JP2012117781A - 舶用ボイラ、舶用ボイラの運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】舶用ボイラおよび舶用ボイラの運転方法において、ガス燃料（ＬＮＧ船の場合ＢＯＧのガス燃料）を安定した状態で燃焼させることができること。
【解決手段】この発明は、ボイラ本体１と、高負荷用の第１バーナ２１と、低負荷用の第２バーナ２２と、を備える。第２バーナ２２は、保炎筒体２２０と、第２ノズル２２１と、イグナイタ２２２と、から構成されている。第２ノズル２２１のガス燃料噴射口２２４は、保炎筒体２２０の火口２２３よりもガス燃料８の噴射方向と反対側に位置する。この結果、この発明は、ガス燃料（ＬＮＧ船の場合ＢＯＧのガス燃料）を安定した状態で燃焼させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、船舶に搭載される舶用ボイラに関するものである。また、この発明は、船舶に搭載される舶用ボイラの運転方法に関するものである。特に、この発明は、ガス燃料（ＬＮＧ船の場合ＢＯＧのガス燃料）を安定した状態で燃焼させることができる舶用ボイラおよび舶用ボイラの運転方法に関するものである。

舶用ボイラは、ターンダウン比（最大負荷：最低負荷）がたとえば約１５：１の高ターンダウン比が要求されている。ここで、舶用ボイラのガス焚きのバーナのターンダウン比は、バーナの構造により差異はあるが概ね約７：１である。これに対して、舶用ボイラの油焚きのバーナのターンダウン比は、バーナの構造により差異はあるが概ね約１５：１である。これは、着火安定性がガス燃料よりも油燃料のほうが良いからである。

このために、舶用ボイラは、船舶がたとえば海洋海域を航行する時（すなわち、船舶の通常航行時、船舶の高負荷航行時、船舶の高速航行時）には、ガス燃料を使用し、船舶がたとえば沿岸海域を航行する時（すなわち、船舶の低負荷航行時、船舶の低速航行時）には、油燃料を使用する。すなわち、ガス燃料のみでは失火する虞がある場合には油燃料を使用する。このように、舶用ボイラは、ガス燃料と油燃料とを双方を使用するバーナを採用している。また、ＬＮＧ船においても、沿岸海域航行用に油燃料を保有する必要がある。

ところが、近年、環境規制の関心の高まりから、沿岸海域において使用される油燃料の含有Ｓ分規制が施行されている。また、低Ｓ分化の油燃料のコストが増加される傾向にある。このために、船舶の低負荷航行時であっても、ガス燃料を安定した状態で燃焼させることができる舶用ボイラおよび舶用ボイラの運転方法が望まれている。

一方、ＬＮＧ船においては、ＬＮＧタンク内の気化ガス（ＢＯＧ）の処理の必要性から極力ＢＯＧのガス燃料の消費を促進させる傾向にある。

ところが、舶用ボイラに使用されるＢＯＧのガス燃料は、タンク（ガス燃料供給源）中において蒸留する成分として軽質分が主となるので、ＬＮＧのガス燃料と比較して、ＣＨ４の割合が多い。ＣＨ４の割合は、ＬＮＧのガス燃料が約９０％であるのに対して、ＢＯＧのガス燃料が約９８％である。なお、残分はＣ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８などの重質分である。ＣＨ４の割合が多くなると、層流燃焼速度が遅くなるために、燃焼性が悪くなるすなわち失火し易くなる。このために、ＢＯＧのガス燃料を使用している舶用ボイラの燃焼器の燃焼性は、ＬＮＧのガス燃料を使用しているガスタービンの燃焼器の燃焼性よりも悪い。このために、ＬＮＧ船の場合においては、燃焼性がＬＮＧのガス燃料と比較して悪いＢＯＧのガス燃料を安定した状態で燃焼させることができる舶用ボイラおよび舶用ボイラの運転方法が望まれている。

そこで、船舶の低負荷航行時であっても、ガス燃料（ＬＮＧ船の場合燃焼性が悪いＢＯＧのガス燃料）を安定した状態で燃焼させる舶用ボイラおよび舶用ボイラの運転方法（たとえば、特許文献１、特許文献２）が先に出願されている。

特開２００１−６５８５１号公報 特開２００５−２２６５６１号公報

この発明が解決しようとする課題は、舶用ボイラおよび舶用ボイラの運転方法において、ガス燃料（ＬＮＧ船の場合ＢＯＧのガス燃料）を安定した状態で燃焼させることができることにある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、ボイラ本体と、ボイラ本体に設けられている高負荷用の第１バーナと、ボイラ本体に設けられている低負荷用の第２バーナと、を備え、第１バーナが、筒形状のバーナ本体と、バーナ本体中に配置されている第１ノズルと、から構成されていて、第２バーナが、一端に火口を有する筒形状の保炎筒体と、保炎筒体中に配置されていて一端のガス燃料噴射口からガス燃料を保炎筒体の火口側に噴射する第２ノズルと、保炎筒体中に配置されていて第２ノズルのガス燃料噴射口から噴射されるガス燃料を着火するイグナイタと、から構成されていて、第２ノズルのガス燃料噴射口が、保炎筒体の火口よりもガス燃料噴射方向と反対側に位置する、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、ボイラ本体と、ボイラ本体に設けられている高負荷用の第１バーナであって、筒形状のバーナ本体と、バーナ本体中に配置されている第１ノズルと、から構成されている高負荷用の第１バーナと、ボイラ本体に設けられている低負荷用の第２バーナであって、一端に火口を有する筒形状の保炎筒体と、保炎筒体中に配置されていて一端のガス燃料噴射口からガス燃料を保炎筒体の火口側に噴射する第２ノズルと、保炎筒体中に配置されていて第２ノズルのガス燃料噴射口から噴射されるガス燃料を着火するイグナイタと、から構成されていて、第２ノズルのガス燃料噴射口が保炎筒体の火口よりもガス燃料噴射方向と反対側に位置する低負荷用の第２バーナと、ガス燃料供給源と、ガス燃料供給源と第１ノズルとの間に設けられている第１ガス燃料供給ラインと、ガス燃料供給源と第２ノズルとの間に設けられている第２ガス燃料供給ラインと、第１ガス燃料供給ラインに設けられている第１流量制御弁と、第２ガス燃料供給ラインに設けられている第２流量制御弁と、船舶の運転状態に応じて変化する蒸気タービンの負荷を検出してその検出信号を出力する負荷検出部と、第１流量制御弁および第２流量制御弁および負荷検出部にそれぞれ接続されていて、負荷検出部からの検出信号に基づいて、第１流量制御弁および第２流量制御弁に流量制御信号を出力し、船舶が通常航行時には第１流量制御弁および第２流量制御弁を制御して主に第１ノズルにガス燃料を供給し、船舶が低負荷航行時には第１流量制御弁および第２流量制御弁を制御して第２ノズルのみにガス燃料を供給する制御部と、を備える、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、イグナイタが制御部に接続されていて、制御部が、蒸気タービンの負荷を上げる時には、イグナイタにより第２バーナを着火し、第２流量制御弁により第２ノズルへのガス燃料の供給量を増加し、第１流量制御弁により第１ノズルへのガス燃料の供給を開始して第１バーナを着火し、蒸気タービンの負荷を下げる時には、第１流量制御弁により第１ノズルへのガス燃料の供給量を減少し、イグナイタにより第２バーナを着火し、第２流量制御弁により第２ノズルへのガス燃料の供給量を増加しながら、第１流量制御弁により第１ノズルへのガス燃料の供給量を減少して第１バーナを消火する、制御を行う、ことを特徴とする。

この発明（請求項４にかかる発明）は、第１バーナの複数本の第１ノズルが第１バーナのバーナ本体中の周辺に配置されていて、第２バーナが第１バーナのバーナ本体中の中央に配置されていて、第１バーナの複数本の第１ノズルと第２バーナとの間にはスワーラが配置されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項５にかかる発明）は、第１バーナの複数本の第１ノズルが第１バーナのバーナ本体中の周辺に配置されていて、第１バーナのバーナ本体中の中央には油バーナが配置されていて、第１バーナの複数本の第１ノズルと油バーナとの間にはスワーラが配置されていて、第２バーナがボイラ本体に第１バーナと別個に設けられている、ことを特徴とする。

この発明（請求項６にかかる発明）は、ボイラ本体と、ボイラ本体に設けられていてバーナ本体と第１ノズルとから構成されている高負荷用の第１バーナと、ボイラ本体に設けられていて保炎筒体と第２ノズルとイグナイタとから構成されていて第２ノズルのガス燃料噴射口が保炎筒体の火口よりもガス燃料噴射方向と反対側に位置する低負荷用の第２バーナと、ガス燃料供給源と、第１ガス燃料供給ラインと、第２ガス燃料供給ラインと、第１流量制御弁と、第２流量制御弁と、負荷検出部と、第１流量制御弁および第２流量制御弁および負荷検出部にそれぞれ接続されている制御部と、を備える舶用ボイラの運転方法であって、制御部が、負荷検出部からの検出信号に基づいて第１流量制御弁および第２流量制御弁に流量制御信号を出力して、船舶が通常航行時には第１流量制御弁および第２流量制御弁を制御して主に第１ノズルにガス燃料を供給する制御を行い、船舶が低負荷航行時には第１流量制御弁および第２流量制御弁を制御して第２ノズルのみにガス燃料を供給する制御を行う、ことを特徴とする。

この発明（請求項７にかかる発明）は、イグナイタが制御部に接続されていて、制御部が、蒸気タービンの負荷を上げる時には、イグナイタにより第２バーナを着火し、第２流量制御弁により第２ノズルへのガス燃料の供給量を増加し、第１流量制御弁により第１ノズルへのガス燃料の供給を開始して第１バーナを着火する、制御を行い、蒸気タービンの負荷を下げる時には、第１流量制御弁により第１ノズルへのガス燃料の供給量を減少し、イグナイタにより第２バーナを着火し、第２流量制御弁により第２ノズルへのガス燃料の供給量を増加しながら、第１流量制御弁により第１ノズルへのガス燃料の供給量を減少し、第１バーナを消火する、制御を行う、ことを特徴とする。

この発明（請求項１、２にかかる発明）の舶用ボイラは、低負荷用の第２バーナにおいて、第２ノズルが保炎筒体中に配置されていて、かつ、火口が第２ノズルのガス燃料噴射口よりもガス燃料噴射方向側に位置する保炎筒体により、第２ノズルのガス燃料噴射口から保炎筒体の火口に噴射されるガス燃料を燃焼させて得られる火炎が保炎筒体の火口付近の空気の流れにより消えるのを確実に防止することができる。この結果、この発明（請求項１、２にかかる発明）の舶用ボイラは、船舶の低負荷航行時であっても、ガス燃料を安定した状態で燃焼させることができる。このように、この発明（請求項１、２にかかる発明）の舶用ボイラは、コストが増加される傾向にある低Ｓ分化の油燃料を使用する必要が無くなる。また、この発明（請求項１、２にかかる発明）の舶用ボイラは、ＬＮＧ船の場合、沿岸海域航行用に油燃料を保有する必要が無くなる。

しかも、この発明（請求項１、２にかかる発明）の舶用ボイラは、低負荷用の第２バーナにより、燃焼性がＬＮＧのガス燃料と比較して悪いＢＯＧのガス燃料を安定した状態で燃焼させることができる。この結果、この発明（請求項１、２にかかる発明）の舶用ボイラは、ＬＮＧ船の場合、ＬＮＧタンク内の気化ガス（ＢＯＧ）の消費を促進させることができる。

その上、この発明（請求項１、２にかかる発明）の舶用ボイラは、低負荷用の第２バーナの第２ノズルのガス燃料噴射口から噴射されるガス燃料（ＬＮＧ船の場合ＢＯＧのガス燃料、以下、単に「ガス燃料」と称する）の量を調整することにより、ターンダウン比をたとえば約７：１から約５０：１と広範囲に亘って調整することができる。この結果、この発明（請求項１、２にかかる発明）の舶用ボイラは、船舶の高負荷航行時には主に第１バーナを使用し、かつ、船舶の低負荷航行時には第２バーナのみを使用することにより、船舶の低負荷航行時から高負荷航行時に亘って、すなわち、ターンダウン比がたとえば約５０：１と広範囲に亘るターンダウン比において、ガス燃料を安定した状態で確実に燃焼させることができる。

この発明（請求項３にかかる発明）の舶用ボイラは、前記の発明が解決しようとする課題により、蒸気タービンの負荷を上げる時および負荷を下げる時において、ガス燃料を安定した状態で確実に燃焼させることができる。

この発明（請求項４にかかる発明）の舶用ボイラは、第１バーナの複数本の第１ノズルと第２バーナとの間にスワーラが配置されていても、低負荷用の第２バーナにおいて、火口が第２ノズルのガス燃料噴射口よりもガス燃料噴射方向側に位置する保炎筒体により、第２ノズルのガス燃料噴射口から保炎筒体の火口に噴射されるガス燃料を燃焼させて得られる火炎がスワーラからの空気の流れにより消えるのを確実に防止することができる。この結果、この発明（請求項４にかかる発明）の舶用ボイラは、前記の発明（請求項１、２、３にかかる発明）の舶用ボイラと同様に、船舶の低負荷航行時であっても、ガス燃料を安定した状態で確実に燃焼させることができる。

この発明（請求項５にかかる発明）の舶用ボイラは、バーナ本体と、複数本の第１ノズルと、油バーナと、スワーラと、から構成されている既存の舶用ボイラのボイラ本体に、第１バーナと別個の第２バーナを、設けることにより、前記の発明（請求項１、２、３、４にかかる発明）の舶用ボイラと同様に、船舶の低負荷航行時であっても、ガス燃料を安定した状態で確実に燃焼させることができる。

しかも、この発明（請求項５にかかる発明）の舶用ボイラは、複数本の第１ノズルと、油バーナと、スワーラと、から構成されている既存の舶用ボイラのボイラ本体に、第１バーナと別個の第２バーナを、設けるものであるから、既存の舶用ボイラをマイナーチェンジ（小規模の改良）により利用することができ、製造コストが安価である。

この発明（請求項６にかかる発明）の舶用ボイラの運転方法は、前記の発明が解決しようとする課題により、前記の発明（請求項２にかかる発明）の舶用ボイラと同様に、船舶の低負荷航行時から高負荷航行時に亘って、すなわち、ターンダウン比がたとえば約５０：１と広範囲に亘るターンダウン比において、ガス燃料を安定した状態で確実に燃焼させることができる。

この発明（請求項７にかかる発明）の舶用ボイラの運転方法は、前記の発明が解決しようとする課題により、前記の発明（請求項３にかかる発明）の舶用ボイラと同様に、蒸気タービンの負荷を上げる時および負荷を下げる時において、ガス燃料を安定した状態で確実に燃焼させることができる。

図１は、この発明にかかる舶用ボイラの実施例１を示す要部の概略説明図である。 図２は、同じく、第１バーナおよび第２バーナの火口側から見た概略説明図である。 図３は、同じく、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線一部概略断面図（一部概略縦断面図、一部概略垂直断面図）である。 図４は、この発明にかかる舶用ボイラの実施例２を示す要部の一部概略縦断面図（一部概略垂直断面図）である。 図５は、この発明にかかる舶用ボイラの実施例３を示す要部の一部概略縦断面図（一部概略垂直断面図）である。

以下、この発明にかかる舶用ボイラの実施例のうちの３例およびこの発明にかかる舶用ボイラの運転方法の実施例のうちの２例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１〜図３は、この発明にかかる舶用ボイラの実施例１を示す。以下、この実施例１における舶用ボイラの構成について説明する。

この実施例１にかかる舶用ボイラは、この例では、ＬＮＧ船に搭載される舶用ボイラ（主ボイラ、主機ボイラ）である。この実施例１にかかる舶用ボイラは、ボイラ本体１と、第１バーナ２１と、第２バーナ２２と、ガス燃料供給源３と、共通ガス燃料供給ライン４０と、第１ガス燃料供給ライン４１と、第２ガス燃料供給ライン４２と、第１流量制御弁５１と、第２流量制御弁５２と、負荷検出部６と、制御部７と、を備えるものである。

前記ボイラ本体１は、ボイラケーシングもしくはボイラハウジングから構成されている。前記ボイラ本体１は、前記第１バーナ２１、前記第２バーナ２２によりガス燃料８（図１、図３中、実線矢印参照）を燃焼させて、水（図示せず）を蒸気化し、その蒸気（図示せず）を蒸気タービン（図示せず）に供給して蒸気タービンを駆動させるものである。

前記第１バーナ２１は、前記ボイラ本体１に設けられている高負荷用のバーナである。前記第１バーナ２１は、バーナ本体２１０と、複数本この例では８本の第１ノズル２１１と、から構成されている。

前記バーナ本体２１０は、バーナケーシングもしくはバーナハウジングから構成されている。前記バーナ本体２１０は、筒形状この例では円筒形状をなす。前記バーナ本体２１０は、前記ボイラ本体１内に配置されている。前記バーナ本体２１０の一端開口部（下端開口部）には、火口２１２が設けられている。前記バーナ本体２１０の他端開口部（上端開口部）と前記ボイラ本体１の天井壁１０との間には、空気取込口（空気取込路）１１が設けられている。

８本の前記第１ノズル２１１は、前記バーナ本体２１０中の周辺に等間隔に配置されている。８本の前記第１ノズル２１１の一端部（下端部）には、ガス燃料噴射口２１３が設けられている。８本の前記第１ノズル２１１の他端部（上端部）は、前記ボイラ本体１の前記天井壁１０を挿通して前記ボイラ本体１の外に突出している。８本の前記第１ノズル２１１の一端部は、ガスヘダー２１４にそれぞれ接続されている。この結果、８本の前記第１ノズル２１１のガス燃料供給系統は、共通化されている。

前記第２バーナ２２は、前記ボイラ本体１に設けられている低負荷用のバーナである。前記第２バーナ２２は、保炎筒体２２０と、１本の第２ノズル２２１と、イグナイタ２２２と、から構成されている。

前記保炎筒体２２０は、バーナケーシングもしくはバーナハウジングから構成されている。前記保炎筒体２２０は、筒形状この例では円筒形状をなす。前記保炎筒体２２０は、前記第１バーナ２１の前記バーナ本体２１０中の中央に配置されている。前記保炎筒体２２０の一端開口部（下端開口部）には、火口２２３が設けられている。前記保炎筒体２２０の他端開口部（上端開口部）と前記ボイラ本体１の天井壁１０との間には、前記空気取込口（空気取込路）１１が設けられている。

１本の前記第２ノズル２２１は、前記保炎筒体２２０中に配置されている。１本の前記第２ノズル２２１の一端部（下端部）には、ガス燃料噴射口２２４が設けられている。１本の前記第２ノズル２２１の他端部（上端部）は、前記ボイラ本体１の前記天井壁１０を挿通して前記ボイラ本体１の外に突出している。

前記イグナイタ２２２は、前記保炎筒体２２０中に前記第２ノズル２２１と並列に配置されている。前記イグナイタ２２２は、前記第２ノズル２２１の前記ガス燃料噴射口２２４から前記保炎筒体２２０の前記火口２２３側に噴射されるガス燃料８を着火するものである。前記イグナイタ２２２には、フレームスキャナ（図示せず）が設けられている。前記フレームスキャナは、前記第２ノズルの２２１の失火を検知するものである。

そして、図１、図３に示すように、前記第２ノズル２２１の前記ガス燃料噴射口２２４は、前記保炎筒体２２０の前記火口２２３よりもガス燃料８の噴射方向（図１、図３中の実線矢印方向）と反対側に位置する。

前記第２バーナ２２は、前記第１バーナ２１の前記バーナ本体２１０中の中央に配置されている。前記第１バーナ２１の８本の前記第１ノズル２１１と前記第２バーナ２２の前記保炎筒体２２０との間には、スワーラ１２が配置されている。前記スワーラ１２は、前記空気取込口１１から取り込んだ空気８０（図３中、破線矢印参照）を前記第１バーナ２１の前記バーナ本体２１０の前記火口２１２から渦流出させる。

前記ガス燃料供給源３は、ＬＮＧ船のカーゴタンクである。前記ガス燃料供給源３中には、ＬＮＧ８１（液化天然ガス）が収容されている。前記ガス燃料供給源３中において、ＬＮＧ８１から発生するＢＯＧ（ボイルオフガス）は、この実施例１にかかる舶用ボイラのガス燃料８となる。

前記共通ガス燃料供給ライン４０は、前記ガス燃料供給源３に接続されている。前記第１ガス燃料供給ライン４１と前記第２ガス燃料供給ライン４２とは、前記共通ガス燃料供給ライン４０から分岐されている。前記共通ガス燃料供給ライン４０および前記第１ガス燃料供給ライン４１は、前記ガス燃料供給源３と前記ガスヘダー２１４すなわち８本の前記第１ノズル２１１との間に設けられている。また、前記共通ガス燃料供給ライン４０および前記第２ガス燃料供給ライン４２は、前記ガス燃料供給源３と前記第２ノズル２２１との間に設けられている。

前記第１流量制御弁５１は、前記第１ガス燃料供給ライン４１に設けられている。前記第２流量制御弁５２は、前記第２ガス燃料供給ライン４２に設けられている。

前記負荷検出部６は、ＬＮＧ船の運転状態に応じて変化する蒸気タービンの負荷を検出してその検出信号を出力する。前記負荷検出部６としては、蒸気タービンの負荷を直接検出するもの、ＬＮＧ船の速度を蒸気タービンの負荷として検出するもの、その他の物理量を蒸気タービンの負荷として検出するものである。

前記制御部７は、前記第１流量制御弁５１および前記第２流量制御弁５２および前記負荷検出部６および前記イグナイタ２２２に、電気信号線７０（図１中の点線を参照）を介してそれぞれ接続されている。前記制御部７は、前記負荷検出部６からの検出信号（図示せず）に基づいて、前記第１流量制御弁５１および前記第２流量制御弁５２および前記イグナイタ２２２に流量制御信号（図示せず）を出力する。すなわち、前記制御部７は、ＬＮＧ船が通常航行時には、前記第１流量制御弁５１および前記第２流量制御弁５２を制御して主に８本の前記第１ノズル２１１にガス燃料８を供給し、かつ、補助的に１本の前記第２ノズル２２１にガス燃料８を供給する、制御を行う。また、前記制御部７は、ＬＮＧ船が低負荷航行時には、前記第１流量制御弁５１および前記第２流量制御弁５２を制御して前記第２ノズル２２１のみにガス燃料８を供給する、制御を行う。

前記制御部７は、蒸気タービンの負荷を上げる時には、前記イグナイタ２２２により前記第２バーナ２２を着火し、前記第２流量制御弁５２により前記第２ノズル２２１へのガス燃料８の供給量を増加し、前記第１流量制御弁５１により８本の前記第１ノズル２１１へのガス燃料８の供給を開始して前記第１バーナ２１を着火する、制御を行う。また、前記制御部７は、蒸気タービンの負荷を下げる時には、前記第１流量制御弁５１により８本の前記第１ノズル２１１へのガス燃料８の供給量を減少し、前記イグナイタ２２２により第２バーナ２２を着火し、前記第２流量制御弁５２により前記第２ノズル２２１へのガス燃料８の供給量を増加しながら、前記第１流量制御弁５１により８本の前記第１ノズル２１１へのガス燃料８の供給量を減少して前記第１バーナ２１を消火する、制御を行う。

この実施例１における舶用ボイラは、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

まず、ガス燃料供給源３のガス燃料８を共通ガス燃料供給ライン４０および第２流量制御弁５２および第２ガス燃料供給ライン４２を介して第２バーナ２２の第２ノズル２２１に供給している状態において、第２バーナ２２のイグナイタ２２２を作動させることにより、第２バーナ２２が着火する。

また、ガス燃料供給源３のガス燃料８を共通ガス燃料供給ライン４０および第１流量制御弁５１および第１ガス燃料供給ライン４１およびガスヘダー２１４を介して第１バーナ２１の８本の第１ノズル２１１に供給することにより、第２バーナ２２の火口２２３から噴出す火炎を火種として、第１バーナ２１が着火する。

この第１バーナ２１の火口２１２および第２バーナ２２の火口２２３から噴出す火炎により、ボイラ本体１内の水が蒸気化し、その蒸気が蒸気タービンに供給され、蒸気タービンが駆動する。

第１流量制御弁５１および第２流量制御弁５２の開度を制御することにより、第１バーナ２１および第２バーナ２２の火力を制御することができる。また、第１バーナ２１および第２バーナ２２を共に燃焼させ、あるいは、第１バーナ２１のみを燃焼させ、あるいは、第２バーナ２２のみを燃焼させることができる。さらに、第１流量制御弁５１および第２流量制御弁５２を閉じることにより、第１バーナ２１および第２バーナ２２の燃焼が停止して、ボイラの運転が停止される。

イグナイタ２２２のフレームスキャナが第２バーナ２２の第２ノズルの２２１が失火しているか否かを検知し、その検知信号を制御部７に出力する。なお、第２ノズル２２１が失火した場合は、イグナイタ２２２により再度着火などの処置やその他の処置がとられる。

この実施例１における舶用ボイラは、以上のごとき構成作用からなり、以下、この実施例１における舶用ボイラの運転方法について説明する。

制御部７は、負荷検出部６からの検出信号に基づいて、第１流量制御弁５１および第２流量制御弁５２およびイグナイタ２２２に流量制御信号を出力する。すなわち、制御部７は、下記の制御を行う。

まず、ＬＮＧ船が通常航行時の制御は、以下の通りである。すなわち、第１流量制御弁５１および第２流量制御弁５２を制御して主に８本の第１ノズル２１１にガス燃料８を供給し、かつ、補助的に第２ノズル２２１にガス燃料８を供給する。すなわち、第１バーナ２１を主に使用し、かつ、第２バーナ２２を補助的に使用する。

また、ＬＮＧ船が低負荷航行時（たとえば、第１バーナ２１が失火する虞がある程度の低負荷航行時）の制御は、以下の通りである。すなわち、第１流量制御弁５１および第２流量制御弁５２を制御して第２ノズル２２１のみにガス燃料８を供給する。すなわち、第１バーナ２１を停止させ、かつ、第２バーナ２２のみを使用する。

さらに、蒸気タービンの負荷を上げる時の制御は、以下の通りである。すなわち、イグナイタ２２２により第２バーナ２２を着火する。第２流量制御弁５２により第２ノズル２２１へのガス燃料８の供給量を増加する。第１流量制御弁５１により８本の第１ノズル２１１へのガス燃料８の供給を開始して第１バーナ２１を着火する。

さらにまた、蒸気タービンの負荷を下げる時の制御は、以下の通りである。すなわち、第１流量制御弁５１により８本の第１ノズル２１１へのガス燃料８の供給量を減少する。イグナイタ２２２により第２バーナ２２を着火する。第２流量制御弁５２により第２ノズル２２１へのガス燃料８の供給量を増加しながら、第１流量制御弁５１により８本の第１ノズル２１１へのガス燃料８の供給量を減少する。第１バーナ２１を消火する。

この実施例１における舶用ボイラおよび舶用ボイラの運転方法は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施例１における舶用ボイラは、図１、図３に示すように、低負荷用の第２バーナ２２において、第２ノズル２２１が保炎筒体２２０中に配置されていて、かつ、火口２２３が第２ノズル２２１のガス燃料噴射口２２４よりもガス燃料８の噴射方向側に位置する保炎筒体２２０により、第２ノズル２２１のガス燃料噴射口２２４から保炎筒体２２０の火口２２３に噴射されるガス燃料８を燃焼させて得られる火炎（図示せず）が保炎筒体２２０の火口２２３付近の空気８０（たとえば、第１バーナ２１の燃焼空気）の流れにより消えるのを確実に防止することができる。この結果、この実施例１における舶用ボイラは、ＬＮＧ船の低負荷航行時であっても、ガス燃料８を安定した状態で燃焼させることができる。このように、この実施例１における舶用ボイラは、コストが増加される傾向にある低Ｓ分化の油燃料を使用する必要が無くなる。また、この実施例１における舶用ボイラは、ＬＮＧ船の場合、沿岸海域航行用に油燃料を保有する必要が無くなる。

しかも、この実施例１における舶用ボイラは、低負荷用の第２バーナ２２により、燃焼性がＬＮＧのガス燃料と比較して悪いＢＯＧのガス燃料８を安定した状態で燃焼させることができる。この結果、この実施例１における舶用ボイラは、ＬＮＧ船の場合、ＬＮＧタンク内の気化ガス（ＢＯＧ）の消費を促進させることができる。

その上、この実施例１における舶用ボイラは、低負荷用の第２バーナ２２の第２ノズル２２１のガス燃料噴射口２２４から噴射されるガス燃料８の量を第２流量制御弁５２で調整することにより、ターンダウン比をたとえば約７：１から約５０：１と広範囲に亘って調整することができる。この結果、この実施例１における舶用ボイラは、船舶の高負荷航行時には主に第１バーナ２１を使用し、かつ、船舶の低負荷航行時には第２バーナ２２のみを使用することにより、船舶の低負荷航行時から高負荷航行時に亘って、すなわち、ターンダウン比がたとえば約５０：１と広範囲に亘るターンダウン比において、ガス燃料８を安定した状態で確実に燃焼させることができる。

また、この実施例１における舶用ボイラは、第１バーナ２１の８本の第１ノズル２１１と第２バーナ２２の保炎筒体２２０との間にスワーラ１２が配置されていても、低負荷用の第２バーナ２２において、火口２２３が第２ノズル２２１のガス燃料噴射口２２４よりもガス燃料８の噴射方向側に位置する保炎筒体２２０により、第２ノズル２２１のガス燃料噴射口２２４から保炎筒体２２０の火口２２３に噴射されるガス燃料８を燃焼させて得られる火炎がスワーラ１２からの空気８０（第１バーナ２１の燃焼空気）の流れにより消えるのを確実に防止することができる。この結果、この実施例１における舶用ボイラは、ＬＮＧ船の低負荷航行時であっても、ガス燃料８を安定した状態で確実に燃焼させることができる。

さらに、この実施例１における舶用ボイラおよび舶用ボイラの運転方法は、ＬＮＧ船の低負荷航行時から高負荷航行時に亘って、すなわち、ターンダウン比がたとえば約５０：１と広範囲に亘るターンダウン比において、ガス燃料８を安定した状態で確実に燃焼させることができる。

さらにまた、この実施例１における舶用ボイラおよび舶用ボイラの運転方法は、蒸気タービンの負荷を上げる時および負荷を下げる時において、ガス燃料８を安定した状態で確実に燃焼させることができる。

図４は、この発明にかかる舶用ボイラの実施例２を示す。以下、この実施例２における舶用ボイラについて説明する。図中、図１〜図３と同符号は、同一のものを示す。

この実施例２における舶用ボイラは、図４に示すように、既存の舶用ボイラのボイラ本体１Ａの側壁１３に前記の実施例１における舶用ボイラの低負荷用の第２バーナ２２を、既存の舶用ボイラの高負荷用の第１バーナ２１Ａと別個に設けてなる。前記第２バーナ２２の火口２２３は、前記ボイラ本体１Ａの前記側壁１３と面一である。なお、前記第２バーナ２２の火口２２３を前記ボイラ本体１Ａ中に突出させても良い。すなわち、前記第２バーナ２２の火口２２３を前記ボイラ本体１Ａの前記側壁１３よりもガス燃料８の噴射方向側に位置させても良い。

前記既存の舶用ボイラの高負荷用の第１バーナ２１Ａは、バーナ本体２１０と、８本の第１ノズル２１１と、油バーナ２１５と、スワーラ１２と、から構成されている。円筒形状の前記バーナ本体２１０中の周辺には、８本の前記第１ノズル２１１が等間隔に配置されている。前記バーナ本体２１０中の中央には、前記油バーナ２１５が筒体２１６を伴って配置されている。８本の前記第１ノズル２１１と前記油バーナ２１５の前記筒体２１６との間には、前記スワーラ１２が配置されている。

なお、この実施例２における舶用ボイラにおいて、既存の舶用ボイラの高負荷用の第１バーナ２１Ａの前記油バーナ２１５の代わりに低負荷用の第２バーナ２２を設けることにより、前記の実施例１における舶用ボイラが構成される。

この実施例２における舶用ボイラは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１における舶用ボイラとほぼ同様の作用効果を達成することができる。すなわち、この実施例２における舶用ボイラは、ＬＮＧ船の低負荷航行時であっても、ガス燃料８を安定した状態で確実に燃焼させることができる。

しかも、この実施例２における舶用ボイラは、８本の第１ノズル２１１と、油バーナ２１５と、スワーラ１２と、から構成されている既存の舶用ボイラのボイラ本体１Ａに、第１バーナ２１Ａと別個の第２バーナ２２を、設けるものであるから、既存の舶用ボイラをマイナーチェンジ（小規模の改良）により利用することができ、製造コストが安価である。

図５は、この発明にかかる舶用ボイラの実施例３を示す。以下、この実施例３における舶用ボイラについて説明する。図中、図１〜図４と同符号は、同一のものを示す。

この実施例３における舶用ボイラは、図５に示すように、前記の実施例１における舶用ボイラの第２バーナ２２を第１バーナ２１よりもボイラ本体１中に突出させたものである。すなわち、第２バーナ２２の火口２２３が第１バーナ２１の火口２１２よりもガス燃料８の噴射方向側に位置するものである。

この実施例３における舶用ボイラは、以上のごとき構成からなるので、前記の実施例１、２における舶用ボイラとほぼ同様の作用効果を達成することができる。

なお、前記の実施例１、２、３においては、８本の第１ノズル２１１と１本の第２ノズル２２１とを使用するものである。ところが、この発明においては、第１ノズルの本数および第２ノズルの本数、また、第１ノズルの配置位置および第２ノズルの配置位置などは特に限定しない。

また、前記の実施例１、２、３においては、船舶として、ＬＮＧ船について説明するものである。ところが、この発明においては、船舶としてはＬＮＧ船以外の船舶であっても良い。すなわち、ガス燃料を使用する舶用ボイラを搭載する船舶であれば良い。

さらに、前記の実施例１、２、３においては、ガス燃料として、ＢＯＧのガス燃料８を使用するものである。ところが、この発明においては、ガス燃料としてはＢＯＧのガス燃料８以外のガス燃料を使用しても良い。すなわち、ガス燃料としてＬＮＧのガス燃料を使用しても良い。また、ガス燃料と共に油燃料を使用しても良い。

１、１Ａ ボイラ本体
１０ 天井壁
１１ 空気取込口（空気取込路）
１２ スワーラ
１３ 側壁
２１、２１Ａ 第１バーナ
２１０ バーナ本体
２１１ 第１ノズル
２１２ 火口
２１３ ガス燃料噴射口
２１４ ガスヘダー
２１５ 油バーナ
２１６ 筒体
２２ 第２バーナ
２２０ 保炎筒体
２２１ 第２ノズル
２２２ イグナイタ
２２３ 火口
２２４ ガス燃料噴射口
３ ガス燃料供給源（カーゴタンク）
４０ 共通ガス燃料供給ライン
４１ 第１ガス燃料供給ライン
４２ 第２ガス燃料供給ライン
５１ 第１流量制御弁
５２ 第２流量制御弁
６ 負荷検出部
７ 制御部
７０ 電気信号線
８ ガス燃料
８０ 空気
８１ ＬＮＧ

Claims (7)

1. 船舶に搭載される舶用ボイラにおいて、
   ボイラ本体と、
   前記ボイラ本体に設けられている高負荷用の第１バーナと、
   前記ボイラ本体に設けられている低負荷用の第２バーナと、
   を備え、
   前記第１バーナは、筒形状のバーナ本体と、前記バーナ本体中に配置されている第１ノズルと、から構成されていて、
   前記第２バーナは、一端に火口を有する筒形状の保炎筒体と、前記保炎筒体中に配置されていて、一端のガス燃料噴射口からガス燃料を前記保炎筒体の前記火口側に噴射する第２ノズルと、前記保炎筒体中に配置されていて、前記第２ノズルの前記ガス燃料噴射口から噴射されるガス燃料を着火するイグナイタと、から構成されていて、
   前記第２ノズルの前記ガス燃料噴射口は、前記保炎筒体の前記火口よりもガス燃料噴射方向と反対側に位置する、
   ことを特徴とする舶用ボイラ。
2. 船舶に搭載される舶用ボイラにおいて、
   ボイラ本体と、
   前記ボイラ本体に設けられている高負荷用の第１バーナであって、筒形状のバーナ本体と、前記バーナ本体中に配置されている第１ノズルと、から構成されている高負荷用の第１バーナと、
   前記ボイラ本体に設けられている低負荷用の第２バーナであって、一端に火口を有する筒形状の保炎筒体と、前記保炎筒体中に配置されていて一端のガス燃料噴射口からガス燃料を前記保炎筒体の前記火口側に噴射する第２ノズルと、前記保炎筒体中に配置されていて前記第２ノズルの前記ガス燃料噴射口から噴射されるガス燃料を着火するイグナイタと、から構成されていて、前記第２ノズルの前記ガス燃料噴射口が前記保炎筒体の前記火口よりもガス燃料噴射方向と反対側に位置する低負荷用の第２バーナと、
   ガス燃料供給源と、
   前記ガス燃料供給源と前記第１ノズルとの間に設けられている第１ガス燃料供給ラインと、
   前記ガス燃料供給源と前記第２ノズルとの間に設けられている第２ガス燃料供給ラインと、
   前記第１ガス燃料供給ラインに設けられている第１流量制御弁と、
   前記第２ガス燃料供給ラインに設けられている第２流量制御弁と、
   船舶の運転状態に応じて変化する蒸気タービンの負荷を検出してその検出信号を出力する負荷検出部と、
   前記第１流量制御弁および前記第２流量制御弁および前記負荷検出部にそれぞれ接続されていて、前記負荷検出部からの検出信号に基づいて、前記第１流量制御弁および前記第２流量制御弁に流量制御信号を出力し、船舶が通常航行時には前記第１流量制御弁および前記第２流量制御弁を制御して主に前記第１ノズルにガス燃料を供給し、船舶が低負荷航行時には前記第１流量制御弁および前記第２流量制御弁を制御して前記第２ノズルのみにガス燃料を供給する制御部と、
   を備える、ことを特徴とする舶用ボイラ。
3. 前記イグナイタは、前記制御部に接続されていて、
   前記制御部は、蒸気タービンの負荷を上げる時には、前記イグナイタにより前記第２バーナを着火し、前記第２流量制御弁により前記第２ノズルへのガス燃料の供給量を増加し、前記第１流量制御弁により前記第１ノズルへのガス燃料の供給を開始して前記第１バーナを着火し、蒸気タービンの負荷を下げる時には、前記第１流量制御弁により前記第１ノズルへのガス燃料の供給量を減少し、前記イグナイタにより第２バーナを着火し、前記第２流量制御弁により前記第２ノズルへのガス燃料の供給量を増加しながら、前記第１流量制御弁により前記第１ノズルへのガス燃料の供給量を減少して前記第１バーナを消火する、制御を行う、
   ことを特徴とする請求項２に記載の舶用ボイラ。
4. 前記第１バーナの複数本の前記第１ノズルは、前記第１バーナの前記バーナ本体中の周辺に配置されていて、
   前記第２バーナは、前記第１バーナの前記バーナ本体中の中央に配置されていて、
   前記第１バーナの複数本の前記第１ノズルと前記第２バーナとの間には、スワーラが配置されている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の舶用ボイラ。
5. 前記第１バーナの複数本の前記第１ノズルは、前記第１バーナの前記バーナ本体中の周辺に配置されていて、
   前記第１バーナの前記バーナ本体中の中央には、油バーナが配置されていて、
   前記第１バーナの複数本の前記第１ノズルと前記油バーナとの間には、スワーラが配置されていて、
   前記第２バーナは、前記ボイラ本体に前記第１バーナと別個に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の舶用ボイラ。
6. 船舶に搭載される舶用ボイラの運転方法において、
   ボイラ本体と、
   前記ボイラ本体に設けられていて、バーナ本体と第１ノズルとから構成されている高負荷用の第１バーナと、
   前記ボイラ本体に設けられていて、保炎筒体と第２ノズルとイグナイタとから構成されていて、前記第２ノズルのガス燃料噴射口が前記保炎筒体の火口よりもガス燃料噴射方向と反対側に位置する低負荷用の第２バーナと、
   ガス燃料供給源と、
   第１ガス燃料供給ラインと、
   第２ガス燃料供給ラインと、
   第１流量制御弁と、
   第２流量制御弁と、
   負荷検出部と、
   前記第１流量制御弁および前記第２流量制御弁および前記負荷検出部にそれぞれ接続されている制御部と、
   を備える舶用ボイラの運転方法であって、
   前記制御部は、
   前記負荷検出部からの検出信号に基づいて、前記第１流量制御弁および前記第２流量制御弁に流量制御信号を出力して、
   船舶が通常航行時には、前記第１流量制御弁および前記第２流量制御弁を制御して主に前記第１ノズルにガス燃料を供給する制御を行い、
   船舶が低負荷航行時には、前記第１流量制御弁および前記第２流量制御弁を制御して前記第２ノズルのみにガス燃料を供給する制御を行う、
   ことを特徴とする舶用ボイラの運転方法。
7. 前記イグナイタは、前記制御部に接続されていて、
   前記制御部は、
   蒸気タービンの負荷を上げる時には、
   前記イグナイタにより前記第２バーナを着火し、
   前記第２流量制御弁により前記第２ノズルへのガス燃料の供給量を増加し、
   前記第１流量制御弁により前記第１ノズルへのガス燃料の供給を開始して前記第１バーナを着火する、制御を行い、
   蒸気タービンの負荷を下げる時には、
   前記第１流量制御弁により前記第１ノズルへのガス燃料の供給量を減少し、
   前記イグナイタにより前記第２バーナを着火し、
   前記第２流量制御弁により前記第２ノズルへのガス燃料の供給量を増加しながら、前記第１流量制御弁により前記第１ノズルへのガス燃料の供給量を減少し、
   前記第１バーナを消火する、制御を行う、
   ことを特徴とする請求項６に記載の舶用ボイラの運転方法。

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