特許 7572547 船舶の温室効果ガス排出低減装置及び同装置を具備した船舶

(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】

(24)【登録日】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】船舶の温室効果ガス排出低減装置及び同装置を具備した船舶

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/92 20060101AFI20241016BHJP

   B63H 21/32 20060101ALI20241016BHJP

   F01N 3/04 20060101ALI20241016BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20241016BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

B01D53/92 240

B01D53/92 ZAB

B01D53/92 331

B01D53/92 215

B01D53/92 224

B63H21/32 Z

F01N3/04 D

F01N3/08 A

F01N3/08 B

F01N3/24 L

【請求項の数】 37

(21)【出願番号】P 2023520522

(86)(22)【出願日】2020-12-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-19

(86)【国際出願番号】 KR2020018603

(87)【国際公開番号】W WO2022092428

(87)【国際公開日】2022-05-05

【審査請求日】2023-04-04

(31)【優先権主張番号】10-2020-0139682

(32)【優先日】2020-10-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2020-0154964

(32)【優先日】2020-11-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】522213971

【氏名又は名称】ハンファ オーシャン カンパニー リミテッド

【住所又は居所原語表記】３３７０，Ｇｅｏｊｅ－ｄａｅｒｏ，Ｇｅｏｊｅ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｓａｎｇｎａｍ－ｄｏ ５３３０２，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100130111

【弁理士】

【氏名又は名称】新保 斉

(72)【発明者】

【氏名】ナム、ビョン タク

【審査官】河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－０１１３４８６（ＫＲ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５１０６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１７０４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２０８４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３４６８２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／１４ － ５３／１８

Ｂ０１Ｄ ５３／３４ － ５３／８５

Ｆ０１Ｈ ３／００ － ３／３８

Ｂ６３Ｈ ２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

海水を供給する海水供給部と、
高濃度ＣＯ_２吸収液を製造して供給する吸収液製造部と、
船舶エンジンから排出される排気ガスを前記海水供給部から供給された海水と反応させて冷却し、前記冷却された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去するＣＯ_２除去部が形成された、吸収タワーと、
前記吸収タワーから排出されたアンモニウム塩水溶液を２価金属水酸化物水溶液と反応させて吸収液を一次的に再生する１次再生部、及び前記１次再生部からの未反応アンモニウム塩水溶液に２価金属水酸化物水溶液を追加的に反応させて高濃度吸収液を２次的に再生して前記吸収タワーに循環供給して吸収液として再使用させる２次再生部からなる、吸収液再生部と、を含む
ことを特徴とする船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項2】

前記吸収液再生部は、
前記２価金属水酸化物水溶液を貯蔵する貯蔵タンクと、
前記吸収タワーから排出されたアンモニウム塩水溶液と２価金属水酸化物水溶液を攪拌機によって攪拌してＮＨ_３（ｇ）と炭酸塩を生成する混合タンク、及び前記混合タンクから溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩を分離する１次フィルタで構成される、前記１次再生部と、
前記１次フィルタによって分離されたアンモニア水又は未反応アンモニウム塩水溶液を貯蔵し、前記貯蔵タンクからの２価金属水酸化物水溶液と未反応アンモニウム塩水溶液を再反応させる１次吸収液貯蔵タンク、前記１次吸収液貯蔵タンクから溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩とアンモニア水を分離する２次フィルタ、及び前記２次フィルタによって分離されるアンモニア水を貯蔵する２次吸収液貯蔵タンクで構成される、２次再生部と、を含む
請求項１に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項3】

前記１次吸収液貯蔵タンクの貯蔵容量は前記吸収タワーと前記吸収液再生部を循環する吸収液容量の３倍以上である
請求項２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項4】

前記１次吸収液貯蔵タンクは前記２価金属水酸化物水溶液と、前記１次フィルタによって分離されたアンモニア水又は未反応アンモニウム塩水溶液を攪拌して反応させる攪拌機、及び前記攪拌機による反応程度を計測するｐＨセンサを含む
請求項２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項5】

前記貯蔵タンクに貯蔵された２価金属水酸化物水溶液は、水と、ＣａＯ又はＭｇＯを反応させて生成されたＣａ（ＯＨ）_２又はＭｇ（ＯＨ）_２である
請求項２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項6】

前記２次フィルタによって分離されたアンモニア水若しくは水を前記２次吸収液貯蔵タンクに供給したり、総循環水に対して前記混合タンクによって追加的に生成された余剰の水を水タンクに貯蔵して前記貯蔵タンクでの２価金属水酸化物水溶液の生成時にリサイクルする
請求項２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項7】

前記吸収タワーは、前記船舶エンジンから排出される排気ガスを前記海水供給部から供給された海水と反応させて冷却しながらＳＯ_Ｘを溶解させて除去するＳＯ_Ｘ吸収部をさらに含み、
前記ＣＯ_２除去部は、前記ＳＯ_Ｘが除去された排気ガスを前記海水供給部から供給された海水と反応させて冷却し、前記冷却された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去する
請求項１に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項8】

前記吸収タワーは、前記船舶エンジンから排出される排気ガスのＮＯ_Ｘを吸収して除去するＮＯ_Ｘ吸収部をさらに含み、
前記ＣＯ_２除去部は、前記ＮＯ_Ｘが除去された排気ガスを前記海水供給部から供給された海水と反応させて冷却し、前記冷却された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去する
請求項１に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項9】

前記吸収タワーは、前記船舶エンジンから排出される排気ガスのＮＯ_Ｘを吸収して除去するＮＯ_Ｘ吸収部と、前記ＮＯ_Ｘが除去された排気ガスを前記海水供給部から供給された海水と反応させて冷却しながらＳＯ_Ｘを溶解させて除去するＳＯ_Ｘ吸収部と、前記ＳＯ_Ｘが除去された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去する前記ＣＯ_２除去部と、が順に積層形成される
請求項１に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項10】

前記吸収液再生部によって再生されたＮＨ_３を前記吸収タワーに回帰させて吸収液に転換させて再使用させ、
前記ＮＯ_Ｘ吸収部は前記吸収液再生部によって再生されたＮＨ_３を供給されてＮＨ_３でＮＯ_Ｘを吸収するか、又は尿素水を使用してＮＯ_Ｘを吸収する
請求項８又は９に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項11】

前記海水供給部は、
船外からシーチェストを介して海水を供給されて前記ＳＯ_Ｘ吸収部にポンピングする海水ポンプと、排気ガスの量に応じて前記海水ポンプから前記ＳＯ_Ｘ吸収部に供給される海水の噴射量を調節する海水調節弁と、を含む
請求項７又は９に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項12】

前記吸収液製造部は、
水を貯蔵する水タンクと、
前記水タンクから水を供給する水調節弁と、
高圧のＮＨ_３を貯蔵するＮＨ_３貯蔵所と、
前記水調節弁によって供給される水に前記ＮＨ_３貯蔵所から供給されるＮＨ_３を噴射して吸収液であるアンモニア水を製造して貯蔵するアンモニア水タンクと、
前記アンモニア水タンク内のアンモニア水濃度を測定するｐＨセンサと、
前記アンモニア水タンクから前記２次吸収液貯蔵タンクにアンモニア水を供給するアンモニア水供給ポンプと、を含む
請求項２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項13】

前記２次吸収液貯蔵タンクから前記吸収タワーにアンモニア水を循環させるアンモニア水循環ポンプをさらに含む
請求項１２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項14】

前記ＳＯ_Ｘ吸収部は、
前記海水供給部から供給される海水を下向きに噴射する多段の海水噴射ノズルと、
洗浄水が逆流しないようにする、隔壁形状の排気ガス流入管又は前記排気ガス流入管をカバーする傘形状の遮断板と、を含む
請求項７又は９に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項15】

前記海水噴射ノズル下部に、排気ガスが通過する流路が形成された多孔性上板が多段でそれぞれ形成されて、海水と排気ガスを接触させる
請求項１４に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項16】

前記海水噴射ノズル下部に、海水と排気ガスを接触させる充填材が詰められた吸収塔が形成されて、海水がＳＯ_Ｘを溶解させるようにする
請求項１４に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項17】

前記ＣＯ_２除去部は、
前記吸収液再生部から供給される吸収液を下向きに噴射するアンモニア水噴射ノズルと、
ＣＯ_２と吸収液であるアンモニア水とを接触させてＣＯ_２をＮＨ_４ＨＣＯ_３（ａｑ）に転換させる充填材と、
前記充填材が詰められた吸収塔の区間ごとに多段で形成されてＣＯ_２除去反応による発熱を冷却するクーリングジャケットと、
ＣＯ_２と反応せず外部に排出されるＮＨ_３を捕集するウォータースプレーと、
屈曲する多板形で形成されてアンモニア水を前記充填材方向に回帰させるミスト除去板と、
アンモニア水が逆流しないように形成された隔壁と、
前記隔壁に囲まれた排気ガス流入孔をカバーする傘形状の遮断板と、を含む
請求項１に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項18】

前記充填材は多段の蒸留カラムパッキングで構成され、
前記蒸留カラムパッキングの間に溶液再分配器が形成される
請求項１７に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項19】

前記吸収タワーは、
前記ＮＯ_Ｘ吸収部と前記ＳＯ_Ｘ吸収部の間に形成されて前記船舶エンジンの廃熱とボイラ水を熱交換させるＥＧＥをさらに含む
請求項９に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項20】

前記吸収タワーから排出される洗浄水を貯蔵する洗浄水タンク、前記洗浄水タンクに移送ポンプによって移送された洗浄水の船外排出条件を充足するように濁度を調節するフィルタリングユニットとｐＨ調節のための中和剤注入ユニットを具備する水処理装置、及び固形の排出物を分離貯蔵するスラッジ貯蔵タンクで構成される、排出部をさらに含む
請求項１に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項21】

請求項１乃至９のいずれか一項に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置を具備した
ことを特徴とする船舶。

【請求項22】

船舶エンジンから排出される排気ガスを冷却する排気ガス冷却部と、
高濃度ＣＯ_２吸収液を製造して供給する吸収液製造部と、
前記排気ガス冷却部によって冷却された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去するＣＯ_２除去部が形成された、吸収タワーと、
前記吸収タワーから排出されたアンモニウム塩水溶液を２価金属水酸化物水溶液と反応させて吸収液を一次的に再生する１次再生段、及び前記１次再生段からの未反応アンモニウム塩水溶液に２価金属水酸化物水溶液を追加的に反応させて高濃度吸収液を２次的に再生して前記吸収タワーに循環供給して吸収液として再使用させる２次再生段からなる、吸収液再生部と、を含む
ことを特徴とする船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項23】

前記船舶エンジンはＬＮＧ又は低硫黄油を燃料として使用する
請求項２２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項24】

前記排気ガス冷却部は、排気ガス排出管を包む熱交換配管に船内冷却システムから提供される水を循環させて排気ガスを２７℃乃至３３℃の温度に冷却する
請求項２２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項25】

前記吸収液再生部は、
前記２価金属水酸化物水溶液を貯蔵する貯蔵タンクと、
前記吸収タワーから排出されたアンモニウム塩水溶液と前記貯蔵タンクからの２価金属水酸化物水溶液を攪拌機によって攪拌してＮＨ_３（ｇ）と炭酸塩を生成する混合タンク、及び前記混合タンクから溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩を分離する１次フィルタで構成される、前記１次再生段と、
前記１次フィルタによって分離されたアンモニア水又は未反応アンモニウム塩水溶液を貯蔵し、前記貯蔵タンクからの２価金属水酸化物水溶液と未反応アンモニウム塩水溶液を再反応させる１次吸収液貯蔵タンク、前記１次吸収液貯蔵タンクから溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩とアンモニア水を分離する２次フィルタ、及び前記２次フィルタによって分離されるアンモニア水を貯蔵する２次吸収液貯蔵タンクで構成される、前記２次再生段と、を含む
請求項２２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項26】

前記１次吸収液貯蔵タンクの貯蔵容量は、吸収液循環ラインに沿って前記吸収タワーと前記吸収液再生部を循環する吸収液容量の３倍以上である
請求項２５に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項27】

前記１次吸収液貯蔵タンクは前記貯蔵タンクからの２価金属水酸化物水溶液と、前記１次フィルタによって分離されたアンモニア水又は未反応アンモニウム塩水溶液を攪拌して反応させる攪拌機、及び前記攪拌機による反応程度を計測するｐＨセンサを含む
請求項２５に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項28】

前記貯蔵タンクに貯蔵された２価金属水酸化物水溶液は、水と、ＣａＯ又はＭｇＯを反応させて生成されたＣａ（ＯＨ）_２又はＭｇ（ＯＨ）_２である
請求項２５に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項29】

前記２次フィルタによって分離されたアンモニア水若しくは水を前記２次吸収液貯蔵タンクに供給するか、又は総循環水に対して前記混合タンクによって追加的に生成された余剰の水を水タンクに貯蔵して前記貯蔵タンクでの２価金属水酸化物水溶液の生成時にリサイクルする
請求項２５に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項30】

前記吸収タワーは、前記船舶エンジンから排出される排気ガスのＮＯ_Ｘを吸収して除去するＮＯ_Ｘ吸収部をさらに含み、
前記ＣＯ_２除去部は、前記ＮＯ_Ｘが除去され前記排気ガス冷却部によって冷却された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去する
請求項２２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項31】

前記吸収液再生部はＮＨ_３を再生して前記吸収タワーに回帰させて吸収液として再使用させ、
前記ＮＯ_Ｘ吸収部は前記吸収液再生部から供給されるＮＨ_３でＮＯ_Ｘを吸収するか、又は尿素水を使用してＮＯ_Ｘを吸収して除去する
請求項３０に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項32】

前記吸収液製造部は、
水を貯蔵する水タンクと、
前記水タンクからの水供給量を調節する水調節弁と、
高圧のＮＨ_３を貯蔵するＮＨ_３貯蔵所と、
前記水調節弁によって供給される水に前記ＮＨ_３貯蔵所から供給されるＮＨ_３を噴射して吸収液であるアンモニア水を製造して貯蔵するアンモニア水タンクと、
前記アンモニア水タンク内のアンモニア水濃度を測定するｐＨセンサと、
前記アンモニア水タンクから前記２次吸収液貯蔵タンクにアンモニア水を供給するアンモニア水供給ポンプと、を含む
請求項２５に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項33】

前記２次吸収液貯蔵タンクから前記吸収タワーにアンモニア水を循環させるアンモニア水循環ポンプをさらに含む
請求項３２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項34】

前記ＣＯ_２除去部は、
前記吸収液再生部から供給される吸収液を下向きに噴射するアンモニア水噴射ノズルと、
ＣＯ_２と吸収液であるアンモニア水とを接触させてＣＯ_２をＮＨ_４ＨＣＯ_３（ａｑ）に転換させる充填材と、
前記充填材が詰められた吸収塔の区間ごとに多段で形成されてＣＯ_２除去反応による発熱を冷却するクーリングジャケットと、
ＣＯ_２と反応せず外部に排出されるＮＨ_３を捕集するウォータースプレーと、
屈曲する多板形で形成されてアンモニア水を前記充填材方向に回帰させるミスト除去板と、
アンモニア水が液漏れしないように形成された隔壁と、
前記隔壁に囲まれた排気ガス流入孔をカバーする傘形状の遮断板と、を含む
請求項２２に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項35】

前記充填材は多段の蒸留カラムパッキングで構成され、
前記蒸留カラムパッキングの間に溶液再分配器が形成される
請求項３４に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項36】

前記吸収タワーは、
前記ＮＯ_Ｘ吸収部と前記排気ガス冷却部の間に形成されて前記船舶エンジンからの排気ガスの廃熱とボイラ水を熱交換させるＥＧＥをさらに含む
請求項３０に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【請求項37】

請求項２２乃至３６のいずれか一項に記載の船舶の温室効果ガス排出低減装置を具備した
ことを特徴とする船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸収液再生部を２段以上で構成してアンモニア水に残存する未反応アンモニウム塩水溶液を除去してアンモニア水濃度を一定の水準に維持することにより、吸収液の回収率を高めて、温室効果ガス吸収性能が低下することを防止できる、船舶の温室効果ガス排出低減装置及び同装置を具備した船舶に関する。

【0002】

また、本発明は、熱交換方式によって排気ガスを冷却して吸収液の濃度低下を防止し、吸収液再生部を２段以上で構成してアンモニア水に残存する未反応アンモニウム塩水溶液を除去して吸収液の回収率を高めて、温室効果ガス吸収性能が低下することを防止できる、船舶の温室効果ガス排出低減装置及び同装置を具備した船舶に関する。

【背景技術】

【0003】

近年、無分別な化石燃料使用による温室効果ガス排出の影響で地球温暖化現象とそれに関連する環境災害が発生している。

【0004】

これによって、代表的な温室効果ガスである二酸化炭素を放出せず捕集して貯蔵することに関連する一連の技術がＣＣＳ（Ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ Ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ Ｓｔｏｒａｇｅ）技術と呼ばれ最近非常に大きな注目を浴びているが、ＣＣＳ技術のうち化学吸収法（ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）は大規模処理が可能という面からその中でも最も多く商用化された技術である。

【0005】

また、二酸化炭素排出規制はＩＭＯのＥＥＤＩによって規制するが、２０５０年には２００８年の排出量の５０％以上の低減を目標とし、２０３０年にも２００８年の排出量の４０％を低減しなければならず、ＣＯ_２を排出しない、又は排出されたＣＯ_２を捕集する技術が注目を浴びている。

【0006】

ちなみに、二酸化炭素を直接的に捕集及び貯蔵するＣＣＳ技術のうち、ＣＯ_２捕集技術は対象工程のＣＯ_２発生条件に応じて多様なアプローチができるが、現在、代表的な技術は吸収法、吸着法、膜分離法があって、そのうち湿式吸収法は陸上プラントにおいて技術成熟度レベルが高く、ＣＯ_２の大量処理が容易でＣＣＳ技術の商用化に最も近接した捕集技術とされ吸収剤としてはアミン系とアンモニアを主に使用する。

【0007】

一方、前述した二酸化炭素の排出を低減、又は生成された二酸化炭素を捕集する技術は、船舶では商用化された事例がないというのが現状であり、水素やアンモニアを燃料として使用する方法も現在開発中で商業化の段階には至っていないのが現状である。

【0008】

また、船舶エンジンから排出される排出ガスの中の温室効果ガスであるＣＯ_２を吸収液で吸収して環境に影響を与えない物質に転換して排出したり、有用な物質に転換して貯蔵し、吸収液の濃度変化による吸収性能低下を防止できる、技術を船舶に適用する必要性が提起される。

【0009】

また、ＳＯ_Ｘの発生量が少ない又は発生しないようにＬＮＧ又は低硫黄油を燃料として使用する船舶に対して船舶エンジンから排出される排出ガスの中のＣＯ_２を吸収液で吸収して環境に影響を与えない物質に転換して排出したり、有用な物質に転換して貯蔵し、海水による排気ガス冷却による吸収液の濃度低下を防止して吸収液の繰り返される循環による濃度変化による吸収性能低下を防止できる、技術を船舶に適用する必要性が提起される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の思想が成し遂げようとする技術的課題は、吸収液再生部を２段以上で構成してアンモニア水に残存する未反応アンモニウム塩水溶液を除去してアンモニア水濃度を一定の水準に維持することにより、吸収液の回収率を高めて、温室効果ガス吸収性能が低下することを防止できる、船舶の温室効果ガス排出低減装置及び同装置を具備した船舶を提供することにある。

【0011】

また、本発明の思想が成し遂げようとする技術的課題は、熱交換方式によって排気ガスを冷却して吸収液の濃度低下を防止し、吸収液再生部を２段以上で構成してアンモニア水に残存する未反応アンモニウム塩水溶液を除去して吸収液の回収率を高めて、温室効果ガス吸収性能が低下することを防止できる、船舶の温室効果ガス排出低減装置及び同装置を具備した船舶を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前述の目的を達成するために、本発明は、海水を供給する海水供給部と、高濃度ＣＯ_２吸収液を製造して供給する吸収液製造部と、船舶エンジンから排出される排気ガスを前記海水供給部から供給された海水と反応させて冷却し、前記冷却された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去するＣＯ_２除去部が形成された、吸収タワーと、前記吸収タワーから排出されたアンモニウム塩水溶液を２価金属水酸化物水溶液と反応させて吸収液を一次的に再生する１次再生部、及び前記１次再生部からの未反応アンモニウム塩水溶液に２価金属水酸化物水溶液を追加的に反応させて高濃度吸収液を２次的に再生して前記吸収タワーに循環供給して吸収液として再使用させる２次再生部からなる、吸収液再生部と、を含む、船舶の温室効果ガス排出低減装置を提供する。

【0013】

また、前記吸収液再生部は、前記２価金属水酸化物水溶液を貯蔵する貯蔵タンクと、前記吸収タワーから排出されたアンモニウム塩水溶液と２価金属水酸化物水溶液を攪拌機によって攪拌してＮＨ_３（ｇ）と炭酸塩を生成する混合タンク、及び前記混合タンクから溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩を分離する１次フィルタで構成される、前記１次再生部と、前記１次フィルタによって分離されたアンモニア水又は未反応アンモニウム塩水溶液を貯蔵し、前記貯蔵タンクからの２価金属水酸化物水溶液と未反応アンモニウム塩水溶液を再反応させる１次吸収液貯蔵タンク、前記１次吸収液貯蔵タンクから溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩と高濃度アンモニア水を分離する２次フィルタ、及び前記２次フィルタによって分離される高濃度アンモニア水を貯蔵する２次吸収液貯蔵タンクで構成される、２次再生部と、を含むことができる。

【0014】

また、前記１次吸収液貯蔵タンクの貯蔵容量は前記吸収タワーと前記吸収液再生部を循環する吸収液容量の３倍以上であり得る。

【0015】

また、前記１次吸収液貯蔵タンクは前記２価金属水酸化物水溶液と、前記１次フィルタによって分離されたアンモニア水又は未反応アンモニウム塩水溶液を攪拌して反応させる攪拌機、及び前記攪拌機による反応程度を計測するｐＨセンサを含むことができる。

【0016】

また、前記貯蔵タンクに貯蔵された２価金属水酸化物水溶液は、清水と、ＣａＯ又はＭｇＯを反応させて生成されたＣａ（ＯＨ）_２又はＭｇ（ＯＨ）_２であり得る。

【0017】

また、前記２次フィルタによって分離されたアンモニア水若しくは清水を前記２次吸収液貯蔵タンクに供給するか、又は総循環清水に対して前記混合タンクによって追加的に生成された余剰の清水を清水タンクに貯蔵して前記貯蔵タンクでの２価金属水酸化物水溶液の生成時にリサイクルできる。

【0018】

また、前記吸収タワーは、前記船舶エンジンから排出される排気ガスを前記海水供給部から供給された海水と反応させて冷却しながらＳＯ_Ｘを溶解させて除去するＳＯ_Ｘ吸収部をさらに含み、前記ＣＯ_２除去部は、前記ＳＯ_Ｘが除去された排気ガスを前記海水供給部から供給された海水と反応させて冷却し、前記冷却された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去できる。

【0019】

また、前記吸収タワーは、前記船舶エンジンから排出される排気ガスのＮＯ_Ｘを吸収して除去するＮＯ_Ｘ吸収部をさらに含み、前記ＣＯ_２除去部は、前記ＮＯ_Ｘが除去された排気ガスを前記海水供給部から供給された海水と反応させて冷却し、前記冷却された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去できる。

【0020】

また、前記吸収タワーは、前記船舶エンジンから排出される排気ガスのＮＯ_Ｘを吸収して除去するＮＯ_Ｘ吸収部と、前記ＮＯ_Ｘが除去された排気ガスを前記海水供給部から供給された海水と反応させて冷却しながらＳＯ_Ｘを溶解させて除去するＳＯ_Ｘ吸収部と、前記ＳＯ_Ｘが除去された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去する前記ＣＯ_２除去部と、が順に積層形成され得る。

【0021】

また、前記吸収液再生部によって再生されたＮＨ_３を前記吸収タワーに回帰させて吸収液に転換させて再使用させ、前記ＮＯ_Ｘ吸収部は前記吸収液再生部によって再生されたＮＨ_３を供給されてＮＨ_３でＮＯ_Ｘを吸収するか、又は尿素水を使用してＮＯ_Ｘを吸収できる。

【0022】

また、前記海水供給部は、船外からシーチェストを介して海水を供給されて前記ＳＯ_Ｘ吸収部にポンピングする海水ポンプと、排気ガスの量に応じて前記海水ポンプから前記ＳＯ_Ｘ吸収部に供給される海水の噴射量を調節する海水調節弁と、を含むことができる。

【0023】

また、前記吸収液製造部は、清水を貯蔵する清水タンクと、前記清水タンクから清水を供給する清水調節弁と、高圧のＮＨ_３を貯蔵するＮＨ_３貯蔵所と、前記清水調節弁によって供給される清水に前記ＮＨ_３貯蔵所から供給されるＮＨ_３を噴射して吸収液である高濃度アンモニア水を製造して貯蔵するアンモニア水タンクと、前記アンモニア水タンク内のアンモニア水濃度を測定するｐＨセンサと、前記アンモニア水タンクから前記２次吸収液貯蔵タンクにアンモニア水を供給するアンモニア水供給ポンプと、を含むことができる。

【0024】

前記２次吸収液貯蔵タンクから前記吸収タワーにアンモニア水を循環させるアンモニア水循環ポンプをさらに含むことができる。

【0025】

また、前記ＳＯ_Ｘ吸収部は、前記海水供給部から供給される海水を下向きに噴射する多段の海水噴射ノズルと、洗浄水が逆流しないようにする、隔壁形状の排気ガス流入管又は前記排気ガス流入管をカバーする傘形状の遮断板と、を含むことができる。

【0026】

また、前記海水噴射ノズル下部に、排気ガスが通過する流路が形成された多孔性上板が多段でそれぞれ形成されて、海水と排気ガスが接触できる。

【0027】

また、前記海水噴射ノズル下部に、海水と排気ガスを接触させる充填材が詰められた吸収塔が形成されて、海水がＳＯ_Ｘを溶解させることができる。

【0028】

また、前記ＣＯ_２除去部は、前記吸収液再生部から供給される吸収液を下向きに噴射するアンモニア水噴射ノズルと、ＣＯ_２と吸収液であるアンモニア水とを接触させてＣＯ_２をＮＨ_４ＨＣＯ_３（ａｑ）に転換させる充填材と、前記充填材が詰められた吸収塔の区間ごとに多段で形成されてＣＯ_２除去反応による発熱を冷却するクーリングジャケットと、ＣＯ_２と反応せず外部に排出されるＮＨ_３を捕集するウォータースプレーと、屈曲する多板形で形成されてアンモニア水を前記充填材方向に回帰させるミスト除去板と、アンモニア水が逆流しないように形成された隔壁と、前記隔壁に囲まれた排気ガス流入孔をカバーする傘形状の遮断板と、を含むことができる。

【0029】

また、前記充填材は単位体積あたり接触面的が大きく設計された多段の蒸留カラムパッキングで構成され、前記蒸留カラムパッキングの間に溶液再分配器が形成され得る。

【0030】

また、前記吸収タワーは、前記ＮＯ_Ｘ吸収部と前記ＳＯ_Ｘ吸収部の間に形成されて前記船舶エンジンの廃熱とボイラ水を熱交換させるＥＧＥをさらに含むことができる。

【0031】

また、前記吸収タワーから排出される洗浄水を貯蔵する洗浄水タンク、前記洗浄水タンクに移送ポンプによって移送された洗浄水の船外排出条件を充足するように濁度を調節するフィルタリングユニットとｐＨ調節のための中和剤注入ユニットを具備する水処理装置、及び固形の排出物を分離貯蔵するスラッジ貯蔵タンクで構成される、排出部をさらに含むことができる。

【0032】

一方、本発明は、前述した船舶の温室効果ガス排出低減装置を具備した船舶を提供できる。

【0033】

前述した他の目的を達成するために、本発明は、船舶エンジンから排出される排気ガスを冷却する排気ガス冷却部と、高濃度ＣＯ_２吸収液を製造して供給する吸収液製造部と、前記排気ガス冷却部によって冷却された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去するＣＯ_２除去部が形成された、吸収タワーと、前記吸収タワーから排出されたアンモニウム塩水溶液を２価金属水酸化物水溶液と反応させて吸収液を一次的に再生する１次再生段、及び前記１次再生段からの未反応アンモニウム塩水溶液に２価金属水酸化物水溶液を追加的に反応させて高濃度吸収液を２次的に再生して前記吸収タワーに循環供給して吸収液として再使用させる２次再生段からなる、吸収液再生部と、を含む、船舶の温室効果ガス排出低減装置を提供する。

【0034】

また、前記船舶エンジンはＬＮＧ又は低硫黄油を燃料として使用することができる。

【0035】

船舶の温室効果ガス排出低減装置。

【0036】

また、前記排気ガス冷却部は、排気ガス排出管を包む熱交換配管に船内冷却システムから提供される清水を循環させて排気ガスを２７℃乃至３３℃の温度に冷却できる。

【0037】

また、前記吸収液再生部は、前記２価金属水酸化物水溶液を貯蔵する貯蔵タンクと、前記吸収タワーから排出されたアンモニウム塩水溶液と前記貯蔵タンクからの２価金属水酸化物水溶液を攪拌機によって攪拌してＮＨ_３（ｇ）と炭酸塩を生成する混合タンク、及び前記混合タンクから溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩を分離する１次フィルタで構成される、前記１次再生段と、前記１次フィルタによって分離されたアンモニア水又は未反応アンモニウム塩水溶液を貯蔵し、前記貯蔵タンクからの２価金属水酸化物水溶液と未反応アンモニウム塩水溶液を再反応させる１次吸収液貯蔵タンク、前記１次吸収液貯蔵タンクから溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩と高濃度アンモニア水を分離する２次フィルタ、及び前記２次フィルタによって分離される高濃度アンモニア水を貯蔵する２次吸収液貯蔵タンクで構成される、前記２次再生段と、を含むことができる。

【0038】

また、前記１次吸収液貯蔵タンクの貯蔵容量は、吸収液循環ラインに沿って前記吸収タワーと前記吸収液再生部を循環する吸収液容量の３倍以上であり得る。

【0039】

また、前記１次吸収液貯蔵タンクは前記貯蔵タンクからの２価金属水酸化物水溶液と、前記１次フィルタによって分離されたアンモニア水又は未反応アンモニウム塩水溶液を攪拌して反応させる攪拌機、及び前記攪拌機による反応程度を計測するｐＨセンサを含むことができる。

【0040】

また、前記貯蔵タンクに貯蔵された２価金属水酸化物水溶液は、清水と、ＣａＯ又はＭｇＯを反応させて生成されたＣａ（ＯＨ）_２又はＭｇ（ＯＨ）_２であり得る。

【0041】

また、前記２次フィルタによって分離されたアンモニア水若しくは清水を前記２次吸収液貯蔵タンクに供給するか、又は総循環清水に対して前記混合タンクによって追加的に生成された余剰の清水を清水タンクに貯蔵して前記貯蔵タンクでの２価金属水酸化物水溶液の生成時にリサイクルできる。

【0042】

また、前記吸収タワーは、前記船舶エンジンから排出される排気ガスのＮＯ_Ｘを吸収して除去するＮＯ_Ｘ吸収部をさらに含み、前記ＣＯ_２除去部は、前記ＮＯ_Ｘが除去され前記排気ガス冷却部によって冷却された排気ガスと前記吸収液製造部からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去できる。

【0043】

また、前記吸収液再生部はＮＨ_３を再生して前記吸収タワーに回帰させて吸収液として再使用させ、前記ＮＯ_Ｘ吸収部は前記吸収液再生部から供給されるＮＨ_３でＮＯ_Ｘを吸収するか、又は尿素水を使用してＮＯ_Ｘを吸収して除去できる。

【0044】

また、前記吸収液製造部は、清水を貯蔵する清水タンクと、前記清水タンクからの清水供給量を調節する清水調節弁と、高圧のＮＨ_３を貯蔵するＮＨ_３貯蔵所と、前記清水調節弁によって供給される清水に前記ＮＨ_３貯蔵所から供給されるＮＨ_３を噴射して吸収液である高濃度アンモニア水を製造して貯蔵するアンモニア水タンクと、前記アンモニア水タンク内のアンモニア水濃度を測定するｐＨセンサと、前記アンモニア水タンクから前記２次吸収液貯蔵タンクにアンモニア水を供給するアンモニア水供給ポンプと、を含むことができる。

【0045】

また、前記２次吸収液貯蔵タンクから前記吸収タワーにアンモニア水を循環させるアンモニア水循環ポンプをさらに含むことができる。

【0046】

また、前記ＣＯ_２除去部は、前記吸収液再生部から供給される吸収液を下向きに噴射するアンモニア水噴射ノズルと、ＣＯ_２と吸収液であるアンモニア水とを接触させてＣＯ_２をＮＨ_４ＨＣＯ_３（ａｑ）に転換させる充填材と、前記充填材が詰められた吸収塔の区間ごとに多段で形成されてＣＯ_２除去反応による発熱を冷却するクーリングジャケットと、ＣＯ_２と反応せず外部に排出されるＮＨ_３を捕集するウォータースプレーと、屈曲する多板形で形成されてアンモニア水を前記充填材方向に回帰させるミスト除去板と、アンモニア水が液漏れしないように形成された隔壁と、前記隔壁に囲まれた排気ガス流入孔をカバーする傘形状の遮断板と、を含むことができる。

【0047】

また、前記充填材は単位体積あたり接触面的が大きく設計された多段の蒸留カラムパッキングで構成され、前記蒸留カラムパッキングの間に溶液再分配器が形成され得る。

【0048】

また、前記吸収タワーは、前記ＮＯ_Ｘ吸収部と前記排気ガス冷却部の間に形成されて前記船舶エンジンからの排気ガスの廃熱とボイラ水を熱交換させるＥＧＥをさらに含むことができる。

【0049】

一方、本発明は、前述した船舶の温室効果ガス排出低減装置を具備した船舶を提供できる。

【発明の効果】

【0050】

本発明によれば、吸収液再生部を２段以上で構成してアンモニア水に残存する未反応アンモニウム塩水溶液を除去してアンモニア水濃度を一定の水準に維持することにより、吸収液の回収率を高めて、温室効果ガス吸収性能が低下することを防止できる効果がある。

【0051】

また、加圧システムを適用して高濃度吸収液の自然蒸発による吸収液の損失を防止できる効果がある。

【0052】

さらには、ＩＭＯ温室効果ガス排出規制を充足させるように環境に影響を与えない物質に転換して分離排出するか、又は有用な物質に転換して貯蔵し、ＮＨ_３を再生して比較的高価のＮＨ_３の消耗を最小化し、フィルタ後段部の容量の大きさを減らすことができ、温室効果ガスを自然状態で存在する炭酸塩の形態で貯蔵して海上排出を可能とし、ＮＨ_３再生時に残存するＳＯ_Ｘによる副反応を除去してＮＨ_３の損失を最小化し、アンモニア回収時に不純物が含まれないようにすることができる効果がある。

【0053】

また、本発明によれば、熱交換方式によって排気ガスを冷却して吸収液の濃度低下を防止して、温室効果ガス吸収性能が低下することを防止できる効果がある。

【0054】

また、吸収液再生部を２段以上で構成してアンモニア水に残存する未反応アンモニウム塩水溶液を除去して吸収液の回収率を高め、加圧システムを適用して高濃度吸収液のＮＨ_３自然蒸発による吸収液の損失を防止して、温室効果ガス吸収性能が低下することを防止できる効果がある。

【0055】

さらには、ＩＭＯ温室効果ガス排出規制を充足させるように環境に影響を与えない物質に転換して分離排出するか、又は有用な物質に転換して貯蔵し、ＮＨ_３を再生して比較的高価のＮＨ_３の消耗を最小化し、フィルタ後段部の容量の大きさを減らすことができ、温室効果ガスを自然状態で存在する炭酸塩の形態で貯蔵して海上排出を可能とし、ＮＨ_３再生時に残存するＮＯ_Ｘ又はＳＯ_Ｘによる副反応を除去してＮＨ_３の損失を最小化し、アンモニア回収時に不純物が含まれないようにすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0056】

【図1】本発明の実施例による船舶の温室効果ガス排出低減装置の概略的な構成を示す図である。

【図2】図１の船舶の温室効果ガス排出低減装置を具現したシステム回路図を示す図である。

【図3】図２の船舶の温室効果ガス排出低減装置の海水供給部を分離して示した図である。

【図4】図２の船舶の温室効果ガス排出低減装置の吸収液製造部と吸収液再生部を分離して示した図である。

【図5】図２の船舶の温室効果ガス排出低減装置の吸収タワーを分離して示した図である。

【図6】図５の吸収タワーのＳＯ_Ｘ吸収部を分離して示した図である。

【図7】図２の船舶の温室効果ガス排出低減装置の蒸気生成部及び排出部を分離して示した図である。

【図8】図２の船舶の温室効果ガス排出低減装置に適用される多様な充填材を例示した図である。

【図9】図２の船舶の温室効果ガス排出低減装置に適用されるアンモニア水噴射ノズルを例示した図である。

【図10】本発明の他の実施例による船舶の温室効果ガス排出低減装置の概略的な構成を示す図である。

【図11】図１０の他の実施例による船舶の温室効果ガス排出低減装置を具現したシステム回路図を示す図である。

【図12】図１１の他の実施例による船舶の温室効果ガス排出低減装置の排気ガス冷却部と吸収タワーを分離して示した図である。

【図13】図１１の他の実施例による船舶の温室効果ガス排出低減装置の吸収液製造部と吸収液再生部を分離して示した図である。

【図14】図１１の他の実施例による船舶の温室効果ガス排出低減装置の蒸気生成部を分離して示した図である。

【図15】図１１の他の実施例による船舶の温室効果ガス排出低減装置に適用される多様な充填材を例示した図である。

【図16】図１１の他の実施例による船舶の温室効果ガス排出低減装置に適用されるアンモニア水噴射ノズルを例示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0057】

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は、様々な異なる形態で具現されることができ、ここで説明する実施例に限定されない。

【0058】

図１を参照すると、本発明の一実施例による船舶の温室効果ガス排出低減装置は、海水を供給する海水供給部１１０と、高濃度ＣＯ_２吸収液を製造して供給する吸収液製造部１２０と、船舶エンジン１０から排出される排気ガスを海水供給部１１０から供給された海水と反応させて冷却し、冷却された排気ガスと吸収液製造部１２０からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去するＣＯ_２除去部１３１が形成された、吸収タワー１３０と、吸収タワー１３０から排出されたアンモニウム塩水溶液を２価金属水酸化物水溶液と反応させて吸収液を一次的に再生する１次再生部１４０、及び１次再生部１４０からの未反応アンモニウム塩水溶液に２価金属水酸化物水溶液を反応させて高濃度吸収液を２次的に再生して吸収タワー１３０に循環供給して吸収液として再使用させる２次再生部１５０からなる、吸収液再生部と、を含むことで、吸収液の回収率を高めて一定の濃度に維持して吸収性能低下を防止することを要旨とする。

【0059】

ここで、主エンジン又は発電用エンジンとして用いられる船舶エンジンの種類及び仕様（低圧エンジン又は高圧エンジン）、船舶エンジンに供給される燃料の種類（ＨＦＯ、ＭＤＯ、ＬＮＧ、ＭＧＯ、ＬＳＭＧＯ、アンモニア等）によって吸収タワーは、ＣＯ_２除去部の他にも、ＮＯ_Ｘ吸収部又はＳＯ_Ｘ吸収部を選択的に含むか、又はすべて含むように構成されることができる。

【0060】

特に、船舶エンジンの燃料として低硫黄油（ＬＳＭＧＯ）を使用する場合、排気ガスの冷却とＳＯ_Ｘの溶解による吸収除去を同時に遂行できるＳＯ_Ｘ吸収部を追加的に具備できる。

【0061】

以下、吸収タワーにＮＯ_Ｘ吸収部、ＳＯ_Ｘ吸収部、ＣＯ_２除去部が順に積層形成された実施例を記述するが、これに限定されず、前述のようにＮＯ_Ｘ吸収部及び／又はＳＯ_Ｘ吸収部は船舶エンジンと燃料の種類によって具備するか否かを決定できる。

【0062】

以下、図１乃至図９を参照して、前述した船舶の温室効果ガス排出低減装置の構成を具体的に詳述すると次のとおりである。

【0063】

まず、海水供給部１１０は海水を吸収タワー１３０に供給して排気ガスの温度を下げて吸収液によるＣＯ_２吸収を円滑にする。

【0064】

具体的には、海水供給部１１０は、図２及び図３に示すように、船外からシーチェスト（ｓｅａ ｃｈｅｓｔ）（図示せず）を介して海水を吸入して供給されて吸収タワー１３０のＳＯ_Ｘ吸収部１３２にポンピングする海水ポンプ１１１と、排気ガスの量に応じてＳＯ_Ｘ吸収部１３２に供給される海水の噴射量を調節する海水調節弁１１２と、で構成されることができる。ここで、海水ポンプ１１１は船外から海水を吸入する吸引ポンプ（ｓｕｃｔｉｏｎ ｐｕｍｐ）と海水をＳＯ_Ｘ吸収部１３２にポンピングして移送する海水移送ポンプに分離して構成されることもできる。

【0065】

ちなみに、船舶の接岸時又は航海時によって、水深に応じて上部の海水を吸入するハイ（ｈｉｇｈ）シーチェスト又は下部の海水を吸入するロー（ｌｏｗ）シーチェストから海水ポンプ１１１に選択的に供給できる。すなわち、船舶の接岸時には下部の海水に比べて上部の海水の方が清潔なのでハイシーチェストを使用し、船舶の航海時には上部の海水に比べて下部の海水の方が清潔なのでローシーチェストを使用することができる。

【0066】

ここで、海水調節弁１１２は海水の流量を調節する手動操作型ダイヤフラム弁又はソレノイド型弁であり得るが、これに限定されず、排気ガスの量に応じて海水噴射ノズル１３２ａを通して海水噴射量を調節できるものであれば、いかなる形態の弁でも適用可能である。

【0067】

次に、吸収液製造部１２０は下記の化学式１のように清水（ｆｒｅｓｈ ｗａｔｅｒ）とＮＨ_３を反応させて高濃度ＣＯ_２吸収液である高濃度アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ（ａｑ））を製造して２次吸収液貯蔵タンク１５３を経て吸収タワー１３０に供給する。

【0068】

【化1】

【0069】

具体的には、図２及び図４に示すように、吸収液製造部１２０は、清水を貯蔵する清水タンク（図示せず）、清水タンクから清水をアンモニア水タンク１２３に供給する清水調節弁１２１、高圧のＮＨ_３を貯蔵するＮＨ_３貯蔵所１２２、清水調節弁１２１によって供給される清水にＮＨ_３貯蔵所１２２から供給されるＮＨ_３を噴射して高濃度アンモニア水を製造して貯蔵するアンモニア水タンク１２３、アンモニア水タンク１２３内のアンモニア水濃度を測定するｐＨセンサ１２４、及びアンモニア水タンク１２３から２次吸収液貯蔵タンク１５３に高濃度アンモニア水を供給するアンモニア水供給ポンプ１２５で構成されることができる。

【0070】

吸収タワー１３０と吸収液再生部を循環するアンモニア水は運転を繰り返すうちに濃度が変化するが、例えば、ＮＯ_Ｘ吸収部１３３にＮＨ_３が供給されてＮＯ_Ｘ吸収除去に使用されるか、吸収タワー１３０を通過して排気ガスとともにＮＨ_３が排出されて、アンモニア水の濃度が低くなり、濃度が低くなる場合は、吸収液製造部１２０は高濃度のアンモニア水をアンモニア水循環ラインＡ（図１参照）に供給して、低くなったアンモニア水濃度を補償して設計されたアンモニア水濃度に一定に維持させることができる。

【0071】

一方、高濃度アンモニア水は同一温度で低濃度アンモニア水に比べてＮＨ_３（ｇ）の分圧（ｐａｒｔｉａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が高いので、大気圧状態では相対的にＮＨ_３の蒸発が起きやすいので損失が増加する。よって、高濃度アンモニア水を貯蔵するためには溶解度が高くＮＨ_３（ｇ）の蒸気圧が低くなるように温度を下げて加圧システム下で運転しなければならない。

【0072】

すなわち、ＮＨ_３（ｇ）が大気中に蒸発損失する現象を防止するためにアンモニア水タンク１２３内に一定の圧力の圧縮空気を注入して、アンモニア水タンク１２３内の圧力を高い状態で維持してＮＨ_３の蒸発損失を防止できる。

【0073】

例えば、ＮＨ_３は－３４℃、８．５ｂａｒで液体状態で貯蔵が可能なので船内で利用可能な７ｂａｒ圧縮空気を使用してアンモニア水タンク１２３内部を一定の圧力に維持して、５０％濃度のアンモニア水をアンモニア水タンク１２３に貯蔵することができる。

【0074】

また、アンモニア水タンク１２３の過圧防止のための安全弁（ｓａｆｅｔｙ ｖａｌｖｅ）１２３ａが設置されることができる。

【0075】

次に、吸収タワー１３０には船舶エンジン１０から排出される排気ガスを海水供給部１１０から供給された海水と反応させて冷却し、冷却された排気ガスのＣＯ_２と吸収液製造部１２０からの吸収液であるアンモニア水を反応させて下記の化学式２のようにＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液（ＮＨ_４ＨＣＯ_３（ａｑ））に転換してＣＯ_２を除去するＣＯ_２除去部１３１が形成される。

【0076】

【化2】

【0077】

具体的には、ＣＯ_２除去部１３１は、図３に示すように、２次吸収液貯蔵タンク１５３から供給されるアンモニア水を下向きに噴射するアンモニア水噴射ノズル１３１ａ、排気ガスのＣＯ_２と吸収液であるアンモニア水とを接触させてＣＯ_２をＮＨ_４ＨＣＯ_３（ａｑ）に転換させる充填材１３１ｂ、充填材１３１ｂが詰められた吸収塔の区間ごとに多段で形成されてＣＯ_２吸収反応による発熱を冷却するクーリングジャケット（ｃｏｏｌｉｎｇ ｊａｃｋｅｔ）（図示せず）、ＣＯ_２と反応せず外部に排出されるＮＨ_３を捕集するウォータースプレー１３１ｃ、屈曲する多板形で形成されてアンモニア水噴射ノズル１３１ａによる噴射時に飛散されるアンモニア水を充填材１３１ｂ方向に回帰させるミスト除去板１３１ｄ、充填材１３１ｂを通過したアンモニア水がＳＯ_Ｘ吸収部１３２に逆流しないように形成された隔壁１３１ｅ、及び隔壁１３１ｅに囲まれた排気ガス流入孔をカバーする傘形状の遮断板１３１ｆで構成されることができる。

【0078】

ここで、クーリングジャケットは物質伝達が最も円滑な３０℃乃至５０℃に冷却してＣＯ_２吸収率を一定の水準に維持しながらＮＨ_３が気化して消失されないようにすることができる。

【0079】

一方、ＣＯ_２除去部１３１は排気ガスとＮＨ_３との接触面的を増やしながらもエンジンスペックで要求される排気管の許容圧力降下（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ）内で運転されるように多様な形態が考慮され得るが、例えば、充填材１３１ｂは単位体積あたり接触面的が大きく設計された多段の蒸留カラムパッキングで構成され、単位面積あたり接触面積と気体の圧力降下とフラッディング速度とを考慮して図８に例示したような吸収工程に適した蒸留カラムパッキングを選定でき、図９に例示したようにアンモニア水噴射ノズル１３１ａはラダーパイプ（ｌａｄｄｅｒ ｐｉｐｅ）形状（ａ）又はスプレー形状（ｂ）で構成されることができる。

【0080】

また、アンモニア水は充填材１３１ｂを下向きに通過し排気ガスは充填材１３１ｂを上向きに通過して接触するようになりチャネリング現象を防止するために蒸留カラムパッキングの間に溶液再分配器（図示せず）が形成され得る。

【0081】

また、ミスト除去板１３１ｄは飛散したアンモニア水が屈曲した多板に粘着されて液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）が大きくなるようにして自重によって充填材１３１ｂ方向に排液されるように（ｄｒａｉｎ）する。

【0082】

一方、ＬＮＧを燃料として使用する場合はＳＯ_Ｘの発生量が無いことができるが、船舶エンジン１０が低硫黄油を燃料として使用する場合は吸収タワー１３０はＳＯ_Ｘ吸収部１３２を追加的に具備することもできる。

【0083】

すなわち、ＳＯ_Ｘ吸収部１３２は船舶エンジン１０から排出される排気ガスを海水供給部１１０から供給された海水と反応させて冷却しながらＳＯ_Ｘを溶解させて除去し、ＣＯ_２除去部１３１はＳＯ_Ｘが除去された排気ガスを海水供給部１１０から供給された海水と反応させて冷却し、冷却された排気ガスと吸収液製造部１２０からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を吸収除去できる。

【0084】

具体的には、ＳＯ_Ｘ吸収部１３２は海水と一次的に接触するセクションであって、図３及び図６に示すように、海水供給部１１０から供給される海水を下向きに噴射してＳＯ_Ｘを溶解させてスート（ｓｏｏｔ）の粉塵を除去する多段の海水噴射ノズル１３２ａ、及び洗浄水が逆流しないようにする、隔壁形状の排気ガス流入管１３２ｂ又は排気ガス流入管１３２ｂをカバーする傘形状の遮断板１３２ｃを含むことができる。

【0085】

一方、海水噴射ノズル１３２ａ又は別途のクーリングジャケット（図示せず）によって排気ガスの温度をＣＯ_２除去部１３１で要求される２７℃乃至３３℃、好ましくは、３０℃前後に冷却できるが、図６の（ａ）に示すように、海水噴射ノズル１３２ａ下部に、排気ガスが通過する流路が形成された多孔性上板１３２ｄが多段でそれぞれ形成されて、海水と排気ガスを円滑に接触させるか、又は図６の（ｂ）に示すように、海水噴射ノズル１３２ａ下部に、海水と排気ガスを接触させる充填材が詰められた吸収塔１３２ｅがそれぞれ形成されて、海水がＳＯ_Ｘを溶解させるようにすることもできる。

【0086】

一方、ＳＯ_Ｘの溶解度をさらに上げるためにアルカリイオンを形成する化合物、例えばＮａＯＨ又はＭｇＯの塩基性薬品をＳＯ_Ｘ吸収部１３２に供給される海水に投入する閉ループ系（ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ ｓｙｓｔｅｍ）で構成できる。

【0087】

ちなみに、閉ループ系は追加的な塩基性薬品消耗を伴うが循環する海水の量が少ない長所があり、海水のみを噴射して溶解されたＳＯ_Ｘを船外に排出する開ループ系（ｏｐｅｎ ｌｏｏｐ ｓｙｓｔｅｍ）は追加的な塩基性薬品の消耗がなく簡素な長所があり、かかる長所を最大化するために開ループ及び閉ループを結合したハイブリッドシステムで構成することもできる。

【0088】

よって、ＳＯ_Ｘ吸収部１３２によってＳＯ_Ｘを先に除去した後に続いてＣＯ_２除去部１３１によってＣＯ_２を除去させることで、ＳＯ_Ｘの溶解度が大きいため、Ｎａ_２ＳＯ_３などの化合物に先に変化することにより、ＳＯ_Ｘの溶解がすべて行われるまではＣＯ_２の除去が難しい問題点を解決してＣＯ_２の溶解度及びＣＯ_２の除去効率性を向上させることができる。

【0089】

ここで、ＳＯ_Ｘ吸収部１３２によってＳＯ_Ｘを吸収して排出部１７０に排液される洗浄水にはＳＯ_３ ^－、ＳＯ_４ ^２－、スート、ＮａＳＯ_３、ＮａＳＯ_４、ＭｇＣＯ_３、ＭｇＳＯ_４及びその他のイオン化合物が共に含まれている。

【0090】

一方、上記の通り、吸収タワー１３０は、船舶エンジン１０から排出される排気ガスのＮＯ_Ｘを吸収して除去するＮＯ_Ｘ吸収部１３３をさらに含み、ＮＯ_Ｘが除去された排気ガスを海水供給部１１０から供給された海水と反応させて冷却して冷却された排気ガスと吸収液製造部１２０からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去できる。

【0091】

すなわち、吸収タワー１３０は船舶エンジン１０から排出される排気ガスのＮＯ_Ｘを吸収して除去するＮＯ_Ｘ吸収部１３３と、ＮＯ_Ｘが除去された排気ガスを海水と反応させて冷却しながらＳＯ_Ｘを溶解させて除去するＳＯ_Ｘ吸収部１３２と、ＳＯ_Ｘが除去された排気ガスと吸収液製造部１２０から供給されたアンモニア水を反応させてＣＯ_２をＮＨ_４ＨＣＯ_３（ａｑ）に転換してＣＯ_２を除去するＣＯ_２除去部１３１と、が垂直方向に積層形成され、ＮＯ_ＸとＳＯ_ＸとＣＯ_２を順に吸収して除去する。

【0092】

これにより、ＣＯ_２除去部１３１は前もってＮＯ_ＸとＳＯ_Ｘが除去された排気ガスとアンモニア水を反応させて除去することで、ＣＯ_２除去工程中にＮＯ_ＸとＳＯ_Ｘによる副反応が発生しないので不純物の発生を最小化することができ、後続の工程で不純物の少ないＮＨ_４ＨＣＯ_３を得ることができる。

【0093】

ここで、吸収タワー１３０は、ＣＯ_２除去部１３１とＳＯ_Ｘ吸収部１３２とＮＯ_Ｘ吸収部１３３と後述するＥＧＥ１３４を含んで構成されるが、それぞれ個別モジュールとして構成されてモジュール化して結合して構成されることもでき、単一のタワーの形態に統合して構成されることもでき、吸収タワー１３０自体は単一タワー又は複数のタワーにグループ化して構成されることもできる。

【0094】

具体的には、ＮＯ_Ｘ吸収部１３３はＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｒｅａｃｔｏｒ）であって、図５に示すように、１次再生部１４０からブロア１３３ａ又は圧縮機を通して第１ＮＨ_３噴射ノズル１３３ｂにＮＨ_３を直接供給するか、又はＮＨ_３の不足時には尿素水貯蔵タンク１３３ｃの尿素水（ＵＲＥＡ）を尿素水供給ポンプ１３３ｄを通して第２ＮＨ_３噴射ノズル１３３ｅに供給されて不足分を補償するように代替することもできる。

【0095】

一方、尿素水を分解するとＮＨ_３とＣＯ_２が発生するので、ＮＨ_３を直接供給してＣＯ_２発生量を減らすことが好ましい場合がある。

【0096】

また、吸収タワー１３０は、ＮＯ_Ｘ吸収部１３３とＳＯ_Ｘ吸収部１３２の間に形成されて船舶エンジン１０の廃熱とボイラ水を熱交換させるＥＧＥ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ）１３４をさらに含むことができる。

【0097】

次に、吸収液再生部はＮＨ_３を再生して吸収タワー１３０に回帰させてＣＯ_２吸収液として再使用させ、ＣＯ_２をＣａＣＯ_３（ｓ）又はＭｇＣＯ_３（ｓ）の形態で貯蔵若しくは船外排出させるか、又はＮＯ_Ｘ吸収部１３３に供給してＮＨ_３でＮＯ_Ｘを吸収させることができる。

【0098】

すなわち、吸収液再生部は吸収タワー１３０から排出されたアンモニウム塩水溶液を２価金属水酸化物水溶液と反応させて吸収液を一次的に再生する１次再生部１４０と、１次再生部１４０からの未反応アンモニウム塩水溶液に２価金属水酸化物水溶液を反応させて高濃度吸収液を２次的に再生して吸収タワー１３０に循環供給して吸収液として再使用させる２次再生部１５０と、からなり、吸収液の回収率を高めて一定の濃度に維持して、上記と同様に、ＮＯ_Ｘ吸収部１３３にＮＨ_３が供給されてＮＯ_Ｘ吸収除去に使用されるか、吸収タワー１３０を通過して排気ガスとともにＮＨ_３が排出されて、アンモニア水の濃度が低くなり、吸収性能が低下することを有効に防止できる。

【0099】

具体的には、吸収液再生部は、図４に示すように、２価金属水酸化物水溶液を貯蔵する貯蔵タンク１４１と、吸収タワーから排出されたアンモニウム塩水溶液と２価金属水酸化物水溶液を攪拌機によって攪拌して下記の化学式３のようにＮＨ_３（ｇ）と炭酸塩を生成する混合タンク１４２と、混合タンク１４２から溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩とアンモニア水（又は清水）を分離する１次フィルタ１４３と、で構成される、１次再生部１４０、及び１次フィルタ１４３によって分離されたアンモニア水及び２価金属水酸化物水溶液と反応せずに残存する未反応アンモニウム塩水溶液を貯蔵し、貯蔵タンク１４１からの２価金属水酸化物水溶液と未反応アンモニウム塩水溶液を再反応させる１次吸収液貯蔵タンク１５１と、１次吸収液貯蔵タンク１５１から溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩と高濃度アンモニア水を分離して１次吸収液貯蔵タンク１５１の容量に相応して設計された２次フィルタ１５２と、２次フィルタ１５２によって分離される高濃度アンモニア水を貯蔵する２次吸収液貯蔵タンク１５３と、２次吸収液貯蔵タンク１５３からＣＯ_２除去部１３１にアンモニア水をポンピングして循環させるアンモニア水循環ポンプ１５４と、で構成される、２次再生部１５０からなることができる。

【0100】

【化3】

【0101】

ここで、１次吸収液貯蔵タンク１５１の貯蔵容量は吸収タワー１３０と吸収液再生部を循環する吸収液容量の３倍以上に設計されて循環吸収液の容量に比べて相対的に大きな容量を持ち、１次吸収液貯蔵タンク１５１内の未反応アンモニウム塩水溶液の滞留時間を増やして反応時間を十分に確保することにより、未反応アンモニウム塩水溶液を炭酸塩に転換させることができる。

【0102】

これにより、アンモニア水に残存する未反応アンモニウム塩水溶液を除去してアンモニア水濃度を一定の水準に維持させることができる。

【0103】

すなわち、混合タンク１４２で２価金属水酸化物水溶液は反応速度、アンモニア蒸発などの影響によりフィルタを経る間に随時変わり、炭酸塩の生成が完了しない場合にはアンモニア水に未反応アンモニウム塩水溶液が相当量残存して吸収率を低下させる場合があるので、大容量の１次吸収液貯蔵タンク１５１を設計して十分な時間の間反応させてから２次フィルタ１５２をさらに通過させることにより、アンモニア水の回収率を高めてアンモニア水濃度を有効な吸収液としての機能を発揮できる一定の水準に維持できる。

【0104】

また、混合タンク１４２で発生するアンモニアガスは吸収タワー１３０のＣＯ_２除去部１３１に供給されるか、又はＮＯ_Ｘ吸収部１３３に供給されることができる。

【0105】

一方、１次吸収液貯蔵タンク１５１は２価金属水酸化物水溶液と未反応アンモニウム塩水溶液を攪拌して反応させる攪拌機（ａｇｉｔａｔｏｒ）１５１ａと、攪拌機１５１ａによる反応程度を計測するｐＨセンサ１５１ｂと、を含むことができる。

【0106】

また、貯蔵タンク１４１に貯蔵された２価金属水酸化物水溶液は、清水と、ＣａＯ又はＭｇＯを反応させて生成されたＣａ（ＯＨ）_２又はＭｇ（ＯＨ）_２であり得る。

【0107】

また、アンモニア水循環ラインＡを循環するアンモニア水の濃度が低い場合は上記の化学式２の（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３の生成が減ってＣＯ_２排出量が増加するようになり、濃度が高い場合は過度なＣＯ_２吸収によって炭酸塩の生産量が必要以上に増加するようになるので、アンモニア水の濃度を一定に維持して吸収タワー１３０のＣＯ_２吸収性能が持続されるようにすべきである。これを具現するために、アンモニア水の濃度を質量基準１２％に調節するように設計できるが、これに限定されず使用条件に応じて変更され得る。

【0108】

また、１次フィルタ１４３と２次フィルタ１５２によって分離された炭酸塩（ＣａＣＯ_３（ｓ）、ＭｇＣＯ_３（ｓ））をスラリー状態で、又は乾燥機（ｄｒｙｅｒ）（図示せず）に移送されて固形化した固体状態で、貯蔵する別途の貯蔵タンク（図示せず）を具備することもでき、船外に排出することもできる。ここで、１次フィルタ１４３と２次フィルタ１５２の一例として、高圧流体移送による沈殿物分離に適したメンブレンフィルタが適用され得る。

【0109】

また、アンモニア水循環ポンプ１５４は大量のアンモニア水がアンモニア水循環ラインＡを循環するように遠心ポンプ型のポンプで構成されることができる。

【0110】

一方、１次フィルタ１４３と２次フィルタ１５２によって分離されたアンモニア水若しくは清水を２次吸収液貯蔵タンク１５３に供給するか、又は総循環清水に対して混合タンク１４２によって追加的に生成された余剰の清水を清水タンク（図示せず）に貯蔵して貯蔵タンク１４１での２価金属水酸化物水溶液の生成時にリサイクルさせて清水を節減することもできる。

【0111】

これにより、比較的安価の金属酸化物（ＣａＯ又はＭｇＯ）又は２価金属水酸化物水溶液（Ｃａ（ＯＨ）_２又はＭｇ（ＯＨ）_２）のみを投入して水の追加的な投入が必要なく、アンモニア水の濃度減少がなく、１次フィルタ１４３と２次フィルタ１５２の容量の大きさを減らすことができ、ＮＨ_３再生費用を減らすことができる。すなわち、理論的には金属酸化物のみを消耗し、ＮＨ_３と清水を再使用させ、ＣＯ_２除去費用を相当低減できる。

【0112】

次に、蒸気生成部１６０は、図７に示すように、ＥＧＥ１３４を通過して熱交換された蒸気（ｓｔｅａｍ）と飽和水形態の混合水を供給されてスチームドラム（ｓｔｅａｍ ｄｒｕｍ）（図示せず）によって蒸気を分離して蒸気消耗先に供給する補助ボイラ１６１と、補助ボイラ１６１からＥＧＥ１３４にボイラ水を循環供給するボイラ水循環水ポンプ１６２と、蒸気消耗先から消耗された後、凝縮されて相が変化した凝縮水を回収するカスケードタンク（ｃａｓｃａｄｅ ｔａｎｋ）１６３と、カスケードタンク１６３から補助ボイラ１６１にボイラ水の量を調節して供給する供給ポンプ１６４及び調節弁１６５と、で構成され、船内の加熱装備に必要な蒸気を生成して供給する。

【0113】

ここで、船舶エンジン１０の負荷が大きい場合は排気ガスから提供され得る熱量が高いので船内に必要な蒸気の量をＥＧＥ１３４によって十分に生産できるが、そうでない場合は補助ボイラ１６１自体に燃料を燃焼させて必要な蒸気を生産することもできる。

【0114】

次に、排出部１７０は、図７に示すように、吸収タワー１３０から排出される洗浄水を貯蔵する洗浄水タンク１７１、洗浄水タンク１７１から移送ポンプ１７２によって移送された洗浄水の船外排出条件を充足するように濁度を調節するフィルタリングユニットとｐＨ調節のための中和剤注入ユニットを具備する水処理装置１７３、及びスートなどの固形の排出物を分離貯蔵するスラッジ貯蔵タンク１７４で構成され、水処理装置１７３を通過して船外排出条件を充足する洗浄水は船外排出し、船外排出条件を充足できないスートなどの固形の排出物は別途にスラッジ貯蔵タンク１７４に貯蔵保管できる。

【0115】

一方、船外排出条件を充足するための中和剤としてＮａＯＨを例として上げられるが、吸収タワー１３０から排出される物質が酸性又は塩基性である場合をすべて想定して必要に応じてそれらの酸性又は塩基性をそれぞれ中和させることができる中和剤が選択されて使用され得る。

【0116】

一方、本発明の他の実施例による船舶は、前述した船舶の温室効果ガス排出低減装置を具備した船舶を提供できる。

【0117】

したがって、前述のような船舶の温室効果ガス排出低減装置の構成によれば、吸収液再生部を２段以上で構成してアンモニア水に残存する未反応アンモニウム塩水溶液を除去してアンモニア水濃度を一定の水準に維持することにより、吸収液の回収率を高めて、温室効果ガス吸収性能が低下することを防止でき、加圧システムを適用して高濃度吸収液の自然蒸発による吸収液の損失を防止し、ＩＭＯ温室効果ガス排出規制を充足させるように環境に影響を与えない物質に転換して分離排出するか、又は有用な物質に転換して貯蔵し、ＮＨ_３を再生して比較的高価のＮＨ_３の消耗を最小化し、フィルタ後段部の容量の大きさを減らすことができ、温室効果ガスを自然状態で存在する炭酸塩の形態で貯蔵して海上排出を可能とし、ＮＨ_３再生時に残存するＳＯ_Ｘによる副反応を除去してＮＨ_３の損失を最小化し、アンモニア回収時に不純物が含まれないようにすることができる。

【0118】

図１０を参照すると、本発明のさらに他の実施例による船舶の温室効果ガス排出低減装置は、船舶エンジン１０`から排出される排気ガスを冷却する排気ガス冷却部１１０`、高濃度ＣＯ_２吸収液を製造して吸収タワー１３０`に供給する吸収液製造部１２０`、排気ガス冷却部１１０`によって冷却された排気ガスと吸収液製造部１２０`からの吸収液を反応させて温室効果ガスのＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去するＣＯ_２除去部１３１`が形成された、吸収タワー１３０`、及び吸収タワー１３０`から排出されたアンモニウム塩水溶液を２価金属水酸化物水溶液と反応させて吸収液を一次的に再生する１次再生段１４０`と、１次再生段１４０`からの未反応アンモニウム塩水溶液に２価金属水酸化物水溶液を追加的に反応させて高濃度吸収液を２次的に再生して吸収タワー１３０`に循環供給して吸収液として再使用させる２次再生段１５０`からなる、吸収液再生部を含むことで、熱交換方式によって排気ガスを冷却して吸収液の濃度低下を防止し、吸収液再生部を２段以上で構成してアンモニア水に残存する未反応アンモニウム塩水溶液を除去して吸収液の回収率を高めて、温室効果ガス吸収性能が低下することを防止させることを要旨とする。

【0119】

ここで、主エンジン又は発電用エンジンとして用いられる船舶エンジン１０`の種類及び仕様（低圧エンジン又は高圧エンジン）と、船舶エンジン１０`に供給される燃料の種類（ＨＦＯ、ＭＤＯ、ＬＮＧ、ＭＧＯ、ＬＳＭＧＯ（Ｌｏｗ Ｓｕｌｐｈｕｒ Ｍａｒｉｎｅ Ｇａｓ Ｏｉｌ；船舶用低硫黄油）、アンモニア等）によって吸収タワーは、ＣＯ_２除去部の他にも、ＮＯ_Ｘ吸収部又はＳＯ_Ｘ吸収部を選択的に含むか、又はすべて含むように構成されることができる。特に、船舶エンジン１０`の燃料としてＬＮＧを使用する場合はＳＯ_Ｘの発生量が無いので別途にＳＯ_Ｘ吸収部を具備する必要がないが、低硫黄油を使用する場合は微量のＳＯ_Ｘが発生する場合があるので排気ガスの冷却とＳＯ_Ｘの溶解による吸収を同時に遂行できるＳＯ_Ｘ吸収部を追加的に具備することもできる。

【0120】

以下、船舶エンジン１０`の燃料としてＬＮＧを使用するか、又は低硫黄油を使用する場合において吸収タワーにＮＯ_Ｘ吸収部、排気ガス冷却部、ＣＯ_２除去部が順に積層形成された実施例を記述するが、これに限定されず、前述のようにＮＯ_Ｘ吸収部及び／又はＳＯ_Ｘ吸収部は船舶エンジンと燃料の種類によって具備するか否かを決定できる。

【0121】

まず、排気ガス冷却部１１０`は船舶エンジン１０`から排出される排気ガスを冷却して排気ガスの温度を下げて温室効果ガス吸収液によるＣＯ_２吸収を円滑にする。

【0122】

例えば、排気ガス冷却部１１０`は、船舶エンジン１０`から排出される排気ガスを清水（ｆｒｅｓｈ ｗａｔｅｒ）の熱交換方式で冷却でき、具体的には排気ガスが流動する排気ガス排出管を包む熱交換配管１１１`に船内冷却システム２０`から提供される清水を循環させて清水との熱交換方式によって排気ガスをＣＯ_２除去部１３１`で要求する２７℃乃至３３℃の温度に冷却できる。

【0123】

すなわち、清水によって排気ガスを直接冷却する水冷方式は清水の投入によって吸収液の濃度が低くなり温室効果ガス吸収性能が低下するが、これを改善して、清水との直接的な接触なしで、熱交換方式によって排気ガスを冷却して吸収液の濃度が低くなることを防止して温室効果ガス吸収性能が低下することを防止できる。

【0124】

一方、排気ガス冷却部１１０`は清水による熱交換方式によって冷却する例を示したが、その他の多様な冷却媒体及び冷却方法が適用されることもできる。

【0125】

次に、吸収液製造部１２０`は高濃度ＣＯ<sub>２</sub>吸収液を製造して吸収タワー１３０`に供給するが、下記の化学式４のように清水とＮＨ_３を反応させて高濃度ＣＯ_２吸収液である高濃度アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ（ａｑ））を製造して吸収液循環ラインＡ`（図１０参照）に沿って２次吸収液貯蔵タンク１５３`を経て吸収タワー１３０`のＣＯ<sub>２</sub>除去部１３１`に供給する。

【0126】

【化4】

【0127】

具体的には、図１１及び図１３に示すように、吸収液製造部１２０`は、清水を貯蔵する清水タンク（図示せず）、清水タンクから清水の供給量を調節してアンモニア水タンク１２３`に供給する清水調節弁１２１`、高圧のＮＨ<sub>３</sub>を貯蔵するＮＨ<sub>３</sub>貯蔵所１２２`、清水調節弁１２１`によって供給される清水にＮＨ<sub>３</sub>貯蔵所１２２`から供給されるＮＨ_３を噴射して高濃度アンモニア水を製造して貯蔵するアンモニア水タンク１２３`、アンモニア水タンク１２３`内のアンモニア水濃度を測定してモニタリングするｐＨセンサ１２４`、及びアンモニア水タンク１２３`から２次吸収液貯蔵タンク１５３`に高濃度アンモニア水を供給するアンモニア水供給ポンプ１２５`で構成されることができる。

【0128】

吸収液循環ラインＡ`に沿って吸収タワー１３０`と吸収液再生部を循環するアンモニア水は運転を繰り返すうちに濃度が変化するが、例えば、ＮＯ_Ｘ吸収部１３２`にＮＨ<sub>３</sub>が供給されてＮＯ<sub>Ｘ</sub>吸収除去に使用されるか、吸収タワー１３０`を通過して排気ガスとともにＮＨ_３が排出されて、アンモニア水の濃度が低くなる場合には、吸収液製造部１２０`は高濃度のアンモニア水を吸収液循環ラインＡ｀（図１０参照）に供給して、低くなったアンモニア水濃度を補償して予め設定された吸収性能に設計されたアンモニア水濃度に一定に維持させることができる。

【0129】

一方、高濃度アンモニア水は同一温度で低濃度アンモニア水に比べてＮＨ_３（ｇ）の分圧（ｐａｒｔｉａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が高いので、大気圧状態では相対的にＮＨ_３の蒸発が蒸発が起きやすいので損失が増加する。よって、損失なしで、高濃度アンモニア水を貯蔵するためにはＮＨ_３（ｇ）の溶解度が高くて蒸気圧が低くなるように温度を下げて加圧システム下で運転しなければならない。

【0130】

すなわち、ＮＨ_３（ｇ）が蒸発損失する現象を防止するためにアンモニア水タンク１２３`内のアンモニア水の上部に一定の圧力の圧縮空気を注入して、アンモニア水タンク１２３`内の圧力を高い状態で維持してアンモニア水の濃度を高濃度、例えば５０％ｗｔのＮＨ_３に一定に維持させることができる。

【0131】

例えば、ＮＨ_３は－３４℃、８．５ｂａｒで液体状態で貯蔵が可能なので船内で利用可能な７ｂａｒ圧縮空気を使用してアンモニア水タンク１２３`内部を一定の圧力に維持して、５０％濃度のアンモニア水をアンモニア水タンク１２３`に貯蔵させることができる。

【0132】

また、アンモニア水タンク１２３`の過圧防止のための安全弁（ｓａｆｅｔｙ ｖａｌｖｅ）１２３ａ`が設置されることができる。

【0133】

次に、吸収タワー１３０`には排気ガス冷却部１１０`によって冷却された排気ガスと吸収液製造部１２０`から初期供給されて吸収液循環ラインＡ`に沿って循環する吸収液であるアンモニア水を反応させて下記の化学式５のようにＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液（ＮＨ_４ＨＣＯ_３（ａｑ））に転換してＣＯ_２を除去するＣＯ_２除去部１３１`が形成される。

【0134】

【化5】

【0135】

具体的には、ＣＯ_２除去部１３１`は、図１２に示すように、２次吸収液貯蔵タンク１５３`から供給されるアンモニア水を充填材１３１ｂ`に向かって下向きに噴射するアンモニア水噴射ノズル１３１ａ`、排気ガスのＣＯ_２と吸収液であるアンモニア水とを接触させてＣＯ_２をＮＨ_４ＨＣＯ_３（ａｑ）に転換させる充填材１３１ｂ`、充填材１３１ｂ`が詰められた吸収塔の区間ごとに多段で形成されてＣＯ_２吸収反応による発熱を冷却するクーリングジャケット（ｃｏｏｌｉｎｇ ｊａｃｋｅｔ）（図示せず）、ＣＯ_２と反応せず大気中に排出されるＮＨ_３を捕集するウォータースプレ１３１ｃ`、屈曲する多板形で形成されてアンモニア水噴射ノズル１３１ａ`による噴射時に飛散されるアンモニア水を充填材１３１ｂ`方向に回帰させるミスト除去板１３１ｄ`、充填材１３１ｂ`を通過したアンモニア水が液漏れしてＮＯ<sub>Ｘ</sub>吸収部１３２`方向に逆流しないように形成された隔壁１３１ｅ`、及び隔壁１３１ｅ`に囲まれた排気ガス流入孔の上段をカバーする傘形状の遮断板１３１ｆ`で構成されることができる。

【0136】

ここで、クーリングジャケットは物質伝達が最も円滑な３０℃乃至５０℃に冷却してＣＯ_２吸収率を一定の水準に維持しながらＮＨ_３が気化して消失されないようにすることができる。

【0137】

一方、ＣＯ_２除去部１３１`は排気ガスとＮＨ<sub>３</sub>との接触面的を増やしながらもエンジンスペックで要求される排気管の許容圧力降下（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ）内で運転されるように多様な形態が考慮され得るが、例えば、充填材１３１ｂ`は単位体積あたり接触面的が大きく設計された多段の蒸留カラムパッキングで構成され、単位面積あたり接触面積と気体の圧力降下とフラッディング速度とを考慮して図１５に例示したように吸収工程に適した蒸留カラムパッキングを選定でき、図１６に例示したようにアンモニア水噴射ノズル１３１ａ`はラダーパイプ（ｌａｄｄｅｒ ｐｉｐｅ）形状（ａ）又はスプレー（ｓｐｒａｙ）形態（ｂ）で構成されることができる。

【0138】

また、アンモニア水は充填材１３１ｂ`を下向きに通過し、排気ガスは充填材１３１ｂ`を上向きに通過して互いに接触するようになって発生するチャネリング（ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ）現象を防止するための溶液再分配器（図示せず）が蒸留カラムパッキングの間に形成され得る。

【0139】

また、ミスト除去板１３１ｄ`は飛散したアンモニア水が屈曲した多板に粘着されて液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）が大きくなるようにして自重によって充填材１３１ｂ`方向に排液されるように（ｄｒａｉｎ）する。

【0140】

一方、上記の通り、船舶エンジン１０`はＬＮＧ又は低硫黄油を燃料として使用することを前提とするが、ＬＮＧを燃料として使用する場合はＳＯ<sub>Ｘ</sub>の発生量が無いことができるが、船舶エンジン１０`が低硫黄油を燃料として使用する場合は排気ガスにＳＯ_Ｘが含まれる場合があるので吸収タワー１３０`はＳＯ_Ｘ吸収部を具備することもできる。

【0141】

例えば、別途図示していないが、ＳＯ_Ｘ吸収部は船舶エンジン１０`から排出される排気ガスを海水と反応させて冷却しながらＳＯ<sub>Ｘ</sub>を溶解させて除去し、ＣＯ<sub>２</sub>除去部１３１`はＳＯ_Ｘが除去され冷却された排気ガスと吸収液製造部１２０`からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を吸収除去することもできる。

【0142】

また、上記の通り、吸収タワー１３０`は、船舶エンジン１０`から排出される排気ガスのＮＯ_Ｘを吸収して除去するＮＯ_Ｘ吸収部１３２`をさらに含み、ＮＯ<sub>Ｘ</sub>が除去された排気ガスを排気ガス冷却部１１０`によって冷却し、冷却された排気ガスと吸収液製造部１２０`からの吸収液を反応させてＣＯ_２をアンモニウム塩水溶液に転換してＣＯ_２を除去できる。

【0143】

すなわち、吸収タワー１３０`は船舶エンジン１０`から排出される排気ガスのＮＯ_Ｘを吸収して除去するＮＯ_Ｘ吸収部１３２`と、ＮＯ<sub>Ｘ</sub>が除去され冷却された排気ガスと吸収液製造部１２０`から供給されたアンモニア水を反応させてＣＯ_２をＮＨ_４ＨＣＯ_３（ａｑ）に転換してＣＯ_２を除去するＣＯ_２除去部１３１`と、が積層形成され、排気ガスからＮＯ_ＸとＣＯ_２を順に吸収して除去できる。

【0144】

よって、ＣＯ_２除去部１３１`は前もってＮＯ<sub>Ｘ</sub>吸収部１３２`によってＮＯ_Ｘが除去された排気ガスとアンモニア水を反応させて、ＣＯ_２除去工程中にＮＯ_Ｘによる副反応が発生しないので不純物の発生を最小化することができ、後続の工程で不純物の少ないＮＨ_４ＨＣＯ_３を得ることができる。

【0145】

ここで、吸収タワー１３０`は、ＣＯ<sub>２</sub>除去部１３１`とＮＯ_Ｘ吸収部１３２`と後述するＥＧＥ１３３`を含んで構成されるが、それぞれ個別モジュールとして構成されてモジュール化して結合して構成されることもでき、単一のタワーの形態に統合して構成されることもでき、吸収タワー１３０`自体は単一タワー又は複数のタワーにグループ化して構成されることもできる。

【0146】

具体的には、ＮＯ_Ｘ吸収部１３２`はＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｒｅａｃｔｏｒ）であって、図１２に示すように、吸収液再生部の１次再生段１４０`からブロア１３２ａ`又は圧縮機を通してＮＨ<sub>３</sub>噴射ノズル１３２ｂ`に再生されたＮＨ_３を直接供給してＮＯ_Ｘを吸収でき、ＮＨ_３噴射ノズル１３２ｂ`に供給されるＮＨ<sub>３</sub>の不足時には尿素水貯蔵タンク１３２ｃ`の尿素水（ＵＲＥＡ）を尿素水供給ポンプ１３２ｄ`を介して尿素水噴射ノズル１３２ｅ`に供給されて損失分又は不足分を補償させることもできる。

【0147】

一方、尿素水を分解するとＮＨ_３とＣＯ_２が発生するので、ＮＨ_３を直接供給してＣＯ_２発生量を減らすことが好ましい場合がある。

【0148】

また、吸収タワー１３０`は、ＮＯ<sub>Ｘ</sub>吸収部１３２`と排気ガス冷却部１１０`の間に形成されて船舶エンジン１０`からの排気ガスの廃熱とボイラ水を熱交換させるＥＧＥ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ）１３３`をさらに含むことができる。

【0149】

次に、吸収液再生部はＮＨ_３を再生して吸収タワー１３０`に回帰させてＣＯ<sub>２</sub>吸収液として再使用させ、ＣＯ<sub>２</sub>をＣａＣＯ<sub>３</sub>（ｓ）又はＭｇＣＯ<sub>３</sub>（ｓ）の形態で貯蔵若しくは船外排出させるか、又は再生されたＮＨ<sub>３</sub>をＮＯ<sub>Ｘ</sub>吸収部１３２`に供給してＮＯ_Ｘを吸収させることができる。

【0150】

すなわち、吸収液再生部は、吸収タワー１３０`からＣＯ<sub>２</sub>吸収後に排出されたアンモニウム塩水溶液を２価金属水酸化物水溶液と反応させて吸収液を一次的に再生する１次再生段１４０`と、１次再生段１４０`からの未反応アンモニウム塩水溶液に２価金属水酸化物水溶液を追加的に反応させて高濃度吸収液を２次的に再生して吸収タワー１３０`に循環供給して吸収液として再使用させる２次再生段１５０`と、からなり、吸収液の回収率を高めて一定の濃度に維持して吸収性能が低下することを有効に防止できる。

【0151】

具体的には、吸収液再生部は、図１３に示すように、２価金属水酸化物水溶液を貯蔵する貯蔵タンク１４１`と、吸収タワー１３０`から排出されたアンモニウム塩水溶液と貯蔵タンク１４１`からの２価金属水酸化物水溶液を攪拌機によって攪拌して下記の化学式６のようにＮＨ<sub>３</sub>（ｇ）と炭酸塩を生成する混合タンク１４２`と、混合タンク１４２`から溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩とアンモニア水（又は清水）を分離する１次フィルタ１４３`と、で構成される、１次再生段１４０`、及び１次フィルタ１４３`によって分離されたアンモニア水及び２価金属水酸化物水溶液と反応せずに残存する未反応アンモニウム塩水溶液を貯蔵し、貯蔵タンク１４１`からの２価金属水酸化物水溶液と未反応アンモニウム塩水溶液を再反応させる１次吸収液貯蔵タンク１５１`と、１次吸収液貯蔵タンク１５１`から溶液及び沈殿物を吸入して炭酸塩と高濃度アンモニア水を分離して１次吸収液貯蔵タンク１５１`の容量に相応して設計された２次フィルタ１５２`と、２次フィルタ１５２`によって分離される高濃度アンモニア水を貯蔵する２次吸収液貯蔵タンク１５３`と、２次吸収液貯蔵タンク１５３`から吸収タワー１３０`のＣＯ<sub>２</sub>除去部１３１`にアンモニア水をポンピングして循環させるアンモニア水循環ポンプ１５４`と、で構成される、２次再生段１５０`からなることができる。

【0152】

【化6】

【0153】

ここで、１次吸収液貯蔵タンク１５１`の貯蔵容量は吸収タワー１３０`と吸収液再生部を吸収液循環ラインＡ`に沿って循環する吸収液容量の３倍以上に設計されて循環吸収液の容量に比べて相対的に大きな容量を持ち、１次吸収液貯蔵タンク１５１`内の未反応アンモニウム塩水溶液の滞留時間を増やして反応時間を十分に確保することにより、未反応アンモニウム塩水溶液を最大限に炭酸塩に転換させることができる。

【0154】

これにより、アンモニア水に残存する未反応アンモニウム塩水溶液の１次吸収液貯蔵タンク１５１`での再反応によってアンモニア水を追加的に生成してアンモニア水濃度を一定の水準に維持させることができる。

【0155】

すなわち、混合タンク１４２`で２価金属水酸化物水溶液は反応速度、アンモニア蒸発などの影響によりフィルタを経る間に随時変わり、炭酸塩の生成が完了しない場合にはアンモニア水に未反応アンモニウム塩水溶液が相当量残存して結果としてＣＯ<sub>２</sub>吸収率を低下させる場合があるので、大容量の１次吸収液貯蔵タンク１５１`を設計して十分な時間の間反応させてから２次フィルタ１５２`をさらに通過させることにより、アンモニア水の回収率を高めてアンモニア水濃度を有効な吸収液としての機能を発揮できる一定の水準に維持させることができる。

【0156】

また、混合タンク１４２`で発生するＮＨ<sub>３</sub>（ｇ）は吸収タワー１３０`のＣＯ_２除去部１３１`に供給されてＣＯ<sub>２</sub>を除去させるか、又はＮＯ<sub>Ｘ</sub>吸収部１３２`に供給されてＮＯ_Ｘを除去させることができる。

【0157】

一方、１次吸収液貯蔵タンク１５１`は２価金属水酸化物水溶液と未反応アンモニウム塩水溶液を攪拌して反応させる攪拌機（ａｇｉｔａｔｏｒ）１５１ａ`と、攪拌機１５１ａ`による反応程度を計測するｐＨセンサ１５１ｂ`と、を含むことができる。

【0158】

また、貯蔵タンク１４１`に貯蔵された２価金属水酸化物水溶液は、清水と、ＣａＯ又はＭｇＯをそれぞれ反応させて生成されたＣａ（ＯＨ）_２又はＭｇ（ＯＨ）_２であり得る。

【0159】

また、吸収液循環ラインＡ`を循環するアンモニア水の濃度が低い場合は上記の化学式５の（ＮＨ<sub>４</sub>）<sub>２</sub>ＣＯ<sub>３</sub>の生成が減ってＣＯ<sub>２</sub>排出量が増加するようになり、アンモニア水の濃度が高い場合は過度なＣＯ<sub>２</sub>吸収によって炭酸塩の生産量が必要以上に増加するようになるので、アンモニア水の濃度を適正水準内で一定に維持して吸収タワー１３０`のＣＯ_２吸収性能が低下しないようにすべきである。これを具現するために、アンモニア水の濃度を質量基準１２％に調節するように設計できるが、これに限定されず使用条件に応じて変更され得る。

【0160】

また、１次フィルタ１４３`と２次フィルタ１５２`によって分離されて海上排出が可能な炭酸塩（ＣａＣＯ_３（ｓ）、ＭｇＣＯ_３（ｓ））をスラリー状態で、又は乾燥機（ｄｒｙｅｒ）（図示せず）に移送されて固形化した固体状態で、貯蔵する別途の貯蔵タンク（図示せず）を具備することもでき、貯蔵せず船外に排出することもできる。ここで、１次フィルタ１４３`と２次フィルタ１５２`の一例として、高圧流体移送による沈殿物分離に適したメンブレンフィルタが適用され得る。

【0161】

また、アンモニア水循環ポンプ１５４`は大量のアンモニア水が吸収液循環ラインＡ`を循環するように遠心ポンプ型のポンプで構成されることができる。

【0162】

一方、１次フィルタ１４３`と２次フィルタ１５２`によって分離されたアンモニア水若しくは清水を２次吸収液貯蔵タンク１５３`に供給するか、又は総循環清水に対して混合タンク１４２`によって追加的に生成された余剰の清水を清水タンク（図示せず）に貯蔵して貯蔵タンク１４１`での２価金属水酸化物水溶液の生成時にリサイクルさせて清水を節減することもできる。

【0163】

これにより、比較的安価の金属酸化物（ＣａＯ又はＭｇＯ）又は２価金属水酸化物水溶液（Ｃａ（ＯＨ）_２又はＭｇ（ＯＨ）_２）のみを投入して、水の追加的な投入が必要なく、アンモニア水の濃度減少がなく、１次フィルタ１４３`と２次フィルタ１５２`の容量の大きさを減らすことができ、ＮＨ_３再生費用を減らすことができる。すなわち、理論的には金属酸化物のみを消耗し、ＮＨ_３と清水を再使用させ、ＣＯ_２除去費用を相当低減できる。

【0164】

次に、蒸気生成部１６０`は、図１４に示すように、ＥＧＥ１３３`を通過して熱交換された蒸気（ｓｔｅａｍ）と飽和水形態の混合水を供給されてスチームドラム（ｓｔｅａｍ ｄｒｕｍ）（図示せず）によって蒸気を分離して蒸気消耗先に供給する補助ボイラ１６１`と、補助ボイラ１６１`からＥＧＥ１３３`にボイラ水を循環供給するボイラ水循環水ポンプ１６２`と、蒸気消耗先から消耗された後、凝縮されて相が変化した凝縮水を回収するカスケードタンク（ｃａｓｃａｄｅ ｔａｎｋ）１６３`と、カスケードタンク１６３`から補助ボイラ１６１`にボイラ水の量を調節して供給する供給ポンプ１６４`及び調節弁１６５`と、で構成され、船内の加熱装備に必要な蒸気を生成して供給する。

【0165】

ここで、船舶エンジン１０`の負荷が大きい場合は排気ガスから提供され得る熱量が高いので船内に必要な蒸気の量をＥＧＥ１３３`によって十分に生産できるが、そうでない場合は補助ボイラ１６１`自体に燃料を燃焼させて必要な蒸気を生産することもできる。

【0166】

一方、本発明のさらに他の実施例による船舶は、前述した船舶の温室効果ガス排出低減装置を具備した船舶を提供できる。

【0167】

したがって、前述のような船舶の温室効果ガス排出低減装置の構成によれば、熱交換方式によって排気ガスを冷却して吸収液の濃度低下を防止し、加圧システムを適用して高濃度吸収液のＮＨ_３自然蒸発による吸収液の損失を防止し、吸収液再生部を２段以上で構成してアンモニア水に残存する未反応アンモニウム塩水溶液を除去してアンモニア水濃度を一定の水準に維持することにより、吸収液の回収率を高めて、温室効果ガス吸収性能が低下することを防止でき、ＩＭＯ温室効果ガス排出規制を充足させるように環境に影響を与えない物質に転換して分離排出するか、又は有用な物質に転換して貯蔵し、ＮＨ_３を再生して比較的高価のＮＨ_３の消耗を最小化し、フィルタ後段部の容量の大きさを減らすことができ、温室効果ガスを自然状態で存在する炭酸塩の形態で貯蔵して海上排出が可能とし、ＮＨ_３再生時に残存するＮＯ_Ｘ又はＳＯ_Ｘによる副反応を除去してＮＨ_３の損失を最小化し、アンモニア回収時に不純物が含まれないようにすることができる。

【0168】

以上、本発明を図面に示す実施例を参照して説明した。しかし、本発明はこれに限定されず本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明と均等な範囲に属する多様な変形例又は他の実施例が可能である。したがって、本発明の真正な保護範囲は下記の特許請求の範囲によって定められる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】