JP5970878B2 - 舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置 - Google Patents
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このため、従来、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒子状物質を帯電させる放電電極、及び帯電された粒子状物質を捕集する集塵電極を有する電気集塵手段と、集塵電極に捕集されて滞留する粒子状物質を集塵電極から剥離させる剥離手段と、集塵電極から剥離された粒子状物質を分別して捕集するサイクロン方式の分別捕集手段とを備えるディーゼルエンジン排ガス浄化装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
さらに、ごみ焼却炉の電機集塵機で捕集したEP捕集灰をセメントで固化するに当たり、EP捕集灰に塩化カルシウムと消石灰を配合することにより、セメントで固化したときの固化物の強度を向上させるEP捕集灰の無害固化方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
上記特許文献3では、ごみ焼却炉のEP捕集灰をセメントで固化することが開示されている。具体的には、EP捕集灰を固化するために、塩化カルシウムと消石灰とをEP捕集灰に配合してからポルトランドセメントを配合し、さらに水を添加してよく混練してから固化している。しかし、EP捕集灰そのものを固化するのではなく、EP捕集灰の分量を越える塩化カルシウム、消石灰、セメント及び水を必要とするので、嵩張るとともに粒子状物質の固化処理に手間がかかる。このため、舶用ディーゼルエンジンの排ガス処理装置には適用できないという未解決の課題がある。
この第2の態様によると、排出位置に押出機構を備えているので、第1貯留及び第2貯留部に貯留された圧縮された粒子状物質を外部へ押出すことができる。
前記可動部は、前記貯留位置及び前記排出位置で前記第1貯留部及び第2貯留部の一端を開放する連通孔を有し、前記貯留位置及び前記排出位置間で前記第1貯留部及び第2貯留部の一端を閉塞する第1の案内板と、前記排出位置でのみ前記第1貯留部及び第2貯留部の他端を開放する連通孔を有する第2の案内板と、前記第1貯留部及び第2貯留部を貯留位置及び排出位置間で回転させる回転機構とを備えている。
この第4の態様によると、回転支持部によって第1貯留部及び第2貯留部が回転可能に支持され、この回転支持部を、回転駆動部によって、前記第1貯留部が前記貯留位置となり、前記第2貯留部が排出位置となる状態から、前記第1貯留部が前記排出位置となり、前記第2貯留部が貯留位置となる状態に回転させる。
この第6の態様によると、第1貯留部及び第2貯留部の一方が排出位置に到達すると、駆動部によって押し出し機構を作動させるので、第1貯留部及び第2貯留部の一方から圧縮された粒子状物質を押し出すことができる。
この第7の態様によると、第1貯留部及び第2貯留部を直線移動機構によって、貯留位置及び排出位置間で直線運動させるので、設置位置での占有空間を狭くすることができる。
この第8の態様は、電気集塵装置で捕集した粒子状物質を気体搬送部で剥離させて気体搬送するので、集塵電極に振動を与える槌打装置を設ける必要がなく、騒音を発生することなく捕集した粒子状物質を剥離して搬送することができる。そして、気体搬送された粒子状物質を固気分離部で固気分離するので、粒子状物質のみをスクリュー圧縮部に送ることができる。
この第9の態様によると、電気集塵装置の捕集空間で捕集した粒子状物質を気体噴射部によって気体を噴射することにより剥離させ、エジェクタ機構で固気分離部へ気体搬送することができ、フワフワした粒子状物質を効率よく固気分離部へ搬送することができる。
この第10の態様によれば、サイクロン集塵機で気体搬送部から搬送された粒子状物質を含む気体を粒子状物質と気体とに固気分離し、粒子状物質をスクリュー圧縮部に供給することができると共に、分離された気体を戻し配管を介して電気集塵装置の排ガス入側に戻すので、分離された気体中に粒子状物質が残留している場合でもこれが外部に放出されることを確実に防止することができる。
図1は本発明の第1の実施形態を示す全体構成図である。
図中、1は例えば総トン数が数千トン以上の比較的大きな船舶である。この船舶1には、スクリュープロペラ等の推進機2を回転駆動する主機用ディーゼルエンジンや、船内の電源等を賄う補機用ディーゼルエンジンなどの舶用ディーゼルエンジン3を備えている。
この舶用ディーゼルエンジン3からは、燃料の燃焼による排ガスが排出される。この排ガスには、前述したように、窒素酸化物(N0x)、硫黄酸化物(SOx)、炭素を主成分とする粒子状物質(PM)が含有されている。
この電気集塵装置7は、図1に示すように、電気集塵装置本体7Aと、この電気集塵装置本体7Aに供給する高電圧又は電流を制御する集塵制御部7Bとで構成されている。
ここで、放電電極17は、図2に示すように、外周面に円周方向に90°間隔で4つの針状電極17aを形成した電極群が3組軸方向に所定間隔を保ち各電極群で円周方向に30°ずれた関係で多数形成されている。
筒状電極21、ケーシング電極22、端板25a及び25bで囲まれる半閉空間が粒子状物質の捕集空間23とされ、この捕集空間23内における端板25a及び25bに捕集した粒子状物質を剥離して搬送する剥離搬送部26が形成されている。
気体搬送部26Aは、気体噴射部27Aとエジェクタ機構27Bとを備えている。気体噴射部27Aは、例えば下側の端板25aのケーシング電極22に囲まれる4隅にそれぞれ4つの気体噴射ノズル28が気体としての空気を下方に向けて筒状電極21の外周面及びケーシング電極22の内周面に沿わせて噴射するように配置されている。これら気体噴射ノズル28は外部に配置されたコンプレッサ29に接続されて、このコンプレッサ29から圧縮空気が供給される。これら気体噴射ノズル28から噴射される空気によって捕集空間23内に捕集された粒子状物質が剥離されて下方に搬送される。
スクリュー圧縮部40は、図5〜図9に示すように構成されている。すなわち、スクリュー圧縮部40は、図5に示すように、スクリュー搬送部40Aと、少なくとも2つの第1貯留部40B及び第2貯留部40Cと、これら第1貯留部40B及び第2貯留部40Cを貯留位置及び排出位置に可動させる可動部40Dと、スクリュー搬送部40Aと180度異なる位置に配置された押し出し機構40Eとを備えている。
円筒体41は、後述する可動部40Dの第1の案内板60Aに支持されている。スクリュー42の中心軸42aは、左端部が円筒体41に支持されたトルクモータ47の回転軸に連結され、トルクモータ47によって一定方向に粒子状物質供給口41aから供給される粒子状物質を右端側に搬送し、貯留位置に配置された第1貯留部40B又は第2貯留部40C内で粒子状物質を圧縮するように回転駆動される。
可動部40Dは、図5に示すように、第1貯留部40B及び第2貯留部40Cをその軸方向の両端に接触して案内する第1の案内板60A及び第2の案内板60Bと、第1貯留部40B及び第2貯留部40Cの一方を貯留位置から排出位置へ、他方を排出位置から貯留位置へ回転させる回転機構61とを備えている。
第2の案内板60Bは、図5に示すように、方形板状に形成され、押し出し機構40Eに対向する排出位置に連通孔60cが形成されている。そして、第1の案内板60A及び第2の案内板60Bは図6に示すように4隅位置で4本の連結シャフト60dで互いに平行に連結されている。
回転支持部62は、第1の案内板60A及び60Bに軸受64及び65を介して回転自在に支持された回転軸66と、この回転軸66の外周面の図6で見て円周方向に180度離れた位置から半径方向に突出し、先端に第1貯留部40B及び第2貯留部40Cを支持する支持板部67a及び67bとを備えている。そして、回転軸66がロータリアクチュエータ63に連結されている。
また、駆動制御部80は、コントローラ82から出力されるトルクモータ駆動指令及びトルクモータ停止指令が入力されてトルクモータ47を回転駆動するモータ駆動回路83を備えている。
また、駆動制御部80は、コントローラ82から出力されるエアシリンダ前進駆動指令及びエアシリンダ後退駆動指令が入力されてエアシリンダ71を伸縮制御するシリンダ駆動回路85を備えている。
さらに、駆動制御部80は、モータ駆動回路83からトルクモータ47へ出力される駆動電流に基づいて回転負荷を検出し、コントローラ82に供給する回転負荷検出部86を備えている。
さらに、エアシリンダ71も、押出板71bの右端が第2の案内板60Bの右端面に達する伸縮ロッド71aの最大伸長位置を検出するエアシリンダスイッチ71cを内蔵しており、エアシリンダスイッチ71cのスイッチ信号がコントローラ82に入力されている。
この圧縮制御処理は、先ず、ステップS1で、回転負荷検出部86の回転負荷検出値RLを読込み、次いでステップS2に移行して、読込んだ回転負荷検出値RLが予め設定した第1貯留部40B又は第2貯留部40Cに粒子状物質が所定量圧縮された状態で貯留された圧縮貯留時の回転負荷検出値RLに相当する設定値RLsに達したか否かを判定する。
このステップS7では、駆動フラグFSをモータ停止中を表す“0”にリセットしてからステップS8に移行し、ロータリアクチュエータ回転駆動指令をアクチュエータ駆動回路84に出力し、このアクチュエータ駆動回路84でロータリアクチュエータ63の回転駆動を開始させる。
このステップS13では、エアシリンダ前進駆動指令をシリンダ駆動回路85に出力し、このシリンダ駆動回路85でエアシリンダ71の伸縮ロッド71aを伸長開始させる。
舶用ディーゼルエンジン3から排気される排ガスは、まず、SCR脱硝装置5に供給し、このSCR脱硝装置5で排ガスに尿素水に空気を混合して噴射することにより、窒素酸化物(NOx)を除去する。
次いで、窒素酸化物(NOx)を除去した排ガスを電気集塵装置7に供給し、この電気集塵装置7の電気集塵装置本体7Aで排ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を除去する。この電気集塵装置本体7Aでは、ガス導入部15から旋回流形成部16で旋回気流として電気集塵部19の筒状電極21内に流される。粒子状物質含有ガスは、筒状電極21を通過する際に、前述したように、粒子状物質がコロナ放電によって帯電され、帯電された粒子状物質がクーロン力によって筒状電極21の貫通孔21aを通じて筒状電極21の外側の捕集空間23に移動し、筒状電極21の外周面及びケーシング電極22の内周面に付着捕集される。
また、電気集塵装置7で粒子状物質が除去された排ガスは、エコノマイザ8で熱交換されてから海水スクラバ9に供給され、この海水スクラバ9で、排ガスに海水を噴射することにより、排ガスから硫黄酸化物(SOx)を除去する。
一方、サイクロン集塵機34では電気集塵装置本体7Aの捕集空間23から剥離された粒子状物質と空気とが分離されて、空気は配管35を通じて電気集塵装置本体7Aの排ガス入力側に戻される。このため、サイクロン集塵機34で分離された空気に粒子状物質が残留する場合でもこの粒子状物質が大気に放出されることはなく、再度電気集塵装置本体7Aに入力されて粒子状物質が除去される。
このとき、図7に示すように、例えば第1貯留部40Bが貯留位置にあり、第2貯留部40Cが排出位置にあるものとし、第1貯留部40Bの圧縮貯留量が所定圧縮貯留量に達していないものとする。また、前述した図10に示す駆動制御部80において、始動スイッチ81がオン状態となって、コントローラ82が作動開始状態となっているものとする。
このため、ステップS6に移行して、トルクモータ駆動停止指令がモータ駆動回路83に出力される。このためモータ駆動回路83によるトルクモータ47の回転駆動が停止され、スクリュー42の回転駆動が停止されて粒子状物質の搬送が一次停止される。
そして、図8に示すように、第1貯留部40Bが排出位置に達して、連通孔60bを介して押し出し機構40Eの押出板71bと対向する位置となり、第2貯留部40cは貯留位置に達して連通孔60aを介してスクリュー42と対向する位置となると、ロータリアクチュエータ63に内蔵されたアクチュエータスイッチ63aがオン状態となる。
次いで、駆動フラグFSがトルクモータ47の駆動状態を表す“1”にセットされ(ステップS12)、次いで、エアシリンダ前進駆動指令がシリンダ駆動回路85に出力される(ステップS13)。このため、図9に示すように、押し出し機構40Eのエアシリンダ71の伸縮ロッド71aが伸長されて押出板71bが第1貯留部40Bの円筒体51内に挿入され、圧縮固化された粒子状物質を徐々に第1貯留部40Bから右方に押し出す。
また、伸縮ロッド71aが最大伸長位置に達すると、エアシリンダ71に内蔵するシリンダスイッチ71cがオン状態となり、オン状態のエアシリンダスイッチ信号がコントローラ82に入力される。このため、コントローラ82からエアシリンダ後退駆動指令がシリンダ駆動回路85に出力され(ステップS16)、シリンダ駆動回路85でエアシリンダ71の伸縮ロッド71aが収縮されて押出板71bが第1の案内板60Aの連通孔60b内に引っ込み、初期位置に戻される。
このように、スクリュー圧縮部40では、第1貯留部40B及び第2貯留部40Cへの粒子状物質の圧縮貯留が交互に繰り返され粒子状物質を連続的に減容化して固化することができる。ここで、粒子状物質の減容率は80%程度を達成することができる。
同様に、吸引脱気方式では、プレス機に代えて圧縮容器内の粒子状物質を吸引装置で吸引して圧縮するものであるが、減容率が50%台と低く、効率が良くないとともに、吸引装置で吸引する際にフィルタを必要とし、消費財が発生するという問題点がある。
また、電気集塵装置本体7Aで舶用ディーゼルエンジン3の排ガスから捕集した粒子状物質を気体噴射部から気体を噴射させて剥離し、気体搬送部で固気分離部としてのサイクロン集塵機34に供給して固気分離し、サイクロン集塵機34で分離した気体を電気集塵装置本体7Aの排ガス入力側に戻すことにより、サイクロン集塵機34で分離した気体に粒子状物質が含まれている場合でも、この粒子状物質を大気に放出することがなく、電気集塵機に戻すので、周囲環境に与える粒子状物質の影響を確実に抑制することができる。
さらに、電気集塵装置本体7Aの捕集空間23、エジェクタ機構31、サイクロン集塵機34、スクリュー圧縮部40間に外部に露出する部分がなく、閉じられた経路となっているので、各部に粒子状物質を含む気体や粒子状物質自体を搬送する際に、粒子状物質が飛散することを確実に防止することができ、周囲の環境に影響を与えることを確実に防止することができる。
また、上記実施形態では、電気集塵装置本体7Aが1つである場合について説明したが、これに限定されるものではなく、複数例えば4つの電気集塵装置本体7Aを仕切板で分離して1つの電気集塵装置7を構成するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、スクリュー搬送部40Aと押し出し機構40Eとを第1の案内板60Aに固定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、押し出し機構40Eを第2の案内板60Bに固定するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、貯留部を2つ設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、3つ以上の貯留を設けるようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、可動部40Dで第1貯留部40B及び第2貯留部40Cを回転させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第1貯留部40B及び第2貯留部40Cを直線状に移動させる直線移動機構を設けて、貯留位置及び排出位置間で直線的に移動させるようにしてもよい。
Claims (10)
- 船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジンの燃焼による排ガス中の粒子状物質を捕集する電気集塵装置を備えた舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置であって、
前記電気集塵装置で捕集した粒子状物質を剥離して搬送する剥離搬送部と、
該剥離搬送部で搬送された粒子状物質をスクリュー圧縮して減容化するスクリュー圧縮部とを備え、
前記スクリュー圧縮部は、入力される粒子状物質を一端側で受け取って他端側にスクリュー搬送するスクリュー搬送部と、該スクリュー搬送部の他端に連接して当該スクリュー搬送部から搬送される粒子状物質を圧縮貯留する貯留位置と、該貯留位置とは離間した貯留した圧縮状態の粒子状物質を排出する排出位置との間で可動自在に配置された少なくとも2つの第1貯留部及び第2貯留部と、前記第1貯留部及び前記第2貯留部を交互に前記貯留位置と、前記排出位置との間で可動させる可動部とを備えている
ことを特徴とする舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。 - 前記排出位置には、前記第1貯留部及び前記第2貯留部から圧縮粒子状物質を押し出す押し出し機構を備えていることを特徴とする請求項1に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
- 前記第1貯留部及び前記第2貯留部のそれぞれは、両端を開放した筒状に形成され、
前記可動部は、前記貯留位置及び前記排出位置で前記第1貯留部及び第2貯留部の一端を開放する連通孔を有し、前記貯留位置及び前記排出位置間で前記第1貯留部及び第2貯留部の一端を閉塞する第1の案内板と、前記排出位置でのみ前記第1貯留部及び第2貯留部の他端を開放する連通孔を有する第2の案内板と、前記第1貯留部及び第2貯留部を貯留位置及び排出位置間で回転させる回転機構とを備えていることを特徴とする請求項2に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。 - 前記回転機構は、前記第1貯留部及び前記第2貯留部を前記第1の案内板及び第2の案内板間で回転可能に支持する回転支持部と、該回転支持部を前記第1貯留部及び前記第2貯留部の一方が前記貯留位置となり、他方が排出位置となるように回転させる回転駆動部とを備えていることを特徴とする請求項3に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
- 前記スクリュー搬送部の回転負荷を検出する負荷検出部と、該負荷検出部で検出した回転負荷が設定値に達するまでの間前記スクリュー搬送部を搬送制御し、前記負荷検出部で検出した負荷が設定値に達したときに、前記スクリュー搬送部の搬送を停止させてから前記回転機構を、前記第1貯留部及び前記第2貯留部の一方を前記貯留位置から前記排出位置に、前記第1貯留部及び前記第2貯留部の他方を前記排出位置から前記貯留位置に回転させる駆動制御部とを備えていることを特徴とする請求項4に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
- 前記駆動制御部は、前記回転機構の回転が終了した後に前記押し出し機構を作動させて、前記排出位置にある前記第1貯留部及び前記第2貯留部の一方から圧縮された粒子状物質を押し出すことを特徴とする請求項5に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
- 前記可動部は、前記第1貯留部及び前記第2貯留部を前記貯留位置及び前記排出位置間に直線移動させる直線移動機構を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
- 前記剥離搬送部は、前記電気集塵装置で捕集した粒子状物質に気体を噴射して剥離させて気体搬送する気体搬送部と、該気体搬送部で搬送された粒子状物質を含む気体から固気分離して粒子状物質を分離する固気分離部とを備えていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
- 前記気体搬送部は、前記電気集塵装置の粒子状物質を捕集する捕集空間の軸方向の一端側に設けられた気体噴射部と、前記捕集空間の軸方向の他端側及び前記固気分離部の入力側間に配設されたエジェクタ機構とで構成されていることを特徴とする請求項8に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
- 前記固気分離部は、サイクロン集塵機で構成され、該サイクロン集塵機で分離された気体を前記電気集塵装置の排ガス入側に戻す戻し配管が設けられていること特徴とする請求項9に記載の舶用ディーゼルエンジン排ガス処理装置。
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