JP2012057501A - 発電プラント設備およびこれを備えた船舶ならびに発電プラント設備の運転方法 - Google Patents

発電プラント設備およびこれを備えた船舶ならびに発電プラント設備の運転方法 Download PDF

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Abstract

【課題】系統の需要電力の変動に対して高い応答性を有するとともに、ディーゼル機関の燃費を最適化させることができる発電プラント設備を提供する。
【解決手段】ディーゼル主機1と、過給機2と、ディーゼル主機1からの排ガスの一部が過給機2をバイパスするように設けられた抽ガスバイパス管8と、抽ガスバイパス管8に設けられ、排ガスのバイパス量を調整する抽ガスバイパス弁9と、排ガスから排熱を回収して蒸気を生成する排ガスエコノマイザ3と、排ガスエコノマイザ3にて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービン5と、蒸気タービン5から得た駆動力によって発電し、船内系統34へと発電した電力を供給する発電機7と、排ガスエコノマイザ3から蒸気タービン5へと供給される過熱蒸気の圧力に応じて、抽ガスバイパス弁9の開度を調整する制御部10とを備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、発電プラント設備およびこれを備えた船舶ならびに発電プラント設備の運転方法に関するものである。
ディーゼル機関の排熱回収装置として、ディーゼル機関の排ガスによって蒸気を発生させる排ガスエコノマイザが知られている。
また、下記特許文献1に示すように、ディーゼル機関の過給機を通過する前の高エネルギーを持った有効排ガスの一部を抽気し、排ガスエコノマイザの上流側で過給機を通過した排ガスと混合させる抽ガスバイパス管が用いられるシステムが知られている。同文献に記載されたシステムは、排ガスエコノマイザ用の排ガス昇温設備とされており、排ガスエコノマイザの汽水分離器の出口蒸気圧力が所定の圧力となるように、抽ガスバイパス管のコントロール弁を制御するようになっている。
一方、さらに排熱回収による効果を上げるために、排ガスエコノマイザによって過熱蒸気を生成し、この過熱蒸気によって蒸気タービンを駆動することで発電を行わせるシステムも検討されている。
特開昭61−232319号公報(図1及び図3)
しかし、特許文献1に記載されたシステムは、排ガスエコノマイザにて飽和蒸気を生成するものであり、同文献には明記されていないが、周囲設備のユーティリティ蒸気としての利用や、ディーゼル機関の燃料となる重油を加熱するための熱源として用いることを目的としているものと理解できる。したがって、排ガスエコノマイザにて過熱蒸気を生成し、蒸気タービンによる発電を行う際にどのように抽ガスバイパス弁を制御するべきかという知見が一切ない。
また、特許文献1のシステムは、排ガス昇温設備とされており、汽水分離器の出口蒸気圧力を一定の圧力に制御することを目的としている。
しかし、排ガスエコノマイザにて生成された過熱蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電するシステムでは、発電した電力を供給する系統の電力需要に応じて必要とされる過熱蒸気量が変動する。すなわち、特許文献1のように蒸気圧力を一定に制御するのでは、変化する系統の需要電力に対応することができない。
例えば、発電時には排ガスエコノマイザにて生成する蒸気量および蒸気温度を増加させるために排ガスバイパス弁を全開とし、非発電時には蒸気量および蒸気温度を増加させる必要がないので抽ガスバイパス弁を全閉とする制御が考えられる。しかし、抽ガスバイパス弁が全開とされた場合に、蒸気タービンによって発電した電力量が系統の需要電力を上回った場合、排ガスエコノマイザにて生成した蒸気の圧力が上昇して余剰の蒸気が発生することになる。この場合、圧力の過上昇を避けるため、蒸気タービンをバイパスさせるように蒸気ダンプ弁を開いて余剰蒸気を復水器側へとダンプする(捨てる)必要が生じる。これでは、排ガスエコノマイザにて排熱回収した蒸気を捨てることになるので、エネルギーの有効活用とはならない。また、過給機の上流側から排ガスを必要以上に抽気すると、過給機の仕事を減少させることになり、結果として、過給機からの圧縮空気量が低下し、ディーゼル機関の燃費が悪化することになる。
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、系統の需要電力の変動に対して高い応答性を有するとともに、ディーゼル機関の燃費を最適化させることができる発電プラント設備およびこれを備えた船舶ならびに発電プラント設備の運転方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の発電プラント設備およびこれを備えた船舶ならびに発電プラント設備の運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる発電プラント設備は、ディーゼル機関と、該ディーゼル機関からの排ガスによって駆動され、該ディーゼル機関へと供給する燃焼用空気を圧縮する過給機と、前記ディーゼル機関からの排ガスの一部が前記過給機をバイパスするように設けられた抽ガスバイパス経路と、該抽ガスバイパス経路に設けられ、排ガスのバイパス量を調整する抽ガスバイパス弁と、前記過給機または前記過給機および前記抽ガスバイパス経路を通過した排ガスから排熱を回収して蒸気を生成する蒸気発生装置と、該蒸気発生装置にて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンから得た駆動力によって発電し、系統へと発電した電力を供給する発電機と、前記蒸気発生装置から前記蒸気タービンへと供給される過熱蒸気の圧力に応じて、前記抽ガスバイパス弁の開度を調整する制御部とを備えていることを特徴とする。
蒸気発生装置から蒸気タービンへと供給される過熱蒸気の圧力は、蒸気タービンの蒸気消費量に依存するフローティング圧力とされる。一方、蒸気タービンの蒸気消費量は、蒸気タービンによって発電する発電機の発電量、すなわち系統の需要電力に依存する。したがって、蒸気発生装置から蒸気タービンへと供給される過熱蒸気の圧力は、系統の需要電力に依存することになる。そこで、本発明は、過熱蒸気の圧力に応じて抽ガスバイパス弁の開度を調整することとし、抽ガスバイパス経路によって過給機をバイパスする排ガス量を系統の需要電力に応じて調整することとした。これにより、系統の需要電力に応じた過熱蒸気を蒸気発生装置にて生成することができるので、過剰に過熱蒸気を生成することを回避できる。したがって、無駄な抽ガスバイパスを行うことがないので、ディーゼル機関の燃費を最適化させることができる。
また、本発明は、抽ガスバイパス弁の開度調整の指標として、蒸気発生装置の飽和蒸気ではなく過熱蒸気の圧力を用い、蒸気タービンへと供給される直近の蒸気圧力を用いることとしたので、系統の需要電力に対する応答性を高めることができる。
さらに、本発明の発電プラント設備では、前記制御部は、前記過熱蒸気の圧力が第一所定値から増加傾向にある場合は前記抽ガスバイパス弁の開度を閉方向へと調整し、前記過熱蒸気の圧力が第二所定値から減少傾向にある場合は前記抽ガスバイパス弁の開度を開方向へと調整することを特徴とする。
系統の需要電力が相対的に小さい場合は、蒸気タービンの蒸気消費量が小さくなり、蒸気発生装置にて生成される過熱蒸気が余剰傾向となる。この場合には、過熱蒸気の圧力は増加傾向にあるので、余剰蒸気を減少させるべく抽ガスバイパス弁の開度を閉方向へと調整する。
一方、系統の需要電力が相対的に大きい場合は、蒸気タービンの蒸気消費量が大きくなり、蒸気発生装置にて生成される過熱蒸気が不足傾向となる。この場合には、過熱蒸気の圧力は減少傾向にあるので、過熱蒸気を増加させるべく抽ガスバイパス弁の開度を開方向へと調整する。
さらに、本発明の発電プラント設備では、前記制御部は、前記抽ガスバイパス弁を全閉とし、かつ前記過熱蒸気の圧力が第三所定値を超えた場合には、前記蒸気タービンをバイパスして復水器側へと過熱蒸気を流すように蒸気ダンプ弁を開とすることを特徴とする。
抽ガスバイパス弁を全閉としても、系統の需要電力が極めて小さい場合には、余剰蒸気が増えて過熱蒸気の圧力が過剰に上昇する恐れがある。このような場合には、蒸気タービンをバイパスして復水器側へと過熱蒸気を流すように蒸気ダンプ弁を開とすることとした。これにより、蒸気の過剰な圧力上昇を回避して、各種機器の保護を図ることができる。
さらに、本発明の発電プラント設備では、前記ディーゼル機関は、船舶の推進用のプロペラを駆動するディーゼル主機とされ、前記発電機は、船内系統へと電力を供給することを特徴とする。
船舶が外洋にて定速航行する場合、ディーゼル主機の出力は略一定とされる。しかし、船内系統にて消費される電力は船内需要に応じて変動する。本発明では、抽ガスバイパス弁の開度を過熱蒸気の圧力に応じて調整することとしているので、このようにディーゼル主機の出力が略一定とされた上で船内系統の需要電力が変動する場合であっても、適切な蒸気発生量とすることができ、ディーゼル主機の燃費を最適化することができる。
また、本発明の船舶は、上述の発電プラント設備を備えたことを特徴とする。
上述の発電プラント設備を備えているので、燃費の良い船舶を提供することができる。
また、本発明の発電プラント設備の運転方法は、ディーゼル機関と、該ディーゼル機関からの排ガスによって駆動され、該ディーゼル機関へと供給する燃焼用空気を圧縮する過給機と、前記ディーゼル機関からの排ガスの一部が前記過給機をバイパスするように設けられた抽ガスバイパス経路と、該抽ガスバイパス経路に設けられ、排ガスのバイパス量を調整する抽ガスバイパス弁と、前記過給機または前記過給機および前記抽ガスバイパス経路を通過した排ガスから排熱を回収して蒸気を生成する蒸気発生装置と、該蒸気発生装置にて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンから得た駆動力によって発電し、系統へと発電した電力を供給する発電機と、を備えた発電プラント設備の運転方法において、前記蒸気発生装置から前記蒸気タービンへと供給される過熱蒸気の圧力に応じて、前記抽ガスバイパス弁の開度を調整することを特徴とする。
蒸気発生装置から蒸気タービンへと供給される過熱蒸気の圧力は、蒸気タービンの蒸気消費量に依存するフローティング圧力とされる。一方、蒸気タービンの蒸気消費量は、蒸気タービンによって発電する発電機の発電量、すなわち系統の需要電力に依存する。したがって、蒸気発生装置から蒸気タービンへと供給される過熱蒸気の圧力は、系統の需要電力に依存することになる。そこで、本発明は、過熱蒸気の圧力に応じて抽ガスバイパス弁の開度を調整することとし、抽ガスバイパス経路によって過給機をバイパスする排ガス量を系統の需要電力に応じて調整することとした。これにより、系統の需要電力に応じた過熱蒸気を蒸気発生装置にて生成することができるので、過剰に過熱蒸気を生成することを回避できる。したがって、無駄な抽ガスバイパスを行うことがないので、ディーゼル機関の燃費を最適化させることができる。
また、本発明は、抽ガスバイパス弁の開度調整の指標として、蒸気発生装置の飽和蒸気ではなく過熱蒸気の圧力を用い、蒸気タービンへと供給される直近の蒸気圧力を用いることとしたので、系統の需要電力に対する応答性を高めることができる。
過熱蒸気の圧力に応じて抽ガスバイパス弁の開度を調整することとし、無駄な抽ガスバイパスを行うことがないので、ディーゼル機関の燃費を最適化させることができる。
また、抽ガスバイパス弁の開度調整の指標として過熱蒸気の圧力を用いることとしたので、系統の需要電力に対する応答性を高めることができる。
本発明の発電プラント設備を示した概略構成図である。 図1の抽ガスバイパス弁の動作を示したグラフである。
以下に、本発明の発電プラント設備およびこれを備えた船舶ならびに発電プラント設備の運転方法にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1に示されているように、船舶に設置された発電プラント設備は、ディーゼル主機(ディーゼル機関)1と、ディーゼル主機1が排出する高温の排ガスによって蒸気を生成する排ガスエコノマイザ(蒸気発生装置)3と、排ガスエコノマイザ3にて発生した蒸気によって駆動される蒸気タービン5と、蒸気タービン5によって駆動される発電機7とを備えている。
ディーゼル主機1は、船舶推進用のプロペラ11を駆動する。ディーゼル主機1へ供給される圧縮空気は、ディーゼル主機1の排ガスによって駆動される過給器2から導かれる。
過給器2は、同軸上に設けられたタービン14と圧縮機15とを有している。タービン14は、ディーゼル主機1から排出された排ガスによって回転駆動されるようになっている。タービン14が駆動されると、同軸上に設けられた圧縮機15が回転して空気を圧縮する。
タービン14の下流側は、排ガス管12によって後述する排ガスエコノマイザ3に接続されている。
ディーゼル主機1の排ガスの一部が抽ガスされて過給機2をバイパスするように、抽ガスバイパス管(抽ガスバイパス系統)8が設けられている。抽ガスバイパス管8は、その上流端が過給機2のタービン14の上流側に接続され、その下流端が過給機2のタービン14の下流側の排ガス管12に接続されている。抽ガスバイパス管8には、抽ガスバイパス弁9が設けられている。抽ガスバイパス弁9は、制御部10によってその開度が制御されるようになっている。具体的には、排ガスエコノマイザ3から蒸気タービン5へと供給される過熱蒸気の圧力を検出する圧力センサ16の出力値に応じて抽ガスバイパス弁9の開度が制御される。
排ガスエコノマイザ3は、その煙道内に過熱器17と蒸発器18とを有している。過熱器17と蒸発器18とは、排ガスエコノマイザ3内を下から上(排ガス流れの上流側から下流側)に向かって順番に平行に据え付けられた伝熱管とされている。排ガスエコノマイザ3の煙道内には、高温の排ガスが流れ、その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。過熱器17には、汽水分離器20の上部から飽和蒸気が導かれる。蒸発器18には、汽水分離器20の下部から水が導かれる。
汽水分離器20内は、水と蒸気が上下にそれぞれ分離して収容されている。汽水分離器20には、復水器22から復水ポンプ23を介して水が供給される。汽水分離器20内の水は、ボイラ水循環ポンプ25によって蒸発器18に導かれる。汽水分離器20には、蒸発器18からの水分を含んだ湿り蒸気が導かれ水と蒸気とに分離される。分離された飽和蒸気は、過熱器17に導かれ過熱蒸気とされる。過熱器17にて生成された過熱蒸気は、過熱蒸気供給管26を介して蒸気タービン5へと導かれる。この過熱蒸気供給管26には、上述した圧力センサ16が設けられる。なお、過熱蒸気圧力を検出する圧力センサ16の設置位置は、排ガスエコノマイザ3にて生成された過熱蒸気の圧力を検出できる位置であれば良い。
蒸気タービン5の上流側には、開閉弁とされた蒸気止め弁27が設けられている。蒸気タービン5を運用する場合には、蒸気止め弁27が全開とされ、蒸気タービン5を運用しない場合には蒸気止め弁27が全閉とされる。
蒸気タービン5は、蒸気止め弁27を介して導かれた過熱蒸気によって回転駆動され、この回転出力が発電機7へと伝達される。
蒸気タービン5にて仕事を終えた蒸気は、復水器22へと導かれ、凝縮液化される。液化された復水は、復水ポンプ23によって汽水分離器20へと導かれる。
復水器22と、排ガスエコノマイザ3の過熱器17出口との間には、蒸気タービン5をバイパスするように設けられた蒸気ダンプ経路29が設けられている。この蒸気ダンプ経路29には蒸気ダンプ弁30が設けられており、圧力センサ16にて得られた過熱蒸気圧力が所定値以上になった場合に全開となり、過熱蒸気圧力が所定値未満の場合には全閉となるように制御される。
発電機7は、蒸気タービン5から伝達された回転出力によって駆動されて発電する。発電機7の電気出力は、出力電線32及び遮断機33を介して船内電力系統34へと導かれる。
次に、上述した発電プラント設備の運転方法について説明する。
ディーゼル主機1が運転を開始すると、過給機2にて圧縮された圧縮空気がディーゼル主機1へと供給され、図示しない燃料とともに筒内にて燃焼が行われる。ディーゼル主機1にて燃焼が行われた後の排ガスは、過給機2のタービン14を経て排ガス管12を通り排ガスエコノマイザ3へと導かれる。排ガスは、排ガスエコマイザ3内を通過する際に過熱器17及び蒸発器18と熱交換をする。蒸発器18内の水は、排ガスと熱交換することによって湿り蒸気となる。この湿り蒸気は、汽水分離器20に導かれて水分が分離された後、排ガスエコノマイザ3の過熱器17に導かれる。過熱器17内の蒸気は、排ガスと熱交換することによって過熱蒸気となる。
過熱蒸気は、過熱蒸気供給管26に導かれる。過熱蒸気供給管26に導かれた過熱蒸気は、蒸気止め弁27を経て蒸気タービン5に供給される。蒸気タービン5は、導かれた蒸気によって回転駆動され、この回転出力が発電機7へと伝達される。発電機7では、蒸気タービン5から得られた回転出力によって発電し、その発電出力を出力電線32及び遮断機33を介して船内電力系統34へと供給する。
次に、図2を用いて、抽ガスバイパス弁9の動作について説明する。
ディーゼル主機1の運転開始時は、ディーゼル主機1が所定の負荷に達しておらずディーゼル主機1から排出される排ガスが蒸気タービン5による発電を行う圧力に達していないので、抽ガスバイパス弁9は全閉の状態である。その後ディーゼル主機1がある一定の負荷に達すると抽ガスバイパス弁9を全開状態にする。
抽ガスバイパス弁9が開くと、過給機2を通過する前の高エネルギーを持った排ガスの一部が抽気され、抽ガスバイパス管8を通り排ガスエコノマイザ3の上流側で過給機2を通過した排ガスと混合される。これにより、排ガスエコノマイザ3にて発生する蒸気量および蒸気温度を増加させることができる。
図2に示すように、圧力センサ16にて得られる排ガスエコノマイザ3の過熱蒸気圧力が第一所定値P1以上第二所定値P2以下の間で、抽ガスバイパス弁9の開度制御を制御部10によって行う。
また、過熱蒸気圧力が第二所定値P2を超えた場合には、抽ガスバイパスによるアシストを行わなくても十分であるとし、抽ガスバイパス弁9を全閉とする。
さらに、過熱蒸気圧力が第二所定値P2を超えて第三所定値P3になると、ダンプ弁開セット圧力となり、蒸気ダンプ弁30が全開とされる。これにより、排ガスエコノマイザ3からの過熱蒸気の一部を復水器22へと流し、過熱蒸気圧力の過上昇を防止する。
本実施形態の発電プラント設備では、過熱蒸気圧力は、排ガスエコノマイザ3の蒸気発生量と蒸気タービン5の蒸気消費量とのバランスによって決定されるフローティング圧力となっている。そこで、制御部10は、過熱蒸気圧力に応じて排ガスバイパス弁9の開度を以下のように調整する。
船内系統34の需要電力が相対的に減少すると、蒸気タービン5の蒸気消費量が小さくなり、排ガスエコノマイザ3にて生成される過熱蒸気が余剰傾向となる。すなわち、船内系統34の需要電力が相対的に減少した場合には、抽ガスバイパス弁9の開度を減少させて排ガスエコノマイザ3の蒸気発生量を抑制した方が好ましい。そこで、過熱蒸気圧力が増加傾向になると、抽ガスバイパス弁9の開度を閉方向となるように漸次減少させる。
一方、船内系統34の需要電力が相対的に増加すると、蒸気タービン5の蒸気消費量が大きくなり、排ガスエコノマイザ3にて生成される過熱蒸気が不足傾向となる。すなわち、船内系統34の需要電力が相対的に増加した場合には、抽ガスバイパス弁9の開度を増加させて排ガスエコノマイザ3の蒸気発生量を増大させた方が好ましい。そこで、過熱蒸気圧力が減少傾向になると、抽ガスバイパス弁9の開度を開方向となるように漸次増大させる。
以上の通り、本実施形態の発電プラント設備およびこれを備えた船舶ならびに発電プラント設備の運転方法によれば、以下の効果を奏する。
排ガスエコノマイザ3からの過熱蒸気圧力に応じて抽ガスバイパス弁9の開度を調整することとし、抽ガスバイパス管8によって過給機2をバイパスする排ガス量を船内系統34の需要電力に応じて調整することとした。これにより、船内系統34の需要電力に応じた過熱蒸気を排ガスエコノマイザ3にて生成することができるので、過剰に過熱蒸気を生成することを回避できる。したがって、無駄な抽ガスバイパスを行うことがないので、ディーゼル主機1の燃費を最適化させることができる。
また、抽ガスバイパス弁9の開度調整の指標として、汽水分離器20出口の飽和蒸気ではなく過熱器17を通過した後の過熱蒸気の圧力を用い、蒸気タービン5へと供給される直近の蒸気圧力を用いることとしたので、船内系統34の需要電力に対する応答性を高めることができる。
なお、本実施形態では、発電プラント設備は、船舶に設置されていることを例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、陸上に設置された発電プラント設備であっても良い。
1 ディーゼル主機(ディーゼル機関)
2 過給機
3 排ガスエコノマイザ(蒸気発生装置)
5 蒸気タービン
7 発電機
8 抽ガスバイパス管(抽ガスバイパス系統)
9 抽ガスバイパス弁
10 制御部
16 圧力センサ
30 蒸気ダンプ弁
34 船内系統

Claims (6)

  1. ディーゼル機関と、
    該ディーゼル機関からの排ガスによって駆動され、該ディーゼル機関へと供給する燃焼用空気を圧縮する過給機と、
    前記ディーゼル機関からの排ガスの一部が前記過給機をバイパスするように設けられた抽ガスバイパス経路と、
    該抽ガスバイパス経路に設けられ、排ガスのバイパス量を調整する抽ガスバイパス弁と、
    前記過給機または前記過給機および前記抽ガスバイパス経路を通過した排ガスから排熱を回収して蒸気を生成する蒸気発生装置と、
    該蒸気発生装置にて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
    該蒸気タービンから得た駆動力によって発電し、系統へと発電した電力を供給する発電機と、
    前記蒸気発生装置から前記蒸気タービンへと供給される過熱蒸気の圧力に応じて、前記抽ガスバイパス弁の開度を調整する制御部と、
    を備えていることを特徴とする発電プラント設備。
  2. 前記制御部は、前記過熱蒸気の圧力が第一所定値から増加傾向にある場合は前記抽ガスバイパス弁の開度を閉方向へと調整し、前記過熱蒸気の圧力が第二所定値から減少傾向にある場合は前記抽ガスバイパス弁の開度を開方向へと調整することを特徴とする請求項1に記載の発電プラント設備。
  3. 前記制御部は、前記抽ガスバイパス弁を全閉とし、かつ前記過熱蒸気の圧力が第三所定値を超えた場合には、前記蒸気タービンをバイパスして復水器側へと過熱蒸気を流すように蒸気ダンプ弁を開とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の発電プラント設備。
  4. 前記ディーゼル機関は、船舶の推進用のプロペラを駆動するディーゼル主機とされ、
    前記発電機は、船内系統へと電力を供給することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の発電プラント設備。
  5. 請求項4に記載された発電プラント設備を備えたことを特徴とする船舶。
  6. ディーゼル機関と、
    該ディーゼル機関からの排ガスによって駆動され、該ディーゼル機関へと供給する燃焼用空気を圧縮する過給機と、
    前記ディーゼル機関からの排ガスの一部が前記過給機をバイパスするように設けられた抽ガスバイパス経路と、
    該抽ガスバイパス経路に設けられ、排ガスのバイパス量を調整する抽ガスバイパス弁と、
    前記過給機または前記過給機および前記抽ガスバイパス経路を通過した排ガスから排熱を回収して蒸気を生成する蒸気発生装置と、
    該蒸気発生装置にて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
    該蒸気タービンから得た駆動力によって発電し、系統へと発電した電力を供給する発電機と、
    を備えた発電プラント設備の運転方法において、
    前記蒸気発生装置から前記蒸気タービンへと供給される過熱蒸気の圧力に応じて、前記抽ガスバイパス弁の開度を調整することを特徴とする発電プラント設備の運転方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014137050A (ja) * 2013-01-18 2014-07-28 Kawasaki Heavy Ind Ltd エンジンシステム及び船舶
JP2014214608A (ja) * 2013-04-22 2014-11-17 株式会社神戸製鋼所 回転機駆動システム
KR101480236B1 (ko) 2013-07-05 2015-01-12 이종준 해안발전시스템
CN104806333A (zh) * 2015-04-30 2015-07-29 天津大学 船用动力机余热发电综合利用方法
CN105827018A (zh) * 2016-05-06 2016-08-03 上海恩艾思电气有限公司 一种船用高压电站控制系统
JP2017178189A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社大晃産業 船舶の熱源供給システム

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5185910B2 (ja) * 2009-10-16 2013-04-17 三菱重工業株式会社 ミラーサイクルエンジン
EP2917513A2 (en) * 2012-10-17 2015-09-16 Norgren Limited A waste heat recovery system comprising a bypass valve
JP6060040B2 (ja) * 2013-06-07 2017-01-11 株式会社神戸製鋼所 排熱回収装置および排熱回収装置の運転制御方法
CN103925025B (zh) * 2014-04-18 2015-12-09 哈尔滨工程大学 一种船舶柴油机废气余热回收装置
JP6389794B2 (ja) 2015-04-09 2018-09-12 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置
KR102200361B1 (ko) * 2015-12-24 2021-01-08 한국조선해양 주식회사 선박
KR102190937B1 (ko) * 2015-12-24 2020-12-15 한국조선해양 주식회사 선박
KR102190949B1 (ko) * 2015-12-24 2020-12-15 한국조선해양 주식회사 선박
JP6723791B2 (ja) * 2016-03-31 2020-07-15 三菱重工マリンマシナリ株式会社 排熱回収装置、内燃機関システムおよび船舶、並びに排熱回収装置の制御方法
HRP20231566T1 (hr) 2016-10-18 2024-05-10 Mawetal Llc Postupak za smanjenje emisija u luci
CN113355133A (zh) 2016-10-18 2021-09-07 马威特尔有限责任公司 轻致密油和高硫燃油的燃料成分
JP6905056B2 (ja) 2016-10-18 2021-07-21 マウェタール エルエルシー 燃料及びその製造方法
CN108194192B (zh) * 2017-12-28 2020-02-21 上海中船三井造船柴油机有限公司 基于柴油机废气旁通装置的废气锅炉能量控制方法
CA3138179A1 (en) * 2019-04-29 2020-11-05 Nextwatts, Inc. Building emission processing and/or sequestration systems and methods
CN111946431B (zh) * 2020-08-05 2021-12-17 武汉理工大学 利用柴油发电机余热的船舶热电联产优化控制系统及控制方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5689503U (ja) * 1979-12-11 1981-07-17
JPS5749005A (en) * 1980-09-08 1982-03-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Marine electric power generation set
JPS60212621A (ja) * 1984-04-09 1985-10-24 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 内燃機関の過給装置
JPS61232319A (ja) * 1985-04-05 1986-10-16 Hitachi Zosen Corp 排ガスエコノマイザ用排ガス昇温設備の自動制御装置
JPS61179304U (ja) * 1985-04-30 1986-11-08
JPS6298704U (ja) * 1985-12-11 1987-06-23
JPS6382020U (ja) * 1986-11-18 1988-05-30
JPH05312049A (ja) * 1992-05-12 1993-11-22 Mitsubishi Motors Corp ターボチャージャーによる過給の制御方法
JP2005054750A (ja) * 2003-08-07 2005-03-03 Mitsubishi Automob Eng Co Ltd ターボ過給エンジン
JP2010138875A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排気エネルギー回収装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006043835A1 (de) * 2006-09-19 2008-03-27 Bayerische Motoren Werke Ag Wärmetauscheranordnung
CN101187329A (zh) * 2006-11-17 2008-05-28 林耀章 利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置
DE102007050259B4 (de) * 2007-10-22 2011-06-09 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Aufgeladene Brennkraftmaschine mit integriertem Abgaskrümmer und Flüssigkeitskühlung

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5689503U (ja) * 1979-12-11 1981-07-17
JPS5749005A (en) * 1980-09-08 1982-03-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Marine electric power generation set
JPS60212621A (ja) * 1984-04-09 1985-10-24 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 内燃機関の過給装置
JPS61232319A (ja) * 1985-04-05 1986-10-16 Hitachi Zosen Corp 排ガスエコノマイザ用排ガス昇温設備の自動制御装置
JPS61179304U (ja) * 1985-04-30 1986-11-08
JPS6298704U (ja) * 1985-12-11 1987-06-23
JPS6382020U (ja) * 1986-11-18 1988-05-30
JPH05312049A (ja) * 1992-05-12 1993-11-22 Mitsubishi Motors Corp ターボチャージャーによる過給の制御方法
JP2005054750A (ja) * 2003-08-07 2005-03-03 Mitsubishi Automob Eng Co Ltd ターボ過給エンジン
JP2010138875A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排気エネルギー回収装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014137050A (ja) * 2013-01-18 2014-07-28 Kawasaki Heavy Ind Ltd エンジンシステム及び船舶
JP2014214608A (ja) * 2013-04-22 2014-11-17 株式会社神戸製鋼所 回転機駆動システム
KR101480236B1 (ko) 2013-07-05 2015-01-12 이종준 해안발전시스템
CN104806333A (zh) * 2015-04-30 2015-07-29 天津大学 船用动力机余热发电综合利用方法
JP2017178189A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社大晃産業 船舶の熱源供給システム
CN105827018A (zh) * 2016-05-06 2016-08-03 上海恩艾思电气有限公司 一种船用高压电站控制系统
CN105827018B (zh) * 2016-05-06 2018-08-21 上海恩艾思电气有限公司 一种船用高压电站控制系统

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