JP2006200885A - 液化ガスタンカー船または液化ガスターミナルに設置されるガス焼却炉 - Google Patents

Abstract

【課題】より嵩ばらず、容易に設置でき、構成の簡素な焼却炉デバイスを提供する。
【解決手段】本発明は燃焼ガスを生成するヒーター本体（５）を有する燃焼室（３）と、燃焼を確保するためにヒーター本体（５）に冷たい空気（９）を供給する少なくとも１つのファン（７ａ、７ｂ）と、燃焼ガスおよび冷たい空気によって形成される混合物（１３）を排気するための排気煙突（１１）とを含んで成るガス焼却炉デバイスに関し、燃焼室（３）は排気煙突（１１）内に、該少なくとも１つのファン（７ａ、７ｂ）から流れて来る燃焼の冷たい空気（９ａ）および／または冷却空気のフローを通すために燃焼室（３）と排気煙突（１１）との間に環状ダクト（２１）を残すようにして取り付けられ、該燃焼室（３）は環状ダクト（２１）を流れる冷たい空気のフラクションをその内部に注入できる複数の注入オリフィスおよび／または管（２９ａ、２９ｂ）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明はガス焼却炉という一般的分野に関し、およびより詳細には、液化ガスタンカー船または液化ガスターミナルに設置されるガス焼却炉デバイスに関する。

一般的に、例えば石油または天然ガスを輸送するような液化ガスタンカー船は液化ガスを大気圧および約−１６０℃の温度で貯蔵するためのタンクを含んで成る。積荷（または貨物：cargo）を収容したタンクは断熱されているが、断熱材を通過する熱のため、積荷のフラクションが継続的に、典型的には１日あたり０．１％〜０．３％のオーダーで蒸発する。

タンカーの航行中、船を推進させるための燃料として液化ガス蒸気を使用するのが好都合である。液化ガス蒸気を推進のために使用しない場合、またはそのような蒸気が過剰に存在する場合、液化ガス蒸気を大気中へ直接に廃棄することは禁じられているので、規則により、過剰なガスを燃焼させて、あるいは再び液化させてなくすことが要求される。

再液化器を船に載せて設置するのは一般的に極めて複雑で高価であり、よって、大抵の場合に実施される解決策は過剰のガス蒸気を燃やし除去するものである。従って、ガスを十分安全に、特にわずかな炎も生じさせることなしに焼却し、また、現行規則により許可されているように燃焼ガスを約４５０℃以下の温度で排気するための手段を船に載せることが必要である。

これらの制約を満たすため、これまで液化ガスタンカー船には、液化ガス蒸気を推進システムのボイラーにて燃やす水蒸気タービン式推進システムが備えられていた。ボイラーにより生成する水蒸気は、船を推進させるためのタービンへ直接に、あるいは水蒸気量が船のエネルギー必要量（または要件：requirements）より多ければ水蒸気／水凝縮器に導かれる。そのような場合、ボイラーは推進システムのための水蒸気発生器として、かつ、船のエネルギー必要量が小さい場合には過剰の液化ガス蒸気の焼却炉として同時に機能する。

しかしながら、残念なことに液化ガスタンカー船のための水蒸気タービン推進タイプには重大な難点、特に以下のものがある：
・効率が低く、特にガスディーゼル推進システム、ガスタービンシステム、あるいは遅いまたは重いディーゼル燃料（slow or heavy diesel fuel）システムに対してさえも効率がより低いこと；
・所定寸法の船体に対して寸法が大きく、積荷のために利用可能な容積が小さくなること；および
・推進技術が一般的なものでなく、このためメンテナンスおよび船員の訓練を困難にさせ得ること。

従って、その推進タイプは現在のところ、ガスタービンによりガスを燃やすディーゼルエンジン推進システムで、または重油で運転されるディーゼルエンジンで置換されている。残念ながら、それら推進システムは過剰の液化ガス蒸気を焼却するために使用することはできない。従って、それらはそのようなガスを焼却するための所定のデバイスと関連付ける必要がある。

天然ガス蒸気を燃料として使用せず、また一般的に再液化器に結合される遅いディーゼルエンジンの場合でさえ、次の２つの機能を実施するために１つまたはそれ以上の焼却炉が分類会社により依然として必要とされる：第１の機能は再液化を経済上実施できない、天然ガス蒸気の窒素リッチな部分を除去することに関し；および第２の機能は再液化器（１つまたは複数）が動かない場合に蒸気の全てを除去することに関する。

従って、タンクから放出される蒸気を燃やすことのできる水蒸気推進を用いない船であっても、分類会社は蒸気を焼却するための追加のデバイスを依然として必要とする。

図３はガスまたは蒸気を焼却するための従来の船上デバイス１０１の極めて概略的な図である。

デバイス１０１は燃焼室１０３および煙突１１１を含んで成る。燃焼室１０３は燃焼室１０３の筐体内に配置された１つまたはそれ以上のバーナー１４７を有するヒーター本体１０５を含んでなり、燃焼室１０３の筐体は一般的に煙突１１１よりも大きい直径を有する。よって、燃焼室１０３は接続部材１０６により、膨張の影響を補償するための可撓性連結部１０８を介して煙突１１１に接続される。

煙突１１１の出口におけるガス１１３の温度を許容可能な温度にするため、バーナー１４７の炎１３１からの熱ガスを冷たい空気と混合するように、燃焼室１０３に過剰の空気が供給される。この冷たい燃焼および希釈空気（cool combustion-and-dilution air）はモーター１１３ａ、１１３ｂで駆動されるファン１０７ａ、１０７ｂにより燃焼室１０３に送られる。

熱ガスと冷たい空気とを強制的に混合するため、燃焼室１０３または煙突１１１に撹拌器１３５がオプションとして配置される。これら撹拌器１３５は耐火性材料、例えば耐火性スチールまたはブロックでできている必要があるが、これらは購入および維持するには高価である。

燃焼および希釈を同時に確保するのに周囲空気（または大気）を使用することは、しばしば、これら２つの機能を２つのシリーズ（または二組）のファンで分けるという考えを起こさせ得る。第１シリーズのファン１０７ａおよび１０７ｂは主に燃焼空気を供給するのに供され、他方、モーター１１４により駆動される第２シリーズのファン１０８は希釈空気を供給するのに供される。それらファン１０８によって送られる冷たい空気の注入箇所は、一般的に燃焼室１０３の高い部分に位置し、よって、とりわけ頭損失を低減することが可能である。

バーナー１４７はガスまたは燃料油用の別の回路から供給される口火１３２により着火される。このことは購入時およびメンテナンスの間の双方において余計な支出をもたらし、また、追加の燃料を使用することは火災の原因となり得る。口火１３２自体は電気スパークプラグ１７１により着火される。

バーナー１４７の周囲での空気の分配を最適化し、および炎１３１を「捕まえる」ための乱流を形成するため、ダイアフラム１５１がオプションとしてバーナー１４７と同じ高さに配置される。

とりわけ船員が火傷するのを避けるため、燃焼室１０３および煙突１１１はその内側または外側のいずれかが断熱材１０４でライニングされる。

安全上の理由から、バーナー１４７にガスを供給するライン１５７には２つの遮断バルブ１６１および１６３が備えられ、これらはバーナー１４７にて炎１３１が検出されない場合に閉じられ得る。加えて、安全上の必須事項を満たすため、これら２つのバルブ１６１および１６３の間に捕捉され得るガスを排出口に導くように第３のバルブ１７３が配置される。

焼却炉１０１にて処理するのに焼却炉１０１に送るガスの流速（または流量）は、通常、調整バルブ１５９により制御される。

例えばエンジンまたは再液化器の運転速度を変更する場合など、ガスライン１５７における遷移状態に対処するため、バッファタンク１８１がオプションとしてバルブ１５９、１６１および１６３より上流に配置され得る。バッファタンク１８１はガスライン１５７における圧力変化を低減するように機能し、例えば焼却炉１０１を着火し、その後、ガスライン１５７における過剰なガスを燃やし除去するのにバルブ１５９、１６１および１６３を開けることのできるシーケンスを開始することができる。

バッファタンク１８１はエンジンまたは再液化器に供給するラインに対する最小圧力と最大圧力との間で動作し、そしてこれは比較的狭い、例えば数百キロパスカル（ｋＰａ）のオーダーの圧力幅をなす。よって、バッファタンク１８１は極めて大きな、典型的には数十立方メートル（ｍ^３）の容積を有する必要があり、このためコストおよび嵩（または体積：bulk）に関する要因をもたらす。

船のタンクから流れて来る、推進システムで消費されなかったまたは再液化器で再び液化されなかった天然ガス蒸気を燃やし除去することに加えて、メタンタンカーに載せられる焼却炉は天然ガスおよび不活性ガスの混合物を除去するためのメンテナンス運転の間にも使用される。

メンテナンス運転がタンク内部にて必要な場合、そこに含まれる天然ガスをまず不活性ガスで、そして次に空気で置換しなければならない。

最後の液化天然ガス積荷を空にした後、依然として天然ガス蒸気で一杯であるタンクは、まずガスの一部を熱交換器に通して閉回路で循環させることによって次第に加熱する。この加熱操作の間、タンク内を一定圧力に維持するため、蒸気のフラクションを船の推進システムにて、または焼却炉１０１により燃やし除去する。

タンク内の温度が周囲温度（または大気温度）付近となると、船の不活性ガス発生器により供給される窒素および二酸化炭素ガスの混合物をタンクに注入して、天然ガス蒸気を追い出す。天然ガス蒸気および不活性ガスの混合物はこれを燃焼させるために焼却炉１０１に抜き出す。この混合物のメタン含量は特に操作の終わり頃には低いので、混合物を確実に燃焼させるために、一般的に例えば燃料油などの異なる燃料を燃やす補助のサポート炎（口火１３２）が用いられ、このため火災の危険性が増す。

更に、独国特許ＤＥ１０２１１６４５号は船に設置され、および２つの燃焼室と煙突とを有するガス焼却炉を記載している。燃焼室には、燃焼空気がラジアルファンまたはブロワを経て、および希釈空気がラジアルファンを経て供給される。燃焼室と煙突との間の接続部は該燃焼室の出口に位置し、よって煙突から排気される熱ガスと同じ温度にあり、このため、裂けた場合には焼却炉が配置された構内に熱ガスが洩出するという危険性がある。

更に、熱ガスの洩出という危険性に加えて、従来の焼却炉デバイスにはいくつかの他の難点がある。

そのようなデバイスは嵩高く、高レベルの頭損失を与え、多大な電力を消費するファンおよびモーターを必要とする。

発明の目的および要旨

よって、本発明は、ガス焼却炉デバイスに関する上述の難点を緩和し、より嵩ばらず、液化ガスタンカー船または海上タイプのガスターミナルに容易に設置できるように模索するものである。

本発明のもう１つの目的は、信頼性および安全性を改善するため、ならびにメンテナンスを容易にし、およびコストを削減するために、焼却炉デバイスの構成を簡素化することにある。

これらの目的は次のガス焼却炉デバイスにより達成される：燃焼ガスを生成するヒーター本体を有する燃焼室と、燃焼を確保するためにヒーター本体に冷たい空気を供給する少なくとも１つのファンと、燃焼ガスおよび冷たい空気によって形成される混合物を排気するための排気煙突とを含んで成るガス焼却炉デバイスであって、燃焼室が排気煙突内に、該少なくとも１つのファンから流れて来る燃焼の冷たい空気（combustion cool air：または燃焼冷気）および／または冷却空気のフローを通すために燃焼室と排気煙突との間に環状ダクトを残すようにして取り付けられ、該燃焼室は環状ダクトを流れる冷たい空気のフラクションを環状ダクトの内部に注入できる複数の注入オリフィスおよび／または管を有することを特徴とするデバイス。

よって、接続部は必要なく、また、燃焼室と煙突との間に適合部材および可撓性連結部を有する必要がない。これは連結部から熱ガスが洩出する危険性が排除されることで安全性を増し、また、コストおよび頭損失を低減する。

加えて、これは焼却炉の製造業者（燃焼室の供給者）と造船業者（排気煙突が設けられる）との間の接点（interface）を簡素化し、よって危険性および費用を低減する。

排気煙突は第１支持体に固定されていてよく、および燃焼室は第２支持体に固定されていてよい。

改変例においては、排気煙突は第１支持体に固定され、および燃焼室は環状ダクトを流れる空気により冷却される懸架手段によって排気煙突内で懸架される。

好都合には、燃焼室は環状ダクトを流れる冷たい空気のフラクションを環状ダクトの内部に注入できる複数の注入オリフィスおよび／または管を有する。

本発明の１つの要旨において、このデバイスは燃焼室の上方に配置された複数の管を含み、追加の冷たい空気を外部から、上記少なくとも１つのファンから流れて来る冷たい空気により生じる吸引作用によってもたらす。

好都合には、このデバイスは冷たい空気と燃焼ガスとの間の混合を容易にする撹拌器を含み、この撹拌器は上記複数の管のいくつかに取り付けられる。

本発明のもう１つの要旨において、このデバイスは上記複数の管の少なくとも１つの管の内部に受容される第１スプレーノズルを端部に有する少なくとも第１の水回路を含み、第１スプレーノズルは燃焼ガスおよび冷たい空気の混合物中に水を注入する。

本発明の更にもう１つの要旨において、このデバイスは、排気煙突の頂部の周囲に取り付けられ、かつ吸引作用によって周囲空気の追加のフローを取り込む追加のダクトを含む。

このデバイスは上記追加のダクトの内部に受容される第２スプレーノズルを端部に有する少なくとも１つの第２の水回路を含み得る。

本発明の特徴によれば、ヒータ本体は高い流速を与える主要回路および低い流速を与える二次回路により独立してガスが供給され、主要および二次回路はガスラインに接続されている。

主要回路は、上記少なくとも１つのファンが作動しない場合に圧力検出器の制御下にて、または着火が起きない場合には炎検出器により閉じられる第１および第２バルブによって制御され得る。

二次回路は、上記少なくとも１つのファンが作動しない場合に圧力検出器の制御下にて閉じられる第３および第４バルブによって制御できる。

好都合には、このデバイスは、ガスライン内の圧力を制御するために第５および第６バルブによりガスラインと、または減圧するために第３、第４および第５バルブによりヒータ本体と接続されているバッファタンクを含む。

また本発明は液化ガスタンクを有し、および上記の特徴を有する焼却炉デバイスを含むタンカー船も提供する。

また本発明は上記の特徴を有する焼却炉デバイスを含むガスターミナルも提供する。

本発明の焼却炉デバイス、船およびガスターミナルの他の特徴および利点は、本発明を限定しないものとして示す以下の説明を読み、および添付の図面を参照することにより明らかになる。

実施態様の詳細な説明

本発明に従って、図１は液化ガスタンカー船の船上または海上タイプガスターミナルに設置するのに適したガス焼却炉デバイス１の極めて概略的な図である。焼却炉デバイス１は燃焼ガスを生成するヒーター本体５を有する単一の燃焼室３と、燃焼を確保するためにヒーター本体５に冷たい空気９を供給する少なくとも１つのファン７ａ、７ｂと、燃焼ガスおよび冷たい空気９の混合物１３を排気するための排気煙突１１とを含んで成る。

図１の例において、焼却炉デバイス１は燃焼室３の下方およびその軸線上に２つのファン７ａおよび７ｂを有する。ファン７ａおよび７ｂは２つのモーター１３ａおよび１３ｂにより駆動できる。ファン７ａ、７ｂから流れて来る冷たい空気９は空気ボックス１５を経て燃焼室３へと送られる。組立作業をより簡単にするため、および振動が伝わるのを低減するため、空気ボックス１５はファン７ａおよび７ｂに、また排気煙突１１に、可撓性スリーブ１７を介して接続されている。

ファン７ａまたは７ｂの一方が作動しなくなった場合に部分的な運転を可能にするため、作動しているファン７ａ、７ｂによって吹き込まれる冷たい空気の全てを燃焼室３へと導くように、チェックバルブ（または逆止弁）１９がオプションとしてファン７ａ、７ｂの出口に位置する。

本発明に従って、燃焼室３は排気煙突１１内に、ファン（１つまたは複数）７ａ、７ｂから流れて来る燃焼の冷たい空気９ａおよび／または冷却空気のフローを運ぶために燃焼室３と排気煙突１１との間に環状ダクト２１を残すようにして取り付けられる。ヒーター本体５を取り囲む燃焼室は、環状ダクト２１を流れる冷たい空気９ａのフラクションを環状ダクト２１の内部に注入でき、これにより、上記冷たい空気を燃焼ガスと混合できる複数の注入管２９ｂおよび／またはオリフィス２９ａを有する。換言すれば、注入管２９ｂおよびオリフィス２９ａは冷たい空気を熱いフローへ直接に注入し、よって上記冷たい空気９ａを熱いフローと混合するものである。環状ダクト２１および燃焼室３の内部へ供給するのに同じファンを用いることにより、装置を簡素化し、そのコストおよび電力消費を削減する点に留意すべきである。

燃焼室３は好ましくは排気煙突１１と同様の幾何的形状（例えば円筒形）を有し、そして燃焼室３は排気煙突１１の底部に直接挿入される。これにより、とりわけ、燃焼室３と排気煙突１１との間で高温連結および適合部材をなくすことができる。加えて、環状ダクト２１は燃焼室３を排気煙突３内へ挿入および設置するのを容易にする機械的クリアランスを提供する。

この例において、煙突１１は可撓性スリーブ１７を含む補償器（compensator）を介して環状空間２１に接続される。従って、周囲付近の温度（典型的には１００℃以下）にて動作する補償器を介して接続を行うことができ、よって補強シートメタルなどの高価でない手段を下方に用いることができる。加えて、これは洩出が起きた場合、洩出物は同じく周囲温度付近の空気から成るので、危険性をほぼなくすことができる。

更に、これは焼却炉の製造業者と排気煙突１１を通常供給する造船業者との間の接点を簡素化する。燃焼室３と排気煙突１１との間の環状ダクトまたは空間２１は希釈空気９のフラクションを燃焼室３の頂部へと運ぶためのダクトとして、および排気煙突１１の底部の壁を船員または人員にとって危険でない温度に維持することができる熱シールドとしての双方で使用され、これ無しには高価で嵩高い装置に頼らねばならなくなる。

環状ダクト２１を流れる冷たい空気９ａは燃焼室３の壁を冷却するようにも機能し、これにより、壁を形成するために、特別な断熱材により保護する必要のない、高価でない材料を使用することが可能となる。

従って、燃焼室３には希釈空気および燃焼空気が下方から供給され、また、その周囲から環状ダクト２１を経て追加の希釈空気が供給される。

ファン７ａ、７ｂから送られる空気（燃焼空気および希釈空気の双方）の全部は燃焼室３を通過し、または注入管またはオリフィス２９ｂ、２９ａを通過する前に燃焼室３の周囲に沿って流れるので、耐火性でない材料を使用することができる。

一例として、ガス焼却炉デバイス１を船に載せる場合（図２も参照のこと）、排気煙突１１は船の上甲板２４ａにて第１支持体２３ａで支持し、またはこれに固定することができる。それにもかかわらず、燃焼室３、ヒーター本体５および空気ボックス１５は船の中間甲板２４ｂにて第２支持体２３ｂに固定することができ、また、ファン７ａおよび７ｂはより下甲板２４ｃにて第３支持体２３ｃに固定することができる。この構成により、造船業者より供給される煙突１１は、いずれも焼却炉の製造業者より供給される装置の部材である燃焼室３、ヒーター本体５および空気ボックス１５ならびにファン７ａ、７ｂと独立して支持され、これにより、造船業者と装置製造業者との間の機械的接点を簡素化できる。

排気煙突１１は第１支持体２３ａに固定されているので、これを空気ボックス１５に、および支持体２３ｂに機械的に接続されている燃焼室３に接続する可撓性接続部１７が熱ガス１３に曝されず、むしろ燃焼室３と煙突との間に形成される環状ダクト２１を流れる冷たい空気９ａのフローに曝されることを確保するように、排気煙突１１は燃焼室３の周囲で十分に離れて位置する（go dowm）ことに留意すべきである。

改変例においては、燃焼室３は排気煙突１１内で懸架手段２５により懸架され、懸架手段２５は好ましくは燃焼室３のより冷たい部分に設けられ、そして環状ダクト２１を流れる冷たい空気９ａで冷却される。

もう１つの改変例においては、排気煙突１１、燃焼室３、ヒーター本体５および空気ボックス１５は中間甲板または上甲板にて共通の支持体（２３ａまたは２３ｂ）に固定することができる。

これらのアプローチ（または方策）によれば、排気煙突１１または燃焼室３と支持体２３ａまたは２３ｂとの間において、簡単な構造の機械的接点２７を用いることが可能となる点に留意すべきである。これら機械的接点２７は、環状ダクト２１を流れる冷たい空気９ａのフローにより、周囲温度（または大気温度）付近の温度に留まる。

加えて、焼却炉デバイス１は燃焼室３の上方に配置された複数の導管または管３３を有し、追加の冷たい空気９ｂを外部から、ファン７ａ、７ｂから流れて来る冷たい空気により生じる吸引作用によってもたらす。

従って、希釈空気の追加のフラクションが、排気煙突１１の外部に接続された複数の管３３を経て熱ガス中にもたらされる。これら管３３は長さが短く、典型的には排気煙突１１の直径の約１／５であるので、吸引した空気についての頭損失はごくわずかであり、よって、追加の希釈空気の極めて大きな、典型的には１０％〜２０％の範囲にあるフローを移送することができる。この配置により、追加のファンを燃焼室３の高い部分に関して設置することをなくすことができ、これにより、装置を簡素化できる。

更に、焼却炉デバイス１は燃焼ガスの冷たい空気との混合を容易にするために撹拌器３５を含んでいてよい。撹拌器３５は複数の管３３のフラクションに取り付けられ得る。好都合には、撹拌器３５を冷却するのために、管３３より吸引された冷たい空気９ｂを使用することができるように、撹拌器３５は管３３のいくつかで支持され得る。よって、断熱材によったり、または高価な耐火性材料により管３５を作製したりする必要がない。

排気煙突１１の出口における所定の排気温度に対してファン７ａ、７ｂの寸法を小さくするため、焼却炉デバイス１は複数の管３３のうち少なくとも１つの管の内部に受容される第１スプレーノズル３９を端部に有する少なくとも第１の水回路３７を含んでいてよい。第１スプレーノズル３９は部分または完全蒸発により燃焼ガスおよび冷たい空気の混合物を冷却するため、この混合物中に水を注入する。

このアプローチによれば、注入ノズル３９は冷たい空気を吸引する管３３の内部に配置され、これにより、周囲付近の温度にある空気としか直接接触しないので、注入ノズル３９が高温に曝されるのを回避しつつ、熱ガスの中央に水を注入することが可能となる点に留意すべきである。これはオプションとして、水回路および注入ノズルにおいて塩が析出し、ならびに閉塞および腐食させるという危険性を低減しつつ、海水を使用することを可能にする。

焼却炉デバイス１はオプションとして、排気煙突１１の頂部の周囲に取り付けられる追加のダクト４１を含んでいてよく、吸引作用によって周囲空気の追加のフローを熱ガスの噴流中に取り込む（または混入させる：entrain）。

そのような場合、焼却炉デバイス１はより低い噴流温度を得るために、上記追加のダクト４１の内部に受容される第２スプレーノズル４５を端部に有する第２の水回路４３を含んでいてよい。

従って、燃焼室３の壁の冷却は、主にその外側面上での強制対流熱交換により実現され、他方、熱ガスの冷却は、熱いフローにおける冷たい空気のダクト３３により、および場合によりその後の水回路３７、４３からの注入によりもたらされる。追加の冷たい空気および水を熱ガスと混合することは、冷たい空気および水を注入するダクト２９ａ、２９ｂおよび３７、４３により、ならびにまた撹拌器３５により形成される乱流によって確保される。

環状ダクト２１と燃焼室３の内部との間の圧力差は極めて小さく、典型的には１００パスカル（Ｐａ）、即ち１ミリバール（ｍｂａｒ）のオーダーである点に留意されたい。第一に、熱ガスは燃焼室３の低い部分から空気ボックスを経て空気を供給することによって、約「７０」の混合比で混合される。第二に、熱ガスは乱流によって、および管またはオリフィス２９ａ、２９ｂ、３３または撹拌器３５より形成される冷たい空気を追加で供給することによって混合される。

従って、バーナーは下方から約７０の割合で過剰に供給されるので、熱ガスの平均温度は約７００℃の最低レベルを有する。この作用を環状ダクト２１による燃焼室の壁の冷却と組み合わせることによって、熱ガスの温度は約５５０℃の最低レベルにまで下げられ、よって、この室に対して非耐火性材料、例えばステンレス鋼を使用することが可能となる。

ヒーター本体５は、例えば紫外検出器セルを含むような炎検出器システム４９の制御下にて着火される１つまたはそれ以上のバーナー４７を更に含む。

バーナー４７の周囲での空気の分配を最適化するため、および炎を捕まえる乱流を形成するために、ダイアフラム５１がオプションとしてバーナー４７と同じ高さに配置される。

またヒーター本体５は、高い流速を与える主要回路５３により、および低い流速を与える二次回路５５により、独立してガスが供給される。主要および二次回路５５および５３は、例えば船の（図２を参照にこと）ガスライン５７により供給される。ガスライン５７から焼却炉デバイス１に送られるガスのフローは調整バルブ５９により調整される。

従って、ヒーター本体５のバーナー４７はガスライン５７から、２つの異なる流速範囲に対応する２つの支流を経て供給される。

主要回路または支流５３は、ファン７ａ、７ｂが作動しない場合に圧力センサまたは検出器６５の制御下にて、またはバーナー４７に着火し損ねた場合に炎検出器４９により閉じられる第１および第２バルブ６１、６３によって制御される。

これに対して、二次回路または支流５５は、ファン７ａ、７ｂが作動しない場合に圧力検出器６５の制御下にて閉じられる第３および第４バルブ６７、６９によって制御される。

大流量主要回路または支流５３は、焼却炉１に送られるガスが点火装置７１（例えば電気スパークプラグ）により着火し得るのに十分にメタンをリッチに含み、よって、燃焼を起こし、および炎検出器４９で検出可能な炎３１が形成される通常運転時に用いられる。

より高い安全性のためには、いかなる理由であれ、炎検出器４９で炎３１が検出されなくなったときは常に、第１および第２バルブ６１および６３を閉じ、安全バルブ７３を開けて、これら２つのバルブ６１および６３の間に捕捉されたガスを排出口へと排気する。

いずれにせよ焼却炉１は天然ガスとメタンとの可燃性でない混合物を処理できなければならないので、本発明のデバイスは、上記高流速主要回路５３を閉じたときに、ガス混合物のフローを、例えガス混合物が可燃性でなくても、バーナー４７に送るために二次回路５５を用いることができる。燃焼室３に注入されるこのガス混合物は、ファン７ａ、７ｂおよび管３３ならびにダクト４１より送られる空気により希釈される。混合物におけるメタン含量をこのように更に低下させることにより、排気煙突１１から放出されるガス中のメタン含量が爆発の起こり得る範囲よりもはるかに低いということを確保できる。

従って、焼却炉デバイス１をこのように運転しているとき、混合物が再び可燃性になったなら混合物を再び着火するために、点火装置７１は規則的に、例えば不活性ガスが充填された船のタンクから天然ガス蒸気で充填された別のタンクに切り換える際に作動させ得る。燃焼し続けると、炎検出器４９により炎３１を再び検出でき、よって、主要回路５３の第１および第２バルブ６１および６３を再び開くことができ、および処理のためにタンクからガスをより大きな流速で流すことができる。

これにより、天然ガスと不活性ガスの混合物を小さい流速で単に希釈することによって、あるいは混合物が十分にリッチであれば高い流速で燃焼させることによってのいずれかで処理することを自動的に確保できる。これは、タンクを不活性する、またはタンクにガスを補充する操作に必要な時間の長さを最適化するように機能する。

焼却炉デバイス１を希釈モードで運転しているとき、ファン７ａ、７ｂが作動せず、混合物の十分な希釈が最早保証されない場合には、安全性は第３および第４バルブ６７および６９を閉じることによっている。この安全性はバーナー４７の付近に配置されたダイアフラム５１によりファン７ａ、７ｂと燃焼室３との間の頭損失を測定する圧力センサ６５により制御できる。

従って、低い流速では、焼却炉１に送られるガスの混合物を十分希釈するには低すぎる圧力（従って、小さすぎる空気のフロー）を圧力センサ６５が検出すると（その混合物が焼却炉１で燃え得るのに十分リッチにメタンを含むか否かによらず）直ちに、第３および第４バルブ６７および６９を閉じ、および別のバルブ７５を開けて排出口に接続することによって、あるいは単に希釈することによって、焼却炉デバイス１の安全性が保証される。

同様に、高い流速では、炎検出器４９が炎を検出しなくなる（これは再着火が突然起こるという危険性がある）と直ちに、またはファン７ａ、７ｂが作動していないことを圧力センサ６５が検出する（これは排気温度が高くなり過ぎるという危険性がある）と直ちに、主要回路５３の第１および第２バルブ６１および６３を閉じ、および排出口に繋がるバルブ７３を開けることによって、安全性が保証される。

二次回路５５における最大流速は特定の狭窄部により、または第３および第４バルブ６７および６９のセクション（section：断面または部分）を選択することにより制御できる点に留意すべきである。従って、ガス混合物が焼却炉１の入口における最大圧力にある状態であっても、燃焼率３での希釈割合は、点火装置７１によるガス混合物の再着火が、混合物が再び可燃性になったときに危険なものとならないようなものとすることを保証できる。

点火装置７１に連結された二次回路５５は、炎検出器４９により作動および検出されると、バルブ６１および６３により制御される主要回路５３を開けることによって供給される主要な炎３１を着火するよう機能する口火として働く。

更に、再液化器を含む遅いディーゼル船において、二次回路５５は、再液化されず、およびタンクに戻されない窒素リッチな蒸気フラクションを処理するために使用でき、そのような処理は燃焼による、または希釈によるものである。これに対して、主要回路５３は、再液化器が作動しない場合（またはその開始または停止の移行操作の間）で、船のタンクから流れて来る蒸気の一部または全部を焼却炉１が燃やす必要のあるときにのみ作動される。

好都合には、焼却炉デバイス１は、ガスライン５７の圧力を制御するために第５および第６バルブ８３および８５を経てガスライン５７に、または減圧するために第３、第４および第５バルブ６７、６９および８３を経てヒーター本体５に連通しているバッファタンク８１を含む。これにより、焼却炉１により処理すべきガスの流速における遷移状態を緩和することができる。

バッファタンク８１は、バルブ６７および６９より上流に接続されている場合でも、バルブ８３により分離することができる。更に、バッファタンク８１は主要および二次回路５３および５５の間に位置するバルブ８５に連結することができる。この配置により、このバッファ容積をガスライン５７における圧力の最小値と最大値との間でなく、最大圧力と燃焼室３における圧力よりわずかに高い圧力との間で用いることができる。

特に、推進のためにガス蒸気を使用する船では、そのために設けられる加圧および再ヒーターシステム（図示せず）によって、ガスライン５７における公称条件下でのガス流速は、船を推進させるエンジンの要請を満たすため、焼却炉１により処理すべきガスの流速をゼロにするように調節される。従って、焼却炉の電力消費を極めて顕著に削減するには、除去すべき過剰なガス蒸気が存在しないシステムの公称条件下にてファン７ａおよび７ｂを停止させ得ることが好都合である。そのような場合、条件が突然変化したとき、または船の１つまたはそれ以上の推進エンジンが停止したときに、ファン７ａおよび７ｂを動作状態に戻し、二次回路５５を開け得るのに十分な圧力を圧力検出器６５が検出し、そして続いて、炎３１を炎検出器４９が検出して主要回路５３を開け得るのに要する時間全体に亘って、ガスライン５７の圧力上昇を防止するためにガスライン５７内の過剰な天然ガス蒸気を吸収できることが必要である。

ファン７ａ、７ｂが停止し、およびバルブ６１、６３、６７および６９が閉じた状態で焼却炉が作動しない場合、バッファタンク８１は周囲圧力（または大気圧）付近の圧力にある点に留意すべきである。

しかしながら、ガスライン５７内のガス圧力がその上限に近づくと、ファン７ａ、７ｂは運転開始され、バルブ５９および８５が開かれる。従って、ガスライン５７に存在するガスのフラクションをバッファタンク８１により、ガスライン５７の圧力まで徐々に圧力上昇させながら吸収することができる。

ファン７ａ、７ｂが十分な速度に達すると、圧力センサ６５により制御されるアラームが解除され、二次回路５５のバルブ６７および６９を開け、点火装置を７１を作動させ得る。ガスが十分にメタンリッチであると、ガスが燃え始め、および炎検出器４９により制御される別のアラームも解除され得、よって、バルブ６１および６３の制御下にて主要回路５３を開けることができる。

そして、焼却炉１はガスライン５７内の圧力を公称範囲内に維持するため、処理するガス流速に応じてフルパワーで運転できる。そして、バルブ８５を閉じてガスライン５７からタンク８１を分離でき、他方、バルブ６７、６９および８３を開けてタンク８１を二次回路５５を経てバーナー５７に接続した状態に維持することができる。

バーナー５７に関する技術を適切に選択すれば、極めて小さい頭損失、典型的には１０ｋＰａ以下で運転することができる。そのような場合、バッファタンク８１が燃焼室３内の圧力（これ自身は周囲圧力に近い）に極めて近い圧力に達するまで、バッファタンク８１に吸収したガスをバーナー４７に排気できる。バッファタンク８１内の圧力がこの値になったとき、バルブ６７、６９および８３を閉じることができ、およびバッファタンク８１を遮断し、ガスライン５７における遷移状態の圧力を調整するのに再び用いるために用意しておくことができる。

ガスライン５７における公称最大圧力と周囲圧力との間に亘るバッファタンク８１の運転圧力範囲は、単にガスラインの最大圧力と最小圧力との間に亘る従来技術のタンク（図３を参照のこと）の範囲よりはるかに大きい。

典型的には、ガスライン５７における公称圧力は０．６メガパスカル（ＭＰａ）〜０．８ＭＰａの範囲で様々であり、他方、バッファタンク８１における圧力は０．８ＭＰａと周囲圧力との間で様々であり得る。従って、所定量のガスを吸収するのに、バッファタンク８１の容積は従来技術のタンク容積の約１／４であることが理解され得、これは費用および寸法の点で極めて顕著な利点となる。

二次および主要回路５５および５３内またはバッファタンク８１内の爆発性混合物のあらゆる危険性を回避するため、チェックバルブ８７または例えば窒素を注入するための不活性ガス注入回路（図示せず）などのデバイスを適用できることに留意すべきである。

ガスライン５７内の過剰のガスを燃やし除去することを要する圧力遷移状態が経過すると、バルブ６７、６９および５７を閉じることができ、およびファン７ａおよび７ｂを再びオフに切り換えることができる。従って、より小さい寸法のバッファタンク８１で、ファン７ａ、７ｂにより消費される電力量を最小限にしつつ、ガスの燃焼における遷移状態に対処することが可能である。

図２は液化ガスタンク９１を有し、およびタンクから放出される蒸気を燃やすために、図１の焼却炉デバイスを含むタンカー船の極めて概略的な図である。

この例では、排気煙突１１は船の上部甲板２４ａに取り付けられ、またファン７ａおよび７ｂは船の下部甲板２４ｃに取り付けられる。これに対して、燃焼室３、ヒーター本体５および空気ボックス１５は船の中間甲板２４ｂに取り付けられる。

焼却炉デバイスはガスターミナルにおいても使用できることに留意すべきである。

本発明のガス焼却炉デバイスの極めて概略的な図である。 図１の焼却炉デバイスを含む船の極めて概略的な図である。 従来のガス焼却炉デバイスの極めて概略的な図である。

Claims (14)

1. 燃焼ガスを生成するヒーター本体（５）を有する燃焼室（３）と、燃焼を確保するためにヒーター本体（５）に冷たい空気（９）を供給する少なくとも１つのファン（７ａ、７ｂ）と、燃焼ガスおよび冷たい空気によって形成される混合物（１３）を排気するための排気煙突（１１）とを含んで成るガス焼却炉デバイスであって、燃焼室（３）が排気煙突（１１）内に、該少なくとも１つのファン（７ａ、７ｂ）から流れて来る燃焼の冷たい空気（９ａ）および／または冷却空気のフローを通すために燃焼室（３）と排気煙突（１１）との間に環状ダクト（２１）を残すようにして取り付けられ、該燃焼室（３）は環状ダクト（２１）を流れる冷たい空気のフラクションをその内部に注入できる複数の注入オリフィスおよび／または管（２９ａ、２９ｂ）を有することを特徴とする、デバイス。
2. 排気煙突（１１）が第１支持体（２３ａ）に固定され、および燃焼室（３）が第２支持体（２３ｂ）に固定されることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 排気煙突（１１）が第１支持体（２３ａ）に固定され、および燃焼室（３）が環状ダクト（２１）を流れる空気により冷却される懸架手段（２５）によって排気煙突（１１）内で懸架されることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
4. 燃焼室（３）の上方に配置された複数の管（３３）を含み、追加の冷たい空気を外部から、該少なくとも１つのファン（７ａ、７ｂ）から流れて来る冷たい空気により生じる吸引作用によって送ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のデバイス。
5. 燃焼ガスおよび冷たい空気の混合を容易にする撹拌器（３５）を含み、該撹拌器は前記複数の管（３３）のフラクションに取り付けられることを特徴とする、請求項４に記載のデバイス。
6. 前記複数の管（３３）の少なくとも１つの管の内部に受容される第１スプレーノズル（３９）を端部に有する少なくとも第１の水回路（３７）を含み、第１スプレーノズルは燃焼ガスおよび冷たい空気により形成される混合物中に水を注入することを特徴とする、請求項４に記載のデバイス。
7. 排気煙突（１１）の頂部の周囲に取り付けられ、および吸引作用によって周囲空気の追加のフローを取り込む追加のダクト（４１）を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のデバイス。
8. 前記追加のダクト（４１）の内部に受容される第２スプレーノズル（４５）を端部に有する少なくとも１つの第２の水回路（４３）を含むことを特徴とする、請求項７に記載のデバイス。
9. ヒータ本体（５）は高い流速を与える主要回路（５３）および低い流速を与える二次回路（５５）により独立してガスが供給され、主要および二次回路がガスライン（５７）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のデバイス。
10. 主要回路（５３）が、前記少なくとも１つのファン（７ａ、７ｂ）が作動しない場合に圧力検出器（６５）の制御下にて、または着火し損ねた場合に炎検出器（４９）により閉じられる第１および第２バルブ（６１、６３）によって制御されることを特徴とする、請求項９に記載のデバイス。
11. 二次回路（５５）が、前記少なくとも１つのファン（７ａ、７ｂ）が作動しない場合に圧力検出器（６５）の制御下にて閉じられる第３および第４バルブ（６７、６９）によって制御されることを特徴とする、請求項９に記載のデバイス。
12. ガスライン（５７）内の圧力を制御するために第５および第６バルブ（８３、８５）を介してガスライン（５７）と、または減圧するために第３、第４および第５バルブ（６７、６９、８３）を介してヒータ本体（５）と連通しているバッファタンク（８１）を含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載のデバイス。
13. 液化ガスタンクを有するタンカー船であって、請求項１〜１２のいずれかに記載の焼却炉デバイスを含むことを特徴とする、船。
14. 請求項１〜１２のいずれかに記載の焼却炉デバイスを含むことを特徴とする、ガスターミナル。
    

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