吸収塔１３へ導入する海水導入ラインＬ1と、硫黄酸化物を吸収した脱硫排水１４を排出する脱硫排水排出ラインＬ2と、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口又は排出途中に設けられ、脱硫排水１４を船外に拡散させる流体拡散装置１５と、を具備する。
【選択図】図１
Description
本開示は、船舶用脱硫装置及び該船舶用脱硫装置を搭載した船舶に関する。
近年の船舶に対する排ガス規制の強化に伴い、排出規制海域（ＥＣＡ海域）では、硫黄分が０.１％以下の燃料油の使用、又はこれと同等の効果を有する代替措置が義務付けられている。さらに、２０２０年には、一般海域においても、硫黄分が０.５％以下の燃料油の使用、又はこれと同等の効果を有する代替措置が義務付けられる。従来、例えばＵＬＣＳ（Ｕｌｔｒａ Ｌａｒｇｅ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｓｈｉｐ）などの超大型船舶においては、硫黄分の少ない低硫黄燃料油を用いることで対応していたが、今後はこれら超大型船舶においても脱硫装置の設置需要が高まることが予想される。
超大型船舶の主機関から排出される排ガス量（１００％負荷時の排ガス量）は、例えば２０万Ｎｍ３／ｈ以上にも及ぶ。また、超大型船舶には、船内の様々な電力需要等に応えるため、複数の発電機関・ボイラが設置される。このため、超大型船舶に搭載される脱硫装置には、これら主機関や複数の発電機関・ボイラから排出される大量の排ガスを脱硫するために、大きな通過面積を有する吸収塔が必要となる。これを例えばバルクキャリアなど比較的小さな船舶に搭載された主機関用の従来の脱硫装置で対応しようとすると、複数の吸収塔を配置する必要が生じ、船内に配置する上で積み荷の減少、あるいは船体寸法拡大等の設計上の制約や変更が生じてしまう。
また、従来の比較的小さな主機関用の脱硫装置は、丸型（円形）の吸収塔を使用しており、この丸型の吸収塔を超大型船舶向けに大型化することも考えられる。しかしながら、丸型の吸収塔は、方形の吸収塔等と比べて船内に配置した際にデッドスペースが生じ易いため、船内に配置する上で配置効率が悪化するとの問題が生じる。
そこで、上記の問題を解消するために、超大型船舶用の脱硫装置の吸収塔として、プラント設備や工場等の陸上用の脱硫装置において実績のある方形の吸収塔を採用することが考えられる。しかし、船舶用ディーゼルエンジンは、例えばＣ重油といった硫黄分の含有量が高い燃料を使用する場合、その排ガス中には硫黄酸化物が多く含まれる。この硫黄酸化物を除去する脱硫方式としては、例えば海水を吸収剤として使用する脱硫方式が提案されている（特許文献１）。
しかしながら、特許文献１の海水を用いた脱硫処理方法を船舶用の脱硫処理に適用する場合には、脱硫排水を希釈する海水は外部から汲み上げて使用するために希釈海水として大量の海水をポンプにより汲み上げる必要があり、そのエネルギー消費率が膨大となる。また、脱硫排水と希釈海水とを反応処理する希釈槽も必要となり、船内における希釈槽の設置スペースの制約がある、という問題がある。
また、大型の船舶に適用する場合、脱硫排水量も増大するが、脱硫排水を船外に排出管を用いて排出する際、その排出管からの排出噴流の中心部においてポテンシャルコアが存在する。このポテンシャルコアは、排出管の径が大径となるにつれて、残存長さが長くなり、排出管の出口部と同じｐＨの値が所定距離海水中に残存するので、排出直後の短距離でこのポテンシャルコアを消滅させることが切望されている。
また、国際海事機関(International Maritime Organization：ＩＭＯ）による船舶排ガス規制の強化に伴い、規制領域の拡大が策定されるので、海水の汲み上げ量の大幅な低減を図り、動力消費の削減及び処理スペースの削減を図る船舶用脱硫装置の出現が切望されている。
本発明は、上述したような背景技術の下において発明されたものであって、その目的とするところは、海水の汲み上げ量の大幅な低減を図り、動力消費の削減及び処理スペースの削減を図る船舶用脱硫装置及び該船舶用脱硫装置を搭載した船舶を提供することにある。
上述した課題を解決するための本発明の一実施形態にかかる船舶用脱硫装置は、硫黄酸化物を含有する排ガスを海水と接触させ、前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を前記海水に含有させて脱硫排水とし、前記排ガスの脱硫を行う脱硫吸収塔と、前記海水を前記脱硫吸収塔へ導入する海水導入ラインと、前記脱硫吸収塔に接続され、前記脱硫吸収塔から硫黄酸化物を吸収した脱硫排水を排出する脱硫排水排出ラインと、前記脱硫排水排出ラインに設けられ、前記脱硫排水を船外に拡散させる流体拡散装置と、を具備することにある。
上記の発明によれば、流体拡散装置の設置により、脱硫排水を船外に噴出する際、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができ、脱硫排水排出ラインの排出口からｐＨ規制点までの所定距離でのｐＨ値を満足することができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、希釈海水を導入する希釈海水ラインと、前記脱硫排水排出ラインの脱硫排水と前記希釈海水ラインの希釈海水とを混合する希釈部とを備え、希釈混合した脱硫排水を船外に排出する。
上記の発明によれば、希釈海水を導入する希釈海水ラインと、前記脱硫排水排出ラインの脱硫排水と希釈海水ラインの希釈海水とを混合する希釈部を備えているので、希釈海水ラインからの希釈海水を用いて、船内で脱硫排水を一部希釈しつつ船外に拡散することができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、排出する脱硫排水を旋回流として排出するスワールノズルである。
上記の発明によれば、スワールノズルを設置することで、船外への脱硫排水の噴出流が旋回流として排出される。この排出される旋回流により、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、排出する脱硫排水を内向きに排出する内向き環状ノズルであることを特徴とする。
上記の発明によれば、内向き環状ノズルを設置することで、船外への脱硫排水の噴出流が内向きの旋回流として排出される。この排出される内向きの旋回流が衝突することで、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、前記脱硫排水を小容量として排出する小径の排出パイプを複数備えるものであることを特徴とする。
上記の発明によれば、小径の排出パイプから小容量の脱硫排水が各々噴出される。この小容量の噴出流を複数噴出させているので、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、扁平排出口を有するスリットノズルであることを特徴とする。
上記の発明によれば、扁平排出口を有するスリットノズルを設置することで、扁平排出口で噴出流を扁平に集中させ、船外への脱硫排水が扁平状に排出される。この扁平状の噴出流により、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、脱硫排水が噴出するノズル筒本体と、該ノズル筒本体の中央部に中実の円筒部を軸方向に配した環状ノズルであることを特徴とする。
上記の発明によれば、脱硫排水が噴出するノズル筒本体と、該ノズル筒本体の中央部に中実の円筒部を軸方向に配した環状ノズルを設置することで、船外への脱硫排水が円環状に排出される。この排出された円環状の流れは、海水への拡散を促進するので、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、排出する脱硫排水と衝突する衝突部を前記脱硫排水排出ラインの排出口の出口近傍に有するものであることを特徴とする。
上記の発明によれば、排出する脱硫排水と衝突する衝突部を脱硫排水排出ラインの排出口の出口近傍に有することで、脱硫排水の流れの厚みを減少させると共に、衝突部との衝突の際に渦を発生させる。この発生した渦により、船外の海水と脱硫排水との攪拌を促進させることで、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口の出口内部に凹部又は凸部のいずれか一方又は両方を有する排出管であることを特徴とする。
上記の発明によれば、前記脱硫排水排出ラインの排出口の出口内部に凹部又は凸部のディンプル面を設置することで、抵抗流を発生させて脱硫排水の流体の流れが促進される。この抵抗流の発生により攪拌が促進され、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、円形又はスリット状の細孔を有する衝突板であることを特徴とする。
上記の発明によれば、前記脱硫排水排出ラインの排出口に円形又はスリット状の細孔を有する衝突板を設置することで、細孔を通過する際に、脱硫排水の流体の流れが促進される。この細孔を通過した際の抵抗流により攪拌が促進されることで、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、内部にオリフィスを有するオリフィスノズルであることを特徴とする。
上記の発明によれば、脱硫排水排出ラインの排出口にオリフィスを設けて噴出流の流れの乱れが促進される。このオリフィスを通過する際の乱れにより攪拌が促進されることで、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口又は前記脱硫排水排出ラインの排出途中に、オリフィスを有するエジェクタであることを特徴とする。
上記の発明によれば、エジェクタのオリフィスに脱硫排水を供給することで、脱硫排水の吐出動力によって、外部から希釈海水を自給し、脱硫排水と希釈海水とを混合しつつジェット噴流が吐出される。この希釈用の海水を自給しつつ、脱硫排水と混合してジェット噴流として吐出させることで、船外の海水とジェット噴流との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口又は前記脱硫排水排出ラインの排出途中にベンチュリ機構を備えるものであることを特徴とする。
上記の発明によれば、ベンチュリ機構に脱硫排水を供給することで、ベンチュリの
縮流効果によって、外部から希釈海水を自給し、脱硫排水と希釈海水とを混合しつつジェット噴流が吐出される。この希釈用の海水を自給しつつ、脱硫排水と混合してジェット噴流として吐出させることで、船外の海水とジェット噴流との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
縮流効果によって、外部から希釈海水を自給し、脱硫排水と希釈海水とを混合しつつジェット噴流が吐出される。この希釈用の海水を自給しつつ、脱硫排水と混合してジェット噴流として吐出させることで、船外の海水とジェット噴流との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口又は前記脱硫排水排出ラインの排出途中にジェットポンプを備えるものであることを特徴とする。
上記の発明によれば、ジェットポンプの負圧領域で脱硫排水の流れを絞ることによって、外部から希釈海水を自給し、脱硫排水と混合して吐出させる。この希釈用の海水を自給しつつ、脱硫排水と混合して吐出させることで、両者の混合が促進し、船外の海水とジェット噴流との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置を船舶に搭載したことを特徴とする。
上記の発明によれば、船舶に船舶用脱硫装置を搭載することで、脱硫排水を排出する際に、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。これにより、脱硫排水の排出口からｐＨ規制点までの所定距離内で規制ｐＨ値を満足することができる。
幾つかの実施形態では、上記船舶用脱硫装置において、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けた第１の流体拡散装置と、前記脱硫排水排出ラインの排出途中に設けた第２の流体拡散装置とを備えたことを特徴とする。
上記の発明によれば、２種の流体拡散装置を各々設置することで、相乗効果により脱硫排水の流体の攪拌を更に促進させ、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、拡散装置の設置により、脱硫排水が船外に噴出される際、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができ、脱硫排水の排出口からｐＨ規制点までの所定距離でのｐＨ値を満足することができる船舶用脱硫装置を提供することができる。
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
図１は、本発明の一実施形態にかかる船舶を示した概略図である。本発明の一実施形態にかかる船舶１は、例えば、主機関の排ガス量（１００％負荷時の排ガス量）が、２０万Ｎｍ3／ｈを超える超大型船舶である。図示した実施形態では、船舶１は、ＵＬＣＳ（Ｕｌｔｒａ Ｌａｒｇｅ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｓｈｉｐ）と呼ばれる１０,０００ＴＥＵ以上のコンテナ積載容積を有する超大型のコンテナ船である。図１に示すように、本実施例に係る船舶用脱硫装置（以下「海水脱硫装置」ともいう）１０Ａは、硫黄酸化物を含有する（図示しない）ディーゼルエンジン（Ｄ／Ｅ）から排ガスラインＬ11により導入された排ガス１１を海水１２と接触させ、排ガス１１に含まれる硫黄酸化物を海水１２に含有させて脱硫排水１４とし、排ガス１１の脱硫を行う脱硫吸収塔１３と、海水１２を脱硫吸収塔１３へ導入する海水導入ラインＬ1と、脱硫吸収塔１３に接続され、該脱硫吸収塔１３から硫黄酸化物を吸収した脱硫排水１４を排出する脱硫排水排出ラインＬ2と、脱硫排水排出ラインＬ2の船尾の排出口側に設けられ、脱硫排水１４を船外に拡散させる流体拡散装置１５と、を具備する。ここで、本実施例では、流体拡散装置１５を船体２０１の船尾の排出口側に設置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、進行方向に向かって海水取入口２０２の後ろ側で、船体２０１の片側側面又は両側側面に設置して、脱硫排水１４を船外へ拡散させることができる。また、本実施例では、脱硫吸収塔１３を船体２０１のデッキ上に設置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、船体２０１内部のデッキ下に設置することができる。
この海水脱硫装置１０Ａでは、船体２０１の船首側の海水取入口２０２からポンプＰ1により導入した海水１２を用い、脱硫吸収塔１３において排ガス１１中の硫黄酸化物を吸収しており、浄化された排ガス１１は、排ガス排出ラインＬ12を介して煙突１６から外部へ排出している。なお、図１中、符号２００は海面である。なお、本実施例では、船首側の海水取入口２０２から海水を取水しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、進行方向に向かって排出口より前方で、船体２０１の片側側面又は両側側面又は船底面に取入口を設置して、外部から海水１２を取水することができる。
図２は本実施例に係る海水脱硫装置の概略図である。海水脱硫装置１０Ａは、硫黄酸化物を含有する排ガス１１を海水１２と接触させて該排ガス１１の脱硫を行う脱硫吸収塔１３と、脱硫吸収塔１３に硫黄酸化物を含有する排ガス１１を導入する排ガス入口１３ａと、脱硫吸収塔１３内において、排ガス入口１３ａより上方に設けられ、海水１２を噴霧又は噴出し、排ガス入口１３ａから導入され上方へ移動する排ガス１１と対向する流れを作り出す海水ノズル１７と、海水ノズル１７から噴霧又は噴出された海水１２ａが落下し、グリッド通路内で排ガス１１と接触するグリッド１８と、を具備している。なお、グリッド通路内に充填物を配置し、接触効率を向上させることもできる。
本実施例の脱硫吸収塔１３は、その内部において、排ガス１１と海水１２とを接触させ、排ガス１１に含まれる硫黄酸化物（ＳＯＸ）を排ガス１１から脱硫するグリッド方式の吸収塔であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、排ガス１１と海水１２とが接触する例えば液柱式吸収塔、スプレ式吸収塔等を用いることができる。
脱硫吸収塔１３の中央から下方よりの側面には、ディーゼルエンジン（Ｄ／Ｅ）における燃焼反応後に排出された排ガス１１が導入される排ガス入口１３ａが設けられる。排ガス入口１３ａから導入された排ガス１１は、脱硫吸収塔１３内を上方に移動し、海水１２と接触した後、脱硫吸収塔１３の塔頂部に設けられた排ガス出口１３ｂから排出される。
海水導入ラインＬ1は、脱硫吸収塔１３の側面であり、排ガス入口１３ａより上方に接続されている。海水導入ラインＬ1は、脱硫吸収塔１３に海水１２を供給する。本実施例においては、海水取入口２０２からポンプＰ1によって供給された海水１２は、海水導入ラインＬ1を経由してポンプＰ1によって脱硫吸収塔１３内に導入される。脱硫吸収塔１３内に導入された海水１２は、海水ノズル１７から上方に噴霧又は噴出される。ここで、海水ノズル１７は、海水導入ラインＬ1に接続する脱硫吸収塔１３内の配管の所定位置に設けられている。
海水ノズル１７から噴霧又は噴出された海水１２ａは、所定高さに到達した後は下方へ自然落下し、グリッド１８内で排ガス１１と接触して該排ガス１１中の硫黄酸化物を吸収した後、脱硫吸収塔１３内で使用済海水１２ｂの液溜まり１９を形成する。吹き上げられた海水１２が所定高さから下方へ落下するとき、脱硫吸収塔１３内を上方へ向かって移動する排ガス１１と対向するよう気液接触し、効率的な排ガス１１の脱硫が可能となる。この結果、脱硫吸収塔１３内に導入された排ガス１１は海水脱硫されることにより、浄化ガス１１Ａとなる。ここで、噴霧又は噴出海水の所定の吹上高さは、脱硫吸収塔１３の例えばサイズ、排ガス処理量、海水使用量等に応じて適宜選択できる。なお、海水ノズル１７からそのまま下方に噴霧又は液滴状に落下させるようにすることができる。
このとき、脱硫吸収塔１３内では、下記式（Ｉ）で示される反応により、硫黄酸化物が吸収されて、亜硫酸イオン（ＨＳＯ3 -）と水素イオン（Ｈ＋）とを含む使用済海水１２ｂが生じる。
ＳＯ2（Ｇ）＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2ＳＯ3（Ｌ）→ＨＳＯ3 -＋Ｈ＋・・・（Ｉ）
ＳＯ2（Ｇ）＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2ＳＯ3（Ｌ）→ＨＳＯ3 -＋Ｈ＋・・・（Ｉ）
この使用済海水１２ｂは脱硫排水１４として、脱硫排水排出ラインＬ2を介して、船尾排出口側に設けられた流体拡散装置１５を介して、船外の海域に噴出される。なお、本実施例では、流体拡散装置１５を船尾の排出口側に設置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、船体の片側側面又は両側側面に設置して、脱硫排水１４を船外へ拡散させることができる。
図３Ａ〜図３Ｃは、流体拡散装置の一例であるスワールノズルを示す。図３Ａは、スワールノズルの斜視図である。図３Ｂは、スワールノズルの正面図である。図３Ｃは、スワールノズルの要部断面図である。図３Ａ〜図３Ｃに示すように、スワールノズル３０は、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口に設けられ、円筒部３１と中心部３２との間に、複数のスワラ３３を有する。このスワラ３３は、図３Ｃに示すように、所定の角度（α）を持って、流体である脱硫排水１４が通過する際に旋回流を発生させている。
海水脱硫装置１０Ａは、スワールノズル３０を流体拡散装置１５として、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口に設置することで、噴出する脱硫排水１４を旋回流として排出することができる。そして、スワールノズル３０から噴出される際、噴出流のポテンシャルコアが拡散され、外部の海水との混合を促進し、船外における海水との希釈を効率よく実施することができる。これにより、脱硫排水１４の希釈を船内において行うことが無くなり、海水１２の船体内への導入は脱硫吸収塔１３で用いる海水のみとなり、希釈用海水を導入するポンプの設置、希釈用の希釈槽の設置が無くなる。また、脱硫排水１４を希釈する必要があるような場合においても、流体拡散装置１５と希釈槽とを併用することで、その希釈のために必要な海水の使用量を少なくすることができる。
本実施例によれば、流体拡散装置１５として、スワールノズル３０を設置することで、脱硫排水１４が船外に噴出する際、ポテンシャルコアを短い距離で消滅させることができ、脱硫排水の排出口からｐＨ規制点までの所定距離（例えば排水口から４ｍ地点）における規制ｐＨ値（例えばｐＨ６．５）を、十分充足することができる。ここで、ポテンシャルコアとは、脱硫排水の排出口から下流へ、脱硫排水の噴出速度が減衰しない領域をいう。よって、この領域では、排出口から噴出される脱硫排水は、周囲の外部海水と混合しない領域となる。
また、本実施例では、一重のスワールとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スワールノズルを内側スワラと外側スワラとに異なる旋回方向を発生させる複数段スワラを設置するようにしてもよい。これにより脱硫排水の拡散をさらに促進することができる。
図４は本実施例に係る他の海水脱硫装置の概略図である。図４に示すように、本実施例に係る他の海水脱硫装置１０Ｂは、脱硫排水排出ラインＬ2に希釈部であるラインミキサ２０を設けている。このラインミキサ２０には、海水導入ラインＬ1から分岐した希釈用の希釈海水ラインＬ3が接続され、希釈ポンプＰ2を介して分岐した海水１２の一部をラインミキサ２０に導入している。そして、脱硫排水１４と希釈用の海水１２とをラインミキサ２０により混合し、この混合された希釈脱硫排水１４Ａを流体拡散装置１５により、船外に拡散するようにしている。なお、本実施例では、図４に示すように、脱硫吸収塔１３へ供給する海水１２と、脱硫海水１４を希釈する海水１２とは、同一の取水口から取水されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、各々別の取水口から取り入れるようにすることもできる。
図２に係る海水脱硫装置１０Ａでは、脱硫排水１４は一切希釈しないで外部に放出しているが、図４に係る海水脱硫装置１０Ｂでは、脱硫排水１４をラインミキサ２０を用いて希釈させて放出するようにしている。これは航行中において、例えば脱硫排水１４のｐＨの値が所定値（設計値）よりも低くなった場合に対処するためである。これにより、ディーゼルエンジン（Ｄ／Ｅ）の負荷変動に応じて、排ガス１１中の硫黄酸化物の値が大幅に変化した際においても、脱硫排水１４をそのまま放出せずに、希釈しつつ放出することで、規定に沿った放出を遵守することができる。この希釈用の海水１２を供給する際に脱硫排水１４の希釈量は、脱硫排水１４の排出口のｐＨにより適宜変更することとなる。また、ラインミキサ２０の代わりに、別途希釈槽を設置して希釈混合した後、希釈した希釈脱硫排水１４Ａを排出するようにしてもよい。
本実施例に係る海水脱硫装置１０Ａ、１０Ｂのいずれかを船舶の船体２０１に設置することで、船体２０１の船尾から脱硫排水１４を排出する際に脱硫排水１４の噴出流のポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。これにより、脱硫排水１４の排出口からｐＨ規制点までの所定距離内において、規制ｐＨ値を満足することができる。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図５は、内向き環状ノズルの斜視図である。図６は、内向き環状ノズルの内部に設置する衝突部の斜視図である。本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口に設けられ、排出する脱硫排水１４を内向きに排出する内向き環状ノズルである。内向き環状ノズル３５は、ノズルの噴出部の先端３５ａを内向きにすると共に、噴出部内側のポテンシャルコアの発生する軸線上に円錐形の衝突部３６を配置している。
この内向き環状ノズル３５を設置することで、船外に排出する際の脱硫排水１４の噴出流を互いに衝突する内向きの旋回流として排出することで、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
また、図６に示すように、噴出部の内部に設置する衝突部３６に旋回スワラ３７を備えることにより、噴出流に旋回を与え、さらに脱硫排水１４の旋回流が増大しつつ排出される。これにより、船外の海水と脱硫排水１４との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図７は、複数の小径ノズルを備えた放出ヘッダの斜視図である。本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口に設けられ、脱硫排水１４を小容量として排出する小径の排出パイプ４１を放出ヘッダ４２に複数備えるものである。小径の排出パイプ４１を設置することで、小径パイプ４１の径（ｄ）により定まるポテンシャルコアの消滅の地点(排出パイプ４１からの距離)を短くするようにしている。小径の排出パイプ４１の断面積の合計は、１つの大径のノズルの断面積と同等となるように設置する。
本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水１４を小容量として排出する小径の排出パイプ４１を放出ヘッダ４２に複数備えることで、船外への脱硫排水１４の噴出流のポテンシャルコアを短距離で消滅させ、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口からｐＨ規制点までの所定距離（例えば排水口から４ｍ地点）における規制ｐＨ値（例えばｐＨ６．５）を、十分充足することができる。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図８は、スリットノズルの斜視図である。本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口に設けられ、排出する脱硫排水１４を扁平排出口から排出するスリットノズルである。スリットノズル４５は、先端部にスリット状の扁平排出口４６を設けている。
このスリットノズル４５を設置することで、船外への脱硫排水１４の噴出流をスリット状の扁平排出口４６で集中させた後に、扁平状の噴出流として外部に噴出することで、ポテンシャルコアの消滅を促進させることができる。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図９は、環状噴流ノズルの斜視図である。本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口に設けられ、環状噴流を噴出する環状噴流ノズルである。環状噴流ノズル５１は、ノズル筒本体５２内の脱硫排水１４が噴出するノズル筒本体５２と、このノズル筒本体５２の中央部に中実の円筒部５３を軸方向に配している。
この環状噴流ノズル５１を設置することで、最も脱硫排水１４の濃度が高くなる中央部に中実の円筒部５３を設置して脱硫排水１４の円環状の流れを発生させ、海水１２への拡散を促進することができる。円環状の脱硫排水１４が排出されるので、排出後の周囲の海水との接触面積が大きくなり、拡散混合が良好となり、ポテンシャルコアの消滅を促進させることができる。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図１０は、噴出部に衝突部を設置する斜視図である。本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口５５の近傍に所定距離をおいて円錐形の衝突部５６を配置している。
この円錐形の衝突部５６を脱硫排水排出ラインＬ2の排出口５５の近傍に所定距離をおいて配置することで、脱硫排水１４の流れの厚みを減少させると共に、衝突部５６との衝突の際に発生する渦５７により、船外の海水と脱硫排水との攪拌を促進させることとなり、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図１１Ａは、脱硫排水の排出口の内部に凸部を有する排出管の正面図である。図１１Ｂは、脱硫排水の排出口の内部に凹部を有する排出管の正面図である。図１１Ａに示すように、本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口６１の内部に凸部６２Ａを有する排出管６３Ａである。また、図１１Ｂに示すように、本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口６１の内部に凹部６２Ｂを有する排出管６３Ｂである。
脱硫排水排出ラインＬ2の排出口６１の出口内部に凸部６２Ａ又は凹部６２Ｂのディンプル面を設置することで、脱硫排水１４の流体の流れの抵抗流を発生させて攪拌を促進させることで、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。なお、内部に凸部６２Ａ又は凹部６２Ｂの両方を有するようにして、凸部６２Ａ及び凹部６２Ｂの混合した抵抗流を発生させるようにしてもよい。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図１２は、脱硫排水の排出口に設置する円形の孔を有する衝突板の正面図である。本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口に設けられ、円形の孔７１を有する衝突板７２である。また、図１３は、脱硫排水の排出口に設置するスリット部を有する衝突板の正面図である。本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口に設けられ、スリット部７３を有する衝突板７４である。
脱硫排水排出ラインＬ2の排出口に円形の孔７１又はスリット部７３を有する衝突板７２、７４を設置することで、細孔を通過する際に、脱硫排水１４の流体の流れを促進させることで、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図１４Ａは、内部にオリフィスを有するオリフィスノズルの断面図である。本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口に設けられ内部にオリフィス７５を有するオリフィスノズル７６である。オリフィスノズル７６は、排出口内にオリフィス７５を有している。
オリフィスノズル７６は内部にオリフィス７５を設け、オリフィス７５を通過する際の噴出流の乱れにより攪拌が促進されることで、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
また、図１４Ｂは、内部にオリフィスを２段有するオリフィスノズルの断面図である。図１４Ｂに示すように、オリフィスノズル７６の内部に２段のオリフィス７５Ａ、７５Ｂを備えることにより、噴出流に渦流を与え、さらに脱硫排水１４の攪拌流が増大しつつ排出することで、船外の海水と脱硫排水との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図１５は、オリフィスを有するエジェクタの概略図である。本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出途中にオリフィスを有するエジェクタを設置している。このエジェクタ８０は、脱硫排水排出ラインＬ2と接続する接続部８１と、この接続部８１と連通され、内部にオリフィス８２を形成した液体供給通路８３と、該液体供給通路８３内部のオリフィス８２の下流域に開口部８４を有する希釈海水導入路８５と、を備えた気液混合攪拌装置である。このエジェクタ８０の設置は、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口又は脱硫排水排出ラインＬ2の排出途中のいずれであってもよい。なお、希釈海水導入路８５には、船外から希釈用の海水１２を導入する希釈海水導入ラインＬ4が接続されている。
このエジェクタ８０では、液体供給通路８３内に供給された脱硫排水１４の流れが、オリフィス８２の狭小部の下流域に負圧領域８６を発生し、その縮流効果によって希釈海水導入路８５から開口部８４を経由して供給される希釈用の海水１２を自給により吸引しつつ混合し、その先端の吐出口８７から混合流体がジェット噴流８８として吐出される。
エジェクタ効果により脱硫排水１４の吐出動力によって、希釈用の海水１２を自給し、脱硫排水１４と混合してジェット噴流８８として吐出させることで、船外の海水とジェット噴流８８との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。よって、本実施例のエジェクタ８０を流体拡散装置として用いる場合には、希釈海水導入ラインＬ4にポンプを設置する必要がない。これにより、ポンプ動力の低減を図ることができる。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図１６は、ベンチュリ機構の概略図である。本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出途中にベンチュリ機構９０を設置している。このベンチュリ機構９０は、脱硫排水排出ラインＬ2と接続する吸込口９１と、この吸込口９１と連通され、内部にスロート９２のベンチュリ部を形成したディフューザ９３と、該スロート９２に向かって設けられ、希釈用の海水１２を導入する導入ノズル９４を有する混合室９５と、を備えた液々混合攪拌装置である。このベンチュリ機構９０の設置は、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口又は脱硫排水排出ラインＬ2の排出途中のいずれであってもよい。
ベンチュリ機構９０は、スロート９２内に供給された脱硫排水１４は、ベンチュリ部で流れが絞られ、負圧領域を発生し、その縮流効果によってノズル９４を経由して供給される希釈用の海水１２を自給により吸引しつつ混合し、その先端の吐出口９６から混合流体がジェット噴流９７として噴射する。
ベンチュリ効果により脱硫排水１４の吐出動力によって、希釈用の海水１２を自給し、脱硫排水１４と混合してジェット噴流９７として吐出させることで、船外の海水とジェット噴流９７との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図１７は、外周噴流形ジェットポンプの概略図である。本実施例に係る流体拡散装置としては、脱硫排水排出ラインＬ2の排出途中に外周噴流形ジェットポンプを設置している。この外周噴流形ジェットポンプ１００は、希釈用の海水１２が導入される通路１０１を備えたジェットポンプ混合室１０２と、ジェットットポンプ混合室１０２の外周から脱硫排水１４の噴流を噴出するジェットポンプ１０３と、を備えた気液混合攪拌装置である。この外周噴流形ジェットポンプ１００の設置は、脱硫排水排出ラインＬ2の排出口又は脱硫排水排出ラインＬ2の排出途中のいずれであってもよい。
外周噴流形ジェットポンプ１００は、ジェットポンプ１０３により噴出された脱硫排水１４は、ジェットポンプ混合室１０２で負圧領域を形成し、その縮流効果によって供給される希釈用の海水１２を自給により吸引しつつ混合し、その先端の吐出口１０４から混合流体がジェット噴流１０５として噴射する。
外周噴流形ジェットポンプ１００により脱硫排水１４の吐出動力によって、希釈用の海水１２を自給し、脱硫排水１４と混合してジェット噴流１０５として吐出させることで、船外の海水とジェット噴流１０５との混合を促進し、ポテンシャルコアを短距離で消滅させることができる。
次に、流体拡散装置の他の一例について説明する。図１８は、２種類の流体拡散装置の配置構造を示す概略図である。なお、前述した実施例と同一の部材については同一符号を付して重複する説明は省略する。図１８に示すように、本実施例に係る流体拡散装置１０Ｃとしては、実施例１に係る図３Ａ〜図３Ｃに示す流体拡散装置のスワールノズル３０を船尾側の脱硫排水排出ラインＬ2の排出口に設置すると共に、実施例１に係る図１５に示す流体拡散装置のエジェクタ８０を脱硫排水排出ラインＬ2の排出途中に設置するものである。
先ず第１の流体拡散装置のエジェクタ８０では、脱硫排水排出ラインＬ2の排出途中に配置され、液体供給通路８３内に供給された脱硫排水１４の流れが、オリフィス８２の狭小部の下流域に負圧領域８６を発生し、その縮流効果によって希釈海水導入路８５から開口部８４を経由して供給される希釈用の海水１２を自給により吸引しつつ混合し、その先端の吐出口８７から混合流体がジェット噴流８８として噴射する。
そして、噴射された脱硫排水１４は、エジェクタ８０とスワールノズル３０とに接続された排出ラインＬ5を介して第２の流体拡散装置であるスワールノズル３０に送られる。これにより、ジェット噴流８８となった脱硫排水１４がスワールノズル３０の複数のスワラ３３を通過する際に旋回流を発生させている。
本実施例によれば、脱硫排水排出ラインＬ2の排出途中に実施例１に係る流体拡散装置のエジェクタ８０を配置して、ジェット噴流８８を発生させた後、実施例１に係る流体拡散装置のスワールノズル３０により船尾の脱硫排水排出ラインＬ2の排出口から、ジェット噴流８８の旋回流を排出するので、実施例１のようなスワールノズル３０のみを設置する場合よりも、噴出される際の噴出流のポテンシャルコアが急激に拡散され、外部の海水との混合を促進する。この結果、流体拡散装置を各々単独で設置した場合に較べて、船外における海水との希釈の相乗効果を発揮することができる。
また、同様に図７〜図１４Ａ，１４Ｂの流体拡散装置との組合せとすることもできる。さらに、図５〜図１４Ａ，１４Ｂの流体拡散装置と図１６のベンチュリ機構９０又は図１１の外周噴流形ジェットポンプ１００とを組合せることで、流体拡散装置を各々単独で設置した場合に較べて、船外における海水との希釈の相乗効果を発揮することができる。
１ 船舶
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 海水脱硫装置
１１ 排ガス
１２ 海水
１３ 脱硫吸収塔
１４ 脱硫排水
１５ 流体拡散装置
１７ 海水ノズル
１８ グリッド
１９ 使用済海水の液溜まり
Ｌ1 海水導入ライン
Ｌ2 脱硫排水排出ライン
Ｌ11 排ガスライン
Ｌ12 排ガス排出ライン
２０１ 船体
２０２ 海水取入口
Ｄ／Ｅ ディーゼルエンジン
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 海水脱硫装置
１１ 排ガス
１２ 海水
１３ 脱硫吸収塔
１４ 脱硫排水
１５ 流体拡散装置
１７ 海水ノズル
１８ グリッド
１９ 使用済海水の液溜まり
Ｌ1 海水導入ライン
Ｌ2 脱硫排水排出ライン
Ｌ11 排ガスライン
Ｌ12 排ガス排出ライン
２０１ 船体
２０２ 海水取入口
Ｄ／Ｅ ディーゼルエンジン
Claims (16)
- 硫黄酸化物を含有する排ガスを海水と接触させ、前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を前記海水に含有させて脱硫排水とし、前記排ガスの脱硫を行う脱硫吸収塔と、
前記海水を前記脱硫吸収塔へ導入する海水導入ラインと、
前記脱硫吸収塔に接続され、前記脱硫吸収塔から硫黄酸化物を吸収した脱硫排水を排出する脱硫排水排出ラインと、
前記脱硫排水排出ラインに設けられ、前記脱硫排水を船外に拡散させる流体拡散装置と、を具備することを特徴とする船舶用脱硫装置。 - 希釈海水を導入する希釈海水ラインと、
前記脱硫排水排出ラインの脱硫排水と前記希釈海水ラインの希釈海水とを混合する希釈部とを備え、希釈混合した脱硫排水を船外に排出することを特徴とする請求項１に記載の船舶用脱硫装置。 - 前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、排出する脱硫排水を旋回流として排出するスワールノズルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、排出する脱硫排水を内向きに排出する内向き環状ノズルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、前記脱硫排水を小容量として排出する小径の排出パイプを複数備えるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、扁平排出口を有するスリットノズルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、脱硫排水が噴出するノズル筒本体と、該ノズル筒本体の中央部に中実の円筒部を軸方向に配した環状ノズルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 前記流体拡散装置が、排出する脱硫排水と衝突する衝突部を前記脱硫排水排出ラインの排出口の出口近傍に有するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口の出口内部に凹部又は凸部のいずれか一方又は両方を有する排出管であることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、円形又はスリット状の細孔を有する衝突板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けられ、内部にオリフィスを有するオリフィスノズルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口又は前記脱硫排水排出ラインの排出途中に設けられ、オリフィスを有するエジェクタであることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口又は前記脱硫排水排出ラインの排出途中にベンチュリ機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 前記流体拡散装置が、前記脱硫排水排出ラインの排出口又は前記脱硫排水排出ラインの排出途中にジェットポンプを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶用脱硫装置。
- 請求項１乃至１４のいずれか一に記載の船舶用脱硫装置を搭載したことを特徴とする船舶。
- 前記脱硫排水排出ラインの排出口に設けた請求項３乃至１０のいずれか一に記載の第１の流体拡散装置と、
前記脱硫排水排出ラインの排出途中に設けた請求項１１乃至１４のいずれか一に記載の第２の流体拡散装置とを備えたことを特徴とする船舶。
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