JP6378739B2 - 大型船舶用のエンジンシステム - Google Patents

Description

本発明は、大型船舶用のエンジンシステムに関する。

エンジンから排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を低減する技術として、排気をエンジンに戻す排気再循環（ＥＧＲ； Exhaust Gas Recirculation）技術がある。大型船舶用のエンジンにも、このＥＧＲ技術を適用することができる。ただし、大型船舶用のエンジンは、燃料として重油を使用していることから、排気にはカーボンなどの浮遊粒子状物質が多量に含まれる。そのため、大型船舶用のエンジンシステムのＥＧＲユニットは、エンジンに戻す排気（ＥＧＲガス）を洗浄液で洗浄するスクラバーを備えている。

スクラバーでは、使用した洗浄液をスクラバー廃水として排出する。このスクラバー廃水にはばいじん（すすなどの固体粒子）が多く含まれており、スクラバー廃水を船外に排出するにはスクラバー廃水からばいじんを分離除去する必要がある。そのため、大型船舶用のエンジンシステムのＥＧＲユニットは、スクラバー廃水からばいじんを分離除去する廃水処理装置も必要となる。本願の発明者らは、この廃水処理装置として、沈殿分離処理を行う沈殿槽を備えたものを提案している（特許文献１参照）。

特開２０１３−２５５８７６号公報

ところで、スクラバー廃水に含まれるばいじんを沈殿槽で沈殿させるには、スクラバー廃水に凝集剤を投入するのが有効である。ばいじんは粒径が大きければ沈殿しやすく、スクラバー廃水に凝集剤を投入することにより、スクラバー廃水に含まれるばいじんの凝集を促進させることができる。ただし、ばいじんを効率よく凝集させるには、スクラバー廃水と凝集剤を十分に攪拌する必要がある。仮に、この攪拌を沈殿槽で行うと、沈殿槽の底に沈殿したばいじんが舞い上がり、舞い上がったばいじんは再びスクラバー廃水に取り込まれてしまうおそれがある。

一方、沈殿槽で沈殿したばいじんが舞い上がらないようにするには、沈殿槽よりも上流でスクラバー廃水と凝集剤を攪拌してばいじんを凝集させた後、凝集したばいじんを含んだスクラバー廃水をポンプで沈殿槽に搬送することが考えられる。ところが、スクラバー廃水がポンプを通過する際、凝集したばいじんがポンプ内で破砕されてしまうおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、スクラバー廃水と凝集剤を攪拌する際に沈殿槽で沈殿したばいじんが舞い上がることなく、かつ、凝集剤によって凝集したばいじんが破砕されにくい廃水処理装置を備えた大型船舶用のエンジンシステムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る廃水処理装置は、エンジンの排気を洗浄することにより生じるスクラバー廃水からばいじんを分離除去する廃水処理装置であって、前記スクラバー廃水に含まれるばいじんを沈殿させる沈殿槽と、前記スクラバー廃水に凝集剤を投入する凝集剤投入部と、前記スクラバー廃水と前記凝集剤を攪拌する攪拌部と、前記スクラバー廃水を前記沈殿槽まで圧送する搬送ポンプと、を有し、前記攪拌部は、前記搬送ポンプと前記沈殿槽の間に位置する圧送流路内で前記スクラバー廃水と前記凝集剤を攪拌する。

この構成によれば、沈殿槽よりも上流の圧送流路内でスクラバー廃水と凝集剤が攪拌されるため、沈殿槽で沈殿したばいじんがこの攪拌によって舞い上がることはない。また、攪拌部は、搬送ポンプと沈殿槽の間に位置する圧送流路内でスクラバー廃水と凝集剤を攪拌するため、スクラバー廃水と凝集剤を攪拌することによって凝集したばいじんは搬送ポンプを通過することはない。そのため、凝集したばいじんは破砕されることなく沈殿槽に搬送され、凝集したばいじんを沈殿槽で沈殿させることができる。

また、上記の廃水処理装置において、前記攪拌部は、前記圧送流路内で静止した状態で配置され、前記圧送流路内を流れる前記スクラバー廃水の流れの方向を変える変向部材を有していてもよい。

この構成によれば、圧送流路内で静止した変向部材によってスクラバー廃水の流れの方向を変え、これによってスクラバー廃水と凝集剤を攪拌することができる。そのため、スクラバー廃水と凝集剤を攪拌するための動力が不要になるとともに、攪拌部の構造を簡略化することができる。その結果、廃水処理装置を小型化することができる。

前述したとおり、上記の廃水処理装置によれば、スクラバー廃水と凝集剤を攪拌する際に沈殿槽で沈殿したばいじんが舞い上がることなく、かつ、凝集剤によって凝集したばいじんが破砕されにくい。

図１は、廃水処理装置を含むエンジンシステムの全体図である。 図２は、廃水処理装置の全体図である。 図３は、他の実施形態に係る廃水処理装置の全体図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る廃水処理装置１００について説明する。

＜エンジンシステム＞
まず、廃水処理装置１００を備えたエンジンシステム１０１について説明する。図１は、エンジンシステム１０１の全体図である。図１において、太く描いた破線は排気及びＥＧＲガス（エンジンに戻す排気）の流れを示しており、太く描いた実線は新気及び掃気（新気にＥＧＲガスを加えたもの）の流れを示している。

エンジンシステム１０１は、大型船舶用のエンジンシステムであって２ストロークディーゼルエンジンであるエンジン１０２と、エンジン１０２に掃気を供給する掃気流路１０３と、エンジン１０２から排出された排気を外部に放出する排気流路１０４と、排気のエネルギにより駆動し新気を昇圧する過給機１０５と、排気流路１０４から排気を抽出して掃気流路１０３に供給するＥＧＲユニット１０６と、後述するスクラバー廃水を処理する廃水処理装置１００と、を備えている。

ＥＧＲユニット１０６は、掃気流路１０３と排気流路１０４をつなぐＥＧＲ流路１０と、ＥＧＲ流路１０に設けられＥＧＲガスを洗浄し、使用した洗浄液をスクラバー廃水として排出するスクラバー２０と、ＥＧＲ流路１０に設けられ排気を昇圧するとともにＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲブロワ３０と、を有している。廃水処理装置１００は、上述したスクラバー２０から排出されるスクラバー廃水、すなわちエンジン１０２の排気を洗浄することにより生じるスクラバー廃水からばいじんを分離除去する。

＜廃水処理装置＞
続いて、廃水処理装置１００をより詳しく説明する。図２は、廃水処理装置１００の全体図である。廃水処理装置１００は、スクラバー廃水からばいじんを分離除去した後、当該スクラバー廃水を船外に放出するか、スクラバー２０に返送して再利用する。図１及び図２に示すように、廃水処理装置１００は、沈殿槽４１と、遠心分離機４２と、凝集剤投入部４３と、攪拌部４４と、搬送ポンプ４５と、を有している。

沈殿槽４１は、スクラバー廃水に含まれるばいじんを沈殿させ、スクラバー廃水からばいじんを分離除去する沈殿分離処理を行う。本実施形態の沈殿槽４１は、筒状で軸心が傾斜した傾斜管を多数有しており、廃水がこの傾斜管を通過する際に傾斜管にばいじんが沈殿する。なお、沈殿したばいじんは沈殿槽４１の底部に溜まる。

遠心分離機４２は、沈殿槽４１で沈殿分離処理が行われたスクラバー廃水を取り込んで、遠心力によってスクラバー廃水からばいじんを分離除去する遠心分離処理を行う。なお、遠心分離機４２よりも上流に沈殿槽４１を配置しているのは、粒径が比較的大きいばいじんを沈殿槽４１で分離除去することにより、沈殿槽４１よりも下流に配置された遠心分離機４２の廃水処理の負担を低減するためである。遠心分離機４２で遠心分離処理が行われたスクラバー廃水は船外へ放出されるか、スクラバー２０に返送されて再利用される。

ここで、本実施形態に係る廃水処理装置１００には、搬送ポンプ４５と沈殿槽４１の間に位置し、スクラバー廃水が沈殿槽４１に向かって流れる圧送流路４６が形成されている。具体的には、図２に示すように、搬送ポンプ４５と沈殿槽４１の間には、互いに連結された管状部材４７、４９及び箱状部材４８が設けられており、これらの内部に圧送流路４６が形成されている。また、圧送流路４６はスクラバー廃水で満たされている。

凝集剤投入部４３は、圧送流路４６を流れるスクラバー廃水に凝集剤を投入する。スクラバー廃水に凝集剤を投入することにより、スクラバー廃水に含まれるばいじんの凝集が促進される。凝集剤の種類は特に限定されず、公知の凝集剤を使用することができる。なお、本実施形態の凝集剤投入部４３は、攪拌部４４よりも上流に凝集剤を投入しているが、攪拌部４４付近に凝集剤を投入してもよい。また、搬送ポンプ４５でスクラバー廃水と凝集剤を撹拌させるために、凝集剤投入部４３は搬送ポンプ４５よりも上流に凝集剤を投入してもよい。

攪拌部４４は、スクラバー廃水と凝集剤を攪拌する部分である。本実施形態では、箱状部材４８の内部にあたる圧送流路４６内でスクラバー廃水と凝集剤を攪拌する。攪拌部４４は、箱状部材４８の内部に位置する攪拌板５０と、攪拌板５０を回転させる回転モータ５１を有している。攪拌板５０が回転することにより、スクラバー廃水と凝集剤が攪拌される。

搬送ポンプ４５は、スクラバー廃水を沈殿槽４１まで圧送するポンプである。搬送ポンプ４５は、攪拌部４４よりも上流においてスクラバー廃水を加圧する。搬送ポンプ４５からスクラバー廃水に加えられた圧力は運動エネルギに変換され、スクラバー廃水は沈殿槽４１まで流れる。本実施形態では、圧送流路４６でスクラバー廃水が連続的に流れているため、搬送ポンプ４５のみでスクラバー廃水を沈殿槽４１まで搬送することができる。

以上が本実施形態に係る廃水処理装置１００の構成である。上記のとおり、本実施形態に係る廃水処理装置１００では、攪拌部４４でスクラバー廃水と凝集剤を攪拌することでスクラバー廃水に含まれるばいじんの凝集が促進され、沈殿槽４１において効率よく沈殿分離処理を行うことができる。

さらに、本実施形態では、圧送流路４６内でスクラバー廃水と凝集剤が攪拌されるため、沈殿槽４１で沈殿したばいじんがこの攪拌によって舞い上がることはない。また、本実施形態では、攪拌部４４が圧送流路４６内でスクラバー廃水と凝集剤を攪拌するため、凝集剤によって凝集したばいじんが搬送ポンプ４５を通過することはなく、搬送ポンプ４５によって破砕されることもない。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る廃水処理装置２００について説明する。本実施形態に係る廃水処理装置２００は、圧送流路４６及び攪拌部４４の構成が第１実施形態に係る廃水処理装置１００と異なるが、それ以外については第１実施形態に係る廃水処理装置１００と基本的に同じである。

図３は、本実施形態に係る廃水処理装置２００の全体図である。本実施形態では搬送ポンプ４５によってスクラバー廃水が沈殿槽４１まで圧送される点は第１実施形態の場合と同様である。ただし、図３に示すように、本実施形態では管状部材４７、４９、５２の内部に圧送流路４６形成されている。

そして、本実施形態の攪拌部４４は、いわゆるスタッティクミキサーであって、圧送流路４６内で静止した状態で配置され、圧送流路４６内を流れるスクラバー廃水の流れの方向を変える変向部材５３を有している。変向部材５３は、管状部材５２の軸方向に沿って連結された、形状の異なる複数の変向板５４を有している。圧送流路４６内を流れるスクラバー廃水がこれらの変向板５４に衝突することで、流れの方向が複雑に変化し、スクラバー廃水と凝集剤が攪拌される。

本実施形態に係る廃水処理装置２００は、上記のように構成されているため、スクラバー廃水と凝集剤を攪拌するための動力が不要になるとともに、攪拌部４４の構造を簡略化することができる。その結果、廃水処理装置２００を小型化することができる。

なお、以上では、廃水処理装置１００、２００が、ＥＧＲユニット１０６のスクラバー２０から排出されるスクラバー廃水を処理する場合について説明したが、廃水処理装置１００、２００は、排気を全量処理するＳＯｘスクラバーから排出されるスクラバー廃水を処理するものであってもよい。ＳＯｘスクラバーは主に排気からＳＯｘを分離除去するものであるが、ＳＯｘスクラバーから排出されるスクラバー廃水にもばいじんが含まれている。

４１ 沈殿槽
４３ 凝集剤投入部
４４ 攪拌部
４５ 搬送ポンプ
４６ 圧送流路
５３ 変向部材
１００ 廃水処理装置
１０２ エンジン
２００ 廃水処理装置

Claims (4)

1. ２ストロークディーゼルエンジンであるエンジンと、
   前記エンジンの排気を洗浄することにより生じるスクラバー廃水からばいじんを分離除去する廃水処理装置と、を備えた大型船舶用のエンジンシステムであって、
   前記廃水処理装置は、
   前記スクラバー廃水に含まれるばいじんを沈殿させる沈殿槽と、
   前記スクラバー廃水に凝集剤を投入する凝集剤投入部と、
   前記スクラバー廃水と前記凝集剤を攪拌する攪拌部と、
   前記スクラバー廃水を前記沈殿槽まで圧送する搬送ポンプと、を有し、
   前記攪拌部は、前記搬送ポンプと前記沈殿槽の間に位置する圧送流路内で前記スクラバー廃水と前記凝集剤を攪拌する、エンジンシステム。
2. 前記攪拌部は、前記圧送流路内で静止した状態で配置され、前記圧送流路内を流れる前記スクラバー廃水の流れの方向を変える変向部材を有する、請求項１に記載のエンジンシステム。
3. 前記変向部材は形状の異なる複数の変向板を有する、請求項２に記載のエンジンシステム。
4. 前記凝集剤投入部は前記搬送ポンプよりも上流に凝集剤を投入する、請求項１乃至３のうちいずれか一の項に記載のエンジンシステム。

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