WO2018159203A1 - 舶用ディーゼルエンジン - Google Patents

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陽平 辻
晃洋 三柳
隆弘 山内
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ONOMICHI DOCKYARD CO Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Japan Engine Corp
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ONOMICHI DOCKYARD CO Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Japan Engine Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a marine diesel engine mounted on a marine vessel as a main engine.
  • a marine diesel engine used as a main engine is equipped with a supercharger in order to improve fuel consumption and reduce CO 2 in exhaust gas.
  • This supercharger uses an exhaust gas discharged from a diesel engine to drive a turbine and a compressor, thereby compressing and supplying intake air to the diesel engine to improve output. The energy of the exhaust gas is further recovered by an economizer.
  • Fuel oils used in marine diesel engines have a high sulfur content, so when burned, sulfur dioxide is generated, and when oxidized with oxygen, it becomes sulfur trioxide, and when it is dissolved in the water in the fuel, sulfuric acid is generated. To do. Since the exhaust gas generated by combustion of fuel oil with a high sulfur content contains a large amount of sulfur oxide, if the exhaust gas temperature falls below the condensation point, condensation occurs on the low temperature heat transfer surface of the economizer, and water and sulfuric acid are deposited. This causes corrosion (low temperature corrosion) due to sulfuric acid.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and provides a marine diesel engine that suppresses the occurrence of low-temperature corrosion while improving fuel efficiency and reducing the size of the device and the cost of the equipment. Objective.
  • a marine diesel engine includes a diesel engine body, a fuel supply system that supplies only low-sulfur distillate as fuel to the diesel engine body, and exhaust gas from the diesel engine body.
  • the exhaust gas generated by the combustion of the low sulfur distillate oil in the diesel engine main body has a low sulfur content. . Therefore, even if the temperature of the exhaust gas decreases, the occurrence of low-temperature corrosion in the piping and the like is suppressed, so that the turbocharger recovers more thermal energy of the exhaust gas when the turbine is driven by the exhaust gas. be able to.
  • the supercharger can recover heat efficiently by the turbine being driven by the exhaust gas until the temperature of the exhaust gas reaches 180 ° C. or less.
  • the marine diesel engine of the present invention is characterized in that the fuel supply system supplies a low-sulfur distillate at room temperature (non-heated state) to the diesel engine body.
  • the marine diesel engine of the present invention is characterized in that a chimney that releases the exhaust gas driving the turbine to the atmosphere without recovering heat is provided.
  • a heat recovery device including an economizer, a boiler, an air-water separation drum, or the like for recovering heat to generate steam by recovering the exhaust gas that has driven the turbine is provided, and the heat recovery device
  • the generated steam is supplied to only one or a plurality selected from steam operating devices that require steam, such as an impurity removing device in a lubricating oil system, a hot water generating facility, a cargo tank, or a heating facility in a residential area. It is a feature.
  • the heat recovery device generates heat by recovering the exhaust gas and supplies the steam to at least one of the steam operating devices that require the steam, thereby reducing the number of steam supply points and the heat recovery device.
  • the marine diesel engine of the present invention by using only low-sulfur distillate oil as the fuel for the diesel engine body, it is possible to suppress the occurrence of low-temperature corrosion, while improving the fuel consumption in the diesel engine body. In addition, it is possible to reduce the size of the apparatus and the cost of the equipment by eliminating the need for a plurality of fuel supply systems and fuel heating devices.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a marine diesel engine according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a marine diesel engine according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a marine diesel engine according to the first embodiment.
  • the marine diesel engine 11 is, for example, a two-stroke one-cycle uniflow scavenging crosshead internal combustion engine that is used as a main engine for marine propulsion.
  • the diesel engine body 12 includes a cylinder liner 13, a piston 14, a scavenging trunk 15, an exhaust manifold 16, an exhaust valve 17, and an injector (fuel injection valve) 18.
  • the cylinder liner 13 is disposed in a cylinder jacket (not shown), and a cylinder cover 21 is fixed to an upper portion thereof to define a space portion.
  • a piston 14 is provided in the space portion so as to be reciprocally movable along the vertical direction.
  • the combustion chamber 22 is formed.
  • the cylinder cover 21 is provided with an exhaust valve 17, and the exhaust valve 17 can be opened and closed by a valve gear 23.
  • the combustion chamber 22 is connected to the exhaust manifold 16 via an exhaust pipe 24, and the exhaust valve 17 opens and closes the combustion chamber 22 and the exhaust pipe 24.
  • the cylinder cover 21 is provided with an injector 18, and the injector 18 can inject fuel into the combustion chamber 22.
  • the injector 18 is connected to a fuel tank 29 by a fuel supply pipe 25 through a fuel injection pump 26, a filter 27, and a fuel pressurization pump 28.
  • the cylinder liner 13 is connected to the scavenging trunk 15 via a plurality of scavenging ports 30 provided in the lower part.
  • the scavenging trunk 15 can supply air through an intake pipe (not shown).
  • piston 14 the upper end part of piston rod 14a is connected with the lower end part.
  • the crankshaft is rotatably supported at the lower part of the diesel engine main body 12, and the lower end portion of the connecting rod is rotatably connected via the crank.
  • the diesel engine main body 12 is supported so that the crosshead can move along the vertical direction, and the crosshead is rotatably connected to the lower end of the piston rod 14a and the upper end of the connecting rod.
  • the pressure in the combustion chamber 22 becomes a predetermined compression pressure, and the injector 18 injects fuel into the combustion chamber 22. Then, air and fuel are mixed and burned in the combustion chamber 22, and the piston 14 is lowered by the combustion energy.
  • the exhaust valve 17 is lowered by the valve operating device 23 and the combustion chamber 22 and the exhaust pipe 24 communicate with each other, the exhaust gas generated by the combustion is pushed out from the combustion chamber 22 to the exhaust manifold 16 through the exhaust pipe 24. Air is introduced into the combustion chamber 22 from the scavenging port 30.
  • the marine diesel engine 11 has a turbocharger 31 connected to the diesel engine body 12.
  • the supercharger 31 is configured by connecting a compressor (compressor) 32 and a turbine 33 on the same axis via a rotating shaft 34. Therefore, the compressor 32 and the turbine 33 can rotate integrally with the rotating shaft 34.
  • the compressor 32 is connected to an intake pipe L1 for intake air from the outside, and is connected to an air conduit L2 leading to the scavenging trunk 15, and an air cooler 37 is provided in the air conduit L2.
  • the turbine 33 is connected to an exhaust pipe L3 from the exhaust manifold 16 and to an exhaust pipe L4 that exhausts to the outside.
  • the exhaust pipe L4 is connected to the chimney 35.
  • the chimney 35 discharges the exhaust gas whose temperature has been reduced by driving the turbine 33 and whose temperature has decreased. That is, the supercharger 31 releases the exhaust gas that has driven the turbine 33 from the chimney 35 to the atmosphere without recovering heat through the exhaust pipe L4.
  • the marine diesel engine 11 includes a turbocharger 31 including a diesel engine main body 12, a compressor 32, and a turbine 33, an injector 18, a fuel supply pipe 25, a fuel injection pump 26, a filter 27, and fuel.
  • a fuel supply system 36 including a pressurizing pump 28 and a fuel tank 29 is provided. The fuel supply system 36 supplies only low-sulfur distillate oil as fuel to the diesel engine main body 12.
  • This low-sulfur distillate is, for example, a distillate defined as DMX grade, DMA grade, DMZ grade, and DMB grade defined by ISO 8217. That is, the low sulfur distillate preferably contains 0.5% or less of the sulfur component, and optimally 0.1% or less. And this low-sulfur distillate has an extremely low viscosity compared with C heavy oil, and it is min in ISO 8217 DMA class. It is 2.0 cSt at 40 ° C. (max. 6.0 cSt at 40 ° C.). Therefore, the fuel supply system 36 does not require a heating device for heating the fuel, and supplies the low-temperature distillate oil at normal temperature (non-heated state) to the diesel engine body 12.
  • the supercharger 31 recovers the thermal energy of the exhaust gas when the turbine 33 is driven by the exhaust gas discharged from the diesel engine body 12.
  • the heat recovery amount of the exhaust gas can be increased by increasing the efficiency of the compressor 32 and the turbine 33 or applying a multistage supercharger.
  • low sulfur distillate oil is stored as fuel in the fuel tank 29, and when the fuel pressurization pump 28 is driven, the low sulfur distillate oil in the fuel tank 29 is pressurized to a predetermined pressure and fuel is supplied.
  • the fuel injection pump 26 is driven by being fed to the supply pipe 25, low sulfur distillate oil having a predetermined pressure is sent to the injector 18, and when the valve of the injector 18 is opened, only the low sulfur distillate oil is supplied to the diesel engine body. 12 combustion chambers 22 are injected.
  • the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 16 of the diesel engine body 12 drives the turbine 33 of the supercharger 31.
  • the turbine 33 When the turbine 33 is driven to rotate, the compressor 32 integrally connected via the rotating shaft 34 is driven to rotate, and the intake air is compressed and supplied to the scavenging trunk 15.
  • the exhaust gas discharged from the supercharger 31 recovers thermal energy, drops in temperature to 180 ° C. or less, and is discharged from the chimney 35 to the outside. At this time, since the exhaust gas is obtained by burning low-sulfur distillate oil, there is almost no sulfur component contained, and low-temperature corrosion of the exhaust pipe L4 is suppressed.
  • the diesel engine main body 12 the fuel supply system 36 that supplies only low-sulfur distillate oil as fuel to the diesel engine main body 12, and the diesel engine main body 12 A turbine 33 that is driven by exhaust gas to recover heat, and a turbocharger 31 that includes a compressor 32 that supplies air as a combustion gas to the diesel engine main body 12 by rotating coaxially with the turbine 33.
  • the turbocharger 31 can further increase the thermal energy of the exhaust gas by driving the turbine 33 with the exhaust gas. Many can be recovered. As a result, while it is possible to suppress the occurrence of low temperature corrosion, it is possible to improve the fuel consumption in the diesel engine body 12, and also to a plurality of fuel supply systems, fuel heating devices, sulfur recovery scrubbers, etc. Therefore, it is possible to reduce the size of the apparatus and the cost of the equipment.
  • the turbine 33 recovers heat from the exhaust gas from the diesel engine body 12 until the temperature reaches 180 ° C. or lower. Therefore, the supercharger 31 can efficiently recover heat from the exhaust gas.
  • the fuel supply system 36 supplies low-sulfur distillate oil at normal temperature (non-heated state) to the diesel engine main body 12. Accordingly, it is possible to reduce the size of the apparatus and the cost of the equipment by eliminating the need for a fuel heating apparatus.
  • the marine diesel engine of the first embodiment is provided with a chimney 35 that discharges exhaust gas that has driven the turbine 33 to the atmosphere without recovering heat. Accordingly, it is possible to simplify the apparatus by eliminating the need for a heat exchanger facility.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a marine diesel engine according to the second embodiment.
  • the marine diesel engine 11 includes a diesel engine body 12, a supercharger 31 including a compressor 32 and a turbine 33, an injector 18, a fuel supply pipe 25, and fuel.
  • a fuel supply system 36 composed of an injection pump 26, a filter 27, a fuel pressurization pump 28 and a fuel tank 29, and a heat recovery device 41 are provided.
  • the heat recovery device 41 is composed of, for example, an economizer, a boiler, an air-water separation drum, and the like, and is provided in an exhaust pipe L4 that connects the supercharger 31 and the chimney 35.
  • the heat recovery device 41 is connected to a water supply pipe L11 and a steam pipe L12, and heat is supplied between the water supplied from the water supply pipe L11 and the exhaust gas from the exhaust pipe L4 to heat the water supply to generate steam. Thus, heat is recovered, and this steam is discharged from the steam pipe L12.
  • This steam pipe L12 is branched into four on the downstream side, one branch pipe L13 is connected to an impurity removing device (purifier) 42 of the lubricating oil system, and one branch pipe L14 is connected to the hot water generating equipment 43, One branch pipe L15 is connected to the cargo tank 44, and one branch pipe L16 is connected to the heating facility 45 in the residential area.
  • purifier impurity removing device
  • the heat recovery device 41 can generate a small amount of steam, which is generated by the impurity removing device 42 and hot water. It supplies to the production
  • the fuel supply system 36 supplies only low-sulfur distillate oil as fuel to the diesel engine body 12.
  • the turbocharger 31 when the turbine 33 is driven by exhaust gas, the turbocharger 31 is driven and rotated by the compressor 32 to compress the intake air and supply it to the scavenging trunk 15.
  • the exhaust gas discharged from the supercharger 31 recovers thermal energy, drops in temperature to 180 ° C. or lower, and is sent to the heat recovery device 41.
  • the heat recovery apparatus 41 generates steam by heating the feed water supplied from the feed water pipe L11 with exhaust gas, and through the steam pipe L12, the impurity removing device 42, the hot water generating equipment 43, the cargo tank 44, and the heating equipment 45 in the residential area. Or the like to a steam operating device that requires steam.
  • the exhaust gas discharged from the heat recovery device 41 is discharged from the chimney 35 to the outside. At this time, since the exhaust gas is obtained by burning low-sulfur distillate oil, there is almost no sulfur component contained, and low-temperature corrosion of the exhaust pipe L4 is suppressed.
  • the diesel engine main body 12 the fuel supply system 36 that supplies only low-sulfur distillate oil as fuel to the diesel engine main body 12, and the diesel engine main body 12
  • a turbocharger 31 provided with a compressor 33 for supplying air as a combustion gas to the diesel engine main body 12 by rotating coaxially with the turbine 33 driven by exhaust gas and recovering heat, and a heat recovery device 41 are provided. ing.
  • the turbocharger 31 can further increase the thermal energy of the exhaust gas by driving the turbine 33 with the exhaust gas. Many can be recovered. As a result, while it is possible to suppress the occurrence of low temperature corrosion, it is possible to improve the fuel consumption in the diesel engine body 12, and also to a plurality of fuel supply systems, fuel heating devices, sulfur recovery scrubbers, etc. Therefore, it is possible to reduce the size of the apparatus and the cost of the equipment.
  • the steam generated by the heat recovery device 41 requires steam from the lubricant removal system 42, the hot water generation equipment 43, the cargo tank 44, the heating equipment 45 in the residential area, and the like. Only one or more selected from the steam operating devices. Therefore, the economizer constituting the heat recovery device can be downsized by reducing the number of steam supply points.

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Abstract

舶用ディーゼルエンジンにおいて、ディーゼルエンジン本体(12)と、ディーゼルエンジン本体(12)に燃料として低硫黄留出油だけを供給する燃料供給系統(36)と、ディーゼルエンジン本体(12)からの排ガスにより駆動して熱回収するタービン(33)及びタービン(33)と同軸回転することでディーゼルエンジン本体(12)に燃焼用気体としての空気を供給するコンプレッサ(32)を備える過給機(31)とを備える。

Description

舶用ディーゼルエンジン
 本発明は、船舶に主機関として搭載される舶用ディーゼルエンジンに関するものである。
 主機関として使用される舶用ディーゼルエンジンは、燃費向上や排ガス中のCOを削減するために過給機が装着されている。この過給機は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスを利用してタービン及びコンプレッサを駆動することにより、ディーゼルエンジンに吸気を圧縮供給して出力を向上させるものである。そして、排ガスのエネルギは、更にエコノマイザによって回収されている。
 従来、舶用ディーゼルエンジン、特にユニフロー式2ストローク舶用大型ディーゼルエンジンでは、脱硫されていない安価な燃料油、つまり硫黄含有量の多い燃料油が用いられてきた。より具体的には、外洋航行中に安価なC重油が使用され、近海及び港内で環境負荷の少ない良質なA重油が使用されている。しかし、国際海事機関(IMO)により採択された船舶燃料油の硫黄含有量制限に関わる国際条約議定書の規則により、2020年以降に一般海域における船舶燃料油の硫黄分規制が強化されることが決定された。
 このような舶用ディーゼルエンジンとしては、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。
特開2007-331670号公報
 舶用ディーゼルエンジンで使用する燃料油は、硫黄含有量が多いことから、燃焼すると二酸化硫黄が発生し、酸素で酸化されることで三酸化硫黄になり、これが燃料中の水分に溶けると硫酸が発生する。硫黄含有量の多い燃料油の燃焼により生じた排ガスには硫黄酸化物が多く含まれるため、排ガス温度が凝縮点を下回ると、エコノマイザの低温伝熱面に結露が発生し、水と硫酸が析出することで硫酸による腐食(低温腐食)が発生する。従来、エコノマイザの低温腐食の発生を防止するため、過給機(タービン)出口、エコノマイザ入口及びエコノマイザ出口での排ガス温度を一定温度以上に維持していた。そのため、過給機において、舶用ディーゼルエンジンにおける燃費向上に制約があった。
 また、舶用ディーゼルエンジンで使用する燃料油として、安価なC重油と良質なA重油を使用すると、船体に2つの燃料供給系統が必要になるという課題があった。更に、C重油は、常温(非加熱状態)で粘度が高いことから、蒸気などを用いて加熱(昇温)することで、使用可能な適正粘度に調整する必要があった。
 本発明は、上述した課題を解決するものであり、低温腐食の発生を抑制する一方で燃費の向上を図ると共に、装置の小型化及び設備の低コスト化を図る舶用ディーゼルエンジンを提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するための本発明の舶用ディーゼルエンジンは、ディーゼルエンジン本体と、前記ディーゼルエンジン本体に燃料として低硫黄留出油だけを供給する燃料供給系統と、前記ディーゼルエンジン本体からの排ガスにより駆動して熱回収するタービン及び前記タービンと同軸回転することで前記ディーゼルエンジン本体に燃焼用気体を供給する圧縮機を備える過給機と、を備え、前記タービンは、タービン出口における前記ディーゼルエンジン本体からの排ガスの温度が180℃以下になるまで熱回収する、ことを特徴とするものである。
 従って、燃料供給系統により低硫黄留出油がディーゼルエンジン本体に燃料として供給されるため、ディーゼルエンジン本体で低硫黄留出油が燃焼して発生した排ガスは、硫黄成分の含有量が低く抑えられる。そのため、排ガスの温度が低下しても、配管などにおける低温腐食の発生が抑制されることから、過給機は、タービンが排ガスにより駆動されることでこの排ガスが持つ熱エネルギをより多く回収することができる。そして、過給機は、タービンが排ガスにより駆動されて熱回収し、この排ガスの温度が180℃以下になるまで効率的に熱回収することができる。その結果、低温腐食の発生を抑制することができる一方で、ディーゼルエンジン本体における燃費の向上を図ることができ、また、複数の燃料供給系統や燃料の加熱装置などを不要として装置の小型化及び設備の低コスト化を図ることができる。
 本発明の舶用ディーゼルエンジンでは、前記燃料供給系統は、前記ディーゼルエンジン本体に対して常温(非加熱状態)の低硫黄留出油を供給することを特徴としている。
 従って、燃料供給系統によりディーゼルエンジン本体に常温(非加熱状態)の低硫黄留出油を供給することで、燃料の加熱装置を不要として装置の小型化及び設備の低コスト化を図ることができる。
 本発明の舶用ディーゼルエンジンでは、前記タービンを駆動した排ガスを熱回収しないで大気に放出する煙突が設けられることを特徴としている。
 従って、タービンを駆動した排ガスを熱回収しないで煙突から大気に放出することで、熱交換器などの設備を不要として装置の簡素化を図ることができる。
 本発明の舶用ディーゼルエンジンでは、前記タービンを駆動した排ガスを熱回収して蒸気を生成するためのエコノマイザ、ボイラまたは気水分離ドラム等で構成される熱回収装置が設けられ、前記熱回収装置により生成された蒸気が潤滑油系統の不純物除去装置、温水生成設備、カーゴタンクまたは居住区の暖房設備等の蒸気を必要とする蒸気稼働装置から選択される1つまたは複数だけに供給されることを特徴としている。
 従って、熱回収装置により排ガスを熱回収して蒸気を生成し、この蒸気を必要とする蒸気稼働装置のうちの少なくとも1つだけに供給することで、蒸気の供給箇所を減少して熱回収装置の小型化を図ることができる。
 本発明の舶用ディーゼルエンジンによれば、ディーゼルエンジン本体の燃料として低硫黄留出油だけを用いることで、低温腐食の発生を抑制することができる一方で、ディーゼルエンジン本体における燃費の向上を図ることができ、また、複数の燃料供給系統や燃料の加熱装置などを不要として装置の小型化及び設備の低コスト化を図ることができる。
図1は、第1実施形態の舶用ディーゼルエンジンを表す概略図である。 図2は、第2実施形態の舶用ディーゼルエンジンを表す概略図である。
 以下に添付図面を参照して、本発明に係る舶用ディーゼルエンジンの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
[第1実施形態]
 図1は、第1実施形態の舶用ディーゼルエンジンを表す概略図である。
 第1実施形態にて、図1に示すように、舶用ディーゼルエンジン11は、例えば、船舶推進用の主機関として用いられ、2ストローク1サイクルのユニフロー掃気方式のクロスヘッド式内燃機関である。
 この舶用ディーゼルエンジン11において、ディーゼルエンジン本体12は、シリンダライナ13と、ピストン14と、掃気トランク15と、排気マニホールド16と、排気弁17と、インジェクタ(燃料噴射弁)18とを備えている。
 シリンダライナ13は、シリンダジャケット(図示略)内に配置され、上部にシリンダカバー21が固定されて空間部を区画しており、この空間部内にピストン14が上下方向に沿って往復動自在に設けられることで、燃焼室22が形成される。シリンダカバー21は、排気弁17が設けられており、排気弁17は、動弁装置23により開閉可能となっている。そして、燃焼室22は、排気管24を介して排気マニホールド16が連結されており、この排気弁17は、燃焼室22と排気管24とを開閉するものである。
 シリンダカバー21は、インジェクタ18が設けられており、インジェクタ18は、燃焼室22に対して燃料を噴射することができる。このインジェクタ18は、燃料供給管25により燃料噴射ポンプ26、フィルタ27、燃料加圧ポンプ28を介して燃料タンク29が連結されている。
 また、シリンダライナ13は、下部に設けられた複数の掃気ポート30を介して掃気トランク15が連結されている。掃気トランク15は、吸気管(図示略)を介して空気が供給可能となっている。ピストン14は、下端部にピストン棒14aの上端部が連結されている。図示しないが、クランクシャフトは、ディーゼルエンジン本体12の下部に回転自在に支持されており、クランクを介して連接棒の下端部が回動自在に連結されている。ディーゼルエンジン本体12は、クロスヘッドが上下方向に沿って移動自在に支持され、クロスヘッドは、ピストン棒14aの下端部と連接棒の上端部が回動自在に連結されている。
 そのため、ピストン14が下死点(図1の実線位置)に移動すると、掃気ポート30が開くことで、掃気トランク15の空気が掃気ポート30から燃焼室22に導入され、ピストン14が上昇すると、掃気ポート30と燃焼室22の導通がピストン14により遮断される。このとき、動弁装置23により排気弁17が上昇することで、燃焼室22と排気管24との連通が閉じられ、ピストン14の上昇により燃焼室22内の空気が圧縮される。そして、ピストン14が上死点(図1の二点鎖線位置)まで移動すると、燃焼室22の圧力が所定の圧縮圧力になり、インジェクタ18が燃焼室22に燃料を噴射する。すると、燃焼室22内で空気と燃料が混合して燃焼し、燃焼エネルギによりピストン14が下降する。このとき、動弁装置23により排気弁17が下降することで、燃焼室22と排気管24とが連通すると、燃焼によって生じた排ガスが燃焼室22から排気管24を通して排気マニホールド16に押し出される一方、掃気ポート30から空気が燃焼室22に導入される。
 舶用ディーゼルエンジン11は、ディーゼルエンジン本体12に過給機31が連結されている。過給機31は、コンプレッサ(圧縮機)32とタービン33が回転軸34を介して同軸上に連結されて構成されている。そのため、コンプレッサ32とタービン33は、回転軸34により一体回転することができる。コンプレッサ32は、外部から吸気する吸気管L1が連結されると共に、掃気トランク15に至る空気導管L2が連結されており、この空気導管L2に空気冷却器37が設けられている。タービン33は、排気マニホールド16からの排気管L3が連結されると共に、外部に排気する排気管L4が連結されている。
 そして、過給機31は、排気管L4が煙突35に連結されている。この煙突35は、タービン33を駆動することで熱回収されて温度が低下した排ガスを外部に排出するものである。即ち、過給機31は、タービン33を駆動した排ガスを排気管L4を通して熱回収しないで煙突35から大気に放出する。
 第1実施形態の舶用ディーゼルエンジン11は、ディーゼルエンジン本体12と、コンプレッサ32とタービン33とから構成される過給機31と、インジェクタ18と燃料供給管25と燃料噴射ポンプ26とフィルタ27と燃料加圧ポンプ28と燃料タンク29から構成される燃料供給系統36とを備えている。そして、燃料供給系統36は、ディーゼルエンジン本体12に燃料として低硫黄留出油だけを供給するものである。
 この低硫黄留出油とは、例えば、ISO 8217で規定されるDMX級、DMA級、DMZ級、DMB級と定義される留出油である。即ち、低硫黄留出油は、含有する硫黄成分が0.5%以下であることが望ましく、0.1%以下であることが最適である。そして、この低硫黄留出油は、C重油に比べて粘度が極端に低く、ISO 8217 DMA級でmin.2.0cSt at 40℃(max.6.0cSt at 40℃)である。そのため、燃料供給系統36は、燃料を加熱する加熱装置が不要となり、ディーゼルエンジン本体12に対して常温(非加熱状態)の低硫黄留出油を供給するものである。
 また、過給機31は、タービン33がディーゼルエンジン本体12から排出された排ガスにより駆動されることで、この排ガスの熱エネルギを回収する。本実施形態では、過給機31ができるだけ多くのエネルギを回収することが望ましく、排ガスは、過給機31(タービン33)における出口温度が180℃以下になるまで熱回収する。この場合、コンプレッサ32やタービン33を高効率化したり、多段式の過給機を適用したりすることで、排ガスの熱回収量を増加することができる。
 燃料供給系統36では、燃料タンク29に燃料として低硫黄留出油が貯留されており、燃料加圧ポンプ28が駆動すると、燃料タンク29の低硫黄留出油が所定圧力まで加圧されて燃料供給管25に送給され、燃料噴射ポンプ26が駆動することで、所定圧力の低硫黄留出油がインジェクタ18に送られ、このインジェクタ18の弁開放時に低硫黄留出油だけがディーゼルエンジン本体12の燃焼室22に噴射される。
 そして、ディーゼルエンジン本体12の排気マニホールド16から排出された排ガスは、過給機31のタービン33を駆動する。タービン33が駆動回転すると、回転軸34を介して一体に連結されたコンプレッサ32が駆動回転し、吸気を圧縮して掃気トランク15に供給する。過給機31(タービン33)から排出された排ガスは、熱エネルギが回収されて180℃以下まで温度低下し、煙突35から外部に放出される。このとき、排ガスは、低硫黄留出油が燃焼したものであるから、含有する硫黄成分がほとんどなく、排気管L4が低温腐食することが抑制される。
 このように第1実施形態の舶用ディーゼルエンジンにあっては、ディーゼルエンジン本体12と、ディーゼルエンジン本体12に燃料として低硫黄留出油だけを供給する燃料供給系統36と、ディーゼルエンジン本体12からの排ガスにより駆動して熱回収するタービン33及びタービン33と同軸回転することでディーゼルエンジン本体12に燃焼用気体としての空気を供給するコンプレッサ32を備える過給機31とを備えている。
 従って、燃料供給系統36により低硫黄留出油がディーゼルエンジン本体12に燃料として供給されるため、ディーゼルエンジン本体12で低硫黄留出油が燃焼して発生した排ガスは、硫黄成分の含有量が低く抑えられる。そのため、排ガスの温度が低下しても、配管などにおける低温腐食の発生が抑制されることから、過給機31は、タービン33が排ガスにより駆動されることで、この排ガスが持つ熱エネルギをより多く回収することができる。その結果、低温腐食の発生を抑制することができる一方で、ディーゼルエンジン本体12における燃費の向上を図ることができ、また、複数の燃料供給系統や燃料の加熱装置、硫黄分回収用のスクラバなどを不要として装置の小型化及び設備の低コスト化を図ることができる。
 第1実施形態の舶用ディーゼルエンジンでは、タービン33は、ディーゼルエンジン本体12からの排ガスを温度が180℃以下になるまで熱回収する。従って、過給機31は、排ガスから効率的に熱回収することができる。
 第1実施形態の舶用ディーゼルエンジンでは、燃料供給系統36は、ディーゼルエンジン本体12に対して常温(非加熱状態)の低硫黄留出油を供給する。従って、燃料の加熱装置を不要として装置の小型化及び設備の低コスト化を図ることができる。
 第1実施形態の舶用ディーゼルエンジンでは、タービン33を駆動した排ガスを熱回収しないで大気に放出する煙突35を設けている。従って、熱交換器の設備を不要として装置の簡素化を図ることができる。
[第2実施形態]
 図2は、第2実施形態の舶用ディーゼルエンジンを表す概略図である。
 第2実施形態において、図2に示すように、舶用ディーゼルエンジン11は、ディーゼルエンジン本体12と、コンプレッサ32とタービン33とから構成される過給機31と、インジェクタ18と燃料供給管25と燃料噴射ポンプ26とフィルタ27と燃料加圧ポンプ28と燃料タンク29から構成される燃料供給系統36、熱回収装置41とを備えている。
 熱回収装置41は、例えば、エコノマイザ、ボイラ、気水分離ドラム等で構成され、過給機31と煙突35を連結する排気管L4に設けられている。熱回収装置41は、給水管L11と蒸気管L12が接続されており、給水管L11から送給された給水と排気管L4からの排ガスとが熱交換して給水が加熱されて蒸気が生成されることで熱回収を行い、この蒸気が蒸気管L12から排出される。この蒸気管L12は、下流側が4つに分岐され、1つの分岐管L13が潤滑油系統の不純物除去装置(ピューリファイアー)42に連結され、1つの分岐管L14が温水生成設備43に連結され、1つの分岐管L15がカーゴタンク44に連結され、1つの分岐管L16が居住区の暖房設備45に連結されている。
 即ち、過給機31から排出される排ガスは、温度が180℃以下であることから、熱回収装置41は、少量の蒸気を生成することができ、この生成した蒸気を不純物除去装置42と温水生成設備43とカーゴタンク44と居住区の暖房設備45に供給している。
 また、燃料供給系統36は、ディーゼルエンジン本体12に燃料として低硫黄留出油だけを供給するものである。
 そのため、過給機31は、タービン33が排ガスにより駆動すると、コンプレッサ32が駆動回転して吸気を圧縮して掃気トランク15に供給する。過給機31(タービン33)から排出された排ガスは、熱エネルギが回収されて180℃以下まで温度低下し、熱回収装置41に送られる。熱回収装置41は、給水管L11から送給された給水を排ガスにより加熱して蒸気を生成し、蒸気管L12を通して不純物除去装置42、温水生成設備43、カーゴタンク44、居住区の暖房設備45等の蒸気を必要とする蒸気稼働装置に供給される。
 一方、熱回収装置41から排出された排ガスは、煙突35から外部に放出される。このとき、排ガスは、低硫黄留出油が燃焼したものであるから、含有する硫黄成分がほとんどなく、排気管L4が低温腐食することが抑制される。
 このように第2実施形態の舶用ディーゼルエンジンにあっては、ディーゼルエンジン本体12と、ディーゼルエンジン本体12に燃料として低硫黄留出油だけを供給する燃料供給系統36と、ディーゼルエンジン本体12からの排ガスにより駆動して熱回収するタービン33及びタービン33と同軸回転することでディーゼルエンジン本体12に燃焼用気体としての空気を供給するコンプレッサ32を備える過給機31と、熱回収装置41とを備えている。
 従って、排ガスの温度が低下しても、配管などにおける低温腐食の発生が抑制されることから、過給機31は、タービン33が排ガスにより駆動されることで、この排ガスが持つ熱エネルギをより多く回収することができる。その結果、低温腐食の発生を抑制することができる一方で、ディーゼルエンジン本体12における燃費の向上を図ることができ、また、複数の燃料供給系統や燃料の加熱装置、硫黄分回収用のスクラバなどを不要として装置の小型化及び設備の低コスト化を図ることができる。
 第2実施形態の舶用ディーゼルエンジンでは、熱回収装置41により生成された蒸気を潤滑油系統の不純物除去装置42と温水生成設備43とカーゴタンク44と居住区の暖房設備45等の蒸気を必要とする蒸気稼働装置から選択される1つまたは複数だけに供給している。従って、蒸気の供給箇所を減少することで熱回収装置を構成するエコノマイザの小型化を図ることができる。
 11 舶用ディーゼルエンジン
 12 ディーゼルエンジン本体
 13 シリンダライナ
 14 ピストン
 15 掃気トランク
 16 排気マニホールド
 17 排気弁
 18 インジェクタ(燃料噴射弁)
 22 燃焼室
 31 過給機
 32 コンプレッサ(圧縮機)
 33 タービン
 35 煙突
 36 燃料供給系統
 37 空気冷却器
 41 熱回収装置
 42 不純物除去装置(蒸気稼働装置)
 43 温水生成設備(蒸気稼働装置)
 44 カーゴタンク(蒸気稼働装置)
 45 居住区の暖房設備(蒸気稼働装置)
 L1 吸気管
 L2 空気導管
 L3,L4 排気管
 L11 給水管
 L12 蒸気管

Claims (4)

  1.  ディーゼルエンジン本体と、
     前記ディーゼルエンジン本体に燃料として低硫黄留出油だけを供給する燃料供給系統と、
     前記ディーゼルエンジン本体からの排ガスにより駆動して熱回収するタービン及び前記タービンと同軸回転することで前記ディーゼルエンジン本体に燃焼用気体を供給する圧縮機を備え、
     前記タービンは、タービン出口における前記ディーゼルエンジン本体からの排ガスの温度が180℃以下になるまで熱回収する、
     ことを特徴とする舶用ディーゼルエンジン。
  2.  前記燃料供給系統は、前記ディーゼルエンジン本体に対して常温の低硫黄留出油を供給することを特徴とする請求項1に記載の舶用ディーゼルエンジン。
  3.  前記タービンを駆動した排ガスを熱回収しないで大気に放出する煙突が設けられることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の舶用ディーゼルエンジン。
  4.  前記タービンを駆動した排ガスを熱回収して蒸気を生成するためのエコノマイザ、ボイラまたは気水分離ドラム等で構成される熱回収装置が設けられ、前記熱回収装置により生成された蒸気が潤滑油系統の不純物除去装置、温水生成設備、カーゴタンクまたは居住区の暖房設備等の蒸気を必要とする蒸気稼働装置から選択される1つまたは複数だけに供給されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の舶用ディーゼルエンジン。
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