WO2023058407A1 - 多種燃料の利用可能な燃料供給装置 - Google Patents

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tank
fuel supply
oil
engine
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聡一郎 櫻井
一孝 島田
Original Assignee
株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a fuel supply system capable of using various fuels, and more specifically, it is possible to provide a fuel supply system that can use fuels such as liquefied ammonia, liquefied petroleum gas, and methanol. It relates to a fuel supply system in which return fuel is not sent to the fuel tank when used as a fuel tank.
  • LNH 3 liquefied ammonia
  • liquefied petroleum gas hereinafter referred to as "if necessary”
  • Fuels such as LPG and methanol are required, and fuels are diversifying. Some of the fuel is returned to the fuel tank for flow control and temperature control, but there is a risk that the return line will be contaminated with seal oil entering from the valve that injects the fuel.
  • ammonium nitrogen and oil abatement equipment is required, but if an abatement equipment is installed on board, there is a problem that the amount of waste that must be treated increases depending on the installation situation. Therefore, in order to remove the liquefied ammonia gas remaining in the piping after the engine is running, a method of pushing out using nitrogen (nitrogen purge) is adopted.
  • an object of the present invention is not only to provide a fuel supply system that can use fuel such as liquefied ammonia, liquefied petroleum gas, and methanol, but also to provide a fuel supply system that does not send the returned fuel to the fuel tank.
  • Another object of the present invention is to provide a fuel supply system capable of suitably separating the seal oil from the liquefied ammonia fuel or the like even if the return fuel contains the seal oil.
  • a fuel supply line from a fuel tank storing any one of fuel selected from liquefied ammonia, liquefied petroleum gas, and methanol to the engine via a recovery tank; a fuel return line returning part of the fuel from the engine to the recovery tank; A fuel supply system, wherein an oil removal/recovery device is installed in the recovery tank.
  • the oil removal and recovery system includes a weir for improving the separation of fuel and oil, and a gauge for determining the fuel-oil interface.
  • the instrument is an electrostatic level switch or a density meter. 4.
  • a gas-liquid separator for introducing the fuel into a fuel return line returning part of the fuel from the engine to the recovery tank and separating it into vaporized ammonia gas, liquefied ammonia and oil, 4.
  • the fuel supply system according to any one of the above 1 to 3, further comprising an abatement device for introducing the vaporized ammonia gas and water separated by the gas-liquid separator to generate ammonia water.
  • a fuel supply line for supplying any one fuel selected from liquefied ammonia, liquefied petroleum gas, and methanol to the engine includes a fuel tank, a low-pressure fuel pump, a first buffer tank, and a high-pressure fuel pump.
  • a recovery tank is provided in a fuel return line that returns part of the fuel from the engine, Install an oil removal and recovery device in the recovery tank, A fuel supply device, wherein the oil-free fuel is returned to the first buffer tank. 6.
  • the fuel supply device according to 5 above further comprising a drain tank for storing the oil separated by the oil removing and recovering device. 7.
  • a drain room having a drain tank for recovering residual liquid is installed below the fuel supply room in which the fuel supply line is formed.
  • the present invention it is possible not only to provide a fuel supply system that can use fuel such as liquefied ammonia, liquefied petroleum gas, and methanol, but also to provide a fuel supply system that does not send the returned fuel to the fuel tank. can do. Further, according to the present invention, it is possible to provide a fuel supply device that can suitably separate the seal oil from the liquefied ammonia fuel or the like even if the return fuel contains the seal oil.
  • FIG. 1 is a flowchart showing one embodiment of the fuel supply system of the present invention
  • Schematic explanatory drawing which shows an example of the gas-liquid separator applied to the fuel supply apparatus of FIG.
  • FIG. 2 is a flowchart showing another form of the fuel supply system of the present invention
  • FIG. 1 is a flow diagram showing one embodiment of the fuel supply system of the present invention.
  • 1 is a marine engine, to which fuel is supplied from a fuel tank 2 through a drain tank 4 .
  • an engine that can handle dual fuel is preferable.
  • an engine that can use a dual fuel that uses two types of fuel, heavy oil and the following fuel can be exemplified.
  • liquefied ammonia liquefied petroleum gas
  • liquefied petroleum gas may be either butane-rich or propane-rich, and either main component can be used. This is because there are very few LPGs that contain only butane components, and it is conceivable that they may not be completely mixed with the seal oil. In other words, if the amount of propane contained in the LPG only changes the degree of dissolution in the seal oil and does not completely dissolve the propane, the seal oil can be separated by the oil removal and recovery device of the present invention.
  • LPG includes LPG mainly composed of propane (propane-rich LPG) and LPG mainly composed of butane (butane-rich LPG) depending on the place of production. It is presumed that the ease of mixing with oil is generally related not only to the evaluation based on polarity and nonpolarity alone, but also to the odd effect and the shortness of the chain length.
  • C 3 H 8 (propane) has the smallest odd number of 3 carbon atoms, so it is greatly affected by end chipping and is difficult to pack.
  • C 4 H 10 (butane) has an even number of carbon atoms, 4, and therefore packs well.
  • the present inventor confirmed by experiments that there is a difference that liquefied C 4 H 10 dissolves in seal oil and liquefied C 3 H 8 does not dissolve in seal oil.
  • the fuel stored in the fuel tank 2 of the present invention is any one of fuels selected from liquefied ammonia, liquefied petroleum gas, and methanol, because the fuel supply device of the present invention dissolves in oil. It is particularly useful for fuels that do not dissolve in oil, but even fuels that dissolve in oil can be used, i.e. any fuel such as liquefied ammonia, liquefied petroleum gas and methanol can be used simply by changing the fuel supplied to the fuel tank. It is intended to be a highly versatile fuel supply device that can be used as it is, expanding the range of fuel choices and can be used with a wide variety of fuels.
  • a low-pressure tank such as a full reflex type or a semi-reflex type is used.
  • surplus ammonia gas is generated, it is preferable to recover it and use it as a reducing agent for the denitrification device.
  • the fuel tank 2 can be provided with a reliquefaction device 2A.
  • ammonia gas discharged as gas from the fuel tank 2 is introduced, pressurized to generate liquefied ammonia, and can be returned to the fuel tank.
  • ammonia gases such as ammonia gas discharged from the gas-liquid separator 12 (12A, 12B) and ammonia gas obtained by nitrogen purging are introduced into the reliquefying device 2A and pressurized to produce liquefied ammonia. It can also be generated and returned to the fuel tank 2.
  • the liquefied ammonia which is the fuel filled in the fuel tank 2, is sent to the recovery tank 4 via the low-pressure pump 3, which is a low-pressure fuel pump.
  • the discharge pressure of the low-pressure pump 3 is preferably in the range of 1.8-2.0 MPaG (gauge pressure).
  • the heater 3A can heat the fuel.
  • the heater 3A is installed because the fuel may be at a low temperature depending on the type of tank.
  • liquefied ammonia has a fuel supply line from the fuel tank 2 to the engine 1 via the recovery tank 4, and a fuel return line that returns part of the fuel from the engine 1 to the recovery tank 4. ing.
  • a fuel supply line leading from the recovery tank 4 to the engine 1 is provided with a high pressure pump 5 that is a high pressure fuel pump, a heater 5A, a filter 7A or 7B, and an SVT 10 that is a fuel valve train (interface).
  • the fuel in the recovery tank 4 is sent to the heater 5A via the high pressure pump 5.
  • the discharge pressure of the high-pressure pump 5 is preferably in the range of 8.0-8.5 MPaG (gauge pressure).
  • the discharge pressure when LPG is used as fuel is preferably in the range of 5.0 to 5.5 MPaG, and the discharge pressure when methanol is used as fuel is in the range of 1.0 to 1.5 MPaG. is preferred.
  • the heater 5A is installed as a backup in case the temperature cannot be controlled by the heater 3A.
  • filter 7A or filter 7B The fuel is then filtered by filter 7A or filter 7B.
  • the filters 7A and 7B are installed for the purpose of protecting the inside of the engine and valves.
  • the filters 7A and 7B can remove solid matter and rust contained in the fuel.
  • the fuel is sent to the engine 1 via the SVT 10 after being filtered by the filter 7A or filter 7B.
  • the SVT 10 is a fuel valve train, and includes accessories (high-pressure pump 5, heater 5A, filters 7A and 7B) present in the process of supplying the fuel in the recovery tank 4 to the engine 1 by the high-pressure pump 5, and the engine 1. is an interface between
  • Nitrogen gas is supplied to the SVT 10 from the nitrogen supply device 10A. Although not shown, nitrogen gas is used for fuel purging in the engine 1, degassing before maintenance, airtightness testing after maintenance, and the like.
  • the fuel valve train is the interface between the ancillaries and the engine 1, as described above, and its purpose is to safely isolate the engine 1 during shutdown and maintenance, and to maintain the nitrogen supply mentioned above. For example, the nitrogen gas supplied from the device 10A is purged.
  • a fuel return line is provided to return part of the fuel from the engine 1 to the recovery tank 4.
  • a fuel return line from the engine 1 to the recovery tank 4 is provided with an RVT 11 as a fuel valve train (interface), and a cooler 15 is provided in a system leading to the recovery tank 4 .
  • part of the fuel is returned for flow rate adjustment and temperature adjustment.
  • seal oil is included in part of the fuel. returned. That is, in this embodiment, fuel circulates between the recovery tank 4 and the engine 1 .
  • the recovery tank 4 serves as a tank that supplies fuel to the engine. is not contaminated with seal oil.
  • the recovery tank 4 As shown in FIG. 2, in the recovery tank 4, the fuel returned from the engine 1 and the liquefied ammonia sent from the fuel tank 2 are mixed.
  • the recovery tank 4 is formed with an oil removal/recovery device structured to separate liquid ammonia and seal oil as shown in the figure.
  • liquefied ammonia (NH 3 ) since it does not mix with seal oil, both are separated into layers.
  • the presence of liquefied ammonia can be determined using a density meter or electrostatic level switch.
  • the density ⁇ of liquefied ammonia at 25° C. is about 600 kg/m 3
  • the density ⁇ of seal oil is about 900 kg/m 3 . Therefore, as shown in FIG. Separated into lower layers.
  • LPG propane-rich
  • LPG butane-rich
  • the density ⁇ of methanol at 20°C is about 792 kg/m 3 . Therefore, since the seal oil has a density ⁇ of about 900 kg/m 3 , it is possible to separate the fuel into an upper layer and the seal oil into a lower layer as shown in FIG. 2 if the seal oil does not completely dissolve in the oil.
  • the recovery tank 4 is provided with a barrier plate 40 so that only the liquefied ammonia in the upper layer is sent to the liquefied ammonia tank 41 .
  • the liquefied ammonia in the liquefied ammonia tank 41 is fed as fuel in the direction of the engine 1 by the high-pressure pump 5 .
  • the lower seal oil is removed by opening the drain valve 42 and stored in the drain tank 43 .
  • This drain valve 42 may control discharge by a signal from a sensor 44 that detects the liquid level of seal oil. By installing the sensor 44, it is possible to check the oil removal state and efficiently discharge the seal oil.
  • This seal oil can also be reused in the present invention.
  • the liquefied ammonia fuel from which the seal oil has been separated and removed can be supplied to the engine 1 by the oil removal/recovery device.
  • the seal oil brought in from the fuel return line can be efficiently separated from the fuel, so that when the fuel from which the seal oil is separated is supplied to the engine again, it is possible to use a filter or the like. Fuel can be efficiently circulated without clogging the strainer.
  • the sensor 44 a liquid level sensor that can detect the liquid level was exemplified, but it is not limited to this. Instruments that can Thereby, the seal oil can be discharged more efficiently.
  • the liquefied ammonia remaining in the pipe and containing gas partially vaporized when the pressure is reduced is removed from the gas-liquid separator 12 in order to purge the inside of the system. (12A, 12B) to separate into vaporized gas and liquid.
  • a gas-liquid separator 12A and a gas-liquid separator 12B can be installed as the gas-liquid separator 12.
  • Ammonia gas discharged upward from the gas-liquid separators 12A and 12B is sent to the abatement device 13 .
  • the liquid remaining in the gas-liquid separator 12 is returned to the recovery tank 4 using a pump to recover liquefied ammonia. Nitrogen can also be used to push the liquid out.
  • the vaporized ammonia gas vaporized by the gas-liquid separator 12 is supplied with water by the abatement device 13 and recovered as aqueous ammonia.
  • the recovered aqueous ammonia can be used, for example, as a reducing agent for a denitrification device on board a ship.
  • the embodiment described below has the effect of reducing the amount of energy to be recovered because the amount of reaction heat is different when ammonia gas is brought into contact with water and when liquefied ammonia and water are brought into contact.
  • the gas-liquid separator 12 is provided with a sensor for detecting the liquid level.
  • level switches are provided as the high level sensor 120 and the low level sensor 121 .
  • HH indicates high level and LL indicates low level.
  • the fresh water valve 122 is opened in advance and fresh water is charged so that the high level sensor 120 detects the HH level and enters the standby state. It is preferable to adjust the amount of fresh water to fill so that the volume of liquefied ammonia (LNH 3 ) in the fuel supply device is dissolved in water. Also, the fresh water corresponding to the introduced ammonia gas (partly including liquefied ammonia) can be set to an appropriate amount by adjusting the HH level of the liquid level sensor.
  • valve 123 shown in FIG. 3 is opened to feed the liquefied ammonia LNH 3 into the gas-liquid separator 12 to bring the liquefied ammonia and water into contact with each other to form ammonia water.
  • Liquefied ammonia LNH 3 is supplied from a fuel return system to recovery tank 4 via RVT 11 . Therefore, in the RVT 11, the liquefied ammonia is depressurized and returned to the recovery tank 4, so a part of it may be vaporized when depressurizing, and the liquefied ammonia LNH 3 sent to the gas-liquid separator 12 , the case of becoming liquefied ammonia containing partially vaporized ammonia gas.
  • the liquefied ammonia LNH 3 has completely escaped is detected by, for example, a level switch, a pressure gauge, etc. (not shown) in the fuel supply device, it is recovered as aqueous ammonia in the primary receiving tank 125 via the pump 124 .
  • the aqueous ammonia collected in the primary receiving tank 125 can be reused as fuel by supplying it to the recovery tank 4 as shown in FIG.
  • the pump 124 extracts until the liquid surface reaches the LL level, and when the low level sensor 121 detects the LL level, the pump 124 is stopped. This completes the series of processes of the gas-liquid separator.
  • the ammonia gas separated above the liquid surface from the gas-liquid separator 12 is sent to the abatement device 13 .
  • Water is supplied to the abatement device 13 to produce aqueous ammonia.
  • the ammonia water discharged from the abatement device 13 is sent to the SCR 16, where it is treated and removed by being used as a reducing agent.
  • the abatement device can be made compact. This is because the amount of ammonia to be removed by the abatement device is reduced. It also has the effect of reducing the amount of reaction heat generated when ammonia and water are brought into contact with each other.
  • the fuel supply line in mode 2 is located on the A side of the dashed line in FIG. 4, and is a fuel supply line that supplies any one type of fuel selected from liquefied ammonia, liquefied petroleum gas, and methanol to the engine. .
  • the fuel tank 2 is filled with liquefied ammonia. Liquefied ammonia is supplied to the first buffer tank 20 by the low pressure pump 3 .
  • a fuel supply line from the first buffer tank 20 to the engine 1 is provided with a high-pressure pump 5, a heater 5A, a filter 7A or 7B, and an SVT 10 as a fuel valve train (interface).
  • the RVT 11 which is a fuel valve train (interface) is provided on the fuel return line from the engine 1 to the recovery tank 4, located on the B side of the dashed line in FIG. That is, a recovery tank 4 is provided on a fuel return line for returning part of the fuel from the engine 1 .
  • the recovery tank 4 is provided with an oil removal/recovery device. Since the structure of this oil removing and recovering device is the same as that described in Embodiment 1, its description is omitted.
  • the oil (seal oil) separated to the lower layer by the oil removal and recovery device of the recovery tank 4 is transferred to the drain tank 43 via the drain valve 42 and the transfer pump 45 .
  • the second buffer tank 22 functions as a primary receiving tank for liquefied ammonia when the inner pipe of the double pipe is damaged as a countermeasure against leakage when the pipe is damaged in the engine room. Under normal conditions, air flows from the RVT 11 to the second buffer tank 22 . However, if an abnormality such as pipe breakage occurs, provision of the second buffer tank 22 allows the fuel (liquefied ammonia, etc.) in the engine 1 to be recovered from the RVT 11 . Further, ammonia water, which is fuel in the engine 1, can be supplied to the SCR 16 as a reducing agent via the second buffer tank 22. As a result, the reducing agent can be supplied to the SCR 16 without passing through an abatement device (not shown). As a result, the abatement device can be made compact and the release of ammonia gas into the atmosphere can be suppressed.
  • ammonia gas obtained by vaporizing the liquefied ammonia in the recovery tank 4 can be sent to an abatement device (not shown), and ammonia water can be sent to the SCR 16 as a reducing agent via the abatement device.
  • a drain room consisting of the second buffer tank 22 for collecting residual liquid and/or the drain tank 43 can be installed below the fuel supply room in which the fuel supply line is formed. By installing it in the lower part in this way, the liquid can be dropped by its own weight, the amount of nitrogen supplied into the fuel supply device can be reduced, and the abatement device can be made compact.
  • ammonia gas generated from the fuel tank 2, the recovery tank 4, etc. is treated and removed by generating ammonia water by an abatement device (not shown) and sending it to the SCR 16, where it is used as a reducing agent. be done.
  • Engine 2 Fuel tank 2A: Reliquefaction device 3: Low pressure pump 3A: Heater 4: Recovery tank 40: Dam plate 41: Liquefied ammonia tank 42: Drain valve 43: Drain tank 44: Sensor 45: Transfer pump 5: High pressure Pump 5A: Heater 6: Parallel 7A: Filter 7B: Filter 10A: Nitrogen supply device 12: Gas-liquid separator 12A: Gas-liquid separator 12B: Gas-liquid separator 120: High level sensor 121: Low level sensor 122: Clear water valve 123: valve 124: pump 125: primary receiving tank 13: abatement device 15: cooler 16: SCR 20: first buffer tank 22: second buffer tank 24: transfer pump

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Abstract

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や、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を課題とし、当該課題は、エンジン１に、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からリカバリタンク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から前記燃料の一部をリカバリタンク４に戻す燃料戻しラインとを備え、リカバリタンク４に油分除去回収装置を設置することを特徴とする燃料供給装置により解決される。

Description

多種燃料の利用可能な燃料供給装置
　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。
　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，　Ａｍｍｏｎｉａ－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。
　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。
　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。
　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。
　１．
　エンジンに、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リカバリ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リカバリタンクに戻す燃料戻しラインとを備え、
　前記リカバリタンクに油分除去回収装置を設置することを特徴とする燃料供給装置。
　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前記１記載の燃料供給装置。
　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前記２記載の燃料供給装置。
　４．
　前記エンジンから前記燃料の一部を前記リカバリ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前記１～３の何れかに記載の燃料供給装置。
　５．
　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、ヒータと、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、リカバリタンクを備え、
　前記リカバリタンクに油分除去回収装置を設置し、
　油分が除去された燃料は前記第１バッファタンクに戻されることを特徴とする燃料供給装置。
　６．
　前記油分除去回収装置で分離された油分を貯留するドレインタンクを備えることを特徴とする前記５記載の燃料供給装置。
　７．
　前記燃料供給ラインが形成された燃料供給ルームの下部に、残液を回収するドレインタンクを備えるドレインルームを設置することを特徴とする前記６記載の燃料供給装置。
　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。
本発明の燃料供給装置の一形態を示すフロー図 図１の燃料供給装置に適用されるリカバリタンクの一例を示す概略断面図 図１の燃料供給装置に適用される気液分離器の一例を示す概略説明図 本発明の燃料供給装置の他の形態を示すフロー図
　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から燃料がドレインタンク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。
　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６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１２（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、リカバリタンク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。
　リカバリタンク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からリカバリタンク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から燃料の一部をリカバリタンク４に戻す燃料戻しラインを備えている。
　リカバリタンク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。
　リカバリタンク４内の燃料は、高圧ポンプ５を介して、ヒータ５Ａに送られる。高圧ポンプ５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。
　ここで、ヒータ５Ａは、ヒータ３Ａで温度制御できなかった場合の予備として設置するものであり、ヒータ３Ａで制御できるようであれば、設置する必要はない。
　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、リカバリタンク４内の燃料を高圧ポンプ５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５、ヒータ５Ａ、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から燃料の一部をリカバリタンク４に戻す燃料戻しラインを備えている。エンジン１からリカバリタンク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、リカバリタンク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、リカバリタンク４へ戻される。すなわち、本形態においては、リカバリタンク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、リカバリタンク４に燃料の一部が戻されるシステムになっており、リカバリタンク４が、燃料をエンジンに供給するタンクとなるため、リカバリタンク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。
　図２に示すように、リカバリタンク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。
　リカバリタンク４には、図示のような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が形成されている。
　すなわち、液化アンモニア（ＮＨ３）の場合、シール油と混合しないので、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。
　リカバリタンク４は、図２に示すように、堰板４０が設けられ、上層の液化アンモニアだけが液化アンモニア槽４１に送られる構成になっている。液化アンモニア槽４１内の液化アンモニアは燃料として、高圧ポンプ５により、エンジン１方向に送液される。
　下層のシール油は、ドレイン弁４２を開いて除去され、ドレインタンク４３に貯留される。このドレイン弁４２は、シール油の液面を検出するセンサ４４の信号により排出を制御するようにしてもよい。センサ４４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４０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４４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。
　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１２（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、リカバリタンク４へ戻して、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を経由してリカバリタンク４に至る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、リカバリタンク４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、リカバリタンク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。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燃料の何れか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。
　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。
　一方、図４の破線よりＢ側に位置しており、エンジン１からリカバリタンク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が設けられている。すなわち、エンジン１から燃料の一部を戻す燃料戻しラインに、リカバリタンク４を備えている。
　この形態２においても、形態１と同様に、リカバリタンク４に油分除去回収装置を設置している。
　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。
　リカバリタンク４の油分除去回収装置で下層に分離された油分（シール油）は、ドレイン弁４２、移送ポンプ４５を介して、ドレインタンク４３に移送される。
　第２バッファタンク２２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２２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２２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２２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に示すリカバリタンク４において、液化アンモニア槽４１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からリカバリタンク４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、リカバリタンク４内の液化アンモニアが気化したアンモニアガスを、図示しない除害装置に送り、除害装置を介して、アンモニア水を還元剤としてＳＣＲ１６に送ることもできる。
　本形態では、燃料供給ラインが形成された燃料供給ルームの下部に、残液を回収する第２バッファタンク２２及び又はドレインタンク４３からなるドレインルームを設置することできる。このように下部に設置することで、自重で液を落とし、燃料供給装置内への窒素の供給量を減らすことができ、除害装置をコンパクト化できる。
　また、燃料タンク２、リカバリタンク４などから発生するアンモニアガスは、図示しない除害装置によってアンモニア水を生成し、ＳＣＲ１６に送ることにより、ＳＣＲ１６で、還元剤に利用されるなどして処理・除去される。
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　　　　　：リカバリタンク
　４０　　　　：堰板
　４１　　　　：液化アンモニア槽
　４２　　　　：ドレイン弁
　４３　　　　：ドレインタンク
　４４　　　　：センサ
　４５　　　　：移送ポンプ
５　　　　　：高圧ポンプ
５Ａ　　　　：ヒータ
６　　　　　：並行
７Ａ　　　　：フィルタ
７Ｂ　　　　：フィルタ
１０Ａ　　　：窒素供給装置
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
２０　　　　：第１バッファタンク
２２　　　　：第２バッファタンク
２４　　　　：移送ポンプ

Claims (7)

  1. 　エンジンに、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リカバリ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リカバリタンクに戻す燃料戻しラインとを備え、
    　前記リカバリタンクに油分除去回収装置を設置することを特徴とする燃料供給装置。
  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。
  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。
  4. 　前記エンジンから前記燃料の一部を前記リカバリ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１～３の何れかに記載の燃料供給装置。
  5. 　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、ヒータと、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、リカバリタンクを備え、
    　前記リカバリタンクに油分除去回収装置を設置し、
    　油分が除去された燃料は前記第１バッファタンクに戻されることを特徴とする燃料供給装置。
  6. 　前記油分除去回収装置で分離された油分を貯留するドレインタンクを備えることを特徴とする請求項５記載の燃料供給装置。
  7. 　前記燃料供給ラインが形成された燃料供給ルームの下部に、残液を回収するドレインタンクを備えるドレインルームを設置することを特徴とする請求項６記載の燃料供給装置。
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