JP7357726B1 - 多種燃料の利用可能な燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液化アンモニアや液化石油ガス、メタノールといった燃料を兼用することができる燃料供給装置を提供することができるだけでなく、戻し燃料が燃料タンクに送られることがない燃料供給装置を提供すること。また、戻し燃料にシール油が含まれていても、シール油を液化アンモニア燃料等と好適に分離できる燃料供給装置を提供すること。【解決手段】液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる燃料の何れか１種を貯留する燃料タンク２からサービスタンク４を経由してエンジン１に至る燃料供給ラインと、エンジン１から燃料の一部をサービスタンク４に戻す燃料戻しラインとを備え、燃料戻しラインのサービスタンク４に至るまでに、油分除去回収装置１８を設置することを特徴とする燃料供給装置。【選択図】図１
Description
本発明は、多種燃料の利用可能な燃料供給装置に関し、詳しくは、液化アンモニアや液化石油ガス、メタノールといった燃料を兼用することができる燃料供給装置を提供することができるだけでなく、液化アンモニアを燃料として用いる際に、戻し燃料が燃料タンクに送られることがない燃料供給装置に関する。
従来、地球温暖化防止に基づく環境規制の観点から、燃焼時に二酸化炭素を排出しない液化アンモニア(以下、必要により「ＬＮＨ３」という)、燃焼時にＳＯｘを排出しない液化石油ガス(以下、必要により「ＬＰＧ」という)、メタノールといった燃料が必要となり、燃料が多様化している。
燃料は、流量調整や温度調整のために、燃料タンクに一部を戻すが、戻るラインには、燃料を噴射する弁から侵入するシール油が混入するおそれがある。
燃料は、流量調整や温度調整のために、燃料タンクに一部を戻すが、戻るラインには、燃料を噴射する弁から侵入するシール油が混入するおそれがある。
このため、燃料との組み合わせによっては、シール油が混ざらずに粒子等の不純物を除去するためのフィルタやストレーナを目詰まりさせてしまうおそれがある。具体的には、ＬＰＧの場合は、ＬＰＧとシール油は混合する場合もあるが、ＬＮＨ３等の場合、ＬＮＨ３とシール油は混合しないため、上記の目詰まりが起きる問題がある。
また、燃料供給装置の停止時には、その装置内部の流体を外部へ廃棄する必要があるが、毒性を有するアンモニアは人体等に対する悪影響が懸念されるので、そのアンモニアを除去して、人体を保護するために、除害方法を講じる必要がある。
Kjeld Aabo, Aammonia-fuelled MAN B&W 2-stroke Dual-fuel Engines,日本マリンエンジニアリング学会誌,2020,第56号
除害方法としては、一般的にスクラバや燃焼といった方法が知られている。
スクラバを使う場合、処理した水を一部保管しておくということも考えられるが、使用量に応じてタンクの容量は大きくなるといった問題がある。
スクラバを使う場合、処理した水を一部保管しておくということも考えられるが、使用量に応じてタンクの容量は大きくなるといった問題がある。
このため、船外へ排出する方法が必要である。その際の排出基準項目としては、国内でいう河川での基準が適用され、アンモニア性窒素や油分が基準対象になる。
そのため、アンモニア性窒素や油分の除害装置が必要となるが、船内で除害装置を設置しようとすると、設置状況によっては処理しなければいけない量が増加してしまうといった問題がある。
このため、エンジン運転後、配管内に残留する液化アンモニアガスを配管内から除去するため、窒素を使って押し出す方法（窒素パージ）を採用している。
このため、エンジン運転後、配管内に残留する液化アンモニアガスを配管内から除去するため、窒素を使って押し出す方法（窒素パージ）を採用している。
しかし、上記の窒素パージ押出方式では、排出先が上部であると、押し出すための供給圧力及び流量が必要になってしまい、流量と塔高さの関係上、除害設備が大きくなるといった問題があった。
そこで、本発明の課題は、液化アンモニアや液化石油ガス、メタノールといった燃料を兼用することができる燃料供給装置を提供することができるだけでなく、戻し燃料が燃料タンクに送られることがない燃料供給装置を提供することにある。
また、本発明の他の課題は、戻し燃料にシール油が含まれていても、シール油を液化アンモニア燃料等と好適に分離できる燃料供給装置を提供することにある。
また、本発明の他の課題は、戻し燃料にシール油が含まれていても、シール油を液化アンモニア燃料等と好適に分離できる燃料供給装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
上記課題は以下の各発明によって解決される。
（請求項１）
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる燃料の何れか１種を貯留する燃料タンクからサービスタンクを経由してエンジンに至る燃料供給ラインと、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインとを備え、
前記燃料戻しラインの前記サービスタンクに至るまでに、油分除去回収装置を設置し、
前記サービスタンクは、燃料タンクから、前記燃料供給ラインを介して送られる前記燃料と、前記エンジンから、前記燃料戻しラインの油分除去回収装置を介して戻される前記燃料の一部とが混合されることを特徴とする燃料供給装置。
（請求項２）
前記油分除去回収装置には、燃料と油の分離を向上させるための堰と、燃料と油の界面を判定するための計器を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
（請求項３）
前記計器が、静電式レベルスイッチ又は密度計であることを特徴とする請求項２記載の燃料供給装置。
（請求項４）
前記燃料供給ラインには、前記サービスタンクに前記燃料を戻すバイパスライン、及び又はリバースラインが設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
（請求項５）
前記燃料は、液化アンモニアであり、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインに、前記燃料を導入して、気化アンモニアガスと、液化アンモニア及び油とに分離するための気液分離器を備え、
前記気液分離器で分離された前記気化アンモニアガスと水を導入して、アンモニア水を生成させる除害装置を設けることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の燃料供給装置。
（請求項６）
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる何れか１種の燃料をエンジンに供給する燃料供給ラインに、燃料タンクと、低圧の燃料ポンプと、第１バッファタンクと、高圧の燃料ポンプと、熱交換器と、フィルタとを備え、
前記エンジンから前記燃料の一部を戻す燃料戻しラインに油分除去回収装置を備え、
前記油分除去回収装置で油分が除去された燃料が前記第１バッファタンクに戻され、
前記油分除去回収装置と、前記第１バッファタンクとの間に、調整タンクを備え、
前記調整タンクは、前記油分除去回収装置と、前記第１バッファタンクの燃料の流量を調整して、前記第１バッファタンクに供給することを特徴とする燃料供給装置。
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる燃料の何れか１種を貯留する燃料タンクからサービスタンクを経由してエンジンに至る燃料供給ラインと、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインとを備え、
前記燃料戻しラインの前記サービスタンクに至るまでに、油分除去回収装置を設置し、
前記サービスタンクは、燃料タンクから、前記燃料供給ラインを介して送られる前記燃料と、前記エンジンから、前記燃料戻しラインの油分除去回収装置を介して戻される前記燃料の一部とが混合されることを特徴とする燃料供給装置。
（請求項２）
前記油分除去回収装置には、燃料と油の分離を向上させるための堰と、燃料と油の界面を判定するための計器を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
（請求項３）
前記計器が、静電式レベルスイッチ又は密度計であることを特徴とする請求項２記載の燃料供給装置。
（請求項４）
前記燃料供給ラインには、前記サービスタンクに前記燃料を戻すバイパスライン、及び又はリバースラインが設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
（請求項５）
前記燃料は、液化アンモニアであり、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインに、前記燃料を導入して、気化アンモニアガスと、液化アンモニア及び油とに分離するための気液分離器を備え、
前記気液分離器で分離された前記気化アンモニアガスと水を導入して、アンモニア水を生成させる除害装置を設けることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の燃料供給装置。
（請求項６）
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる何れか１種の燃料をエンジンに供給する燃料供給ラインに、燃料タンクと、低圧の燃料ポンプと、第１バッファタンクと、高圧の燃料ポンプと、熱交換器と、フィルタとを備え、
前記エンジンから前記燃料の一部を戻す燃料戻しラインに油分除去回収装置を備え、
前記油分除去回収装置で油分が除去された燃料が前記第１バッファタンクに戻され、
前記油分除去回収装置と、前記第１バッファタンクとの間に、調整タンクを備え、
前記調整タンクは、前記油分除去回収装置と、前記第１バッファタンクの燃料の流量を調整して、前記第１バッファタンクに供給することを特徴とする燃料供給装置。
本発明によれば、液化アンモニアや液化石油ガス、メタノールといった燃料を兼用することができる燃料供給装置を提供することができるだけでなく、戻し燃料が燃料タンクに送られることがない燃料供給装置を提供することができる。
また、本発明によれば、戻し燃料にシール油が含まれていても、シール油を液化アンモニア燃料等と好適に分離できる燃料供給装置を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
本発明の形態１について、図１に基づいて説明する。
図１は、本発明の燃料供給装置の一形態を示すフロー図である。
図１において、１は船舶エンジンであり、該エンジン１に燃料タンク２から燃料がサービスタンク４を介して供給される。船舶エンジン１としては、二元燃料が対応できるエンジンが好ましい。例えば、燃料を、重油と、下記に示す燃料との２種類の燃料とする二元燃料を用いることができるエンジンが例示できる。
図１は、本発明の燃料供給装置の一形態を示すフロー図である。
図１において、１は船舶エンジンであり、該エンジン１に燃料タンク２から燃料がサービスタンク４を介して供給される。船舶エンジン１としては、二元燃料が対応できるエンジンが好ましい。例えば、燃料を、重油と、下記に示す燃料との２種類の燃料とする二元燃料を用いることができるエンジンが例示できる。
二元燃料が対応できるエンジンの燃料の一部は、液化アンモニア、液化石油ガス（LPG）、メタノールのような燃料のいずれでもよい。また、液化石油ガスについても、ブタンリッチの場合とプロパンリッチの場合とがあるが、いずれの主成分であっても使用することができる。ＬＰＧは、完全にブタン成分しかないものは非常に少なく、シール油と完全に混ざらない場合が考えられるからである。つまり、ＬＰＧに含まれるプロパンの分量により、シール油に溶解する度合いが変化するのみで、完全に溶解しない場合、本発明の油分除去回収装置により、シール油を分離できる。
なお、ＮＨ３は極性であり、油は無極性であるため混ざらない。同様にメタノールも極性であり、油とは混ざらない。
ＬＰＧは、産地によって主成分がプロパンのＬＰＧ（プロパンリッチＬＰＧ）とブタンのＬＰＧ（ブタンリッチＬＰＧ）がある。油との混合しやすさは、一概に極性と無極性のみによる評価だけではなく、奇遇効果と鎖長の短さが関係していると推定される。
ＬＰＧは、産地によって主成分がプロパンのＬＰＧ（プロパンリッチＬＰＧ）とブタンのＬＰＧ（ブタンリッチＬＰＧ）がある。油との混合しやすさは、一概に極性と無極性のみによる評価だけではなく、奇遇効果と鎖長の短さが関係していると推定される。
炭素数が偶数の長鎖アルカンは、完全パッキング時（固体の結晶状態）では、分子鎖が鎖長方向に長い「並行六面体」になるが、奇数の場合は端の一角（稜）が欠けるので、その分パッキングが悪くなる。パッキングのしやすさは親油性を示している。
つまり、Ｃ３Ｈ８（プロパン）は、炭素数が最小の奇数の３なので、端欠けの影響が大きく、パッキングしにくく、直鎖アルカンの中では最も油らしくない異端の性状である。これに対して、Ｃ４Ｈ１０（ブタン）は、炭素数は偶数の４なので、パッキングがよい。
本発明者は、液化Ｃ４Ｈ１０はシール油に溶解し、液化Ｃ３Ｈ８はシール油に溶解しないという差が生じることを実験により確認した。
以上のことから、本発明の燃料タンク２に貯留される燃料が、液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる燃料の何れか１種というのは、本発明の燃料供給装置が、油に溶解しない燃料に特に有効であるが、油に溶解する燃料であっても使用できる、つまり、液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールといったいずれの燃料でも、燃料タンクに供給される燃料を変更するだけで、そのまま使用できるという使用燃料の選択肢の幅を広げ、多種多様な燃料を兼用できる汎用性が高い燃料供給装置であることを意図している。
以下、本形態の燃料が、主に液化アンモニアである場合を説明する。
燃料タンク２は、フルレフ式やセミレフ式などの低圧のタンクが用いられる。余剰のアンモニアガスが発生する場合には、それを回収して脱硝装置の還元剤として使用することが好ましい。燃料タンク２には、再液化装置２Ａを設けることができる。再液化装置２Ａでは、燃料タンク２から気体として排出されるアンモニアガスを導入して、加圧して液化アンモニアを生成し、燃料タンクに戻すことができる。また、気液分離器１２Ａ、１２Ｂで排出されるアンモニアガス、窒素パージされて得られるアンモニアガスなどの種々のアンモニアガスを、再液化装置２Ａに導入して、加圧して液化アンモニアを生成し、燃料タンク２に戻すこともできる。
燃料タンク２に充填される燃料である液化アンモニアは、低圧の燃料ポンプである低圧ポンプ３を介して、サービスタンク４に送られる。低圧ポンプ３の吐出圧力は、１．８～２．０ＭＰａＧ（ゲージ圧）の範囲が好ましい。
サービスタンク４に送られる過程で、ヒータ３Ａで燃料を加熱することができる。ここで、ヒータ３Ａを設置するのは、タンクの方式に応じて燃料が低温の場合があるからである。
形態１では、液化アンモニアが、燃料タンク２からサービスタンク４を経由してエンジン１に至る燃料供給ラインを備えており、かつエンジン１から燃料の一部をサービスタンク４に戻す燃料戻しラインを備えている。
サービスタンク４からエンジン１に向かう燃料供給ラインには、高圧の燃料ポンプである高圧ポンプ３００、熱交換器３０５、フィルタ７Ａ又はフィルタ７Ｂ、燃料バルブトレイン（インターフェース）であるＳＶＴ１０が設けられている。熱交換器３０５は、燃料に対して、ヒータ又はクーラとして機能させることができる。熱交換器３０５は、ヒータ３Ａで温度制御できなかった場合の予備として機能させることもできる。本実施形態では、熱交換器３０５に代えて、ヒータ、又はクーラを用いてもよいし、熱交換器とヒータ又はクーラを組み合わせて用いてもよい。
サービスタンク４内の燃料は、高圧ポンプ３００を介して、熱交換器３０５に送られる。高圧ポンプ３００の吐出圧力は、８．０～８．５ＭＰａＧ（ゲージ圧）の範囲が好ましい。本実施形態において、ＬＰＧを燃料として使用した場合の吐出圧力は、５．０～５．５ＭＰａＧの範囲が好ましく、メタノールを燃料として使用した場合の吐出圧力は、１．０～１．５ＭＰａＧの範囲が好ましい。
また、高圧ポンプ３００の吐出側の配管は、エンジン１に向かう配管であり、この配管の高圧ポンプ３００の出口側にバイパスライン３０１が設けられ、バイパスライン３０１を介して液化アンモニア槽１８１内に返送される。バイパスライン３０１では、バルブ３０２が設けられているため、高圧ポンプ３００の入口温度に対して、温度を上昇させることができる。
また高圧ポンプ３００の吐出側の配管には、リバースライン３０３が設けられ、リバースライン３０３を介して液化アンモニア槽１８１内に返送するようにすることもできる。このラインも、バルブ３０４が設けられているため、高圧ポンプ３００の入口温度に対して、温度を上昇させることができる。
リバースライン３０３は、ポンプのモータを冷却するためのラインであり、バイパスライン３０１は、圧力調整用の戻りラインである。バイパスライン３０１やリバースライン３０３があることにより、温度が高くなってしまうことがあるため、熱交換器３０５を設け、熱交換器３０５で加温したり、冷却したりすることが好ましい。
熱交換器３０５には、例えば作動媒体としてグリコール水を用いたグリコール水供給装置１９を設けることが好ましい。熱交換器３０５で燃料を加温する場合には、加熱されたグリコール水を供給し、熱交換器３０５で冷却する場合には、冷却されたグリコール水を供給する。グリコール水の加温冷却の温度調整は、蒸気、海水を用いることができる。
また、リバースライン３０３、バイパスライン３０１の出口は、図１の例では、サービスタンク４にしているが、これに限定されず、油分除去回収装置１８の液化アンモニア槽１８１に戻すように構成されていてもよい。また、リバースライン３０３とバイパスライン３０１を設ける場合には、サービスタンク４内に油分除去回収装置を設け、サービスタンク内において、油分の除去と回収を行うリカバリタンクとして機能させるようにしてもよい。
更に、バイパスライン３０１、リバースライン３０３の切り替えを行う方法も好ましい。切替えを行うことにより、温度・圧力の調整をすることができる。
また燃料戻りラインに設けられたクーラ１５と、燃料供給ラインに設けられた熱交換器３０５の熱源を利用して、燃料の温度調整を行うこともできる。この場合、タイムラグを設けることが好ましい。
熱交換器３０５を経た燃料は、その後、フィルタ７Ａ又はフィルタ７Ｂでろ過される。ここで、フィルタ７Ａとフィルタ７Ｂは、エンジン内やバルブの保護を目的として設置する。
フィルタ７Ａとフィルタ７Ｂは、燃料中に含まれる固形物や錆などを除去することができる。
燃料は、フィルタ７Ａ又はフィルタ７Ｂでろ過された後、ＳＶＴ１０を介して、エンジン１に送られる。
ＳＶＴ１０は、燃料バルブトレインであり、サービスタンク４内の燃料を高圧ポンプ３００によってエンジン１に供給する過程に存在する補器類（高圧ポンプ３００、熱交換器３０５、フィルタ７Ａ、７Ｂ）と、エンジン１との間のインターフェースである。
ＳＶＴ１０には、窒素供給装置１０Ａから窒素ガスが供給される。窒素ガスは、図示しないが、エンジン１内の燃料のパージ、メンテナンス前のガス抜き、メンテナンス後の気密試験などに利用される。
燃料バルブトレインは、上記のように、補器類とエンジン１との間のインターフェースであるが、その目的としては、シャットダウン時やメンテナンス時に、エンジン１を安全に隔離することと、上記の窒素供給装置１０Ａから供給された窒素ガスのパージを行うことが挙げられる。
本形態では、エンジン１から燃料の一部をサービスタンク４に戻す燃料戻しラインを備えている。エンジン１からサービスタンク４に向かう燃料戻しラインには、燃料バルブトレイン（インターフェース）であるＲＶＴ１１が設けられ、サービスタンク４に至る系にクーラ１５が設けられている。
エンジン１内では、流量調整や温度調整のために、燃料の一部を戻し、その際にシール油が燃料の一部に含まれ、ＲＶＴ１１内で減圧し、クーラ１５を経て、サービスタンク４へ戻される。すなわち、本形態においては、サービスタンク４とエンジン１との間で、燃料が循環するようになっている。
この態様によれば、サービスタンク４に燃料の一部が戻されるシステムになっており、サービスタンク４が、燃料をエンジンに供給するタンクであるため、サービスタンク４に燃料を供給する燃料タンク２がシール油で汚染されることはない。
サービスタンク４では、エンジン１からの戻し燃料と、燃料タンク２から送られる液化アンモニアが混合される。
本発明においては、エンジン１からの燃料戻しラインのサービスタンク４に至るまでに、液体アンモニアとシール油が分離される構造の油分除去回収装置１８が設けられている。
油分除去回収装置１８は、図２に示すように、堰板１８０が設けられ、堰板１８０の左側（図面上）に、液化アンモニアとシール油の分離部が形成され、堰板１８０の右側（図面上）に、液化アンモニア槽１８１が形成されている。
分離部で分離された上層の液化アンモニアは、堰板１８０を越えて液化アンモニア槽１８１に送られる構成になっている。
液化アンモニア槽１８１内の液化アンモニアは燃料として、サービスタンク４に送られ、高圧ポンプ３００により、エンジン１方向に送液される。
分離部で分離された上層の液化アンモニアは、堰板１８０を越えて液化アンモニア槽１８１に送られる構成になっている。
液化アンモニア槽１８１内の液化アンモニアは燃料として、サービスタンク４に送られ、高圧ポンプ３００により、エンジン１方向に送液される。
図２に示すように、下層のシール油は、ドレイン弁１８３を開いて、ドレインタンク１８２に貯留される。
このドレイン弁１８３は、シール油の液面を検出するセンサ１８４の信号により排出を制御するようにしてもよい。
センサ１８４を設置することで、油分除去状態を確認し、シール油を効率的に排出できる。このシール油を本発明では再利用することもできる。
このドレイン弁１８３は、シール油の液面を検出するセンサ１８４の信号により排出を制御するようにしてもよい。
センサ１８４を設置することで、油分除去状態を確認し、シール油を効率的に排出できる。このシール油を本発明では再利用することもできる。
このような構成にすることにより、油分除去回収装置１８によって、シール油が分離除去された液化アンモニア燃料をエンジン１に供給することができる。
この態様では、上述の堰板１８０の存在によって、燃料戻しラインから持ち込まれたシール油を効率的に燃料と分離できるので、シール油を分離した燃料を、エンジンに再度供給する際に、フィルタやストレーナを目詰まりさせることがなく、燃料の循環を効率的に行える。
更に、センサ１８４としては、液面を検出できる液面センサを例示したが、これに限定されず、例えば、静電式レベルスイッチ又は密度計（センサ）等の燃料と油の界面を判定することができる計器が好ましい。これにより、シール油をより効率的に排出できる。
液化アンモニア（ＮＨ３）の場合、シール油と混合せず、密度差等によって、両者は層分離される。液化アンモニアの存在は、密度計や静電式レベルスイッチを用いて判定することができる。
液化アンモニアの２５℃における密度ρは約６００ｋｇ／ｍ３であり、シール油の密度ρは約９００ｋｇ／ｍ３であるから、図２に示すように、液化アンモニアは上層に分離され、シール油は下層に分離される。
また、ＬＰＧ（プロパンリッチ）の２５℃における密度ρは約５００ｋｇ／ｍ３であり、ＬＰＧ（ブタンリッチ）の２５℃における密度ρは約５７８ｋｇ／ｍ３である。メタノールの２０℃における密度ρは、約７９２ｋｇ／ｍ３である。
このためシール油の密度ρは約９００ｋｇ／ｍ３であるから、完全に油と溶解しない場合には、図２に示すように、燃料を上層、シール油を下層に分離することができる。
このためシール油の密度ρは約９００ｋｇ／ｍ３であるから、完全に油と溶解しない場合には、図２に示すように、燃料を上層、シール油を下層に分離することができる。
本形態において、液化アンモニアガス供給開始時及び停止時は、系内をパージするため、配管内に残った、減圧される際に一部気化したガスを含んだ液化アンモニアを、気液分離器１２Ａ、１２Ｂに導入して、気化ガスと液状体とに分離することができる。
気液分離器１２としては、図１に示すように、気液分離器１２Ａと気液分離器１２Ｂを設置することができる。
気液分離器１２Ａ、１２Ｂから上部に排出されるアンモニアガスは除害装置１３に送られる。
気液分離器１２内に残った液は、ポンプを用いて、油分除去回収装置１８を介してサービスタンク４へ戻し、液化アンモニアを回収する。また、窒素を使って液を押し出すこともできる。
気液分離器１２Ａ、１２Ｂから上部に排出されるアンモニアガスは除害装置１３に送られる。
気液分離器１２内に残った液は、ポンプを用いて、油分除去回収装置１８を介してサービスタンク４へ戻し、液化アンモニアを回収する。また、窒素を使って液を押し出すこともできる。
気液分離器１２で気化した気化アンモニアガスは、除害装置１３で水が供給され、アンモニア水として回収される。回収されたアンモニア水は、例えば、船内での脱硝装置の還元剤として使用することができる。
次に、図３に基づいて、気液分離器の好ましい形態について説明する。以下に説明する態様は、アンモニアガスとして水と接触させる場合と、液化アンモニアと水を接触させる場合では、反応熱量が違うので、回収するエネルギは削減できるという効果を奏する。
まず、気液分離器１２に、予め清水を張り込んでおく。気液分離器１２には、液面を検出するセンサを設けることが好ましい。図示の例では、ハイレベルセンサ１２０、ローレベルセンサ１２１として、レベルスイッチ（ＬＳ）が設けられている。ＨＨはハイレベルを示し、ＬＬはローレベルを示している。
ハイレベルセンサ１２０が、ＨＨレベルを検出して、スタンバイ状態となるように、予め清水バルブ１２２を開けて清水を張り込んでおく。清水を張り込む量は、燃料供給装置内の容積分の液化アンモニア（ＬＮＨ３）が水に溶解する量になるよう調整することが好ましい。また、導入されるアンモニアガス（一部液化アンモニアを含む）に対応する清水は、液面センサのＨＨレベルを調整することにより、適切な量に設定することができる。
次に、図３に示すバルブ１２３を開き、気液分離器１２に、液化アンモニアＬＮＨ３を送りこみ、液化アンモニアと水を接触させて、アンモニア水にする。
液化アンモニアＬＮＨ３は、ＲＶＴ１１を経由して燃料戻り系から供給される。したがって、ＲＶＴ１１では、液化アンモニアを減圧して、油分除去回収装置１８に戻すので、減圧される際に、その一部が気化される場合があり、気液分離器１２に送りこまれる液化アンモニアＬＮＨ３には、一部気化されたアンモニアガスを含む液化アンモニアになっている場合も含まれる。
次いで、液化アンモニアＬＮＨ３が抜けきった状態を、例えば、燃料供給装置内の図示しないレベルスイッチ、圧力計等で検知した後、ポンプ１２４を介して、一次受けタンク１２５でアンモニア水として回収する。一次受けタンク１２５で回収されたアンモニア水は、図３に示すように、油分除去回収装置１８を介してサービスタンク４に供給することにより、再び燃料として使用することができる。
次いで、ポンプ１２４によって液面がＬＬレベルになるまで抜き出し、ローレベルセンサ１２１が、ＬＬレベルを検出したら、ポンプ１２４を停止する。これにより気液分離機の一連の処理は完了する。
そして、再び、清水バルブ１２２を開いて、清水を導入して、ハイレベルセンサ１２０が、ＨＨレベルを検出するまで張り込む。
気液分離器１２から液面上部に分離されたアンモニアガスは、除害装置１３に送られる。図1に示すように、除害装置１３で水が供給され、アンモニア水を生成する。
除害装置１３から排出されるアンモニア水は、ＳＣＲ１６に送られ、還元剤として利用されるなどして処理・除去される。
図３に示す装置及びこれを用いた方法によれば、除害装置がコンパクト化できる効果がある。除害装置で除去したいアンモニア量が減るからである。なお、アンモニアと水を接触させた際に発生する反応熱量が減る効果もある。
次に、本発明の形態２について、図４に基づいて説明する。
形態２における燃料供給ラインは、図４の破線よりＡ側に位置しており、液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる何れか１種の燃料をエンジンに供給する燃料供給ラインである。
形態２における燃料供給ラインは、図４の破線よりＡ側に位置しており、液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる何れか１種の燃料をエンジンに供給する燃料供給ラインである。
以下に燃料供給ラインに設けられる設備について説明する。
燃料タンク２には、液化アンモニアが充填されている。液化アンモニアは、低圧ポンプ３により、第１バッファタンク２０に供給される。本形態２の第１バッファタンク２０は、エンジンに高圧の燃料を供給するためのタンクであり、形態１のサービスタンク４に相当するタンクである。
燃料タンク２には、液化アンモニアが充填されている。液化アンモニアは、低圧ポンプ３により、第１バッファタンク２０に供給される。本形態２の第１バッファタンク２０は、エンジンに高圧の燃料を供給するためのタンクであり、形態１のサービスタンク４に相当するタンクである。
第１バッファタンク２０からエンジン１に向かう燃料供給ラインには、高圧ポンプ５、ヒータ５Ａ、フィルタ７Ａ又はフィルタ７Ｂ、燃料バルブトレイン（インターフェース）であるＳＶＴ１０が設けられている。
本実施形態において、第１バッファタンク２０からフィルタ７Ａ又はフィルタ７Ｂに至る流路の構成を、図１に示す形態１のサービスタンク４からフィルタ７Ａ又はフィルタ７Ｂに至る流路構成にしてもよい。本形態に図１に示す流路構成にする場合、図１に示すバイパスライン３０１とリバースライン３０３から戻される燃料の出口は、第１バッファタンク２０である。
一方、図４の破線よりＢ側に位置しており、エンジン１から第１バッファタンク２０に向かう燃料戻しラインには、燃料バルブトレイン（インターフェース）であるＲＶＴ１１が設けられている。
この形態２において、エンジン１からの燃料戻しラインの第１バッファタンク２０に至るまでに、液体アンモニアとシール油が分離される構造の油分除去回収装置１８が設けられている。図1の態様と同様に、油分除去回収装置の手前に図示しないクーラ１５をもうけてもよいし、気液分離器１２を設けてもよい。
この油分除去回収装置の構造は、形態１で説明したものと同一であるので、その説明を省略する。
この油分除去回収装置の構造は、形態１で説明したものと同一であるので、その説明を省略する。
油分除去回収装置１８で下層に分離された油分（シール油）は、ドレイン弁１８３、移送ポンプ１８５を介して、ドレインタンク１８２に移送される。
本形態においては、油分除去回収装置１８の油分が除去された液化アンモニア燃料を貯留する液化アンモニア槽１８１から第１バッファタンク２０に至るまでに、流量調整のための調整タンク２００を設けることが好ましい。
本形態においては、油分除去回収装置１８の油分が除去された液化アンモニア燃料を貯留する液化アンモニア槽１８１から第１バッファタンク２０に至るまでに、流量調整のための調整タンク２００を設けることが好ましい。
図４に示す調整タンク２００において、液化アンモニア槽１８１内の液化アンモニア燃料は、ポンプ２４により、第１バッファタンク２０に送液される。この場合、ポンプ２４と第１バッファタンク２０との間に、第１バッファタンク２０から調整タンク２００に向かって液流が生じないように、逆止弁（図示せず）を設けることも好ましい。
また、図４において、ＲＶＴ１０は、２重管１００によって構成され、またＲＶＴ１１も同様に、２重管１１０によって構成されている。
液化アンモニアのエンジン１への供給ライン（Ａ側のライン）に、２重管１００を有するＲＶＴ１０が設けられ、返送ライン（Ｂ側のライン）に、２重管１１０を有するＲＶＴ１１が設けられている。
長期間運転によって、２重管１００の一方、あるいは両方の２重管１１０の内側管が破損してアンモニアが外部に流出することがある。
アンモニア検知器２２２は、流出したアンモニアを検知したら、運転を停止して、第２バッファタンク２２０に排出する。
液化アンモニアのエンジン１への供給ライン（Ａ側のライン）に、２重管１００を有するＲＶＴ１０が設けられ、返送ライン（Ｂ側のライン）に、２重管１１０を有するＲＶＴ１１が設けられている。
長期間運転によって、２重管１００の一方、あるいは両方の２重管１１０の内側管が破損してアンモニアが外部に流出することがある。
アンモニア検知器２２２は、流出したアンモニアを検知したら、運転を停止して、第２バッファタンク２２０に排出する。
本形態において、第２バッファタンク２２０は、機関室内で配管が破損した場合の漏えい対策の二重配管の内管が破損した場合の、液化アンモニアの一次受けタンクとして機能する。
通常の状態では、ＲＶＴ１１から、第２バッファタンク２２０に、エアーが流れてくる。しかし、配管の破損等の異常が発生した場合、この第２バッファタンク２２０を設けておくことにより、エンジン１内の燃料(液化アンモニアなど)を、ＲＶＴ１１から回収することができる。
通常の状態では、ＲＶＴ１１から、第２バッファタンク２２０に、エアーが流れてくる。しかし、配管の破損等の異常が発生した場合、この第２バッファタンク２２０を設けておくことにより、エンジン１内の燃料(液化アンモニアなど)を、ＲＶＴ１１から回収することができる。
また、エンジン１内の燃料であるアンモニア水を、第２バッファタンク２２０を介して、還元剤として、ＳＣＲ１６に供給することもできる。これにより、図示しない除害装置を介さずにＳＣＲ１６に還元剤を供給することができ、この結果、除害装置のコンパクト化が可能となり、大気へのアンモニアガスの放出を抑制することができる。
図４において、Ａ側を船舶の上層に設け、Ｂ側を船舶の下層に設けることができる。これにより、Ａ側に設けられた燃料供給ルームの下層には、Ｂ側に設けられた第２バッファタンク及び又はドレインタンクからなるドレインルームを設置される。この結果、自重で、Ａ側で生じた残液をＢ側に送ることができるため、効率的に残液を送液することができる、つまり、送液のための動力をかけずに送液することができる。
本形態２にのみ示す各部位の構成を、図１に示す形態１に適用することができる。例えば、ドレインタンク１８２にシール油を送る移送ポンプ１８５を、図１に示す形態に適用することができる。また、ＲＶＴ１０、ＳＶＴ１１、及び第２バッファタンクの構成を、図１に示す形態１に適用することもできる。これにより、形態２の作用効果を形態１で発揮できる。
１ ：エンジン
２ ：燃料タンク
２Ａ ：再液化装置
３ ：低圧ポンプ
３Ａ ：ヒータ
４ ：サービスタンク
５ ：高圧ポンプ
５Ａ ：ヒータ
７Ａ ：フィルタ
７Ｂ ：フィルタ
１０ ：ＳＶＴ
１００ ：二重管
１０Ａ ：窒素供給装置
１１ ：ＲＶＴ
１１０ ：二重管
１２ ：気液分離器
１２Ａ ：気液分離器
１２Ｂ ：気液分離器
１２０ ：ハイレベルセンサ
１２１ ：ローレベルセンサ
１２２ ：清水バルブ
１２３ ：バルブ
１２４ ：ポンプ
１２５ ：一次受けタンク
１３ ：除害装置
１５ ：クーラ
１６ ：ＳＣＲ
１８ ：油分除去回収装置
１８０ ：堰板
１８１ ：液化アンモニア槽
１８２ ：ドレインタンク
１８３ ：ドレイン弁
１８４ ：センサ
１８５ ：移送ポンプ
１９ ：グリコール水供給装置
２０ ：第１バッファタンク
２４ ：移送ポンプ
２００ ：調整タンク
２２０ ：第２バッファタンク
３００ ：ポンプ
３０１ ：バイパスライン
３０２ ：バルブ
３０３ ：リバースライン
３０４ ：バルブ
３０５ ：熱交換器
２ ：燃料タンク
２Ａ ：再液化装置
３ ：低圧ポンプ
３Ａ ：ヒータ
４ ：サービスタンク
５ ：高圧ポンプ
５Ａ ：ヒータ
７Ａ ：フィルタ
７Ｂ ：フィルタ
１０ ：ＳＶＴ
１００ ：二重管
１０Ａ ：窒素供給装置
１１ ：ＲＶＴ
１１０ ：二重管
１２ ：気液分離器
１２Ａ ：気液分離器
１２Ｂ ：気液分離器
１２０ ：ハイレベルセンサ
１２１ ：ローレベルセンサ
１２２ ：清水バルブ
１２３ ：バルブ
１２４ ：ポンプ
１２５ ：一次受けタンク
１３ ：除害装置
１５ ：クーラ
１６ ：ＳＣＲ
１８ ：油分除去回収装置
１８０ ：堰板
１８１ ：液化アンモニア槽
１８２ ：ドレインタンク
１８３ ：ドレイン弁
１８４ ：センサ
１８５ ：移送ポンプ
１９ ：グリコール水供給装置
２０ ：第１バッファタンク
２４ ：移送ポンプ
２００ ：調整タンク
２２０ ：第２バッファタンク
３００ ：ポンプ
３０１ ：バイパスライン
３０２ ：バルブ
３０３ ：リバースライン
３０４ ：バルブ
３０５ ：熱交換器
Claims (6)
- 液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる燃料の何れか１種を貯留する燃料タンクからサービスタンクを経由してエンジンに至る燃料供給ラインと、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインとを備え、
前記燃料戻しラインの前記サービスタンクに至るまでに、油分除去回収装置を設置し、
前記サービスタンクは、燃料タンクから、前記燃料供給ラインを介して送られる前記燃料と、前記エンジンから、前記燃料戻しラインの油分除去回収装置を介して戻される前記燃料の一部とが混合されることを特徴とする燃料供給装置。 - 前記油分除去回収装置には、燃料と油の分離を向上させるための堰と、燃料と油の界面を判定するための計器を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
- 前記計器が、静電式レベルスイッチ又は密度計であることを特徴とする請求項２記載の燃料供給装置。
- 前記燃料供給ラインには、前記サービスタンクに前記燃料を戻すバイパスライン、及び又はリバースラインが設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料供給装置。
- 前記燃料は、液化アンモニアであり、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインに、前記燃料を導入して、気化アンモニアガスと、液化アンモニア及び油とに分離するための気液分離器を備え、
前記気液分離器で分離された前記気化アンモニアガスと水を導入して、アンモニア水を生成させる除害装置を設けることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の燃料供給装置。 - 液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる何れか１種の燃料をエンジンに供給する燃料供給ラインに、燃料タンクと、低圧の燃料ポンプと、第１バッファタンクと、高圧の燃料ポンプと、熱交換器と、フィルタとを備え、
前記エンジンから前記燃料の一部を戻す燃料戻しラインに油分除去回収装置を備え、
前記油分除去回収装置で油分が除去された燃料が前記第１バッファタンクに戻され、
前記油分除去回収装置と、前記第１バッファタンクとの間に、調整タンクを備え、
前記調整タンクは、前記油分除去回収装置と、前記第１バッファタンクの燃料の流量を調整して、前記第１バッファタンクに供給することを特徴とする燃料供給装置。
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| JP2004027863A (ja) | 2002-06-21 | 2004-01-29 | Bosch Automotive Systems Corp | ディーゼルエンジンのｄｍｅ燃料供給装置 |
| JP2019210824A (ja) | 2018-05-31 | 2019-12-12 | ヤンマー株式会社 | エンジン |
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