CN108700295B - 燃料供给装置、具备该燃料供给装置的船舶用锅炉、以及燃料供给装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种燃料供给装置(100)，该燃料供给装置(100)具备：燃料气体供给集管(102)，该燃料气体供给集管(102)使从LNG罐(400)供给的燃料气体流通；主喷嘴供给配管(54)；先导喷嘴供给配管(55)；控制阀(53)，该控制阀(53)设置于主喷嘴供给配管(54)；以及控制部(90)，该控制部(90)对控制阀(53)的开度进行控制，控制部(90)以如下方式对控制阀(53)进行控制，在从燃料气体供给集管(102)向第一燃烧器(221)供给的燃料气体的流量小于规定流量的情况下，将控制阀(53)设为闭状态，在从燃料气体供给集管(102)向第一燃烧器(221)供给的燃料气体的流量是规定流量以上的情况下，根据燃料气体的流量的增加而使控制阀(53)的开度增加。

Description

燃料供给装置、具备该燃料供给装置的船舶用锅炉、以及燃料 供给装置的控制方法
技术领域
本发明涉及燃料供给装置、具备该燃料供给装置的船舶用锅炉、以及燃料供给装置的控制方法。
背景技术
近年来，出于环境保护的观点考虑，针对船舶燃料(特别是重油)所含有的硫成分的限制正在加强。能够使用硫成分低的轻油来替代重油，但由于是巨款，所以就使航运核算大幅度恶化。
另一方面，公知有一种液化天然气运输船(LNG船)，在锅炉的燃烧器部使储藏到液化天然气罐(LNG罐)的液化天然气或者在LNG罐产生的蒸发气体燃烧而产生蒸汽，通过汽轮机使螺旋桨旋转而获得推进力(例如，参照专利文献1。)。在LNG船中，能够将液化天然气或者蒸发气体这样的不含有硫成分的燃料气体用作用于获得推进力的燃料，因此，出于环境保护的观点考虑，是有利的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-118047号公报
发明所要解决的课题
然而，专利文献1所记载的LNG船即使是在汽轮机的负荷低的情况下，也向锅炉供给恒定流量的燃料气体，以始终生成比主机用汽轮机所要求的蒸汽量多的蒸汽量。并且，专利文献1所记载的LNG船使相对于汽轮机的负荷变得过剩的蒸汽从转储蒸汽管返回主冷凝器。因此，专利文献1所记载的LNG船用于生成从转储蒸汽管返回主冷凝器的蒸汽的燃料气体的能量变得浪费。为了避免这样的浪费，需要根据汽轮机的负荷来减少燃料气体的供给量。
在此，在专利文献1所记载那样的LNG船中，向燃烧器部供给的燃料气体的调节比(额定输出时的最大流量与能够控制的最小流量之比)一般是7：1的程度。另外，燃料气体的流量的平方根和燃料气体的压力为比例关系。因此，若通过单一控制阀将调节比7：1的燃料气体的流量控制在最小流量与最大流量之间，则使最小流量流通时的燃料气体的压力成为将最大流量向燃烧器部供给时的压力的1/49(1/7的平方)。因此，若未将单一控制阀的上游侧的燃料气体的压力设定得过大，则使最小流量流通时的燃料气体的压力变得过低，由于不发火等而无法维持稳定燃烧。
如此，在汽轮机以低负荷运转的情况下，即向燃烧器部供给的燃料气体为最小流量的情况下，不浪费燃料气体的能量，就无法维持仅基于燃料气体的稳定燃烧。
发明内容
本发明是鉴于这样的状况而做成的，其目的在于提供一种燃料供给装置、具备该燃料供给装置的船舶用锅炉、以及燃料供给装置的控制方法，从向燃烧器部供给的燃料气体少的低负荷区域到向燃烧器部供给的燃料气体多的高负荷区域，不浪费燃料气体的能量就能够维持仅基于燃料气体的稳定燃烧。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明采用以下手段。
即、本发明的一形态的燃料供给装置被用于船舶用锅炉并且向燃烧器部供给燃料气体，该燃烧器部具有主喷嘴和副喷嘴，该燃料供给装置具备：第一供给配管，该第一供给配管使从供给源供给的所述燃料气体流通；第二供给配管，该第二供给配管从所述第一供给配管向所述主喷嘴供给所述燃料气体；第三供给配管，该第三供给配管从所述第一供给配管向所述副喷嘴供给所述燃料气体；第一调整阀，该第一调整阀设置于所述第二供给配管，并且对从所述第一供给配管经由所述第二供给配管向所述主喷嘴引导的所述燃料气体的流量进行调整；以及控制部，该控制部控制所述第一调整阀的开度，所述控制部以如下方式控制所述第一调整阀，在从所述第一供给配管向所述燃烧器部供给的所述燃料气体的流量小于规定流量的情况下，将所述第一调整阀设为闭状态，在从所述第一供给配管向所述燃烧器部供给的所述燃料气体的流量是所述规定流量以上情况下，根据所述燃料气体的流量的增加而使所述第一调整阀的开度增加。
根据本发明的一形态的燃料供给装置，在从第一供给配管向燃烧器部供给的燃料气体的流量小于规定流量的低负荷区域中，第一调整阀成为闭状态，从第一供给配管向燃烧器部供给的燃料气体的全量从第三供给配管向副喷嘴引导。在该低负荷区域中，第一调整阀是闭状态，因此，与燃料气体的流量的平方根成正比地燃料气体的压力降低。然而，低负荷区域的流量范围限于一定范围内，因此，能够抑制相对于流量的变动的燃料气体的压力变动。
另外，根据本发明的一形态的燃料供给装置，在从第一供给配管向燃烧器部供给的燃料气体的流量为规定流量以上的高负荷区域中，根据燃料气体的流量的增加而使第一调整阀的开度增加。通过使第一调整阀的开度增加而使燃烧器部的流路截面积增大，能够降低将所期望的流量的燃料气体向燃烧器部供给所需要的燃料气体的压力。
如此，根据本发明的一形态的燃料供给装置，从向燃烧器部供给的燃料气体较少的低负荷区域到向燃烧器部供给的燃料气体较多的高负荷区域，能够维持仅基于燃料气体的稳定燃烧而不浪费燃料气体的能量。在该情况下，无需将供给源侧的燃料气体的压力设定得过大。
也可以是如下结构：本发明的一形态的燃料供给装置具备第二调整阀，该第二调整阀对从所述供给源向所述第一供给配管供给的所述燃料气体的流量进行调整，所述控制部控制所述第二调整阀的开度。
根据本结构，能够通过第二调整阀适量地调整从所述供给源向所述第一供给配管供给的所述燃料气体的流量。
在上述结构的燃料供给装置中，也可以是，所述控制部以如下方式控制所述第一调整阀，在从所述第一供给配管向所述燃烧器部供给的所述燃料气体的流量是所述规定流量以上的情况下，根据所述第二调整阀的开度的增加而使所述第一调整阀的开度增加。
通过如此设置，在从第一供给配管向燃烧器部供给的燃料气体的流量为规定流量以上的高负荷区域中，根据向燃烧器部供给的燃料气体的增加而使燃烧器部的流路截面积增大，能够降低将所期望的流量的燃料气体向燃烧器部供给所需要的燃料气体的压力。
本发明的一形态的船舶用锅炉具备燃烧器部和上述的燃料供给装置。
由于具备上述的燃料供给装置，因此，在从向燃烧器部供给的燃料气体较少的低负荷区域到向燃烧器部供给的燃料气体较多的高负荷区域，能够维持仅基于燃料气体的稳定燃烧而不浪费燃料气体的能量。
本发明的一形态的燃料供给装置的控制方法，所述燃料供给装置被用于船舶用锅炉并且向燃烧器部供给燃料气体，该燃烧器部具有主喷嘴和副喷嘴，其中，所述燃料供给装置具有调整阀，该调整阀对向所述主喷嘴引导的所述燃料气体的流量与向所述副喷嘴引导的所述燃料气体的流量的比率进行调整，该燃料供给装置的控制方法具备：第一控制工序，在该第一控制工序中，在向所述燃烧器部供给的所述燃料气体的流量小于规定流量的情况下，将所述调整阀设为闭状态；以及第二控制工序，在该第二控制工序中，以如下方式控制所述调整阀，以便在向所述燃烧器部供给的所述燃料气体的流量是所述规定流量以上的情况下，根据所述燃料气体的流量的增加而使所述主喷嘴的负荷相对于所述副喷嘴的负荷的比例增加。
根据本发明的一形态的燃料供给装置的控制方法，从向燃烧器部供给的燃料气体较少的低负荷区域到向燃烧器部供给的燃料气体较多的高负荷区域，能够维持仅基于燃料气体的稳定燃烧而不浪费燃料气体的能量。在该情况下，无需将供给源侧的燃料气体的压力设定得过大。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种燃料供给装置、具备该燃料供给装置的船舶用锅炉、以及燃料供给装置的控制方法，该燃料供给装置从向燃烧器部供给的燃料气体较少的低负荷区域到向燃烧器部供给的燃料气体较多的高负荷区域，能够维持仅基于燃料气体的稳定燃烧而不浪费燃料气体的能量。
附图说明
图1是表示使用了船舶用锅炉的船舶用推进设备的结构图。
图2是图1所示的燃料供给装置的结构图。
图3是表示燃料气体的流量与控制阀和流量调整阀的开度之间的关系的图。
图4是表示燃料气体的流量与主喷嘴和先导喷嘴的负荷之间的关系的图。
图5是表示燃料气体的流量与燃料气体的压力之间的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图对使用了本发明的一实施方式的船舶用锅炉的船舶用推进设备300进行说明。
设置于图1所示的船舶的船舶用推进设备300具备：船舶用锅炉200，其生成蒸汽；推进用涡轮部310，其通过由船舶用锅炉200生成的蒸汽驱动；以及推进力产生部320，其与推进用涡轮部310连结而获得使船舶推进的推进力。
以下，对船舶用推进设备300所具备的各部进行说明。
首先，详细地说明船舶用锅炉200。
船舶用锅炉200具有主炉210、燃烧器部220、再热炉230、再热器240、以及燃料供给装置100。
船舶用锅炉200的主炉210具备：呈空心的大致长方体形状的火炉211；前栅管212，其供水通过；过热器213，其具有一次过热器管213a和二次过热器管213b；蒸发管组214；水鼓215；以及蒸汽鼓216。
一次过热器管213a配置于火炉211侧，二次过热器管213b配置于蒸发管组214侧。一次过热器管213a和二次过热器管213b被连结成在内部形成有使过热蒸汽流通的流路。
一次过热器管213a的火炉211侧的端部以接收在蒸汽鼓216中生成的饱和蒸汽的方式构成。二次过热器管213b的蒸发管组214侧的端部与过热器出口配管L1的一端部连接。另一方面，过热器出口配管L1的另一端部在分支位置P1处与推进用涡轮部310的分支配管L2和分支配管L3连接。
燃烧器部220是使从燃料供给装置100供给的燃料气体燃烧的装置。由燃烧器部220进行的燃料气体的燃烧在火炉211的内部进行。由于燃料气体的燃烧而产生的废气被从火炉211经由过热器213和蒸发管组214向再热炉230引导。随后论述燃料供给装置100的详细情况。
再热炉230设置于比主炉210的蒸发管组214靠废气的流通方向的下游侧的位置，是以沿着铅垂方向(上下方向)延伸的方式形成为筒状的装置。再热炉230具有对从火炉211引导的废气进行再加热的再热燃烧器231。蒸发气体(燃料气体)被从随后论述的LNG罐400经由燃料配管L4向再热燃烧器231供给。向再热燃烧器231供给的燃料的供给量由流量调整阀232调整。通过由再热燃烧器231进行的燃料的燃烧而产生的废气和被再热燃烧器231再加热后的来自火炉211的废气被向再热器240引导。
再热器240是利用废气的热对在推进用涡轮部310的高压涡轮311中作功后的蒸汽进行再加热并向推进用涡轮部310的中压涡轮312供给的装置。再热器240利用向再热器240引导的废气的热对从推进用涡轮部310引导的蒸汽进行再加热。在再热器240中与蒸汽进行了热交换的废气被向大气中排出。
接着，详细地说明推进用涡轮部310。
推进用涡轮部310具有高压涡轮311、中压涡轮312、低压涡轮313、后退涡轮314、冷凝器315、配置于分支配管L2的开闭阀316、以及配置于分支配管L3的开闭阀317。
高压涡轮311通过从过热器出口配管L1经由分支配管L2供给的过热蒸汽而获得旋转动力。在高压涡轮311中作功后的蒸汽被向再热器240的上端部引导。
中压涡轮312通过被再热器240再加热后的再热蒸汽而获得旋转动力。在中压涡轮312中作功后的蒸汽被向低压涡轮313引导。
高压涡轮311和中压涡轮312所获得的旋转动力向与它们连结的推进力产生部320传递。
低压涡轮313通过被从中压涡轮312引导的蒸汽而获得旋转动力。中压涡轮312所获得的旋转动力被向与中压涡轮312连结的推进力产生部320传递。在低压涡轮313中作功后的蒸汽被向冷凝器315引导。
后退涡轮314通过从过热器出口配管L1经由分支配管L3供给的过热蒸汽而获得旋转动力。在后退涡轮314中作功后的蒸汽被向冷凝器315引导。
冷凝器315使从低压涡轮313和后退涡轮314引导的蒸汽冷凝而形成水，并且向主炉210的蒸汽鼓216供水。
后退涡轮314所获得的旋转动力是与高压涡轮311、中压涡轮312、和低压涡轮313所获得的旋转动力相反的方向的动力。
高压涡轮311、中压涡轮312、以及低压涡轮313将使船舶前进的旋转动力向推进力产生部320传递。另一方面，后退涡轮314将使船舶后退的旋转动力向推进力产生部320传递。
开闭阀316和开闭阀317是通过船舶用推进设备300的控制装置(省略图示)来切换开闭状态的阀。船舶用推进设备300的控制装置通过将开闭阀316设为开状态、且将开闭阀317设为闭状态，将过热蒸汽从过热器出口配管L1经由分支配管L2向高压涡轮311引导。另一方面，船舶用推进设备300的控制装置通过将开闭阀316设为闭状态、且将开闭阀317设为开状态，将过热蒸汽从过热器出口配管L1经由分支配管L3向后退涡轮314引导。
接着，详细地说明推进力产生部320。
推进力产生部320具有：减速器321，其使基于从推进用涡轮部310传递的旋转动力的转速减速；螺旋桨轴322，其与减速器321连结；以及螺旋桨323，其与螺旋桨轴322连结。推进力产生部320通过从高压涡轮311、中压涡轮312、以及低压涡轮313传递的旋转动力使螺旋桨323旋转，从而产生使船舶前进的推进力。另外，推进力产生部320通过从后退涡轮314传递的旋转动力使螺旋桨323旋转，从而产生使船舶后退的推进力。
接着，参照附图对本实施方式的船舶用锅炉200所具备的燃料供给装置100的详细情况进行说明。
如图2所示，燃料供给装置100具备：压缩机10，其对从LNG罐(供给源)400供给的燃料气体进行压缩；加热器20，其对由压缩机10压缩后的燃料气体进行加热；流量计30，其对在燃料气体供给路径101流通的燃料气体的流量进行计量；流量调整阀(第二调整阀)40，其对从燃料气体供给路径101向燃料气体供给集管102引导的燃料气体的流量进行调整；第一燃料供给部50；第二燃料供给部60；第三燃料供给部70；以及控制部90。
另外，燃料供给装置100具备如下构件作为从LNG罐400供给的燃料气体的供给系统：燃料气体供给路径101，其与LNG罐400连接；以及燃料气体供给集管102(第一供给配管)，其与燃料气体供给路径101连接并使从LNG罐400供给的燃料气体流通。
此外，图2所示的结构设为将向燃料气体供给路径101供给的燃料气体的全量向燃料气体供给集管102供给的结构，但也可以是其他形态。例如，也可以是，在船舶用推进设备300具备多个船舶用锅炉200的情况下，另外设置用于将向燃料气体供给路径101供给的燃料气体向多个船舶用锅炉200分配的燃料供给路径。
另外，燃料供给装置100具备与燃料气体供给路径101分别连接的主喷嘴供给配管(第二供给配管)54、主喷嘴供给配管(第二供给配管)64、主喷嘴供给配管(第二供给配管)74。
另外，燃料供给装置100具备与燃料气体供给路径101分别连接的先导喷嘴供给配管(第三供给配管)55、先导喷嘴供给配管(第三供给配管)65、先导喷嘴供给配管(第三供给配管)75。
如图2所示，船舶用锅炉200所具备的燃烧器部220具有第一燃烧器221、第二燃烧器222以及第三燃烧器223。第一燃烧器221具有与主喷嘴供给配管54连接的主喷嘴221a和与先导喷嘴供给配管55连接的先导喷嘴221b。第二燃烧器222具有与主喷嘴供给配管64连接的主喷嘴222a和与先导喷嘴供给配管65连接的先导喷嘴222b。第三燃烧器223具有与主喷嘴供给配管74连接的主喷嘴223a和与先导喷嘴供给配管75连接的先导喷嘴223b。
在此，向压缩机10供给的燃料气体是在使作为烃系可燃性气体的天然气液化并储藏的LNG罐400中生成的蒸发气体。蒸发气体是储藏于LNG罐400的液化的天然气由于来自外部的热量输入等而气化生成的气体。
另外，作为向压缩机10供给的燃料气体，也可以使用通过热源(省略图示)而使液化了的天然气强制性地气化而成的气体。
在此，作为燃料气体，使用以甲烷为主成分的天然气，但也可以是其他形态。例如，也可以使用乙烯等其他烃系可燃性气体。如此，在本实施方式中，出于环境保护的观点考虑，将不含有硫成分的烃系燃料气体向燃烧器部220供给。
压缩机10是对从LNG罐400供给的燃料气体进行加压的装置。压缩机10将燃料气体加压到80kPa左右并向燃料气体供给路径101供给。另外，通过由压缩机10进行的加压，燃料气体的温度上升。燃料气体的温度在例如由压缩机10进行的加压前是约-90℃，在加压后处于-80℃以上且-70℃以下的范围。
加热器20是对由压缩机10加压后的燃料气体进行加热的装置。加热器20通过来自与控制部90不同的其他控制装置(省略图示)的控制指令而动作，以使由设置于加热器20的下游侧的温度传感器(省略图示)检测的燃料气体的温度成为预先设定的温度(例如、30℃)。
流量计30是对从燃料气体供给路径101向燃料气体供给集管102供给的燃料气体的流量进行计量的装置。流量计30将表示所计量的燃料气体的流量的计量信号经由信号线(省略图示)向控制部90输出。
流量调整阀40是对从LNG罐400向燃料气体供给集管102供给的燃料气体的流量进行调整的阀。流量调整阀40的开度通过从控制部90经由信号线(省略图示)传递的控制信号来控制，以使流量计30所计量的流量与控制部90所设定的流量一致。
第一燃料供给部50、第二燃料供给部60、以及第三燃料供给部70分别设置于燃料气体供给集管102。
第一燃料供给部50是对从燃料气体供给集管102经由主喷嘴供给配管54向主喷嘴221a供给的燃料气体的流量与从燃料气体供给集管102经由先导喷嘴供给配管55向先导喷嘴221b供给的燃料气体的流量的比率进行调整的装置。同样地，第二燃料供给部60是对从燃料气体供给集管102经由主喷嘴供给配管64向主喷嘴222a供给的燃料气体的流量与从燃料气体供给集管102经由先导喷嘴供给配管65向先导喷嘴222b供给的燃料气体的流量的比率进行调整的装置。同样地，第三燃料供给部70是对从燃料气体供给集管102经由主喷嘴供给配管74向主喷嘴223a供给的燃料气体的流量与从燃料气体供给集管102经由先导喷嘴供给配管75向先导喷嘴223b供给的燃料气体的流量的比率进行调整的装置。
第一燃料供给部50具有：截止阀51和截止阀52，它们分别设置于燃料气体供给集管102；以及控制阀(第一调整阀)53，其设置于主喷嘴供给配管54，并且对从燃料气体供给集管102经由主喷嘴供给配管54向主喷嘴221a引导的燃料气体的流量进行调整。
在进行燃烧器部220对燃料气体的燃烧的情况下，通过控制部90将截止阀51和截止阀52设为开状态，在不进行燃烧器部220对燃料气体的燃烧的情况下，通过控制部90将截止阀51和截止阀52设为闭状态。
此外，由于第二燃料供给部60所具备的截止阀61、截止阀62、控制阀63分别与第一燃料供给部50所具备的截止阀51、截止阀52、控制阀53相同，因此，省略以下的说明。同样地，由于第三燃料供给部70所具备的截止阀71、截止阀72、控制阀73分别与第一燃料供给部50所具备的截止阀51、截止阀52、控制阀53相同，因此，省略以下的说明。
控制部90是对燃料供给装置100所具备的各部进行控制的装置。控制部90对控制阀53、控制阀63、控制阀73的开度、以及流量调整阀40的开度分别进行控制。另外，控制部90对截止阀51、截止阀52、截止阀61、截止阀62、截止阀71、截止阀72的开闭状态进行控制。
此外，控制部90由例如CPU(中央处理单元，Central Processing Unit)、RAM(随机存取存储器，Random Access Memory)、ROM(只读储存器Read Only Memory)、以及计算机可读取的存储介质等构成。并且，用于实现各种功能的一系列的处理作为一个例子以程序的形式存储于存储介质等，CPU向RAM等读出该程序而执行信息的加工/运算处理，从而各种功能被实现。
接着，参照图3至图5对由控制部90执行的控制阀53的开度和流量调整阀40的开度的控制进行说明。
此外，以下，仅对第一燃料供给部50进行说明，但第二燃料供给部60和第三燃料供给部70与第一燃料供给部50相同。因而，以下，省略对第二燃料供给部60和第三燃料供给部70的说明。
在图3至图5中，在本实施方式的控制阀53和流量调整阀40分别被维持在最大开度的情况下，将从第一燃料供给部50向第一燃烧器221供给的燃料气体的流量设为100％，横轴所示的燃料气体的流量[％]表示实际的燃料气体的流量相对于100％的燃料气体的流量的比例。
在图3至图5中，燃料气体的流量的下限值Fr1设定成约15％的原因在于，本实施方式的燃料气体的调节比(额定输出时的最大流量与能够控制的最小流量之比)为约7：1。
此外，本实施方式的燃料供给装置100通过燃料气体供给集管102分别向第一燃料供给部50、第二燃料供给部60以及第三燃料供给部70大致均等地供给燃料气体。因而，向第一燃料供给部50、第二燃料供给部60、第三燃料供给部70分别供给的燃料气体的流量成为流量计30所计量的燃料气体的流量的1/3的值。
另外，在将第一燃料供给部50、第二燃料供给部60以及第三燃料供给部70中任一个燃料供给部的截止阀设为闭状态、并将其他的燃料供给部的截止阀设为开状态的情况下，向开状态的燃料供给部分别供给的燃料气体的流量成为流量计30所计量的燃料气体的流量的1/2的值。
另外，在将第一燃料供给部50、第二燃料供给部60以及第三燃料供给部70中任一个燃料供给部的截止阀设为开状态、并将其他的燃料供给部的截止阀设为闭状态的情况下，向开状态的燃料供给部供给的燃料气体的流量成为与流量计30所计量的燃料气体的流量相同的流量。
控制部90如图3中虚线所示那样对流量调整阀40的开度进行控制。如图3所示，若控制部90使流量调整阀40的开度逐渐增加，则与此相应地燃料气体的流量从下限值Fr1朝向上限值Fr3(100％の流量)逐渐增加。
另外，控制部90如图3中实线所示那样对控制阀53的开度进行控制。如图3所示，控制部90进行控制，以在处于从燃料气体供给集管102向第一燃烧器221供给的燃料气体的流量为Fr1以上且小于Fr2(规定流量)的低负荷区域的情况下，将控制阀53设为闭状态。
另外，控制部90对控制阀53进行控制，以在处于从燃料气体供给集管102向第一燃烧器221供给的燃料气体的流量为Fr2以上的高负荷区域的情况下，根据燃料气体的流量的增加使控制阀53的开度增加。
接着，参照图4对通过控制部90对流量调整阀40和控制阀53的开度的调整来实现的主喷嘴221a与先导喷嘴221b的负荷的负担比例的调整进行说明。
将控制阀53和流量调整阀40分别维持在最大开度的情况(成为最大负荷的情况)下的第一燃烧器221的负荷(输出)设为100％，图4中纵轴所示的负荷[％]表示主喷嘴221a和先导喷嘴221b的实际的负荷相对于100％的负荷的比例。
如图4所示，在处于燃料气体的流量为Fr1以上且小于Fr2(规定流量)的低负荷区域的情况下，控制阀53成为闭状态，因此，主喷嘴221a的负荷维持在0％。在该低负荷区域中，先导喷嘴221b的负荷与燃料气体的流量的增加相对应地逐渐增加。
另外，如图4所示，在处于燃料气体的流量为Fr2以上的高负荷区域的情况下，由于控制阀53根据燃料气体的流量的增加而使控制阀53的开度逐渐增加，因此主喷嘴221a的负荷逐渐增加。在该高负荷区域中，先导喷嘴221b的负荷与燃料气体的流量的增加相对应地逐渐增加。另一方面，在高负荷区域中，相对于燃料气体的流量的增加的先导喷嘴221b的负荷的增加量比低负荷区域中的相对于燃料气体的流量的增加的先导喷嘴221b的负荷的增加量少。
其原因在于，在高负荷区域中，控制部90以根据流量调整阀40的开度的增加而使控制阀53的开度增加的方式对控制阀53进行控制。控制阀53的开度增加，从而主喷嘴221a的负荷相对于先导喷嘴221b的负荷的比例逐渐增加。在燃料气体的流量成为约60％的情况下，先导喷嘴221b的负荷的比例与主喷嘴221a的负荷的比例相等。
另外，在燃料气体的流量为100％的情况下，先导喷嘴221b的负荷是约35％，而主喷嘴221a的负荷为约65％。如此，在燃料气体的流量为100％的情况下，先导喷嘴221b与主喷嘴221a的燃料气体的流量比为65：35，将先导喷嘴221b的负荷和主喷嘴221a的负荷合计而成的值为100％。
接着，参照图5，对燃料气体的流量与燃料气体的压力之间的关系进行说明。
图5中纵轴所示的燃料气体的压力[kPa]表示燃料气体供给集管102内的燃料气体的压力。向燃料气体供给集管102供给的燃料气体从燃料气体供给路径101经由流量调整阀40被减压。
如图5中实线所示，对于本实施方式的燃料气体的压力，在处于燃料气体的流量为Fr1以上且小于Fr2(规定流量)的低负荷区域的情况和处于燃料气体的流量为Fr2以上的高负荷区域的情况中任一种情况下，燃料气体的压力都根据燃料气体的流量的增加而逐渐增加。
另一方面，在高负荷区域中，相对于燃料气体的流量的增加的燃料气体的压力的增加量比低负荷区域中的相对于燃料气体的流量的增加的燃料气体的压力的增加量少。
其原因在于，在高负荷区域中，控制部90以根据流量调整阀40的开度的增加而使控制阀53的开度增加的方式对控制阀53进行控制。控制阀53的开度增加，从而使单位流量增加所需要的燃料气体的压力的增加量被抑制。
另一方面，图5中虚线所示的比较例是在高负荷区域中控制部90也使控制阀53维持在闭状态的例子。在该比较例中，在高负荷区域中，相对于燃料气体的流量的增加的燃料气体的压力的增加量也与低负荷区域中的相对于燃料气体的流量的增加的燃料气体的压力的增加量相同。
因此，如图5中虚线所示，在比较例中，在高负荷区域中为了将燃料气体的流量设为所期望的流量所需要的燃料气体的压力与本实施方式相比过大地变大。这意味着为了使在燃料气体的流量成为下限值Fr1的情况下所需要的燃料气体的压力的值即Pmin在本实施方式和比较例中一致，在比较例中需要使向燃料气体供给路径101供给的燃料气体的压力过大地变大。即、在比较例中，为了使向燃料气体供给路径101供给的燃料气体的压力过大地变大，需要设置具备高的加压性能的压缩机10。
在此，列举具体的例子来对在本实施方式中所需要的燃料气体的压力和在比较例中所需要的燃料气体的压力进行说明。
在本实施方式中，在燃料气体的流量为100％的情况下，先导喷嘴221b和主喷嘴221a的燃料气体的流量分别是300kg/h和700kg/h，合计的流量是1000kg/h。在该情况下，先导喷嘴221b与主喷嘴221a的燃料气体的流量比为30：70。
在该情况下，若燃料气体的流量的下限值Fr1是100kg/h，则为了先导喷嘴221b能够在100kg/h至300kg/h的范围内调整燃料气体的流量，需要将向燃料气体供给集管102供给的燃料气体的压力设为至少以式(1)表示的压力Pr1[kPa]。
Pr1＝1.5·(300/100)2＝13.50 (1)
在此，1.5[kPa]是第一燃烧器221没有不发火而为了维持燃料气体的燃烧所需要的最小的燃烧气体的压力。
另外，燃料气体的流量为100％的情况下的主喷嘴221a的燃料气体的流量是700kg/h，因此，主喷嘴221a在300kg/h(先导喷嘴221bの最大流量)至700kg/h的范围内调整燃料气体的流量。为了使主喷嘴221a能够在300kg/h至700kg/h的范围内调整燃料气体的流量，需要将向燃料气体供给集管102供给的燃料气体的压力设为至少以式(2)表示的压力Pr2[kPa]。
Pr2＝1.5·(700/300)2＝8.17 (2)
如此，在先导喷嘴221b与主喷嘴221a的燃料气体的流量比为30：70的情况下，Pr1>Pr2。因此，通过将向燃料气体供给集管102供给的燃料气体的压力设定成至少P1，能够从作为最小流量的100kg/h到作为最大流量的1000Kg/h进行燃料气体的流量调整。
接着，对比较例进行说明。比较例是将控制阀53维持在闭状态的例子。在该情况下，需要仅利用先导喷嘴221b在从作为最小流量的100kg/h到1000kg/h的范围内调整燃料气体的流量。为了使先导喷嘴221b能够在从100kg/h到1000kg/h的范围内调整燃料气体的流量，需要将向燃料气体供给集管102供给的燃料气体的压力设为至少以式(3)所示的压力Pr3[kPa]。
Pr3＝1.5·(1000/100)2＝150.00 (3)
即、在比较例的情况下，需要将向燃料气体供给集管102供给的燃料气体的压力设定成超过本实施方式的该压力的10倍的高的值。
如以上那样，在本实施方式中，无需将向燃料气体供给集管102供给的燃料气体的压力设定得过大。
另外，换言之，在本实施方式中，能够将针对向燃料气体供给集管102供给的燃料气体的压力的调节比(额定输出时的最大流量与能够控制的最小流量之比)设定得高。即、能够将最小流量相对于额定输出时的最大流量的值设定成更小的值。
对以上说明了的本实施方式所起到的作用和效果进行说明。
根据本实施方式的燃料供给装置100，在从燃料气体供给集管102向第一燃烧器221供给的燃料气体的流量小于Fr2(规定流量)的低负荷区域中，控制阀53成为闭状态，从燃料气体供给集管102向第一燃烧器221供给的燃料气体的全量被从先导喷嘴供给配管55向先导喷嘴221b引导。在该低负荷区域中，由于控制阀53是闭状态，因此燃料气体的压力与燃料气体的流量的平方根成比例地降低。然而，由于低负荷区域的流量范围被限于下限值Fr1以上且小于Fr2的一定范围内，因此能够抑制相对于流量的变动的燃料气体的压力变动。
另外，根据本实施方式的燃料供给装置100，在从燃料气体供给集管102向第一燃烧器221供给的燃料气体的流量为Fr2(规定流量)以上的高负荷区域中，根据燃料气体的流量的增加而使控制阀53的开度增加。使控制阀53的开度增加而使第一燃烧器221的流路截面积(相对于火炉211的开口面积)增大，从而能够降低将所期望的流量的燃料气体向第一燃烧器221供给所需要的燃料气体的压力。
如此，根据本实施方式的燃料供给装置100，从向第一燃烧器221供给的燃料气体较少的低负荷区域到向第一燃烧器221供给的燃料气体较多的高负荷区域，能够维持仅基于燃料气体的稳定燃烧而不浪费燃料气体的能量。在该情况下，无需将LNG罐400侧的燃料气体的压力设定得过大。
换言之，在本实施方式中，能够将针对所供给的燃料气体的压力的调节比设定得高，能够将最小流量相对于额定输出时的最大流量的值设定成更小的值。
本实施方式的燃料供给装置100具备流量调整阀40，该流量调整阀40对从LNG罐400向燃料气体供给集管102供给的燃料气体的流量进行调整，控制部90控制流量调整阀40的开度。
通过如此设置，能够通过流量调整阀40适量地对从LNG罐400向燃料气体供给集管102供给的燃料气体的流量进行调整。
另外，控制部90以如下方式对控制阀53进行控制，在从燃料气体供给集管102向第一燃烧器221供给的燃料气体的流量是Fr2(规定流量)以上的情况下，根据流量调整阀40的开度的增加而使控制阀53的开度增加。
通过如此设置，在从燃料气体供给集管102向第一燃烧器221供给的燃料气体的流量为Fr2(规定流量)以上的高负荷区域中，根据向第一燃烧器221供给的燃料气体的增加而使第一燃烧器221的流路截面积增大，能够降低将所期望的流量的燃料气体向第一燃烧器221供给所需要的燃料气体的压力。
本实施方式的燃料供给装置100具备：压缩机10，其对从LNG罐400供给的燃料气体进行加压；以及加热器20，其对由压缩机10加压后的燃料气体进行加热。
通过如此设置，能够对从LNG罐400供给的燃料气体适当地进行加压和加热并向第一燃烧器221供给。
本实施方式的燃料供给装置100的控制方法具备：第一控制工序，在该第一控制工序中，在从燃料气体供给集管102向第一燃烧器221供给的燃料气体的流量小于Fr2(规定流量)的情况下，将控制阀53设为闭状态；以及第二控制工序，在该第二控制工序中，以如下方式对控制阀53进行控制，在从燃料气体供给集管102向第一燃烧器221供给的燃料气体的流量是Fr2(规定流量)以上的情况下，根据燃料气体的流量的增加而使控制阀53的开度增加。
根据本实施方式的燃料供给装置100的控制方法，从向第一燃烧器221供给的燃料气体较少的低负荷区域到向第一燃烧器221供给的燃料气体较多的高负荷区域，能够维持仅基于燃料气体的稳定燃烧而不浪费燃料气体的能量。在该情况下，无需将LNG罐400侧的燃料气体的压力设定得过大。
〔其他实施方式〕
以上，燃烧器部220具备第一燃烧器221、第二燃烧器222、第三燃烧器223这3个燃烧器，燃料供给装置100具备第一燃料供给部50、第二燃料供给部60、第三燃料供给部70这3个燃料供给部，但也可以是其他形态。
例如，也可以是如下形态：燃烧器部220仅具备第一燃烧器221，燃料供给装置100仅具备第一燃料供给部50。
另外，也可以是，例如，燃烧器部220具备4个以上的多个燃烧器，燃料供给装置100具备与燃烧器的数量相同的数量的多个燃料供给部。
另外，以上，船舶用锅炉200具有再热炉230和再热器240，但也可以设为不具有这些的船舶用锅炉。能够将前述的燃料供给装置100适用于不具有再热炉230和再热器240的船舶用锅炉。
符号说明
40 流量调整阀(第二调整阀)
50 第一燃料供给部
53 控制阀(第一调整阀)
54 主喷嘴供给配管(第二供给配管)
55 先导喷嘴供给配管(第三供给配管)
60 第二燃料供给部
70 第三燃料供给部
90 控制部
100 燃料供给装置
101 燃料气体供给路径
102 燃料气体供给集管(第一供给配管)
200 船舶用锅炉
220 燃烧器部
221 第一燃烧器
221a 主喷嘴
221b 先导喷嘴(副喷嘴)
222 第二燃烧器
222a 主喷嘴
222b 先导喷嘴(副喷嘴)
223 第三燃烧器
223a 主喷嘴
223b 先导喷嘴(副喷嘴)
400 LNG罐(供给源)。

Claims (5)

1.一种燃料供给装置，被用于船舶用锅炉并且向燃烧器部供给燃料气体，该燃烧器部具有主喷嘴和副喷嘴，该燃料供给装置的特征在于，具备：
第一供给配管，该第一供给配管使从供给源供给的所述燃料气体流通；
第二供给配管，该第二供给配管从所述第一供给配管向所述主喷嘴供给所述燃料气体；
第三供给配管，该第三供给配管从所述第一供给配管向所述副喷嘴供给所述燃料气体；
第一调整阀，该第一调整阀设置于所述第二供给配管，并且对从所述第一供给配管经由所述第二供给配管向所述主喷嘴引导的所述燃料气体的流量进行调整；以及
控制部，该控制部控制所述第一调整阀的开度，
所述控制部以如下方式控制所述第一调整阀，在从所述第一供给配管向所述燃烧器部供给的所述燃料气体的流量小于规定流量的情况下，将所述第一调整阀设为闭状态，在从所述第一供给配管向所述燃烧器部供给的所述燃料气体的流量是所述规定流量以上的情况下，根据所述燃料气体的流量的增加而使所述第一调整阀的开度增加。
2.根据权利要求1所述的燃料供给装置，其特征在于，
具备第二调整阀，该第二调整阀对从所述供给源向所述第一供给配管供给的所述燃料气体的流量进行调整，
所述控制部控制所述第二调整阀的开度。
3.根据权利要求2所述的燃料供给装置，其特征在于，
所述控制部以如下方式控制所述第一调整阀，在从所述第一供给配管向所述燃烧器部供给的所述燃料气体的流量是所述规定流量以上的情况下，根据所述第二调整阀的开度的增加而使所述第一调整阀的开度增加。
4.一种船舶用锅炉，其特征在于，
该船舶用锅炉具备：
燃烧器部；以及
权利要求1至3中任一项所述的燃料供给装置。
5.一种燃料供给装置的控制方法，所述燃料供给装置被用于船舶用锅炉并且向燃烧器部供给燃料气体，该燃烧器部具有主喷嘴和副喷嘴，该燃料供给装置的控制方法的特征在于，
所述燃料供给装置具有调整阀，该调整阀对向所述主喷嘴引导的所述燃料气体的流量与向所述副喷嘴引导的所述燃料气体的流量的比率进行调整，
该燃料供给装置的控制方法具备如下工序：
第一控制工序，在该第一控制工序中，在向所述燃烧器部供给的所述燃料气体的流量小于规定流量的情况下，将所述调整阀设为闭状态；以及
第二控制工序，在该第二控制工序中，以如下方式控制所述调整阀，在向所述燃烧器部供给的所述燃料气体的流量是所述规定流量以上的情况下，根据所述燃料气体的流量的增加而使所述主喷嘴的负荷相对于所述副喷嘴的负荷的比例增加。
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