JP2024508927A - パージガスを燃焼させるための装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

アンモニア燃料機関（１１２）に燃料供給するアンモニア燃料系（１０８）から生じるパージガスを燃焼させるための装置（１００）および方法であって、装置（１００）は、バーナ（１０４）と、燃料を供給し、それによってバーナ（１０４）に支持火炎を維持するように構成される燃料入口（１１１）と、アンモニア燃料機関（１１２）からパージガスを断続的に受け入れ、バーナ（１０４）にパージガスを供給するように構成され、パージガスがアンモニアおよび不活性ガスの混合物を含む、パージガス入口（１２１）とを備え、バーナ（１０４）は、支持火炎でアンモニアを燃焼させるように構成される、ボイラ系（１０２）を備える。

Description

本開示は、アンモニア燃料機関に燃料供給するアンモニア燃料系から生じるパージガスを燃焼させるための装置およびその方法に関する。

石油またはガスによって動かされる舶用機関が当該技術において周知である。舶用蒸気生産のための石油およびガス焚きボイラも当該技術において周知である。通常、ボイラ運転のための燃料の選定は、舶用機関運転のために選択される燃料に関連してなされる。そのため、舶用機関が石油によって動かされる場合、ボイラもしばしば同様に石油によって動かされる。しかしながら、舶用機関およびボイラは、異なる燃料によって動かされてよい。

今日の舶用機関の大部分に関する１つの欠点が海洋大気汚染、特に、推進力を提供するときに舶用機関から排出される、二酸化炭素（ＣＯ_２）である。ＣＯ_２排出、ならびに他の温室効果ガス排出が環境側面に鑑みて削減されなければならないことが一般に同意されている。解決策として、海運産業において代替燃料が牽引力を得ている。これには、メタノール、水素、アンモニアまたはバイオマテリアルの転換のような燃料を含む。しかしながら、代替燃料を導入することによって、他の問題、例えば他の環境問題が発生し得る。例えば、一部の代替燃料で舶用機関を動かすことによって、それらの燃料から生じるガスは、例えばしばしば、例えば毒性のために大気に直接放出されてはならず、しばしば大気に放出される前に排除される必要がある。この後者は、例えば燃料としてアンモニアが使用されるときに該当する。そのため、代替燃料が従来の燃料と比較して温室効果ガス排出に関して環境にやさしいかもしれないが、克服される必要がある他の問題が更にある。

この問題点の一部に対処する試みで、文書ＣＮ１０９１４０４９６は、パージガス供給パイプラインおよび点火ガス供給パイプラインを含む、熱源としてアンモニアパージガスを使用するボイラ点火装置を開示している。

しかしながら、以下に説明されることになるように、先行技術は、代替燃料を使用すると同時に、有毒ガスが一切、または限られた量しか大気に放出されないことに備えることを可能にする一組の設計基準に適切に対処するより環境にやさしい舶用装置を開示しておらず、特に先行技術は、上記一組の設計基準を満たすことに関して時間とともに簡便的に使用され得る装置全体を提供する仕方を開示していない。

ＣＮ１０９１４０４９６

本開示の目的は、代替燃料を使用すると同時に、有毒ガスが一切、または限られた量しか大気に放出されないことに備えることを可能にする一組の設計基準に適切に対処するより環境にやさしい舶用装置を提供することである。

本目的は、アンモニア燃料機関に燃料供給するアンモニア燃料系から生じるパージガスを燃焼させるための装置によって達成されており、本装置は、
バーナと、
燃料を供給し、それによってバーナに支持火炎を維持するように構成される燃料入口と、
アンモニア燃料系からパージガスを断続的に受け入れ、バーナにパージガスを供給するように構成され、パージガスがアンモニアおよび不活性ガスの混合物を含む、パージガス入口とを備え、
バーナが、支持火炎でアンモニアを燃焼させるように構成される、
ボイラ系を備える。

好ましくは、アンモニア燃料機関は舶用機関である。アンモニア燃料機関は、それが今日使用される大抵の化石燃料、例えば石油およびガスと比較して機関を動かすために環境にやさしい燃料、すなわちアンモニアを使用するので有利である。本装置は、それがアンモニア燃料系から生じるパージガスを大気へ放出する代わりにパージガスを燃焼させるので有利である。パージガスは、制御された方式でまたは緊急事態の結果として、アンモニア燃料機関が燃料をアンモニアから別の燃料に切り替えるときに、またはアンモニア燃料機関が停止するときに発生され得る。この段階では、パージガスは有毒であり、したがって大気に放出されるべきでない。代わりに、パージガス入口が、アンモニア燃料系から生じるパージガスを受け入れ、バーナにパージガスを供給する。バーナで混合物を燃やすことによって、パージガスは、有毒ガスとしての代わりに主に窒素および水から成る燃焼ガスとして大気に放出される。そのため、本装置は、大気に有毒ガスを放出する代わりにバーナでパージガスを燃やすことによって安全機構として作用すると言われてよい。そのため、代替燃料、すなわちアンモニアを使用すると同時に、有毒ガスが一切、または可能な限り大気に放出されないことに備えるより環境にやさしい舶用装置が達成される。

好ましくは、アンモニア燃料機関は、純粋形態のアンモニアで運転している。しかしながら、アンモニアが微量の水を含んでよいことが留意されるべきである。アンモニアが別の燃料、例えばメタノールもしくはエタノールのようなアルコールまたは水素のようなガスと混合されてよいことが更に留意されるべきである。アンモニアを支持火炎で燃焼させるのがあまりに難しければアンモニアを別の燃料と混合することが有利であり得る。

パージガスは、アンモニアおよび不活性ガスの混合物を含んでよい。不活性ガスは窒素でよい。好ましくは、窒素は圧縮窒素である。しかしながら、他の不活性ガスも同様に使用されてよいことが留意されるべきである。アンモニアが別の燃料と混合される場合、パージガスも同様に他の燃料を含むであろうことが更に留意されるべきである。燃料は、最初はパイロット火炎を提供するために供給されてよく、そしてバーナが運転モードで動いているときは、主燃料としても供給されてよい。燃料がパイロット火炎を提供するために供給されるとき、燃料は、主燃料の点火のための小火炎が提供され得るように少量でよい。パイロット火炎は、主燃料として供給されている燃料に点火するためでよい。燃料が主燃料として供給されるとき、燃料は、パイロット火炎を提供するために供給される燃料と比較して大量に供給される。好ましくは、アンモニアを燃焼させるとき、主燃料は、パージガスが支持火炎で燃焼されるように支持火炎として作用している。支持火炎は、アンモニアの完全燃焼を保証するために或るサイズでなければならない。

好ましくは、ボイラは、パージガスを燃焼させるために起動されると、ボイラがフル稼働で動くときに燃料が提供される率と比較して１５～５０％、好ましくは２５～５０％の率で燃料を提供することによって支持火炎が維持され得るという意味で、フル稼働と比較して１５～５０％、好ましくは２５～５０％で動いてよく、それによってバーナがパージガスを燃焼させる目的で起動され、熱を生産するために起動されてフル稼働で動くのではないときにも、バーナに供給されるアンモニアが燃焼されることを確実にする。この文脈では、熱の生産が蒸気の生産、熱水を加熱すること、熱流体を加熱すること、またはボイラに使用される任意の他の媒体を加熱することを指してよいことが留意されてよい。パージガスが典型的に主燃料と比較して点火するのが難しいので、支持火炎は、典型的にパイロット火炎より大きくなければならない。燃料入口およびパージガス入口は、別々の入口でよい。しかしながら、以下に更に述べられることになるが、パージガスがガスも液体も含む場合、液体は、燃料入口によってバーナに供給されてよく、そしてガスは、パージガス入口によってバーナに供給されてよい。

バーナは、蒸気噴霧型または圧力噴霧型のものであってよい。バーナが蒸気噴霧型である場合、燃料が主燃料に点火するためのパイロット燃料を提供するために供給されてよいことが留意されるべきである。バーナが圧力噴霧型である場合、燃料は、典型的に主燃料として供給されるだけである。代わりに、圧力噴霧バーナは、主燃料に点火するように構成される火花点火器を備える。しかしながら、バーナが蒸気噴霧型である場合、燃料は、主燃料に点火するための火花点火器としてパイロット火炎を提供するために供給されてよい。

ボイラ系は、少なくとも第１のモードおよび第２のモードのうちの１つで運転するように構成されてよく、
第１のモードは、熱が生産される熱生産モードであり、
第２のモードは、ボイラが保温されて高速動作の準備ができておりかつ／またはパイロット火炎が維持されるアンモニア安全パージモードである。

第１のモードは、上述した運転モードでよい。第２のモードは準備モードでよく、ボイラは、高速動作の準備ができているまたは高速始動の準備ができている。第１および第２のモードでは、バーナはアクティブバーナでよい。用語「アクティブバーナ」によって、ここでは機関の停止がいつでも起こり得るので、いつでもパージガス入口を介してパージガスを受け入れる準備ができているバーナが意味される。バーナがアクティブバーナであれば、バーナは、運転モードにまたは、パージガスを受け入れる準備ができている、準備モードにある。

開示されるボイラ系は、より柔軟なボイラ系が達成されることに備える。より柔軟なボイラ系を有することによって、単にバーナの主目的、すなわち、熱を生産することより多くの仕方でボイラ系を使用することが可能である。ボイラ系は、そのためパージガスを燃焼させるようにも構成されてよい。異なるモード間の切替えにより、従来のバーナ、例えば石油焚きバーナまたはガス焚きバーナが熱を生産するためにもパージガスを燃焼させるためにも使用され得ることに備える。しかしながら、バーナが２つのモードより多くで運転するように構成されてよいことが留意されるべきである。

ボイラ系は、第１のモードの少なくとも第１のサブモードおよび第２のサブモードのうちの１つで運転するように構成されてよく、第１のサブモードでは、熱生産のために主火炎がバーナに維持され、かつパージガスはバーナに供給されず、第２のサブモードでは、熱生産のために主火炎がバーナに維持され、かつパージガスがバーナに供給されて、支持火炎として作用する主火炎でアンモニアが燃焼される。

第１のモードの第１のサブモードは、主燃料から熱を生産するように構成されてよい。第１のモードの第２のサブモードは、主燃料およびパージガスから熱を生産し、それによってパージガスを燃焼させるように構成されてよい。

ボイラ系は、まずパイロット火炎に点火し次いでパイロット火炎から支持火炎に点火することによって支持火炎に点火する、またはパイロット火炎が維持される場合、直接パイロット火炎から支持火炎に点火するように、およびバーナにパージガスを供給して支持火炎でアンモニアを燃焼させるように構成されてよい。

好ましくは、それぞれの入口は、１つまたは複数のバルブによって制御されてよい。１つまたは複数のバルブは、少なくとも２つのモード間のならびに／または第１のモードの第１および第２のサブモード間の切替えが可能でよいように燃料入口およびパージガス入口を開閉するように構成されてよい。１つまたは複数のバルブは、燃料入口を独立して開閉しかつパージガス入口を独立して開閉するように構成されてよい。

燃料入口は、燃料供給ラインを介して燃料源に接続されてよく、燃料源は、液化天然ガス（ＬＮＧ）、留出油および残渣燃料から成る群から選択される燃料を供給するように構成されてよい。これには、例えばディーゼル、舶用軽油（ＭＧＯ）、超低硫黄燃料油（ＶＬＳＦＯ）、重質燃料油（ＨＦＯ）を含んでよい。燃料は、バイオ燃料でもよい。アンモニア、水素およびメタノールなど、他の種類の燃料も同様に燃料として使用されてよいことが留意されるべきである。燃料が２種類の燃料を含んでよいことが留意されるべきである。２種類の燃料は、互いと予備混合されて同じ燃料源から供給されてよく、または別々に保たれて２つの異なる燃料源から供給されてよい。燃料源は、例えばタンクでよい。燃料が２種類の燃料を含み、２つの異なる燃料源から供給される場合、それらは、各々それぞれの燃料タンクからバーナへの１つの供給ラインを有してよいが、しかしそれらは共有してもよい。２種類の燃料が各々供給ラインを持つ２つの異なる燃料源から供給される場合、それらは、各々燃料入口も有してよく、または代替的に、２つの異なる燃料源からの燃料が共通の入口を介してバーナへ投入され得るように２つの異なる供給ラインに接続される１つの燃料入口がある。他方の燃料源は、液化天然ガス（ＬＮＧ）、留出油および残渣燃料から成る群から選択される燃料を供給するように構成されてよい。これには、例えばディーゼル、舶用軽油（ＭＧＯ）、超低硫黄燃料油（ＶＬＳＦＯ）、重質燃料油（ＨＦＯ）を含んでよい。燃料は、バイオ燃料でもよい。アンモニア、水素およびメタノールなど、他の種類の燃料も同様に燃料として使用されてよいことが留意されるべきである。

本装置は、アンモニア燃料系を更に備えてよく、アンモニア燃料系は、
アンモニアを貯蔵するためのアンモニア燃料源と、
燃料供給系と、
アンモニア燃料機関と、
不活性ガスを含有し、かつアンモニア燃料系の部分を通して不活性ガスをフラッシュすることによってアンモニア燃料系の部分からパージガス入口にアンモニアをパージするように構成されるパージ源とを備える。

これは、それがアンモニア燃料系の管路に不要な燃料がないことを保証するので有利である。そのため、アンモニア燃料機関が燃料を切り替えるまたは停止するとき、前述したように、大気に放出されるべきでもアンモニア燃料源に戻して供給されるべきでもないアンモニアが管路にあり得る。アンモニア燃料系のそれらの部分を通して不活性ガスをフラッシュすることによって、管路に残され得るアンモニアは、アンモニア燃料系から押し出されて、アンモニアおよび不活性ガスの混合物を形成し、この混合物がボイラ系に向けて導かれてよい。混合物は、例えばアンモニアおよび不活性ガスの混合物が気液相の混合物でもあり得ることを考慮に入れるために蒸発器および／または分離器を介して導かれてよい。不活性ガスによってアンモニア燃料系からアンモニアを押し出すことにより、多かれ少なかれ全てのアンモニアがアンモニア燃料系から放出されることに備える。それによって、より安全かつ環境にやさしい装置が達成される。

アンモニアは、アンモニア燃料系の部分からパージされてよい。好ましくは、アンモニアは、それが機関に近い部分内で汚れたアンモニアであり得、汚れたアンモニアをアンモニア燃料源に戻して混合することは回避されるべきであるので、機関に近い部分からパージされてよい。

好ましくは、アンモニア燃料系から押し出されるアンモニアは、アンモニア燃料系内の他の部分に追いやるのでなく、系から押し出すことができるべきである。アンモニア燃料系は、アンモニア燃料系からアンモニアが押し出されているときにアンモニアの流れを制御するように構成される１つまたは複数のバルブを備えてよい。

本装置は、パージされる必要がないアンモニアを処理する燃料バルブトレインおよび再循環を更に備えてよい。これは、例えば典型的に燃料タンクに比較的近いアンモニア燃料系の部分に存在するアンモニアであり得る。そのようなアンモニアは、典型的にあまり多くの汚れおよび水を取り込んでおらず、典型的に燃料タンクに戻されてよい。

アンモニアおよび不活性ガスの混合物は、気体アンモニア、液体アンモニアおよび不活性ガスを含んでよい。

本装置は、液体アンモニアを気体アンモニアへ蒸発させ、それによってバーナに供給されることになるアンモニアおよび不活性ガスの気体混合物を提供するように構成される蒸発器を更に備えてよい。混合物が液体アンモニアも気体アンモニアも含むことは、典型的にバーナにとって最適でない。そのため、バーナは、典型的に液体か気体かを必要とするが、典型的に両方の混合物では十分に機能しない。したがって、混合物が液体も気体も含み得る場合、それは、液体または気体のいずれか一方に変換される必要があり得る。本装置に蒸発器を導入することによって、バーナに供給されるパージがパージガスを含み得るだけであるように液体アンモニアを気体アンモニアに蒸発させることが可能でよい。そのため、蒸発器は、それが気体パージだけがバーナによって受け入れられることに備えるという点で有利でよい。好ましくは、蒸発器は、パージガスがパージガス入口に供給される前に蒸発器に供給されるように配置される。

本装置は、気体アンモニアおよび不活性ガスから液体アンモニアを分離し、それによってバーナに供給されることになるアンモニアおよび不活性ガスの気体混合物を提供するように構成される分離器を更にまたは代替的に備えてよい。本装置に分離器を導入することによって、バーナに供給されるパージがパージガスを含み得るだけであるように気体アンモニアおよび不活性ガスから液体アンモニアを分離することが可能でよい。分離器は、気液分離器、典型的に出口にデミスタを持つドラムまたはタンクでよい。パージの液相は、液相が液体主燃料と混合されるように主燃料供給系に接続されてよい。本装置が蒸発器も分離器も、またはそれらの一方だけを備えてよいことが留意されるべきである。

蒸発器は、例えば分離器において液相の大部分が除去されたパージガスがパージガス入口に供給される前に蒸発器に供給されるように分離器の下流に配置されてよい。

バーナは、少なくとも２つの異なる燃料を１つずつまたは同時に燃やすように構成される多種燃料バーナでよい。これは、２つ以上の燃料がバーナを動かすようにまたはバーナによって燃やされるように構成されてよいという点で有利である。多種燃料バーナは、少なくとも２つの異なる燃料、好ましくは２つの異なる液体燃料を、好ましくは１つずつ燃やすように構成されてよい。多種燃料バーナは、１つまたは複数の気体燃料を燃やすことと組み合わせて１つまたは複数の液体燃料を燃やすように構成されてよく、１つまたは複数の気体燃料が、好ましくは気体燃料が１つずつ燃やされるのと同時に１つまたは複数の液体燃料が、好ましくは液体燃料が１つずつ燃やされる。

本装置は、液体アンモニアが燃料と混合されるように燃料供給ラインに液体アンモニア接続を介して接続されている液体アンモニア入口を更に備えてよい。これは、本装置が分離器および／または蒸発器を備える場合に有利であり得る。これに該当する場合、パージガスから分離される液体アンモニアは、燃料と混合されて、パージガス混合物と比較して異なる混合物で、更にバーナに達するように構成されてよい。

本装置は、バーナに燃焼空気を提供するように構成される燃焼ファンを更に備えてよい。燃焼ファンは、予め設定された要件に基づいて、特定量の燃焼空気を供給するように構成されてよい。好ましくは、ボイラ系において燃料より１０～１５％多くの燃焼空気があるべきである。この燃焼空気の比率は、典型的に燃料の、同様にパージガスの完全燃焼を有するために必要とされる。燃焼が完全でなければ、それは、求められるより高い酸化炭素ＣＯ含有量で汚れた炉および黒い排気ガスに至り得る。

本装置は、アンモニア燃料系からバーナに供給されているパージガスの流れを制御するように構成されるガスバルブトレインを更に備えてよい。

燃焼ファンは、バーナにパージガスを導くように更にまたは代替的に構成されてよい。燃焼ファンは、パージガス入口を備えてよく、燃焼ファンは、パージガスを燃焼空気と混合するようにならびにバーナにパージガスおよび燃焼空気の混合物を提供するように構成されてよい。

燃焼ファンがバーナにパージガスを導くように構成される場合、ガスバルブトレインは本装置から除外されてよい。代わりに、燃焼ファンは、アンモニア燃料系からバーナに供給されているパージガスの流れを制御しかつ導くように配置されてよい。燃焼ファンにおいて、パージガスが燃焼空気と混合されてよい。混合物はバーナに導かれてよく、混合物は支持火炎で燃焼されてよい。しかしながら、本装置がパージガスを導くための燃焼ファンもガスバルブトレインも備えてよいことが留意されるべきである。燃焼ファンは、パージガスのために設計されてよい。燃焼ファンに備えられるパージガス入口は、燃焼空気との最適混合を保証してよい。加えて、燃焼ファンは、パージガスの逆流を防止するように配置されてよい。

更に、本装置が蒸発器および／または分離器を備える場合、燃焼ファンは、好ましくは蒸発器および／または分離器の下流に配置される。

上述の目的は、アンモニア燃料機関に燃料供給するアンモニア燃料系から生じるパージガスを燃焼させるための方法によっても達成されており、本方法は、
ボイラ系に備えられるバーナに支持火炎を維持するステップであって、支持火炎が燃料入口によって供給される燃料によって維持される、ステップと、
パージガスを断続的に供給するステップであって、パージガスがパージガス入口によってアンモニア燃料系からバーナに供給され、パージガスがアンモニアおよび不活性ガスの混合物を含む、ステップと、
支持火炎でバーナにおけるアンモニアを燃焼させるステップとを含む。

そのため、本方法は、アンモニアが燃焼される前にバーナにアンモニア燃料系からパージガスを受け入れるステップを含む。

本方法によれば、ボイラ系は、少なくとも第１のモードおよび第２のモードのうちの１つで運転するように構成されてよく、
第１のモードは、熱が生産される熱生産モードであり、
第２のモードは、ボイラが保温されて高速動作の準備ができておりかつ／またはパイロット火炎が維持されるアンモニア安全パージモードである。

本装置に関して上述した更に異なる好適な実施形態は、本方法に等しく適用可能である。

本装置は、好ましくは船上に配置される。本方法は、好ましくは船上で行われる。しかしながら、本装置も本方法も、船上で使用されるように限定されないことが留意されてよい。本装置および本方法は、機関およびボイラが互いの近くに位置する他の用途のために有用であり得る。これは、例えば、船とは別の、他の海洋用途で該当し得る。それは、例えば石油またはガスのための掘削のために使用される種類のプラットフォームなどの、プラットフォームでよい。本装置および方法は、陸上ベースの用途のためにも有用であり得る。本装置および方法は、例えば伐採または採鉱用途のために使用されてよい。

一般に、請求項に使用される全ての用語は、本明細書に別途明示的に定義されない限り、当該技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈されることになる。「ａ／ａｎ／ｔｈｅ［要素、装置、部品、手段、ステップ等］」への全ての言及は、別途明示的に述べられない限り、上記要素、装置、部品、手段、ステップ等の少なくとも１つの例に言及しているとして公然と解釈されることになる。本明細書に開示されるいずれの方法のステップも、明示的に述べられない限り、開示される厳密な順に行われる必要はない。

本開示の上記の他に、追加の目的、特徴および利点は、同様の要素に対して同じ参照番号が使用されることになる、添付の図面を参照しつつ、本開示の好適な実施形態の以下の例示的かつ非限定的な詳細な説明を通してより良好に理解されるであろう。

アンモニア燃料機関から生じるパージガスを燃焼させるための装置を示す図である。 アンモニア燃料機関から生じるパージガスを燃焼させるための方法を例示するフローチャートである。

本開示は、ここで、本開示の現在好適な実施形態が図示される、添付の図面を参照しつつ以下により完全に記載されることになる。本開示は、しかしながら、多くの異なる形態に具現化されてよく、本明細書に明らかにされる実施形態に限定されるとして解釈されるべきでなく、むしろ、これらの実施形態は、徹底性および完全性のために提供され、当業者に本開示の範囲を十分に伝える。

図１を参照して、アンモニア燃料機関１１２に燃料供給するアンモニア燃料系１０８から生じるパージガスを燃焼させるための装置１００が開示される。装置１００は、ボイラ系１０２およびアンモニア燃料系１０８を備える。アンモニア燃料系１０８は、アンモニア燃料機関１１２を備える。

パージガスは、制御された方式でまたは緊急事態の結果として、アンモニア燃料機関１１２が燃料をアンモニアから別の燃料に切り替えるときに、またはアンモニア燃料機関１１２が停止するときに発生され得る。この段階では、パージガスは有毒であり、したがって大気に放出されるべきでない。パージガスは、典型的にアンモニアおよびアンモニアをアンモニア燃料系１０８からパージするために使用される不活性ガスの混合物である。アンモニアは、液体アンモニア、気体アンモニアまたはその混合物でよい。不活性ガスは窒素でよい。不活性ガスが任意の他の不活性ガスでもよいことが留意されるべきである。

ボイラ系１０２は、バーナ１０４、燃料入口１１１およびパージガス入口１２１を備える。バーナ１０４は、アンモニア燃料系１０８から生じるパージガスを燃やすように構成される。換言すれば、バーナ１０４は、パージガス内のアンモニアを燃焼させるように構成される。バーナ１０４は、２つの異なる燃料を１つずつまたは同時に燃やすように構成される多種燃料バーナでよい。バーナ１０４は、圧力噴霧型でよい。バーナ１０４は、代替的に蒸気噴霧型でよい。

燃料入口１１１は、燃料を供給し、それによってバーナ１０４に支持火炎を維持するように構成される。燃料入口１１１は、典型的に連続的に、少なくともそれが支持火炎を維持することが可能であるという意味で連続的に燃料を供給するように構成される。燃料は、最初はパイロット火炎を提供するために供給されてよく、そしてバーナが運転モードで動いているときは、主燃料としても供給されてよい。主燃料は、パージガスが支持火炎で燃焼され得るように支持火炎として作用していてよい。

パージガス入口１２１は、好ましくは燃料入口１１１から分離される。パージガス入口１２１は、アンモニア燃料系１０８からパージガスを断続的に受け入れ、バーナ１０４にパージガスを供給するように構成される。パージガスは、パージガス配管１２３を介してアンモニア燃料系１０８からパージガス入口１２１に供給されてよい。配管１２３は、特にパージが気相である配管１２３の部分に対しては、二重壁型でよい。

燃料入口１１１は、燃料供給ライン１１３を介して燃料源１１５、例えば燃料タンクに接続されてよい。燃料源１１５は、燃料入口１１１を介して、バーナ１０４に燃料を供給するように構成される。燃料は、液化天然ガス（ＬＮＧ）、留出油および残渣燃料でよい。これには、例えばディーゼル、舶用軽油（ＭＧＯ）、超低硫黄燃料油（ＶＬＳＦＯ）、重質燃料油（ＨＦＯ）を含んでよい。燃料は、バイオ燃料でもよい。しかしながら、主燃料が他の燃料でもよいことが留意されるべきである。燃料は、１つまたは複数の種類の燃料を含んでよい。燃料が２種類以上の燃料を含む場合、燃料入口１１１は、２つ以上の燃料源に接続されてよい。そのため、燃料が２種類の燃料を含む場合、一方の燃料種は燃料源１１５から供給されてよく、そして他方の燃料種は他の１つの燃料源１３５から供給されてよい。典型的に、燃料は、専ら１つずつバーナ１０４に供給される。典型的に、燃料供給ライン１１３は、図１に例示されるように、異なる燃料が、異なる時間であるが、同じ入口１１１を利用して１つずつ提供されるという点で動作される。１つの考え得る組合せは、入口１１１に燃料供給ライン１１３を介して液体燃料を提供すること、および燃焼ファン１２０を介してなど、別個のガス入口を介してガスを同時に提供することである。燃焼ファン１２０などの別個のガス入口を介して提供されるガスはパージガスでよく、および／またはそれは、パージ運転から生じるのではない気体燃料でよい。

しかしながら、図１に例示されるような燃料供給ライン１１３は、そう所望されるのであれば、燃料供給ライン１１３において２種類の燃料を混合するために使用されてよく、他方の燃料が他の１つの燃料供給ライン１３３によって燃料供給ライン１１３に供給されてよく、その結果、混合物が燃料入口１１１を介してバーナ１０４に供給される。しかしながら、例示されないが、２種類の燃料は、２つの異なる供給ラインを介して２つの異なる燃料入口によってバーナ１０４に供給されてよい。そのため、装置１００は、燃料供給ライン１１３とは別に配置されている追加の供給ラインを備えてよく、追加の供給ラインは、他方の燃料源１３５からバーナ１０４に他方の燃料を供給するように配置されてよい。他方の燃料は、燃料に関して上に掲載された燃料のいずれでもよい。好ましくは、燃料が２種類の燃料を含む場合、一方の種類は液体燃料でよく、他方の種類は気体燃料でよい。

図２を参照して、アンモニア燃料機関１１２に燃料供給するアンモニア燃料系１０８から生じるパージガスの燃焼のための方法２００を例示するフローチャート２００が例として示される。ボイラ系１０２は、第１のモード２０１で運転するように構成される。ボイラ系１０２は、第２のモード２１１で運転するように構成される。ボイラ系１０２は、第１のモード２０１および第２のモード２１１とは別のモードで運転するように構成されてよい。第１のモード２０１は、熱が生産される熱生産モードでよい。この文脈では、熱の生産が蒸気の生産、熱水を加熱すること、熱流体を加熱すること、またはボイラに使用される任意の他の媒体を加熱することを指してよいことが留意されてよい。第２のモード２１１は、ボイラ１０６が保温されて高速動作の準備ができておりかつ／またはパイロット火炎が維持されてよいアンモニア安全パージモードでよい。ボイラ１０６は、ボイラ系１０２に備えられる。第２のモード２１１では、ボイラは、高速動作の準備ができていてまたは高速始動の準備ができていてよい。

ボイラ系１０２は、第１のモード２０１の第１のサブモード２０１ａおよび第２のサブモード２０１ｂで運転するように構成されてよい。第１のサブモード２０１ａでは、熱生産のために主火炎がバーナ１０４に維持され、かつパージガスはバーナ１０４に供給されない。第１のサブモード２０１ａは、燃料入口１１１によってバーナ１０４に供給される燃料から熱を生産するように構成される。第１のモード２０１の第２のサブモード２０１ｂは、主燃料およびパージガスから熱を生産するように構成され、パージガスはパージガス入口１２１によって供給される。そのため、第２のサブモード２０１ｂでは、熱生産のために主火炎がバーナ１０４に維持され、かつパージガスがバーナ１０４に供給される。アンモニアは、支持火炎として作用する主火炎で燃焼される。

ボイラ系１０２は、まずパイロット火炎またはパイロット火花に点火し次いでパイロット火炎から支持火炎に点火することによって支持火炎に点火するように構成される。ボイラ系１０２は、パイロット火炎が維持される場合、直接パイロット火炎から支持火炎に点火するように、およびバーナ１０４にパージガスを供給して支持火炎でアンモニアを燃焼させるように構成される。

そのため、第１のモードも第２のモードも、異なる出発点であるがアンモニアを燃焼させるように構成される。

図１に戻って参照すると、アンモニア燃料系１０８は、アンモニア燃料源１５５、燃料供給系１１０およびアンモニア燃料機関１１２を備える。アンモニア燃料系１０８は、パージ源１６５を備えてよい。アンモニア燃料源１５５はアンモニアタンクでよく、アンモニア燃料機関１１２に供給される前のアンモニアを貯蔵するように構成される。燃料供給系１１０は、アンモニア燃料系１０８内でアンモニアを供給するように構成される。アンモニア燃料機関１１２は、アンモニア燃料源１５５から供給されるアンモニアによって動かされるように構成される。

パージ源１６５は、典型的に不活性ガスを含有するガスタンクである。パージ源１６５からの不活性ガスは、アンモニア燃料系１０８を通して不活性ガスをフラッシュすることによってアンモニア燃料系１０８からパージガス入口１２１にアンモニアをパージするように構成される。装置１００は、アンモニア燃料系１０８からバーナ１０４に供給されているパージガスの流れを制御するように構成されるガスバルブトレイン１１８を備えてよい。上述したように、パージガスは、アンモニアおよび不活性ガスの混合物である。アンモニアは、液体アンモニア、気体アンモニアまたはその混合物でよい。アンモニアが気体アンモニアおよび液体アンモニアの混合物である場合、パージガスは気体および液体の混合物である。バーナ１０４に供給されるパージガスはガス形態であるべきであり、したがって液体は、バーナ１０４に供給される前にパージガスから除去されなければならない。

装置１００は、混合物に存在すれば、液体アンモニアを気体アンモニアへ蒸発させるように構成される蒸発器１１４を備えてよい。液体アンモニアを気体アンモニアへ蒸発させることによって、アンモニアおよび不活性ガスの気体混合物がバーナ１０４に供給されてよい。蒸発器１１４は、ボイラ系１０２とアンモニア燃料系１０８との間で、パージガス配管１２３内に配置されてよい。

装置１００は、混合物に存在すれば、気体アンモニアおよび不活性ガスから液体アンモニアを分離するように構成される分離器１１６を更にまたは代替的に備えてよい。気体アンモニアおよび不活性ガスから液体アンモニアを分離することによって、アンモニアおよび不活性ガスの気体混合物がバーナ１０４に供給されてよい。分離器１１６は、ボイラ系１０２とアンモニア燃料系１０８との間で、パージガス配管１２３内に配置されてよい。

装置１００が蒸発器１１４も分離器１１６も、または蒸発器１１４および分離器１１６の一方だけを備えてよいことが留意されるべきである。

装置１００は、液体アンモニア入口１４１を備えてよい。液体アンモニア入口１４１は、液体アンモニア配管１４３を介して燃料配管１３３に接続されてよい。液体アンモニア入口１４１は、液体アンモニアが燃料配管１３３に配置される燃料と混合されてよいように蒸発器１１４および／または分離器１１６から燃料配管１３３に液体アンモニアを供給するように構成されてよい。そのため、液体アンモニアは、燃料との混合物としてバーナ１０４に供給されてよい。

装置１００は、燃焼ファン１２０を備えてよい。燃焼ファン１２０は、アンモニアの燃焼のためにバーナ１０４に空気を提供するように構成されてよい。燃焼ファン１２０は、予め設定された要件に基づいて、特定量の空気を供給するように構成されてよい。燃焼ファン１２０は、バーナ１０４にパージガスを導くように更にまたは代替的に構成されてよい。燃焼ファンは、バーナにパージガスを導くように更にまたは代替的に構成されてよい。燃焼ファン１２０は、パージガス入口１２１を備えてよく、燃焼ファン１２０は、パージガスを燃焼空気と混合するように構成されてよい。燃焼ファン１２０は、バーナ１０４にパージガスおよび燃焼空気の混合物を導くように更に配置されてよい。当業者は、本開示が上記した好適な実施形態に決して限定されないことを認識する。それどころか、添付の請求項の範囲内で多くの修正および変更が可能である。

１００ 装置
１０２ ボイラ系
１０４ バーナ
１０６ ボイラ
１０８ アンモニア燃料系
１１０ 燃料供給系
１１１ 燃料入口
１１２ アンモニア燃料機関
１１３ 燃料供給ライン
１１４ 蒸発器
１１５ 燃料源
１１６ 分離器
１１８ ガスバルブトレイン
１２０ 燃焼ファン
１２１ パージガス入口
１２３ パージガス配管
１３３ 燃料供給ライン
１３５ 燃料源
１４１ 液体アンモニア入口
１４３ 液体アンモニア配管
１５５ アンモニア燃料源
１６５ パージ源

Claims (14)

1. アンモニア燃料機関（１１２）に燃料供給するアンモニア燃料系（１０８）から生じるパージガスを燃焼させるための装置（１００）であって、
   バーナ（１０４）と、
   燃料を供給し、それによって前記バーナ（１０４）に支持火炎を維持するように構成される燃料入口（１１１）と、
   前記アンモニア燃料系（１０８）からパージガスを断続的に受け入れ、前記バーナ（１０４）に前記パージガスを供給するように構成され、前記パージガスがアンモニアおよび不活性ガスの混合物を含む、パージガス入口（１２１）と
   を備えるボイラ系（１０２）を備え、
   前記バーナ（１０４）が、前記支持火炎で前記アンモニアを燃焼させるように構成される、装置（１００）。
2. 前記ボイラ系（１０２）が、少なくとも第１のモード（２０１）および第２のモード（２１１）のうちの１つで運転するように構成され、
   前記第１のモード（２０１）が、熱が生産される熱生産モードであり、
   前記第２のモード（２１１）が、ボイラ（１０６）が保温されて高速動作の準備ができておりかつ／またはパイロット火炎が維持されるアンモニア安全パージモードである、請求項１に記載の装置（１００）。
3. 前記ボイラ系（１０２）が、前記第１のモード（２０１）の少なくとも第１のサブモード（２０１ａ）および第２のサブモード（２０１ｂ）のうちの１つで運転するように構成され、前記第１のサブモード（２０１ａ）では、熱生産のために主火炎が前記バーナ（１０４）に維持され、かつパージガスは前記バーナ（１０４）に供給されず、前記第２のサブモード（２０１ｂ）では、熱生産のために前記主火炎が前記バーナ（１０４）に維持され、かつパージガスが前記バーナ（１０４）に供給されて、前記支持火炎として作用する前記主火炎で前記アンモニアが燃焼される、請求項２に記載の装置（１００）。
4. 前記ボイラ系（１０２）が、
   まずパイロット火炎に点火し次いで前記パイロット火炎から支持火炎に点火することによって前記支持火炎に点火する、またはパイロット火炎が維持される場合、直接前記パイロット火炎から前記支持火炎に点火するように、および
   前記バーナ（１０４）にパージガスを供給して前記支持火炎で前記アンモニアを燃焼させるように構成される、請求項２または３に記載の装置（１００）。
5. 前記燃料入口（１１１）が燃料供給ライン（１１３、１３３）を介して燃料源（１１５、１３５）に接続され、前記燃料源（１１５、１３５）が、液化天然ガス（ＬＮＧ）、留出油および残渣燃料から成る群から選択される前記燃料を供給するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置（１００）。
6. 前記アンモニア燃料系（１０８）を更に備え、前記アンモニア燃料系（１０８）が、
   アンモニアを貯蔵するためのアンモニア燃料源（１５５）と、
   燃料供給系（１１０）と、
   前記アンモニア燃料機関（１１２）と、
   前記不活性ガスを含有し、かつ前記アンモニア燃料系（１０８）を通して前記不活性ガスをフラッシュすることによって前記アンモニア燃料系（１０８）から前記パージガス入口（１２１）にアンモニアをパージするように構成されるパージ源（１６５）とを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置（１００）。
7. 前記アンモニアおよび不活性ガスの混合物が気体アンモニア、液体アンモニアおよび不活性ガスを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置（１００）。
8. 前記装置（１００）が、液体アンモニアを気体アンモニアへ蒸発させ、それによって前記バーナ（１０４）に供給されることになるアンモニアおよび不活性ガスの気体混合物を提供するように構成される蒸発器（１１４）を更に備える、請求項７に記載の装置（１００）。
9. 前記装置（１００）が、前記気体アンモニアおよび不活性ガスから前記液体アンモニアを分離し、それによって前記バーナ（１０４）に供給されることになるアンモニアおよび不活性ガスの気体混合物を提供するように構成される分離器（１１６）を更に備える、請求項７または８に記載の装置（１００）。
10. 前記バーナ（１０４）が、
    少なくとも２つの異なる燃料、好ましくは２つの異なる液体燃料を、好ましくは１つずつ燃やすように、または
    １つもしくは複数の気体燃料を燃やすことと組み合わせて１つもしくは複数の液体燃料を燃やし、前記１つもしくは複数の気体燃料が、好ましくは気体燃料が１つずつ燃やされるのと同時に前記１つもしくは複数の液体燃料が、好ましくは液体燃料が１つずつ燃やされるように
    構成される多種燃料バーナである、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置（１００）。
11. 燃焼ファン（１２０）を更に備え、前記燃焼ファン（１２０）が前記パージガス入口（１２１）を備え、前記燃焼ファン（１２０）が、前記パージガスを燃焼空気と混合するようにならびに前記バーナ（１０４）に前記パージガスおよび燃焼空気の混合物を提供するように構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置（１００）。
12. 前記不活性ガスが窒素である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置（１００）。
13. アンモニア燃料機関（１１２）に燃料供給するアンモニア燃料系（１０８）から生じるパージガスを燃焼させるための方法（２００）であって、
    ボイラ系（１０２）に備えられるバーナ（１０４）に支持火炎を維持するステップであって、前記支持火炎が燃料入口（１１１）によって供給される燃料によって維持される、ステップと、
    前記パージガスを断続的に供給するステップであって、前記パージガスがパージガス入口（１２１）によって前記アンモニア燃料系（１０８）から前記バーナ（１０４）に供給され、前記パージガスがアンモニアおよび不活性ガスの混合物を含む、ステップと、
    前記支持火炎で前記バーナ（１０４）における前記アンモニアを燃焼させるステップとを含む、方法（２００）。
14. 前記ボイラ系（１０２）が、少なくとも第１のモード（２０１）および第２のモード（２１１）のうちの１つで運転するように構成され、
    前記第１のモード（２０１）が、熱が生産される熱生産モードであり、
    前記第２のモード（２１１）が、ボイラが保温されて高速動作の準備ができておりかつ／またはパイロット火炎が維持されるアンモニア安全パージモードである、請求項１３に記載の方法（２００）。

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