KR20190104574A - 보일러 및 보일러 시스템 그리고 보일러의 운전 방법 - Google Patents

보일러 및 보일러 시스템 그리고 보일러의 운전 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190104574A
KR20190104574A KR1020197022958A KR20197022958A KR20190104574A KR 20190104574 A KR20190104574 A KR 20190104574A KR 1020197022958 A KR1020197022958 A KR 1020197022958A KR 20197022958 A KR20197022958 A KR 20197022958A KR 20190104574 A KR20190104574 A KR 20190104574A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure
steam
gas
boil
boiler
Prior art date
Application number
KR1020197022958A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102314907B1 (ko
Inventor
다카즈미 데라하라
겐타 다카모토
히데키 아마노
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20190104574A publication Critical patent/KR20190104574A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102314907B1 publication Critical patent/KR102314907B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/001—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space spraying nozzle combined with forced draft fan in one unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/06—Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type
    • F22B35/14—Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type during the starting-up periods, i.e. during the periods between the lighting of the furnaces and the attainment of the normal operating temperature of the steam boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q3/00—Igniters using electrically-produced sparks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2204/00—Burners adapted for simultaneous or alternative combustion having more than one fuel supply
    • F23D2204/10—Burners adapted for simultaneous or alternative combustion having more than one fuel supply gaseous and liquid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2207/00—Ignition devices associated with burner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q3/00—Igniters using electrically-produced sparks
    • F23Q3/008—Structurally associated with fluid-fuel burners

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

보일 오프 가스를 처리할 수 있고, 동시에, 보일 오프 가스의 에너지를 이용하는 것을 목적으로 한다. 보일러는, LNG 를 저류한 LNG 탱크에서 발생된 보일 오프 가스가 공급되는 보일러로서, 보일 오프 가스를 연소하는 버너 (23) 를 구비한다. 버너 (23) 는, 연속 방전식 이그나이터와, 연속 방전식 이그나이터 (56) 보다 점화시의 스파크의 빈도가 많은 간헐 방전식 이그나이터 (43) 를 갖고 있다. 간헐 방전식 이그나이터 (43) 는, 보일러에 있어서, 보일 오프 가스를 처리할 때에 사용된다.

Description

보일러 및 보일러 시스템 그리고 보일러의 운전 방법
본 발명은, 보일러 및 보일러 시스템 그리고 보일러의 운전 방법에 관한 것이다.
LNG 운반선은, LNG (Liquefied Natural Gas) 를 LNG 탱크 내에 충전하여 운반을 실시한다. LNG 탱크 내에 충전된 LNG 는, 기화 온도가 낮기 때문에, LNG 운반선의 항해 중에 외기온 등의 영향을 받아, LNG 탱크 내에서는 대량의 기화 가스 (보일 오프 가스) 가 발생된다. LNG 탱크 내에서 보일 오프 가스가 발생되면, LNG 탱크의 압력이 상승하는데, 보일 오프 가스를 주로 LNG 운반선의 주기 (主機) 엔진 등에서 소비함으로써, LNG 탱크 내의 압력을 적절히 유지하고 있다. 또, LNG 운반선의 주기 등에서 보일 오프 가스를 다 처리할 수 없는 경우에는, GCU (Gas Combustion Unit) 등에 의해 보일 오프 가스를 연소하여, LNG 탱크 내의 압력의 상승을 방지하고 있다. 이와 같은 장치를 구비한 것으로, 특허문헌 1 에 기재된 LNG 운반선이 있다.
특허문헌 1 에서는, LNG 저장 탱크의 하류에 가스 연소기를 구비한 LNG 운반선이 개시되어 있다. 특허문헌 1 에 기재된 LNG 운반선에서는, 증발 가스 재액화 장치의 작동 정지시, LNG 저장 탱크의 내부에서 발생된 증발 가스 (보일 오프 가스) 에 의해 LNG 저장 탱크의 압력이 상승하고, 설정되어 있는 안전 압력 이상이 되었을 때, 증발 가스 (보일 오프 가스) 를 가스 연소기 (GCU) 에 보내어 연소하여 소각시킨다.
또, LNG 탱크 내에서 발생되는 보일 오프 가스를 보일러에서 연소시키는 LNG 운반선도 존재한다. 특허문헌 2 에는, 보일 오프 가스를 연소시키는 종래의 보일러가 개시되어 있다.
일본 특허공보 제4563420호 일본 공개특허공보 평4-46892호
그러나, 특허문헌 1 의 구성에서는, GCU 에 의해 보일 오프 가스를 연소하여 소각시키고 있을 뿐이므로, 보일 오프 가스의 에너지를 유효하게 이용하고 있지 않았다.
또, 특허문헌 2 와 같은 보일 오프 가스를 연소시키는 종래의 보일러에서는, 보일러에 형성된 버너에 대해 점화를 실시하는 점화 장치가 1 종류밖에 형성되어 있지 않다. 보일러에서 보일 오프 가스를 연소시키기 위해서는, 버너의 점화에 관해서, 보일러 및 LNG 탱크 내의 상황에 따라 구분하여 사용하는 것이 필요하다. 그러나, 종래의 보일러에서는, 1 종류의 점화 장치밖에 형성되어 있지 않았기 때문에, 점화 장치의 용장성 (冗長性) 이 낮고, 보일러 및 LNG 탱크 내의 상황에 따른 점화 장치를 구분하여 사용하는 것이 불가능하였다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 보일 오프 가스를 처리할 수 있고, 동시에, 보일 오프 가스의 에너지를 이용할 수 있는 보일러 및 보일러 시스템 그리고 보일러의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 보일러 및 보일러 시스템 그리고 보일러의 운전 방법은 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 일 양태에 관련된 보일러는, 연료를 저류한 연료 탱크에서 발생된 보일 오프 가스가 공급되는 보일러로서, 상기 보일 오프 가스를 연소하는 버너를 구비하고, 상기 버너는, 제 1 점화 장치와, 그 제 1 점화 장치보다 점화시의 스파크의 빈도가 많은 제 2 점화 장치를 갖는다.
상기 구성에서는, 연료 탱크에서 발생된 보일 오프 가스가 보일러에 공급되고 있다. 이로써, 연료 탱크에서 발생된 보일 오프 가스를 보일러에서 연소시킬 수 있다. 따라서, 보일 오프 가스를 연소시키기 위한 전용의 장치 (GCU 등) 를 형성하지 않고, 보일 오프 가스를 처리할 수 있고, 동시에, 보일 오프 가스의 에너지로 증기를 생성할 수 있다.
상기 구성에서는, 버너가, 제 1 점화 장치와, 제 1 점화 장치보다 점화시의 스파크의 빈도가 많은 제 2 점화 장치를 갖고 있다. 제 2 점화 장치는, 제 1 점화 장치보다 점화시의 스파크의 빈도가 많기 때문에, 점화시의 부하가 커, 제 1 점화 장치보다 소모되기 쉽다. 즉, 제 1 점화 장치는, 그 반대로, 제 2 점화 장치보다 점화시의 스파크의 빈도가 적기 때문에, 제 2 점화 장치보다 소모되기 어렵다. 이와 같이, 버너가, 특징이 상이한 점화 장치를 형성하고 있다. 따라서, 특징이 상이한 점화 장치를, 보일러 및 연료 탱크 내의 상황에 따라 구분하여 사용함으로써, 보일 오프 가스를 적절히 연소시킴과 함께 증기를 생성할 수 있고, 또한, 점화 장치의 제품 수명을 길게 할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 보일러에서는, 상기 제 2 점화 장치는, 상기 버너에 있어서 상기 보일 오프 가스에 의한 연소를 개시시킬 때에 사용되어도 된다.
연료 탱크 내에서 보일 오프 가스가 발생되어, 연료 탱크 내의 압력이 높아지면, 연료 탱크가 파손될 가능성이 있다. 이 때문에, 보일 오프 가스를 연소 처리하여 연료 탱크 내의 압력을 저하시키는 경우에는, 연료 탱크 내의 압력이, 연료 탱크가 손상될 우려가 있는 압력보다 소정값만큼 작은 임계값 압력이 되면, 신속하게 보일 오프 가스를 연소시킬 필요가 있다. 따라서, 보일 오프 가스를 연소 처리할 때에는, 버너의 점화까지의 시간이 짧은 쪽이 바람직하다. 상기 구성에서는, 보일 오프 가스를 연소시킬 때에, 제 2 점화 장치가 사용된다. 제 2 점화 장치는, 제 1 점화 장치보다 짧은 시간으로 점화를 실시할 수 있으므로, 신속하게 보일 오프 가스를 연소시킬 수 있다. 따라서, 보일러에 있어서, 보일 오프 가스를 연소 처리하여, 바람직하게 연료 탱크 내의 압력을 소정의 값 이하로 유지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 보일러는, 내부에 증기가 수용되는 증기 드럼을 구비하고, 상기 제 1 점화 장치는, 상기 버너의 연소에 의한 상기 증기 드럼 내의 증기 압력의 승압을 개시할 때에 사용되어도 된다.
증기 드럼 내의 증기 압력이 낮은 상태에서, 보일러에서 보일 오프 가스를 연소시킨 경우, 보일러가 과부하가 되어 버릴 가능성이 있다. 또, 보일러가 과부하가 되는 것에서 기인하여, 보일러에 있어서 보일 오프 가스를 연소 처리하는 양이 제한되어, 원하는 양의 보일 오프 가스를 연소 처리할 수 없을 가능성이 있다. 따라서, 보일러에서 보일 오프 가스를 연소시킬 때에, 증기 드럼 내의 증기 압력이 충분하지 않은 경우에는, 증기 드럼 내의 증기 압력의 승압을 실시할 필요가 있다. 상기 구성에서는, 증기 드럼 내의 압력의 승압을 실시할 때에는, 제 1 점화 장치를 사용한다. 이로써, 제 1 점화 장치보다 손상되기 쉬운 제 2 점화 장치를 증기 드럼 내의 증기 압력의 승압을 실시할 때에 사용하지 않아도 된다. 따라서, 제 2 점화 장치의 사용 빈도를 저감시켜, 제 2 점화 장치의 제품 수명을 길게 할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 보일러 시스템은, 상기 서술한 보일러를 구비한 보일러 시스템으로서, 상기 증기 드럼 내의 증기 압력을 검출하는 드럼 압력 검출 수단과, 상기 연료 탱크 내의 압력을 검출하는 탱크 압력 검출 수단과, 상기 드럼 압력 검출 수단이 검출한 상기 증기 드럼 내의 증기 압력과, 상기 보일 오프 가스의 연소를 실시하는 증기 압력인 상기 증기 드럼 내의 목표 증기 압력에 기초하여, 상기 증기 드럼 내의 증기 압력이 상기 목표 증기 압력에 도달할 때까지의 시간을 산출하는 목표 압력 도달 시간 산출부와, 상기 탱크 압력 검출 수단이 검출한 상기 연료 탱크 내의 압력과, 상기 보일 오프 가스를 상기 연료 탱크에 공급하는 압력인 상기 연료 탱크 내의 소정 압력에 기초하여, 상기 연료 탱크 내의 압력이 상기 소정 압력에 도달할 때까지의 시간을 산출하는 소정 압력 도달 시간 산출부와, 상기 목표 압력 도달 시간 산출부가 산출한 목표 압력 도달 시간과, 상기 소정 압력 도달 시간 산출부가 산출한 소정 압력 도달 시간에 기초하여, 상기 연료 탱크 내의 압력이 상기 소정 압력이 되었을 때에 상기 증기 드럼 내의 증기 압력이 상기 목표 증기 압력이 되어 있도록, 점화 시기를 산출하는 점화 시기 산출부와, 상기 점화 시기 산출부가 산출한 상기 점화 시기에, 상기 제 1 점화 장치에 의해 상기 버너에 점화하고, 상기 증기 드럼 내의 증기 압력의 승압을 개시하는 점화 제어 수단을 구비하고 있다.
상기 구성에서는, 연료 탱크 내의 압력이, 보일러에 보일 오프 가스를 공급하는 소정 압력이 되었을 때에, 증기 드럼 내의 증기 압력이 목표 압력이 되어 있도록, 버너에 점화하고 있다. 따라서, 보일 오프 가스를 보일러에서 연소할 때에, 증기 드럼 내의 증기 압력을 보일 오프 가스를 연소하기에 충분한 증기 압력으로 할 수 있어, 보일러 증기 압력이 목표 증기 압력에 도달하고 있지 않기 때문에 보일러가 과부하가 되는 것을 방지하여, 바람직하게 보일 오프 가스를 연소시킬 수 있다. 또, 해상 등의 상황에 따라, 연료 탱크 내에서 발생되는 보일 오프 가스의 발생량, 즉, 연료 탱크의 압력 상승의 경향이 변동하기 때문에, 연료 탱크 내의 소정 압력에만 기초하여 보일러의 승압을 개시한 경우, 보일 오프 가스의 연소 개시까지 시간이 불충분한 경우가 있다. 상기 구성에서는, 검출된 연료 탱크 내의 압력에 기초하여, 연료 탱크 내의 압력이 소정 압력이 되었을 때에 증기 드럼 내의 증기 압력이 목표 증기 압력이 되어 있도록, 점화 시기를 산출하고 있다. 따라서, 연료 탱크 내의 압력이 소정 압력에 도달했을 때에, 증기 드럼 내의 증기 압력이 목표 압력으로 승압이 완료되어 있으므로, 신속하게 보일 오프 가스를 보일러에 공급하고 연소시켜, 연료 탱크 내의 압력을 저감시킬 수 있다. 소정 압력이란, 예를 들어, 연료 탱크가 손상될 우려가 있는 압력보다 소정값만큼 작은 임계값 압력이다.
또, 상기 구성에서는, 연료 탱크 내의 압력이 소정의 압력에 도달할 때까지의 시간을 산출하고, 연료 탱크 내의 압력이 소정의 압력에 도달하는 시간에 맞추도록, 사전에 증기 드럼 내의 버너에 점화하고 증기 드럼 내의 증기 압력을 승압하여, 목표 압력의 상태로 하고 있다. 이와 같이, 연료 탱크 내의 압력의 상승 속도에 따라, 증기 드럼 내의 증기 압력의 승압을 실시하고 있으므로 보일 오프 가스를 연소하기 위해서, 증기 드럼 내의 증기 압력을 항상 고압 상태로 유지할 필요가 없다. 따라서, 항상 보일 오프 가스를 처리 가능하도록 고압 상태를 유지하는 보일러 시스템과 비교하여, 보일러가 고압에서 운전하는 시간을 줄일 수 있어, 보일러에 의한 연료 (MGO (Marine Gas Oil) 등) 의 소비량을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 보일러의 운전 방법은, 연료를 저류한 연료 탱크에서 발생된 보일 오프 가스가 공급되는 보일러의 운전 방법으로서, 제 1 점화 장치에 의해 상기 보일러에 형성된 버너에 점화하고, 상기 버너의 연소에 의한 증기 드럼 내의 증기 압력의 승압을 실시하는 승압 공정과, 상기 승압 공정 후에, 상기 제 1 점화 장치보다 점화시의 스파크의 빈도가 많은 제 2 점화 장치에 의해 상기 버너에 점화하고, 상기 버너에 있어서 상기 보일 오프 가스에 의한 연소를 실시하는 연소 공정을 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 보일러에서 보일 오프 가스를 처리할 수 있고, 동시에, 보일 오프 가스의 에너지를 이용할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 선박에 탑재되는 시스템의 전체 구성 도이다.
도 2A 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 버너를 나타내는 종단면도이다.
도 2B 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 버너를 나타내는 종단면도로서, 간헐 방전식 이그나이터를 끌어올린 상태를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 도 2A 의 버너를 나타내는 바닥면도이다.
도 4 는, 도 2A 의 버너의 주요부를 나타내는 종단면도이다.
도 5 는, 도 1 의 수증기 드럼 내의 압력의 상승을 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 도 1 의 LNG 탱크 내의 압력의 상승을 나타내는 그래프이다.
이하에, 본 발명에 관련된 보일러 및 보일러 시스템 그리고 보일러의 운전 방법의 일 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 보일러 시스템은, 예를 들어, 가스 연소의 주기 엔진 (10) 을 구비한 LNG 운반선 (2) 에 적용된다. LNG 운반선 (2) 은, LNG 를 저류하는 LNG 탱크 (연료 탱크) (3) 와, LNG 탱크 (3) 내에서 발생된 보일 오프 가스를 연소하여 증기를 생성하는 보일러 (4) 와, 주기 엔진 (10) 에서 발생된 배기 가스의 열을 회수하여 증기를 생성하는 이코노마이저 (5) 와, 보일러 (4) 를 제어하는 제어 장치 (6) 를 탑재하고 있다.
LNG 탱크 (3) 내에서 발생된 보일 오프 가스는, 보일 오프 가스 공급관 (12) 에 형성된 제 1 공급용 컴프레서 (13) 에 의해, 주기 엔진 (10), 발전용 혼합 연소 엔진 (도시 생략) 및 재액화 장치 (15) 등에 공급된다. 주기 엔진 (10) 및 발전용 혼합 연소 엔진에서는, 공급된 보일 오프 가스를 연소하여, 구동력을 얻고 있다. 재액화 장치 (15) 에서는, 보일 오프 가스를 압축·냉각시킴으로써 보일 오프 가스를 재액화하고, 재액화된 보일 오프 가스를 환관 (16) 을 통하여 LNG 탱크 (3) 에 되돌리고 있다.
또, LNG 탱크 (3) 내에서 발생된 보일 오프 가스의 일부는, LNG 탱크 (3) 와 보일러 (4) 를 접속하는 보일 오프 가스 공급관 (17) 을 통하여 보일러 (4) 에 공급된다. 보일 오프 가스 공급관 (17) 에는, 보일 오프 가스를 보일러 (4) 에 공급할 때에 사용하는 제 2 공급용 컴프레서 (18) 와, 보일 오프 가스를 대기에 방출하는 벤트관 (19) 이 형성되어 있다. 또, LNG 탱크 (3) 에는, LNG 탱크 (3) 내의 압력을 검출하는 탱크 내 압력계 (탱크 압력 검출 수단) (20) 가 형성되어 있다. 탱크 내 압력계 (20) 는, 취득된 LNG 탱크 (3) 내의 압력을 카고 탱크 제어 장치 (40) 에 송신한다.
보일러 (4) 는, 화로 (도시 생략) 와, 상방에 배치된 증기 드럼 (21) 과, 하방에 배치된 물 드럼 (22) 을 구비하고 있다. 화로는, 버너 (23) (도 2A 참조)를 구비하고 있고, 화로 내에서 연소를 실시한다. 화로에서 버너 (23) 가 착화 되고, 보일러 (4) 내에서 급수가 가열되면, 물이 하방의 물 드럼 (22) 으로부터 상방의 증기 드럼 (21) 으로 상승하고, 기액이 증기 드럼 (21) 에서 분리된다. 증기 드럼 (21) 에는, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력을 계측하는 드럼 내 압력계(드럼 압력 검출 수단) (24) 가 형성되어 있다. 드럼 내 압력계 (24) 는, 취득된 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력을 제어 장치 (6) 에 송신한다. 또, 증기 드럼 (21) 에는, 증기 드럼 (21) 에서 분리된 증기를, 발전용 터빈 (26), 복수기 (27), 증기 사용 기기류 등에 공급하는 보일러 증기 공급관 (28) 이 접속되어 있다. 발전용 터빈 (26) 의 회전축에는 발전기 (29) 가 연결되고, 발전기 (29) 는 발전용 터빈 (26) 의 회전력에 의해 발전한다. 발전용 터빈 (26) 으로부터 배출된 증기는, 증기 배출관 (30) 을 통하여 복수기 (27) 에 공급된다.
이코노마이저 (5) 는 2 대 형성되고, 각각 주기 엔진 (10) 으로부터 배출된 연소 배기 가스와 물을 열 교환함으로써 증기를 생성한다. 이코노마이저 (5) 와 증기 드럼 (21) 은 이코노마이저 증기 공급관 (32) 에 의해 접속되어 있다. 이코노마이저 증기 공급관 (32) 은, 이코노마이저 (5) 에서 생성된 기액을 증기 드럼 (21) 에 공급한다. 증기 드럼 (21) 에 있어서, 분리된 증기는, 보일러 증기 공급관 (28) 을 통하여 발전용 터빈 (26) 등의 각 기기에 공급된다. 또, 물 드럼 (22) 과 이코노마이저 (5) 는 물 공급관 (33) 에 의해 접속되어 있다. 물 공급관 (33) 은, 도중 위치에 형성된 펌프 (34) 에 의해 물 드럼 (22) 내의 물을 이코노마이저 (5) 에 공급하고 있다. 또한, 별도로, 기수 (汽水) 분리기 (35) 를 형성하여, 기수 분리기 (35) 에 있어서 이코노마이저 (5) 에서 생성된 기액을 분리해도 된다. 이 경우, 도 1 에 파선으로 나타내는 바와 같이, 이코노마이저 (5) 와 기수 분리기 (35) 는, 이코노마이저 증기 공급관 (36) 및 물 공급관 (37) 에 의해 접속된다. 이코노마이저 증기 공급관 (36) 에 의해 이코노마이저 (5) 에서 생성된 증기를 기수 분리기 (35) 에 공급한다. 물 공급관 (37) 은, 도중 위치에 형성된 펌프 (38) 에 의해 기수 분리기 (35) 내의 물을 이코노마이저 (5) 에 공급한다. 또, 본 실시형태에서는, 이코노마이저 (5) 를 2 대 형성하고 있지만, 이코노마이저 (5) 의 대수는 1 대여도 되고, 3 대 이상이어도 된다.
본 실시형태 있어서, 보일러 (4), 제어 장치 (6), 탱크 내 압력계 (20) 및 드럼 내 압력계 (24) 등에 의해 보일러 시스템이 구성되어 있다.
다음으로, 보일러 (4) 의 화로에 형성되는 버너 (23) 에 대해 도 2A 내지 도 4 를 사용하여 상세하게 설명한다.
도 2A 및 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 버너 (23) 는, 화로 내에 화염을 형성하는 메인 버너 (41) 와, 메인 버너 (41) 에 대해 점화를 실시하는 파일럿 버너 (42) 및 간헐 방전식 이그나이터 (제 2 점화 장치) (43) 를 구비하고 있다.
메인 버너 (41) 는, 오일을 공급하는 오일 공급부와, 보일 오프 가스를 공급하는 가스 공급부와, 연소용 공기를 공급하는 공기 통로를 구비하고 있다.
오일 공급부는, 오일 공급 장치 (도시 생략) 로부터, 오일 공급로 (11) (도 1 참조) 를 통하여 공급된 오일을 유통시키는 오일 공급관 (47) 을 구비한다. 오일 공급관 (47) 은, 버너 (23) 의 대략 중앙에서 상하 방향으로 연장되는 통상 부재로 형성되고, 내부를 상방으로부터 하방으로 오일이 유통된다. 또, 오일 공급관 (47) 은, 하단부가 화로 내에 위치하도록 배치된다. 오일 공급관 (47) 의 하단에는 칩 (48) 이 형성되고, 칩 (48) 을 통과한 오일이 화로 내에 분무된다. 공급되는 오일로는, 예를 들어, 경유나 중유 등이 있다.
가스 공급부는, LNG 탱크 (3) 로부터의 보일 오프 가스가 유통되는 보일 오프 가스 공급관 (17) 과 접속하는 가스 공급실 (49) 과, 가스 공급실 (49) 로부터 하방으로 연장되는 5 개의 가스 분배관 (50) 을 갖는다. 5 개의 가스 분배관 (50) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 오일 공급관 (47) 을 둘러싸도록 등간격으로 배치되어 있다. 또, 도 2A 및 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 가스 분배관 (50) 은 각각 하단부가 화로 내에 위치하도록 배치된다. 가스 분배관 (50) 의 하단에는 노즐 (51) 이 형성되고, 노즐 (51) 에 의해 화로 내에 보일 오프 가스가 분출된다.
공기 통로는, 오일 공급관 (47) 및 가스 분배관 (50) 의 주위를 덮도록 형성되어 있다. 공기 통로는, 상하로 연장되는 원통상의 공기 통로부 (52) 와, 공기 통로부 (52) 의 하단으로부터 하방으로 연장되는 원통상의 버너 타일 (53) 과, 버너 타일 (53) 내에 형성되는 복수의 선회 날개 (54) 를 구비하고 있다. 공기 통로부 (52) 는, 공기 공급 장치 (도시 생략) 로부터 공급되는 연소용 공기를, 도 2A 및 도 2B 의 화살표에 나타내는 바와 같이, 내부에 유통시킨다. 공기 통로부 (52) 의 하부에는, 원통상의 버너 타일 (53) 이 장착되어 있고, 버너 타일 (53) 의 내주면의 상부는 대략 연직 방향으로 연장되고, 내주면의 하부는 화로 중심측으로 진행됨에 따라 직경이 확대되도록 형성되어 있다. 즉, 버너 타일 (53) 의 하부는, 원뿔대 형상의 중공부로 되어 있다. 복수의 선회 날개 (54) 는, 가스 분배관 (50) 과 오일 공급관 (47) 의 외주면 사이에 개재 형성되고, 오일 공급관 (47) 의 둘레 방향으로 등간격으로 배치 형성되어 있다.
파일럿 버너 (42) 는, 도 2A 및 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 메인 버너 (41) 의 근방에서, 메인 버너 (41) 의 오일 공급관 (47) 과 평행하도록 연장되고, 하단이 오일 공급관 (47) 및 가스 분배관 (50) 의 하단보다 상방에 위치하도록 배치된다. 또, 파일럿 버너 (42) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상하 방향으로 연장되어 내부를 오일이 유통되는 오일 공급관 (55) 과, 오일 공급관 (55) 과 대략 평행하게 연장되는 연속 방전식 이그나이터 (제 1 점화 장치) (56) 와, 오일 공급관 (55) 및 연속 방전식 이그나이터 (56) 를 덮도록 형성되는 파일럿 버너 본체부 (57) 를 갖는다. 오일 공급관 (55) 은, 오일 공급 펌프 (도시 생략) 로부터 공급되는 오일을 내부에 유통시킨다. 또, 오일 공급관 (55) 의 하단에는 칩 (58) 이 형성되고, 칩 (58) 을 통과한 오일이 분무된다. 연속 방전식 이그나이터 (56) 는, 이그나이터용 케이블 (59) 에 연결되고, 이그나이터용 케이블 (59) 로부터의 전기에 의해 연속적으로 방전된다. 연속 방전식 이그나이터 (56) 의 하단부는, 오일 공급관 (55) 의 하단의 연직 하방에 배치되도록 곡절되어 있다. 즉, 오일 공급관 (55) 으로부터 분무된 오일에 대해, 연속 방전식 이그나이터 (56) 의 하단부로부터 방전됨으로써, 파일럿 버너 (42) 의 점화를 실시한다. 파일럿 버너 (42) 로부터 하방에 화염이 형성된다. 형성되는 화염은, 화염의 하단이 오일 공급관 (47) 및 가스 분배관 (50) 의 하단보다 하방에 위치하도록 형성된다. 즉, 형성된 화염에 의해, 오일 공급관 (47) 또는 가스 분배관 (50) 으로부터 배출된 오일 또는 가스에 점화한다.
간헐 방전식 이그나이터 (43) 는, 도 2A 및 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 메인 버너 (41) 의 근방에서, 상하 방향으로 연장되고, 하방이 메인 버너 (41) 에 가까워지도록 경사져서 배치된다. 간헐 방전식 이그나이터 (43) 의 하단부는, 전기에 의해 간헐적으로 방전된다. 또, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 는, 상하로 소정 거리 이동 가능하게 지지되어 있다. 간헐 방전식 이그나이터 (43) 의 하단부는, 점화를 실시할 때에는, 도 2A 에 나타내는 바와 같이, 오일 공급관 (47) 및 가스 분배관 (50) 의 하단보다 하방에 위치하도록 배치된다. 이로써, 오일 공급관 (47) 또는 가스 분배관 (50) 으로부터 분무된 오일 또는 가스에 대해, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 의 하단부가 방전됨으로써, 점화를 실시한다. 점화 후에는, 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 하단이 오일 공급관 (47) 및 가스 분배관 (50) 의 하단보다 상방에 위치하도록 상방으로 끌어올려진다. 이와 같이, 점화 후에 끌어올림으로써, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 의 하단이 메인 버너 (41) 의 화염에 의해 손상되는 것을 방지하고 있다.
간헐 방전식 이그나이터 (43) 는, 파일럿 버너 (42) 에 대해 점화를 실시하는 연속 방전식 이그나이터 (56) 보다, 점화시의 스파크의 빈도가 많다. 상세하게는, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 는, 1500 V 정도의 전압에서 방전되고, 메인 버너 (41) 의 점화 완료까지 간헐적으로 스파크를 실시하여, 점화 완료까지 1 초간 20 회의 스파크를 계속하여 실시한다. 연속 방전식 이그나이터 (56) 는, 10000 V 정도의 전압에서 방전되고, 파일럿 버너 (42) 의 점화 완료까지 점화 상태를 유지한다. 즉, 연속 방전식 이그나이터 (56) 의 스파크는 1 회뿐이다.
간헐 방전식 이그나이터 (43) 에 의한 메인 버너 (41) 에 대한 점화는, 메인 버너 (41) 의 오일 공급관 (47) 으로부터 분무되는 오일 또, 가스 분배관 (50) 으로부터 분무되는 가스에 대해, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 로부터 방전되는 불꽃에 의해 직접 실시된다. 한편, 파일럿 버너 (42) 에 의한 메인 버너 (41) 에 대한 점화는, 연속 방전식 이그나이터 (56) 의 방전에 의해 점화된 파일럿 버너 (42) 의 화염에 의해 실시된다. 즉, 연속 방전식 이그나이터 (56) 는, 메인 버너 (41) 에 대해, 파일럿 버너 (42) 의 화염을 통하여, 간접적으로 점화를 실시하고 있다. 구체적으로는, 연속 방전식 이그나이터 (56) 에 의한 메인 버너 (41) 에 대한 점화는, 오일 공급관 (55) 에 오일을 보내는 오일 공급 장치를 구동시켜, 오일 공급관 (55) 내에 오일을 유통시키고 나서 연속 방전식 이그나이터 (56) 에 의해 파일럿 버너 (42) 에 점화하고, 파일럿 버너 (42) 의 점화를 확인하고 나서 메인 버너 (41) 에 대한 점화를 실시하는 등이 많은 절차가 필요하다. 이 때문에, 연속 방전식 이그나이터 (56) 에 의한 메인 버너 (41) 에 대한 간접적인 점화는, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 에 의한 메인 버너 (41) 에 대한 직접적인 점화보다 긴 시간을 필요로 하게 된다.
제어 장치 (6) 는, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력이 목표 증기 압력 Pb2 에 도달할 때까지의 시간을 산출하는 목표 압력 도달 시간 산출부와, LNG 탱크 (3) 내의 압력이 소정 압력 Pset 에 도달할 때까지의 시간을 산출하는 소정 압력 도달 시간 산출부와, LNG 탱크 (3) 내의 압력이 소정 압력 Pset 가 되었을 때에 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력이 목표 증기 압력 Pb2 가 되어 있도록 메인 버너 (41) 에 대한 점화 시기 Ts 를 산출하는 점화 시기 산출부와, 점화 시기 산출부가 산출한 점화 시기 Ts 에, 메인 버너 (41) 에 점화하고, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력의 승압을 개시하는 점화 제어 수단을 갖는다.
또, 제어 장치 (6) 는, 예를 들어, CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), 및 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 등으로 구성되어 있다. 그리고, 각종 기능을 실현하기 위한 일련의 처리는, 일례로서, 프로그램의 형식으로 기억 매체 등에 기억되어 있고, 이 프로그램을 CPU 가 RAM 등에 판독 출력하여, 정보의 가공·연산 처리를 실행함으로써, 각종 기능이 실현된다. 또한, 프로그램은, ROM 이나 그 밖의 기억 매체에 미리 인스톨해 두는 형태나, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 기억된 상태로 제공되는 형태, 유선 또는 무선에 의한 통신 수단을 통하여 배신 (配信) 되는 형태 등이 적용되어도 된다. 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체란, 자기 디스크, 광 자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등이다.
목표 압력 도달 시간 산출부는, 드럼 내 압력계 (24) 가 취득한 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력 Pb1 과, 보일러 (4) 에 있어서 보일 오프 가스의 연소를 실시하는 것이 가능한 증기 압력인 증기 드럼 (21) 내의 목표 증기 압력 Pb2 에 기초하여, 증기 드럼 내의 증기 압력 Pb1 이 목표 증기 압력 Pb2 에 도달할 때까지의 시간인 목표 압력 도달 시간 Tr 을 산출한다.
상세하게는, 먼저, 제어 장치 (6) 에 기억된 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력이 0 bar 인 상태로부터 소정의 증기 압력이 될 때까지의 시간을 나타낸 그래프 (도 5 참조) 를 판독 출력한다. 다음으로, 이 그래프를 사용하여, 목표 증기 압력 Pb2 가 될 때까지의 시간 Tb2 및 드럼 내 압력계 (24) 가 취득한 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력 Pb1 이 될 때까지의 시간 Tb1 을 취득한다. 그리고, 목표 증기 압력 Pb2 가 될 때까지의 시간 Tb2 로부터 드럼 내 압력계 (24) 가 취득한 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력 Pb1 이 될 때까지의 시간 Tb1 을 감산하여, 목표 압력 도달 시간 Tr 을 산출한다.
구체적으로는, 본 실시형태에서는, 목표 증기 압력 Pb2 를 16 bar 로 하고 있다. 따라서, 목표 증기 압력 Pb2 가 될 때까지의 시간 Tb2 는, 2.5h 가 된다. 이 때, 드럼 내 압력계 (24) 가 취득한 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력 Pb1 이 3 bar 인 경우에는, 증기 압력 Pb1 이 될 때까지의 시간 Tb1 은 1.8h 이므로, 목표 압력 도달 시간 Tr 은, 2.5(Tb2) － 1.8(Tb1) 을 계산하여, 0.7h 로 산출된다.
또한, 당해 제어는, 일례로서, 목표 압력 도달 시간 Tr 을 산출하는 방법은, 드럼 내 압력계 (24) 가 취득한 증기 압력 Pb1 과, 목표 증기 압력 Pb2 에 기초하고 있으면 되고, 이 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 증기 드럼 내의 증기 압력이 0 bar 인 상태로부터 소정의 증기 압력이 될 때까지의 시간을 나타낸 그래프는, 다른 그래프를 사용해도 된다.
소정 압력 도달 시간 산출부는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 탱크 내 압력계 (20) 가 검출한 LNG 탱크 (3) 내의 압력과, 보일 오프 가스를 LNG 탱크 (3) 에 공급하는 압력인 LNG 탱크 (3) 내의 소정 압력 Pset 에 기초하여, LNG 탱크 (3) 내의 압력이 소정 압력 Pset 에 도달할 때까지의 시간인 소정 압력 도달 시간 Tpset 를 산출한다. 소정 압력 Pset 는, 예를 들어, 연료 탱크가 손상될 우려가 있는 압력보다 소정값만큼 작은 임계값 압력이다. 본 실시형태에서는, 10 ㎪ 로 하고 있다.
상세하게는, 먼저, 탱크 내 압력계 (20) 로부터 LNG 탱크 (3) 내의 압력이 상승하기 시작했을 때에는, 그 정보를 취득한다. 다음으로, 1 시간 후에 다시, 탱크 내 압력계 (20) 로부터 LNG 탱크 (3) 내의 압력 P1 을 취득한다. 이 P1 을 1 시간당의 LNG 탱크 (3) 내의 압력 상승률 Pt 로 한다. 다음으로, 소정 압력 Pset 를 압력 상승률 Pt 로 나눔으로써, 소정 압력 도달 시간 Tpset 를 산출한다.
구체적으로는, LNG 탱크 (3) 내의 압력 상승이 완만하여, Pt 가 0.5 (도 6 에 나타내는 Pt1) 인 경우에는, 소정 압력 Pset 를 0.5 로 나누어, 소정 압력 도달 시간 Tpset 는, 20 h (도 6 에 나타내는 T1) 로 산출된다. 또, 압력 상승이 급격하여, Pt 가 0.75 (도 6 에 나타내는 Pt2) 인 경우에는, 소정 압력 Pset 를 0.75로 나누어, 소정 압력 도달 시간 Tpset 는, 15 h (도 6 에 나타내는 T2) 로 산출된다.
또한, 당해 제어는, 일례로서, 소정 압력 도달 시간 Tpset 를 산출하는 방법은, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력 Pb1 과, 증기 드럼 (21) 내의 목표 증기 압력 Pb2 에 기초하고 있으면 되고, 이 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, LNG 탱크 (3) 내의 압력을 취득하는 간격은, 1 시간보다 짧아도 되고, 1 시간보다 길어도 된다.
점화 시기 산출부는, 목표 압력 도달 시간 산출부가 산출한 증기 드럼 (21) 내의 목표 압력 도달 시간 Tr 과, 소정 압력 도달 시간 산출부가 산출한 LNG 탱크 (3) 내의 소정 압력 도달 시간 Tpset 에 기초하여, LNG 탱크 (3) 내의 압력이 소정 압력 Pset 가 되었을 때에 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력이 목표 증기 압력 Pb2 가 되어 있도록, 점화 시기 Ts 를 산출한다. 점화 시기 Ts 란, 현시점으로부터 보일러 (4) 의 증기 드럼 (21) 의 승압을 개시할 때까지의 시간이다. 즉, 현시점으로부터 Tsh 후에 승압을 개시하는 것을 나타낸다.
상세하게는, LNG 탱크 (3) 내의 소정 압력 도달 시간 Tpset 로부터 증기 드럼 (21) 내의 목표 압력 도달 시간 Tr 을 감산함으로써 산출된다. 예를 들어, 소정 압력 도달 시간 Tpset 가 15 h 이고 목표 압력 도달 시간 Tr 이 0.7h 인 경우에는, 점화 시기 Ts 는 14.3h 가 된다.
점화 제어 수단은, 현시점으로부터 소정 압력 도달 시간 Tpset 까지의 시간 T 와 점화 시기 Ts 를 비교하여, Ts 가 T 에 도달하면, 연속 방전식 이그나이터 (56) 등에 신호를 보내고, 파일럿 버너 (42) 에 의해 메인 버너 (41) 에 점화를 실시한다. 그리고, 증기 드럼 (21) 의 증기 압력의 승압을 개시한다.
다음으로, 본 실시형태의 동작에 대해 도 1, 도 2A 및 도 2B 를 사용하여 설명한다.
먼저, 보일 오프 가스를 연소 처리하는 경우 (보일 오프 가스 처리 모드) 에 대해 설명한다. 보일러 (4) 는, 증기를 생성하고 있지 않을 때에는, 증기 드럼 (21) 내의 압력이 약 3 bar 를 유지하도록 물 드럼 (22) 내의 히팅 코일 (61) 에 증기를 유통시켜 난기 운전을 실시하고 있다. 탱크 내 압력계 (20) 가 LNG 탱크 내의 압력의 상승을 검출하면, 탱크 내 압력계 (20) 로부터 카고 탱크 제어 장치 (40) 에 신호를 송신한다. 탱크 내 압력계 (20) 로부터의 신호를 받으면, 카고 탱크 제어 장치 (40) 는, 보일 오프 가스 처리 모드를 개시하는 신호를 제어 장치 (6) 에 보낸다. 카고 탱크 제어 장치 (40) 로부터의 신호를 받으면 제어 장치 (6) 는, 보일 오프 가스 처리 모드를 개시한다. 보일 오프 가스 처리 모드가 개시되면, 제어 장치 (6) 가 상기 서술한 제어를 실시하여, 점화 시기 Ts 를 산출한다. 현시점으로부터 소정 압력 도달 시간 Tpset 까지의 시간 T 와 점화 시기 Ts 를 비교하여, Ts 가 T 보다 커진 타이밍에서, 점화 제어 수단이 파일럿 버너 (42) 에 신호를 보낸다.
신호를 받은 파일럿 버너 (42) 는, 오일 공급관 (55) 에 오일을 공급하는 오일 공급 장치를 구동시켜, 오일 공급관 (55) 으로부터 오일을 분출시킴과 함께, 연속 방전식 이그나이터 (56) 를 구동시켜, 방전을 개시한다. 이와 같이, 파일럿 버너 (42) 에 점화하여, 화염을 형성한다. 제어부가 파일럿 버너 (42) 에서 화염이 형성된 것을 확인하면, 메인 버너 (41) 는, 오일 공급관 (47) 에 오일을 공급하는 오일 공급 장치를 구동시켜, 오일 공급관 (47) 으로부터 오일을 분출시킨다. 분출된 오일은, 파일럿 버너 (42) 의 화염에 의해 점화되고, 이로써, 메인 버너 (41) 가 화염을 형성한다. 메인 버너 (41) 가 점화된 것을 확인하면, 파일럿 버너 (42) 에 대한 오일의 공급은 정지되고, 파일럿 버너 (42) 는 소화된다. 이와 같이 하여, 보일러 (4) 의 승압이 개시되고, 보일러 (4) 내의 압력이 승압된다 (승압 공정). 또한, 메인 버너 (41) 에서 화염을 형성할 때에는, 오일이 아니라 보일 오프 가스를 연료로 할 수도 있다. 이 경우에는, 오일 공급관 (47) 으로부터 오일을 분출시키는 대신에, 가스 분배관 (50) 으로부터 보일 오프 가스를 분출시켜, 파일럿 버너 (42) 의 화염에 의해 점화가 실시된다.
보일러 (4) 의 압력이 목표 증기 압력 Pb2 인 16 bar 까지 승압되면, 메인 버너 (41) 에 대한 오일의 공급이 정지되고, 메인 버너 (41) 는 일단 소화되어, 보일러 (4) 는, 보일 오프 가스를 연소 처리하는 대기 상태가 된다. 카고 탱크 제어 장치 (40) 로부터 보일 오프 가스의 처리량 (예를 들어, 1200 ㎏/h) 의 신호가 제어 장치 (6) 에 보내진 후에, LNG 탱크 (3) 로부터 보일 오프 가스가 보일 오프 가스 공급관 (17) 을 통하여 가스 공급실 (49) 에 유입된다. 가스 공급실 (49) 에 유입된 보일 오프 가스는, 5 개의 가스 분배관 (50) 에 분배되고, 각각의 가스 분배관 (50) 의 하단으로부터 분출된다. 이 때, 거의 동시에, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 가, 하단이 가스 분배관 (50) 의 하단보다 하방에 위치하도록 이동한다 (도 2A 참조). 이동을 끝내면, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 는, 간헐적으로 방전을 실시하여, 가스 분배관 (50) 으로부터 분출되는 보일 오프 가스에 점화한다. 이로써, 메인 버너 (41) 가 화염을 형성한다. 메인 버너 (41) 가 점화된 것을 확인하면, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 는 방전을 정지하고, 하단이 가스 분배관 (50) 의 하단보다 상방에 위치하도록 이동한다 (도 2B 참조). 메인 버너 (41) 의 화염에 의해 생성된 연소 가스에 의해 증기가 생성된다. 이와 같이 하여, 보일러 (4) 에 있어서, 보일 오프 가스를 연소 처리함과 함께, 증기를 생성한다 (연소 공정).
다음으로, 보일 오프 가스 처리 모드 이외로 보일러 (4) 에서 증기를 생성하는 경우 (노멀 모드) 에는, 파일럿 버너 (42) 에 의해 메인 버너 (41) 에 점화를 실시하여, 보일러 (4) 내에서 증기를 생성한다. 또, 보일러 (4) 의 정지시에는, 물 드럼 (22) 내의 히팅 코일 (61) 에 증기를 유통시켜 난기 운전을 실시한다.
본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 발휘한다.
본 실시형태에서는, LNG 탱크 (3) 에서 발생된 보일 오프 가스가 보일러 (4) 에 공급되고 있다. 이로써, LNG 탱크 (3) 에서 발생된 보일 오프 가스를 보일러 (4) 에서 연소시킬 수 있다. 따라서, 보일 오프 가스를 연소시키기 위한 전용의 장치 (예를 들어, GCU (Gas combustion unit) 등) 를 형성하지 않고, 보일 오프 가스를 처리할 수 있고, 동시에, 보일 오프 가스의 에너지로 증기를 생성할 수 있다. 생성된 증기를, 발전용 터빈 (26) 에 의한 발전이나, 증기 사용 기기류 등에서의 사용에 이용하고 있으므로 LNG 운반선 (2) 전체로서의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 버너 (23) 가, 연속 방전식 이그나이터 (56) 와, 연속 방전식 이그나이터 (56) 보다 점화시의 스파크의 빈도가 많은 간헐 방전식 이그나이터 (43) 를 갖고 있다. 간헐 방전식 이그나이터 (43) 는, 직접적으로 메인 버너 (41) 에 대해 점화를 실시하므로, 연속 방전식 이그나이터 (56) 를 구비한 파일럿 버너 (42) 에 의해 간접적으로 메인 버너 (41) 에 대해 점화를 실시하는 것보다도 짧은 시간으로 점화를 실시할 수 있다.
한편으로, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 는, 연속 방전식 이그나이터 (56) 보다 점화시의 스파크 빈도가 많기 때문에, 점화시의 부하가 커, 연속 방전식 이그나이터 (56) 보다 손상되기 쉽다. 또, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 는, 1 회의 점화시에 스파크를 실시하는 횟수가 많기 때문에, 1 회의 점화시에 스파크를 1 번밖에 실시하지 않는 연속 방전식 이그나이터 (56) 보다 소모되기 쉽다. 또, 연속 방전식 이그나이터 (56) 는, 점화시의 스파크의 빈도가 간헐 방전식 이그나이터 (43) 보다 적기 때문에, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 보다 손상 및 소모되기 어렵다. 그러나, 연속 방전식 이그나이터 (56) 를 사용한 메인 버너 (41) 에 대한 점화는, 연속 방전식 이그나이터 (56) 에 의해 파일럿 버너 (42) 에 점화하는 등이 많은 절차가 필요한 간접적인 것이므로, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 에 의해 직접적으로 점화하는 것보다도, 점화까지 긴 시간을 필요로 한다.
이와 같이, 버너 (23) 가, 특징이 상이한 점화 장치를 형성하고 있다. 따라서, 특징이 상이한 점화 장치를, 보일러 (4) 및 LNG 탱크 (3) 내의 상황에 따라 구분하여 사용함으로써, 보일 오프 가스를 적절히 연소시킴과 함께 증기를 생성할 수 있고, 또한, 점화 장치에 용장성을 갖게 하여 제품 수명을 길게 할 수 있다.
LNG 탱크 (3) 내에서 보일 오프 가스가 발생되어, LNG 탱크 (3) 내의 압력이 높아지면, LNG 탱크 (3) 가 파손될 가능성이 있다. 이 때문에, 보일 오프 가스를 연소 처리하여 LNG 탱크 (3) 내의 압력을 저하시키는 경우에는, LNG 탱크 (3) 내의 압력이, LNG 탱크 (3) 가 손상될 우려가 있는 압력보다 소정값만큼 작은 임계값 압력인 소정 압력 Pset 가 되면, 신속하게 보일 오프 가스를 연소시킬 필요가 있다. 따라서, 보일 오프 가스를 연소 처리할 때에는, 메인 버너 (41) 의 점화까지의 시간이 짧은 쪽이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 보일 오프 가스를 연소시킬 때에, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 가 사용된다. 간헐 방전식 이그나이터 (43) 는, 연속 방전식 이그나이터 (56) 를 사용한 파일럿 버너 (42) 보다 짧은 시간으로 점화를 실시할 수 있으므로, 신속하게 보일 오프 가스를 연소시킬 수 있다. 따라서, 보일러 (4) 에 있어서, 보일 오프 가스를 연소 처리하여, 바람직하게 LNG 탱크 (3) 내의 압력을 소정 압력 Pset 이하로 유지할 수 있다.
증기 드럼 (21) 내의 증기 압력이 낮은 상태에서, 보일러 (4) 에서 보일 오프 가스를 연소시킨 경우, 보일러 (4) 가 과부하가 되어 버릴 가능성이 있다. 또, 보일러 (4) 가 과부하가 되는 것에서 기인하여, 보일러 (4) 에 있어서 보일 오프 가스를 연소 처리하는 양이 제한되어, 원하는 양의 보일 오프 가스를 연소 처리할 수 없을 가능성이 있다. 따라서, 보일러 (4) 에서 보일 오프 가스를 연소시킬 때에, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력이 충분하지 않은 경우에는, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력의 승압을 실시할 필요가 있다. 이와 같은 경우에는, 특별히, 신속하게 메인 버너 (41) 에 대해 점화를 실시할 필요는 없다. 본 실시형태에서는, 증기 드럼 (21) 내의 압력의 승압을 실시할 때에는, 연속 방전식 이그나이터 (56) 를 사용한 파일럿 버너 (42) 를 사용한다. 이로써, 연속 방전식 이그나이터 (56) 보다 손상되기 쉬운 간헐 방전식 이그나이터 (43) 를 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력의 승압을 실시할 때에 사용하지 않아도 된다. 따라서, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 의 사용 빈도를 저감시켜, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 의 제품 수명을 길게 할 수 있다. 또한, 상기 서술한 바와 같이, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력의 승압을 실시하는 경우에는, 특별히, 신속하게 메인 버너 (41) 에 대해 점화를 실시할 필요는 없기 때문에, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 보다 점화까지의 시간이 긴 연속 방전식 이그나이터 (56) 를 사용한 파일럿 버너 (42) 에 의해 점화를 실시하였다고 해도, 문제는 없다.
또, LNG 탱크 (3) 내의 압력이 보일러 (4) 에 보일 오프 가스를 공급하는 소정 압력 Pset 가 되었을 때에, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력이 목표 증기 압력 Pb2 가 되어 있도록, 메인 버너 (41) 에 점화하고 있다. 따라서, 보일 오프 가스를 보일러 (4) 에서 연소할 때에, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력을 보일 오프 가스를 연소하기에 충분한 증기 압력으로 할 수 있어, 보일러 (4) 가 과부하가 되는 것을 방지하여, 바람직하게 보일 오프 가스를 연소시킬 수 있다. 또, LNG 탱크 (3) 내의 압력이 소정 압력 Pset 에 도달했을 때에, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력을 목표 증기 압력 Pb2 의 상태가 되어 있으므로, 신속하게 보일 오프 가스를 보일러 (4) 에 공급하고 연소시켜, LNG 탱크 (3) 내의 압력을 저감시킬 수 있다.
또, LNG 탱크 (3) 내의 압력이 소정의 압력에 도달할 때에, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력을 승압하여 목표 증기 압력 Pb2 의 상태로 하고 있으므로, 보일 오프 가스를 연소하기 위해서, 증기 드럼 (21) 내의 증기 압력을 항상 고압 상태로 유지할 필요가 없다. 따라서, 보일러 (4) 의 에너지 소비를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 각 실시형태에 관련된 발명에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 적절히 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서는, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 에 의해 보일 오프 가스에 점화하는 예에 대해 설명했지만, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 의 고장시 등에는, 파일럿 버너 (42) 에 의해 점화를 실시해도 된다. 또, 파일럿 버너 (42) 의 고장시 등에는, 간헐 방전식 이그나이터 (43) 에 의해 메인 버너에 점화를 실시하여, 보일러 (4) 의 증기 드럼 (21) 의 승압을 실시해도 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 메인 버너 (41) 의 점화 장치에 용장성을 갖게 할 수 있다.
또, 이코노마이저 (5) 에 의한 증기의 생성이 충분하지 않은 경우에는, 보일러 (4) 를 저부하로 운전하여, LNG 운반선 (2) 의 필요 증기를 보충해도 된다. 이 구성에서는, 통상 LNG 운반선 (2) 에 탑재되는 저부하의 보조용 보일러 (동키 보일러 등) 를 LNG 운반선 (2) 에 탑재하지 않아도 되므로, LNG 운반선 (2) 내의 스페이스를 공간 절약화할 수 있다.
3 : LNG 탱크 (연료 탱크)
4 : 보일러
6 : 제어 장치
17 : 보일 오프 가스 공급관
20 : 탱크 내 압력계 (탱크 압력 검출 수단)
21 : 증기 드럼
23 : 버너
24 : 드럼 내 압력계 (드럼 압력 검출 수단)
41 : 메인 버너
42 : 파일럿 버너
43 : 간헐 방전식 이그나이터 (제 2 점화 장치)
47 : 오일 공급관
50 : 가스 분배관
55 : 오일 공급관
56 : 연속 방전식 이그나이터 (제 1 점화 장치)

Claims (3)

  1. 연료를 저류한 연료 탱크에서 발생된 보일 오프 가스가 공급되는 보일러로서,
    상기 보일 오프 가스를 연소하는 버너와,
    내부에 증기가 수용되는 증기 드럼을 구비하고,
    상기 버너는, 제 1 점화 장치와, 그 제 1 점화 장치보다 점화시의 스파크의 빈도가 많은 제 2 점화 장치를 갖고,
    상기 제 2 점화 장치는, 상기 버너에 있어서 상기 보일 오프 가스에 의한 연소를 개시시킬 때에 사용되고,
    상기 제 1 점화 장치는, 상기 버너의 연소에 의한 상기 증기 드럼 내의 증기 압력의 승압을 개시할 때에 사용되는, 보일러.
  2. 제 1 항에 기재된 보일러를 구비한 보일러 시스템으로서,
    상기 증기 드럼 내의 증기 압력을 검출하는 드럼 압력 검출 수단과,
    상기 연료 탱크 내의 압력을 검출하는 탱크 압력 검출 수단과,
    상기 드럼 압력 검출 수단이 검출한 상기 증기 드럼 내의 증기 압력과, 상기 보일 오프 가스의 연소를 실시하는 증기 압력인 상기 증기 드럼 내의 목표 증기 압력에 기초하여, 상기 증기 드럼 내의 증기 압력이 상기 목표 증기 압력에 도달할 때까지의 시간을 산출하는 목표 압력 도달 시간 산출부와,
    상기 탱크 압력 검출 수단이 검출한 상기 연료 탱크 내의 압력과, 상기 보일 오프 가스를 상기 연료 탱크에 공급하는 압력인 상기 연료 탱크 내의 소정 압력에 기초하여, 상기 연료 탱크 내의 압력이 상기 소정 압력에 도달할 때까지의 시간을 산출하는 소정 압력 도달 시간 산출부와,
    상기 목표 압력 도달 시간 산출부가 산출한 목표 압력 도달 시간과, 상기 소정 압력 도달 시간 산출부가 산출한 소정 압력 도달 시간에 기초하여, 상기 연료 탱크 내의 압력이 상기 소정 압력이 되었을 때에 상기 증기 드럼 내의 증기 압력이 상기 목표 증기 압력이 되어 있도록, 점화 시기를 산출하는 점화 시기 산출부와,
    상기 점화 시기 산출부가 산출한 상기 점화 시기에, 상기 제 1 점화 장치에 의해 상기 버너에 점화하고, 상기 증기 드럼 내의 증기 압력의 승압을 개시하는 점화 제어 수단을 구비한, 보일러 시스템.
  3. 연료를 저류한 연료 탱크에서 발생된 보일 오프 가스가 공급되는 보일러의 운전 방법으로서,
    제 1 점화 장치에 의해 상기 보일러에 형성된 버너에 점화하고, 상기 버너의 연소에 의한 증기 드럼 내의 증기 압력의 승압을 실시하는 승압 공정과,
    상기 승압 공정 후에, 상기 제 1 점화 장치보다 점화시의 스파크의 빈도가 많은 제 2 점화 장치에 의해 상기 버너에 점화하고, 상기 버너에 있어서 상기 보일 오프 가스에 의한 연소를 실시하는 연소 공정을 구비한, 보일러의 운전 방법.
KR1020197022958A 2017-02-28 2018-02-07 보일러 및 보일러 시스템 그리고 보일러의 운전 방법 KR102314907B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017035869A JP6957165B2 (ja) 2017-02-28 2017-02-28 ボイラ及びボイラシステム並びにボイラの運転方法
JPJP-P-2017-035869 2017-02-28
PCT/JP2018/004249 WO2018159245A1 (ja) 2017-02-28 2018-02-07 ボイラ及びボイラシステム並びにボイラの運転方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190104574A true KR20190104574A (ko) 2019-09-10
KR102314907B1 KR102314907B1 (ko) 2021-10-19

Family

ID=63370768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197022958A KR102314907B1 (ko) 2017-02-28 2018-02-07 보일러 및 보일러 시스템 그리고 보일러의 운전 방법

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3591293B1 (ko)
JP (1) JP6957165B2 (ko)
KR (1) KR102314907B1 (ko)
CN (1) CN110325793B (ko)
DK (1) DK3591293T3 (ko)
WO (1) WO2018159245A1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0446892A (ja) 1990-06-12 1992-02-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ｌｎｇ運搬船の推進装置
JP4563420B2 (ja) 2007-01-17 2010-10-13 デウ シップビルディング アンド マリーン エンジニアリング カンパニー リミテッド Ｌｎｇ運搬船の推進装置及び方法
JP2012117781A (ja) * 2010-12-02 2012-06-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 舶用ボイラ、舶用ボイラの運転方法
KR20140024335A (ko) * 2011-03-25 2014-02-28 가부시끼가이샤 도시바 배열 회수 보일러 및 발전 플랜트

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2128949A5 (ko) * 1971-03-09 1972-10-27 Motobecane Ateliers
JPS566769Y2 (ko) * 1975-05-15 1981-02-14
JPS51140002A (en) * 1975-05-28 1976-12-02 Hitachi Ltd Controlling process of starting operation in drum boiler
JPS5534464Y2 (ko) * 1975-10-31 1980-08-15
US4147498A (en) * 1977-01-13 1979-04-03 Clarke, Inc. Ignition assembly for flare stacks
KR0181930B1 (ko) * 1996-12-12 1999-05-15 엄상수 자동차용 배기브레이크밸브의 내구성 시험기
KR100378315B1 (ko) * 2000-03-28 2003-03-29 김성수 가스렌지의 버너 점화방법
CN1844742B (zh) * 2006-05-16 2010-04-07 南京普鲁卡姆电器有限公司 双气源缺氧保护点火装置
NZ549704A (en) * 2006-09-06 2007-12-21 Stephen Percy Kendall Ignition system for oil field flare
US8783041B2 (en) * 2010-06-09 2014-07-22 Chevron U.S.A. Inc. LNG transport vessel and method for storing and managing excess boil off gas thereon
JP2013210045A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 船舶、液化ガス蒸発装置およびその制御方法ならびにその改修方法
JP5916777B2 (ja) * 2014-02-14 2016-05-11 三菱重工業株式会社 舶用ボイラおよび舶用ボイラの運転方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0446892A (ja) 1990-06-12 1992-02-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ｌｎｇ運搬船の推進装置
JP4563420B2 (ja) 2007-01-17 2010-10-13 デウ シップビルディング アンド マリーン エンジニアリング カンパニー リミテッド Ｌｎｇ運搬船の推進装置及び方法
JP2012117781A (ja) * 2010-12-02 2012-06-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 舶用ボイラ、舶用ボイラの運転方法
KR20140024335A (ko) * 2011-03-25 2014-02-28 가부시끼가이샤 도시바 배열 회수 보일러 및 발전 플랜트

Also Published As

Publication number Publication date
DK3591293T3 (da) 2021-11-15
WO2018159245A1 (ja) 2018-09-07
EP3591293A1 (en) 2020-01-08
CN110325793B (zh) 2021-03-23
EP3591293A4 (en) 2020-06-10
JP6957165B2 (ja) 2021-11-02
CN110325793A (zh) 2019-10-11
KR102314907B1 (ko) 2021-10-19
EP3591293B1 (en) 2021-10-20
JP2018141584A (ja) 2018-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3314231A (en) Steaming feedwater system utilizing gas turbine exhaust
KR102314907B1 (ko) 보일러 및 보일러 시스템 그리고 보일러의 운전 방법
JP5971438B1 (ja) ボイラのダスト除去装置及びダスト除去方法
JP4979535B2 (ja) ボイラ装置
US1675600A (en) Steam-generator regulation
JP2011075177A (ja) 酸素燃焼ボイラシステム及びその起動方法
JP5463270B2 (ja) 舶用ボイラ、舶用ボイラの運転方法
JP2016080314A (ja) ボイラ
US20120073611A1 (en) Pulse detonation cleaning system
KR102370798B1 (ko) 보일러
KR101621829B1 (ko) 기화된 가연성 기체의 연소장치 및 이를 구비한 연소시스템
KR102551979B1 (ko) 보일러
US20230003377A1 (en) Steam Generator and Control Device
JP3007843B2 (ja) ボイラの高速起蒸方法
US20240175392A1 (en) Gas turbine cogeneration system and method of operating the same
EP2673565A1 (en) An arrangement for preparation of liquid fuel for combustion and a method of preparing liquid fuel for combustion
JP2018141381A5 (ko)
US252213A (en) harris
JP3848081B2 (ja) 燃焼装置
US608799A (en) seiffebt
US660751A (en) Boiler.
KR20150009080A (ko) 레이저를 이용한 플레어 이그니션 시스템 및 방법
GB190721729A (en) Improvements in and relating to Steam Generators and the like.
JP2001153307A (ja) 加圧流動層ボイラの起動用バーナ装置及びその運転方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant