(57)【要約】【課題】蒸気タービンに接続される発電機から得られる出力を増大させることを目的とする。【解決手段】２ストロークディーゼル機関２と、４ストロークディーゼル機関３と、２ストロークディーゼル機関２から排出された排ガスが導かれて蒸気を発生する第１ボイラ４Ａと、４ストロークディーゼル機関３から排出された排ガスが導かれて蒸気を発生する第２ボイラ４Ｂと、両ボイラ４Ａ，４Ｂにおいて発生した蒸気が導かれる蒸気タービン５と、蒸気タービン５に接続され、蒸気タービン５が回転駆動されることによって発電する蒸気タービン用発電機６と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2011111975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ストロークディーゼル機関と、
４ストロークディーゼル機関と、
前記２ストロークディーゼル機関から排出された排ガスが導かれて蒸気を発生する第１ボイラと、
前記４ストロークディーゼル機関から排出された排ガスが導かれて蒸気を発生する第２ボイラと、
前記第１ボイラおよび前記第２ボイラにおいて発生した蒸気が導かれる蒸気タービンと、
前記蒸気タービンが回転駆動されることによって発電する蒸気タービン用発電機と、を備える蒸気タービン発電システム。
【請求項２】
２ストロークディーゼル機関と、
４ストロークディーゼル機関と、
前記２ストロークディーゼル機関から排出された排ガスが導かれて蒸気を発生する第１ボイラと、
前記第１ボイラにおいて発生した蒸気が、前記４ストロークディーゼル機関から排出された排ガスの熱によって過熱される過熱器と、
前記過熱器によって過熱された蒸気が導かれる蒸気タービンと、
前記蒸気タービンが回転駆動されることによって発電する蒸気タービン用発電機と、を備える蒸気タービン発電システム。
【請求項３】
前記２ストロークディーゼル機関から排出された排ガスの一部が導かれて回転駆動されることによって前記蒸気タービンを回転駆動するガスタービンを備える請求項１または請求項２に記載の蒸気タービン発電システム。
【請求項４】
前記第２ボイラまたは前記過熱器を通過した排ガスの一部を前記第１ボイラに導かれる排ガスに合流させる請求項１から請求項３のいずれかに記載の蒸気タービン発電システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の蒸気タービン発電システムと、
前記４ストロークディーゼル機関に接続されて駆動される４ストロークディーゼル機関用発電機と、
前記２ストロークディーゼル機関が駆動されることによって回転駆動する推進軸と、
前記推進軸上に設けられて推力を発生する推進器と、を備える船舶。
【請求項６】
前記推進軸に設けられ、前記４ストロークディーゼル機関用発電機によって発生される電力および前記蒸気タービン用発電機によって発生される電力が電気的に接続される電動機を備える請求項５に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン発電システムおよびこれを備える船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、大型の船舶には、推進用の２ストロークディーゼル機関と、発電用の４ストロークディーセル機関とが設けられている。２ストロークディーゼル機関は、４ストロークディーゼル機関に比べて、排出する排ガスの流量が多い。そのため、２ストロークディーゼル機関から排出される排ガスを排ガスボイラに導いて蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タービンに導いて蒸気タービンを回転駆動させることによって、蒸気タービンに接続されている発電機により発電する蒸気タービン発電システムが用いられている。
特許文献１には、２ストロークディーゼル機関から排出される排ガスの熱エネルギーを利用して発電することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５３２６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、２ストロークディーゼル機関から排出される排ガスの温度は、例えば、２００℃から３００℃である。そのため、排ガスの熱エネルギーを利用して蒸気を発生させる場合には、それ以上に発生蒸気の温度を高くすることができない。そのため、蒸気が導かれる蒸気タービンの効率を改善することができない。蒸気タービンの効率改善を図ることができないため、蒸気タービンに接続されている発電機から回収可能な電力量の増大を図ることができないという問題があった。
【０００５】
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、蒸気タービンに接続される発電機から得られる電力量を増大させることが可能な蒸気タービン発電システムおよびこれを備える船舶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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の蒸気タービン発電システムおよびこれを備える船舶は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る蒸気タービン発電システムは、２ストロークディーゼル機関と、４ストロークディーゼル機関と、前記２ストロークディーゼル機関から排出された排ガスが導かれて蒸気を発生する第１ボイラと、前記４ストロークディーゼル機関から排出された排ガスが導かれて蒸気を発生する第２ボイラと、前記第１ボイラおよび前記第２ボイラにおいて発生した蒸気が導かれる蒸気タービンと、前記蒸気タービンが回転駆動されることによって発電する蒸気タービン用発電機と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
４ストロークディーゼル機関から排出される排ガスの温度は、２ストロークディーゼル機関から排出される排ガスの温度よりも高温である。そこで、２ストロークディーゼル機関から排出される排ガスの熱を用いて蒸気を発生する第１ボイラに加えて、４ストロークディーゼル機関の排ガスから得られる熱を用いて蒸気を発生する第２ボイラを設けることとした。そのため、蒸気タービンに供給される蒸気量を増加させることができる。したがって、４ストロークディーゼル機関の排ガスの熱を有効に利用して、蒸気タービン発電システムの電力量を増大させることができる。
【０００８】
本発明に係る蒸気タービン発電システムによれば、２ストロークディーゼル機関と、４ストロークディーゼル機関と、前記２ストロークディーゼル機関から排出された排ガスが導かれて蒸気を発生する第１ボイラと、前記第１ボイラにおいて発生した蒸気が、前記４ストロークディーゼル機関から排出された排ガスの熱によって過熱される過熱器と、前記過熱器によって過熱された蒸気が導かれる蒸気タービンと、前記蒸気タービンが回転駆動されることによって蒸気タービン発電する蒸気タービン用発電機と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
２ストロークディーゼル機関から排出される排ガスの熱によって蒸気を発生する第１ボイラと、第１ボイラにおいて発生した蒸気を４ストロークディーゼル機関から排出された排ガスの熱によって過熱する過熱器とを設けることとした。そのため、第１ボイラにおいて発生した蒸気の熱エネルギーをさらに増加させて蒸気タービンに供給することができる。したがって、４ストロークディーゼル機関の排ガスの熱を有効に利用して、蒸気タービン発電システムの電力量を増大させることができる。
【００１０】
本発明に係る蒸気タービン発電システムによれば、前記２ストロークディーゼル機関から排出された排ガスの一部が導かれて回転駆動されることによって前記蒸気タービンを回転駆動するガスタービンを備えることを特徴とする。
【００１１】
２ストロークディーゼル機関から排出される排ガスが導かれるガスタービンを設けることとした。そのため、ガスタービンが回転駆動することによって蒸気タービンを回転駆動させることができる。したがって、蒸気タービンの回転力を増大させ、蒸気タービン発電システムの電力量を増大させることができる。
【００１２】
本発明に係る蒸気タービン発電システムによれば、前記第２ボイラまたは前記過熱器を通過した排ガスの一部を前記第１ボイラに導かれる排ガスに合流させることを特徴とする。
【００１３】
第１ボイラには、第２ボイラまたは過熱器を通過した排ガスの一部が合流して供給される。そのため、２ストロークディーゼル機関が停止している場合であっても、４ストロークディーゼル機関から排出された排ガスを第１ボイラに導いて蒸気を発生させることができる。したがって、２ストロークディーゼル機関が停止した場合であっても、蒸気タービン発電システムを駆動させて発電を行うことができる。
【００１４】
本発明に係る船舶によれば、上記のいずれかに記載の前記蒸気タービン発電システムと、前記４ストロークディーゼル機関に接続されて駆動される４ストロークディーゼル機関用発電機と、前記２ストロークディーゼル機関が駆動されることによって回転駆動する推進軸と、前記推進軸上に設けられて推力を発生する推進器と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
４ストロークディーゼル機関から排出される排ガスの熱エネルギーを有効に利用して、蒸気タービン発電システムの電力量を増大させることができる。そのため、船舶内で発生される電力量を増大させることができる。したがって、省エネルギー効果の高い船舶とすることができる。
【００１６】
本発明に係る船舶によれば、前記推進軸に設けられ、前記４ストロークディーゼル機関用発電機によって発生される電力および前記蒸気タービン用発電機によって発生される電力が電気的に接続される電動機を備えることを特徴とする。
【００１７】
推進軸には、４ストロークディーゼル機関に接続されて駆動される発電機および蒸気タービン用発電機によって電気的に接続される電動機が設けられる。そのため、電動機には、２ストロークディーゼル機関が停止した場合であっても、電力を投入することができる。したがって、２ストロークディーゼル機関が停止した場合であっても、電動機によって推進軸に設けられた推進器を回転駆動させて船舶を運航することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、２ストロークディーゼル機関から排出される排ガスの熱を用いて蒸気を発生する第１ボイラに加えて、４ストロークディーゼル機関の排ガスから得られる熱を用いて蒸気を発生する第２ボイラを設けることとした。そのため、蒸気タービンに供給される蒸気量を増加させることができる。したがって、４ストロークディーゼル機関の排ガスの熱を有効に利用して、蒸気タービン発電システムの電力量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蒸気タービン発電システムを備えた船舶の概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る蒸気タービン発電システムを備えた船舶の概略構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る蒸気タービン発電システムを備えた船舶の概略構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る蒸気タービン発電システムを備えた船舶の概略構成図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る蒸気タービン発電システムを備えた船舶の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る蒸気タービン発電システムを備えた船舶の概略構成図が示されている。
蒸気タービン発電システム１は、船舶の甲板下に設けられている機関室（図示せず）内に設置されている。
蒸気タービン発電システム１は、推進用の主機（２ストロークディーゼル機関）２と、発電用の補機（４ストロークディーゼル機関）３と、主機２または補機３から排出される排ガスが導入される排ガスボイラ４と、排ガスボイラ４によって発生された蒸気が導かれる蒸気タービン５と、蒸気タービン５によって駆動される蒸気タービン用発電機６とを備えている。
【００２１】
主機２は、２ストロークディーゼル機関である。主機２は、船尾側に推進軸１５が接続されている。主機２は、推進軸１５を回転駆動させることによって、推進軸１５の反対端に設けられている推進器１６を回転駆動する。推進器１６が回転駆動することにより、船舶は、推進力を得る。主機２は、過給機１１と、空気冷却器１２と、掃気室１３と、排ガス集合管１４とを有している。
【００２２】
過給機１１は、主機２本体の外部に設置されている。過給機１１は、空気を圧縮して主機２本体に給気するものである。過給機１１は、タービン１１Ａと、タービン１１Ａに接続されている回転軸１１Ｂ上に設けられている圧縮機１１Ｃとを備えている。タービン１１Ａは、主機２本体から排出された排ガスによって回転駆動される。圧縮機１１Ｃは、タービン１１Ａが回転駆動されることによって、タービン１１Ａに接続されている回転軸１１Ｂが回転駆動されて空気を圧縮する。
【００２３】
空気冷却器１２は、主機２本体の外部に設置されている。空気冷却器１２は、空気を冷却して空気の比重を高めて主機２本体に供給するものである。空気冷却器１２は、空気と、例えば清水とを熱交換させて空気の温度を下げる。
掃気室１３は、過給機１１によって圧縮され、かつ、空気冷却器１２によって比重が高められた空気を一時的に蓄えておくものである。
排ガス集合管１４は、主機２本体に設けられている各シリンダ（図示せず）から排出される排ガスを集合して一時的に蓄えておくものである。
【００２４】
推進軸１５の反対端には、推進器１６が設けられている。推進器１６は、推進軸１５が主機２によって回転駆動されることにより回転駆動される。推進器１６が回転することにより、船舶には、推進力が発生する。
【００２５】
補機３は、４ストロークディーゼル機関である。補機３は、過給機１８、空気冷却器１９と、給気マニフォールド２０と、排ガス集合管２１とを有している。補機３には、補機用発電機（４ストロークディーゼル機関用発電機）１７が接続されている。
補機用発電機１７は、補機３が運転されることによって駆動されて電気を発生する。
【００２６】
過給機１８は、補機３本体の外部に設置されている。過給機１８は、空気を圧縮して補機３本体に供給するものである。過給機１８は、タービン１８Ａと、タービン１８Ａに接続されている回転軸１８Ｂ上に設けられている圧縮機１８Ｃとを備えている。タービン１８Ａは、補機３から排出される排ガスによって回転駆動される。圧縮機１８Ｃは、タービン１８Ａが回転駆動されることによって回転軸１８Ｂが回転駆動されて空気を圧縮する。
【００２７】
空気冷却器１９は、補機３本体の外部に設置されている。空気冷却器１９は、空気を冷却して空気の比重を高めて補機３本体に供給するものである。空気冷却器１９は、空気と、例えば清水とを熱交換させて空気の温度を下げる。
給気マニフォールド２０は、過給機１８によって圧縮され、かつ、空気冷却器１９によって比重が高められた空気を一時的に蓄えておくものである。
排ガス集合管２１は、補機３本体に設けられている各シリンダ（図示せず）からの排ガスを集合して一時的に蓄えておくものである。
【００２８】
排ガスボイラ４は、２台４Ａ，４Ｂが設けられている。排ガスボイラ４Ａ，４Ｂは、導入される排ガスの熱エネルギーによって蒸気を発生する。排ガスボイラ４Ａ，４Ｂは、水管２２Ａ，２２Ｂと、蒸気ドラム２３Ａ，２３Ｂとを有している。水管２２Ａ，２２Ｂには、蒸気ドラム２３Ａ，２３Ｂから水が導かれる。蒸気ドラム２３Ａ，２３Ｂには、水が供給されている。蒸気ドラム２３Ａ，２３Ｂから水管２２Ａ，２２Ｂへと導かれた水は、排ガスボイラ４Ａ，４Ｂ内を通過する排ガスと熱交換を行うことによって蒸気となる。
【００２９】
蒸気タービン５は、蒸気が導かれることによって回転駆動される。蒸気タービン５を回転駆動させた蒸気は、復水器２４へと導かれる。蒸気タービン５には、回転軸５Ａが接続されている。回転軸５Ａの反対端には、蒸気タービン用発電機６が接続されている。
復水器２４は、蒸気タービン５から導かれた蒸気を凝縮させて飽和水に戻すものである。
蒸気タービン用発電機６は、蒸気タービン５に接続されている回転軸５Ａが回転駆動されることによって電気を発生する。
【００３０】
次に、主機２の運転方法および主機２から排出される排ガスの流れと、補機３の運転方法および補機３から排出される排ガスの流れとについて説明する。
主機２に搭載されている過給機１１は、回転駆動されることによって空気を圧縮する。過給機１１によって圧縮された空気は、空気冷却器１２へと導かれる。空気冷却器１２に導かれた圧縮空気は、空気冷却器１２によって清水と熱交換されて温度が下げられる。空気冷却器１２において熱交換して温度が下げられた圧縮空気は、空気の比重が高められる。圧縮され、かつ比重が高められた空気は、掃気室１３へと導かれる。掃気室１３に導かれた比重の高い圧縮空気は、主機２に供給された燃料と共に主機２において燃焼される。
【００３１】
主機２において燃焼された空気と燃料とは、例えば、温度が２００℃から３００℃の排ガスとなって排ガス集合管１４へと排出される。排ガス集合管１４に排出された排ガスは、過給機１１のタービン１１Ａへと導かれる。タービン１１Ａに導かれた排ガスは、タービン１１Ａを回転駆動する。タービン１１Ａを回転駆動した排ガスは、配管４０へと導出される。
【００３２】
主機２から排出された排ガスは、過給機１１を経て配管４０へと導出される。配管４０に導出された排ガスは、排ガスボイラ（第１ボイラ）４Ａ内へと導かれる。排ガスボイラ４Ａ内に導かれた排ガスは、排ガスボイラ４Ａに設けられている水管２２Ａ内の水と熱交換を行う。水管２２Ａ内の水と熱交換して温度が低下した排ガスは、排ガスボイラ４Ａの下流側に接続されている配管４１へと導出される。配管４１に導出された排ガスは、機関室内に設けられている集合排ガス管（図示せず）へと導かれる。
【００３３】
補機３に搭載されている過給機１８は、回転駆動されることによって空気を圧縮する。過給機１８によって圧縮された空気は、空気冷却器１９へと導かれる。空気冷却器１９に導かれた圧縮空気は、空気冷却器１９において清水と熱交換されて温度が下げられる。空気冷却器１９よって熱交換して温度が下がった圧縮空気は、空気の比重が高められている。圧縮され、かつ、比重が高められた空気は、給気マニフォールド２０へと導かれる。給気マニフォールド２０に導かれた比重の高い圧縮空気は、補機３に供給された燃料と共に補機３において燃焼される。
【００３４】
補機３において燃焼された空気と燃料とは、例えば、温度が２５０℃から３５０℃の排ガスとなって排ガス集合管２１へ排出される。排ガス集合管２１に排出された排ガスは、過給機１８のタービン１８Ａへと導かれる。タービン１８Ａに導かれた排ガスは、タービン１８Ａを回転駆動する。タービン１８Ａを回転駆動した排ガスは、配管４２へと導出される。
また、補機３が運転されることによって、補機３に接続されている補機用発電機１７が電気を発生する。
【００３５】
配管４２に導出された排ガスは、排ガスボイラ（第２ボイラ）４Ｂ内へと導かれる。排ガスボイラ４Ｂ内に導かれた排ガスは、排ガスボイラ４Ｂに設けられている水管２２Ｂ内の水と熱交換を行う。補機３から排出された排ガスの温度は、主機２から排出された排ガスの温度よりも５０℃程高温となっている。そのため、補機３の排ガスが導かれる排ガスボイラ４Ｂでは、主機２の排ガスが導かれる排ガスボイラ４Ａよりも高温の蒸気を発生することができる。
水管２２Ｂ内の水と熱交換して温度が低下した排ガスは、排ガスボイラ４Ｂの下流側に接続されている配管４３へと導出される。配管４３に導出された排ガスは、機関室内に設けられている集合排ガス管（図示せず）へと導かれる。
【００３６】
次に、排ガスボイラ４Ａ，４Ｂへの給水と、排ガスボイラ４Ａ，４Ｂにおいて発生した蒸気の流れについて説明する。
復水器２４の下流側には、配管４４が接続されている。配管４４の下流側には、給水ポンプ２５が接続されている。配管４４には、機関室内の主給水管（図示せず）から水が供給される。給水ポンプ２５の下流側には、配管４５が接続されている。配管４４から給水ポンプ２５に導かれた水は、給水ポンプ２５によって昇圧されて配管４５へと導出される。配管４５に導出された水は、一部が分岐されて排ガスボイラ４Ａに接続されている配管４６へと導かれる。配管４６によって排ガスボイラ４Ａに導かれた水は、蒸気ドラム２３Ａ内に貯蔵される。
【００３７】
蒸気ドラム２３Ａ内の水は、水管２２Ａへと導かれる。水管２２Ａに導かれた水は、排ガスボイラ４Ａ内を通過する排ガスの熱エネルギーによって蒸気に変えられる。水管２２Ａにおいて排ガスと熱交換することによって発生した蒸気は、排ガスボイラ４Ａに接続されている配管４７へと導出される。配管４７に導出された蒸気は、蒸気タービン５へと導かれる。
【００３８】
一方、配管４５の下流側は、排ガスボイラ４Ｂに接続されている。配管４５によって排ガスボイラ４Ｂに導かれた水は、蒸気ドラム２３Ｂ内に貯蔵される。
蒸気ドラム２３Ｂ内の水は、水管２２Ｂへと導かれる。水管２２Ｂに導かれた水は、排ガスボイラ４Ｂ内を通過する排ガスの熱エネルギーによって蒸気に変えられる。水管２２Ｂにおいて排ガスと熱交換することによって発生した蒸気は、排ガスボイラ４Ｂに接続されている配管４８へと導出される。配管４８に導出された蒸気は、蒸気タービン５へと導かれる。
【００３９】
配管４７及び配管４８によって蒸気タービン５に導かれた蒸気は、蒸気タービン５を駆動させる。この際、配管４８から蒸気タービン５に導かれる蒸気は、補機３から導かれた排ガスによって発生させられるため、配管４７から蒸気タービン５に導かれる蒸気よりも温度が高い。これらの蒸気によって蒸気タービン５が駆動されることによって、蒸気タービン５に接続されている回転軸５Ａが回転駆動される。回転軸５Ａが回転駆動されるので、同軸５Ａ上に設けられている蒸気タービン用発電機６が電気を発生する。
【００４０】
蒸気タービン５を駆動した蒸気は、配管４９へと導出される。配管４９に導出された蒸気は、復水器２４へと導かれる。復水器２４に導かれた蒸気は、復水器２４において凝縮されて低温の水にされて配管４４へと導出される。配管４４に導出された水は、給水ポンプ２５によって昇圧されて配管４５へと導出される。このようにして、水と蒸気との循環が繰り返される。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態にかかる蒸気タービン発電システムおよびこれを備えた船舶によれば、以下の作用効果を奏する。
主機（２ストロークディーゼル機関）２から排出された排ガスの熱を用いて蒸気を発生させる排ガスボイラ（第１ボイラ）４Ａに加えて、補機（４ストロークディーゼル機関）３から排出される排ガスから得られる熱を用いて蒸気を発生させる排ガスボイラ（第２ボイラ）４Ｂを設けることとした。そのため、蒸気タービン５に供給される蒸気量を増加させることができる。したがって、補機３から排出される排ガスの熱を有効に利用して、蒸気タービン発電システム１の電力量を増大させることができる。
【００４２】
補機３から排出される排ガスの熱エネルギーを有効に利用して、蒸気タービン発電システム１の電力量を増大させることができる。そのため、船舶内で発生される電力量を増大させることができる。したがって、省エネルギー効果の高い船舶とすることができる。
【００４３】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について図２に基づいて説明する。
本実施形態の蒸気タービン発電システムおよびこれを備えた船舶は、過熱器を有する点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成、各ディーゼル機関の運転方法、排ガス、給水および蒸気の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
蒸気タービン発電システム１の補機（４ストロークディーゼル機関）３から排出された排ガスが導かれる配管４２には、過熱器７が接続されている。
過熱器７は、排ガスの熱によって過熱器７に導入される蒸気を過熱するものである。過熱器７は、その内部に蒸気管２６を有している。蒸気管２６には、後述する配管５０から蒸気が導かれる。過熱器７内には、過熱器７に接続されている配管４２から排ガスが導かれる。過熱器７内に導かれた、例えば、温度が２５０℃から３５０℃の排ガスは、蒸気管２６内に導かれた蒸気と熱交換する。過熱器７における排ガスと蒸気との熱交換によって、排ガスの熱エネルギーが蒸気に与えられる。熱エネルギーが与えられた蒸気は、過熱蒸気となる。
【００４５】
次に、排ガスと、蒸気と、給水との流れについて説明する。
給水ポンプ２５によって昇圧された水は、配管５２へと導かれる。配管５２に導かれた水は、排ガスボイラ（第１ボイラ）４へと導入される。排ガスボイラ４に導かれた水は、蒸気ドラム２３内に貯蔵される。蒸気ドラム２３内の水は、水管２２へと導かれる。水管２２に導かれた水は、排ガスボイラ４内を流れる主機２から排出された排ガスの熱エネルギーによって蒸気に変えられる。水管２２において排ガスと熱交換して発生した蒸気は、排ガスボイラ４に接続されている配管５０へと導出される。配管５０に導出された蒸気は、過熱器７へと導かれる。
【００４６】
補機３から排出された排ガスは、配管４２から過熱器７内へと導かれる。過熱器７内に導かれた排ガスは、配管５０によって過熱器７の蒸気管２６に導入された蒸気と熱交換を行う。蒸気管２６において排ガスと熱交換した蒸気は、高温の過熱蒸気とされる。過熱蒸気は、過熱器７の蒸気管２６に接続されている配管５１へと導出される。配管５１に導出された過熱蒸気は、蒸気タービン５へと供給される。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態にかかる蒸気タービン発電システムおよびこれを備える船舶によれば、以下の作用効果を奏する。
主機（２ストロークディーゼル機関）２から排出された排ガスの熱によって蒸気を発生する排ガスボイラ（第１ボイラ）４と、排ガスボイラ４において発生した蒸気を補機（４ストロークディーゼル機関）３から排出された排ガスの熱によって過熱する過熱器７とを設けることとした。そのため、排ガスボイラ４において発生した蒸気の熱エネルギーをさらに上昇させて蒸気タービン５に供給することができる。したがって、補機３の排ガスの熱を有効に利用して、蒸気タービン発電システム１の電気量を増大させることができる。
【００４８】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について図３に基づいて説明する。
本実施形態の蒸気タービン発電システムおよびこれを備えた船舶は、ガスタービンと、過熱器とを有する点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成、各ディーゼル機関の運転方法、排ガス、給水および蒸気の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
蒸気タービン発電システム１の補機（４ストロークディーゼル機関）３から排出された排ガスが導かれる配管４２には、過熱器７が接続されている。
過熱器７は、排ガスの熱によって過熱器７に導入される蒸気を過熱するものである。過熱器７は、その内部に蒸気管２６を有している。蒸気管２６には、後述する配管５０により蒸気が導かれる。過熱器７内には、過熱器７に接続されている配管４２から排ガスが導かれる。過熱器７内に導かれた、例えば、温度が２５０℃から３５０℃の排ガスは、蒸気管２６内に導かれた蒸気と熱交換する。過熱器７における排ガスと蒸気との熱交換によって、排ガスの熱エネルギーが蒸気に与えられる。熱エネルギーが与えられた蒸気は、過熱蒸気となる。
蒸気タービン５の回転軸５Ａには、蒸気タービン用発電機６が接続されている反対端にガスタービン８が接続されている。
【００５０】
次に、排ガスと、蒸気と、給水との流れについて説明する。
主機（２ストロークディーゼル機関）２から排出された排ガスは、過給機１１を経て配管４０へと導出される。また、主機２の排ガス集合管１４に蓄えられている排ガスの一部は、ガスタービン８に接続されている配管５３へと導出される。
配管５３からガスタービン８に導かれた主機２の排ガスは、ガスタービン８を回転駆動する。ガスタービン８が回転駆動されることによって、同軸５Ａ上に設けられている蒸気タービン５と蒸気タービン用発電機６とが回転駆動される。
ガスタービン８に導かれた排ガスは、ガスタービン８を回転駆動した後に配管５４へと導出される。配管５４に導出された排ガスは、配管４０に合流されて排ガスボイラ４（第１ボイラ）へと導かれる。
【００５１】
給水ポンプ２５によって昇圧された水は、配管５２へと導かれる。配管５２に導かれた水は、排ガスボイラ４へと導入される。排ガスボイラ４に導かれた水は、蒸気ドラム２３内に貯蔵される。蒸気ドラム２３内の水は、水管２２へと導かれる。水管２２内の水は、排ガスボイラ４内を通過する排ガスの熱エネルギーによって蒸気に変えられる。水管２２において排ガスと熱交換することによって発生した蒸気は、排ガスボイラ４に接続されている配管５０へと導出される。配管５０に導出された蒸気は、過熱器７へと導かれる。
【００５２】
補機３から排出された排ガスは、配管４２から過熱器７内へと導かれる。過熱器７内に導かれた排ガスは、配管５０に接続されている蒸気管２６内に導入された蒸気と熱交換を行う。蒸気管２６において排ガスと熱交換した蒸気は、高温の過熱蒸気とされる。過熱蒸気は、蒸気管２６に接続されている配管５１へと導出される。配管５１に導出された過熱蒸気は、蒸気タービン５へと供給される。
【００５３】
蒸気タービン５には、過熱蒸気による回転駆動に加えて上述したガスタービン８による回転駆動も加わる。蒸気タービン５の回転軸５Ａ上に設けられている蒸気タービン用発電機６は、蒸気タービン５とガスタービン８とによって駆動されて電気を発生する。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態にかかる蒸気タービン発電システムおよびこれを備えた船舶によれば、以下の作用効果を奏する。
主機（２ストロークディーゼル機関）２から排出された排ガスが導かれるガスタービン８を設けることとした。そのため、ガスタービン８が駆動することによって蒸気タービン５を回転駆動させることができる。したがって、蒸気タービン５の回転力を増大させ、蒸気タービン発電システム１の電力量を増大させることができる。
【００５５】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について図４に基づいて説明する。
本実施形態の蒸気タービン発電システムおよびこれを備えた船舶は、過熱器と、開閉弁とを有する点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成、各ディーゼル機関の運転方法、排ガス、給水および蒸気の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
蒸気タービン発電システム１の補機（４ストロークディーゼル機関）３から排出された排ガスが導かれる配管４２には、過熱器７が接続されている。
過熱器７は、排ガスの熱によって過熱器７に導入される水または蒸気を過熱するものである。過熱器７は、その内部に蒸気管２６を有している。蒸気管２６には、後述する配管５０が接続されている。過熱器７内には、過熱器７に接続されている配管４２から排ガスが導かれる。過熱器７内に導かれた、例えば、温度が２５０℃から３５０℃の排ガスは、蒸気管２６内に導かれた水または蒸気と熱交換する。過熱器７における排ガスと蒸気との熱交換によって、排ガスの熱エネルギーが水または蒸気に与えられる。熱エネルギーが与えられた水または蒸気は、蒸気または過熱蒸気となる。
【００５７】
過熱器７の下流側に接続されている配管４３には、分岐配管５５が接続されている。分岐配管５５に分岐後の配管４３上には、開閉弁９Ａが設けられている。
分岐配管５５は、配管４３と排ガスボイラ（第１ボイラ）４の上流側に接続されている配管４０との間を接続している。分岐配管５５には、その上流側に開閉弁９Ｂが設けられている。
分岐配管５５が合流している配管４０の上流側には、開閉弁９Ｃが設けられている。
【００５８】
次に、主機の運転状態と、排ガスと、蒸気と、給水との流れについて説明する。
主機２は、運転が停止されている。主機２の運転が停止されているため、過給機１１および主機２の排ガス集合管１４から配管４０には、排気ガスが導出されない。
配管４０上に設けられている開閉弁９Ｃは、閉状態とされている。開閉弁９Ｃが閉状態とされることによって、排ガスボイラ（第１ボイラ）４に導かれた排ガスが主機２へと逆流することが防止されている。
配管４３上に設けられている開閉弁９Ａは、閉状態に、分岐配管５５上に設けられている開閉弁９Ｂは、開状態にされている。
【００５９】
給水ポンプ２５によって昇圧された水は、配管５２へと導かれる。配管５２に導かれた水は、排ガスボイラ４へと導入される。排ガスボイラ４に導かれた水は、蒸気ドラム２３内に貯蔵される。蒸気ドラム２３内の水は、水管２２へと導かれる。配管４０上の開閉弁９Ｃが閉状態とされているため、排ガスボイラ４内には主機３からの排ガスが導入されない。そのため、排ガスボイラ４内に導かれた水は、熱交換を行うことなく排ガスボイラ４から配管５０へと導出される。配管５０に導出された水は、過熱器７へと導かれる。
【００６０】
補機３から排出された排ガスは、配管４２から過熱器７内へと導かれる。過熱器７内に導かれた排ガスは、配管５０によって過熱器７に設けられている蒸気管２６内に導入された水と熱交換を行う。蒸気管２６において排ガスと熱交換した水は、蒸気とされる。過熱器７において発生した蒸気は、過熱器７の蒸気管２６に接続されている配管５１へと導出される。配管５１に導出された蒸気は、蒸気タービン５へと供給される。
【００６１】
過熱器７において熱交換されて温度が低下した排ガスは、配管４３へと導出される。配管４３に導出された排ガスは、開閉弁９Ａが閉状態とされ、開閉弁９Ｂが開状態とされるため、分岐配管５５へと導かれる。分岐配管５５に導かれた排ガスは、配管４０上に設けられている開閉弁９Ｃの下流側の配管４０に合流される。開閉弁９Ｃの下流側の配管４０に導かれた排ガスは、排ガスボイラ４へと導かれる。
【００６２】
分岐配管５５から配管４０を経て排ガスボイラ４へと導かれた補機３の排ガスは、給水ポンプ２５によって昇圧されて配管５２から排ガスボイラの水管２２へと導かれた水と熱交換を行う。水管２２内の水は、排ガスボイラ４内を流れる排ガスの熱エネルギーによって蒸気に変えられる。水管２２において排ガスと熱交換することによって発生した蒸気は、排ガスボイラ４の水管２２に接続されている配管５０へと導出される。配管５０に導出された蒸気は、過熱器７へと導かれる。
【００６３】
配管５０によって過熱器７の蒸気管２６内に導入された蒸気は、補機３から過熱器７へと導入された排ガスと熱交換を行い過熱されて過熱蒸気とされる。この過熱蒸気は、過熱器７の蒸気管２６に接続されている配管５１へと導出される。配管５１に導出された過熱蒸気は、蒸気タービン５へと供給される。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態にかかる蒸気タービン発電システムおよびこれを備えた船舶によれば、以下の作用効果を奏する。
排ガスボイラ（第１ボイラ）４には、過熱器７を通過した排ガスの一部が合流して供給される。そのため、主機（２ストロークディーゼル機関）２が停止している場合であっても、補機（４ストロークディーゼル機関）３から排出された排ガスを排ガスボイラ４に導いて蒸気を発生させることができる。したがって、主機２が停止した場合であっても、蒸気タービン発電システム１を駆動させて発電を行うことができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、過熱器７を用いて説明したが、排ガスボイラ（第２ボイラ）であっても良い。
【００６６】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について図５に基づいて説明する。
本実施形態の蒸気タービン発電システムおよびこれを備えた船舶は、過熱器と、開閉弁と、電動機とを有する点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成、各ディーゼル機関の運転方法、排ガス、給水および蒸気の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６７】
蒸気タービン発電システム１の補機（４ストロークディーゼル機関）３から排出された排ガスが導かれる配管４２には、過熱器７が接続されている。
過熱器７は、排ガスの熱によって過熱器７に導入される水または蒸気を過熱するものである。過熱器７は、その内部に蒸気管２６を有している。蒸気管２６には、配管５０が接続されている。過熱器７内には、過熱器７に接続されている配管４２から排ガスが導かれる。過熱器７内に導かれた、例えば、温度が２５０℃から３５０℃の排ガスは、蒸気管２６内に導かれた水または蒸気と熱交換する。過熱器７における排ガスと蒸気との熱交換によって、排ガスの熱エネルギーが水または蒸気に与えられる。熱エネルギーが与えられた水または蒸気は、蒸気または過熱蒸気となる。
【００６８】
過熱器７の下流側に接続されている配管４３には、分岐配管５５が接続されている。分岐配管５５が接続されている配管４３の下流側には、開閉弁９Ａが設けられている。
分岐配管５５は、配管４３と排ガスボイラ（第１ボイラ）４の上流側に接続されている配管４０との間を接続している。分岐配管５５には、その上流側に開閉弁９Ｂが設けられている。
分岐配管５５が合流している配管４０の上流側には、開閉弁９Ｃが設けられている。
推進軸１５には、電動機１０が設けられている。電動機１０は、補機３に接続されている補機用発電機１７と、蒸気タービン５に接続されている蒸気タービン用発電機６とによって点線で示すように電気的に接続されている。
【００６９】
次に、主機の運転状態と、排ガスと、蒸気と、給水との流れについて説明する。
主機２は、運転が停止されている。主機２の運転が停止されているため、過給機１１および主機２の排ガス集合管１４から配管４０には、排気ガスが導出されない。
配管４０上に設けられている開閉弁９Ｃは、閉状態とされている。開閉弁９Ｃが閉状態とされることによって、排ガスボイラ４に導かれた排ガスが主機２へと逆流することが防止されている。
配管４３上に設けられている開閉弁９Ａは、閉状態に、分岐配管５５上に設けられている開閉弁９Ｂは、開状態にされている。
【００７０】
給水ポンプ２５によって昇圧された水は、配管５２へと導かれる。配管５２に導かれた水は、排ガスボイラ（第１ボイラ）４へと導入される。排ガスボイラ４に導かれた水は、蒸気ドラム２３内に貯蔵される。蒸気ドラム２３内の水は、水管２２へと導かれる。配管４０上の開閉弁９Ｃが閉状態とされているため、排ガスボイラ４内には、主機２から排ガスが導入されない。そのため、排ガスボイラ４内に導かれた水は、熱交換を行うことなく排ガスボイラ４から配管５０へと導出される。配管５０に導出された水は、過熱器７へと導かれる。
【００７１】
補機３から排出された排ガスは、配管４２から過熱器７内へと導かれる。過熱器７内に導かれた排ガスは、配管５０によって過熱器７の蒸気管２６内に導入された水と熱交換を行う。蒸気管２６において排ガスと熱交換した水は、蒸気とされる。蒸気は、過熱器７の蒸気管２６に接続されている配管５１へと導出される。配管５１に導出された蒸気は、蒸気タービン５へと供給される。
【００７２】
過熱器７において熱交換されて温度が低下した排ガスは、配管４３へと導出される。配管４３に導出された排ガスは、開閉弁９Ａが閉状態とされ、開閉弁９Ｂが開状態とされるため、分岐配管５５へと導かれる。分岐配管５５に導かれた排ガスは、開閉弁９Ｃの下流側の配管４０に合流される。配管４０に導かれた排ガスは、排ガスボイラ４へと導かれる。
【００７３】
分岐配管５５から配管４０を経て排ガスボイラ４へと導かれた補機３の排ガスは、給水ポンプ２５によって昇圧されて配管５２から排ガスボイラ４の水管２２へと導かれた水と熱交換を行う。水管２２内の水は、排ガスボイラ４内を流れる排ガスの熱エネルギーによって蒸気に変えられる。水管２２において排ガスと熱交換することによって発生した蒸気は、排ガスボイラ４の水管２２に接続されている配管５０へと導出される。配管５０に導出された蒸気は、過熱器７へと導かれる。
【００７４】
配管５０によって過熱器７の蒸気管２６内に導入された蒸気は、補機３から過熱器７へと導入された排ガスと熱交換を行い過熱されて過熱蒸気とされる。過熱蒸気は、過熱器７の蒸気管２６に接続されている配管５１へと導出される。配管５１に導出された過熱蒸気は、蒸気タービン５へと供給される。
【００７５】
推進軸１５に設けられている電動機１０には、補機３に接続されている補機用発電機１７と、蒸気タービン５に接続されている蒸気タービン用発電機６とから電気が供給される。電気が供給された電動機１０は、推進軸１５を回転駆動させる。推進軸１５が回転駆動されることによって、推進器１６が回転される。推進器１６が回転されることによって、船舶は、推進力を得る。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態にかかる蒸気タービン発電システムおよびこれを備えた船舶によれば、以下の作用効果を奏する。
推進軸１５は、補機（４ストロークディーゼル機関）３によって駆動される補機用発電機（４ストロークディーゼル機関用発電機）１７および蒸気タービン５に接続されている蒸気タービン用発電機６によって電気的に接続されている電動機１０が設けられている。そのため、電動機１０には、主機（２ストロークディーゼル機関）２が停止した場合であっても、電力を投入することができる。したがって、主機２が停止した場合であっても、電動機１０によって推進軸１５に設けられた推進器１６を回転駆動させて、船舶を運航することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１  蒸気タービン発電システム
２  ２ストロークディーゼル機関（主機）
３  ４ストロークディーゼル機関（補機）
４Ａ  第１ボイラ（排ガスボイラ）
４Ｂ  第２ボイラ（排ガスボイラ）
５  蒸気タービン
６  蒸気タービン用発電機
７  過熱器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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