JP2020112278A - Marine boiler, and method of modifying marine boiler - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は舶用ボイラ及び舶用ボイラの改造方法に関する。 The present disclosure relates to a marine boiler and a method for modifying a marine boiler.
従来、タンカー等の船舶、浮体式生産貯蔵積出設備(floating production,storage and offloading:FPSO)、又は浮体式貯蔵積出設備(floating storage and offloading unit:FSO)に搭載される原油タンクにおいては、揮発性有機化合物(volatile organic compounds)を含むガス(以下、VOCガス又は揮発性ガスという。)が発生することが知られている。そして、近年では、原油タンク内で生じるVOCガスを大気に放出せずに無害化することが望まれている。例えば、特許文献1には、上記のようなVOCガスを火炉内に供給するように構成された舶用ボイラが開示されている。
Conventionally, in a crude oil tank mounted on a ship such as a tanker, a floating production and storage and loading facility (FPSO), or a crude oil tank mounted on a floating storage and loading and loading facility (FSO), It is known that a gas containing volatile organic compounds (hereinafter referred to as VOC gas or volatile gas) is generated. In recent years, it has been desired to detoxify the VOC gas generated in the crude oil tank without releasing it to the atmosphere. For example,
ところで、原油タンク内の空間には不活性ガス(イナートガス)が封入されるため、上記VOCガスは不活性ガスを含むことがある。不活性ガスを含むVOCガスは主燃料である燃焼用燃料に比べて低カロリーであり燃焼性が低い。このため、不活性ガスを含むVOCガスを火炉内におけるバーナ装置の噴出口近傍に供給すると、バーナ装置における主燃料の燃焼性の低下を招いて失火する恐れがある。この点、特許文献1には、燃料の燃焼性を低下させることなく不活性ガスを含むVOCガスを火炉内で処理することに関する知見は開示されていない。
By the way, since the inert gas (inert gas) is enclosed in the space in the crude oil tank, the VOC gas may contain the inert gas. The VOC gas containing an inert gas has a lower calorie and lower combustibility than the combustion fuel which is the main fuel. Therefore, if the VOC gas containing the inert gas is supplied to the vicinity of the ejection port of the burner device in the furnace, the combustibility of the main fuel in the burner device may be deteriorated and misfire may occur. In this regard,
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、燃料の燃焼性の低下を抑制しつつ不活性ガスを含む揮発性ガスを火炉内で処理することを目的とする。 In view of the above-mentioned circumstances, at least one embodiment of the present invention aims to treat a volatile gas containing an inert gas in a furnace while suppressing a decrease in combustibility of fuel.
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る舶用ボイラは、
火炉と、
前記火炉の炉壁部に設けられ、燃焼用燃料及び燃焼用空気を前記火炉内に噴射するバーナ装置と、
前記火炉の前記炉壁部に前記バーナ装置から離間して設けられ、揮発性有機化合物と不活性ガスとを含む揮発性ガスを前記火炉内に供給する少なくとも一つの揮発性ガス供給部と、
を備える。
(1) A marine boiler according to at least one embodiment of the present invention is
A furnace
A burner device provided on the furnace wall portion of the furnace, for injecting combustion fuel and combustion air into the furnace,
At least one volatile gas supply unit that is provided in the furnace wall portion of the furnace away from the burner device, and that supplies a volatile gas containing a volatile organic compound and an inert gas into the furnace.
Equipped with.
上記(1)の構成によれば、火炉の炉壁部のうち、バーナ装置から離間した位置にバーナ装置とは別体として揮発性ガス供給部が配置されるから、不活性ガスを含む揮発性ガスを、バーナ装置から離れた位置において火炉内に供給することができる。よって、バーナ装置における燃焼用燃料の燃焼性の低下を抑制しつつ不活性ガスを含む揮発性ガスを火炉内で処理することができる。また、バーナ装置と離間した位置に揮発性ガス供給部を設けるから、例えば揮発性ガス供給部をバーナ装置と一体的に設けていた従来の舶用ボイラに比べてバーナ装置及び揮発性ガス供給部の配置の自由度が高い。よって、VOC量の制約を受けることなく装置のレイアウトを決定することができる。 According to the above configuration (1), the volatile gas supply unit is arranged as a separate body from the burner device at a position separated from the burner device in the furnace wall portion of the furnace. Gas can be fed into the furnace at a location remote from the burner system. Therefore, the volatile gas containing the inert gas can be treated in the furnace while suppressing the deterioration of the combustibility of the combustion fuel in the burner device. Further, since the volatile gas supply unit is provided at a position separated from the burner device, for example, compared with the conventional marine boiler in which the volatile gas supply unit is integrally provided with the burner device, the burner device and the volatile gas supply unit are provided. High degree of freedom in placement. Therefore, the layout of the device can be determined without being restricted by the VOC amount.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記バーナ装置は、
前記火炉内に前記燃焼用燃料を噴射するための燃料噴射部と、
前記火炉内に前記燃焼用空気を噴射するための空気噴射部と、
前記燃料噴射部及び前記空気噴射部を収納する筒状体と、を含み、
前記揮発性ガス供給部は、
前記筒状体の外周面から離間して設けられていてもよい。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The burner device is
A fuel injection unit for injecting the combustion fuel into the furnace,
An air injection unit for injecting the combustion air into the furnace,
A tubular body accommodating the fuel injection part and the air injection part,
The volatile gas supply unit,
It may be provided apart from the outer peripheral surface of the tubular body.
上記(2)の構成によれば、バーナ装置の燃料噴射部及び空気噴射部を収納する筒状体の外周面から離間して揮発性ガス供給部が配置されるから、燃焼用燃料及び燃焼用空気を噴射するためのバーナ装置と、不活性ガスを含む揮発性ガスを供給するための揮発性ガス供給部とをそれぞれ別体として構成し、互いを物理的に離隔して配置することができる。よって、不活性ガスを含む揮発性ガスがバーナ装置における燃料噴射部の直近で火炎に混入することを効果的に抑制することができる。 According to the configuration of (2) above, the volatile gas supply section is arranged apart from the outer peripheral surface of the cylindrical body that houses the fuel injection section and the air injection section of the burner device, so that the combustion fuel and the combustion A burner device for injecting air and a volatile gas supply unit for supplying a volatile gas containing an inert gas can be separately configured, and can be physically separated from each other. .. Therefore, it is possible to effectively prevent the volatile gas containing the inert gas from being mixed in the flame in the immediate vicinity of the fuel injection portion of the burner device.
(3)幾つかの実施形態では、上記(2)の構成において、
前記揮発性ガス供給部は、前記燃料噴射部から噴射される前記燃焼用燃料の噴射方向に対して交差する方向に沿って、前記揮発性ガスを供給するように構成されてもよい。
(3) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
The volatile gas supply unit may be configured to supply the volatile gas along a direction intersecting an injection direction of the combustion fuel injected from the fuel injection unit.
上記(3)の構成によれば、燃料噴射部から噴射される燃焼用燃料の噴射方向に対して交差する方向に沿って揮発性ガスが供給されるから、バーナ装置における燃焼用燃料の燃焼性の低下を抑制しつつ、バーナ装置により形成される火炎に対して揮発性ガスを効率的に混入することができる。したがって、火炉内に供給されたにも関わらず火炎に混入されずに未処理のまま排出される揮発性ガスを大幅に抑制することができる。 According to the above configuration (3), since the volatile gas is supplied along the direction intersecting the injection direction of the combustion fuel injected from the fuel injection unit, the combustibility of the combustion fuel in the burner device is increased. It is possible to efficiently mix the volatile gas into the flame formed by the burner device while suppressing the decrease of Therefore, it is possible to significantly suppress the volatile gas which is not mixed with the flame and is discharged untreated even though the volatile gas is supplied into the furnace.
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(3)のいずれか一つの構成において、
前記揮発性ガス供給部は、前記炉壁部のうち前記バーナ装置が配置される一面と同一面に配置されていてもよい。
(4) In some embodiments, in any one of the above configurations (1) to (3),
The volatile gas supply unit may be arranged on the same surface of the furnace wall as that on which the burner device is arranged.
上記(4)の構成によれば、炉壁部のうちバーナ装置が配置された一面と同一面に揮発性ガス供給部を配置することにより、火炉内に供給された上記不活性ガスを含む揮発性ガスがバーナ装置の直近で火炎に混入することを効果的に抑制しつつ、揮発性ガスの供給方向を燃焼用燃焼の噴射方向に沿わせることができるから、バーナ装置の下流側で上記不活性ガスを含む揮発性ガスを火炎に効率よく混入することができる。 According to the configuration of (4) above, by disposing the volatile gas supply unit on the same surface of the furnace wall as the one on which the burner device is arranged, the volatilization of the inert gas supplied into the furnace is performed. While effectively suppressing the mixture of the volatile gas into the flame in the immediate vicinity of the burner device, the supply direction of the volatile gas can be made to follow the injection direction of the combustion for combustion. A volatile gas containing an active gas can be efficiently mixed into the flame.
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(4)の何れか一つの構成において、
前記バーナ装置は、前記火炉内に噴射される前記燃焼用空気に対して旋回力を付与するためのスワラを含み、
前記揮発性ガス供給部は、前記バーナ装置による旋回火炎の旋回方向に沿って前記揮発性ガスを供給するように構成されてもよい。
(5) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (4) above,
The burner device includes a swirler for imparting a swirling force to the combustion air injected into the furnace,
The volatile gas supply unit may be configured to supply the volatile gas along a swirl direction of a swirl flame by the burner device.
上記(5)の構成によれば、スワラにより燃焼用空気が旋回流として火炉内に供給され、これによって形成される旋回火炎の旋回方向に沿って不活性ガスを含む揮発性ガスが供給されるから、揮発性ガスを旋回火炎に効率よく混入することができる。したがって、火炉内に供給されたにも関わらず火炎に混入されずに未処理のまま排出される揮発性ガスを大幅に抑制することができる。 According to the above configuration (5), the swirler supplies the combustion air as a swirling flow into the furnace, and the volatile gas containing the inert gas is supplied along the swirling direction of the swirling flame formed thereby. Therefore, the volatile gas can be efficiently mixed into the swirling flame. Therefore, it is possible to significantly suppress the volatile gas which is not mixed with the flame and is discharged untreated even though the volatile gas is supplied into the furnace.
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(5)の何れか一つの構成において、
前記少なくとも一つの揮発性ガス供給部は、複数の揮発性ガス供給部を含み、
前記複数の揮発性ガス供給部の各々は、前記火炉内に供給する前記揮発性ガスの流量を調節するためのバルブを含んでいてもよい。
(6) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (5) above,
The at least one volatile gas supply unit includes a plurality of volatile gas supply units,
Each of the plurality of volatile gas supply units may include a valve for adjusting a flow rate of the volatile gas supplied into the furnace.
上記(6)の構成によれば、複数の揮発性ガス供給部を介して火炉内に揮発性ガスを供給することができるから、例えば火炉内の火炎に対して複数の方向から揮発性ガスを混入することができる。その際、各々の揮発性ガス供給部から火炉内に供給する揮発性ガスの流量をバルブによって任意に調節することができる。よって、バーナ装置によって火炉内に形成される火炎の大きさや燃焼状況に応じて、当該火炎によって処理できる適量の揮発性ガスを火炉内に供給することができる。これにより、未反応の揮発性ガスが火炉から排出されることを抑制しつつ、該火炉内で揮発性ガスを効率よく処理可能な舶用ボイラを提供することができる。 According to the above configuration (6), the volatile gas can be supplied into the furnace via the plurality of volatile gas supply units, so that the volatile gas is supplied from a plurality of directions to the flame in the furnace, for example. Can be mixed. At that time, the flow rate of the volatile gas supplied from each volatile gas supply unit into the furnace can be arbitrarily adjusted by a valve. Therefore, depending on the size and combustion state of the flame formed in the furnace by the burner device, an appropriate amount of volatile gas that can be processed by the flame can be supplied into the furnace. Accordingly, it is possible to provide a marine boiler capable of efficiently processing volatile gas in the furnace while suppressing the unreacted volatile gas from being discharged from the furnace.
(7)幾つかの実施形態では、上記(6)の構成において、
舶用ボイラは、
前記火炉から排出される排ガス中に含まれる前記揮発性ガスの濃度を検出するための排ガスセンサと、
前記排ガスセンサの検出信号に基づき前記バルブの開度を調節するためのコントローラと、
を備えていてもよい。
(7) In some embodiments, in the configuration of (6) above,
Marine boilers
An exhaust gas sensor for detecting the concentration of the volatile gas contained in the exhaust gas discharged from the furnace,
A controller for adjusting the opening of the valve based on the detection signal of the exhaust gas sensor,
May be provided.
上記(7)の構成によれば、コントローラにより、排ガスセンサの検出信号に基づいてバルブの開度を自動的に調節することができるから、バーナ装置による火炉内の火炎の大きさや燃焼状況に応じて、当該火炎によって処理できる適量の揮発性ガスをリアルタイムで火炉内に供給することができる。 According to the above configuration (7), the controller can automatically adjust the opening degree of the valve based on the detection signal of the exhaust gas sensor. Therefore, depending on the size of the flame in the furnace by the burner device and the combustion state. Thus, an appropriate amount of volatile gas that can be processed by the flame can be supplied into the furnace in real time.
(8)本発明の少なくとも一実施形態に係る舶用ボイラの改造方法は、
火炉の炉壁部にバーナ装置が配置された舶用ボイラの改造方法であって、
前記炉壁部において前記バーナ装置から離間した位置に揮発性ガス供給部の設置位置を特定するステップと、
特定された前記設置位置に揮発性ガス供給部を設けるステップと、を備える。
(8) A method for modifying a marine boiler according to at least one embodiment of the present invention is
A method for modifying a marine boiler in which a burner device is arranged on a furnace wall portion of a furnace,
Specifying the installation position of the volatile gas supply unit at a position separated from the burner device in the furnace wall,
Providing a volatile gas supply unit at the specified installation position.
上記(8)の方法によれば、バーナ装置と離間した位置に揮発性ガス供給部を設けるから、例えば揮発性ガス供給部をバーナ装置と一体的に設けていた従来の舶用ボイラに比べてバーナ装置及び揮発性ガス供給部の配置の自由度が高く、VOC量の制約を受けることがない。また、バーナ装置と別体の揮発性ガス供給部を追加的に設けることで舶用ボイラを改造することができるから、従来使用していたバーナ装置を流用することができる。よって、失火の虞を抑制しつつ、火炉内で揮発性ガスを処理可能な舶用ボイラを低コストで提供することができる。 According to the above method (8), since the volatile gas supply unit is provided at a position separated from the burner device, for example, the burner is provided as compared with the conventional marine boiler in which the volatile gas supply unit is integrally provided with the burner device. The degree of freedom in the arrangement of the device and the volatile gas supply unit is high, and the VOC amount is not restricted. Further, since the marine boiler can be remodeled by additionally providing the volatile gas supply section which is separate from the burner device, the burner device used conventionally can be used. Therefore, it is possible to provide at low cost a marine boiler capable of treating volatile gas in the furnace while suppressing the risk of misfire.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、火炎の燃焼性の低下を抑制しつつ不活性ガスを含む揮発性ガスを火炉内で処理することができる。 According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to treat a volatile gas containing an inert gas in a furnace while suppressing a decrease in flammability of a flame.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described as the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention thereto, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, the expression "relative or absolute" such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric", or "coaxial" is strictly In addition to representing such an arrangement, it also represents a state in which the components are relatively displaced by a tolerance or an angle or a distance at which the same function can be obtained.
Further, for example, an expression representing a shape such as a quadrangle or a cylindrical shape does not only represent a shape such as a quadrangle or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or A shape including a chamfered portion and the like is also shown.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one element are not exclusive expressions excluding the existence of other elements.
図1は本発明の少なくとも一実施形態に係る舶用ボイラ1を備えたVOCガス処理システム100を示す概略構成図である。図1に例示するように、VOCガス処理システム100は、タンカー等の船舶やFPSO/FSO(浮体式石油・ガス生産/貯蔵設備)に設置される原油タンク22と、原油タンク22内から抜き出された気体からVOC(volatile organic compounds:揮発性有機化合物)を分離するVOC分離部27と、分離されたVOCを液化するVOC液化部29と、液化された液化VOCを貯留する液化VOCタンク32と、VOC分離部27で分離されず気体中に残ったVOCを主燃料と混焼する舶用ボイラ1と、を備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a VOC
原油タンク22は、原油が貯蔵されるタンクであり、この原油タンク22には、図示しない原油掘削設備や石油の生産設備又はこれらの貯蔵設備から輸送ライン25を介して原油が流入する。原油タンク22の内部には、原油から揮発したVOCの発火を防止するためのイナートガスが封入されている。イナートガスは、例えば、CO2やN2等の不活性ガスである。原油タンク22内の上方の空間(タンク内上部空間24)は、VOCとイナートガスとが混合したVOCガスによって満たされている。原油タンク22内のVOCガスは、VOCガスライン26を経由してVOC分離部27に導かれる。
The
VOC分離部27によって分離されて回収されたVOCは、VOC液化部29で液化され、液化VOCタンク32に貯留された後、原油タンク22に戻されるか、或いは舶用ボイラ1用の液体燃料として利用される。一方、VOC分離部27で大部分のVOCが取り除かれ、微量のVOCとイナートガスとを含む残りの気体(VOCガス)は、VOCガスライン34を経由して舶用ボイラ1に導かれる。
The VOCs separated and recovered by the
次に、本開示の少なくとも一実施形態に係る舶用ボイラ1の構成について説明する。
図2は一実施形態に係る舶用ボイラの構成を概略的に示す縦断面図である。図3は一実施形態に係る舶用ボイラを概略的に示す斜視図である。
図2及び図3に例示するように、舶用ボイラ1は、火炉2と、火炉2の炉壁部3に設けられ、燃焼用燃料及び燃焼用空気を火炉2内に噴射するバーナ装置10と、火炉2の炉壁部3にバーナ装置10から離間して設けられ、揮発性有機化合物と不活性ガスとを含む揮発性ガス65(VOCガス)を火炉2内に供給する少なくとも一つの揮発性ガス供給部60と、を備えている。また、舶用ボイラ1は、火炉2内に配置された蒸発管群4と、蒸発管群4の下方に設けられた水ドラム5と、蒸発管群4の上方に設けられた蒸気ドラム6と、を備えている。
なお、本開示の少なくとも一実施形態に係る舶用ボイラ1は、船舶の荷役作業の動力として用いられるカーゴオイルポンプ36(図1参照)の駆動源となる蒸気を発生させる補助ボイラであるものとする。補助ボイラで発生した蒸気は、荷役用タービン35に供給され、荷役用タービン35の回転動力がカーゴオイルポンプ36の駆動源として蓄積される。
Next, the configuration of the
FIG. 2 is a vertical sectional view schematically showing the configuration of the marine boiler according to the embodiment. FIG. 3 is a perspective view schematically showing a marine boiler according to one embodiment.
As illustrated in FIGS. 2 and 3, a
The
火炉2は、燃焼用燃料と燃焼用空気とを反応させて燃焼させるための中空体であり、例えば、円筒形状や箱型等、種々の形態をとり得る。このような火炉2は、外部と内部とを区画する炉壁部3を含む。火炉2の内部は、該火炉2の一端から噴射された燃焼用燃料、燃焼用空気、及び/又はVOCガスの燃焼火炎(火炎80)が形成される燃焼空間200、並びに燃焼によって生じた燃焼ガスの流路となっている。燃焼ガスの流れ方向の下流側には上述した蒸発管群4が配置され、さらに下流側である火炉2の上部には煙突37に続く燃焼ガス出口8が設けられる。なお、蒸気ドラム6の上部には蒸気出口9が設けられている。
The
火炉2の炉壁部3は、ボイラ水が通過可能な複数の炉壁管を含んで構成される。具体的に、炉壁部3は、例えば鉛直方向(例えば図2における紙面上下方向)に沿う複数の炉壁管が面状に配列されてなる側面部3Cと、炉壁管の上部及び下部がそれぞれ曲成されることで互いに対向するように配置された天井部3A及び底部3Bとを含む。天井部3A及び底部3Bは、それぞれ水平方向に対して例えば側面部3Cと鈍角をなすように傾斜していてもよい。
The
バーナ装置10は、火炉2内に主燃料である燃焼用燃料(例えば気体燃料又は液体燃料を含む)と搬送用ガスとの混合気体、及び/又は燃焼用空気を噴射する。幾つかの実施形態では、例えば図2及び図3に示すように、バーナ装置10は、火炉2の天井部3Aに配置され、燃焼用燃料と燃焼用空気とを下方に向けて噴射することで火炎80を形成するように構成されていてもよい。
The
揮発性ガス供給部60は、VOCガスライン34を通って搬送されたVOCと不活性ガスとを含む揮発性ガス65を火炉2内に供給する。この揮発性ガス供給部60は、炉壁部3のうち、例えば天井部3Aに配置されていてもよいし、側面部3C(の上側部分)に配置されていてもよい。いずれの場合も、揮発性ガス供給部60は、例えば、図2に例示するように、当該揮発性ガス供給部60から火炉2内に供給する揮発性ガス65を、火炎80の下流側部分に混入し得る位置及び向きで設けられる。
なお、揮発性ガス供給部60は、火炉2内に向けて開口されたポートであってもよいし、火炉2内に揮発性ガス65を噴射可能なノズルであってもよい。また、揮発性ガス供給部60は、後述する火炎保持領域90には揮発性ガス65を供給することなく該火炎保持領域90よりも下流側の燃焼領域において、火炎80に揮発性ガス65を混入するように構成されていてもよい。
The volatile
The volatile
かかる構成によれば、火炉2の炉壁部3のうち、バーナ装置10から離間した位置にバーナ装置10とは別体として揮発性ガス供給部60が配置されるから、不活性ガスを含む揮発性ガス65を、バーナ装置10から離れた位置で火炉2内に供給することができる。よって、バーナ装置10による燃料の燃焼性の低下を抑制しつつ、不活性ガスを含む揮発性ガス65を火炉2内で処理することができる。また、バーナ装置10と離間した位置に揮発性ガス供給部60を設けるから、例えば揮発性ガス供給部60をバーナ装置10と一体的に設けていた従来の舶用ボイラに比べてバーナ装置10及び揮発性ガス供給部60の配置の自由度が高く、また、VOC量の制約を受けることがない。
According to this configuration, the volatile
図4は一実施形態におけるバーナ装置を示す図であり、(A)はバーナ装置の全体構成を示す断面図、(B)は一実施形態におけるスワラの斜視図である。
幾つかの実施形態では、例えば図2及び図4に例示するように、バーナ装置10は、火炉2内に燃焼用燃料を噴射するための燃料噴射部11と、火炉2内に燃焼用空気を噴射するための空気噴射部12と、燃料噴射部11及び空気噴射部12を収納する筒状体13と、を含んでいてもよい。そして、揮発性ガス供給部60は、筒状体13の外周面13Aから離間して設けられていてもよい。
4A and 4B are views showing a burner device according to one embodiment, FIG. 4A is a cross-sectional view showing the overall configuration of the burner device, and FIG. 4B is a perspective view of a swirler according to one embodiment.
In some embodiments, for example, as illustrated in FIGS. 2 and 4, the
燃料噴射部11は、例えば液体燃料や気体燃料を噴射するノズルを有するバーナを含んでいてもよい。この燃料噴射部11は、内筒11Aと、内筒11Aの一部を囲むように配置される外筒11Bとを備えている。なお、燃料噴射部11は、例えば筒状体13の軸線Oに沿って該筒状体13の径方向における中心部に配置されていてもよい。
The
内筒11Aの内周側には燃料供給路11Cが形成されている。燃料供給路11Cに供給される燃料は、例えばC重油等の液体燃料である。内筒11Aの一方の端部は火炉2内の燃焼空間200に面している。
A
外筒11Bは、一次空気供給路12Cの燃焼空間200側に配置され、一次空気供給路12Cを内周側流路と外周側流路とに仕切っている。一次空気供給路12Cを通る一次空気のうち外周側流路に流入した一次空気はそのまま燃焼空間200に吹き出す。一方、燃料噴射部11は、内周側流路に流入した一次空気を、後述するスワラ14によって旋回力を付与して燃焼空間200に吹き出すように構成されていてもよい。
The
空気噴射部12は、例えば筒状体13の内周面13Bと該筒状体13内に配置された燃料噴射部11との間に形成されるエアスリーブを介して火炉2内に燃焼用空気を噴射するように構成されてもよい。例えば空気噴射部12は、上記燃料噴射部11の外筒11Bの外周側に設けられた一次空気ノズル12Aと、一次空気ノズル12Aのさらに外周側に設けられた二次空気ノズル12Bとを備えていてもよい。一次空気ノズル12Aの内周面と内筒11Aの外周面との間には、燃焼用の一次空気が供給される一次空気供給路12Cが設けられ、二次空気ノズル12Bの内周面と一次空気ノズル12Aの外周面との間には、燃焼用の二次空気が供給される二次空気供給路12Dが設けられる。一次空気供給路12C、二次空気供給路12Dの空気供給側には、それぞれ、一次ベーン17及び二次ベーン18が設けられ得る。そして各空気供給路への空気供給量はこれらのベーン17,18によって調整される。
The
筒状体13は、バーナ装置10の径方向の外縁を規定し得るものであり、例えば上記空気噴射部12において径方向の最も外側に配置される二次空気ノズル12Bを適用してもよい。なお、筒状体13は、燃焼用燃料及び燃焼用空気の噴射方向の下流側に向けて拡径された拡径部13C(大径部)を含んでもよい。この場合、筒状体13の外周面13Aとして筒状体13の大径部の外周を適用してもよい。
The
幾つかの実施形態では、例えば図4に示すように、筒状体13の拡径部13Cの内側の領域を、火炎80の着火及び/又は保炎のための火炎保持領域90として規定してもよい。なお、火炉2内における火炎保持領域90の位置は、例えば、バーナ装置10による単位時間あたりの燃料の噴射量や燃料の種類等に応じて相対的に変化し得る。したがって、例えば燃料の噴射方向における火炎80の上流側部分(すなわち、下向きの火炎80の場合は当該火炎80の上側部分)を火炎保持領域90として規定してもよい。
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 4, the region inside the expanded diameter portion 13C of the
このように、バーナ装置10の燃料噴射部11及び空気噴射部12を収納する筒状体13の外周面13Aから離間して揮発性ガス供給部60を配置した構成によれば、燃焼用燃料及び燃焼用空気を供給するためのバーナ装置10と、不活性ガスを含む揮発性ガスを供給するための揮発性ガス供給部60とをそれぞれ別体として構成し、互いを物理的に離隔して配置することができる。よって、不活性ガスを含む揮発性ガス65がバーナ装置10の火炎保持領域90において火炎80に混入することを効果的に抑制することができる。
As described above, according to the configuration in which the volatile
幾つかの実施形態では、例えば図3及び図4(A)及び図4(B)に例示するように、バーナ装置10は、火炉2内に噴射される燃焼用空気に対して旋回力を付与するためのスワラ14を含み、揮発性ガス供給部60は、バーナ装置10による旋回火炎(火炎80)の旋回方向に沿って揮発性ガス65を供給するように構成されてもよい。
In some embodiments, the
スワラ14は、一次空気供給路12Cの内周側流路に設けられ、主に保炎を目的として一次空気を旋回させる。スワラ14は、一次空気供給路12C(内周側流路)の空気供給側から燃焼空間200側に向けて延在している。スワラ14は一次空気供給路12Cの燃焼空間200側の端部近傍に設けられてもよい。図4(B)に示すように、スワラ14は、内筒11Aと外筒11Bとの間に放射状に複数設けられた羽根15を有している。なお、図4(B)には羽根15が7枚設けられている場合を例示している。一実施形態では、複数の羽根15は、筒状体13の軸線Oに対して同一方向に傾斜するとともに、バーナの周方向に互いに離間して配置されている。
The
揮発性ガス供給部60は、該揮発性ガス供給部60から供給される揮発性ガス65が、バーナ装置10による旋回火炎の流れを阻害することなく、該旋回火炎の流れ方向に沿って火炎80に混入されるように構成されてもよい。
In the volatile
この構成によれば、燃焼用空気が旋回流として火炉2内に供給され、これによって形成される旋回火炎の旋回方向に沿って揮発性ガス65が供給されるから、不活性ガスを含む揮発性ガス65を旋回火炎に効率よく混入することができる。したがって、火炉2内に供給されたにも関わらず火炎80に混入されずに未処理のまま排出される揮発性ガス65を大幅に抑制することができる。
According to this configuration, the combustion air is supplied as a swirl flow into the
幾つかの実施形態において、揮発性ガス供給部60は、バーナ装置10の燃料噴射部11から噴射される燃焼用燃料の噴射方向に対して交差する方向(又は傾斜した方向)に沿って揮発性ガス65を噴射するように構成されていてもよい。つまり、揮発性ガス供給部60は、燃料噴射部11から噴射された燃焼用燃料による火炎80に対して離れる方向ではなく近づく方向に向けて揮発性ガス65を供給するように構成される。この場合、揮発性ガス供給部60は、燃焼用燃料の噴射方向に対して順方向に交差する方向に向けて揮発性ガス65を供給するように構成されていてもよい。
In some embodiments, the volatile
このように、燃料噴射部11から噴射される燃焼用燃料の噴射方向に対して交差する方向に沿って揮発性ガス65を供給する構成によれば、バーナ装置10から噴射された燃料の燃焼性の低下を抑制しつつ、バーナ装置10により形成される火炎80に対して揮発性ガス65を効率的に混入することができる。したがって、火炉2内に供給されたにも関わらず火炎80に混入されずに未処理のまま排出される揮発性ガス65を大幅に抑制することができる。
As described above, according to the configuration in which the
幾つかの実施形態では、図2及び図3に例示するように、揮発性ガス供給部60は、炉壁部3のうちバーナ装置10が配置される一面と同一面に配置されていてもよい。
例えば、バーナ装置10及び揮発性ガス供給部60はともに、炉壁部3の天井部3Aに配置されていてもよいし、側面部3Cに配置されていてもよいし、底部3Bに配置されていてもよい。
In some embodiments, as illustrated in FIGS. 2 and 3, the volatile
For example, both the
このように、炉壁部3のうちバーナ装置10が配置された一面と同一面に揮発性ガス供給部60を配置することにより、火炉2内に供給された上記不活性ガスを含む揮発性ガス65が火炎保持領域90に供給されることを抑制しつつ、揮発性ガス65の噴射方向を燃焼用燃料の噴射方向に沿わせることができるから、火炎保持領域90の下流側で上記不活性ガスを含む揮発性ガス65を火炎80の流れに沿って該火炎80に効率よく混入し、無害化することができる。
As described above, by disposing the volatile
図5は一実施形態における揮発性ガス供給部を示す断面図である。
幾つかの実施形態では、例えば図3及び図5に例示するように、舶用ボイラ1は、複数の揮発性ガス供給部60を備えてもよい。そして、複数の揮発性ガス供給部60の各々は、火炉2内に供給する揮発性ガス65の流量を調節するためのバルブ62を備えていてもよい。
複数の揮発性ガス供給部60は、例えばバーナ装置10が取り付けられた炉壁部3の一辺に沿って各々間隔を隔てて(例えば等間隔に)配置されていてもよい。或いは、複数の揮発性ガス供給部60は、バーナ装置10が取り付けられた炉壁部3の異なる辺に沿ってそれぞれ配置されていてもよい。
各々の揮発性ガス供給部60に設けられたバルブ62の開度はそれぞれ独立に管理してもよい。そして、各揮発性ガス供給部60から供給される揮発性ガス65の流量は各々異ならせてもよいし、同一としてもよい。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the volatile gas supply unit in the embodiment.
In some embodiments, the
The plurality of volatile
The opening degree of the
このように舶用ボイラ1が複数の揮発性ガス供給部60を備えた構成によれば、複数の揮発性ガス供給部60を介して火炉2内に揮発性ガス65を供給することができるから、火炉2内の火炎80に対して複数の方向から揮発性ガス65を混入することができる。よって、揮発性ガス65を火炉2内で効率的に処理することができる。その際、各々の揮発性ガス供給部60から火炉2内に供給する揮発性ガス65の流量をバルブ62によって任意に調節することができる。よって、バーナ装置10によって火炉2内に形成される火炎80の大きさや燃焼状況に応じて、当該火炎80によって処理できる適量の揮発性ガス65を火炉2内に供給することができる。これにより、未反応の揮発性ガス65が火炉2から排出されることを抑制しつつ、該火炉2内で揮発性ガス65を効率よく処理可能な舶用ボイラ1を提供することができる。
なお、上述したように、バーナ装置10によって旋回火炎が形成される場合、複数の揮発性ガス供給部60は、バーナ装置10を中心とする円弧状に配置されていてもよい。
According to the configuration in which the
Note that, as described above, when the swirl flame is formed by the
図6は一実施形態における制御系の構成を示すブロック図である。
幾つかの実施形態では、例えば図6に示すように、舶用ボイラ1は、火炉2から排出される排ガス中における揮発性ガス65の濃度を検出するための排ガスセンサ70と、バルブ62の開度を変更するためのバルブアクチュエータ63と、排ガスセンサ70の検出信号に基づきバルブアクチュエータ63を駆動してバルブ62の開度を調節する制御部としてのコントローラ50と、を備えていてもよい。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the control system in the embodiment.
In some embodiments, for example, as shown in FIG. 6, the
排ガスセンサ70は、燃焼ガス(排ガス)の流路において燃焼ガス出口8の近傍(下流側又は上流側)に配置されてもよい。
バルブアクチュエータ63は、コントローラ50からの制御信号に基づき、バルブ62の開度を全開、全閉及びこれらの間の任意の開度に変更して維持するように構成される。
The
The
コントローラ50は、例えば、コンピュータであり、CPU51、該CPU51が実行する各種プログラム等を記憶するための記憶部としてのROM(Read Only Memory)53、各プログラム実行時のワーク領域として機能するRAM(Random Access Memory)52等の他、図示しない大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ(HDD)、通信ネットワークに接続するための通信インターフェース、外部記憶装置が装着されるアクセス部、及び参照用データ等が格納されたデータベース57などを備えている。これら各部は、バス54を介して接続されている。更に、コントローラ50は、例えば、キーボードやマウス等からなる入力部(図示省略)及びデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部(図示省略)などと接続されていてもよい。
The
幾つかの実施形態において、ROM53には、揮発性ガス65の流量を調整するためのVOCガス流量調整プログラム55が格納されていてもよい。CPU51が、このVOCガス流量調整プログラム55をROM53から読み出してRAM52に展開し、実行することにより、排ガスセンサ70の検出信号に基づいてバルブ62の開度を調節する制御が行われ、各揮発性ガス供給部60から火炉2内に供給される揮発性ガス65の流量が調整される。
In some embodiments, the
このように、舶用ボイラ1が排ガスセンサ70とコントローラ50とを備えた構成によれば、コントローラ50により、排ガスセンサ70の検出信号に基づいてバルブアクチュエータ63を駆動することでバルブ62の開度を自動的に調節することができるから、バーナ装置10による火炉2内の火炎80の大きさや燃焼状況に応じて、当該火炎80によって燃焼できる適切な量の揮発性ガス65をリアルタイムに火炉2内に供給することができる。
As described above, according to the configuration in which the
図7は一実施形態における舶用ボイラの改造方法を示すフローチャートである。
図7に例示するように、本発明の少なくとも一実施形態に係る舶用ボイラの改造方法は、火炉2の炉壁部3にバーナ装置10が配置された舶用ボイラ1の改造方法であって、炉壁部3においてバーナ装置10から離間した位置に揮発性ガス供給部60の設置位置を特定するステップ(ステップS10)と、特定された設置位置に揮発性ガス供給部60を設けるステップ(ステップS20)と、を備えている。
FIG. 7 is a flowchart showing a method for modifying a marine boiler according to one embodiment.
As illustrated in FIG. 7, a method for modifying a marine boiler according to at least one embodiment of the present invention is a method for modifying a
ステップS10では、炉壁部3においてバーナ装置10から離間した位置を特定するに際して、上述した幾つかの実施形態における揮発性ガス供給部60の配置を考慮して、揮発性ガス供給部60の設置位置を特定してもよい。
そして、ステップS20では、このようにして特定された設置位置に、バーナ装置10とは別体の揮発性ガス供給部60を設置する。幾つかの実施形態では、ステップS10で特定された位置に該当する炉壁部3の炉壁管を曲成するなどすることにより、揮発性ガス供給部60用の取付開口部を形成してもよい。
In step S10, when the position separated from the
Then, in step S20, the volatile
上記の方法によれば、バーナ装置10と離間した位置に揮発性ガス供給部60を設けるから、例えば揮発性ガス供給部60をバーナ装置10と一体的に設けていた従来の場合に比べてバーナ装置10及び揮発性ガス供給部60の配置の自由度が高く、VOC量の制約を受けることがない。また、バーナ装置10と別体の揮発性ガス供給部60を追加的に設けることで舶用ボイラ1を改造することができるから、従来使用していたバーナ装置10を流用することができる。よって、失火の虞を抑制しつつ、火炉2内で揮発性ガス65を処理可能な舶用ボイラ1を低コストで提供することができる。
According to the above method, since the volatile
上述したように、本開示の幾つかの実施形態では、燃料の燃焼性の低下を抑制しつつ不活性ガスを含む揮発性ガス65を火炉2内で処理することができる。
As described above, in some embodiments of the present disclosure, the
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した幾つかの実施形態では、舶用ボイラ1を補助ボイラとして説明したが、他の実施形態における舶用ボイラ1は、例えば、不図示の過熱器を備え、船舶を推進させる動力として用いられる蒸気を発生させる主ボイラであっても良いし、発電用等の他の用途に用いられるボイラであってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these forms as appropriate.
For example, in some of the above-described embodiments, the
1 舶用ボイラ
2 火炉
3 炉壁部
3A 天井部
3B 底部
3C 側面部
4 蒸発管群
5 水ドラム
6 蒸気ドラム
8 燃焼ガス出口
9 蒸気出口
10 バーナ装置
11 燃料噴射部
11A 内筒
11B 外筒
11C 燃料供給路
12 空気噴射部
12A 一次空気ノズル
12B 二次空気ノズル
12C 一次空気供給路
12D 二次空気供給路
13 筒状体
13A 外周面
13B 内周面
13C 拡径部
14 スワラ
15 羽根
17 一次ベーン
18 二次ベーン
22 原油タンク
24 タンク内上部空間
25 輸送ライン
26 VOCガスライン
27 VOC分離部
29 VOC液化部
32 液化VOCタンク
34 VOCガスライン
35 荷役用タービン
36 カーゴオイルポンプ
37 煙突
50 コントローラ(制御部)
51 CPU(プロセッサ)
52 RAM
53 ROM
54 バス
55 VOCガス流量調整プログラム
57 データベース
60 揮発性ガス供給部
62 バルブ
65 揮発性ガス
70 排ガスセンサ
80 火炎
90 火炎保持領域
100 VOCガス処理システム
200 燃焼空間
1
51 CPU (processor)
52 RAM
53 ROM
54
Claims (8)
前記火炉の炉壁部に設けられ、燃焼用燃料及び燃焼用空気を前記火炉内に噴射するバーナ装置と、
前記火炉の前記炉壁部に前記バーナ装置から離間して設けられ、揮発性有機化合物と不活性ガスとを含む揮発性ガスを前記火炉内に供給する少なくとも一つの揮発性ガス供給部と、
を備える舶用ボイラ。 A furnace
A burner device provided on the furnace wall portion of the furnace, for injecting combustion fuel and combustion air into the furnace,
At least one volatile gas supply unit that is provided in the furnace wall portion of the furnace away from the burner device, and that supplies a volatile gas containing a volatile organic compound and an inert gas into the furnace.
Boiler for ships equipped with.
前記火炉内に前記燃焼用燃料を噴射するための燃料噴射部と、
前記火炉内に前記燃焼用空気を噴射するための空気噴射部と、
前記燃料噴射部及び前記空気噴射部を収納する筒状体と、を含み、
前記揮発性ガス供給部は、
前記筒状体の外周面から離間して設けられている
請求項1に記載の舶用ボイラ。 The burner device is
A fuel injection unit for injecting the combustion fuel into the furnace,
An air injection unit for injecting the combustion air into the furnace,
A tubular body accommodating the fuel injection part and the air injection part,
The volatile gas supply unit,
The marine boiler according to claim 1, wherein the boiler is provided apart from the outer peripheral surface of the tubular body.
請求項2に記載の舶用ボイラ。 The volatile gas supply unit is configured to supply the volatile gas along a direction intersecting an injection direction of the combustion fuel injected from the fuel injection unit. Marine boiler.
請求項1〜3の何れか一項に記載の舶用ボイラ。 The marine boiler according to any one of claims 1 to 3, wherein the volatile gas supply unit is arranged on the same surface of the furnace wall as the surface on which the burner device is arranged.
前記揮発性ガス供給部は、前記バーナ装置による旋回火炎の旋回方向に沿って前記揮発性ガスを供給するように構成される
請求項1〜4の何れか一項に記載の舶用ボイラ。 The burner device includes a swirler for imparting a swirling force to the combustion air injected into the furnace,
The marine boiler according to any one of claims 1 to 4, wherein the volatile gas supply unit is configured to supply the volatile gas along a swirl direction of a swirl flame by the burner device.
前記複数の揮発性ガス供給部の各々は、前記火炉内に供給する前記揮発性ガスの流量を調節するためのバルブを含む
請求項1〜5の何れか一項に記載の舶用ボイラ。 The at least one volatile gas supply unit includes a plurality of volatile gas supply units,
The marine boiler according to claim 1, wherein each of the plurality of volatile gas supply units includes a valve for adjusting a flow rate of the volatile gas supplied into the furnace.
前記排ガスセンサの検出信号に基づき前記バルブの開度を調節するためのコントローラと、
を備える請求項6に記載の舶用ボイラ。 An exhaust gas sensor for detecting the concentration of the volatile gas contained in the exhaust gas discharged from the furnace,
A controller for adjusting the opening of the valve based on the detection signal of the exhaust gas sensor,
The marine boiler according to claim 6, further comprising:
前記炉壁部において前記バーナ装置から離間した位置に揮発性ガス供給部の設置位置を特定するステップと、
特定された前記設置位置に揮発性ガス供給部を設けるステップと、
を備える舶用ボイラの改造方法。 A method for modifying a marine boiler in which a burner device is arranged on a furnace wall portion of a furnace,
Specifying the installation position of the volatile gas supply unit at a position separated from the burner device in the furnace wall,
Providing a volatile gas supply unit at the specified installation position,
A method for remodeling a marine boiler equipped with.
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