JP2024524095A - パージされたアルコール系燃料を取り扱う装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

アルコール燃料エンジン（１１２）に燃料を供給するように構成されたアルコール燃料システム（１０８）から生じるパージされたアルコールベースの燃料を取り扱うための装置（１００）及び方法であって、バーナー（１０４）と、燃料を選択的に供給し、それによりボイラーシステム（１０２）内で熱および／または蒸気を生成するためにバーナー（１０４）内の一次火炎を選択的に維持するように構成された燃料入口（１１１）とを備えたボイラーシステム（１０２）と、不活性ガスを使用してアルコール燃料システム（１０８）からパージされるパージ混合物を受容するように構成されたパージ接続部（１４０）であって、パージ混合物が不活性ガスとパージされたアルコールベースの燃料との混合物である、パージ接続部（１４０）と、気液分離器（１４１）と、を含む、装置（１００）及び方法。

Description

本発明は、アルコール燃料エンジンに燃料を供給するように構成されたアルコール燃料システムから生じるパージされたアルコールベースの燃料を取り扱うための装置に関する。

本発明はまた、アルコール燃料エンジンに燃料を供給するように構成されたアルコール燃料システムから生じるパージされたアルコールベースの燃料を取り扱う方法にも関する。

石油またはガスを動力源とする船舶用エンジンは当技術分野でよく知られている。海洋蒸気生成用の石油およびガス燃焼ボイラーも当技術分野ではよく知られている。通常、ボイラー動作用の燃料の選択は、船舶エンジン動作用に選択される燃料に関連して行われる。したがって、船舶用エンジンが石油で駆動される場合、ボイラーも同様に石油で駆動されることがよくある。しかしながら、船舶用エンジンおよびボイラーは異なる燃料で駆動され得る。

今日のほとんどの船舶用エンジンの欠点の１つは、海洋大気汚染、特に推進力を供給する際に船舶用エンジンから排出される二酸化炭素（ＣＯ_２）である。環境面を考慮すると、ＣＯ_２排出量やその他の温室効果ガス排出量を削減する必要があることに一般的に同意される。解決策として、代替燃料が海洋産業で注目を集めている。これには、メタノール、水素、アンモニアなどの燃料、または生体材料の変換が含まれる。しかしながら、代替燃料の導入により、別の問題が発生する可能性がある。

しかしながら、メタノールを燃料とする船舶用エンジンの燃焼により、ＮＯｘ排出物、すなわち窒素酸化物および二酸化窒素排出物が発生する可能性があることが判明した。この問題に対処するには、メタノールを水と混合すると、エンジン内の燃焼温度が低下し、それによってＮＯｘの量が減少する。

しかしながら、これにより別の問題が発生する。そうしないと、メタノール燃料の船舶エンジンが停止すると、エンジン内およびエンジンに近い燃料システム内のメタノールがメタノールタンクに戻される。特許第６，２６２，０７６号公報（特許文献１）には、そのようなセットアップの変形例が開示されている。メタノールは、排出タンクに排出またはパージされ得る。ドレン中のメタノールはメタノール燃料タンクに戻され得る。

しかし、メタノールが水と混合されている場合、これは困難になる。

したがって、代替燃料は従来の燃料と比較して温室効果ガス排出に関してより環境に優しい可能性があるが、克服する必要がある他の問題が依然として存在する。

特許第６，２６２，０７６号公報

本発明の目的は、代替燃料の効率的な使用を可能にする一連の設計基準に適切に対処する構成を提供することである。

この目的は、アルコール燃料エンジンに燃料を供給するように構成されたアルコール燃料システムから生じるパージされたアルコールベースの燃料を取り扱うための装置によって達成される。当該装置は、
バーナー、および
燃料を選択的に供給し、それによってボイラーシステム内で熱および／または蒸気を生成するためにバーナー内の一次火炎を選択的に維持するように構成された燃料入口、
を備えたボイラーシステムと、
不活性ガスを使用してアルコール燃料システムからパージされるパージ混合物を受容するように構成されたパージ接続部であって、前記パージ混合物が、不活性ガスとパージされたアルコールベースの燃料との混合物を含む、パージ接続部と、
気液分離器と、
を含んでなり、
当該装置は、選択的に、
ボイラーシステムが高温状態にあり、パージ混合物を受領して燃焼する準備ができている場合、パージ混合物の少なくとも蒸気相をパージ接続部からボイラーシステムの蒸気相パージ混合物入口に導き、蒸気相パージ混合物入口は、アルコール燃料システムからパージ混合物の蒸気相を断続的に受け取り、パージ混合物の蒸気相をバーナーに供給するように構成され、バーナーは、パージ混合物の蒸気相を燃焼するように構成され、
或いは、
パージ混合物をパージ接続部から気液分離器に導き、パージ混合物を蒸気相と液相に分離し、その後、ボイラーシステムが高温状態になり、パージ混合物の液相を受領して燃焼する準備が整うまで、液相は気液分離器および／または別のタンクに保管されるように構成されている。

好ましくは、アルコール燃料エンジンは船舶用エンジンである。アルコール燃料エンジンは、今日使用されているほとんどの化石燃料、すなわち、オイルとガスと比較して、より環境に優しい燃料、つまりアルコールをエンジンの動力として使用するため有利である。好ましくは、アルコールはメタノールである。

この装置は、アルコール燃料システムから生じるパージ混合物を効率的かつ環境に優しく処理できるので有利である。パージ混合物は、アルコール燃料エンジンが燃料をアルコールから別の燃料に切り替えるとき、または制御された方法または緊急事態の結果としてアルコール燃料エンジンが停止するときに生成され得る。

この段階では、パージ混合物にはアルコールが含まれており、必要に応じて水と混合されるため、単に廃棄するだけではないことが望ましい。代わりに、パージ接続部はアルコール燃料システムからのパージ混合物を受領する。この背景において、パージ混合物は液相と蒸気相との両方にあることも留意されたい。例として、約３０°Ｃの温度ではメタノールの蒸気相は約２５％、約５０°Ｃの温度では約５５％の蒸気相になるが、水の対応する数値は４％から１２％程度である。パージ混合物は、例えば、温度は約２５～４０°Ｃであるため、かなりの部分が蒸気相になる。

ボイラーシステムが高温状態にあり、パージ混合物を受容して燃焼する準備ができている場合、少なくともパージ混合物の蒸気相がパージ接続部からボイラーシステムの蒸気相パージ混合物入口に導かれ、バーナーがパージ混合物の蒸気相を燃焼させ、それによって熱または蒸気が生成される。パージ混合物は、ボイラーシステムが高温状態にあるか低温状態にあるかに関係なく、パージ接続部から気液分離器に送られ、パージ混合物を蒸気相と液相とに分離することが好ましい。ボイラーシステムが高温状態にある場合、少なくとも蒸気相は気液分離器からバーナーに直接導かれる。この背景において、パージ混合物の液相は、別の液相入口を介してバーナーに導かれ、バーナーによって燃焼されてもよいことに留意されたい。しかし、本発明の概念は、ボイラーシステムが高温状態にあり、パージ混合物を受領して燃焼する準備ができている場合に、蒸気相を迅速かつ直接処理する場合に最も有用である。これは、不活性ガス、アルコールの蒸気相、および任意に水の蒸気相を含むパージ混合物の蒸気相を取り扱うのがより面倒であると考えられるためである。

ボイラーシステムが高温状態になく、パージ混合物を受領して燃焼する準備ができていない場合、パージ混合物はパージ接続部から気液分離器に送られ、パージ混合物を蒸気相と液相とに分離し、その後、ボイラーシステムが高温状態になり、パージ混合物を受領して燃焼する準備が整うまで、液相は気液分離器および／または別のタンクに保管される。

したがって、本発明の概念により、パージされた混合物の蒸気相を排出するのではなく、しばしば直接積極的に利用することができる構成が提供される。ボイラーが高温状態にある場合、蒸気相はバーナー内で直接燃焼することによって廃棄される。上述したように、液相を直接燃焼することもできるし、後の燃焼のために貯蔵することもできる。

ボイラーが低温状態にある場合、少なくとも液相は後の燃焼に備えて保管される。通常、後の燃焼のために貯蔵されるのは液相のみである。この場合、蒸気相は通常、大気中に排出される。しかしながら、本発明の概念は、この蒸気相が排出される代わりに異なる方法で処理されることを排除するものではない。しかしながら、現在好ましい実施形態では、パージ混合物の加圧蒸気相を貯蔵するのはあまりに煩雑であると考えられ、そのため、蒸気相は排気される。

バーナー内でパージ混合物の液相、そしてしばしば蒸気相も燃焼できることにより、アルコールが燃料システムからパージされた場合でも、アルコールのエネルギー含有量が効率的に利用される。バーナーは、パージ混合物をそのまま、または補助火炎の助けを借りて燃焼させ得る。補助火炎は、別個の補助火炎であってもよいし、或いは、一次火炎が補助火炎として使用され得る。

したがって、代替燃料、すなわちアルコールを使用する、より効率的で、それによってより環境に優しい海洋装置が達成される。

この装置は、アルコール燃料エンジンがアルコールと水の混合物で作動する場合に特に有利であることに留意されたい。後者は通常、ＮＯｘ排出の許容量に制限がある排出規制領域でエンジンが動作している場合に当てはまる。しかしながら、水を含むアルコールベースの燃料を含むパージ混合物を処理するために装置が設置されると、この装置は、アルコール燃料エンジンがアルコールに水を混合せずにアルコールで動作する使用例から生じるパージ混合物を処理するためにも使用できると考えられる。したがって、上記において、アルコール系燃料は、実質的に純粋なアルコール燃料であってもよいし、アルコール燃料と水との混合物であってもよい。混合物にはかなりの量の水分が含まれる場合があり、場合によっては水とアルコール燃料の５０％対５０％の混合物に近い量も含まれる。

燃料システムをパージするために使用される不活性ガスは窒素であることが好ましい。不活性ガスは加圧されていることが好ましい。したがって、窒素は加圧窒素であることが好ましい。しかしながら、他の不活性ガスも同様に使用できることに留意されたい。

本開示では、パージ混合物という用語は、燃料が水と混合されているか否かに関係なく、燃料システムからパージされる混合物に対して使用される。

本開示では、アルコール系燃料という用語は、燃料が水と明示的に混合される場合と、水と混合される可能性がある場合の両方で燃料として使用される。

「ボイラーシステムが高温状態で、パージ混合物を受領して燃焼する準備ができている場合」という表現は、ボイラーシステムが蒸気および／または熱を生成する生産モードにある場合と、蒸気および／または熱が実質的に生成されない安全モードまたはパージモードにあるが、単にボイラーシステムが高温状態で、パージ混合物を受領して燃焼する準備ができている場合との両方に関連し得ることに留意されたい。

好ましくは、ボイラーは、パージ混合物を燃焼させるために作動するとき、燃焼そのものまたは補助火炎が、燃料を供給することによって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％で作動し得、或いは、補助火炎は、ボイラーがフル稼働しているときに供給される燃料の割合と比較して、１５～５０％、好ましくは２５～５０％の割合で燃料を供給することによって維持され得、これにより、バーナーがパージ混合物を燃焼させる目的で作動し、熱を発生させるためのフル稼働運転を作動させていないときにも、バーナーに供給されるパージ混合物が確実に燃焼するようにされる。この背景において、熱の生成とは、蒸気の生成、熱水の加熱、熱流体の加熱、或いはボイラーで使用される他の媒体の加熱を指す場合があることに留意されたい。補助火炎を維持する必要がある場合、補助火炎は一般的にパイロット火炎として示されるものよりも大きくなければならず、これは通常、パージ混合物が一次燃料に比べて点火しにくいことに関連している。

バーナーへの入口に関しては、一次燃料用の燃料入口とパージ混合物用の入口とは別の入口であり得る。これは例えば、一次燃料がガス状の場合に、通常当てはまる。一次燃料が液体である場合、一次燃料用の燃料入口とパージ混合物の液相用の燃料入口とは同一の入口であってもよい。

バーナーは、異なる種類の燃料、一次燃料と二次燃料とを燃焼できるように構成された種類のものであってもよい。二次燃料は、一次燃料の代替であってもよく、一次燃料および二次燃料の選択は、例えば、可用性、コスト、環境への影響などに依存する。二次燃料は、例えば、パージ混合物の燃焼のための補助火炎を維持するために使用するのに適した燃料である。二次燃料用の燃料入口とパージ混合物入口とは別の入口であり得る。この背景において、パージ混合物入口という用語は、蒸気相パージ混合物入口および／または液相パージ混合物入口を含むために集合的に使用される用語であることに留意されたい。したがって、パージ混合物入口という用語は、主にさまざまな燃料の一般的な議論があり、蒸気相パージ混合物入口と液相パージ混合物入口とを直接区別する必要がない場合に使用される。

蒸気相または液相のパージ混合物入口と二次燃料の燃料入口とは、蒸気相または液相にある二次燃料に応じて、同一の入口であり得る。これは、パージ接続部から直接または気液分離器を介して、二次燃料に関連する燃料システムまでの配管によって達成され得る。バーナーへのこの共通の入口は、パージ混合物がそれ自体で火炎を維持できるようなものである場合に、パージ混合物の特定の相のみを供給するために使用され得る。パージ混合物がそれ自体で火炎を維持することができない場合、二次燃料は、燃料システムに導入されるパージ混合物の特定相に、二次燃料の入口まで、パージ混合物の特定相と二次燃料との混合物が火炎を維持することができるような量で添加され得る。

一実施形態によれば、ボイラーシステムは、パージ混合物の自立火炎を点火するように構成されている。この火炎は、スパーク点火および／またはパイロット火炎の使用によって点火され得る。これは、パージ混合物の火炎が自立する場合に使用され得る。これは、例えば、問題のパージ混合物が液相に関するもので、液相自体が火炎を維持できる場合、または二次燃料、例えばアルコール、できれば同じアルコールを使用したときに液相が火炎を維持できる場合、パージ混合物の液相と二次燃料との結果として得られる混合物が火炎を維持できるようになるような量で適用され得る。

一実施形態によれば、ボイラーシステムは、補助火炎を点火し、前記補助火炎を使用してパージ混合物を燃焼するか、或いは、一次火炎を補助火炎として使用してパージ混合物を燃焼するように構成される。

パージ混合物の火炎が自立しない場合は、何らかの補助火炎を提供する必要がある。これは別個の補助火炎であってもよく、或いは一次火炎を補助火炎として使用してもよい。ボイラーシステムは、最初にパイロット火炎に点火し、次にパイロット火炎から補助火炎に点火するか、或いは、パイロット火炎が持続する場合にはパイロット火炎から補助火炎に直接点火することによって補助火炎に点火するように構成され得る。パージ混合物の火炎が自立している場合でも、補助火炎を提供すると便利な場合がある。

一実施形態では、この装置はさらに、アルコール燃料を貯蔵するためのアルコール燃料源と、補助火炎を維持するためにアルコール燃料源からバーナーに燃料を供給するように構成された燃料供給ラインとを備える。これは、例えば、必ずしも補助火炎の提供に限定されるわけではないが、特にそのために提供される二次燃料システムとして使用され得る。このシステムは、排出要件により主燃料として使用される燃料での航行が不適切となる地域で船舶が運航されている場合に、主燃料システムとしても使用され得る。

バーナーは、例えば、スチームアトマイズ式、圧力アトマイズ式のいずれでもよい。燃料は、主燃料に点火するためのパイロット火炎を提供するために供給され得る。これは、バーナーがスチーム噴霧式の場合によく生じる。或いは、一次燃料を供給し、バーナーに供給された燃料を点火するように構成されたスパーク点火器などの点火器で点火することもできる。バーナーが圧力噴霧タイプの場合、後者がよく当てはまる。

好ましい一実施形態では、燃料入口は、燃料供給ラインを介して燃料源に接続され、燃料源は、一次火炎用の燃料を供給するように構成され、燃料は、液化天然ガス、すなわち、ＬＮＧ、留出燃料および残留燃料からなる群から選択される。

これは、例えば、ディーゼル、船舶用軽油、超低硫黄燃料油、重質燃料油が含まれる。燃料はバイオ燃料であってもよい。アンモニア、水素、メタノールなどの他の種類の燃料も燃料として使用できることに留意されたい。燃料は２種類の燃料を含み得ることに留意されたい。２種類の燃料は、互いに予混合されて同じ燃料源から供給されてもよいし、別々に保持されて２つの異なる燃料源から供給されてもよい。燃料源としては、例えば、タンクである。燃料が２つの異なる燃料源から供給される２種類の燃料を含む場合、それぞれの燃料タンクからバーナーまでの供給ラインをそれぞれ１つずつ有し得るが、共有することもできる。２種類の燃料が、それぞれの供給ラインを備えた２つの異なる燃料源から供給される場合、それぞれに燃料入口を設けることもできる。或いは、２つの異なる供給ラインに接続された１つの燃料入口があり、２つの異なる燃料源を共通の入口からバーナーに導入することができる。他の燃料源は、液化天然ガス、留出燃料、および残留燃料からなる群から選択される燃料を供給するように構成され得る。これは、例えば、ディーゼル、船舶用軽油、超低硫黄燃料油、重質燃料油が含まれる。燃料はバイオ燃料であってもよい。アンモニア、水素、メタノールなどの他の種類の燃料も燃料として使用できることに留意されたい。

主燃料が液化天然ガス（ＬＮＧ）の場合、通常、ボイラーシステムは、蒸気相および液相の異なる相の燃料を燃焼できるマルチ燃料バーナーシステムまたは少なくとも二元燃料バーナーシステムであることが好ましい。一次燃料が留出燃料および典型的には液体の残留燃料である場合、ボイラーシステムは、液相で燃料を燃焼できれば十分であるという意味で単一燃料バーナーシステムであり得る。

例えば、従来のＩＳＯ８２１７燃料油、例えばＭＤＯ／ＭＧＯ／ＨＦＯで船舶用ボイラーシステムを運転する場合、このシステムは、燃料タンクからオイルなどの所定の液体を取り出し、ポンプを使ってボイラーのバーナーシステムに燃料を供給する。燃料に応じて、加熱または冷却が必要になる。

ＬＮＧはガスの形で供給されるため、ＬＮＧでの操作は異なる。それは、例えば次のように実行される。
１：ボイルオフガス（ＢＯＧ）は、コンプレッサーを介してガスバルブトレイン（ＧＶＴ）に、そしてＧＶＴからバーナーに案内され得る。
２：ＢＯＧが利用できない場合は、ＬＮＧはＬＮＧタンクから直接ポンプで汲み上げられ、ガス圧縮機に行く前にヒーターで蒸発し、そこからボイラーバーナーシステムに送られ得る。

上述したように、このシステムは、アルコール燃料エンジンに供給されるアルコール系燃料が水と混合されたアルコール燃料を含む場合に特に有用である。好ましくは、アルコール用の別の貯蔵タンクと水用の別の貯蔵タンクとが設けられ、混合が燃料システム内で行われることに留意されたい。

この装置は、アルコール燃料システムをさらに備えることができ、アルコール燃料システムは、
アルコール燃料を貯蔵するためのアルコール燃料源と、
アルコール燃料エンジンと、
アルコール燃料源からアルコール燃料エンジンにアルコール燃料を供給するように構成された燃料供給システムと、
不活性ガスを含むパージ源であって、アルコール燃料システムを通して不活性ガスを流す（flushing）ことによって、アルコール燃料システムからパージ接続部へアルコールベースの燃料をパージするように構成されている、パージ源と、
を備えている。

アルコール燃料源中のアルコール燃料は、実質的に純粋なアルコール形態であることが好ましい。水を含むアルコールベースの燃料を使用したい場合は、燃料供給システムがアルコール燃料源からアルコールを取得した後、アルコール燃料エンジンに導入される前に、燃料供給システムを介して水が追加される。

この装置は水源をさらに含み、燃料供給システムは、水源からの水とアルコール燃料源からのアルコール燃料とを混合し、それによりアルコールと水との混合物を含むアルコールベースの燃料をアルコール燃料エンジンに供給するように構成される。

上述したように、バーナーはマルチ燃料バーナーシステムであり得る。例えば、少なくとも２つの異なる燃料、例えば２つの異なる液体燃料を、好ましくは一度に１つずつ燃焼するように構成され得る。１つ以上の気体燃料の燃焼と組み合わせて１つ以上の液体燃料を燃焼するように構成されてもよく、１つ以上の液体燃料、好ましくは一度に１つの液体燃料は、１つ以上の気体燃料、好ましくは一度に１つの気体燃料が燃焼されると同時に燃焼される。

上述した目的は、アルコール燃料エンジンに燃料を供給するように構成されたアルコール燃料システムから生じるパージされたアルコールベースの燃料を処理する方法によっても達成され、この方法は、
燃料を選択的に供給し、それによってボイラーシステム内で熱および／または蒸気を生成するためにバーナー内の一次火炎を選択的に維持するステップと、
選択的に、
パージ混合物の少なくとも蒸気相をパージ接続部からボイラーシステムの蒸気相パージ混合物入口に導くステップであって、パージ接続部は、不活性ガスを使用してアルコール燃料システムからパージされるパージ混合物を受領するように構成され、パージ混合物は不活性ガスとパージされたアルコール系燃料の混合物を含み、蒸気相パージ混合物入口は、アルコール燃料システムからパージ混合物の蒸気相を断続的に受領し、パージ混合物の蒸気相をボイラーシステムのバーナーに供給するように構成され、バーナーがパージ混合物の蒸気相を燃焼させるように構成されている、ステップと、
或いは、
パージ混合物をパージ接続部から気液分離器に導くステップであって、パージ接続部は、不活性ガスを使用してアルコール燃料システムからパージされるパージ混合物を受領するように構成され、パージ混合物は、不活性ガスとパージされた液体アルコール系燃料の混合物を含み、気液分離器がパージ混合物を蒸気相と液相とに分離し、さらに、ボイラーシステムが高温状態になり、パージ混合物の液相を受領して燃焼する準備ができるまで、液相を気液分離器および／または別のタンクに保管する、ステップと、
を含んでなる。

様々な特徴およびその変形に関連する利点は、装置を参照して詳細に説明されており、その説明は本方法にも適用できる。同様に、明示的に記載されているものと明示的に記載されていないものの両方とも、異なる好ましい実施形態について、装置を参照して詳細に説明した。対応する好ましい実施形態もこの方法に適用可能であり、その説明もこの方法に適用できる。明確にするために、これらの好ましい実施形態のいくつかを以下で明示的に述べる。

この方法は、パージ混合物の自立火炎を点火するステップをさらに含み得る。

この方法はさらに、補助火炎を点火するステップと、補助火炎を使用してパージ混合物を燃焼させるステップとを含み得る。

この方法はさらに、一次火炎を補助火炎として使用してパージ混合物を燃焼させるステップを含み得る。

この方法はさらに、
水源からの水とアルコール燃料源からのアルコール燃料とを混合するステップと、
水を含むアルコール系燃料をアルコール燃料エンジンに供給するステップと、
をさらに含み、
アルコール燃料システムのパージから生じるパージ混合物は、水を含むアルコール系燃料と不活性ガスとを含む。この背景において、パージ混合物に蒸気相と液相との両方が含まれるというステップが繰り返され得る。

この方法は、アルコール燃料エンジンの停止に応答してアルコール燃料システムをパージするステップをさらに含み得る。

好ましくは、エンジンのアルコール燃料システムから強制的に排出されるパージ混合物は、アルコール燃料システム内の他の部分に強制的に送られるのではなく、システムから排出されるべきである。アルコール燃料システムは、アルコール燃料がアルコール燃料システムから押し出されるときにパージ混合物の流れを制御するように構成された１つまたは複数のバルブを備え得る。

この装置は、パージする必要のないアルコールを処理する、燃料バルブトレインおよび再循環部をさらに備え得る。これは、例えば、典型的には、燃料タンクに比較的近いアルコール燃料システムの部品に存在するアルコールである。この部分は、低引火点燃料システムとも呼ばれ得る。燃料システムのこの部分のアルコールは通常、あまり多くの汚れを捕捉しておらず、水と混合していないため、通常、燃料タンクに戻され得る。

この装置は船上に設置されることが好ましい。この方法は船上で実行されることが好ましい。しかしながら、この装置も方法も船上での使用に限定されるものではないことに留意されたい。この装置および方法は、エンジンとボイラーとが互いに近くに配置されている他の用途にも有用であり得る。これは、例えば、船舶以外の海洋用途でも同様である。例えば、石油またはガスの掘削に使用される類いのプラットフォーム等のプラットフォームであり得る。この装置および方法は、陸上の用途にも有用であり得る。この装置および方法は、例えば、採取（logging）または採掘（mining）アプリケーションに使用され得る。

アルコール燃料エンジンに燃料を供給するように構成されたアルコール燃料システムから生じるパージされたアルコールベースの燃料を処理するための装置は、簡単に言うと、バーナーと、燃料を選択的に供給しそれによってボイラーシステム内で熱および／または蒸気を生成するためにバーナー内の一次火炎を選択的に維持するように構成された燃料入口とを備えるボイラーシステムと、不活性ガスを使用してアルコール燃料システムからパージされるパージ混合物を受容するように構成され、パージ混合物が不活性ガスとパージされた液体アルコール系燃料の混合物を含む、パージ接続と、気液分離器とを備えている。

一般に、特許請求の範囲で使用されるすべての用語は、本明細書で明示的に規定されていない限り、当技術分野における通常の意味に従って解釈されるべきである。「要素、デバイス、コンポーネント、手段、ステップなど」へのすべての言及は、明示的に別段の記載がない限り、前記要素、デバイス、コンポーネント、手段、ステップなどの少なくとも１つの例を指すものとして公然と解釈されるべきである。本明細書に開示されている任意の方法のステップは、明示的に記載されない限り、開示された順序どおりに実行される必要はない。

同様の要素には同じ参照番号が使用される、添付の図面を参照すると、本開示の上記、ならびに追加の目的、特徴および利点は、本開示の好ましい実施形態に関する以下の例示的かつ非限定的な詳細な説明を通じてよりよく理解されるであろう。

アルコール燃料システムから発生するパージされたアルコールベースの燃料を取り扱う装置を示している。 アルコール燃料システムから発生するパージされたアルコール系燃料を処理する方法を示すフローチャートを示している。

以下、本発明の現時点で好ましい実施形態が示されている添付図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。しかしながら、本開示は多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、徹底性（thoroughness）および完全性を目的として提供されており、当業者に本開示の範囲を完全に伝えるためのものである。

図１を参照すると、アルコール燃料エンジン１１２に燃料を供給するアルコール燃料システム１０８から生じるパージされたアルコールベースの燃料を処理するための装置１００が開示されている。装置１００は、ボイラーシステム１０２およびアルコール燃料システム１０８を備える。アルコール燃料システム１０８は、アルコール燃料エンジン１１２を備えると言える。或いは、アルコール燃料システム１０８は、アルコール燃料またはアルコールベースの燃料をエンジン１１２に供給すると言える。

制御された方法で、または緊急事態の結果として、アルコール燃料エンジン１１２が停止すると、燃料システム１０８内のアルコールベースの燃料を燃料システム１０８からパージしたいという要望が生じ得る。これは、アルコールが水と混合された場合に特に当てはまる。

ボイラーシステム１０２は、バーナー１０４と、燃料を選択的に供給し、それによってボイラーシステム１０２内で熱および／または蒸気を生成するためにバーナー１０４内の一次火炎を選択的に維持するように構成された燃料入口１１１とを備えている。

バーナー１０４は、２つの異なる燃料を一度に、または同時に燃焼するように構成されたマルチ燃料バーナーであり得る。バーナー１０４は、圧力噴霧タイプであり得る。或いは、バーナー１０４は、蒸気噴霧タイプであり得る。

燃料入口１１１は、燃料供給ライン１１３を介して燃料源１１５、すなわち燃料タンクに接続され得る。燃料は、液化天然ガス（ＬＮＧ）、留出燃料、および残留燃料であってもよい。これは、例えば、ディーゼル、船舶用軽油（ＭＧＯ）、超低硫黄燃料油（ＶＬＳＦＯ）、重質燃料油（ＨＦＯ）が含まれ得る。燃料はバイオ燃料であってもよい。しかしながら、燃料は他の燃料であってもよいことに留意されたい。燃料は、１つ以上の種類の燃料を含み得る。

燃料が複数の種類の燃料を含む場合、燃料入口１１１は複数の燃料源に接続され得る。或いは、第２の燃料源１１５ｂ、第２の燃料ライン１１３ｂ、および第２の燃料入口１１１ｂを備えた並列システムがあってもよい。他の燃料は、燃料に関して上述した燃料のいずれであってもよい。異なる燃料は、例えば、２つ以上の異なる液体オイルであってもよい。このようなセットアップでは、それらは通常、バーナー１０４への同じ入口１１１ａを共有する。或いは、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あり、他の種類は気体燃料であってもよい。後者の場合、液体燃料用に１つの入口が使用され、気体燃料用に別の入口が使用される。

好ましい実施形態では、例えば、アルコールをバーナー１０４に供給するための第２のシステムなどのシステムが存在し、アルコール燃料エンジン１１２で使用されるものと同じアルコールが好ましい。この追加システムは、熱および／または蒸気の生成のための一次火炎を維持するために利用され得る。追加のシステムは、燃料システム１０８からパージされたアルコールベースの燃料の燃焼を助ける補助火炎を提供するために利用され得る。

したがって、燃料が２種類の燃料を含む場合、一方の種類の燃料は燃料源１１５から供給され、他の種類の燃料は別の燃料源１１５ｂから供給され得る。一般に、燃料は一度に１つだけバーナー１０４に供給される。一般に、燃料供給ライン１１３、１１３ｂは、図１に示されるように、異なる時間ではあるが同じ入口１１１を利用して異なる燃料が一度に１つずつ供給されるように動作する。しかしながら、典型的には熱および／または蒸気の生成に関連する燃料の流れのために設計された１つの入口１１１があり、追加の別個の入口１１１ｂがあることも考えられる。このような追加の別個の入口１１１ｂは、例えば、バーナー１０４が液体燃料および気体燃料の両方を燃焼できるように構成されている場合に通常必要である。このような追加の別個の入口１１１ｂは、バーナー１０４が主にパージされたアルコール燃料またはアルコールベースの燃料を燃焼するように動作する特定のモードに設定されるように構成されている場合に興味深い、燃料のより低い流量用に、さらに、或いは、その代わりに設計され得る。しかしながら、この背景において、そのような別個の入口１１１ｂは、通常、液相または蒸気相に選択的に使用される単一のノズルではないことに留意されたい。通常、液相用には一種類の１つ以上のノズルが設けられ、蒸気相用には異なる種類の１つ以上のノズルが設けられる。

アルコール燃料システム１０８は、アルコール燃料源１５５、低引火点燃料供給システム１１０ａ、燃料バルブトレイン１１０ｂ、およびアルコール燃料エンジン１１２を備えている。アルコール燃料システム１０８は、パージ源１６５を備えるか、またはパージ源１６５に接続され得る。アルコール燃料源１５５は、アルコールタンクであってもよく、アルコール燃料エンジン１１２に供給される前にアルコールを貯蔵するように構成されている。燃料供給システム１１０ａ、１１０ｂは、アルコール燃料システム１０８内にアルコールを供給するように構成されている。アルコール燃料エンジン１１２は、アルコール燃料源１５５から供給されるアルコールによって動力を供給されるように構成される。低引火点燃料供給システム１１０ａと燃料バルブトレイン１１０ｂとの間には、水源１７５への接続部が設けられる。水源１７５からの水の追加は、別個のバルブによって、または燃料バルブトレイン１１０ｂの一部として制御され得る。水源１７５からの供給が別個のバルブによって制御される場合、アルコールへの水の添加は、燃料バルブトレイン１１０ｂの前に、或いは燃料バルブトレイン１１０ｂの後に提供され得る。

パージ源１６５は、典型的には、不活性ガスを含むガスタンクである。パージ源１６５からの不活性ガスは、アルコール燃料またはアルコールベースの燃料をアルコール燃料システム１０８からパージ接続部１４０にパージするように構成されている。低引火点燃料システム１１０ａの後の燃料システム１０８の部分は、通常、フラッシュまたはパージされる部分である。不活性ガスは窒素であってもよい。不活性ガスは、他の不活性ガスまたは不活性ガスの混合物であってもよいことに留意されたい。

燃料システム１０８からパージ接続部１４０にパージされるパージ混合物は、好ましい実施形態では、ボイラーが高温状態にあるか低温状態にあるかに関係なく、気液分離器１４１に送られる。気液分離器１４１では、パージ混合物の蒸気相がパージ混合物の液相から分離される。気液分離器１４１は、例えば、いわゆるノックアウトドラム（knock-out drum）であり得る。

ボイラー１０２が高温状態にある場合、パージされた混合物の蒸気相は、気液分離器１４１から別の入口１２１ｄへ、別の接続部１４１ｄを介してバーナー１０４に導かれ得る。したがって、パージ混合物の蒸気相は、バーナー１０４で燃焼させることによって回収され得る。液相は気液分離器１４１内に貯蔵され、適切であると考えられる場合、液相は気液分離器１４１から液体出口１４１ｂを介して貯蔵タンク１４２に、或いは、液体出口１４１ｃを介して燃料ポンプ１４３に導かれる。これは、すなわち、気液分離器１４１がそれ以上の液相を貯蔵できないことにより、その代わりに液相の一部または全部をタンク１４２に貯蔵するという決定によって開始され、或いは、ボイラーシステム１０２が、蒸気相と同時に、または蒸気相がバーナー１０４に導かれた後に、パージ混合物の液相も受け取ることができる場合に開始され得る。液体出口１４１ｂ、１４１ｃは単一の出口であってもよく、バルブが液相をタンク１４２または燃料ポンプ１４３のいずれかに導く役割を果たすことに留意されたい。

バーナーボイラーが低温状態にある場合、この実施形態では、蒸気相はガス出口１４１ａを介して気液分離器１４１から排出される。液相は、気液分離器１４１から液体出口１４１ｂを介して貯蔵タンク１４２に、または液体出口１４１ｃを介して燃料ポンプ１４３に導かれる。

燃料ポンプ１４３は、パージ混合物から生じる液相をバーナー１０４に供給するように構成されている。これは、液相パージ入口１２１を介して行い得る。液相パージ入口１２１は、燃料入口１１１から分離されていることが好ましい。第２の燃料源１１５ｂおよびアルコール用に設計された関連燃料入口１１１ｂが設けられている場合、その燃料入口１１１ｂはパージ混合物の液相の入口としても使用できるが、必ずしも使用する必要はない。

図２を参照すると、アルコール燃料エンジン１１２に燃料を供給するように構成されたアルコール燃料システム１０８から生じるパージされたアルコールベース燃料を処理する方法２００を示すフローチャート２００が例として示されている。

ボイラーシステム１０２は、熱および／または蒸気を選択的に生成するように構成されている。これは、燃料を選択的に供給し、それによってボイラーシステム１０２内で熱および／または蒸気を生成するためにバーナー１０４内の一次火炎を選択的に維持することによって提供される。ボイラーシステム１０２が熱および／または蒸気を選択的に生成するように構成されているという事実は、パージ混合物の処理方法に関して異なる選択肢を広げ、異なる制限を設定する。熱および／または蒸気を選択的に生成するかどうかの決定は、主に熱および／または蒸気の実際の必要性に基づいて行われる。アルコール燃料エンジン１１２も選択的に作動される。船舶の場合、これは例えば 推進力や補助エンジンでの発電の必要性に基づいている。上述したように、アルコール燃料エンジン１１２の燃料システム１０８をパージする必要が時々生じる。ボイラーシステム１０２のこの選択的動作、並びに、エンジン１１２の選択的動作および時折のパージは、燃料システム１０８からパージされるパージ混合物を処理するための異なるルートを可能にする開始点と見なすことができる。

ボイラーシステム１０２が高温状態にあり、パージされたアルコールベースの燃料を受領して燃焼する準備ができている場合、パージ混合物の少なくとも蒸気相、並びに、場合により液相も、パージ接続部１４０から液蒸気分離器１４１を介して直接送られ、その後、ボイラーシステム１０２の蒸気相パージ入口１２１ｄに直接送られ、バーナー１０４は、パージ混合物の蒸気相を燃焼するように構成されている。気液分離器１４１からの蒸気相は、接続部１４１ｄおよび入口１２１ｄを介してバーナー１０４に直接的に導かれ得る。ボイラーシステム１０２が高温状態にあり、パージされたアルコール系燃料を受領して燃焼する準備ができていることは、例えば、ボイラーシステム１０２が一次燃焼に基づいて熱および／または蒸気を生成するモードで動作していることであり得る。或いは、ボイラーシステム１０２が、パージされたアルコールが燃焼しているパージモードまたは安全モードで動作していることもあり得る。このルートは、図２の左側に示されている。気液分離器１４１の前の実線は、蒸気相および液相の両方を含むパージされた混合物に関する。気液分離器１４１以降は、実線が液相、点線が蒸気相を示す。液相を蒸気相と同時に直接燃焼させてもよいし、異なるタイミングでの燃焼のために液相を一時的に貯蔵してもよいことに留意されたい。

ボイラーシステム１０２が高温状態になく、それによりパージされたアルコール系燃料を受領して燃焼する準備ができていない場合、パージ混合物はパージ接続部１４０から気液分離器１４１に導かれる。気液分離器１４１は、パージ混合物を液相と蒸気相とに分離する。パージされた混合物の液相は、ボイラーシステム１０２が高温状態になり、パージされたアルコール系燃料を受領して燃焼する準備ができるまで、気液分離器１４１および／または別個のタンク１４２に貯蔵される。この場合、蒸気相は大気中に排出される（１４１ａ）。このルートは、図２の右側に示されている。

この背景において、熱の生成とは、蒸気の生成、熱水の加熱、熱流体の加熱、またはボイラーで使用される他の媒体の加熱を指す場合があることに留意されたい。

当業者は、本開示が上述した好ましい実施形態に決して限定されないことを理解する。これに対し、添付された特許請求の範囲内では多くの修正および変形が可能である。

１００ 装置
１０２ ボイラーシステム
１０４ バーナー
１０８ アルコール燃料システム
１１０ａ 燃料供給システム、低引火点燃料システム
１１０ｂ 燃料供給システム、燃料バルブトレイン
１１１ 燃料入口
１１２ アルコール燃料エンジン
１１３ 燃料供給ライン
１１５ 燃料源
１２１ｄ 入口
１４０ パージ接続部
１４１ 気液分離器
１４１ｂ、１４１ｃ 液体出口
１４１ｄ 接続部
１４２ 貯蔵タンク
１４３ 燃料ポンプ
１５５ アルコール燃料源
１６５ パージ源
１７５ 水源

Claims (15)

1. アルコール燃料エンジン（１１２）に燃料を供給するように構成されたアルコール燃料システム（１０８）から生じるパージされたアルコールベースの燃料を取り扱うための装置（１００）であって、
   バーナー（１０４）、および
   燃料を選択的に供給し、それによってボイラーシステム（１０２）内で熱および／または蒸気を生成するために前記バーナー（１０４）内の一次火炎を選択的に維持するように構成された燃料入口（１１１）、
   を備えたボイラーシステム（１０２）と、
   不活性ガスを使用してアルコール燃料システム（１０８）からパージされるパージ混合物を受容するように構成されたパージ接続部（１４０）であって、前記パージ混合物が、不活性ガスとパージされたアルコールベースの燃料との混合物を含む、パージ接続部（１４０）と、
   気液分離器（１４１）と、
   を含んでなり、
   当該装置（１００）は、選択的に、
   前記ボイラーシステム（１０２）が高温状態で、パージ混合物を受領して燃焼する準備ができている場合、前記パージ混合物の少なくとも蒸気相を前記パージ接続部（１４０）から前記ボイラーシステム（１０２）の蒸気相パージ混合物入口（１２１ｄ）に導き、前記蒸気相パージ混合物入口（１２１ｄ）は、前記アルコール燃料システム（１０８）からパージ混合物の蒸気相を断続的に受領し、前記パージ混合物の蒸気相を前記バーナー（１０４）に供給するように構成され、前記バーナー（１０４）は、前記パージ混合物の蒸気相を燃焼するように構成されており、
   或いは、
   パージ混合物を前記パージ接続部（１４０）から前記気液分離器（１４１）に導き、パージ混合物を蒸気相と液相に分離し、その後、前記ボイラーシステム（１０２）が高温状態になり、前記パージ混合物の液相を受領して燃焼する準備が整うまで、液相は前記気液分離器（１４１）および／または別のタンク（１４２）に保管されるように構成されていることを特徴とする、装置（１００）。
2. 前記燃料入口（１１１）は、燃料供給ライン（１１３、１１３ｂ）を介して燃料源（１１５、１１５ｂ）に接続され、前記燃料源（１１５、１１５ｂ）は、一次火炎用の燃料を供給するように構成され、燃料は、液化天然ガス（ＬＮＧ）、留出燃料および残留燃料からなるグループから選択される、請求項１に記載の装置（１００）。
3. 前記ボイラーシステム（１０２）は、パージ混合物の自立火炎を点火するように構成されている、請求項１または２に記載の装置（１００）。
4. 前記ボイラーシステム（１０２）は、補助火炎を点火し、前記補助火炎を使用してパージ混合物を燃焼させるように構成され、或いは、
   一次火炎を補助火炎として使用してパージ混合物を燃焼させるように構成されている、請求項１または２に記載の装置（１００）。
5. アルコール燃料を貯蔵するためのアルコール燃料源（１１５ｂ）と、
   補助火炎を維持するためにアルコール燃料源（１１５ｂ）からバーナー（１０４）に燃料を供給するように構成されている燃料供給ライン（１１３ｂ）と、
   をさらに含む、請求項４に記載の装置（１００）。
6. 前記アルコール燃料エンジンに供給されるアルコールベースの燃料は、水と混合されたアルコール燃料を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置（１００）。
7. アルコール燃料システム（１０８）をさらに含み、
   前記アルコール燃料システム（１０８）は、
   アルコール燃料を貯蔵するためのアルコール燃料源（１５５）と、
   アルコール燃料エンジン（１１２）と、
   前記アルコール燃料源（１５５）から前記アルコール燃料エンジン（１１２）にアルコール燃料を供給するように構成された燃料供給システム（１１０ａ、１１０ｂ）と、
   不活性ガスを含み、前記アルコール燃料システム（１０８）を通して不活性ガスをフラッシュすることによって、アルコールベースの燃料を前記アルコール燃料システム（１０８）から前記パージ接続部（１４０）にパージするように構成されたパージ源（１６５）と、
   を備えている、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置（１００）。
8. 水源（１７５）をさらに含み、前記燃料供給システム（１１０ａ、１１０ｂ）は、前記水源（１７５）からの水と前記アルコール燃料源（１５５）からのアルコール燃料とを混合し、それにより、アルコールと水との混合物を含むアルコールベースの燃料を前記アルコール燃料エンジン（１１２）に供給するように構成されている、請求項７に記載の装置（１００）。
9. 前記バーナー（１０４）は、少なくとも２つの異なる燃料を、好ましくは一度に１つずつ燃焼させるか、或いは、１つ以上の気体燃料の燃焼と組み合わせて１つ以上の液体燃料を燃焼するように構成されたマルチ燃料バーナーシステムであり、１つ以上の液体燃料、好ましくは一度に１つの液体燃料が、１つ以上の気体燃料、好ましくは一度に１つの気体燃料が燃焼されると同時に燃焼される、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置（１００）。
10. 前記不活性ガスが窒素である、請求項１～９のいずれか一項に記載の装置（１００）。
11. アルコール燃料エンジン（１１２）に燃料を供給するように構成されたアルコール燃料システム（１０８）から生じるパージされたアルコールベースの燃料を取り扱うための方法（２００）であって、
    燃料を選択的に供給し、それによってボイラーシステム（１０２）内で熱および／または蒸気を生成するためにバーナー（１０４）内の一次火炎を選択的に維持するステップと、
    選択的に、
    パージ混合物の少なくとも蒸気相をパージ接続部（１４０）からボイラーシステム（１０２）の蒸気相パージ混合物入口（１２１ｄ）に導くステップであって、前記パージ接続部（１４０）は、不活性ガスを使用して前記アルコール燃料システム（１０８）からパージされるパージ混合物を受領するように構成され、パージ混合物は不活性ガスとパージされたアルコール系燃料の混合物を含み、蒸気相パージ混合物入口 （１２１ｄ）は、前記アルコール燃料システム（１０８）からパージ混合物の蒸気相を断続的に受領し、パージ混合物の蒸気相を前記ボイラーシステム（１０２）のバーナー（１０４）に供給するように構成され、前記バーナー（１０４）がパージ混合物の蒸気相を燃焼させるように構成されている、ステップと、
    或いは、
    パージ混合物をパージ接続部（１４０）から気液分離器（１４１）に導くステップであって、前記パージ接続部（１４０）は、不活性ガスを使用して前記アルコール燃料システム（１０８）からパージされるパージ混合物を受領するように構成され、パージ混合物は、不活性ガスとパージされた液体アルコール系燃料の混合物を含み、気液分離器（１４１）がパージ混合物を蒸気相と液相とに分離し、さらに、前記ボイラーシステム（１０２）が高温状態になり、パージ混合物の液相を受領して燃焼する準備ができるまで、液相を気液分離器（１４１）および／または別のタンク（１４２）に保管する、ステップと、
    を含んでなることを特徴とする、方法（２００）。
12. 前記パージ混合物の自立火炎を点火するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法（２００）。
13. 補助火炎を点火し、前記補助火炎を使用して前記パージ混合物を燃焼させるステップ、または、
    一次火炎を補助火炎として使用して前記パージ混合物を燃焼させるステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法（２００）。
14. 水源（１７５）からの水とアルコール燃料源（１５５）からのアルコール燃料とを混合するステップと、
    水を含むアルコール系燃料を前記アルコール燃料エンジン（１１２）に供給するステップと、
    をさらに含み、
    前記アルコール燃料システム（１０８）のパージから生じるパージ混合物は、水を含むアルコール系燃料と不活性ガスとを含む、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の方法（２００）。
15. 前記アルコール燃料システム（１０８）は、前記アルコール燃料エンジン（１１２）の停止に応答してパージされる、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の方法（２００）。

Images