排氣凈化裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種能夠以較少的水量有效凈化排氣的排氣凈化裝置。該排氣凈化裝置具有：堿性電解水生成裝置(10)，其具有陰極和由Mg或Mg合金形成的陽(yáng)極，在兩電極間施加電壓，將被電解水進(jìn)行電解，生成堿性電解水；排氣吸收塔(1)，其導(dǎo)入排氣；堿性電解水供應(yīng)線(xiàn)(L3)，其將堿性電解水導(dǎo)入排氣吸收塔；以及堿性電解水的噴嘴(4)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】排氣凈化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用來(lái)凈化從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)或鍋爐等燃燒器中排出的含有 NOx或SOx等的排氣的排氣凈化裝置，尤其是涉及一種適合搭載在船舶等上的排氣凈化裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)關(guān)或鍋爐等內(nèi)燃機(jī)中，使用著化石燃料。隨著化石燃料的燃 燒，會(huì)產(chǎn)生含有N0x、S0x、油分、以及微粒子等的排氣，成為環(huán)境污染源。因此，人們嘗試通過(guò) 改善燃料、提高燃燒效率、引入排氣處理設(shè)備等來(lái)減少排氣中的環(huán)境污染源。
[0003] 關(guān)于車(chē)輛、工廠(chǎng)或火力發(fā)電廠(chǎng)等存在于陸地上的設(shè)施，已經(jīng)大致得到了改善。
[0004] 但是，在海上或河流上行駛的船舶中，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量遠(yuǎn)大于汽車(chē)等，并且?guī)缀鯖](méi)有 能夠設(shè)置排氣處理設(shè)備的剩余空間。并且，從經(jīng)濟(jì)觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，難以引入針對(duì)陸地的技術(shù)和設(shè) 備。
[0005] 例如，作為處理排氣中的NO；^技術(shù)，已有氨SCR(SelectiveCatalytic Reduction，選擇性催化還原）法。氨SCR法是一種使排氣中的N0X與氨發(fā)生反應(yīng)，分解為 水和氮的方法，已經(jīng)在陸地上得到了實(shí)際運(yùn)用。但是，氨SCR法必須確保大量的氨，因此難 以適用于船舶。
[0006] 此外，關(guān)于sox，使用洗滌器的氫氧化鎂法或石灰-石膏法等已經(jīng)在陸地上得到了 實(shí)際運(yùn)用。而且，作為將它們用于船舶的技術(shù)，已有將海水導(dǎo)入洗滌器，使排氣中的30 )(被 海水所吸收，然后利用充氧裝置使S0X氧化為硫酸根離子并加以處理的方法。
[0007] 此外，專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種方法，其對(duì)船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣實(shí)施脈沖電暈 放電，然后導(dǎo)入洗滌器中并噴灑海水，從排氣中除去氮氧化物和硫氧化物。
[0008] 此外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了一種方法，其將鹽水電解后生成堿性液體和酸性液體， 使要處理的排氣與酸性液體進(jìn)行氣液接觸，然后使其與堿性液體進(jìn)行氣液接觸，從而對(duì)排 氣實(shí)施凈化處理。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0009] 【專(zhuān)利文獻(xiàn)1】日本專(zhuān)利特開(kāi)平8-10564號(hào)公報(bào) 【專(zhuān)利文獻(xiàn)2】日本專(zhuān)利特開(kāi)2003-284919號(hào)公報(bào) 發(fā)明的公開(kāi) 發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0010] 但是，上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2所公開(kāi)的方法中，50)(等的減少效果尚不充分，并且對(duì)排氣 實(shí)施凈化處理時(shí)需要大量的海水。因此，在吸取用于凈化處理的海水時(shí)或?qū)⑾礈炱髋潘?入海洋中時(shí)，存有功耗隨著泵動(dòng)作而增大的問(wèn)題。由于在海上無(wú)法接受來(lái)自外部的供電，所 以?xún)H能依靠船舶內(nèi)的自身發(fā)電，因此希望盡量減少這些泵的功耗。
[0011] 此外，洗滌器排水中含有排氣中的N0X、S0X、油分、以及微粒子等，因此按照國(guó)際海 事組織的水質(zhì)法規(guī)，存在今后難以將洗滌器排水不經(jīng)任何處理就直接排放的趨勢(shì)。
[0012] 因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠以較少的水量有效凈化排氣的排氣凈化 裝置。 解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0013] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的排氣凈化裝置，其具有：堿性電解水生成裝置，其具 有陰極和陽(yáng)極，并且在兩電極間施加電壓，對(duì)被電解水進(jìn)行電解，生成堿性電解水；排氣吸 收塔，其導(dǎo)入排氣；堿性電解水供應(yīng)線(xiàn)，其將通過(guò)所述堿性電解水生成裝置生成的所述堿性 電解水導(dǎo)入所述排氣吸收塔；以及所述堿性電解水的噴嘴，其設(shè)置在所述排氣吸收塔內(nèi)，并 且其構(gòu)成為，從所述噴嘴噴射所述堿性電解水，使導(dǎo)入所述排氣吸收塔的所述排氣與所述 堿性電解水進(jìn)行氣液接觸，對(duì)所述排氣實(shí)施凈化，其特征在于，所述堿性電解水生成裝置具 有由Mg或Mg合金形成的所述陽(yáng)極。
[0014] 本發(fā)明的排氣凈化裝置優(yōu)選具有：洗滌器排水貯留部，其回收從所述噴嘴噴射出 的所述堿性電解水；以及洗滌器排水回流線(xiàn)，其將所述洗滌器排水貯留部?jī)?nèi)的洗滌器排水 回流至所述堿性電解水生成裝置。更優(yōu)選在所述洗滌器排水貯留部設(shè)置著散氣裝置。
[0015] 本發(fā)明的排氣凈化裝置優(yōu)選具有：水質(zhì)分析裝置，其分析通過(guò)所述堿性電解水生 成裝置生成的所述堿性電解水的堿度；以及堿度調(diào)整裝置，其將所述堿性電解水的堿度調(diào) 整至規(guī)定值以上。
[0016] 本發(fā)明的排氣凈化裝置的所述堿性電解水生成裝置優(yōu)選具有：電解槽，其由具有 水不溶性和導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，以及陽(yáng)極，其配置在該電解槽內(nèi)，該排氣凈化裝置構(gòu)成為對(duì) 所述陽(yáng)極側(cè)施加正電壓，對(duì)所述電解槽側(cè)施加負(fù)電壓，對(duì)所述電解槽內(nèi)的所述被電解水進(jìn) 行電解，或者所述堿性電解水生成裝置具有：路徑，其由具有水不溶性和導(dǎo)電性的材料構(gòu) 成，用來(lái)流通所述被電解水，以及陽(yáng)極，其配置在所述路徑內(nèi)，該排氣凈化裝置構(gòu)成為對(duì)所 述陽(yáng)極側(cè)施加正電壓，對(duì)所述路徑側(cè)施加負(fù)電壓，對(duì)在所述路徑內(nèi)流通的所述被電解水進(jìn) 行電解。
[0017] 本發(fā)明的排氣凈化裝置，其具有：堿性電解水生成裝置，其具有陰極和陽(yáng)極，并且 第1電壓施加單元在兩電極間施加電壓，對(duì)被電解水進(jìn)行電解，生成堿性電解水；排氣吸收 塔，其導(dǎo)入排氣；堿性電解水供應(yīng)線(xiàn)，其將通過(guò)所述堿性電解水生成裝置生成的所述堿性電 解水導(dǎo)入所述排氣吸收塔；以及所述堿性電解水的噴嘴，其設(shè)置在所述排氣吸收塔內(nèi)，并且 該排氣凈化裝置構(gòu)成為從所述噴嘴噴射所述堿性電解水，使導(dǎo)入所述排氣吸收塔的所述排 氣與所述堿性電解水進(jìn)行氣液接觸，對(duì)所述排氣實(shí)施凈化，其特征在于，所述堿性電解水生 成裝置除了所述陰極以及由Mg或Mg合金形成的所述陽(yáng)極以外，還具有輔助陽(yáng)極，其由具有 水不溶性和導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，所述輔助電極經(jīng)由耦合電路連接至所述陰極和所述陽(yáng)極， 第2電壓施加單元對(duì)所述輔助電極施加電壓。
[0018] 本發(fā)明的排氣凈化裝置的所述堿性電解水生成裝置優(yōu)選在所述耦合電路中使用 二極管。
[0019] 本發(fā)明的排氣凈化裝置的所述堿性電解水生成裝置優(yōu)選在所述耦合電路中使用 晶體管。
[0020] 本發(fā)明的排氣凈化裝置的所述堿性電解水生成裝置優(yōu)選連接多個(gè)所述陽(yáng)極和所 述陰極，所述耦合電路具有與所述陽(yáng)極和所述陰極的組合數(shù)量相對(duì)應(yīng)數(shù)量的耦合元件，并 且這些耦合元件的每一個(gè)連接有所述輔助陽(yáng)極。 發(fā)明效果
[0021] 本發(fā)明的排氣凈化裝置中，堿性電解水生成裝置的陽(yáng)極由Mg或Mg合金形成，因此 通過(guò)利用該堿性電解水生成裝置對(duì)被電解水進(jìn)行電解，從陽(yáng)極溶出Mg離子，生成Mg(OH)2。 Mg(OH)2濃度的增加與電解時(shí)電量的增加成正比，因此能夠有效地提高堿性電解水的堿度。 而且，通過(guò)提高堿性電解水的堿度，能夠在使其與排氣進(jìn)行氣液接觸時(shí)，有效地除去排氣中 的30 ){等。
[0022] 因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠使用堿度較高的堿性電解水，對(duì)排氣實(shí)施凈化處理，因此 可能夠以少量的堿性電解水有效地凈化排氣，并且能夠減少因泵動(dòng)作產(chǎn)生的功耗和洗滌器 排水的排出量。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的排氣凈化裝置的概略圖。 圖2是堿性電解水生成裝置的一實(shí)施方式的概略圖。 圖3是堿性電解水生成裝置的其他實(shí)施方式的概略圖。 圖4是堿性電解水生成裝置的其他實(shí)施方式的概略圖，（a)是正視圖，（b)是（a)的A-A剖視圖。 圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的排氣凈化裝置的概略圖。 圖6是顯示試驗(yàn)例1的電解時(shí)的電量與所獲得的堿性電解水的pH值以及堿度的關(guān)系 的圖。 圖7是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的排氣凈化裝置的堿性電解水生成裝置的一實(shí)施方式的 概略圖。 圖8是堿性電解水生成裝置的其他實(shí)施方式的概略圖。 圖9是堿性電解水生成裝置的其他實(shí)施方式的概略圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 使用圖1，說(shuō)明本發(fā)明的排氣凈化裝置的一實(shí)施方式。
[0025] 圖1中，標(biāo)號(hào)1是排氣吸收塔，在其側(cè)壁上設(shè)有排氣導(dǎo)入口 2,在上部設(shè)有煙道3。 在排氣吸收塔1的內(nèi)部配置有噴嘴4和防結(jié)霧裝置5。防結(jié)霧裝置5配置在煙道3的 附近。 防結(jié)霧裝置5用來(lái)除去氣體中的水分，由例如不銹鋼或鋁等的絲網(wǎng)構(gòu)成。 排氣吸收塔1的底部是洗滌器排水的貯留部，其用來(lái)捕捉排氣中含有的NOx、SOx、油分、 以及微粒子等污染物質(zhì)。 配管L1從排氣吸收塔1的底部側(cè)壁開(kāi)始延伸，連接至堿性電解水生成裝置10。本實(shí)施 方式中，配管L1為本發(fā)明的洗滌器排水回流線(xiàn)。
[0026] 堿性電解水生成裝置10具有陰極和陽(yáng)極，在兩電極間施加電壓，對(duì)被電解水進(jìn)行 電解，生成堿性電解水，并且至少陽(yáng)極是由Mg或Mg合金形成的。陰極并無(wú)特別限定，例如 可使用Mg、Mg合金、不銹鋼、Ti、Ti合金、Pt、Pt合金、碳類(lèi)導(dǎo)電性材料、以及導(dǎo)電性陶瓷等 具有導(dǎo)電性的材料。
[0027] 作為堿性電解水生成裝置的一例，可列舉例如圖2所示的堿性電解水生成裝置 10a。該堿性電解水生成裝置10a具有用來(lái)導(dǎo)入被電解水的電解槽11a、由Mg或Mg合金形 成的陽(yáng)極12a、以及與該陽(yáng)極12a成對(duì)的陰極13a，由電源14a對(duì)兩電極間施加電壓，對(duì)導(dǎo)入 電解槽11a中的被電解水進(jìn)行電解。
[0028] 此外，作為堿性電解水生成裝置的其他實(shí)施方式，可列舉圖3所示的堿性電解水 生成裝置l〇b。該堿性電解水生成裝置10b包括由具有水不溶性和導(dǎo)電性的材料構(gòu)成的電 解槽lib以及由Mg或Mg合金形成的陽(yáng)極12b，并且陽(yáng)極12b與電解層lib留有規(guī)定間隔地 配置在電解槽lib內(nèi)。該堿性電解水生成裝置10b中，電解槽lib具有陰極的功能，由電源 14b對(duì)陽(yáng)極12b施加正電壓，對(duì)電解槽lib施加負(fù)電壓，將電解槽內(nèi)的被電解水進(jìn)行電解。
[0029] 作為構(gòu)成電解槽lib的具有水不溶性和導(dǎo)電性的材料，可列舉不銹鋼、Ti、Ti合 金、Pt、Pt合金、碳類(lèi)導(dǎo)電性材料、以及導(dǎo)電性陶瓷等。優(yōu)選為電解時(shí)不溶于水且不會(huì)形成 鈍化膜的材料。
[0030] 電解槽lib優(yōu)選為其外周被絕緣層覆蓋。通過(guò)利用絕緣層覆蓋電解槽lib的外周， 能夠防止觸電的危險(xiǎn)。此外，電解槽lib可以構(gòu)成為，在由具有絕緣性的材料構(gòu)成的槽的內(nèi) 壁上，形成由具有水不溶性和導(dǎo)電性的材料形成的金屬層。
[0031] 作為堿性電解水生成裝置的其他實(shí)施方式，可列舉圖4所示的堿性電解水生成裝 置l〇c。
[0032] 該堿性電解水生成裝置10c包括由具有水不溶性和導(dǎo)電性的材料構(gòu)成的供被電 解水流通的配管11c以及配置在該配管11c內(nèi)的陽(yáng)極12c，并且陽(yáng)極12c通過(guò)絕緣墊片15 與配管11c留有規(guī)定間隔地配置在配管11c內(nèi)。該堿性電解水生成裝置l〇c中，配管11c 具有陰極的功能，由電源14c對(duì)陽(yáng)極12c施加正電壓，對(duì)配管11c施加負(fù)電壓，將在配管內(nèi) 流通的被電解水進(jìn)行電解。
[0033] 配管11c優(yōu)選為其外周被絕緣層覆蓋。通過(guò)利用絕緣層覆蓋配管11c的外周，能 夠防止觸電的危險(xiǎn)。此外，配管11c也可以構(gòu)成為，在由具有絕緣性的材料構(gòu)成的配管的內(nèi) 壁上，形成由具有水不溶性和導(dǎo)電性的材料形成的金屬層。
[0034] 再回到圖1，在堿性電解水生成裝置10經(jīng)由泵P1連接配管L2。通過(guò)運(yùn)行泵P1，來(lái) 自海洋等海水源的海水通過(guò)配管L2導(dǎo)入堿性電解水生成裝置10中。
[0035] 從堿性電解水生成裝置10延伸出用來(lái)抽取堿性電解水的配管L3以及用來(lái)抽取浮 渣的配管L4。
[0036] 用來(lái)抽取堿性電解水的配管L3連接至排氣吸收塔1內(nèi)的噴嘴4。配管L3的中途 配置有水質(zhì)分析裝置20,此處，會(huì)實(shí)施堿性電解水的pH值、電導(dǎo)度、堿度、固體物量、細(xì)菌 量、有機(jī)物量、NOx、SOx等各種水質(zhì)的分析。分析結(jié)果會(huì)反饋到控制裝置40,控制泵P1的動(dòng) 作條件以及堿性電解水生成裝置10的施加條件（電量）等，以使所述各種水質(zhì)滿(mǎn)足用于對(duì) 排氣進(jìn)行凈化處理的處理水的標(biāo)準(zhǔn)。
[0037] 用來(lái)抽取浮渣的配管L4連接至脫水裝置30。脫水裝置30中，對(duì)浮渣實(shí)施脫水處 理，形成脫水浮渣。作為脫水裝置30,并無(wú)特別限定?？墒褂脦綁簽V機(jī)、螺旋壓榨機(jī)等，方 式并無(wú)限定，可使用市場(chǎng)上出售的產(chǎn)品。
[0038] 從脫水裝置30連接有用來(lái)抽取脫水浮渣的配管L5以及用來(lái)抽取液體的配管L6。 用來(lái)抽取液體的配管L6與用來(lái)抽取堿性電解水的配管L3相連接，利用脫水裝置30回收的 液體會(huì)與在配管L3內(nèi)流通的堿性電解水混合，然后導(dǎo)入排氣吸收塔1。
[0039]該排氣凈化裝置中，從噴嘴4噴射由堿性電解水生成裝置10生成的堿性電解水， 使從排氣導(dǎo)入口 2導(dǎo)入排氣吸收塔1的排氣與堿性電解水進(jìn)行氣液接觸。因此，排氣中含 有的NOx、SOx、油分、以及微粒子等污染物質(zhì)會(huì)被捕集到堿性電解水中，與洗滌器排水一同落 至排氣吸收塔1的底部。除去污染物質(zhì)后的氣體由防結(jié)霧裝置5除去水分，并通過(guò)煙道3 排出到系統(tǒng)外。
[0040] 排氣中的污染物質(zhì)中例如S02會(huì)進(jìn)行以下式（1)的反應(yīng)，然后被捕捉至堿性電解 水中。而且，堿性電解水中，會(huì)因排氣中的氧而迅速進(jìn)行式（2)的反應(yīng)。

【權(quán)利要求】
1. 一種排氣凈化裝置，其具有；堿性電解水生成裝置，該堿性電解水生成裝置具有陰 極和陽(yáng)極，并且在兩電極間施加電壓，對(duì)被電解水進(jìn)行電解，生成堿性電解水； 排氣吸收塔，其導(dǎo)入排氣； 堿性電解水供應(yīng)線(xiàn)，其將通過(guò)所述堿性電解水生成裝置生成的所述堿性電解水導(dǎo)入所 述排氣吸收塔；W及 所述堿性電解水的噴嘴，其設(shè)置在所述排氣吸收塔內(nèi)， 該排氣凈化裝置構(gòu)成為從所述噴嘴噴射所述堿性電解水，使導(dǎo)入所述排氣吸收塔的所 述排氣與所述堿性電解水進(jìn)行氣液接觸，對(duì)所述排氣實(shí)施凈化，其特征在于， 所述堿性電解水生成裝置具有由Mg或Mg合金形成的所述陽(yáng)極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于，具有：洗漆器排水貶留部，其回 收從所述噴嘴噴射出的所述堿性電解水；W及洗漆器排水回流線(xiàn)，其將所述洗漆器排水貶 留部?jī)?nèi)的洗漆器排水回流至所述堿性電解水生成裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣凈化裝置，其特征在于，在所述洗漆器排水貶留部設(shè)置 有散氣裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的排氣凈化裝置，其特征在于，具有冰質(zhì)分析裝 置，其分析通過(guò)所述堿性電解水生成裝置生成的所述堿性電解水的堿度；W及堿度調(diào)整裝 置，其將所述堿性電解水的堿度調(diào)整至規(guī)定值W上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于，所述堿性電解水生成裝置具有： 電解槽，其由具有水不溶性和導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，W及陽(yáng)極，其配置在該電解槽內(nèi)，該排氣 凈化裝置構(gòu)成為對(duì)所述陽(yáng)極側(cè)施加正電壓，對(duì)所述電解槽側(cè)施加負(fù)電壓，對(duì)所述電解槽內(nèi) 的所述被電解水進(jìn)行電解。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣凈化裝置，其特征在于，所述堿性電解水生成裝置具有： 路徑，其由具有水不溶性和導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，用來(lái)流通所述被電解水，W及陽(yáng)極，其配置 在所述路徑內(nèi)，該排氣凈化裝置構(gòu)成為對(duì)所述陽(yáng)極側(cè)施加正電壓，對(duì)所述路徑側(cè)施加負(fù)電 壓，對(duì)在所述路徑內(nèi)流通的所述被電解水進(jìn)行電解。
7. -種排氣凈化裝置，其具有；堿性電解水生成裝置，該堿性電解水生成裝置具有陰 極和陽(yáng)極，并且第1電壓施加單元在兩電極間施加電壓，對(duì)被電解水進(jìn)行電解，生成堿性電 解水； 排氣吸收塔，其導(dǎo)入排氣； 堿性電解水供應(yīng)線(xiàn)，其將通過(guò)所述堿性電解水生成裝置生成的所述堿性電解水導(dǎo)入所 述排氣吸收塔；W及 所述堿性電解水的噴嘴，其設(shè)置在所述排氣吸收塔內(nèi)， 該排氣凈化裝置構(gòu)成為從所述噴嘴噴射所述堿性電解水，使導(dǎo)入所述排氣吸收塔的所 述排氣與所述堿性電解水進(jìn)行氣液接觸，對(duì)所述排氣實(shí)施凈化，其特征在于， 所述堿性電解水生成裝置除了所述陰極化及由Mg或Mg合金形成的所述陽(yáng)極W外， 還具有輔助陽(yáng)極，其由具有水不溶性和導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，所述輔助電極經(jīng)由禪合電 路連接至所述陰極和所述陽(yáng)極，第2電壓施加單元對(duì)所述輔助電極施加電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣凈化裝置，其特征在于，在所述禪合電路中使用二極管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣凈化裝置，其特征在于，在所述禪合電路中使用晶體管。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣凈化裝置，其特征在于，所述堿性電解水生成裝置中連 接多個(gè)所述陽(yáng)極和所述陰極，所述禪合電路具有與所述陽(yáng)極和所述陰極的組合數(shù)量相對(duì)應(yīng) 數(shù)量的禪合元件，并且該些禪合元件的每一個(gè)連接有所述輔助陽(yáng)極。
【文檔編號(hào)】C02F1/74GK104470621SQ201380035644
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月19日
【發(fā)明者】當(dāng)山廣幸, 中田榮壽, 乾貴志 申請(qǐng)人:富士電機(jī)株式會(huì)社