JP6326165B1 - Ship and its power system and operation method - Google Patents
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Abstract
【課題】硫黄分の排出量を抑えるにあたり、脱硫装置の設置によるスペースの圧迫を抑えつつ、運転に係るコストを節減し得る船舶及びその動力システム及び運転方法を提供する。【解決手段】高硫黄燃料F2により駆動可能な主機3と、該主機3の駆動に連動して発電を行う軸発電機4と、高硫黄燃料F2より硫黄含有量の低い低硫黄燃料F1により発電を行う主発電機5と、高硫黄燃料F2を燃焼した排気ガスGから硫黄分を除去する脱硫装置8とを備える。【選択図】図2Provided are a ship, a power system, and an operation method thereof that can reduce the cost of operation while suppressing the pressure on the space due to the installation of a desulfurization device in order to suppress the discharge amount of sulfur. Power generation is performed by a main engine 3 that can be driven by a high sulfur fuel F2, a shaft generator 4 that generates power in conjunction with the driving of the main engine 3, and a low sulfur fuel F1 that has a lower sulfur content than the high sulfur fuel F2. And a desulfurization device 8 that removes sulfur from the exhaust gas G obtained by burning the high sulfur fuel F2. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、船舶にエネルギーを供給する動力システム、及び該動力システムを適用した船舶、さらに該船舶の運転方法に関する。 The present invention relates to a power system for supplying energy to a ship, a ship to which the power system is applied, and a method for operating the ship.
一般に、船舶には推進力を発生させるためのメインエンジン(主機)のほか、各所に備えた機器へ電力を供給するための発電機や、前記主機の停止時等に蒸気を発生させるためのボイラといった動力装置が備えられる。こうした動力装置では、燃料として例えば重油のような油燃料が使用される。 Generally, in addition to a main engine (main engine) for generating propulsive power, a ship has a generator for supplying electric power to equipment provided at various locations, and a boiler for generating steam when the main engine is stopped. Such a power device is provided. In such a power unit, an oil fuel such as heavy oil is used as the fuel.
ところで、近年では、環境への配慮の観点から、前記動力装置から排出される硫黄分に対し、厳しい制限が課されつつある。この制限をクリアする策としては、まず燃料として硫黄分の含有量の低い低硫黄燃料を使用することが挙げられるが、その他に、排気ガス中の硫黄分を除去する脱硫装置(スクラバ)を搭載する方法もある。 By the way, in recent years, from the viewpoint of environmental consideration, severe restrictions are being imposed on the sulfur content discharged from the power unit. A measure to clear this restriction is to use a low-sulfur fuel with a low sulfur content as the fuel, but in addition, a desulfurization unit (scrubber) that removes sulfur in the exhaust gas is installed. There is also a way to do it.
尚、低硫黄燃料を使用する船舶に関する技術を記載した文献としては、例えば、下記の特許文献1等がある。また、船舶に搭載する脱硫装置に関する技術を記載した文献としては、下記の特許文献2等がある。 In addition, as a document which described the technique regarding the ship which uses a low sulfur fuel, there exists the following patent document 1, etc., for example. Further, as a document describing a technique relating to a desulfurization apparatus mounted on a ship, there is the following Patent Document 2.
しかしながら、脱硫工程を経た低硫黄燃料は高価であり、これを船舶の運転に使用すれば、ランニングコストが高くついてしまう。また、代替案として脱硫装置を設置する場合、該脱硫装置自体が大きなスペースを占める上、上記した各動力装置の排気ガスを前記脱硫装置によって漏れなく処理しようとすれば、前記各動力装置から各々の排気管を前記脱硫装置まで伸ばす必要がある。その結果、前記動力装置間における配管の取り回しが複雑になり、船舶内のスペースは一層圧迫されることになる。 However, the low-sulfur fuel that has undergone the desulfurization process is expensive, and if it is used for ship operation, the running cost is high. Further, when a desulfurization apparatus is installed as an alternative, the desulfurization apparatus itself occupies a large space, and if the exhaust gas of each power unit described above is to be treated without leakage by the desulfurization unit, each of the power units It is necessary to extend the exhaust pipe to the desulfurization apparatus. As a result, the piping between the power units becomes complicated, and the space in the ship is further compressed.
本発明は、斯かる実情に鑑み、硫黄分の排出量を抑えるにあたり、脱硫装置の設置によるスペースの圧迫を抑えつつ、運転に係るコストを節減し得る船舶及びその動力システム及び運転方法を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention is to provide a ship, a power system, and an operation method thereof that can reduce operating costs while suppressing the pressure on the space due to the installation of a desulfurization device in order to reduce the amount of sulfur emissions. It is what.
本発明は、高硫黄燃料により駆動可能な主機と、該主機の駆動に連動して発電を行う軸発電機と、高硫黄燃料より硫黄含有量の低い低硫黄燃料により発電を行う主発電機と、高硫黄燃料を燃焼した排気ガスから硫黄分を除去する脱硫装置と、高硫黄燃料を燃焼可能なボイラとを備え、高硫黄燃料で前記主機を駆動すると共に前記軸発電機で発電を行い、前記主機の排気ガスを前記脱硫装置にて処理する航海モードと、高硫黄燃料を前記ボイラで燃焼させ、該ボイラの排気ガスを前記脱硫装置にて処理すると共に、低硫黄燃料で前記主発電機を駆動する停泊モードとを切り替え可能に構成されている船舶の動力システムにかかるものである。 The present invention includes a main engine that can be driven by high sulfur fuel, a shaft generator that generates electric power in conjunction with the driving of the main engine, and a main generator that generates electric power using low sulfur fuel having a lower sulfur content than high sulfur fuel. A desulfurization device that removes sulfur from the exhaust gas burned with the high sulfur fuel, and a boiler capable of burning the high sulfur fuel, driving the main engine with the high sulfur fuel and generating power with the shaft generator, A navigation mode in which the exhaust gas of the main engine is processed by the desulfurization device, and high sulfur fuel is combusted by the boiler, the exhaust gas of the boiler is processed by the desulfurization device, and the main generator is processed by low sulfur fuel. It is applied to the power system of the ship comprised so that switching to the berthing mode which drives is carried out .
本発明の船舶の動力システムは、前記主機の排気ガスと、前記ボイラの排気ガスとを同じ脱硫装置により処理するよう構成し、前記航海モードにおいては、前記主機から前記脱硫装置に至る排気流路を開放する一方、前記ボイラから前記脱硫装置に至る排気流路を遮断し、前記停泊モードにおいては、前記主機を停止すると共に前記主機から前記脱硫装置に至る排気流路を遮断する一方、前記ボイラから前記脱硫装置に至る排気流路を開放するよう構成することができる。 The ship power system according to the present invention is configured so that the exhaust gas of the main engine and the exhaust gas of the boiler are processed by the same desulfurization apparatus, and in the navigation mode, the exhaust flow path from the main engine to the desulfurization apparatus While the exhaust passage from the boiler to the desulfurization apparatus is shut off, and in the anchoring mode, the main engine is stopped and the exhaust flow path from the main machine to the desulfurization apparatus is shut off, while the boiler It is possible to configure so as to open the exhaust flow path extending from to the desulfurization apparatus.
また、本発明は、上述の船舶の動力システムを適用した船舶にかかるものである。 The present invention also relates to a ship to which the aforementioned ship power system is applied.
また、本発明は、高硫黄燃料により駆動可能な主機と、該主機の駆動に連動して発電を行う軸発電機と、高硫黄燃料を燃焼可能なボイラと、低硫黄燃料で発電を行う主発電機と、前記主機の排気ガスや前記ボイラの排気ガスから硫黄分を除去する脱硫装置とを備え、航海モードにおいては、高硫黄燃料で前記主機を駆動すると共に前記軸発電機で発電を行い、前記主機の排気ガスを前記脱硫装置にて処理し、停泊モードにおいては、高硫黄燃料を前記ボイラで燃焼させ、該ボイラの排気ガスを前記脱硫装置にて処理すると共に、低硫黄燃料で前記主発電機を駆動する、船舶の運転方法にかかるものである。 The present invention also relates to a main machine that can be driven by high-sulfur fuel, a shaft generator that generates power in conjunction with the driving of the main machine, a boiler that can burn high-sulfur fuel, and a main machine that generates power using low-sulfur fuel. A generator, and a desulfurization device that removes sulfur from the exhaust gas of the main engine and the exhaust gas of the boiler. In the navigation mode, the main engine is driven with high sulfur fuel and the shaft generator generates power. The exhaust gas of the main engine is processed by the desulfurization device, and in the anchoring mode, the high sulfur fuel is burned by the boiler, the exhaust gas of the boiler is processed by the desulfurization device, and the low sulfur fuel is used for the combustion. The present invention relates to a ship operating method for driving a main generator.
本発明の船舶及びその動力システム及び運転方法によれば、硫黄分の排出量を抑えるにあたり、脱硫装置の設置によるスペースの圧迫を抑えつつ、運転に係るコストを節減し得るという優れた効果を奏し得る。 According to the ship of the present invention and its power system and operation method, it is possible to reduce the cost of operation while suppressing the pressure on the space due to the installation of the desulfurization device in suppressing the discharge amount of sulfur. obtain.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1〜図4は本発明の実施による船舶の動力システム及びこれを適用した船舶の形態の一例を示している。図1に示す如く、船舶1の船尾に設けた機関室2には、推進装置としてプロペラを接続したメインエンジン(主機)3が設置されており、該主機3の軸には、該主機3の作動に連動して発電を行う軸発電機4が接続され、該軸発電機4から船内に設置された各機器(図示せず)へ電力が供給されるようになっている。
1 to 4 show an example of a ship power system according to an embodiment of the present invention and a form of a ship to which the ship power system is applied. As shown in FIG. 1, an engine room 2 provided at the stern of a ship 1 is provided with a main engine (main engine) 3 connected with a propeller as a propulsion device, and the shaft of the
発電機としては、軸発電機4に加えて複数の主発電機5が備えられており、軸発電機4の停止中や、軸発電機4の発電量が不足する際には、主発電機5を駆動して電力を補うようになっている。また、船内では、主機3で生じた排気ガスの熱を利用して蒸気が作られ、各所に利用されるが、主機3から排出される排気ガスの熱量が必要な蒸気量に対して不足した際、前記熱量を補うためにボイラ6が設置されている。
As the generator, a plurality of
主機3や主発電機5、ボイラ6といった前記動力装置では、機関室2と隣接して設けられた燃料タンク7に貯留された燃料Fが使用される。燃料Fは、例えば重油のような油燃料であるが、前記各動力装置の仕様等に合わせて適宜別の種類の燃料を利用することもできる。尚、燃料タンク7は、機関室2内に設けても良いし、機関室2から離れた場所に設置することも可能である。
In the power units such as the
そして、本第一実施例の船舶1の場合、燃料Fとして硫黄含有量の異なる二種類の燃料Fを利用するようになっており、低硫黄燃料F1と高硫黄燃料F2とが、燃料タンク7に画成された低硫黄燃料貯留区画7aと、高硫黄燃料貯留区画7bとにそれぞれ貯留される。そして、後に詳述するように、主機3及びボイラ6では主に高硫黄燃料F2が用いられ、且つ場面によっては低硫黄燃料F1が用いられ、また、各主発電機5では場面によって低硫黄燃料F1が用いられるようになっている。また、機関室2より上方の排気流路には、排気ガスから硫黄分を除去するためのスクラバ(脱硫装置)8が設置される。船底付近のシーチェストからポンプ9を介して溶媒としての海水を汲み上げ、排気流路内を流通する排気ガスに噴射して硫黄分を溶かし込み、硫黄分を含んだ海水を船外へ排出する仕組みである。または、溶媒として海水を汲み上げる代わりに、塩基性の物質を添加した海水や清水等を船内で循環させる循環式の脱硫装置8を採用しても良い(図示は省略する)。また、船舶1が例えば積荷として原油等を積載するタンカー等である場合、スクラバ8は、積荷へイナートガスとして送給される排気ガスを浄化処理するイナートガススクラバとしての機能も備えていても良い。その場合には、スクラバ8にて浄化した排気ガスを積荷へ導く配管が別途設置される(図示は省略する)。
In the case of the ship 1 of the first embodiment, two kinds of fuels F having different sulfur contents are used as the fuel F, and the low sulfur fuel F1 and the high sulfur fuel F2 are used as the
上述の機器同士の間における配管系統の配置を図2に模式的に示す。燃料タンク7から主機3へ燃料を供給する燃料管路10は、上流側にて枝管10aと枝管10bとに分岐しており、該枝管10a,10bは、低硫黄燃料貯留区画7a、高硫黄燃料貯留区画7bにそれぞれ連通している。燃料管路10における枝管10a,10bへの分岐箇所には三方弁11が備えられており、該三方弁11を操作することにより、場面によって低硫黄燃料貯留区画7a又は高硫黄燃料貯留区画7bのいずれか一方から主機3へ燃料Fを供給するよう、切り替えることができるようになっている。
The arrangement of the piping system between the above devices is schematically shown in FIG. A
同様に、燃料タンク7からボイラ6へ燃料を供給する燃料管路12は、上流側にて枝管12aと枝管12bとに分岐しており、該枝管12a,12bは、低硫黄燃料貯留区画7a又は高硫黄燃料貯留区画7bにそれぞれ連通している。燃料管路12における枝管12a,12bへの分岐箇所には三方弁13が備えられ、ボイラ6へ供給される燃料Fの供給元を低硫黄燃料貯留区画7a又は高硫黄燃料貯留区画7bの間で切り替えられるようになっている。
Similarly, a
尚、ここでは燃料管路10における枝管10a,10b間の流路の切り替えには三方弁11を用いているが、これに限らず、例えば枝管10a,10bの各々に開閉弁を備え、該開閉弁の開閉を切り替えることにより、燃料管路10の流路を切り替えるように構成することもできる。燃料管路10に供給される燃料Fの流路を枝管10aと枝管10bの間で切り替えられるようになっていれば何でも良い。これは燃料管路12の三方弁13に関しても同様である。
Here, the three-
複数の主発電機5へは、低硫黄燃料貯留区画7aから燃料管路14を介して燃料Fが供給される。燃料管路14は、下流側で複数の管路14aに分岐し、各主発電機5に接続されている。
The fuel F is supplied to the plurality of
主機3から排出される排気ガスの排気流路15は、船体内を上方へ延び、その下流側は脱硫装置8の設置された排気流路16に連通している。排気流路16はさらに、脱硫装置8の上流側にて、脱硫装置の設置されない別の排気流路17に分岐する。すなわち、主機3に接続された排気流路15の下流は、脱硫装置8の設置された排気流路16と、設置されない排気流路17とに分岐しており、主機3から排出される排気ガスGは、排気流路16又は排気流路17から船体の上方へ排出される。尚、排気流路17の出口付近には、低硫黄燃料F1を燃焼した排気ガスGを浄化するための排気浄化装置(図示せず)を装備しても良い。
An
排気流路16における排気流路17への分岐点の上流側及び下流側にはそれぞれ開閉弁18、24が備えられ、排気流路16をいずれかの位置で開閉できるようになっている。
On / off
ボイラ6から排出される排気ガスGの排気流路20は、下流にて排気流路17に接続されている。排気流路20の排気流路17への接続位置は、開閉弁19を挟んで排気流路17の排気流路16からの分岐位置と反対側である。
The
排気流路17における排気流路20との合流点の上流側及び下流側、及び排気流路20における排気流路17との合流点の上流側にはそれぞれ開閉弁19,25,26が備えられており、排気流路17又は排気流路20を各々の位置で開閉できるようになっている。
Open /
各主発電機5から排出される排気ガスGは、船体内を上方へ延びる排気流路21から排出される。排気流路21には脱硫装置は設置されないが、低硫黄燃料F1を燃焼した排気ガスGを浄化するための排気浄化装置(図示せず)を装備しても良い。
The exhaust gas G discharged from each
主機3や軸発電機4、主発電機5、ボイラ6、脱硫装置8といった各機器の運転は、制御装置22との間で入出力される制御信号3a,4a,5a,6a,8aによって操作される。軸発電機4、主発電機5、ボイラ6、脱硫装置8といった各機器は、各々が図示しない個別の制御装置を備えており、制御信号3a,4a,5a,6a,8aは、制御装置22と前記個別の制御装置との間でやり取りされる。制御装置22は、その他、船舶1(図1参照)の運転に関係する各種機器の操作を行う装置であり、三方弁11,13や開閉弁18,19,24,25,26についても、それぞれ制御装置22からの切替信号11a,13aや開閉信号18a,19a,24a,25a,26aの入力によって操作される。
The operation of each device such as the
また、排気流路16における脱硫装置8の下流側には、排気ガスG中の硫黄分の濃度を検出する濃度センサ23が設置され、ここで硫黄分の濃度を監視するようになっている。濃度センサ23にて検出された硫黄分の濃度が規定の値よりも高い場合、濃度センサ23から濃度信号23aが脱硫装置8に備えた前記個別の制御装置に入力され、該個別の制御装置から状態異常を示す制御信号8aとして制御装置22へ出力されるようになっている。その他、制御装置22では、脱硫装置8における種々の状態異常を制御信号8aを介して監視するようになっている。
Further, a
次に、上記した本第一実施例の作動を説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described.
本第一実施例の船舶1(図1参照)は、上述の如く、燃料Fとして低硫黄燃料F1と高硫黄燃料F2の二種類を燃料タンク7に貯留しており、場面に応じてこれらを使い分けるようにした点に特徴がある。
As described above, the ship 1 (see FIG. 1) of the first embodiment stores two types of fuel F as a low-sulfur fuel F1 and a high-sulfur fuel F2 in the
まず、公海等を航行する場合について、図3を参照して説明する。この間は主機3によって船舶1(図1参照)の推進を行うが(以下、この運転状態を「航海モード」と称する)、このとき、主機3は主として高硫黄燃料F2により運転される。三方弁11を操作し、燃料タンク7の高硫黄燃料貯留区画7bから枝管10bを介して燃料管路10下流の主機3へ高硫黄燃料F2を供給する。主機3では、高硫黄燃料F2を燃焼させ、プロペラの軸を回転させて推進力を発生させる。同時に、主機3と連動して軸発電機4が駆動され、該軸発電機4から船内の各所へ電力が供給される。また、主機3から排出される排気ガスGの熱を利用し、蒸気が作られて船内の各所へ送られる。
First, the case of navigating the high seas will be described with reference to FIG. During this time, the ship 1 (see FIG. 1) is propelled by the main engine 3 (hereinafter, this operation state is referred to as “navigation mode”). At this time, the
この間、排気流路16に備えた開閉弁18,24は開弁され、排気流路17の開閉弁19は閉弁される。すなわち、主機3下流の排気流路15から脱硫装置8を備えた排気流路16への流路は開放される一方、ボイラ6から脱硫装置8へ至る流路は遮断された状態である。主機3において高硫黄燃料F2の燃焼に伴い発生する排気ガスGは、排気流路16で脱硫装置8により硫黄分を除去された後、排出される。
During this time, the on-off
ここで、航海モード中には、例えば船舶1の減速時など、主機3の出力が低下することがある。その際、主機3から排出される排気ガスGの量が減少し、該排気ガスGの熱により作られる蒸気の量が、船内で必要な蒸気の量に対し不足する事態が生じ得る。この場合には、ボイラ6にて燃料Fを燃焼させて蒸気を発生させ、不足分を補うことができる。
Here, during the navigation mode, the output of the
このとき、ボイラ6では低硫黄燃料F1を利用する。三方弁13を操作し、図3中に破線の矢印にて示す如く、燃料タンク7の低硫黄燃料貯留区画7aから枝管12aを介して燃料管路12下流のボイラ6へ低硫黄燃料F1を供給し、燃焼させれば良い。ここで、航海モードにおいては、排気流路16,17,20に備えた開閉弁18,19,24,25,26のうち、開閉弁19が閉弁され、排気弁25,26は開弁されており、ボイラ6から発生する排気ガスGは、図3中に破線の矢印にて示す如く、排気流路20から排気流路17へ流れる。排気流路17には脱硫装置が備えられていないが、低硫黄燃料F1の燃焼で生じた排気ガスGはもともと硫黄分の含有量が低いので、排出される硫黄分の量は抑えることができる。
At this time, the
また、同様に、航海モード中、主機3と連動する軸発電機4の発電量が低下する場合もあり得るが、この際には、図3中に破線の矢印にて示す如く、燃料タンク7の低硫黄燃料貯留区画7aから燃料管路14を介して主発電機5に低硫黄燃料F1を供給して主発電機5を駆動して発電させ、発電量の不足分を補えば良い。この際、主発電機5下流の排気流路21には脱硫装置が備えられていないが、主発電機5では低硫黄燃料F1を燃料として用いるので、やはり排出される硫黄分の量を最小限に抑えることができる。
Similarly, during the voyage mode, the power generation amount of the
次に、港湾等にて停泊したり、荷役等を行う場合について、図4を参照して説明する。この間は、船舶1を推進させないので、主機3は停止させる。一方、主機3を停止すると、該主機3と連動する軸発電機4も作動しないので、この間は、主発電機5を起動して発電を行い、電力を船内の各所へ送給する。また、主機3から排気ガスが発生しないので、ボイラ6を運転し、蒸気を発生させる(以下、この運転状態を「停泊モード」と称する)。このとき、ボイラ6では主として高硫黄燃料F2を燃焼し、主発電機5は低硫黄燃料F1により駆動する。
Next, the case where the ship is anchored at a port or the like, or cargo handling is performed will be described with reference to FIG. During this time, since the ship 1 is not propelled, the
三方弁13を操作し、図4に示す如く、燃料タンク7の高硫黄燃料貯留区画7bから枝管12bを介して燃料管路12下流のボイラ6へ高硫黄燃料F2を供給する。ボイラ6では、高硫黄燃料F2の燃焼により生じた熱で蒸気を発生させ、船内の各所に供給する。
The three-
この間、排気流路16,17,20に備えた開閉弁18,19,24,25,26のうち、開閉弁18,25は閉弁され、開閉弁19,24,26は開弁される。すなわち、ボイラ6下流の排気流路20から排気流路17を介して排気流路16へ至る流路が開放される一方、主機3から脱硫装置8に至る流路は遮断された状態である。ボイラ6で高硫黄燃料F2の燃焼により発生する排気ガスGは、排気流路16で脱硫装置8により硫黄分を除去された後、排出される。一方、低硫黄燃料F1により駆動される主発電機5から排出される排気ガスGは硫黄分の含有量が低いので、この停泊モードにおいても、排出される硫黄分の量を最小限に抑えることができる。
During this time, among the on-off
このように、本第一実施例では、航海モード時は主機3にて高硫黄燃料F2の燃焼によりエネルギーを発生させ、船舶1の推進力を得ると共に、主機3に連動した軸発電機4で発電を行う一方、停泊モード時はボイラ6にて高硫黄燃料F2を燃焼させ、主発電機5を低硫黄燃料F1で駆動させるようにしている。
Thus, in the first embodiment, in the navigation mode, the
すなわち、船舶1に備えた動力装置(主機3、軸発電機4、主発電機5、ボイラ6)のうち、航海モード時に発電を行う軸発電機4は主機3と連動しており、また、主発電機5は低硫黄燃料F1を利用するようになっているので、排気ガスGに対し脱硫装置8の使用を要する動力装置は主機3及びボイラ6のみである。そして、主機3から高硫黄燃料F2の燃焼に伴い排出される排気ガスGと、ボイラ6から高硫黄燃料F2の燃焼に伴い排出される排気ガスGとを同じ脱硫装置8により処理することで、脱硫装置8の設置に係るスペースの低減を図っている。
That is, among the power units (
つまり、ここで仮に主発電機5を高硫黄燃料F2により駆動するように構成したり、軸発電機4を高硫黄燃料F2により主機3とは独立に駆動するように構成したりすれば、主機3やボイラ6の他に、軸発電機4や主発電機5から排出される排気ガスに関しても、脱硫装置8による処理が必要となる。その場合、軸発電機4や主発電機5から脱硫装置8へ排気ガスを導く排気流路を別途設置する必要が生じ、該排気流路の流路構成や、排気ダクト同士の位置関係が複雑になって船舶1内のスペースを圧迫してしまう。そこで、本第一実施例の如く、軸発電機4を主機3に連動させると共に、高硫黄燃料F2は軸発電機4とボイラ6で使用し、主発電機5は低硫黄燃料F1で駆動するようにすれば、配管の流路構成の複雑化を回避してスペースの圧迫を抑えると共に、脱硫装置8や配管の設置に係る費用を節減することができるのである。
In other words, if the
ここで、主発電機5では専ら低硫黄燃料F1を使用するため、高硫黄燃料F2を利用する場合に比べればランニングコストが高くなってしまうことは否めないが、船舶1における最大の動力装置である主機3では主に高硫黄燃料F2を使用するので、低硫黄燃料F1の使用量は最低限に留めることができる。また、低硫黄燃料F1に対応した発電機は、一般に高硫黄燃料F2仕様の発電機と比較して安価であるので、船舶1の建造に際し、主発電機5の設置に係る初期費用は低減できる。また、航海モード中、主発電機5は停止されるので、積算運転時間に応じて発生するメンテナンスの手間は最小限で済み、該メンテナンスに係るコストも抑えられる。
Here, since the
さらに、本第一実施例では、主機3における高硫黄燃料F2の使用のタイミングと、ボイラ6における高硫黄燃料F2の使用のタイミングとをずらすことで、主機3とボイラ6の間で脱硫装置8の共用を可能にしている。すなわち、エンジンである主機3から生じる排気ガスGの背圧は、一般に、ボイラ6の排気ガスGの背圧と比較して著しく高い。このため、仮に主機3とボイラ6とで同時に高硫黄燃料F2を燃焼させ、排気ガスGを脱硫装置8へ導こうとした場合、排気流路15において許容し得る排気ガスGの背圧と、排気流路20において許容し得る排気ガスGの背圧とは違いに大きく相違し、その結果、ボイラ6が失火してしまうといった事態等が生じ得る。そこで、本第一実施例では、上述の如く航海モードでは主機3にて高硫黄燃料F2を燃焼させ、その排気ガスGを脱硫装置8に導く一方、ボイラ6を使用する場合には低硫黄燃料F1を燃焼させ、停泊モードでは主機3を停止して排気流路を切り替え、ボイラ6で高硫黄燃料F2を燃焼させてその排気ガスGを脱硫装置8に導くようにしている。こうすることで、排気ガスGの背圧差に起因する上述の如き問題を回避し、主機3の排気ガスGと、ボイラ6の排気ガスGとを一基の脱硫装置8で処理することができるのである。
Further, in the first embodiment, the
さらに、停泊モードから航海モードへの移行、及び航海モードから停泊モードへの移行の手順を図5のフローチャートを参照して説明する。船舶1(図1参照)が港湾等で停泊し、もしくは荷役等を行っている停泊モードでは、上述の如く主機3は停止しており、該主機3に連動する軸発電機4も停止している。軸発電機4の代わりに船内へ電力を供給するために主発電機5は運転し、また、主機3の代わりに蒸気を発生させるためにボイラ6も運転している。主発電機5は低硫黄燃料F1により駆動し、ボイラ6には高硫黄燃料F2が供給され、該ボイラ6の排気ガスGは脱硫装置8に導かれて処理される(図4参照、ステップS1)。
Further, a procedure for shifting from the anchoring mode to the navigation mode and from the navigation mode to the anchoring mode will be described with reference to the flowchart of FIG. In the anchoring mode in which the ship 1 (see FIG. 1) is anchored at a port or the like, or the cargo handling is being performed, the
停泊モードを終了し、航海モードへ移行する場合には、まず港湾等の中で、船舶1(図1参照)を回頭させる等の操船を行う。この際、ステップS2として主機3を始動し、推進力を発生させる(図2参照)。ただし、この段階では船速が遅く、主機3の回転数は低い。したがって、軸発電機4は停止させておき、主発電機5の運転を継続する。また、蒸気の製造はボイラ6の運転によって補う。
When the berthing mode is terminated and the mode is shifted to the voyage mode, the ship is first maneuvered such as turning the ship 1 (see FIG. 1) in a harbor or the like. At this time, the
このとき、主機3には、高硫黄燃料F2を供給する(図2参照)。ボイラ6の運転は、三方弁13を切り替え、低硫黄燃料F1により行う。これに伴い、開閉弁18,19,24,25,26を切り替えて開閉弁18,24,25,26を開弁、開閉弁19を閉弁した状態とする。主機3の排気ガスGは脱硫装置8にて処理され、ボイラ6の排気ガスGは脱硫装置8を経ずに排出される。
At this time, high sulfur fuel F2 is supplied to the main engine 3 (see FIG. 2). The
港湾等を出て、主機3の回転数を十分に上昇可能な状態となったら、ステップS3として、主機3に連動する軸発電機4を起動し、主発電機5は停止させる。こうして、運転状態は航海モードへ移行し、上述の如く、主機3は高硫黄燃料F2により運転し、軸発電機4は主機3と連動させて駆動させ、主発電機5、ボイラ6は原則として停止する。主発電機5やボイラ6を運転する場合には、運転は低硫黄燃料F1により行う。脱硫装置8では、主機3の排気ガスGを処理する(図3参照、ステップS4)。
When leaving the port or the like and the rotation speed of the
航海モードから港湾等へ入り、再度停泊モードへ移行する際には、船速が落ち、主機3の回転数が低下するので、ステップS5として、軸発電機4を停止し、代わりに主発電機5を起動する。さらにステップS6として、主機3を停止し、ボイラ6を運転する。ボイラ6には高硫黄燃料F2を供給し、脱硫装置8はボイラ6の排気ガスGを処理するように開閉弁18,19,24,25,26を切り替えて、停泊モードへ移行する(図4参照、ステップS1)。
When entering the harbor or the like from the voyage mode and shifting to the anchoring mode again, the ship speed decreases and the rotational speed of the
さらに、条件によっては、上述の如き航海モード中(図5のステップS4、及び図3参照)、主機3における高硫黄燃料F2の燃焼を停止したい場合がある。例えば、汚染物質の排出量に関する規制が特に厳しい一部海域等である。こうした海域に進入した場合には、三方弁11を切り替えて主機3に低硫黄燃料F1を供給するようにすれば良い。この間、ボイラ6と脱硫装置8は停止させておくこともできるし、必要な場合には、ボイラ6にて低硫黄燃料F1を燃焼させることもできる。その際には、開閉弁18,19,24,25,26を切り替え、主機3からの排気ガスGは排気流路16から脱硫装置8を経由して排出され、ボイラ6からの排気ガスGは排気流路20,17から排出させれば良い。尚、脱硫装置8には、停止中、排気ガスGの浄化を行うことなく該排気ガスGをそのまま通過させることが可能なものがあるので、その種の脱硫装置8を設置すれば、低硫黄燃料F1を燃焼させた排気ガスGを、停止した脱硫装置8を通して排出するにあたり支障はない。
Furthermore, depending on conditions, during the navigation mode as described above (see step S4 in FIG. 5 and FIG. 3), it may be desired to stop the combustion of the high sulfur fuel F2 in the
前記海域を脱した際には、三方弁11を再び切り替えて主機3に高硫黄燃料F2を供給し、排気ガスGを脱硫装置8にて処理する。
When the sea area is removed, the three-
さらに、航海中には、上述の如き動力システムに種々の不具合が生じることがあり得る。例えば、脱硫装置8の性能が何らかの理由で低下したり、あるいは脱硫装置8による排気ガスGの浄化性能を上回る量の排気ガスGが主機3から排出さるといった原因により、脱硫装置8を通過後の排気ガスG中の硫黄分の濃度が上昇してしまう場合が想定される。
Furthermore, various problems may occur in the power system as described above during the voyage. For example, the performance of the
この場合、硫黄分の上昇は濃度センサ23により検出され、脱硫装置8の前記個別の制御装置を介して制御装置22に報知され、異常として検知される。排気ガスG中の硫黄濃度が高い場合、考えられる主要な原因は、上述したように脱硫装置8の機能の低下か、主機3から排出される排気ガスGの過多である。制御装置22では、軸発電機4の発電量を低下させるよう、該軸発電機4に備えた前記個別の制御装置に対して制御信号4aを入力し、または主機3の負荷を低減するよう、該主機3に備えた前記個別の制御装置に対して制御信号3aを入力する(尚、この両方の操作を行っても良い)。低下した発電量は、主発電機5を起動させて賄う。
In this case, the increase in the sulfur content is detected by the
脱硫装置8の下流における硫黄濃度が特に高い場合には、上述の軸発電機4の発電量の低下や主機3の負荷の低減と共に、脱硫装置8を停止させ、該脱硫装置8の点検を行う。このとき、三方弁11を切り替え、主機3には低硫黄燃料F1を供給すると共に、開閉弁18,19,24,25,26の開閉を切り替え、主機3の排気ガスGは排気流路17から排出する。そして、脱硫装置8に異常が発見された場合には、該脱硫装置8を停止した状態で、主機3を低硫黄燃料F1で駆動させながら航行を行う。
When the sulfur concentration downstream of the
尚、上述の運転方法(運転モードの切り替え等)はあくまで一例であり、実際に船舶1を運転するにあたっては、上に説明した以外にも種々の手順や方法を採用し得る。例えば、航海モードでの運転を実行するタイミングは公海上の航行時に限らず、状況や条件に応じて適時に航海モードにて船舶1を運転することができる。同様に、例えば港湾等における停泊中や荷役等を行っている間以外にも、必要に応じて停泊モードで船舶1を運転することができる。 Note that the above-described operation method (operation mode switching or the like) is merely an example, and various procedures and methods other than those described above may be employed when actually operating the ship 1. For example, the timing for executing the operation in the voyage mode is not limited to the time when navigating on the high seas, and the ship 1 can be operated in the voyage mode in a timely manner according to the situation and conditions. Similarly, the ship 1 can be operated in a berthing mode as necessary, for example, other than during berthing in a harbor or during cargo handling.
以上のように、上記本第一実施例においては、高硫黄燃料F2により駆動可能な主機3と、該主機3の駆動に連動して発電を行う軸発電機4と、高硫黄燃料F2を燃焼可能なボイラ6と、高硫黄燃料F2より硫黄含有量の低い低硫黄燃料F1により発電を行う主発電機5と、高硫黄燃料F2を燃焼した排気ガスGから硫黄分を除去する脱硫装置8とを備えている。軸発電機4を主機3に連動させる一方、高硫黄燃料F2は軸発電機4で使用し、主発電機5は低硫黄燃料F1で駆動することで、配管の流路構成の複雑化を回避してスペースの圧迫を抑えると共に、脱硫装置8や配管の設置に係る費用を節減することができる。また、主発電機5の設置に係る初期費用やメンテナンスのコストも低減できる。
As described above, in the first embodiment, the
また、本第一実施例は、高硫黄燃料F2を燃焼可能なボイラ6を備え、高硫黄燃料F2で主機3を駆動すると共に軸発電機4で発電を行い、主機3の排気ガスGを脱硫装置8にて処理する航海モードと、高硫黄燃料F2をボイラ6で燃焼させ、該ボイラ6の排気ガスGを脱硫装置8にて処理すると共に、低硫黄燃料F1で主発電機5を駆動する停泊モードとを切り替え可能に構成しているので、主機3における高硫黄燃料F2の使用のタイミングと、ボイラ6における高硫黄燃料F2の使用のタイミングとをずらすことで、主機3とボイラ6の間で脱硫装置8を共用するにあたり、排気ガスGの背圧差に起因する問題を回避することができる。
The first embodiment also includes a
また、本第一実施例は、主機3の排気ガスGと、ボイラ6の排気ガスGとを同じ脱硫装置8により処理するよう構成し、前記航海モードにおいては、主機3から脱硫装置8に至る排気流路15,16を開放する一方、ボイラ6から脱硫装置8に至る排気流路17を遮断し、前記停泊モードにおいては、主機3を停止すると共に主機3から脱硫装置8に至る排気流路16を遮断する一方、ボイラ6から前記脱硫装置に至る排気流路20,17を開放するよう構成しているので、主機3とボイラ6の間で脱硫装置8を共用するにあたり、排気ガスGの背圧差に起因する問題を一層確実に回避することができる。
Further, in the first embodiment, the exhaust gas G of the
したがって、本第一実施例によれば、硫黄分の排出量を抑えるにあたり、脱硫装置の設置によるスペースの圧迫を抑えつつ、運転に係るコストを節減し得る。 Therefore, according to the first embodiment, the cost for operation can be reduced while suppressing the pressure on the space due to the installation of the desulfurization device when suppressing the discharge amount of the sulfur content.
図6は本発明の実施による船舶の動力システムの別の一例を示している。本第二実施例では、主機3とボイラ6とで脱硫装置8を共有しておらず、主機3の排気ガスGは常に脱硫装置8へ導く一方、ボイラ6の排気ガスGは常に脱硫装置8を経ることなく排出するように動力システムを構成している。
FIG. 6 shows another example of a ship power system according to an embodiment of the present invention. In the second embodiment, the
すなわち、主機3に接続された排気流路15が、下流にて脱硫装置8を備えた排気流路16に連通している点は上記第一実施例(図2参照)と共通しているが、本第二実施例の場合、主機3からの排気ガスGが脱硫装置8を迂回する排気流路17は備えられておらず、また、ボイラ6に接続された排気流路20は、排気流路16に接続されることなくそのまま船外へ通じている。これに伴い、排気流路17,20には流路を切り替えるための開閉弁等は備えられない。
That is, the point that the
こうして、主機3にて高硫黄燃料F2を燃焼する際には排気ガスGを排気流路16へ導いて脱硫装置8で処理する一方、主機3にて低硫黄燃料F1を燃焼する際には脱硫装置8を停止させて排気ガスGを脱硫装置8により処理することなく排気流路16から排出し、また、ボイラ6においては低硫黄燃料F1のみを燃焼させ、その排気ガスGを排気流路20から排出するようになっている。
In this way, when the high sulfur fuel F2 is burned in the
このような構成にすると、主機3とボイラ6とで排気流路を共有しない分、配管の構成は複雑でなくなるので、配管の設置のためのコストの増大やスペースの圧迫は小さく抑えられる。また、主機3の排気ガスGが流通する排気流路15,16と、ボイラ6の排気ガスGが流通する排気流路20とが互いに独立しているので、上述したような排気ガスGの背圧差の問題が生じることはない。
With such a configuration, the configuration of the piping is not complicated because the
その他の構成や作用効果については上記第一実施例(図2参照)と同様であるため説明を省略するが、本第二実施例によっても、硫黄分の排出量を抑えるにあたり、脱硫装置の設置によるスペースの圧迫を抑えつつ、運転に係るコストを節減し得る。 Since other configurations and operational effects are the same as those in the first embodiment (see FIG. 2), description thereof will be omitted. However, in the second embodiment, a desulfurization unit is installed to reduce the amount of sulfur emissions. The cost of driving can be reduced while suppressing the pressure on the space.
尚、本発明の船舶及びその動力システム及び運転方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The ship of the present invention and its power system and operation method are not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
1 船舶
3 主機
4 軸発電機
5 主発電機
6 ボイラ
8 脱硫装置
15 排気流路
16 排気流路
17 排気流路
F1 燃料(低硫黄燃料)
F2 燃料(高硫黄燃料)
G 排気ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
F2 fuel (high sulfur fuel)
G exhaust gas
Claims (4)
該主機の駆動に連動して発電を行う軸発電機と、
高硫黄燃料より硫黄含有量の低い低硫黄燃料により発電を行う主発電機と、
高硫黄燃料を燃焼した排気ガスから硫黄分を除去する脱硫装置と、
高硫黄燃料を燃焼可能なボイラとを備え、
高硫黄燃料で前記主機を駆動すると共に前記軸発電機で発電を行い、前記主機の排気ガスを前記脱硫装置にて処理する航海モードと、
高硫黄燃料を前記ボイラで燃焼させ、該ボイラの排気ガスを前記脱硫装置にて処理すると共に、低硫黄燃料で前記主発電機を駆動する停泊モードと
を切り替え可能に構成されている船舶の動力システム。 A main engine that can be driven by high-sulfur fuel;
A shaft generator that generates power in conjunction with the drive of the main engine;
A main generator that generates power with a low sulfur fuel having a lower sulfur content than a high sulfur fuel;
A desulfurizer that removes sulfur from the exhaust gas combusted with high sulfur fuel ;
A boiler capable of burning high sulfur fuel ,
A navigation mode in which the main engine is driven with high-sulfur fuel and power is generated by the shaft generator, and the exhaust gas of the main engine is processed by the desulfurization device;
A berthing mode in which high sulfur fuel is combusted in the boiler, exhaust gas of the boiler is processed in the desulfurization device, and the main generator is driven with low sulfur fuel;
A ship power system that is configured to be switchable .
前記航海モードにおいては、前記主機から前記脱硫装置に至る排気流路を開放する一方、前記ボイラから前記脱硫装置に至る排気流路を遮断し、
前記停泊モードにおいては、前記主機を停止すると共に前記主機から前記脱硫装置に至る排気流路を遮断する一方、前記ボイラから前記脱硫装置に至る排気流路を開放するよう構成されている、請求項1に記載の船舶の動力システム。 The exhaust gas of the main engine and the exhaust gas of the boiler are configured to be processed by the same desulfurization device,
In the navigation mode, the exhaust passage from the main engine to the desulfurizer is opened, while the exhaust passage from the boiler to the desulfurizer is shut off,
In the anchoring mode, the main engine is stopped and an exhaust flow path from the main machine to the desulfurization apparatus is shut off, while an exhaust flow path from the boiler to the desulfurization apparatus is opened. 2. A power system for a ship according to 1 .
該主機の駆動に連動して発電を行う軸発電機と、
高硫黄燃料を燃焼可能なボイラと、
高硫黄燃料より硫黄含有量の低い低硫黄燃料で発電を行う主発電機と、
前記主機の排気ガスや前記ボイラの排気ガスから硫黄分を除去する脱硫装置とを備え、
航海モードにおいては、高硫黄燃料で前記主機を駆動すると共に前記軸発電機で発電を行い、前記主機の排気ガスを前記脱硫装置にて処理し、
停泊モードにおいては、高硫黄燃料を前記ボイラで燃焼させ、該ボイラの排気ガスを前記脱硫装置にて処理すると共に、低硫黄燃料で前記主発電機を駆動する、船舶の運転方法。 A main engine that can be driven by high sulfur fuel
A shaft generator that generates power in conjunction with the drive of the main engine;
A boiler capable of burning high sulfur fuel;
A main generator that generates electricity with a low sulfur fuel having a lower sulfur content than a high sulfur fuel;
A desulfurizer that removes sulfur from the exhaust gas of the main engine and the exhaust gas of the boiler,
In the voyage mode, the main engine is driven with high sulfur fuel and the shaft generator is used to generate power, and the exhaust gas of the main engine is processed by the desulfurizer,
In the berthing mode, a high sulfur fuel is burned by the boiler, the exhaust gas of the boiler is processed by the desulfurization device, and the main generator is driven by the low sulfur fuel.
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