JP5128624B2

JP5128624B2 - 排ガスエコノマイザー循環水システム

Info

Publication number: JP5128624B2
Application number: JP2010066073A
Authority: JP
Inventors: 栄聖加地
Original assignee: Shin Kurushima Dockyard Co Ltd
Current assignee: Shin Kurushima Dockyard Co Ltd
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2030-03-23
Also published as: JP2011196646A

Description

本発明は、船舶における排ガスエコノマイザー循環水システムに関する。

従来、船舶には、船舶の主機関から排出される排ガスの廃熱を利用するシステムである排ガスエコノマイザーおよびこれを駆動する補助ボイラーが装備される。
図３は、従来のこの種の船舶における排ガスエコノマイザー循環水システムの概略図であって、図３に示されるように、従来の船舶における排ガスエコノマイザー循環水システムにおける循環水ラインは補助ボイラー→ボイラー水循環ポンプ→排ガスエコノマイザー→補助ボイラーの順番で設けられている。図３において、符号１００は、主機関、１０１は、前記排ガスエコノマイザー、１０２は前記補助ボイラー１０２、１１２は、前記ボイラー水循環ポンプ、１１３は、前記ボイラー水循環ポンプ１１２から前記排ガスエコノマイザー１０１に接続される循環水ライン、１１６は、前記排ガスエコノマイザー１０１から前記補助ボイラー１０２に接続される循環水ライン、１１７は、排ガスラインである。

このような配置構成からなる船舶主機燃料加熱装置においては、前記主機関１００が低負荷時の場合には、当該主機関１００から排出される排ガスの熱量が少なく、前記排ガスエコノマイザー１０１内で前記循環水ライン１１３、１１６の熱が前記排ガスライン１１７へ奪われて放熱してしまうため、これを避けるために前記補助ボイラー１０２は追い炊きを行う必要があり、このため、前記補助ボイラー１０２が駆動するため補助ボイラー１０２によって燃料を消費せざるをえないという問題があった。

そこで、このような問題を解決するための技術の一例として、例えば、ボイラー作動時間を減少することを目的とした特開２００１−１４０７１１号公報に記載のものが知られている。当該特開２００１−１４０７１１号公報に記載のものは、発明名称「船舶主機燃料加熱装置」に係り、「・・・蒸気の浪費を回避するとともに、効率的に油を加熱してボイラー作動時間を減少しえる船舶主機燃料加熱装置を提供すること」を目的として（同公報明細書段落番号０００６参照）、「船舶主機の排ガスの熱を利用して蒸気を発生する蒸気発生器と、圧力センサーを有し，蒸気圧力が低圧側設定値以下になると作動し高圧側設定値以上になると停止する補助蒸気発生器と、使用すべき油を加熱するヒーティングタンクと、前記蒸気発生器及び補助蒸気発生器に接続する主蒸気配管と、前記ヒーティングタンクと主蒸気配管とを接続する、蒸気弁を介装した油タンク加熱用副蒸気配管とを具備すること」により(同公報明細書段落番号０００８参照）、「蒸気の浪費を回避するとともに、効率的に油を加熱してボイラー作動時間を減少しえる船舶主機燃料加熱装置を提供できる」等の効果を奏するものである（同公報明細書段落番号００３３参照）。

図４は、当該特開２００１−１４０７１１号公報に開示の同公報に係る発明の実施例１である船舶主機燃料加熱装置の説明図であり、同図において、符号１０１は、蒸気発生器（排ガスエコノマイザー）、１０２は、補助蒸気発生器（補助ボイラー）、１０３は、ハイ・ローセレクター付き圧力調整弁、１０４は、主蒸気配管、１０５、１０７は、蒸気弁、１０６、１０８は、副蒸気配管、１０９は、ヒーティングタンク、１１０は、スタンバイタンク、１１１は、温度計である。
しかしながら、当該特開２００１−１４０７１１号公報に開示のものによっても、ガスエコノマイザーによる無駄な放熱の防止や燃料消費の改善は充分とは言い難い。

特開２００１−１４０７１１号公報

本発明は、これら従来の船舶における排ガスエコノマイザーシステムや特開２００１−１４０７１１号公報に開示の船舶主機燃料加熱装置に関わる問題点を解消するために、ボイラー作動時間を減少することにより、船舶におけるより効率的な補助ボイラー作動を実現し、補助ボイラーの燃料消費を抑えることが可能な排ガスエコノマイザー循環水システム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、本願請求項１に係る排ガスエコノマイザー循環水システムの発明は、補助ボイラー、ボイラー水循環ポンプ、排ガスエコノマイザー、補助ボイラーの順で循環水を循環させ、かつ、前記補助ボイラーから船舶内の各種タンク用ヒーターや燃料油用ヒーター、潤滑油用ヒーター、エアコン用ヒーター等の各種のヒーターへの蒸気用配管を備える船舶における排ガスエコノマイザーシステムにおいて、該排ガスエコノマイザーの循環水出口の循環水ラインに設けられる前記排ガスエコノマイザーの出口温度を常時検出する温度センサーと、前記ボイラー循環水ポンプから前記排ガスエコノマイザーとの間の循環水ラインに設けられる三方温度調節弁と、それらの両循環水ライン間をバイパスするバイパスラインとを設け、前記温度センサーにより検知した循環水の出口温度が、飽和蒸気温度近傍より低下した場合には、循環水を前記排ガスエコノマイザー方向に循環させないで、直接前記補助ボイラーに還流させるようにする一方、同温度が飽和蒸気温度近傍より高い場合には、前記ボイラー水循環ポンプから直接前記補助ボイラーへの流れが前記排ガスエコノマイザーに向かうように前記三方温度調節弁を開閉して、循環水をバイパスラインへ誘導して、前記排ガスエコノマイザーに流入する循環水の流入量を制御することを特徴とする。
また、本願請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載の排ガスエコノマイザー循環水システムにおいて、主機関が停止時には前記ボイラ水循環ポンプが停止するインターロックを設けると共に、前記温度センサーが前記排ガスエコノマイザーの循環水の出口温度が飽和蒸気温度近傍になったことを検知した場合には、前記三方温度調節弁を調節するのではなく、信号電線を通じて、その検知信号を前記ボイラー水循環ポンプに送り、当該ボイラー水循環ポンプを所定時間停止するようにしたことを特徴とする。
さらに、本願請求項３に係る発明は、前記請求項１に記載の排ガスエコノマイザー循環水システムにおいて、前記三方温度調節弁を迂回して最低限の循環水を前記排ガスエコノマイザーに流入させるミニマムフローラインを設けたことを特徴とする。

本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。
（１）船舶において、排ガスエコノマイザーによる無駄な放熱を防止することが可能となり、より効率的に補助ボイラーを作動させることができ、結果、補助ボイラーの燃料消費を抑えることができるという効果を有する。
（２）また、補助ボイラーの作動時間を減少することが可能となるため、その結果Ｎｏｘ及びＳＯｘの排出量を抑制することができ、地球環境に優しい排ガスエコノマイザー循環水システムを提供することが可能となる。

図１は、本発明に係る排ガスエコノマイザー循環水システムの実施例１を示す概略図、図２は、本発明の実施例３に係る排ガスエコノマイザー循環水システムの概略を示す図、従来のこの種の船舶における排ガスエコノマイザー循環水システムの概略図、特開２００１−１４０７１１号公報に開示の同公報に係る発明の実施例１である船舶主機燃料加熱装置の説明図である。

本発明は、船舶における排ガスエコノマイザーシステムにおいて、その循環水ラインに排ガスエコノマイザーをバイパスするバイパスラインを設けたことを特徴とする。すなわち、船舶における排ガスエコノマイザーシステムにおいて、前記排ガスエコノマイザーの循環水出口の循環水ラインに温度センサーを設け、さらに、前記ボイラー循環水ポンプから前記排ガスエコノマイザーの循環水ラインに温度調節弁を設けると共に、それらの両循環水ライン間に前記排ガスエコノマイザーをバイパスするラインを装備し、バイパスラインへの分岐部分に前記温度調節弁を設け、かつ、排ガスエコノマイザーの出口に前記温度センサーにより、前記排ガスエコノマイザーの循環水の出口温度を検知し、循環水の出口温度が飽和蒸気温度近傍より低下した場合に温度調節弁をバイパスラインへ誘導するように弁を開いて、循環水をバイパスラインへ誘導する構造とする。
本発明に係る排ガスエコノマイザー循環水システムを実施するための形態として一実施例を示す図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明に係る排ガスエコノマイザー循環水システムを実施するための形態の一実施例である排ガスエコノマイザー循環水システムの実施例１を示す概略図である。図１において、符号１は、前記補助ボイラー１０２、前記ボイラー水循環ポンプ１１２から前記排ガスエコノマイザー１０１の間を接続される前記循環水ライン１１３の間に配置される三方温度調節弁、２は、当該三方温度調節弁１と前記循環水ライン１１６の間を接続するバイパスラインであり、３は、船舶内の各種タンク用ヒーターや燃料油用ヒーター、潤滑油用ヒーター、エアコン用ヒーター等の各種のヒーター(図示外)への蒸気用配管である。

本実施例１に係る排ガスエコノマイザーシステムは、図１に示すように、前記循環水ライン１１３と同循環水ライン１１６との間に前記排ガスエコノマイザー１０１をバイパスする前記バイパスライン２を装備し、さらに、当該バイパスライン２への分岐部分に三方弁からなる三方温度調節弁１を設け、かつ、前記排ガスエコノマイザー１０１の出口に前記温度センサー１１５を設けて前記排ガスエコノマイザー１０１の循環水の出口温度を検知し、循環水の出口温度が飽和蒸気温度近傍より低下した場合に前記三方温度調節弁１を作動させて、前記バイパスライン２へ誘導するように弁を開いて、循環水をバイパスライン２へ誘導する構造とする。

図３では前記排ガスエコノマイザー１０１の循環水出口温度が飽和蒸気温度近傍より低下すると、循環水は、前記排ガスエコノマイザー１０１内を循環することにより、外気に触れて外気との間で放熱され、この結果、さらに循環水の温度が下がり、この温度低下を補うために、前記補助ボイラー１０２を作動しなければならないこととなり、このため燃料を多く消費しなければならない事態が生じることとなる。

そこで、前記排ガスエコノマイザー１０１の循環水の出口温度を前記温度センサー１１５で常時監視し、当該排ガスエコノマイザー１０１の循環水の出口温度が飽和蒸気温度近傍より低下した場合には、前記信号電線１１８を通じて、検知信号を前記三方温度調節弁１に送り、前記三方温度調節弁１でそれまでの前記ボイラー水循環ポンプ１１２から前記排ガスエコノマイザー１０１への循環水の流れを変えて，前記ボイラー水循環ポンプ１１２から直接前記補助ボイラー１０２へバイパスし、還流させるようにしたものである。

すなわち、当該前記排ガスエコノマイザー１０１の循環水の出口温度が飽和蒸気温度近傍より低下した場合には、循環水を前記排ガスエコノマイザー１０１方向に循環させないで、直接前記補助ボイラー１０２に還流させるようにする一方、同温度が飽和蒸気温度近傍より高い場合には、循環水温度が前記排ガスエコノマイザー１０１で放熱されていないので、前記信号電線１１８を通じて、検知信号を前記三方温度調節弁１に送り、前記ボイラー水循環ポンプ１１２から直接前記補助ボイラー１０２への流れが前記排ガスエコノマイザー１０１に向かうように調節される。

なお、本実施例１に係る排ガスエコノマイザーシステムにおいては、前記排ガスエコノマイザー１０１の出口の循環水温度が飽和蒸気温度近傍より低下した場合には、前記三方温度調節弁１を調節して、前記ボイラー水循環ポンプ１１２から直接補助ボイラー１０２に前記バイパスライン２を流れる構造としたが、これは、前記温度センサー１１５が前記排ガスエコノマイザー１０１の循環水の出口温度が飽和蒸気温度近傍になったことを検知した場合には、三方温度調節弁１を調節するのではなく、前記信号電線１１８を通じて、その検知信号を前記ボイラー水循環ポンプ１１２に送り、当該ボイラー水循環ポンプ１１２を所定時間停止するようにしても良い。この場合、主機関が停止時のみボイラ水循環ポンプが停止する様インターロックを設ける必要がある。

これにより、循環水の出口温度が飽和蒸気温度近傍となった場合には、前記ボイラー水循環ポンプ１１２が停止するので、前記排ガスエコノマイザー１０１へ循環水が流れないこととなり、この結果、前記排ガスエコノマイザー１０１での放熱を防止することが可能となり、結果的に前記補助ボイラー１０２の燃料消費を抑えることができる。

なお、上記の本実施例１に係る排ガスエコノマイザーシステムにおいては、前記ボイラー水循環ポンプ１１２は、必要容量のポンプを１台装備するようにしたが、これは、必要容量の５０％容量のポンプ３台を並列に装備、２台運転させるようにしても良く、当該ボイラー水循環ポンプ１１２を３台装備した場合には、前記信号電線１１８を通じて、前記検知信号を前記ボイラー水循環ポンプ１１２に送られた場合には、２台のうちの予め定められた前記ボイラー水循環ポンプ１１２を停止するようにしても良い。

本実施例２に係る排ガスエコノマイザーシステムにおいては、循環水ポンプ１１２の作動を一時的に停止するので、ポンプ作動に要する電力消費を抑制することができ、この面でも効率的な排ガスエコノマイザー循環水システムとすることができる。

上述した実施例１または実施例２に係る排ガスエコノマイザー循環水システムにおいては、前記排ガスエコノマイザー１０１に流れる循環水を強制的に停止または減少させることとなり、当該排ガスエコノマイザー１０１における空焚きの危険が生じる。

そこで、循環水量が減少することによる前記排ガスエコノマイザー１０１の空焚き防止対策として、本実施例３に係る排ガスエコノマイザー循環水システムにおいては、図２に示すように、当該排ガスエコノマイザー１０１の入口付近に、いわば、ミニマムフローラインとも称されるもので、当該排ガスエコノマイザー１０１へ前記三方温度調節弁１を迂回する循環ラインを設け、循環水を僅かでも前記排ガスエコノマイザー１０１へ循環させる構造とするものである。

図２は、本実施例３に係る排ガスエコノマイザー循環水システムの概略を示す図であり、上述した本実施例１に係る排ガスエコノマイザー循環水システムおよび本実施例２に係る排ガスエコノマイザー循環水システムに付加して設けられる排ガスエコノマイザー循環水システムである。図２において、符号４は、前記三方温度調節弁１を迂回して最低限の循環水を前記排ガスエコノマイザー１０１に流すミニマムフローラインであり、その余の符号は、図１に示す本実施例１に係る排ガスエコノマイザー循環水システムにおいて説明した部材と同一の符号で示す。

本実施例３に係る排ガスエコノマイザー循環水システムにおける前記ミニマムフローライン４は、最低限の循環水を前記排ガスエコノマイザー１０１に流すことができれば良いのであり、僅かでも、排ガスエコノマイザーへ循環させる事により温度センサーで感知し、安全サイドに三方温度調節弁を制御する。その配管口径は、１５Ａ等のの比較的口径の小さいパイプを使用する。

このように比較的小口径のパイプで最低限の循環水を常時前記排ガスエコノマイザー１０１に流すようにしたので、当該排ガスエコノマイザー１０１への循環水の流通を抑制する上記実施例１および実施例２に係る排ガスエコノマイザー循環水システムにおいて、当該排ガスエコノマイザー１０１の空焚きを防止することができることとなる。

本発明は、船舶における排ガスエコノマイザー循環水システムに利用される。

１三方温度調節弁
２バイパスライン
３蒸気用配管
４ミニマムフローライン
１００主機関
１０１排ガスエコノマイザー
１０２補助ボイラー
１１２ボイラー水循環ポンプ
１１３、１１６循環水ライン
１１５温度センサー
１１７排ガスライン
１１８信号電線

Claims

補助ボイラー、ボイラー水循環ポンプ、排ガスエコノマイザー、補助ボイラーの順で循環水を循環させ、かつ、前記補助ボイラーから船舶内の各種タンク用ヒーターや燃料油用ヒーター、潤滑油用ヒーター、エアコン用ヒーター等の各種のヒーターへの蒸気用配管を備える船舶における排ガスエコノマイザーシステムにおいて、
該排ガスエコノマイザーの循環水出口の循環水ラインに設けられる前記排ガスエコノマイザーの出口温度を常時検出する温度センサーと、
前記ボイラー循環水ポンプから前記排ガスエコノマイザーとの間の循環水ラインに設けられる三方温度調節弁と、
それらの両循環水ライン間をバイパスするバイパスラインとを設け、
前記温度センサーにより検知した循環水の出口温度が、飽和蒸気温度近傍より低下した場合には、循環水を前記排ガスエコノマイザー方向に循環させないで、直接前記補助ボイラーに還流させるようにする一方、同温度が飽和蒸気温度近傍より高い場合には、前記ボイラー水循環ポンプから直接前記補助ボイラーへの流れが前記排ガスエコノマイザーに向かうように前記三方温度調節弁を開閉して、循環水をバイパスラインへ誘導して、前記排ガスエコノマイザーに流入する循環水の流入量を制御することを特徴とする排ガスエコノマイザー循環水システム。
主機関が停止時には前記ボイラ水循環ポンプが停止するインターロックを設けると共に、前記温度センサーが前記排ガスエコノマイザーの循環水の出口温度が飽和蒸気温度近傍になったことを検知した場合には、前記三方温度調節弁を調節するのではなく、信号電線を通じて、その検知信号を前記ボイラー水循環ポンプに送り、当該ボイラー水循環ポンプを所定時間停止するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の排ガスエコノマイザー循環水システム。
前記三方温度調節弁を迂回して最低限の循環水を前記排ガスエコノマイザーに流入させるミニマムフローラインを設けたことを特徴とする請求項１に記載の排ガスエコノマイザー循環水システム。