特許 5758974 ＳＯｘ低減船舶

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5758974

(24)【登録日】2015年6月12日

(45)【発行日】2015年8月5日

(54)【発明の名称】ＳＯｘ低減船舶

(51)【国際特許分類】

   B63H 21/32 20060101AFI20150716BHJP

   B63H 21/14 20060101ALI20150716BHJP

   B63B 25/02 20060101ALI20150716BHJP

   F01N 3/00 20060101ALI20150716BHJP

【ＦＩ】

   B63H21/32 Z

   B63H21/14

   B63B25/02 101Z

   F01N3/00 Z

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-251795(P2013-251795)

(22)【出願日】2013年12月5日

(65)【公開番号】特開2014-133551(P2014-133551A)

(43)【公開日】2014年7月24日

【審査請求日】2013年12月5日

(31)【優先権主張番号】特願2012-269401(P2012-269401)

(32)【優先日】2012年12月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000146814

【氏名又は名称】株式会社新来島どっく

(74)【代理人】

【識別番号】100090044

【弁理士】

【氏名又は名称】大滝 均

(72)【発明者】

【氏名】西島 貞次

【審査官】 川村 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２３３９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２００７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０４２４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３０５２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４０４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２４８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５１５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１２６２１４５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６３Ｂ ２５／０２

Ｂ６３Ｈ ２１／１４

Ｂ６３Ｈ ２１／３２

Ｆ０１Ｎ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｃ重油を燃料とする船舶主機ディーゼルエンジンの排気通路内に石灰石スラリーを供給する石灰石スラリー供給装置と、前記排気通路に配置され、前記供給された石灰石スラリーに反応して生成される石膏を捕集する集塵機を備え、
石灰石スラリー貯蔵タンク、石灰石スラリー供給ポンプ及び石灰石スラリーを噴霧状にして前記排気通路内に供給する、又はグリッド状の充填物の表面に石灰石スラリーを流す、石灰石スラリーに排ガスを吹き込む、さらには、前記排気通路内で石灰石スラリーを噴水状に流して供給するかのいずれかの供給方式により供給するための石灰石スラリータンクからなる前記石灰石スラリー供給装置は、船舶内で比較的大きな広さがあり、かつ、機関室の近辺で大きな装置の設置が容易な舵取機室に配置され、
前記集塵機は、上甲板上のファンネル内に配置され、
前記排気通路は、前記集塵機内で船舶主機ディーゼルエンジンの排気通路とファンネル排気通路に分割され、かつ、互いにその中心が異なる位置になるように開口して配置され、前記船舶主機ディーゼルエンジンの排気通路から下方から上昇してきた排気が集塵機内で逆転して、一旦、下方に向いた後、再び上方に向きを変えて屈曲して前記ファンネル排気通路に流れる込むように構成されたことを特徴とするSOx低減船舶。

【請求項2】

前記舵取機室内又は機関室内に、前記船舶主機ディーゼルエンジンの排気通路が配置されたことを特とする請求項１に記載のSOx低減船舶。

【請求項3】

前記集塵機内の前記ファンネル排気通路の排気が逆転して上方に向きを変える直下には、石灰石スラリー反応石膏を集積し、外部に引き出し可能に設けられる集塵皿及びこれを取り出す集塵扉が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のSOx低減船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、SOx低減船舶に関する。

【背景技術】

【0002】

船舶には駆動源としてディーゼルエンジンが装備されており、陸上車両と同様に環境を考慮して排気ガスに含まれるNOx(窒素酸化物)を除去する排気ガスの浄化が求められている。ところが、船舶用ディーゼルエンジンではコストの面から一般燃料としてＣ重油が多様されており、Ｃ重油は硫黄分の含有量が多く、排気ガス中にSOx(硫黄酸化物)が含まれるので、当該SOxを除去する排気ガス浄化も求められている。

【0003】

船舶におけるSOx低減技術に関するものとしては、例えば、特開２０１０-０６９９９９号公報に開示のものが知られている。特開２０１０-０６９９９９号公報に開示のものは、発明名称「船舶におけるエンジンの排気ガス浄化システム」に係り、「SOx規制が行われている海域に出入りする船舶において、省力化を図りつつ経済性と規制クリアーとの両立を図ること」の目的において（同公報明細書段落番号０００６〜０００８参照）、「排気ガスの浄化状態を切り換えできるエンジンと、現在地を自動的に特定できる自船位置自動検出手段とが搭載され、前記自船位置自動検出手段に基づいて、排気ガス規制対象海域の境界と自船との位置関係が特定され、前記特定された位置関係情報に基づいて、前記エンジンにおける排気ガスの浄化状態が規制に応じた状態に切り換えられる」構成とすることにより(同公報特許請求の範囲請求項１等参照）、「船排気ガスに関する規制を正確かつ迅速にクリアーできると共に、船員の手間を省いて省力化と負担軽減にも貢献でき、・・・複数種類の切り換えも簡単かつ正確・迅速に行え、・・自船位置自動検出手段を組み込むことにより、信号の伝達系統が単純化するため作動の確実性いがより高くなり、・・還元剤の使用量を抑制して運行コストを抑制できると共に、排気ガスが触媒を通ることに起因した抵抗によって出力のロスが生じることを防止でき、・・規制を確実にクリアーして責任は果たしつつ経済性も確保することをより的確に実現できる」等の効果を奏するものである(同公報明細書段落番号００１４〜００１８参照)。

【0004】

図３は、上記特開２０１０-０６９９９９号公報の図１に開示の発明の実施形態を示す模式的なブロック図であり、図３において、符号１０１は、エンジン、１０２は、発電機、１０３は、一般燃料タンク、１０４は、低硫黄燃料タンク、１０６は、燃料切り換え弁、１０８は、主排気管、１０９は、排気処理装置、１１０は、ＮＯｘ浄化用のＳＣＲ還元触媒、１１１は、スリップ触媒、１１２は、消音器、１１５は、尿素水の噴霧口、１１６は、パイパス排気管、１１７は、排気切り換え弁、１２５は、尿素水製造用の混合タンク、１２６は、尿素水の濃度調整タンク、１４１は、制御装置である（なお、符号は、先行技術であることを明らかにするために、本願出願人において、３桁に変更して説明した。）。

【0005】

しかしながら、当該特開２０１０-０６９９９９号公報に開示の技術は、燃料油として高価な低硫黄燃料を使用することが前提とされており、一般燃料としてのＣ重油の使用において排気ガス中のSOx(硫黄酸化物)を本質的に除去する技術ではなく、また、そのため高価なＳＣＲ触媒を装備しなければならないという問題は避けられない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０-０６９９９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記の問題点等に鑑み、一般燃料としてＣ重油の使用を前提として、Ｃ重油使用の際に発生する排ガス中のSOxを本質的に低減することが可能な船舶を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、SOx低減船舶において、Ｃ重油を燃料とする船舶主機ディーゼルエンジンの排気通路内に石灰石スラリーを供給する石灰石スラリー供給装置と、前記排気通路に配置され、前記供給された石灰石スラリーに反応して生成される石膏を捕集する集塵機を備え、石灰石スラリー貯蔵タンク、石灰石スラリー供給ポンプ及び石灰石スラリーを噴霧状にして前記排気通路内に供給する、又はグリッド状の充填物の表面に石灰石スラリーを流す、石灰石スラリーに排ガスを吹き込む、さらには、前記排気通路内で石灰石スラリーを噴水状に流して供給するかのいずれかの供給方式により供給するための石灰石スラリータンクからなる前記石灰石スラリー供給装置は、船舶内で比較的大きな広さがあり、かつ、機関室の近辺で大きな装置の設置が容易な舵取機室に配置され、前記集塵機は、上甲板上のファンネル内に配置され、前記排気通路は、前記集塵機内で船舶主機ディーゼルエンジンの排気通路とファンネル排気通路に分割され、かつ、互いにその中心が異なる位置になるように開口して配置され、前記船舶主機ディーゼルエンジンの排気通路から下方から上昇してきた排気が集塵機内で逆転して、一旦、下方に向いた後、再び上方に向きを変えて屈曲して前記ファンネル排気通路に流れる込むように構成されたことを特徴とする。
また、本願請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載のSOx低減船舶において、前記舵取機室内又は機関室内に、前記船舶主機ディーゼルエンジンの排気通路が配置されたことを特とする。
さらに、本願請求項３に係る発明は、前記請求項１に記載のSOx低減船舶において、前記集塵機内の前記ファンネル排気通路の排気が逆転して上方に向きを変える直下には、石灰石スラリー反応石膏を集積し、外部に引き出し可能に設けられる集塵皿及びこれを取り出す集塵扉が設けられたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。
（１）船舶の主機の排ガスのSOxを低減することが可能となり、環境に優しい船舶を提供することが可能となるという効果を有する。
（２）SOx排出が規制されるバルト海や米国カリブ海を航行する場合でもＣ重油を使用することができる。
（３）また、低硫黄燃料油を使用する必要が無いので、低硫黄燃料油用のタンクを装備する必要がない。
（４）石灰石スラリー貯蔵タンク、石灰石スラリー供給ポンプ及び石灰石スラリータンク等の装置類の配置について比較的大きな広さがあり、かつ、機関室の近辺で大きな装置の設置が容易な前記舵取機室に配置するようにしたので、SOx低減装置に船舶内配置が容易となる。
（５）上甲板上に配置される集塵機内の集塵皿にスラリー生成物の石膏が溜まり安くし、上甲板上に設けられる集塵扉を開いて内部の集塵皿を引き出し、取り出し安くしたので、集塵の収集・清掃作業が容易となる。
（６）舵取機室の床面近くに主機関排気通路内に石灰石スラリー逆流防止装置を設け、この近辺に余スラリー除去扉を設けたので、主機関排気通路内に蓄積される余分なスラリーや反応蓄積する石膏等を容易に除去清掃できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明に係るSOx低減船舶を実施するための一実施例であるSOx低減船舶の実施例１を示す図である。

【図2】図２は、SOx低減装置の船内配置に関する好ましい配置例である実施例２に係るSOx低減船舶の概略を示す図である。

【図3】図３は、特開２０１０-０６９９９９号公報に開示の発明の実施形態を示す模式的なブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明に係るSOx低減船舶を実施するための形態として一実施例を示す図面に基づき詳細に説明する。

【実施例1】

【0012】

図１は、本発明に係るSOx低減船舶を実施するための一実施例であるSOx低減船舶の実施例１を示す図である。図１において、符号１は、Ｃ重油を燃料とする船舶ディーゼルエンジン(主機)であり、２は、同排気通路、３は、上甲板、４は、石灰石スラリー貯蔵タンク、５は、石灰石スラリー供給ポンプ、６は、石灰石スラリータンク、７は、石灰石スラリー供給装置としても石灰石スラリー噴霧装置、８は、石灰石スラリー逆流防止装置、９は、集塵機である。

【0013】

本実施例１に係るSOx低減船舶は、石灰−石膏法によりＣ重油を燃料とする船舶ディーゼルエンジン１(以下「主機１」ともいう)の排ガスからSOxを除去するというものであり、図１に示すように、前記主機１の前記排気通路２内に前記石灰石スラリー噴霧装置７により、石灰石スラリーを噴霧状にして供給し、石灰石スラリーと排ガス内のSOxを反応させて、生成される石膏を前記集塵機９により回収すようにしたものである。

【0014】

すなわち、石灰石スラリーは、石灰石（CaCO₃）粉末を水に懸濁させて石灰石スラリーを作り、このスラリーを噴霧状にして前記排気通路２内に供給し、排ガス中の亜硫酸ガス（SO₂）を吸収除去し、さらに、排ガス中の含まれる又は外気からの酸素と反応させて石膏（CaSO₄・2H₂O）とし、これを前記集塵機９で回収するようにしたものである。このため、図１に示されるように、前記上甲板３上には、石灰石（CaCO₃）粉末を水に懸濁させた石灰石スラリーを貯蔵しておく前記石灰石スラリー貯蔵タンク４を配置し、当該石灰石スラリー貯蔵タンク４から前記石灰石スラリー供給ポンプ５を介して石灰石スラリーを前記石灰石スラリータンク６に移送し、当該石灰石スラリータンク６から前記石灰石スラリー供給ポンプ５の送圧力により、前記石灰石スラリー噴霧装置７から前記排気通路２内に石灰石スラリーを噴霧状に供給するようにしたものである。

【0015】

本実施例１に係るSOx低減船舶では、前記石灰石スラリー貯蔵タンク４、石灰石スラリー供給ポンプ５、石灰石スラリータンク６、石灰石スラリー噴霧装置７を前記上甲板３上に配置するようにし、また、前記上甲板３直下の排気通路２内に前記石灰石スラリー逆流防止装置８を配置した。これは、石灰石スラリーの貯蔵や石灰石スラリーの漏洩の際の処理、あるいは、前記石灰石スラリー逆流防止装置８のメンテナンス性を考慮したものである。しかしながら、他の船内構造物との配置関係において、これらの各種装置は上甲板３上配置ないしは上甲板３近辺配置に限るものではない。
ただ、前記集塵機９から石膏を回収する場合は、集塵機９は、前記上甲板３より上方に位置することが回収・メンテナンス等の面から優れている。

【0016】

本実施例１に係るSOx低減船舶では、噴霧状に前記排気通路２内に供給された石灰石スラリーは、前記主機１の排ガス中の硫黄分と反応して亜硫酸カルシウム(CaSO₃)となり、さらに空気中の酸素で酸化されて石膏(CaSO₄・2H₂O)となる。
この反応は、化学式で示すと次のとおりである。
CaCO₃＋SO₂＋0.5H₂O→CaSO₃・0.5H₂O＋CO₂
CaSO₃・0.5H₂O＋0.5O₂＋1.5H₂O→CaSO₄・2H₂O

【0017】

なお、本実施例１に係るSOx低減船舶では、石灰石スラリーを噴霧状にして排気通路２内に供給する石灰石スラリー噴霧装置７を使用するようにしたが、これは、噴霧状で供給する装置に限るものではなく、グリッド状の充填物の表面に石灰石スラリーを流すグリッド方式や、石灰石スラリーに排ガスを吹き込むジェットバブリング方式、排気通路２内で石灰石スラリーを噴水状に流す水柱方式など種々の供給方式の石灰石スラリー供給装置であっても良い。

【0018】

また、本実施例１に係るSOx低減船舶では、前記集塵機９として、本来的には、前記主機１の排ガスに含まれる塵埃除去のため通常の多用されるサイクロン構造の集塵機９を使用したが、これは、例えば、次のようなバグフィルタ式集塵機としても良いものである。

【0019】

バグフィルタ式集塵機を用いる場合には、ろ布と称される織布や不織布からなる円筒袋状のバグフィルタを用い、前記主機１からの排ガスに噴霧状に供給された石灰石スラリーが排ガス中の硫黄分と反応して亜硫酸カルシウム(CaSO₃)、さらに酸化された石膏(CaSO₄・2H₂O)をろ過捕集する構造を基本とし、さらに、大型化する場合には、前記集塵機の内部内部は複数の集塵室に区分けされ、それぞれの区分けされた集塵室には、バグフィルタが取り付けられる筒が多数配置され、各集塵室の下部にはこれらのバグフィルタに付着した石膏を落下させこれを集めるためのホッパが配置される構造となる。なお、落下に限らず、吸排気ファンを用い、石膏粉末を含む排ガスを所定の位置に吸引・送出機構を有する集塵機であっても良い。

【0020】

バグフィルタ方式では、一般に排ガスがバグフィルタを通過する速度は0.3〜2ｍ／分程度、圧力損失は１〜２ｋｐａ程度とすると、バグフィルタ表面に付着した石膏層が厚くなるとバグフィルタの圧力損失が上昇し、これにより捕集石膏が間欠的に払い落されることが知られている。

【0021】

また、自然落下ではなく、強制的にバグフィルタ裏面からガスを吹きかける、又は、バグフィルタに振動を加えるなどの方法によって付着する石膏を強制的に落下させるようにしても良く、いずれの方式とするか、あるいは、バグフィルタ方式の場合のバグフィルタの選定、集塵室構造等は、前記主機１からの排ガスの温度、湿度等の特性や本来的な排ガス中の集塵目的と兼用することに応じて適宜決定すればよいものである。

【0022】

本実施例１に係るSOx低減船舶では、図１のように、前記主機１の排ガスの前記排気通路２内に前記ポンプ５により石灰石スラリーを噴霧状にして供給し、石灰石と排ガス内のSOxを反応させて、石膏として摘出し、前記集塵機９によって該石膏を回収することにより、排ガス内のSOxを低減させる構造の船舶としたので、SOx排出が規制される海域、つまり、バルト海や米国カリブ海を航行する場合は、主機１の燃料として、通常使用するC重油では、SOx排出が多いため、使用することができず、SOx排出が少ない低硫黄燃料油を使用しなければならなかったが、本実施例１に係るSOx低減船舶では、通常使用するＣ重油でもSOx排出が抑えられるので、バルト海や米国カリブ海を航行する場合でもＣ重油を使用することができる。また、低硫黄燃料油を使用する必要が無いので、低硫黄燃料油用のタンクを装備する必要がないという効果も有する。

【実施例2】

【0023】

本願発明者は、本実施例１に係るSOx低減船舶において、SOx低減装置について最適な舶内配置を工夫するうちに、以下の実施例２に係るSOx低減船舶を案出するに至った。
図２は、SOx低減装置の船内配置に関する好ましい配置例である実施例２に係るSOx低減船舶の概略を示す図である。
図２において、符号１０は、船舶、１１は、機関室、１２は、舵取機室、１３ａは、主機排気通路、１３ｂは、ファンネル排気通路、１４は、ファンネル、１５は、集塵皿、１６は、集塵扉、１７は、余スラリー除去扉、１８は、居住区である。その余の符号については、図１に示した部材と同一の部材は、同一の符号を付して説明した。

【0024】

本実施例２に係るSOx低減船舶のSOx低減装置の配置の詳細について図２に基づいて説明する。
まず、本実施例２に係るSOx低減船舶が、前述の実施例１に係るSOx低減船舶と最も異なるところは、前記排気通路２を前記主機排気通路１３ａと前記ファンネル排気通路１３ｂに前記集塵機９内で分割し、互いにその中心が異なる位置になるように配置して、前記主機排気通路１３ａからの排気が、当該集塵機９内において、屈曲して（下方から上昇してきた排気が、集塵機９内で逆転して、一旦、下方に向いた後、再び上方に向きを変えられ）前記ファンネル排気通路１３ｂに流れ込むようにしたことである。

【0025】

次に、本実施例２に係るSOx低減船舶では、前記石灰石スラリー貯蔵タンク４、前記石灰石スラリー供給ポンプ５及び前記石灰石スラリータンク６の配置について比較的大きな広さがあり、かつ、前記機関室１１の近辺で大きな装置の設置が容易な前記舵取機室１２に配置するようにした。
また、前記主機排気通路１３ａを当該舵取機室１２内に配置し、同様に、当該主機関排気通路１３ａに前記石灰石スラリー噴霧装置７から石灰石スラリーが噴霧されるようにしたものである。

【0026】

そして、前記集塵機９内では、上述するように、その内部で排気の流れが逆転するように前記主機排気通路１３ａと前記ファンネル排気通路１３ｂに分割され、かつ、互いにその中心が異なる位置になるように配置されることに加え、当該集塵室９内の前記ファンネル排気通路１３ｂの開口直下には、外部に引き出し可能な前記集塵皿１５が配置され、前記上甲板３上から開平可能な前記集塵扉１６を開閉することにより、前記上甲板３上において、前記集塵皿１５の上に集積される石灰石と排ガス内のSOxが反応生成物である石膏の取り出しを可能とした。

【0027】

すなわち、本実施例２に係るSOx低減船舶では、前記集塵機９を前記ファンネル１４内の前記上甲板３上に一体的に配置し、当該集塵機９の内部において、前記主機排気通路１３ａと前記ファンネル排気通路１３ｂとを分割し、排ガスが屈曲する流れとなるように構成し、前記集塵皿１５にスラリー生成物の石膏が溜まり安くし、その集塵皿１５を前記集塵扉を開いて引き出し、取り出し安くしたので、集塵の収集・清掃作業が容易となる。

【0028】

さらに、前記舵取機室１２の床面近くには、前記主機関排気通路１３ａに前記余スラリー除去扉１７を設け、前記石灰石スラリー逆流防止装置８上に蓄積される余分なスラリーやここで反応して蓄積する石膏等を容易に除去清掃できるようにしている。

【0029】

なお、本実施例２に係るSOx低減船舶においては、前記主機関排気通路１３ａを前記舵取機室１２内に配置するようにしたが、これは、前記前記石灰石スラリータンク６と前記主機関排気通路１３ａに設けられる前記石灰石スラリー噴霧装置７の配設距離が短いことが求められるためである。しかしながら、、前記前記石灰石スラリータンク６と前記主機関排気通路１３ａに設けられる前記石灰石スラリー噴霧装置７の配設距離が短じかければ、前記主機関排気通路１３ａを必ずしも前記舵取機室１２内に設けなくても良いものである。例えば、舵取機室１２の壁を隔てた前記機関室１１内に配置するようにしても良い。

【産業上の利用可能性】

【0030】

本発明に係るSOx低減船舶は、Ｃ重油を燃料とし、SOx排出が規制される海域に運航される船舶に利用される。

【符号の説明】

【0031】

１ 主機
２ 排気通路
３ 上甲板
４ 石灰石スラリー貯蔵タンク
５ 石灰石スラリー供給ポンプ
６ 石灰石スラリータンク
７ 石灰石スラリー噴霧装置
８ 石灰石スラリー逆流防止装置
９ 集塵機
１０ 船舶
１１ 機関室
１２ 舵取機室
１３ａ 主機排気通路
１３ｂ ファンネル排気通路
１４ ファンネル
１５ 集塵皿
１６ 集塵扉
１７ 余スラリー除去扉
１８ 居住区
１０１ エンジン
１０２ 発電機
１０３ 一般燃料タンク
１０４ 低硫黄燃料タンク
１０６ 燃料切り換え弁
１０８ 主排気管
１０９ 排気処理装置
１１０ ＮＯｘ浄化用のＳＣＲ還元触媒
１１１ スリップ触媒
１１２ 消音器
１１５ 尿素水の噴霧口
１１６ パイパス排気管
１１７ 排気切り換え弁
１２５ 尿素水製造用の混合タンク
１２６ 尿素水の濃度調整タンク
１４１ 制御装置
SOx 硫黄酸化物
SCR(Selective Catalytic Reduction) 選択的触媒還元

【図1】

【図2】

【図3】