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技術 排熱回収システム及びこれを備えた船舶ならびに排熱回収方法

出願人 三菱重工業株式会社
発明者 末野智
出願日 2014年12月19日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2014-257485
公開日 2016年6月30日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2016-118323
状態 特許登録済
技術分野 蒸気発生用の給水の予熱と供給 排気消音装置 蒸気発生一般 蒸気ボイラの細部
主要キーワード 非流通状態 予備循環 舶用主機 ヒーティング装置 混合配管 循環水配管 蒸気出力 オイルタンカー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年6月30日)のものです。
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図面 (6)

課題

排ガスエコノマイザ低圧蒸気発生器に用いる汽水分離器を導入する際に、コスト低減が可能で設置スペースの確保が不要とされた排熱回収システムを提供する。

解決手段

舶用主機から導かれる排ガス流れ上流側から下流側に向かって第1蒸気発生器3aおよび第2蒸気発生器3bが配置された排ガスエコノマイザ3と、第1火炉5a1および第1蒸気ドラム5a2を有する第1補助ボイラ5aと、第2火炉5b1および第2蒸気ドラム5b2を有する第2補助ボイラと5b、第1蒸気発生器3aの汽水分離器として第1蒸気ドラム5a2を用いるように接続された第1循環流路と、第2蒸気発生器3bの汽水分離器として第2蒸気ドラム5b2を用いるように接続された第2循環流路とを備えている。

概要

背景

従来より、船舶推進用大型ディーゼルエンジン舶用主機)を用いたシステムでは、ディーゼルエンジンから排出される排ガス熱エネルギー排ガスエコノマイザ熱回収して蒸気を生成し、船内の雑用蒸気や発電等に用いる排熱回収システムが知られている。このように、船舶駆動のために投入したエネルギー大気に放出せずに回収することによって船舶のエネルギー効率の向上を図っている。
しかし、近年の技術開発によってディーゼルエンジンの熱効率は年々改善されているため、排ガスエコノマイザで排ガスから熱回収できる熱量が減少してきている。このような少ない排熱量の下で熱回収しようとする場合に、排ガスエコノマイザの蒸気発生部を高圧部と低圧部に分けて低温(低圧)まで熱回収しようとする場合がある(特許文献1参照)。

概要

排ガスエコノマイザの低圧蒸気発生器に用いる汽水分離器を導入する際に、コスト低減が可能で設置スペースの確保が不要とされた排熱回収システムを提供する。舶用主機から導かれる排ガス流れ上流側から下流側に向かって第1蒸気発生器3aおよび第2蒸気発生器3bが配置された排ガスエコノマイザ3と、第1火炉5a1および第1蒸気ドラム5a2を有する第1補助ボイラ5aと、第2火炉5b1および第2蒸気ドラム5b2を有する第2補助ボイラと5b、第1蒸気発生器3aの汽水分離器として第1蒸気ドラム5a2を用いるように接続された第1循環流路と、第2蒸気発生器3bの汽水分離器として第2蒸気ドラム5b2を用いるように接続された第2循環流路とを備えている。

目的

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、排ガスエコノマイザの低圧蒸気発生器に用いる汽水分離器を導入する際に、コスト低減が可能で設置スペースの確保が不要とされた排熱回収システム及びこれを備えた船舶ならびに排熱回収方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

舶用主機から導かれる排ガス流れ上流側から下流側に向かって第1蒸気発生器および第2蒸気発生器が配置された排ガスエコノマイザと、第1火炉および第1蒸気ドラムを有する第1ドラムボイラと、第2火炉および第2蒸気ドラムを有する第2ドラムボイラと、前記第1蒸気発生器の汽水分離器として前記第1蒸気ドラムを用いるように接続された第1循環流路と、前記第2蒸気発生器の汽水分離器として前記第2蒸気ドラムを用いるように接続された第2循環流路と、を備えていることを特徴とする排熱回収システム

請求項2

前記第1循環流路および前記第2循環流路の流れを制御する制御部を備え、該制御部は、前記排ガスエコノマイザの使用時に前記第1循環流路および前記第2循環流路を流通状態とし、前記排ガスエコノマイザの非使用時に前記第1循環流路および前記第2循環流路を非流通状態とすることを特徴とする請求項1に記載の排熱回収システム。

請求項3

前記第1蒸気発生器の汽水分離器として前記第2蒸気ドラムを用いるように接続された第3循環流路を備え、前記制御部は、前記第1循環流路を非流通状態とし、前記第3循環流路を流通状態とすることを特徴とする請求項2に記載の排熱回収システム。

請求項4

前記制御部は、前記第1蒸気ドラムから得られる蒸気発生量又は圧力が所定値以下に低下した場合に、前記第1火炉に設けられた第1バーナ着火することを特徴とする請求項2又は3に記載の排熱回収システム。

請求項5

前記第1蒸気ドラムから蒸気を出力する第1蒸気出力配管、及び/又は、前記第2蒸気ドラムから蒸気を出力する第2蒸気出力配管には、減圧弁が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の排熱回収システム。

請求項6

舶用主機と、該舶用主機からの排ガスから排熱回収する請求項1から5のいずれかに記載された排熱回収システムと、を備えていることを特徴とする船舶

請求項7

舶用主機から導かれる排ガス流れの上流側にて第1排熱回収するとともに、その下流側にて第2排熱回収する排熱回収工程と、第1火炉および第1蒸気ドラムを有する第1ドラムボイラの該第1蒸気ドラムにより、前記第1排熱回収にて得られた蒸気を汽水分離する第1汽水分離工程と、第2火炉および第2蒸気ドラムを有する第2ドラムボイラの該第2蒸気ドラムにより、前記第2排熱回収にて得られた蒸気を汽水分離する第2汽水分離工程と、を備えていることを特徴とする排熱回収方法

技術分野

0001

本発明は、ディーゼル主機等の舶用主機から導かれる排ガスから排熱回収する排ガスエコノマイザを備えた排熱回収システム及びこれを備えた船舶ならびに排熱回収方法に関するものである。

背景技術

0002

従来より、船舶の推進用大型ディーゼルエンジン(舶用主機)を用いたシステムでは、ディーゼルエンジンから排出される排ガスの熱エネルギーを排ガスエコノマイザで熱回収して蒸気を生成し、船内の雑用蒸気や発電等に用いる排熱回収システムが知られている。このように、船舶駆動のために投入したエネルギー大気に放出せずに回収することによって船舶のエネルギー効率の向上を図っている。
しかし、近年の技術開発によってディーゼルエンジンの熱効率は年々改善されているため、排ガスエコノマイザで排ガスから熱回収できる熱量が減少してきている。このような少ない排熱量の下で熱回収しようとする場合に、排ガスエコノマイザの蒸気発生部を高圧部と低圧部に分けて低温(低圧)まで熱回収しようとする場合がある(特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開昭57−49704号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、特許文献1では、高圧の蒸気発生部に加えて低圧の蒸気発生部を追設しようとする場合、低圧の蒸気発生部に対して、新たに低圧汽水分離器(同文献の第2図の符号2A参照)を設置する必要がある。これでは、低圧汽水分離器のコストおよび設置スペースが必要となり、コスト低減の妨げとなるとともに、設置スペースの確保が問題となっていた。

0005

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、排ガスエコノマイザの低圧蒸気発生器に用いる汽水分離器を導入する際に、コスト低減が可能で設置スペースの確保が不要とされた排熱回収システム及びこれを備えた船舶ならびに排熱回収方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決するために、本発明の排熱回収システム及びこれを備えた船舶ならびに排熱回収方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる排熱回収システムは、舶用主機から導かれる排ガス流れ上流側から下流側に向かって第1蒸気発生器および第2蒸気発生器が配置された排ガスエコノマイザと、第1火炉および第1蒸気ドラムを有する第1ドラムボイラと、第2火炉および第2蒸気ドラムを有する第2ドラムボイラと、前記第1蒸気発生器の汽水分離器として前記第1蒸気ドラムを用いるように接続された第1循環流路と、前記第2蒸気発生器の汽水分離器として前記第2蒸気ドラムを用いるように接続された第2循環流路とを備えていることを特徴とする。

0007

舶用主機からの排ガスが導かれる第1蒸気発生器および第2蒸気発生器から排熱が回収される。排ガス流れ上流側に第1蒸気発生器が設けられ、第1蒸気発生器の排ガス流れ下流側に第2蒸気発生器が設けられているので、第1蒸気発生器では、第2蒸気発生器よりも高圧の水蒸気が得られる。
第1蒸気発生器で生成された水蒸気は、第1循環流路を介して第1ドラムボイラの第1蒸気ドラムへと導かれる。第1蒸気ドラムは、汽水分離器として用いられ、水蒸気と水が分離される。第1蒸気ドラムにて分離された水は、第1循環流路を介して第1蒸気発生器へ戻される。
第2蒸気発生器で生成された水蒸気は、第2循環流路を介して第2ドラムボイラの第2蒸気ドラムへと導かれる。第2蒸気ドラムは、汽水分離器として用いられ、水蒸気と水が分離される。第2蒸気ドラムにて分離された水は、第2循環流路を介して第2蒸気発生器へ戻される。
このように、本発明者等は、鋭意検討した結果、船舶には冗長性や必要能力の確保のためにいわゆる補助ボイラとされたドラムボイラが複数設置されている点に着目した。一般に、船舶に用いられる補助ボイラは、航行中停泊中に船内で必要とされる船体雑用蒸気等を生成するために用いられる。また、船舶がオイルタンカーとされた場合、目的地にてオイル荷揚げ及び荷下ろしするためにカーゴオイルポンプの駆動が必要となる。このカーゴオイルポンプは、タービン(カーゴオイルポンプタービン)を備えており、蒸気によってタービンが駆動されるようになっている。このカーゴオイルポンプタービンを駆動する蒸気は、停泊中は主機が停止されており排ガスエコノマイザにて蒸気を生成することができないため、補助ボイラによって賄われるようになっている。
そこで、本発明では、第2蒸気発生器の汽水分離器として第2ドラムボイラの第2蒸気ドラムを用いることとした。これにより、第2蒸気発生器のための汽水分離器を別途設置する必要がなく、別途汽水分離器を設置する為のコストを削減でき、省スペースを実現することができる。
また、補助ボイラは、航行中に停止されている間、ボイラ水中溶存酸素を減らしてボイラ内部の腐食を防止するため、ボイラドラム内ボイラ水を蒸気によって加熱する暖機運転を行う必要がある。本発明では、航行中すなわち排ガスエコノマイザの運転中にも補助ボイラを使用することになるので、補助ボイラを加熱する暖気運転ための蒸気を新たに生成する必要がなく、必要蒸気量を減らすことができ、エネルギー効率を向上させることができる。

0008

さらに、本発明の排熱回収システムでは、前記第1循環流路および前記第2循環流路の流れを制御する制御部を備え、該制御部は、前記排ガスエコノマイザの使用時に前記第1循環流路および前記第2循環流路を流通状態とし、前記排ガスエコノマイザの非使用時に前記第1循環流路および前記第2循環流路を非流通状態とすることを特徴とする。

0009

船舶の航行中は舶用主機が起動されているので、排ガスエコノマイザでの排熱回収が可能となる。したがって、排ガスエコノマイザの使用時には、制御部により、第1循環流路および第2循環流路を流通状態とする。
一方、船舶が停泊しているときは舶用主機が停止されているか、舶用主機の負荷が極めて小さいので、排ガスエコノマイザでの排熱回収は行わない。したがって、排ガスエコノマイザの非使用時には、制御部により、第1循環流路および第2循環流路を非流通状態とする。
排ガスエコノマイザの非使用時に船内蒸気が必要とされる場合には、第1ドラムボイラ及び/又は第2ドラムボイラの火炉にて燃焼を行い、第1蒸気ドラム及び/又は第2蒸気ドラムにて蒸気の生成が行われる。
制御部による第1循環流路および第2循環流路の流れの制御は、典型的にはポンプの発停や弁の開閉によって行われる。

0010

さらに、本発明の排熱回収システムでは、前記第1蒸気発生器の汽水分離器として前記第2蒸気ドラムを用いるように接続された第3循環流路を備え、前記制御部は、前記第1循環流路を非流通状態とし、前記第3循環流路を流通状態とすることを特徴とする。

0011

第1蒸気発生器の汽水分離器として第2蒸気ドラムを用いるように接続された第3循環流路が設けられているので、第2蒸気ドラムを第1蒸気発生器の汽水分離器として用いることができる。これにより、例えば第1ドラムボイラが故障して第1蒸気ドラムが使用できない状態に陥ったとしても、第1蒸気ドラムに代えて第2蒸気ドラムを使用することができ継続して排熱回収を行うことができる。
制御部は、第1蒸気ドラムが使用できない状態を検出できるセンサ等の使用不可能状態を知らせる信号を受け取り、第1循環流路を非流通状態として、第3循環流路を流通状態とする制御を行う。

0012

さらに、本発明の排熱回収システムでは、前記制御部は、前記第1蒸気ドラムから得られる蒸気の発生量又は圧力が所定値以下に低下した場合に、前記第1火炉に設けられた第1バーナ着火することを特徴とする。

0013

第1蒸気ドラムから得られる蒸気の発生量又は圧力が所定値以下になると、船内の蒸気需要量を賄うことができなくなるおそれがある。そこで、制御部により、第1火炉に設けられた第1バーナを着火し、第1蒸気ドラムにて生成される蒸気の発生量ないし圧力を増加させることとする。
第1蒸気ドラムから得られる蒸気の発生量又は圧力が所定位置以下になる場合は、具体的には、舶用主機の負荷が低下した場合(例えば舶用主機の出力が定格(100%)の25%以下となった場合)とされる。

0014

さらに、本発明の排熱回収システムでは、前記第1蒸気ドラムから蒸気を出力する第1蒸気出力配管、及び/又は、前記第2蒸気ドラムから蒸気を出力する第2蒸気出力配管には、減圧弁が設けられていることを特徴とする。

0015

第1蒸気出力配管及び/又は第2蒸気出力配管に減圧弁を設けることにより、蒸気ドラムにて発生した蒸気の圧力を低下させることができる。これにより、船内雑用蒸気など比較的低圧の蒸気を利用する需要先に、低圧蒸気を供給することができる。

0016

また、本発明の船舶は、舶用主機と、該舶用主機からの排ガスから排熱回収する請求項1から5のいずれかに記載された排熱回収システムとを備えていることを特徴とする。

0017

上記のいずれかの排熱回収システムを備えているので、エネルギー効率の優れた船舶を提供することができる。

0018

また、本発明の排熱回収方法は、舶用主機から導かれる排ガス流れの上流側にて第1排熱回収するとともに、その下流側にて第2排熱回収する排熱回収工程と、第1火炉および第1蒸気ドラムを有する第1ドラムボイラの該第1蒸気ドラムにより、前記第1排熱回収にて得られた蒸気を汽水分離する第1汽水分離工程と、第2火炉および第2蒸気ドラムを有する第2ドラムボイラの該第2蒸気ドラムにより、前記第2排熱回収にて得られた蒸気を汽水分離する第2汽水分離工程とを備えていることを特徴とする。

発明の効果

0019

排ガスエコノマイザの低圧蒸気発生器に用いる汽水分離器を導入する際に、コスト低減が可能で設置スペースの確保が不要となる。

図面の簡単な説明

0020

本発明の第1実施形態にかかる排熱回収システムを示した概略構成図である。
参考例としての排熱回収システムを示した概略構成図である。
本発明の第2実施形態にかかる排熱回収システムを示した概略構成図である。
図3に示した排熱回収システムの動作状態を示した概略構成図である。
本発明の第3実施形態にかかる排熱回収システムを示した概略構成図である。

実施例

0021

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1を用いて説明する。
図1に示されているように、船舶に設置された排熱回収システム1は、図示しないディーゼル主機(舶用主機)と、ディーゼル主機から排出される排ガスが保有する熱を回収する排ガスエコノマイザ3と、2台の補助ボイラ5a,5bとを備えている。

0022

本実施形態の船舶は、オイルタンカーとされており、オイルの搬入及び搬出を行うカーゴオイルポンプ(Cargo Oil Pump)を備えている。カーゴオイルポンプは、蒸気によって駆動されるカーゴオイルポンプタービンを備えている。カーゴオイルポンプタービンの駆動源となる蒸気は、2台の補助ボイラ5a,5bによって生成される。

0023

ディーゼル主機は、例えば定格にて200rpm以下で運転される低速2ストロークサイクルユニフロー掃気方式とされ、船舶推進用のプロペラ(図示せず)を駆動する。ディーゼル主機から排ガスエコノマイザ3へ導かれる排ガスは、例えば50%負荷(定格100%負荷)の場合、約210℃とされる。

0024

排ガスエコノマイザ3には、排ガス流れの上流側から下流側に向かって高圧蒸気発生器3a(第1蒸気発生器)および低圧蒸気発生器(第2蒸気発生器)3bが配置されている。高圧蒸気発生器3a及び低圧蒸気発生器3bは、煙道内を下から上に向かって順番据え付けられた伝熱管群とされている。煙道内には、ディーゼル主機側から導かれた高温の排ガスが流れるようになっており、煙道内を流れた後、排ガスは、下流側に接続された煙突(図示せず)を経て大気に放出される。排ガスの排ガスエコノマイザ出口温度は、排ガスエコノマイザ3の入口温度を約210℃とした場合、約170℃とされる
高圧蒸気発生器3aは、排熱回収前の給水(約80℃)が導かれる入口ヘッダ3a1と、排熱回収後の蒸気が導かれる出口ヘッダ3a2とを備えている。出口ヘッダ3a2から導かれる蒸気は、例えば170℃、7bar(ゲージ圧)とされる。
低圧蒸気発生器3bは、排熱回収前の給水(約80℃)が導かれる入口ヘッダ3b1と、排熱回収後の蒸気が導かれる出口ヘッダ3b2とを備えている。出口ヘッダ3b2から導かれる蒸気は、例えば144℃、3bar(ゲージ圧)とされる。

0025

第1補助ボイラ5aは、第1火炉5a1と、上方に配置された第1蒸気ドラム5a2と、下方に配置された第1水ドラム5a3とを備えている。第1火炉5a1は、バーナ(図示せず)を備えており、第1火炉5a1内で燃焼を行う。
第1火炉5a1にてバーナが着火され、ボイラ内で給水が加熱されると、水が下方の第1水ドラム5a3から上方の第1蒸気ドラム5a2へと上昇し、気液が第1蒸気ドラム5a2にて分離される。このように、第1補助ボイラ5aは、本来は、自然循環型のドラムボイラとされている。ただし、船舶の航行中は、自然循環型ドラムボイラとしての使用が行われず、第1蒸気ドラム5a2が高圧蒸気発生器3aの汽水分離器として用いられるようになっている。
図示しない給水源から給水を供給する第1給水配管5a4が、第1蒸気ドラム5a2に接続されている。また、第1蒸気ドラム5a2には、高圧蒸気発生器3aの入口ヘッダ3a1へと給水する第1循環水配管5a6が接続されている。第1循環水配管5a6には、第1循環水ポンプ5a7が設けられている。第1循環水ポンプ5a7は、図示しない制御部の指令によって発停が行われる。高圧蒸気発生器3aの出口ヘッダ3a2と第1蒸気ドラム5a2との間には、第1汽水混合配管5a8が設けられている。上述の第1循環水配管5a6及び第1汽水混合配管5a8によって、第1蒸気ドラム5a2と高圧蒸気発生器3aとの間で水及び蒸気が循環する第1循環流路が形成されている。
第1蒸気ドラム5a2にて汽水分離された後の蒸気は、第1蒸気出力配管5a9を通り、高圧蒸気の需要先へと供給される。高圧蒸気の需要先としては、例えば、ディーゼル主機の燃料である重油を温めるオイルヒーティング装置が挙げられる。

0026

第2補助ボイラ5bは、第1補助ボイラ5a同等の容量を有し、第1補助ボイラ5aと同様に、第2火炉5b1と、上方に配置された第2蒸気ドラム5b2と、下方に配置された第2水ドラム5b3とを備えている。第2火炉5b1は、バーナ(図示せず)を備えており、第2火炉5b1内で燃焼を行う。
第2火炉5b1にてバーナが着火され、ボイラ内で給水が加熱されると、水が下方の第2水ドラム5b3から上方の第2蒸気ドラム5b2へと上昇し、気液が第2蒸気ドラム5b2にて分離される。このように、第2補助ボイラ5bは、本来は、自然循環型のドラムボイラとされている。ただし、船舶の航行中は、自然循環型ドラムボイラとしての使用が行われず、第2蒸気ドラム5b2が低圧蒸気発生器3bの汽水分離器として用いられるようになっている。
図示しない給水源から給水を供給する第2給水配管5b4が、第2蒸気ドラム5b2に接続されている。また、第2蒸気ドラム5b2には、低圧蒸気発生器3bの入口ヘッダ3b1へと給水する第2循環水配管5b6が接続されている。第2循環水配管5b6には、第2循環水ポンプ5b7が設けられている。第2循環水ポンプ5b7は、図示しない制御部の指令によって発停が行われる。低圧蒸気発生器3bの出口ヘッダ3b2と第2蒸気ドラム5b2との間には、第2汽水混合配管5b8が設けられている。上述の第2循環水配管5b6及び第2汽水混合配管5b8によって、第2蒸気ドラム5b2と低圧蒸気発生器3bとの間で水及び蒸気が循環する第2循環流路が形成されている。
第2蒸気ドラム5b2にて汽水分離された後の蒸気は、第2蒸気出力配管5b9を通り、低圧蒸気の需要先へと供給される。低圧蒸気は、例えば、船内雑用蒸気として用いられる。

0027

制御部は、船舶の運航状況に応じて、補助ボイラ5a,5bを本来の自然循環型ドラムボイラとして使用するか、又は、各補助ボイラ5a,5bの自然循環型ドラムボイラとしての運転を停止して、各蒸気ドラム5a3,5b3を各蒸気発生器3a,3bの汽水分離器として使用するかを切り替える。制御部は、例えば、PLC(Programmable Logic Controller)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラム形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。

0028

次に、上記構成の排熱回収システム1の動作について説明する。
[停泊時]
船舶の停泊時には、ディーゼル主機は停止されており、排ガスエコノマイザ3での蒸気生成は行われない。しかし、停泊時には、オイルの搬入又は搬出のため、カーゴオイルポンプを駆動するための高圧蒸気が必要となる。そこで、制御部の指令により、第1補助ボイラ5a及び第2補助ボイラ5bは、自然循環型ドラムボイラとして動作するように制御される。具体的には、各補助ボイラ5a,5bの各バーナに着火し、各火炉5a1,5b1で給水を加熱して蒸気を生成する。
各補助ボイラ5a,5bの容量は同等とされているので、それぞれの蒸気出力配管5a9,5b9から出力された高圧蒸気は、合流した後にカーゴオイルポンプタービンへと導かれて該タービンを駆動する。

0029

航行時]
船舶の航行時には、オイルの搬入及び搬出が行われないので、各補助ボイラ5a,5bにて高圧蒸気を生成する必要がない。したがって、制御部の指令により、各補助ボイラ5a,5bの各バーナの着火が停止される。
一方、船舶の航行時にはディーゼル主機が起動しているので、排ガスエコノマイザ3での蒸気生成が可能となる。この場合には、制御部の指令により、第1補助ボイラ5aの第1蒸気ドラム5a2を高圧蒸気発生器3aの汽水分離器として用い、かつ、第2補助ボイラ5bの第2蒸気ドラム5b2を低圧蒸気発生器3bの汽水分離器として用いるように切り替える。具体的には、第1給水配管5a4及び第2給水配管5b4から第1蒸気ドラム5a2及び第2蒸気ドラム5b2へと給水を行うとともに、第1循環水ポンプ5a7及び第2循環水ポンプ5b7を起動する。これにより、高圧蒸気発生器3aにて蒸気が生成され、第1蒸気ドラム5a2にて汽水が分離され、170℃、7barとされた高圧蒸気が船内の需要先(オイルヒーティング装置等)へと送られる。また、低圧蒸気発生器3bにて蒸気が生成され、第2蒸気ドラム5b2にて汽水が分離され、144℃、3barとされた低圧蒸気が船内の需要先(船内雑用蒸気等)へと送られる。

0030

以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
船舶には冗長性や必要能力の確保のために補助ボイラ5a,5bが複数設置されている。また、本実施形態では、船舶がオイルタンカーとされているので、目的地にてオイルの搬入や搬出を行うためにカーゴオイルポンプの駆動が必要となる。このオイルカーゴポンプは、タービン(カーゴオイルポンプタービン)を備えており、蒸気によってタービンが駆動されるようになっている。このカーボオイルポンプタービンを駆動する蒸気は、停泊中はディーゼル主機が停止されており排ガスエコノマイザ3にて蒸気を生成することができないため、2台の補助ボイラ5a,5bによって賄われるようになっている。
そこで、本実施形態では、補助ボイラ5a,5bが複数設置されていることに着目し、低圧蒸気発生器3bの汽水分離器として第2補助ボイラ5bの第2蒸気ドラム5b2を用いることとした。これにより、図2に参考例として示したように、低圧蒸気発生器3bのための汽水分離器7を別途設置する必要がなく、別途汽水分離器7を設置する為のコストを削減でき、省スペースを実現することができる。
また、補助ボイラ5a,5bは、航行中に停止されている間、ボイラ水中の溶存酸素を減らしてボイラ内部の腐食を防止するため、ボイラ水を蒸気によって加熱する暖機運転を行う必要がある。具体的には、第2水ドラム5b3内に設けた伝熱管内に蒸気を流通させることによってボイラ水を加熱するようになっている(図2に示された蒸気配管8を参照)。これに対して、本実施形態では、航行中すなわち排ガスエコノマイザ3の運転中にも補助ボイラ5a,5bを使用することになるので、補助ボイラ5a,5bを加熱する暖気運転ための蒸気を余計に生成する必要がなく、必要蒸気量を減らすことができ、エネルギー効率を向上させることができる。

0031

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図3及び図4を用いて説明する。本実施形態は、基本的に第1実施形態と同様の構造を有し、いくつかの構成が追加されている点で相違する。したがって、第1実施形態と同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
図3に示すように、第1循環水配管5a6と第2循環水配管5b6とを接続する予備循環水配管10が設けられている。予備循環水配管10を介して、第2循環水配管5b6からの水を第1循環水配管5a6へと導き、高圧蒸気発生器3aへと流すことができるようになっている。
また、第1汽水混合配管5a8と第2汽水混合配管5b8とを接続する予備汽水混合配管12が設けられている。予備汽水混合配管12を介して、第1汽水混合配管5a8からの高圧蒸気を第2汽水混合配管5b8へと導き、第2蒸気ドラム5b2へと流すことができるようになっている。
第2蒸気出力配管5b9には、減圧弁14が設けられている。この減圧弁14は、制御部によって開度が制御されるようになっており、蒸気圧力所定圧力まで減じることができるようになっている。また、減圧弁14の上流側から分岐した分岐配管16が設けられている。この分岐配管16によって、減圧弁14で減圧されない蒸気が供給される。

0032

次に、本実施形態にかかる排熱回収システム1’の動作について図4を用いて説明する。
本実施形態は、第1補助ボイラ5aが故障等の異常時に適切に対処できる。すなわち、第1補助ボイラ5aが異常により停止した場合、制御部の指令により図示しない弁を適宜開閉することによって、第1補助ボイラ5aへの給水を停止するとともに、第1蒸気ドラム5a2から高圧蒸気発生器3aへの循環水および高圧蒸気発生器3aから第1蒸気ドラム5a2への高圧蒸気の供給を停止する(図4破線参照)。これと同時に、制御部の指令により図示しない弁を適宜開閉することによって、予備循環水配管10と第1循環水配管5a6及び第2循環水配管5b6とを接続し、第2蒸気ドラム5b2から高圧蒸気発生器3aへの循環水を可能とする(図4太線参照)。
また、制御部の指令により図示しない弁を適宜開閉することによって、予備汽水混合配管12と第1汽水混合配管5a8及び第2汽水混合配管5b8とを接続し、高圧蒸気発生器3aから第2蒸気ドラム5b2への高圧蒸気の供給を可能とする。このように、制御部の指令によって水や蒸気が流通する配管を切り替えることにより、第1蒸気ドラム5a2と高圧蒸気発生器3aとを接続する第1循環流路を非流通状態とするとともに、予備循環水配管10及び予備汽水混合配管12を用いた第3循環流路を流通状態にする。これにより、第1補助ボイラ5aの第1蒸気ドラム5a2を用いずに、第2補助ボイラ5bの第2蒸気ドラム5b2を用いて高圧蒸気発生器3aの汽水分離器を実現することができる。

0033

第2蒸気ドラム5b2にて汽水分離された後の高圧蒸気は、第2蒸気出力配管5b9を介して蒸気の需要先へと導かれる。オイルヒーティング装置等の高圧蒸気が必要とされる需要先には、分岐配管16を介して高圧蒸気が導かれる。一方、船内雑用蒸気等の低圧蒸気が必要とされる需要先には、減圧弁14にて所定圧力まで減圧された後に、低圧蒸気が導かれる。

0034

以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
高圧蒸気発生器3aの汽水分離器として第2蒸気ドラム5b2を用いるように、予備循環水配管10及び予備汽水混合配管12を用いて接続された第3循環流路が設けられているので、第2蒸気ドラム5b2を高圧蒸気発生器3aの汽水分離器として用いることができる。これにより、例えば第1補助ボイラ5aが故障して第1蒸気ドラム5a2が使用できない状態に陥ったとしても、第1蒸気ドラム5a2に代えて第2蒸気ドラム5b2を使用することができ継続して排熱回収を行うことができる。
なお、本実施形態において、船内の需要蒸気量や圧力が不足する場合には、制御部の指令により、第2火炉5b1のバーナを着火して追い焚きを行うようにしても良い。

0035

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、図5を用いて説明する。本実施形態は、基本的に第1実施形態と同様の構造を有し、いくつかの構成が追加されている点で相違する。したがって、第1実施形態と同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
図5に示すように、第1蒸気出力配管5a9には、分岐配管18が設けられている。また、分岐配管18には、減圧弁20が設けられている。この減圧弁20は、制御部によって開度が制御されるようになっており、蒸気圧力を所定圧力まで減じることができるようになっている。

0036

次に、本実施形態にかかる排熱回収システム1”の動作について図5を用いて説明する。
本実施形態は、低負荷航行のようにディーゼル主機の負荷が25%程度といった低負荷の場合に適用される。ディーゼル主機が低負荷とされている場合には、排ガスエコノマイザ3での排熱回収量が低下し、船内の需要蒸気量を賄うことができなくなるおそれがある。この場合には、制御部の指令により、第1補助ボイラ5aの第1火炉5a1のバーナを着火して追い焚きを行う。このように追い焚きすることによって蒸気発生量や圧力を増大させ、第1蒸気出力配管5a9を介してオイルヒーティング装置等の船内の需要先に高圧蒸気を供給する。また、低圧蒸気が不足している場合には、制御部の指令により減圧弁20の開度を調整し、分岐配管18を介して導かれた蒸気を所望圧力の低圧蒸気とし、船内雑用蒸気等の低圧蒸気が必要とされる船内の需要先へ供給する。

0037

以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
低負荷航行のようにディーゼル主機の負荷が低下した場合に、第1火炉5a1のバーナを追い焚きして蒸気発生量を増加させることとしたので、船内の需要蒸気量を確保することができる。

0038

なお、上述した各実施形態では、船舶としてオイルタンカーを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の種類の船舶であってもよい。すなわち、船舶の停泊中のように排ガスエコノマイザにて排熱回収ができない場合に対処するために、船内蒸気需要量に対応する複数の補助ボイラが設けられている船舶であれば適用できるものである。
また、上述した各実施形態を適宜組み合わせて用いることも可能である。具体的には、図1に示した実施形態に対して、図3に示した予備循環水配管10や予備汽水混合配管12を設けてもよく、図5に示した分岐配管18や減圧弁20を設けてもよい。

0039

1,1’,1”排熱回収システム
3排ガスエコノマイザ
3a高圧蒸気発生器(第1蒸気発生器)
3b低圧蒸気発生器(第2蒸気発生器)
5a 第1補助ボイラ
5a1 第1火炉
5a2 第1蒸気ドラム
5a3 第1水ドラム
5a4 第1給水配管
5a6 第1循環水配管(第1循環流路)
5a7 第1循環水ポンプ
5a8 第1汽水混合配管(第1循環流路)
5a9 第1蒸気出力配管
5b 第2補助ボイラ
5b1 第2火炉
5b2 第2蒸気ドラム
5b3 第2水ドラム
5b4 第2給水配管
5b6 第2循環水配管(第2循環流路)
5b7 第2循環水ポンプ
5b8 第2汽水混合配管(第2循環流路)
5b9 第2蒸気出力配管
10予備循環水配管(第3循環流路)
12予備汽水混合配管(第3循環流路)
14減圧弁
16分岐配管
18 分岐配管
20 減圧弁

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