(57)【要約】【課題】イナートガスを生成する際のエネルギーによって蒸気を生成することを目的とする。【解決手段】ボイラ３は、火炉１６と、蒸気生成部１７と、火炉１６内の上部に設けられて燃料を燃焼する上部バーナ１８と、火炉１６内の下部に設けられて燃料を燃焼し、可燃性ガスと反応しない酸素含有率とされた酸素含有率１％以下のイナートガスを生成する下部バーナ２０と、を備えている。火炉１６の炉底及び火炉１６の下部の側壁に沿うように側部水冷壁３２及び底部水冷壁３３が設けられ、側部水冷壁３２及び底部水冷壁３３と下部バーナ２０が形成する火炎との間には、底部耐火材３５及び側部耐火材３６が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炉と、
前記火炉内で燃料を燃焼する第１バーナと、
前記第１バーナと別に設けられ、前記火炉内で燃料を燃焼してイナートガスを生成する第２バーナと、を備えたボイラ。
【請求項２】
前記第１バーナは、前記火炉の上部に配置され、下方に向けて火炎を形成し、
前記第２バーナは、前記火炉の下部に配置される請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記火炉の炉底及び前記火炉の下部の側壁に沿うように設けられる水冷壁と、
前記水冷壁と前記第２バーナが形成する火炎との間に設けられる耐火材と、を備えた請求項２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記第２バーナを囲う風箱と、
前記第１バーナの運転中であって前記第２バーナの停止中に、前記風箱の内部にシールガスを供給するファンと、を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載のボイラ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のボイラと、
前記ボイラで生成した前記イナートガスが供給される燃料タンクと、を備えた船舶。
【請求項６】
前記ボイラとは別に設けられ、前記燃料タンクから燃料ガスが供給される他のボイラを備えた請求項５に記載の船舶。
【請求項７】
火炉と、前記火炉内で燃料を燃焼する第１バーナと、前記第１バーナと別に設けられて前記火炉内で燃料を燃焼してイナートガスを生成する第２バーナと、前記火炉で発生した燃焼排ガスによって蒸気を生成する蒸気生成部と、を有するボイラを備え、
前記第２バーナのみで燃料を燃焼する第２バーナ燃焼工程と、
前記蒸気生成部で蒸気を生成する蒸気生成工程と、を備えたイナートガス生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ及びボイラを備えた船舶並びにイナートガスの生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ（Liquefied  Natural  Gas）運搬船に搭載されるＬＮＧタンクの点検や修理を行う前には、タンク内で作業者が作業を行えるように、タンク内の燃料ガスを排除し、タンク内の環境を大気と同程度にする作業が必要である。タンク内の環境を大気と同程度にする際には、イナートガスが利用される。これは、燃料ガスを排除するために空気を直接タンク内に供給すると、燃料ガスと空気とが燃焼反応する可能性があるので、タンク内に一度イナートガスを充満させて燃料ガスを排除してから、タンク内に空気を供給するためである。このため、ＬＮＧ運搬船には、イナートガスを生成する専用の装置（ＩＧＧ（Ｉｎｅｒｔ  ｇａｓ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）等）を搭載するものがある。また、原油タンカーなどでは、ボイラ等の燃焼排ガスをイナートガスとして利用するものがある。
【０００３】
ボイラ等の燃焼排ガスをイナートガスとして利用するものには、例えば、特許文献１のものがある。特許文献１には、スクラバで洗浄したボイラからの排ガス（硫黄成分等を除去したガス）をイナートガスとして利用するＶＯＣガス処理システムが開示されている。
また、ＬＮＧ運搬船で利用されるイナートガスは、酸素含有率が１％程度と厳しい条件でなければならないため、通常ＬＮＧ運搬船ではボイラ等の燃焼排ガスをイナートガスとして利用することはできず、イナートガスを生成する専用の装置を搭載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５９１６７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、イナートガスを生成する専用の装置を搭載した場合には、専用の装置で軽油等を燃焼するだけなので、イナートガスを生成する際に生じるエネルギーを有効に利用できていなかった。
また、特許文献１の構成では、ボイラにバーナが一つしか設けられていないので、ボイラで蒸気を生成する機能と、イナートガスを生成する機能とを、一つのバーナで賄うことになる。通常の舶用ボイラに設けられたバーナは、蒸気を生成する機能を満たさなければならないという制約から、燃焼排ガスの酸素含有率を十分に低下させることができず、生成したイナートガスが燃料タンク内の可燃性ガスと反応してしまう可能性があった。
また、舶用ボイラ用のバーナでは所定の蒸気を発生させる目的で大容量であり、イナートガス生成を目的とした場合、必要以上の燃焼ガスを生成してしまう可能性があった。その為、小容量のバーナを追加設置する必要がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、イナートガスを生成する際のエネルギーによって蒸気を生成することができるボイラ及びボイラを備えた船舶並びにイナートガスの生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のボイラ及びボイラを備えた船舶並びにイナートガスの生成方法は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係るボイラは、火炉と、前記火炉内で燃料を燃焼する第１バーナと、前記第１バーナと別に設けられ、前記火炉内で燃料を燃焼してイナートガスを生成する第２バーナと、を備える。
【０００８】
上記構成では、第１バーナに加えて、火炉内でイナートガスを生成する第２バーナを備えている。したがって、イナートガスを生成する専用の装置（ＩＧＧ（Ｉｎｅｒｔ  ｇａｓ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）等）を設けることなく、可燃性ガスと反応しない酸素含有率とされたイナートガスを生成することができる。また、イナートガスを生成する際のエネルギーによって蒸気を生成することができる。
イナートガスとは、可燃性ガスと反応しない酸素含有率のガスである。可燃性ガスと反応しない酸素含有率としては、空気中（例えば、大気圧等）において着火しない酸素含有率を意味し、例えば１％以下とされる。
【０００９】
本発明の一態様に係るボイラでは、前記第１バーナは、前記火炉の上部に配置され、下方に向けて火炎を形成し、前記第２バーナは、前記火炉の下部に配置されてもよい。
【００１０】
上記構成では、第１バーナが火炉の上部に配置され、第２バーナが火炉の下部に配置されている。これにより、第１バーナと第２バーナとを離れた位置に配置することができる。したがって、第１バーナが第２バーナの火炎の輻射熱で損傷することを抑制することができ、同時に、第２バーナが第１バーナの火炎の輻射熱で損傷することを抑制することができる。また、第１バーナは、下方に向けて火炎を形成しているので、火炉の下部では、第１バーナの火炎の熱流束が低下する。したがって、第２バーナを火炉の下部に配置することで、第２バーナが第１バーナの火炎により損傷することをさらに抑制することができる。
また、第２バーナは、第１バーナから離れて配置されているので、第１バーナの配置スペースに影響を与えない。したがって、第１バーナの設置スペースを十分に確保することができる。
【００１１】
本発明の一態様に係るボイラは、前記火炉の炉底及び前記火炉の下部の側壁に沿うように設けられる水冷壁と、前記水冷壁と前記第２バーナが形成する火炎との間に設けられる耐火材と、を備えてもよい。
【００１２】
上記構成では、水冷壁と第２バーナが形成する火炎との間に耐火材が設けられている。これにより、火炎と水冷壁との熱交換を抑制することができるので、第２バーナが形成する火炎が水冷壁によって冷却されにくくなる。よって、第２バーナが形成する火炎の燃焼温度を高く維持することができるので、第２バーナによる燃料の燃焼が促進される。したがって、第２バーナの燃焼によって生じる排ガスの酸素含有率が低下するので、第２バーナによって、より酸素含有率が低いイナートガスを生成することができる。また、水冷壁と火炎とが直接接触しないので、火炎の急冷に起因した一酸化炭素の発生を抑制することができる。
また、第２バーナを火炉の下部に配置している。これにより、第２バーナが形成する火炎の範囲を限定的にすることができるので、耐火材を設ける範囲を少なくすることができる。また、火炉の底部と、火炉の下部周囲に耐火材を設けているので、耐火材を設置する作業を容易にすることができる。
【００１３】
本発明の一態様に係るボイラは、前記第２バーナに燃焼空気を供給する風箱と、前記第１バーナの運転中であって前記第２バーナの停止中に、前記風箱の内部にシールガスを供給するファンと、を備えてもよい。
【００１４】
上記構成では、第１バーナの運転中であって第２バーナの停止中に、第２バーナを囲う風箱の内部にシール空気を供給している。第１バーナの運転中は、第１バーナが形成する火炎によって、火炉内に高温の燃焼ガスが充満する。このとき、第２バーナを囲う風箱の内部には、シールガスが供給されているので、火炉から風箱の内部に流入しようとする高温の燃焼ガスが、シールガスによって妨げられる。したがって、第２バーナの停止中に、第２バーナを囲う風箱内に高温の燃焼ガスが流入せず、第２バーナが高温の燃焼ガスに曝されない。この結果、第１バーナの運転中であって第２バーナの停止中に、第１バーナが形成する火炎の熱によって、第２バーナが損傷するのを防止することができる。
【００１５】
本発明の一態様に係る船舶は、上述のいずれかに記載のボイラと、前記ボイラで生成した前記イナートガスが供給される燃料タンクと、を備える。
【００１６】
上記構成では、ボイラで生成したイナートガスを燃料タンクに供給している。すなわち、ボイラの排ガスをイナートガスとして使用することができる。したがって、別途イナートガスを生成する装置を設ける必要がないので、船内のスペースを省スペース化することができる。また、ボイラにおいて、可燃性ガスと反応しない酸素含有率とされたイナートガスを生成しているので、ボイラから排出されたイナートガスに対して、さらに酸素含有率を低下させる処理を行うことなく、燃料タンクに供給することができる。したがって、別途酸素含有率を低下させる装置を設ける必要がないので、船舶の構造を簡素化することができ、船内スペースを省スペース化することができる。
【００１７】
本発明の一態様に係る船舶は、前記ボイラとは別に設けられ、前記燃料タンクから燃料ガスが供給される他のボイラを備えていてもよい。
【００１８】
上記構成では、イナートガスを生成するボイラとは別に、燃料タンクから燃料ガスが供給される他のボイラが設けられている。これにより、イナートガスを生成するボイラから燃料タンクにイナートガスを供給した際に、燃料タンク内から排出されるイナートガスを含む燃料ガスを、他のボイラで燃焼・酸化処理することができる。イナートガスを含む燃料ガスを燃焼・酸化処理することで、燃料ガスを大気放出することなく、かつガス燃料器（例えばＧＣＵ（Ｇａｓ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｕｎｉｔ））などの機器を設置する必要が無くなる。また、燃料タンク内から排出される燃料ガスを、他のボイラで燃焼処理するとともに、蒸気を生成することができるので、生成された蒸気を船内で利用した場合や、生成された蒸気で発電機タービンを駆動して発電した場合には、船舶全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００１９】
本発明の一態様に係るイナートガスの生成方法は、火炉と、前記火炉内で燃料を燃焼する第１バーナと、前記第１バーナと別に設けられ、前記火炉内で燃料を燃焼して可燃性ガスと反応しない酸素含有率とされたイナートガスを生成する第２バーナと、前記火炉で発生した燃焼排ガスによって蒸気を生成する蒸気生成部と、を有するボイラを備え、前記第２バーナのみで燃料を燃焼する第２バーナ燃焼工程と、前記蒸気生成部で蒸気を生成する蒸気生成工程と、を備える。
【００２０】
上記構成では、イナートガスを生成する専用の装置（ＩＧＧ（Ｉｎｅｒｔ  ｇａｓ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）等）を設けることなく、イナートガスを生成することができる。また、生成したイナートガスのエネルギーによって蒸気を生成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、イナートガスを生成する際のエネルギーによって蒸気を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るボイラを搭載した船舶を示す概略構成図である。
【図２】図１の船舶に搭載されるボイラの模式的な側面図である。
【図３】図２のボイラの模式的な平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る船舶を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係るボイラ及びボイラを備えた船舶並びにイナートガスの生成方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１から図３を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る船舶は、例えば、ＬＮＧを運搬するＬＮＧ運搬船１である。ＬＮＧ運搬船１は、運搬時にＬＮＧを貯留するＬＮＧタンク（燃料タンク）２と、ＬＮＧタンク２の点検・修理時等にＬＮＧタンク２内に供給するイナートガスを生成するボイラ３とを搭載している。
【００２５】
ボイラ３は、ＬＮＧタンク２に、イナートガス供給管４を介して接続されている。イナートガス供給管４の内部にはイナートガスが流通し、ボイラ３で生成された燃焼ガスは、イナートガス供給管４を介してＬＮＧタンク２に供給される。イナートガス供給管４には、燃焼ガス流れの上流側から順番に、スクラバー５、クーラー６、ドライヤ７及びブースターファン８が設けられている。イナートガス供給管４内を流通する燃焼ガスは、スクラバー５によって硫黄成分や、すす等を除去し、洗浄処理される。洗浄処理された燃焼ガスは、クーラー６によって冷却処理され、さらにその後、ドライヤ７によって、乾燥処理される。乾燥処理をされた燃焼ガスは、イナートガスとして、ブースター８によりＬＮＧタンク２内に供給される。また、イナートガス供給管４のボイラ３とスクラバー５との間からは、燃焼ガス排出管９が分岐している。ボイラ３で生成された燃焼ガスの一部は、燃焼排出管９内を介して、煙突（図示省略）から排出される。
【００２６】
ＬＮＧタンク２には、ベント管１０が接続される。ＬＮＧタンク２内にイナートガスが供給されることで排出される燃料ガスは、ベント管１０を介して大気へ排出される。また、イナートガス充填後に、ＬＮＧタンク２内に空気を供給する際には、ベント管１０を介してイナートガスが大気に排出される。
【００２７】
ボイラ３は、図２に示すように、燃焼ガスを燃焼する火炉１６と、火炉１６で発生した燃焼ガスによって蒸気を生成する蒸気生成部１７とを有する。火炉１６は、側部水冷壁３２、天井部水冷壁２２、底部水冷壁３３に囲まれた空間である。側部水冷壁３２は、火炉の側方を構成する側壁に沿うように設けられ、底部水冷壁３３は、火炉１６の下方を構成する炉底に沿うように設けられ、天井部水冷壁２２は、火炉１６の上方を構成する天井部に沿うように設けれている。また、側部水冷壁３２は、火炉１６の前面（図３でいう紙面上方向の面）を構成する前面水冷壁２３と、火炉１６の後面を構成する後面水冷壁４３と、火炉１６の前面及び後面以外の面を構成する側面水冷壁４４とを含んでいる。側部水冷壁３２は、それぞれ、上下方向に延びて所定の間隔を存して並列に配置された複数の水冷管３４を備え、水冷管３４の内部には水または蒸気が流通している。天井部水冷壁２２及び底部水冷壁３３も、側部水冷壁３２と略同一の構成とされている。ただし、天井部水冷壁２２及び底部水冷壁３３を構成する複数の水冷管３４は、水平方向に延びている。なお、図２では、図示の関係上、水冷管３４を省略して図示している。
【００２８】
図２及び図３に示すように、火炉１６は、火炉１６の上部に設置される上部バーナ（第１バーナ）１８と、上部バーナ１８を囲う上部風箱１９と、火炉１６の下部に設置される下部バーナ（第２バーナ）２０と、下部バーナ２０を囲うよう下部風箱２１とを有する。上部バーナ１８は、天井部水冷壁２２に設けられ、下方に火炎を形成する。上部バーナ１８は、ＬＮＧタンク２内のＬＮＧまたは油供給装置から供給される油を燃料として、燃焼を行う。
【００２９】
下部バーナ２０は、前面水冷壁２３に設けられ、水平方向であって、且つ、蒸気生成部１７が設けられていない方向に火炎を形成する。すなわち、下部バーナ２０は、火炉１６の前面から後面に向かって火炎を形成している。このように火炎を形成することで、火炎が蒸気生成部１７を構成する部品等に直接触れないため、蒸気生成部１７を構成する部品の破損を防止することができる。下部バーナ２０は、油供給装置から供給される油を燃料として、燃焼を行う。下部バーナ２０は、上部バーナ１８よりも単位燃料あたりより少ない燃焼用空気によって火炎を形成することができる小容量のバーナである。また、下部バーナ２０は、火炎の長さを確保できるように配置されている。なお、図２及び図３では、上部バーナ１８及び下部バーナ２０を１つずつ設けた例を図示しているが、上部バーナ１８及び下部バーナ２０は、複数個ずつ設けられてもよい。
【００３０】
蒸気生成部１７は、火炉１６との境界に配置されるフロントバンクチューブ２８と、フロントバンクチューブ２８の燃焼ガス流れの下流側に配置され、上下方向に延びる蒸発管群２９と、蒸発管群２９の上下方向の略中心位置に設けられる仕切板４１と、蒸発管群２９の下方に設けられた水ドラム３０と、蒸発管群２９の上方に設けられた蒸気ドラム３１と、イナートガス供給管４に接続する燃焼ガス排出ダクト３８とを有する。
【００３１】
さらに、火炉１６内には、底部水冷壁を上方から覆うように底部耐火材（耐火材）３５が設けられている。また、火炉１６の下部に位置する側部水冷壁３２のうち、下部バーナ２０が設けられている前面水冷壁２３以外の後面水冷壁４３及び側面水冷壁４４には、後面水冷壁４３及び側面水冷壁４４を火炉１６中心方向から覆うように側部耐火材３６（耐火材）が設けられている。すなわち、底部耐火材３５及び側部耐火材３６は、底部水冷壁３３及び側部水冷壁３２と下部バーナ２０が形成する火炎との間に設けられている。また、燃焼ガス流れを確保するために、フロントバンクチューブ２８と天井部２２との間に天井部耐火材３７が設けられている。
【００３２】
また、ボイラ３の外部には、上部バーナ１８及び下部バーナ２０に燃焼用空気を供給するＦＤファン２４と、ＦＤファン２４からの燃焼用空気を上部風箱１９を介して上部バーナ１８に供給するための上部バーナ空気供給路２５と、上部バーナ空気供給路２５から分岐してＦＤファン２４からの燃焼用空気を下部風箱２１を介して下部バーナ２０に供給するための下部バーナ空気供給路２６とを有する。下部バーナ空気供給路２６には、流通する燃焼用空気の流量を調整する流量調整弁２７が設けられている。なお、ＦＤファンを複数設けて、上部バーナ１８に燃焼用空気を供給するＦＤファンと、下部バーナ２０に燃焼用空気を供給するＦＤファンとを別としてもよい。ボイラ３の外部には、ボイラ３で生成された蒸気を蒸気タービン（図示省略）や蒸気使用機器類に供給する蒸気供給管３９（図１参照）と、燃料供給装置（図示省略）から上部バーナ１８及び下部バーナ２０に軽油等の燃料を供給する燃料供給管４０（図１参照）と、上部バーナ１８及び下部バーナ２０にＬＮＧタンク２内から燃料を供給する燃料ガス供給管１１とが設けられている。
【００３３】
次に、本実施形態のイナートガスの生成方法等について説明する。
下部バーナ２０が、下部バーナ空気供給路２６を介して供給される燃焼用空気を用いて、燃料供給管４０を介して供給された燃料を燃焼して、火炎を形成する（第２バーナ燃焼工程）。下部バーナ２０は、単位燃料あたり少ない燃焼用空気によって火炎を形成する小容量のバーナであって、かつ、火炎の長さを確保できるように配置されているので、火炉内のスペースを有効に使用でき、下部バーナ２０の燃焼によって生成される燃焼ガスは、酸素含有率が低い。したがって、蒸気生成部１７に導入される燃焼ガスの酸素含有率は低い状態となる。具体的には、蒸気生成部１７に導入される燃焼ガスは、酸素含有率が１％以下となっている。なお、下部バーナ２０で燃焼を行い酸素含有率の低い燃焼ガスを生成する際には、上部バーナ１８では燃焼を行わない。
【００３４】
蒸気生成部１７に導入された燃焼ガスは、図２矢印で示されるように、フロントバンクチューブ２８及び蒸発管群２９を順番に通過してフロントバンクチューブ２８及び蒸発管群２９の内部を流れる水または水蒸気と熱交換して蒸気を生成する（蒸気生成工程）。蒸発管群２９を通過する際には、仕切板４１を折り返すように流れる。熱交換を終えた燃焼ガスは、燃焼ガス排出孔３８から、イナートガスとしてイナートガス供給管４に流入する。イナートガス供給管４に流入したイナートガスは、スクラバー５、クーラー６及びドライヤ７を介して、ブースター８によってＬＮＧタンク２内に供給される。
【００３５】
ボイラ３で、イナートガスを生成せずに、蒸気のみを生成する場合には、上部バーナ１８のみに燃料を供給し、下部バーナ２０には燃料を供給しない。すなわち、上部バーナ１８のみで燃焼を行い、下部バーナ２０では燃焼を行わない。なお、下部バーナ２０で燃焼を行わない場合でも、上部バーナ１８で燃焼を行う場合には、下部バーナ空気供給路２６に設けられた流量調整弁２７の開度を調整し、少量の空気を下部風箱２１内に供給する。下部風箱２１内に供給された空気は、下部風箱２１内を介して火炉１６内に流入するので、火炉１６の高温の燃焼ガス等が下部風箱２１内に流入するのを防止するシールエアおよび冷却エアの役割を果たす。すなわち、下部バーナ空気供給路２６を流通する空気は、下部バーナ２０の燃焼を行う場合（すなわち、イナートガスを生成する場合）には燃焼用空気の役割を果たし、上部バーナ１８のみで燃焼を行い下部バーナ２０では燃焼を行わない場合（すなわち、蒸気のみを生成する場合）にはシールエア及び冷却エアの役割を果たす。
【００３６】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、上部バーナ１８に加えて、火炉１６内でイナートガスを生成するためのバーナである下部バーナ２０を備えている。したがって、イナートガスを生成する専用の装置（ＩＧＧ（Ｉｎｅｒｔ  ｇａｓ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）等）を設けることなく、ボイラ３において、可燃性ガスと反応しない酸素含有率とされた酸素含有率１％以下のイナートガスを生成することができる。また、イナートガスを生成する際のエネルギーによって蒸気を生成することができる。
【００３７】
また、上部バーナ１８が火炉１６の上部に配置され、下部バーナ２０が火炉１６の下部に配置されている。これにより、上部バーナ１８と下部バーナ２０とを離れた位置に配置することができる。したがって、上部バーナ１８が下部バーナ２０の火炎の輻射熱で損傷することを抑制することができ、同時に、下部バーナ２０が上部バーナ１８の火炎の輻射熱で損傷することを抑制することができる。また、上部バーナ１８は、下方に向けて火炎を形成しているので、火炉１６の下部では、上部バーナ１８の火炎の熱流束が低下する。したがって、下部バーナ２０を火炉１６の下部に配置することで、下部バーナ２０が上部バーナ１８の火炎により損傷することをさらに抑制することができる。
【００３８】
また、下部バーナ２０は、上部バーナ１８から離れて配置されているので、上部バーナ１８の配置スペースに影響を与えない。したがって、上部バーナ１８の設置スペースを十分に確保することができる。
【００３９】
また、側部水冷壁３２及び底部水冷壁３３と、下部バーナ２０が形成する火炎との間に側部耐火材３６及び底部耐火材３５が設けられている。これにより、下部バーナ２０が形成する火炎と、側部水冷壁３２及び底部水冷壁３３との熱交換を抑制することができるので、下部バーナ２０が形成する火炎が、側部水冷壁３２及び底部水冷壁３３によって冷却されにくくなる。よって、下部バーナ２０が形成する火炎の燃焼温度を高く維持することができるので、下部バーナ２０による燃料の燃焼が促進される。したがって、下部バーナ２０の燃焼によって生じる燃焼ガスの酸素含有率が低下するので、火炉１６内で、より酸素含有率が低いイナートガスを生成することができる。また、下部バーナ２０が形成する火炎と、側部水冷壁３２及び底部水冷壁３３とが直接接触しないので、火炎の急冷に起因した一酸化炭素の発生を抑制することができる。また、火炉１６の側部水冷壁３２の全面を覆うように耐火材を設けていない。詳細には、下部バーナ２０が設けられている前面水冷壁２３には耐火材を設けていない。このような構成とすることで、火炉１６での吸熱を確保することができる。
【００４０】
また、下部バーナ２０を火炉１６の下部に配置している。これにより、下部バーナ２０が形成する火炎の範囲を限定的にすることができるので、耐火材を設ける範囲を少なくすることができる。また、火炉１６の底部と、火炉１６の下部に耐火材を設けているので、耐火材を設置する作業を容易にすることができる。
【００４１】
また、上部バーナ１８の運転中であって下部バーナ２０の停止中に、下部バーナ２０を囲う下部風箱２１の内部にシールガスを供給している。上部バーナ１８の運転中は、上部バーナ１８が形成する火炎によって、火炉１６内に高温の燃焼ガスが充満する。このとき、下部バーナ２０を囲う下部風箱２１の内部には、シールガスが供給されているので、火炉１６から下部風箱２１の内部に流入しようとする高温の燃焼ガスが、シールガスによって妨げられる。したがって、下部バーナ２０の停止中に、下部風箱２１内に高温の燃焼ガスが流入せず、下部バーナ２０が高温の燃焼ガスに曝されない。この結果、上部バーナ１８の運転中であって下部バーナ２０の停止中に、上部バーナ１８が形成する火炎の熱によって、下部バーナ２０が損傷するのを防止することができる。また、シールガスは低温であるので、下部バーナ２０を冷却することができ、これによっても下部バーナ２０が損傷するのを防止することができる。
【００４２】
ボイラ３で生成したイナートガスを燃料タンクに供給している。すなわち、ボイラ３の燃焼排ガスをイナートガスとして使用することができる。したがって、別途イナートガスを生成する装置を設ける必要がないので、ＬＮＧ運搬船１内のスペースを省スペース化することができる。また、ボイラ３において、可燃性ガスと反応しない酸素含有率とされた酸素含有率１％以下のイナートガスを生成しているので、ボイラ３から排出されたイナートガスに対して、さらに酸素含有率を低下させる処理を行うことなく、ＬＮＧタンク２に供給することができる。
【００４３】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態では、基本的に第１実施形態と同様の構造を有し、主に、ＬＮＧ運搬船６０が、特徴の異なるボイラを２台設けている点が第１実施形態と相違している。したがって、第１実施形態と同一の構成については同一符号を付しその説明を省略する。
【００４４】
本実施形態に係るＬＮＧ運搬船６０は、ベント管１０から分岐する可燃性ガス供給管５１を有する。第１可燃性ガス供給管５１は、ボイラ５０に接続され、途中位置に設けられた供給用コンプレッサ５２によって、ＬＮＧタンク２内の可燃性の燃料ガスがボイラ５０に供給される。また、第１可燃性ガス供給管５１の途中位置からは、ＬＮＧタンク２からボイラ５６へと可燃性ガスを供給する第２可燃性ガス供給管５４が分岐している。なお、第２可燃性ガス供給管５４は、可燃性ガス供給管５１の途中位置から分岐させずに、ＬＮＧタンク２とボイラ５６とを直接結ぶように設けられてもよい。
【００４５】
ボイラ５６は、第１実施形態で説明したボイラ３とほぼ同一の構成を有するが、備えられるバーナがボイラ３とは異なっている。具体的には、ボイラ５６は、酸素含有率の低いイナートガスを生成するバーナ５５のみが設けられていて、このバーナ５５がボイラ５６の上部に設けられている。
【００４６】
また、ボイラ５０は、第１実施形態で説明したボイラ３とほぼ同一の構成を有するが、酸素含有率の低いイナートガスを生成する下部バーナ２０、下部風箱２１、側部耐火材３６及び底部耐火材３５を備えていない点がボイラ３と相違する。
【００４７】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、イナートガスを生成するボイラ５６とは別に、ＬＮＧタンク２から可燃性の燃料ガスが供給されるボイラ５０が設けられている。これにより、イナートガスを生成するボイラ５６からＬＮＧタンク２にイナートガスを供給した際に、ＬＮＧタンク２内から排出される可燃性の燃料ガス及びイナートガスを、ボイラ５０で燃焼処理することができる。したがって、ＬＮＧタンク２内から排出される可燃性の燃料ガス及びイナートガスを、ボイラ５０で燃焼処理するとともに、蒸気を生成することができ、この蒸気をＬＮＧ運搬船１内の機器で利用することで、ＬＮＧ運搬船１全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００４８】
なお、本発明は、上記各実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、第２実施形態では、ボイラ５６とボイラ５０とを第１実施形態で説明したボイラ３とは別の構造のボイラとしたが、ボイラ５６及びボイラ５０は、ボイラ３と同じ構造であってもよい。
【００４９】
また、上記各実施形態では、火炉１６の全面には耐火材を設けずに、下部バーナ２０が設けられている面には耐火材を設けていないが、火炉１６の側壁２３の全面に耐火材を設けてもよい。このような構成とすることで、下部バーナ２０が形成する火炎と側部水冷壁３２との熱交換をより抑制し、下部バーナ２０が形成する火炎の燃焼温度をより高く維持することができる。また、下部バーナ２０が形成する火炎と側部水冷壁３２とが直接接触することをより抑制し、一酸化炭素の発生をより抑制することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１      ＬＮＧ運搬船
２      ＬＮＧタンク（燃料タンク）
３      ボイラ
４      イナートガス供給管
１６    火炉
１７    蒸気生成部
１８    上部バーナ（第１バーナ）
１９    上部風箱
２０    下部バーナ（第２バーナ）
２１    下部風箱
２２    天井部水冷壁
２３    前面水冷壁
２５    上部バーナ空気供給路
２６    下部バーナ空気供給路
２７    流量調整弁
２９    蒸発管群
３２    側部水冷壁（水冷壁）
３３    底部水冷壁（水冷壁）
３４    水冷管
３５    底部耐火材（耐火材）
３６    側部耐火材（耐火材）
５０    ボイラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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