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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024011568
(43)【公開日】2024-01-25
(54)【発明の名称】排ガス処理装置
(51)【国際特許分類】
B01D 53/92 20060101AFI20240118BHJP
B01D 53/78 20060101ALI20240118BHJP
B01D 53/68 20060101ALI20240118BHJP
B01D 53/50 20060101ALI20240118BHJP
B01D 53/56 20060101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
B01D53/92 215
B01D53/92 224
B01D53/92 270
B01D53/92 331
B01D53/78 ZAB
B01D53/68 120
B01D53/50 230
B01D53/50 240
B01D53/50 260
B01D53/50 270
B01D53/56 200
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022113660
(22)【出願日】2022-07-15
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003177
【氏名又は名称】弁理士法人旺知国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中川 匡
(72)【発明者】
【氏名】當山 広幸
【テーマコード（参考）】
4D002
【Ｆターム（参考）】
4D002AA02
4D002AA12
4D002AA19
4D002BA02
4D002BA16
4D002CA01
4D002DA01
4D002DA04
4D002DA31
4D002DA36
4D002GA03
4D002GB20
(57)【要約】
【課題】処理性能を向上させる。
【解決手段】排ガス処理装置１００は、導入された排ガスＡが旋回しながら進行する筒状の反応筒２１と、反応筒２１の内部において排ガスＡを処理する液体を噴射する噴射部３０と、を具備する。噴射部３０は、反応筒２１の中心軸Ｃ上に延び液体が供給される幹管３１と、幹管３１から反応筒２１の径方向に延びる複数の枝管３２と、複数の枝管３２のそれぞれに設けられ、排ガスＡの旋回の方向に向けて液体を噴霧する噴霧部３３とを備える。噴霧部３３の径方向における液体の噴霧量分布のピークＱｓの位置は、排ガスＡの径方向における流速分布のピークＶｓの位置に対応する。
【選択図】図５
【解決手段】排ガス処理装置１００は、導入された排ガスＡが旋回しながら進行する筒状の反応筒２１と、反応筒２１の内部において排ガスＡを処理する液体を噴射する噴射部３０と、を具備する。噴射部３０は、反応筒２１の中心軸Ｃ上に延び液体が供給される幹管３１と、幹管３１から反応筒２１の径方向に延びる複数の枝管３２と、複数の枝管３２のそれぞれに設けられ、排ガスＡの旋回の方向に向けて液体を噴霧する噴霧部３３とを備える。噴霧部３３の径方向における液体の噴霧量分布のピークＱｓの位置は、排ガスＡの径方向における流速分布のピークＶｓの位置に対応する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導入された排ガスが旋回しながら進行する筒状の反応筒と、
前記反応筒の内部において前記排ガスを処理する液体を噴射する噴射部と、
を具備し、
前記噴射部は、
前記反応筒の中心軸上に延び、前記液体が供給される幹管と、
前記幹管から前記反応筒の径方向に延びる複数の枝管と、
前記複数の枝管のそれぞれに設けられ、前記排ガスの旋回の方向に向けて前記液体を噴霧する噴霧部と、
を備え、
前記噴霧部の前記径方向における前記液体の噴霧量分布のピークの位置は、前記排ガスの前記径方向における流速分布のピークの位置に対応する、
排ガス処理装置。
前記反応筒の内部において前記排ガスを処理する液体を噴射する噴射部と、
を具備し、
前記噴射部は、
前記反応筒の中心軸上に延び、前記液体が供給される幹管と、
前記幹管から前記反応筒の径方向に延びる複数の枝管と、
前記複数の枝管のそれぞれに設けられ、前記排ガスの旋回の方向に向けて前記液体を噴霧する噴霧部と、
を備え、
前記噴霧部の前記径方向における前記液体の噴霧量分布のピークの位置は、前記排ガスの前記径方向における流速分布のピークの位置に対応する、
排ガス処理装置。
【請求項2】
前記噴霧部の前記径方向における前記噴霧量分布のピークは、
前記幹管と前記反応筒の内壁面との間の中間部に位置する
請求項１に記載の排ガス処理装置。
前記幹管と前記反応筒の内壁面との間の中間部に位置する
請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項3】
前記噴霧量分布において、
前記幹管の近傍及び前記反応筒の内壁面の近傍のそれぞれの噴霧量は、
前記幹管と前記反応筒の内壁面との間を流れる前記排ガスの処理に要する前記液体の総量を前記幹管から前記反応筒の内壁面までの長さで平均した量よりも少ない
請求項２に記載の排ガス処理装置。
前記幹管の近傍及び前記反応筒の内壁面の近傍のそれぞれの噴霧量は、
前記幹管と前記反応筒の内壁面との間を流れる前記排ガスの処理に要する前記液体の総量を前記幹管から前記反応筒の内壁面までの長さで平均した量よりも少ない
請求項２に記載の排ガス処理装置。
【請求項4】
前記噴霧部は、
前記液体を噴霧する複数のノズルを備え、
前記複数のノズルのうち、主に前記噴霧量分布のピークの位置に向けて前記液体を噴霧するノズルの噴霧量が、主に前記噴霧量分布のピーク以外の位置に向けて前記液体を噴霧する他のノズルの噴霧量よりも多い
請求項１に記載の排ガス処理装置。
前記液体を噴霧する複数のノズルを備え、
前記複数のノズルのうち、主に前記噴霧量分布のピークの位置に向けて前記液体を噴霧するノズルの噴霧量が、主に前記噴霧量分布のピーク以外の位置に向けて前記液体を噴霧する他のノズルの噴霧量よりも多い
請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項5】
前記噴霧部は、
前記液体を噴霧する複数のノズルを備え、
前記複数の枝管のそれぞれの長手方向において、前記噴霧量分布のピークの位置に対応する箇所に他の箇所よりも前記ノズルが密に配置されている
請求項１に記載の排ガス処理装置。
前記液体を噴霧する複数のノズルを備え、
前記複数の枝管のそれぞれの長手方向において、前記噴霧量分布のピークの位置に対応する箇所に他の箇所よりも前記ノズルが密に配置されている
請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項6】
前記液体には、海水、アミン溶液、アルカリ系水溶液又は酸性水溶液のいずれかが前記排ガスに含まれる処理対象に応じて用いられる
請求項１に記載の排ガス処理装置。
請求項１に記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、硫黄酸化物等の有害物質を含む排ガスに吸収液を気液接触させ、吸収液に有害物質を吸収させることで排ガスから有害物質を除去する排ガス処理装置が知られている。また、この種の排ガス処理装置において、サイクロン式の装置が知られている。サイクロン式の排ガス処理装置は、排ガスの導入部及び排出部を有する反応塔を備え、排ガスが反応塔の内部を導入部から排出部に向かって旋回しながら螺旋状に進む装置である（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５９９９２２６号公報
【特許文献2】特許第６７４７５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
サイクロン式の排ガス処理装置において、反応塔の内部を螺旋状に進む排ガスに吸収液を噴霧することで、排ガス中の有害物質が吸収液の液滴に吸収される。しかしながら、従来のサイクロン式の排ガス処理装置は、排ガスの流速分布に対し吸収液の噴霧量に不足が生じ、排ガスの処理性能の点において改善の余地がある。
以上の事情を考慮して、本開示は、処理性能を向上させることを目的とする。
以上の事情を考慮して、本開示は、処理性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
以上課題を解決するために、本開示の１つの態様に係る排ガス処理装置は、導入された排ガスが旋回しながら進行する筒状の反応筒と、前記反応筒の内部において前記排ガスを処理する液体を噴射する噴射部と、を具備し、前記噴射部は、前記反応筒の中心軸上に延び、前記液体が供給される幹管と、前記幹管から前記反応筒の径方向に延びる複数の枝管と、前記複数の枝管のそれぞれに設けられ、前記排ガスの旋回の方向に向けて前記液体を噴霧する噴霧部と、を備え、前記噴霧部の前記径方向における前記液体の噴霧量分布のピークの位置は、前記排ガスの前記径方向における流速分布のピークの位置に対応する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第１実施形態の排ガス処理装置を適用した船舶の構成図である。
【図2】排ガス処理装置の内部の構成を模式的に示す図である。
【図4】反応筒の中を流れる排ガスの流速分布の説明図である。
【図5】径方向における排ガスの流速分布、吸収液の噴霧量分布、及び、有害物質の残濃度分布の関係を示す図である。
【図6】第２実施形態の噴霧部の構成を模式的に示す図である。
【図7】ノズルの配置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、各図面においては、各要素の寸法及び縮尺が実際の製品とは相違する場合がある。また、以下に説明する形態は、本開示を実施する場合に想定される例示的な一形態である。したがって、本開示の範囲は、以下に例示する形態に限定されない。
【0008】
１．第１実施形態
図１は、第１実施形態の排ガス処理装置１００を適用した船舶２００の構成図である。図１に示される通り、船舶２００は、動力装置１１と給液ポンプ１３と排ガス処理装置１００とを具備する。なお、以下の説明において、「上方」は鉛直方向の上方を意味し、「下方」は鉛直方向の下方を意味する。
図１は、第１実施形態の排ガス処理装置１００を適用した船舶２００の構成図である。図１に示される通り、船舶２００は、動力装置１１と給液ポンプ１３と排ガス処理装置１００とを具備する。なお、以下の説明において、「上方」は鉛直方向の上方を意味し、「下方」は鉛直方向の下方を意味する。
【0009】
動力装置１１は、例えばガソリンエンジン及びディーゼルエンジン等の内燃機関又はボイラとタービンとを含む外燃機関である。動力装置１１は、例えば重油又は石炭等の化石燃料を燃焼させることで船舶２００の推進力を発生する。動力装置１１は、窒素酸化物又は硫黄酸化物等の有害物質を含む排ガスＡを排出する。有害物質は粉塵を含んでもよい。
排ガス処理装置１００は、動力装置１１から排気管１２を介して供給される排ガス中の有害物質を低減するスクラバである。排ガス処理装置１００による処理後の排ガスＡは、外部空間（例えば大気中）に放出される。船舶２００において、動力装置１１と排ガス処理装置１００とが、動力装置１１の排ガスＡを浄化処理する排ガス処理システムを構成している。
排ガス処理装置１００は、動力装置１１から排気管１２を介して供給される排ガス中の有害物質を低減するスクラバである。排ガス処理装置１００による処理後の排ガスＡは、外部空間（例えば大気中）に放出される。船舶２００において、動力装置１１と排ガス処理装置１００とが、動力装置１１の排ガスＡを浄化処理する排ガス処理システムを構成している。
【0010】
給液ポンプ１３は、排ガスＡに含まれる有害物質を吸収する液体（以下「吸収液」という）を排ガス処理装置１００に供給する。具体的には、給液ポンプ１３は、船舶２００の周囲の海水を吸収液として排ガス処理装置１００に供給する。例えば海水中のアルカリ成分（ＨＣＯ３
－）により排ガスＡに含まれる有害物質が吸収される。給液ポンプ１３から送出された吸収液が給液管１４を介して排ガス処理装置１００に供給される。
【0011】
図２は、排ガス処理装置１００の内部の構成を模式的に示す図である。なお、図２において、後述する噴霧部３３及びノズル３４の図示が省略されている。
排ガス処理装置１００は、図２に示される通り、吸収塔２０と、噴射部３０と、捕集部４０と、廃液貯留部５０とを具備する。
吸収塔２０は筒状の構造体であり、中心軸Ｃを鉛直方向に向けて設置される。吸収塔２０は、下方に設けられた反応筒２１と、反応筒２１の上端２１Ａに繋がる連結部２２と、連結部２２の上端２２Ａに繋がる排気筒２３とを具備する。反応筒２１、連結部２２及び排気筒２３は、吸収塔２０の中心軸Ｃに同軸に設けられる。なお、以下の説明において、中心軸Ｃを中心とした任意の直径の仮想円における円周の方向を「周方向」と表記し、仮想円における半径の方向を「径方向」と表記する。
排ガス処理装置１００は、図２に示される通り、吸収塔２０と、噴射部３０と、捕集部４０と、廃液貯留部５０とを具備する。
吸収塔２０は筒状の構造体であり、中心軸Ｃを鉛直方向に向けて設置される。吸収塔２０は、下方に設けられた反応筒２１と、反応筒２１の上端２１Ａに繋がる連結部２２と、連結部２２の上端２２Ａに繋がる排気筒２３とを具備する。反応筒２１、連結部２２及び排気筒２３は、吸収塔２０の中心軸Ｃに同軸に設けられる。なお、以下の説明において、中心軸Ｃを中心とした任意の直径の仮想円における円周の方向を「周方向」と表記し、仮想円における半径の方向を「径方向」と表記する。
【0012】
反応筒２１は円筒状の部分であり、排気管１２が接続される排ガス導入部２１０を具備する。排ガス導入部２１０は反応筒２１の下端２１Ｂに近い位置に設けられる。連結部２２は円錐台状の部分である。連結部２２の上端２２Ａの内径は下端２２Ｂの内径を下回る。排気筒２３は反応筒２１よりも小径の円筒状の部分である。排気筒２３の上端２３Ａに排ガスＡを排出する排出口２３０が開口する。なお、反応筒２１と連結部２２と排気筒２３とは、相互に一体的に構成されてもよいし、相互に別体で構成されて連結されてもよい。
【0013】
図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における矢視図である。なお、図３は模式図であり、各要素の寸法及び縮尺が実際の製品と相違する場合がある。
排ガス導入部２１０は、図３に示される通り、反応筒２１の周面に形成された貫通孔２１２と、貫通孔２１２から外部に延びる導入管２１６と、を含み、この導入管２１６に上記排気管１２が連結される。導入管２１６は、長手方向Ｅａが中心軸Ｃから外れるように（すなわち、交差しないように）、反応筒２１に接合されている。したがって、導入管２１６から反応筒２１に流入する排ガスＡは、反応筒２１の内壁面２１Ｓに沿って当該反応筒２１の周方向に進行し、中心軸Ｃの周りを旋回する旋回流となる。この結果、図２に示される通り、排ガスＡは、反応筒２１の下方の排ガス導入部２１０から中心軸Ｃの周りを旋回しながら上方の排出口２３０に向かって螺旋状に進行する。排ガスＡが反応筒２１の内部を旋回しながら螺旋状に進むスクラバは、一般に、サイクロン式のスクラバとも称される。
排ガス導入部２１０は、図３に示される通り、反応筒２１の周面に形成された貫通孔２１２と、貫通孔２１２から外部に延びる導入管２１６と、を含み、この導入管２１６に上記排気管１２が連結される。導入管２１６は、長手方向Ｅａが中心軸Ｃから外れるように（すなわち、交差しないように）、反応筒２１に接合されている。したがって、導入管２１６から反応筒２１に流入する排ガスＡは、反応筒２１の内壁面２１Ｓに沿って当該反応筒２１の周方向に進行し、中心軸Ｃの周りを旋回する旋回流となる。この結果、図２に示される通り、排ガスＡは、反応筒２１の下方の排ガス導入部２１０から中心軸Ｃの周りを旋回しながら上方の排出口２３０に向かって螺旋状に進行する。排ガスＡが反応筒２１の内部を旋回しながら螺旋状に進むスクラバは、一般に、サイクロン式のスクラバとも称される。
【0014】
噴射部３０は反応筒２１の内部において吸収液を噴射する。具体的には、噴射部３０は、図２に示される通り、幹管３１と、複数の枝管３２と、それぞれの枝管３２に設けられた噴霧部３３（図３）とを具備する。
幹管３１は、吸収塔２０の中心軸Ｃに同軸に設置された円管状の構造体であり、反応筒２１の一端である下端２１Ｂから他端である上端２１Ａに向かって延びている。また、複数の枝管３２は、幹管３１よりも小径の管状部材であり、図３に示される通り、幹管３１の周面から当該周面に対して垂直に径方向に延在する。本実施形態において、それぞれの枝管３２の先端３２Ａは、反応筒２１の内壁面２１Ｓに溶接などの手法によって接合される。なお、枝管３２の先端３２Ａは内壁面２１Ｓに接合されずに、当該内壁面２１Ｓとの間に隙間を形成する自由端であってもよい。
噴霧部３３は、図３に示される通り、複数の枝管３２のそれぞれに設けられ、吸収液を霧状に噴射（すなわち、噴霧）する。噴霧部３３は、吸収液を噴霧する複数のノズル３４を備える。
幹管３１は、吸収塔２０の中心軸Ｃに同軸に設置された円管状の構造体であり、反応筒２１の一端である下端２１Ｂから他端である上端２１Ａに向かって延びている。また、複数の枝管３２は、幹管３１よりも小径の管状部材であり、図３に示される通り、幹管３１の周面から当該周面に対して垂直に径方向に延在する。本実施形態において、それぞれの枝管３２の先端３２Ａは、反応筒２１の内壁面２１Ｓに溶接などの手法によって接合される。なお、枝管３２の先端３２Ａは内壁面２１Ｓに接合されずに、当該内壁面２１Ｓとの間に隙間を形成する自由端であってもよい。
噴霧部３３は、図３に示される通り、複数の枝管３２のそれぞれに設けられ、吸収液を霧状に噴射（すなわち、噴霧）する。噴霧部３３は、吸収液を噴霧する複数のノズル３４を備える。
【0015】
排ガス処理装置１００において、給液ポンプ１３（図１）から送出された吸収液は、給液管１４（図１）を介して幹管３１に供給され、当該幹管３１から複数の枝管３２のそれぞれに供給され、噴霧部３３の各ノズル３４から噴霧される。吸収液の噴霧によって排ガスＡと吸収液とが気液接触し、排ガスＡに含まれる有害物質が吸収液の液滴に吸収される。また、各枝管３２において噴霧部３３は排ガスＡの旋回流の流れの方向に向けて吸収液を噴霧する。この結果、吸収液の噴霧が排ガスＡの旋回流を阻害することが防止される。
【0016】
噴霧部３３から噴霧された吸収液の大半は、排ガスＡが螺旋状に反応筒２１を進行するに伴い、反応筒２１の内壁面２１Ｓに付着して液膜を形成することで回収される。一方、一部の吸収液は排ガスＡとともに排気筒２３に到達する。捕集部４０は、図２に示される通り、この排気筒２３の中に配置され、当該排気筒２３に到達した吸収液を捕集する捕集装置を備える。捕集装置には、例えばデミスタ又はスワラなどが用いられる。捕集部４０が吸収液を捕集するため、排出口２３０から吸収液が外部に放出されることが防止される。また、外部に放出された吸収液が地上（本説明では船舶２００の甲板）に降り注ぐといった事態を防止できる。
【0017】
廃液貯留部５０は反応筒２１の内壁面２１Ｓ及び捕集部４０によって回収された吸収液を貯留する。具体的には、廃液貯留部５０は、図２に示される通り、回収後の吸収液を貯留する貯留タンク５００を備える。貯留タンク５００は鉛直方向において反応筒２１よりも低い位置に配置され、反応筒２１の底部から延びるドレインパイプ５０２が接続されている。反応筒２１及び捕集部４０によって回収された吸収液は、ドレインパイプ５０２を通じて貯留タンク５００に導かれ、当該貯留タンク５００に貯留される。貯留タンク５００は例えばガスシールチャンバである。貯留タンク５００には排水管５０３が接続されており、貯留タンク５００に貯留した吸収液が排水管５０３を通じて外部（例えば航海中の海）に排水される。
【0018】
噴射部３０の構成について更に詳述する。
以下では、図２に示される通り、反応筒２１の下端２１Ｂから上端２１Ａまでの鉛直方向の長さを高さＨと定義する。また、本実施形態の反応筒２１の中心軸は吸収塔２０の中心軸Ｃと一致しており、反応筒２１の中心軸にも吸収塔２０の中心軸Ｃと同一の符号を付す。本実施形態の反応筒２１において、高さＨの方向と中心軸Ｃとは平行である。
以下では、図２に示される通り、反応筒２１の下端２１Ｂから上端２１Ａまでの鉛直方向の長さを高さＨと定義する。また、本実施形態の反応筒２１の中心軸は吸収塔２０の中心軸Ｃと一致しており、反応筒２１の中心軸にも吸収塔２０の中心軸Ｃと同一の符号を付す。本実施形態の反応筒２１において、高さＨの方向と中心軸Ｃとは平行である。
【0019】
反応筒２１の高さＨの方向において、幹管３１には、所定の間隔αごとに複数本の枝管３２が設けられている。同じ高さＨに設けられた複数の枝管３２は、図３に示される通り、反応筒２１の中心軸Ｃの周りに等間隔（等角度）に設けられる。以下、同じ高さＨに設けられている複数の枝管３２を纏めて「枝管群３２Ｕ」（図２）と称する。枝管群３２Ｕのそれぞれは、図２に示される通り、反応筒２１の高さＨの方向の下方から上方にかけて、反応筒２１の中心軸Ｃを中心に所定角度（ただし、０度＜所定角度＜３６０度）ずつ周方向に回転させた状態で設けられている。すなわち、高さＨの方向から視た平面視において、枝管群３２Ｕはいずれも、上下に隣接する他の枝管群３２Ｕとの間で、枝管３２同士が重ならないように配されている。この枝管群３２Ｕの配置により、反応筒２１の内部における排ガスＡの螺旋状の流れが噴射部３０の各枝管３２によって不均一に乱されることが抑えられる。なお、枝管群３２Ｕが含む枝管３２の数は一本でもよい。また、高さＨの方向において、所定の間隔αは一定でもよく、異なってもよい。例えば、上端２１Ａに近い箇所に比べ、排ガス導入部２１０の近い箇所における所定の間隔αが小さくなることで、排ガス導入部２１０の近い箇所において枝管３２が密に配置されてもよい。
【0020】
図４は、反応筒２１の中を流れる排ガスＡの流速分布の説明図である。
以下、反応筒２１の所定の高さ位置において、中心軸Ｃに垂直な面を観察平面Ｐと定義する。本実施形態では、高さＨの方向は鉛直方向に平行であるため、観察平面Ｐは鉛直方向に直交する水平面となる。また、反応筒２１の径方向において、中心軸Ｃに位置する幹管３１の周面とその近傍を第１端部Ｒａ、反応筒２１の内壁面２１Ｓとその近傍を第２端部Ｒｂ、第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂの間を中間部Ｒｃと定義する。
以下、反応筒２１の所定の高さ位置において、中心軸Ｃに垂直な面を観察平面Ｐと定義する。本実施形態では、高さＨの方向は鉛直方向に平行であるため、観察平面Ｐは鉛直方向に直交する水平面となる。また、反応筒２１の径方向において、中心軸Ｃに位置する幹管３１の周面とその近傍を第１端部Ｒａ、反応筒２１の内壁面２１Ｓとその近傍を第２端部Ｒｂ、第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂの間を中間部Ｒｃと定義する。
【0021】
反応筒２１の径方向における排ガスＡの旋回流の流速分布を観察すると、図４に示される通り、観察平面Ｐにおいて流速分布は一様（すなわち流速Ｖが一定）になっていない。具体的には、流速分布は、上記中間部Ｒｃに最大のピークＶｓが位置する曲線形状を成している。すなわち、排気ガスの流速Ｖは、第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂよりも中間部Ｒｃにおいて大きくなっている。この排ガスＡの流速分布の傾向は、反応筒２１の任意の高さＨのいずれの観察平面Ｐにおいても同様である。
【0022】
したがって、噴霧部３３が、仮に、径方向において一定の噴霧量で吸収液を噴霧した場合、有害物質の吸収に必要な吸収液の量に過不足が生じる。詳細には、反応筒２１の第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂにおいて吸収液が過剰となり中間部Ｒｃにおいて吸収液が不足する。そこで、径方向における吸収液の過不足を抑えるために、それぞれの枝管３２の噴霧部３３において、径方向における吸収液の噴霧量分布が、当該径方向における排ガスＡの流速分布に対応した分布となっている。具体的には、径方向における噴霧量分布のピークＱｓ（図５）の位置が、排ガスＡの径方向における流速分布のピークＶｓの位置に対応している。
【0023】
図５は、径方向における排ガスＡの流速分布、噴霧量分布、及び、有害物質の残濃度分布の関係を示す図である。図５において、態様Ｕ１は噴霧量分布が排ガスＡの流速分布に対応している場合を示す。具体的には、態様Ｕ１の噴霧量分布において、噴霧量のピークＱｓは、排ガスＡの流速分布のピークＶｓの位置に対応して径方向の中間部Ｒｃに位置している。態様Ｕ２は、態様Ｕ１に対する比較例であり、噴霧量分布が径方向の第１端部Ｒａ、第２端部Ｒｂ及び中間部Ｒｃの全てにおいて一定ある場合を示している。
態様Ｕ１と態様Ｕ２との有害物質の残濃度の分布を比較すると、径方向の中間部Ｒｃにおいて、態様Ｕ２の残濃度に対し態様Ｕ１が低下している。すなわち、態様Ｕ１のように、径方向における噴霧量分布のピークＱｓの位置は、排ガスＡの流速分布のピークＶｓに対応した位置（すなわち、中間部Ｒｃ）に配置される。この配置により、流速分布のピークＶｓにおける有害物質の吸収量が増大し、流速分布のピークＶｓの位置において吸収液の不足が抑えられる。
態様Ｕ１と態様Ｕ２との有害物質の残濃度の分布を比較すると、径方向の中間部Ｒｃにおいて、態様Ｕ２の残濃度に対し態様Ｕ１が低下している。すなわち、態様Ｕ１のように、径方向における噴霧量分布のピークＱｓの位置は、排ガスＡの流速分布のピークＶｓに対応した位置（すなわち、中間部Ｒｃ）に配置される。この配置により、流速分布のピークＶｓにおける有害物質の吸収量が増大し、流速分布のピークＶｓの位置において吸収液の不足が抑えられる。
【0024】
また、態様Ｕ２における第１噴霧量Ｑ１は、第１端部Ｒａから第２端部Ｒｂまでの範囲を流れる排ガスＡの総流量に基づいて設定される。具体的には、排ガスＡの総流量に含まれる有害物質の総含有量に対し所定の処理能力（本実施形態では浄化能力）を得るために必要な吸収液の総量を、第１端部Ｒａから第２端部Ｒｂまでの長さで平均した値に相当する噴霧量、又は当該値に応じた噴霧量が第１噴霧量Ｑ１に設定される。
一方、態様Ｕ１において、第１端部Ｒａにおける第２噴霧量Ｑ２、及び、第２端部Ｒｂにおける第３噴霧量Ｑ３はいずれも、態様Ｕ２の第１噴霧量Ｑ１よりも少なく設定されている。この設定により、第１端部Ｒａ、及び、第２端部Ｒｂにおいて、吸収液の過剰な噴霧が抑えられる。
一方、態様Ｕ１において、第１端部Ｒａにおける第２噴霧量Ｑ２、及び、第２端部Ｒｂにおける第３噴霧量Ｑ３はいずれも、態様Ｕ２の第１噴霧量Ｑ１よりも少なく設定されている。この設定により、第１端部Ｒａ、及び、第２端部Ｒｂにおいて、吸収液の過剰な噴霧が抑えられる。
【0025】
また、態様Ｕ１において、第１端部Ｒａにおける吸収液の削減量、及び、第２端部Ｒｂにおける吸収液の削減量の合計値を上限に、態様Ｕ１の第４噴霧量Ｑ４は態様Ｕ２の第１噴霧量Ｑ１よりも多く設定されている。なお、第１端部Ｒａにおける吸収液の削減量は「第１噴霧量Ｑ１－第２噴霧量Ｑ２」に相当し、第２端部Ｒｂにおける吸収液の削減量は「第１噴霧量Ｑ１－第３噴霧量Ｑ３」に相当する。この設定により、第１端部Ｒａから第２端部Ｒｂまでの範囲に亘る態様Ｕ１の総噴霧量は、少なくとも態様Ｕ２の総噴霧量と同等、又は、それ以下に抑えられる。したがって、態様Ｕ１の吸収液の利用効率は態様Ｕ２よりも高められる。
【0026】
次いで、図５の態様Ｕ１に示した噴霧量分布を得るための具体的な構成について説明する。
噴射部３０は、上記の通り、幹管３１から径方向に延びる複数の枝管３２を有し、枝管３２のそれぞれには噴霧部３３が設けられており、噴霧部３３は排ガスＡの旋回流の流れの方向に吸収液を噴霧する複数のノズル３４を備える。図３に示される通り、各枝管３２において、ノズル３４は、第１端部Ｒａと、第２端部Ｒｂと、中間部Ｒｃのそれぞれに１つずつ設けられている。そして、各ノズル３４の吸収液の噴霧量のバランスによって、排ガスＡの流速分布に対応した噴霧量分布が実現されている。具体的には、噴霧部３３において、各ノズル３４のうちの中間部Ｒｃのノズル３４が主に噴霧量分布のピークＱｓの位置に向けて吸収液を噴霧し、第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂのノズル３４は主にピークＱｓの位置以外に向けて吸収液を噴霧する。そして、この中間部Ｒｃのノズル３４の噴霧量が第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂのそれぞれの噴霧量よりも多くなっている。また、第１端部Ｒａ、第２端部Ｒｂ及び中間部Ｒｃのそれぞれの噴霧量は、上記態様Ｕ１において説明した第２噴霧量Ｑ２、第３噴霧量Ｑ３及び第４噴霧量Ｑ４と等しくなっている。したがって、それぞれの枝管３２において、図５の態様Ｕ１に示される通り、排ガスＡの流速分布のピークＶｓに対応して径方向の中間部Ｒｃに噴霧量のピークＱｓを有した噴霧量分布が得られる。
噴射部３０は、上記の通り、幹管３１から径方向に延びる複数の枝管３２を有し、枝管３２のそれぞれには噴霧部３３が設けられており、噴霧部３３は排ガスＡの旋回流の流れの方向に吸収液を噴霧する複数のノズル３４を備える。図３に示される通り、各枝管３２において、ノズル３４は、第１端部Ｒａと、第２端部Ｒｂと、中間部Ｒｃのそれぞれに１つずつ設けられている。そして、各ノズル３４の吸収液の噴霧量のバランスによって、排ガスＡの流速分布に対応した噴霧量分布が実現されている。具体的には、噴霧部３３において、各ノズル３４のうちの中間部Ｒｃのノズル３４が主に噴霧量分布のピークＱｓの位置に向けて吸収液を噴霧し、第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂのノズル３４は主にピークＱｓの位置以外に向けて吸収液を噴霧する。そして、この中間部Ｒｃのノズル３４の噴霧量が第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂのそれぞれの噴霧量よりも多くなっている。また、第１端部Ｒａ、第２端部Ｒｂ及び中間部Ｒｃのそれぞれの噴霧量は、上記態様Ｕ１において説明した第２噴霧量Ｑ２、第３噴霧量Ｑ３及び第４噴霧量Ｑ４と等しくなっている。したがって、それぞれの枝管３２において、図５の態様Ｕ１に示される通り、排ガスＡの流速分布のピークＶｓに対応して径方向の中間部Ｒｃに噴霧量のピークＱｓを有した噴霧量分布が得られる。
【0027】
なお、第１端部Ｒａ、第２端部Ｒｂ及び中間部Ｒｃのそれぞれの噴霧量が第２噴霧量Ｑ２、第３噴霧量Ｑ３及び第４噴霧量Ｑ４に維持される限りにおいて、第１端部Ｒａ、第２端部Ｒｂ及び中間部Ｒｃのそれぞれのノズル３４の個数は１つに限らず２つ以上でもよい。また、第１端部Ｒａ、第２端部Ｒｂ及び中間部Ｒｃのそれぞれの間でノズル３４の個数は異なってもよい。また、第１端部Ｒａ、第２端部Ｒｂ及び中間部Ｒｃのそれぞれにおいて、異なる噴霧量のノズル３４が組み合わされてもよい。
【0028】
以上説明した通り、排ガス処理装置１００は、導入された排ガスＡが旋回しながら進行する筒状の反応筒２１と、反応筒２１の内部において排ガスＡを処理する吸収液を噴射する噴射部３０と、を具備する。噴射部３０は、反応筒２１の中心軸Ｃ上に延び、吸収液が供給される幹管３１と、幹管３１から前記反応筒の径方向に延びる複数の枝管３２と、複数の枝管３２のそれぞれに設けられ、排ガスＡの旋回の方向に向けて吸収液を噴霧する噴霧部３３と、を備える。噴霧部３３の径方向における吸収液の噴霧量分布のピークＱｓの位置は、排ガスＡの径方向における流速分布のピークＶｓの位置に対応する。吸収液の噴霧量分布のピークＱｓの位置が排ガスＡの径方向における流速分布のピークＶｓの位置に対応することで、流速分布のピークＶｓにおける有害物質の吸収量が増大し、排ガスＡの流速分布のピークＶｓの位置において吸収液の不足が抑えられる。この結果、排ガスＡの処理性能を向上させることができる。
【0029】
また、噴霧部３３の径方向における吸収液の噴霧量分布のピークＱｓは、幹管３１の近傍である第１端部Ｒａ及び反応筒２１の内壁面２１Ｓの近傍である第２端部Ｒｂの間の中間部Ｒｃに位置する。排ガスＡの流速分布のピークＶｓが中間部Ｒｃに位置する場合に、当該中間部Ｒｃにおける吸収液の不足が適切に抑えられる。
【0030】
また、噴霧部３３の径方向における吸収液の噴霧量分布において、第１端部Ｒａにおける第２噴霧量Ｑ２及び第２端部Ｒｂにおける第３噴霧量Ｑ３は、幹管３１と反応筒２１の内壁面２１Ｓとの間を流れる排ガスＡの処理に要する吸収液の総量を幹管３１から反応筒２１の内壁面２１Ｓまでの長さで平均した量よりも少ない。この結果、第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂにおいて吸収液の過剰な噴霧が抑えられ、吸収液の利用効率が高められる。
【0031】
また、噴霧部３３は、吸収液を噴霧する複数のノズル３４を備える。複数のノズル３４のうち、主に吸収液の噴霧量分布のピークＱｓの位置に向けて吸収液を噴霧するノズル３４の噴霧量は、主に吸収液の噴霧量分布のピークＱｓ以外の位置に向けて吸収液を噴霧する他のノズル３４の噴霧量よりも多い。複数のノズル３４の噴霧量のバランスによって、排ガスＡの流速分布に対応した噴霧量分布を容易に実現できる。
【0032】
２．第２実施形態
図６は、第２実施形態の噴霧部３３の構成を模式的に示す図である。
第１実施形態では、図５の態様Ｕ１に示した吸収液の噴霧量分布を得るために、噴霧部３３は、第１端部Ｒａ、中間部Ｒｃ及び第２端部Ｒｂのそれぞれにノズル３４を備え、中間部Ｒｃのノズル３４の噴霧量が第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂのそれぞれの噴霧量よりも多くなっている構成を説明した。
本実施形態の噴霧部３３は、図６に示される通り、複数のノズル３４を備える点において第１実施形態の噴霧部３３と共通するものの、枝管３２の長手方向において第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂよりも中間部Ｒｃにノズル３４が密に配置されている点で相違する。具体的には、図７に示される通り、第１端部Ｒａに位置するノズル３４が距離βだけ中間部Ｒｃに寄せて配置されることで、中間部Ｒｃにノズル３４が密に配置されている。この配置により、中間部Ｒｃにおける噴霧量が増大し、中間部Ｒｃに噴霧量のピークＱｓを有した噴霧量分布が得られる。
図６は、第２実施形態の噴霧部３３の構成を模式的に示す図である。
第１実施形態では、図５の態様Ｕ１に示した吸収液の噴霧量分布を得るために、噴霧部３３は、第１端部Ｒａ、中間部Ｒｃ及び第２端部Ｒｂのそれぞれにノズル３４を備え、中間部Ｒｃのノズル３４の噴霧量が第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂのそれぞれの噴霧量よりも多くなっている構成を説明した。
本実施形態の噴霧部３３は、図６に示される通り、複数のノズル３４を備える点において第１実施形態の噴霧部３３と共通するものの、枝管３２の長手方向において第１端部Ｒａ及び第２端部Ｒｂよりも中間部Ｒｃにノズル３４が密に配置されている点で相違する。具体的には、図７に示される通り、第１端部Ｒａに位置するノズル３４が距離βだけ中間部Ｒｃに寄せて配置されることで、中間部Ｒｃにノズル３４が密に配置されている。この配置により、中間部Ｒｃにおける噴霧量が増大し、中間部Ｒｃに噴霧量のピークＱｓを有した噴霧量分布が得られる。
【0033】
本実施形態の噴霧部３３によれば、枝管３２の長手方向におけるノズル３４の配置の調整により、排ガスＡの流速分布に対応した噴霧量分布を容易に実現できる。
なお、第２実施形態の噴霧部３３において、各ノズル３４の噴射量は同じでもよく、異なっていてもよい。各ノズル３４の噴射量が異なる場合、排ガスＡの流速分布に対応した噴霧量分布となるように、各ノズル３４の配置が調整される。
なお、第２実施形態の噴霧部３３において、各ノズル３４の噴射量は同じでもよく、異なっていてもよい。各ノズル３４の噴射量が異なる場合、排ガスＡの流速分布に対応した噴霧量分布となるように、各ノズル３４の配置が調整される。
【0034】
３．変形例
以上に例示した各態様に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。
以上に例示した各態様に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。
【0035】
（１）第１実施形態及び第２実施形態において、排ガスＡの径方向における流速分布のピークＶｓが中間部Ｒｃに位置する場合を説明した。しかしながら、噴射部３０の構造や反応筒２１の設置姿勢といった何らかの要因によって、ピークＶｓが第１端部Ｒａ又は第２端部Ｒｂに位置する場合、噴霧部３３の径方向における吸収液の噴霧量分布のピークＱｓの位置も第１端部Ｒａ又は第２端部Ｒｂに位置することになる。また、反応筒２１の高さＨの方向において、流速分布のピークＶｓの位置が高さＨによって異なる場合には、噴霧量分布のピークＱｓの位置も高さＨによって異なる。また、排ガスＡの径方向における流速分布が複数のピークＶｓを有する場合には、噴霧量分布も、複数のピークＶｓのそれぞれの位置に対応した位置にピークＱｓを有することとなる。
【0036】
（２）第１実施形態及び第２実施形態において、海水が吸収液に用いられる排ガス処理装置１００を例示した。しかしながら、排ガス処理装置１００が排ガスＡの処理に用いる液体は海水に限定されない。具体的には、当該液体には、海水、アミン溶液、アルカリ系水溶液又は酸性水溶液のいずれかが、排ガスＡに含まれる処理対象に応じて用いられてもよい。例えば、処理対象が二酸化炭素である場合、アミン溶液が液体に用いられてもよい。また例えば、処理対象が塩化水素である場合、アルカリ系水溶液又は酸性水溶液が液体に用いられてもよい。
【0037】
（３）第１実施形態及び第２実施形態において、排ガス処理装置１００が船舶２００に設置される場合を例示した。しかしながら、設置場所は船舶２００に限定されない。設置場所は例えば工場などでもよい。
【符号の説明】
【0038】
２１…反応筒、２１Ｓ…内壁面、３０…噴射部、３１…幹管、３２…枝管、３３…噴霧部、３４…ノズル、１００…排ガス処理装置、Ａ…排ガス、Ｃ…中心軸、Ｑｓ…噴霧量分布のピーク、Ｒｃ…中間部、Ｖｓ…流速分布のピーク。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】