(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排ガスの熱を回収する一次熱回収部を有した排ガスエコノマイザに設けられる熱回収ユニットであって、
前記排ガスエコノマイザの出口管から分岐する分岐管と、
前記分岐管により導かれる排ガスの熱を回収する二次熱回収部と、
前記排ガスエコノマイザの前記出口管に流入した排ガスを前記分岐管を通過させずに前記出口管より排出させる第１の状態と、前記分岐管を通過させて排出させる第２の状態とを切り換える切換え手段と、を備え、
前記切換え手段は、前記エンジンが高硫黄燃料を使用しているときには前記第１の状態となり、前記エンジンが前記高硫黄燃料よりも硫黄分が少ない低硫黄燃料を使用しているときには前記第２の状態となるよう構成され、
前記一次熱回収部は前記第１の状態において前記出口管の出口温度が１６０℃以上となるように排ガスの熱を回収し、前記二次熱回収部は、前記第２の状態において排ガス温度を２０〜４０℃降温させるようにして排ガスの熱を回収する排ガスエコノマイザの熱回収ユニット。
【請求項２】
前記切換え手段は、前記出口管のうち前記分岐管との接続部分よりも下流側を開閉する第１ダンパと、前記分岐管のうち前記二次熱回収部よりも上流側を開閉する第２ダンパとを備え、
前記第１の状態では、前記第１ダンパが前記出口管の開度を大きくし且つ前記第２ダンパが前記分岐管の開度を減じ、前記第２の状態では、前記第１ダンパが前記出口管の開度を減じ且つ前記第２ダンパが前記分岐管の開度を大きくする請求項１に記載の排ガスエコノマイザの熱回収ユニット。
【請求項３】
エンジンの排ガスを導く入口管と、
前記入口管により導かれた排ガスの熱を回収する一次熱回収部と、
前記一次熱回収部による熱回収後の排ガスが流入する出口管と、
請求項１に記載の熱回収ユニットと、を備える排ガスエコノマイザ。
【請求項４】
請求項３に記載の排ガスエコノマイザと、
前記排ガスエコノマイザにより回収される排ガスの熱を熱源として生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、を備える廃熱回収システム。
【請求項５】
前記蒸気タービンに蒸気を供給する第１の気水分離器及び第２の気水分離器を更に備え、
前記排ガスエコノマイザの前記一次熱回収部が、第１熱回収部と、前記第１熱回収部よりも下流側に位置する第２熱回収部とを有し、
前記第１熱回収部が、前記第１の気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記第１の気水分離器の循環水から蒸気を生成する第１の蒸発器を成し、
前記第２熱回収部が、前記第２の気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記第２の気水分離器の循環水から蒸気を生成する第２の蒸発器を成し、
前記二次熱回収部が、前記第２の気水分離器の前記循環水系統の一部を構成し、前記循環水を前記第２熱回収部への供給前に加熱する予熱器を成している請求項４に記載の廃熱回収システム。
【請求項６】
前記第１の気水分離器が高圧気水分離器であり、前記第１の蒸発器が高圧蒸気を生成する高圧蒸発器であり、前記第２の気水分離器が低圧気水分離器であり、前記第２の蒸発器が前記高圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を生成する低圧蒸発器である請求項５に記載の廃熱回収システム。
【請求項７】
エンジンへの掃気を冷却するエアクーラを更に備え、
前記エアクーラが、前記高圧気水分離器及び前記低圧気水分離器に水を供給するための給水系統に設けられ、前記エンジンの廃熱との熱交換により水を加熱する給水加熱器を成している請求項６に記載の廃熱回収システム。
【請求項８】
エンジンへの掃気を冷却するエアクーラを更に備え、
前記低圧気水分離器の循環水系統が、前記低圧気水分離器から前記二次熱回収部及び前記第２熱回収部を経由して前記低圧気水分離器に戻るラインと、前記低圧気水分離器から前記エアクーラを経由して前記低圧気水分離器に戻るラインとを備え、
前記エアクーラが、前記第２熱回収部が成す前記低圧蒸発器とは独立して、前記低圧気水分離器の循環水から前記高圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を生成する第２の低圧蒸発器を成している請求項６に記載の廃熱回収システム。
【請求項９】
前記第１の気水分離器が高圧気水分離器であり、前記第１の蒸発器が高圧蒸気を生成する高圧蒸発器であり、前記第２の気水分離器が中圧気水分離器であり、前記第２の蒸発器が前記高圧蒸気よりも低圧の中圧蒸気を生成する中圧蒸発器であり、
前記蒸気タービンに蒸気を供給する低圧気水分離器と、エンジンへの掃気を冷却するエアクーラとを更に備え、
前記エアクーラが、前記低圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記低圧気水分離器の循環水から前記中圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を生成する低圧蒸発器を成している請求項５に記載の廃熱回収システム。
【請求項１０】
前記蒸気タービンに蒸気を供給する高圧気水分離器、中圧気水分離器及び低圧気水分離器を更に備え、
前記排ガスエコノマイザの前記一次熱回収部が、第１熱回収部と、前記第１熱回収部よりも下流側に位置する第２熱回収部とを有し、
前記第１熱回収部が、前記高圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記高圧気水分離器の循環水から高圧蒸気を生成する高圧蒸発器を成し、
前記第２熱回収部が、前記中圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記中圧気水分離器の循環水から前記高圧蒸気よりも低圧の中圧蒸気を生成する中圧蒸発器を成し、
前記二次熱回収部が、前記低圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記低圧気水分離器の循環水から前記中圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を生成する低圧蒸発器を成している請求項４に記載の廃熱回収システム。
【請求項１１】
エンジンへの掃気を冷却するエアクーラを更に備え、
前記エアクーラが、前記高圧気水分離器、前記中圧気水分離器及び前記低圧気水分離器に水を供給するための給水系統に設けられ、前記エンジンの廃熱との熱交換により水を加熱する給水加熱器を成している請求項１０に記載の廃熱回収システム。
【請求項１２】
エンジンへの掃気を冷却するエアクーラを更に備え、
前記低圧気水分離器の循環水系統が、前記低圧気水分離器から前記二次熱回収部を経由して前記低圧気水分離器に戻るラインと、前記低圧気水分離器から前記エアクーラを経由して前記低圧気水分離器に戻るラインとを備え、
前記エアクーラが、前記二次熱回収部が成す前記低圧蒸発器とは独立して、前記低圧気水分離器の循環水から前記中圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を生成する第２の低圧蒸発器を成している請求項１０に記載の廃熱回収システム。
【請求項１３】
エンジンへの掃気を冷却するエアクーラを更に備え、
前記低圧気水分離器が、互いに独立した第１の低圧気水分離器及び第２の低圧気水分離器を含み、
前記二次熱回収部が、前記第１の低圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記第１の低圧気水分離器の循環水から低圧蒸気を生成する第１の低圧蒸発器を成し、
前記エアクーラが、前記第１の低圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記第２の低圧気水分離器の循環水から低圧蒸気を生成する第２の低圧蒸発器を成している請求項１０に記載の廃熱回収システム。
【請求項１４】
前記蒸気タービンの出力軸に接続された発電機と、
前記エンジンの排ガスにより回転駆動されるパワータービンと、
前記パワータービンの出力軸と前記発電機との間の動力伝達を断接するクラッチと、を更に備える請求項４乃至１３のいずれか１項に記載の廃熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排ガスの熱を回収する排ガスエコノマイザ及び廃熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンを搭載した船舶には、省エネルギー化のため廃熱回収システムが装備されることがある。このような廃熱回収システムとして、エンジンの排ガスの熱を排ガスエコノマイザで回収し、回収された熱で蒸気を生成し、生成された蒸気で蒸気タービンを駆動する構成としたものが知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
エンジンに使用される燃料に硫黄分が含まれていると、その硫黄分が燃焼によって硫酸ガスとなってエンジンから排出される。排ガスエコノマイザの加熱管の表面温度が硫酸の露点以下まで低下したときには、硫酸ガスが凝縮して硫酸となり、その凝縮量によっては排ガスエコノマイザの加熱管に硫酸腐食が発生してしまう。このため、排ガスエコノマイザを備える廃熱回収システムを提供するに際しては、硫酸腐食を防止すべく排ガスエコノマイザの出口温度が十分に高い温度に保たれるように、排ガスエコノマイザを設計することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２０８６０２号公報
【特許文献２】特開平５−６５８０４号公報
【特許文献３】特開平７−２１７８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、舶用ディーゼルエンジンの燃料には、輸送コストの抑制を図るべく、硫黄分が比較的多いものの廉価である残渣油（Ｃ重油）が使用されることが多い。これに対し、近年、舶用ディーゼルエンジンは、大気環境保護の観点から排ガス中の硫黄酸化物の低減を強く要請されており、現に、硫黄酸化物に関して特に厳しい排ガス規制を設定している海域（指定海域）が存在する。そこで、排ガス中の硫黄酸化物の低減のため、使用する燃料を、残渣油よりも硫黄分が少ない低硫黄燃料である留出油（Ａ重油）又は軽油へと転換していくことが求められている。
【０００６】
ただし、低硫黄燃料は残渣油よりも高価であって、航行に必要となる燃料量は膨大である。したがって、船舶の現実的な運用形態として、指定海域における航行時には低硫黄燃料を使用して、その他の海域における航行時には残渣油を使用する、すなわち、航行状況に応じて硫黄分の異なる複数種の燃料のうち一種を選択的に使用し、それにより指定海域における規制をクリアしつつも輸送コストの高騰の抑制を図ることが考えられる。
【０００７】
ここで、残渣油の使用を想定した場合には、硫酸腐食を防止するため、排ガスエコノマイザの出口温度を硫酸露点温度より十分高くすることが有効で安全な約１６０℃以上に保つことが必要かつ十分条件である。他方、低硫黄燃料の使用を想定した場合には、排ガスエコノマイザの出口温度をより低温になるまで熱回収しても、硫酸腐食を発生させないで済む。
【０００８】
すると、仮に、排ガスエコノマイザを低硫黄燃料の使用時に合わせて設計すれば、排ガスエコノマイザの出口温度が約１６０℃よりも低温となるため、残渣油の使用時には、硫酸腐食を防止することができなくなる。逆に、排ガスエコノマイザを残渣油の使用時に合わせて設計すれば、排ガスエコノマイザの出口温度が約１６０℃以上となるため、低硫黄燃料の使用時には、回収できたはずの熱が無駄に排出されることとなる。
【０００９】
そこで本発明は、硫黄分が異なる複数種の燃料のうち一種が選択的に使用されるような場合にあっても、エンジンの排ガスの熱を回収するにあたって、硫酸腐食の防止と熱回収量の増加とを両立させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成すべくなされたものであり、本発明に係る排ガスエコノマイザの熱回収ユニットは、エンジンの排ガスの熱を回収する一次熱回収部を有した排ガスエコノマイザに設けられる熱回収ユニットであって、前記排ガスエコノマイザの出口管から分岐する分岐管と、前記分岐管により導かれる排ガスの熱を回収する二次熱回収部と、前記排ガスエコノマイザの前記出口管に流入した排ガスを前記分岐管を通過させずに前記出口管より排出させる第１の状態と、前記分岐管を通過させて排出させる第２の状態とを切り換える切換え手段と、を備え、前記切換え手段は、前記エンジンが高硫黄燃料を使用しているときには前記第１の状態となり、前記エンジンが前記高硫黄燃料よりも硫黄分が少ない低硫黄燃料を使用しているときには前記第２の状態となるよう構成されている。
【００１１】
この構成によれば、切換え装置の作用により、残渣油等の高硫黄燃料の使用時には、一次熱回収部による熱回収後の排ガスが、分岐管に導かれずに出口管よりそのまま排出される。他方、低硫黄燃料の使用時には、一次熱回収部による熱回収後の排ガスが、出口管から分岐管に導かれて二次熱回収部により更に熱回収され、その後分岐管より排出される。つまり、留出油及び軽油等の低硫黄燃料の使用時にのみ、二次熱回収部により排ガスの熱が余分に回収される。このため、高硫黄燃料の使用時には、出口管の出口温度を比較的高温に保つことができ、それにより硫酸腐食を良好に防止することができる。低硫黄燃料の使用時には、二次熱回収部の熱回収により、熱が無駄に排出されるのを良好に防止し、排ガスの熱回収量を増加させることができる。
【００１２】
前記切換え手段は、前記出口管のうち前記分岐管との接続部分よりも下流側を開閉する第１ダンパと、前記分岐管のうち前記二次熱回収部よりも上流側を開閉する第２ダンパとを備え、前記第１の状態では、前記第１ダンパが前記出口管の開度を大きくし且つ前記第２ダンパが前記分岐管の開度を減じ、前記第２の状態では、前記第１ダンパが前記出口管の開度を減じ且つ前記第２ダンパが前記分岐管の開度を大きくしてもよい。これにより、上記作用を奏する切換え装置が好適に実現される。なお、「開度を大きくする」は、全開にするだけでなく全開付近の中間開度にすることを含み、「開度を減じる」は、全閉にするだけでなく全閉付近の中間開度にすることを含む。
【００１３】
本発明に係る排ガスエコノマイザは、エンジンの排ガスを導く入口管と、前記入口管により導かれた排ガスの熱を回収する一次熱回収部と、前記一次熱回収部による熱回収後の排ガスが流入する出口管と、前述した熱回収ユニットと、を備える。
【００１４】
また、本発明に係る廃熱回収システムは、前述した排ガスエコノマイザと、前記排ガスエコノマイザにより回収される排ガスの熱を熱源として生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、を備える。
【００１５】
これらの構成においても、前述した熱回収ユニットと同様、硫酸腐食を良好に防止することと、熱が無駄に排出されるのを良好に防止して排ガスの熱回収量を増加させることとを両立させることができる。また、回収した熱を利用して蒸気タービンを駆動することが可能となる。
【００１６】
前記蒸気タービンに蒸気を供給する第１の気水分離器及び第２の気水分離器を更に備え、前記排ガスエコノマイザの前記一次熱回収部が、第１熱回収部と、前記第１熱回収部よりも下流側に位置する第２熱回収部とを有し、前記第１熱回収部が、前記第１の気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記第１の気水分離器の循環水から蒸気を生成する第１の蒸発器を成し、前記第２熱回収部が、前記第２の気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記第２の気水分離器の循環水から蒸気を生成する第２の蒸発器を成し、前記二次熱回収部が、前記第２の気水分離器の前記循環水系統の一部を構成し、前記循環水を前記第２熱回収部への供給前に加熱する予熱器を成していてもよい。
【００１７】
前記第１の気水分離器が高圧気水分離器であり、前記第１の蒸発器が高圧蒸気を生成する高圧蒸発器であり、前記第２の気水分離器が低圧気水分離器であり、前記第２の蒸発器が前記高圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を生成する低圧蒸発器であってもよい。
【００１８】
エンジンへの掃気を冷却するエアクーラを更に備え、前記エアクーラが、前記高圧気水分離器及び前記低圧気水分離器に水を供給するための給水系統に設けられ、前記エンジンの廃熱との熱交換により水を加熱する給水加熱器を成していてもよい。
【００１９】
エンジンへの掃気を冷却するエアクーラを更に備え、前記低圧気水分離器の循環水系統が、前記低圧気水分離器から前記二次熱回収部及び前記第２熱回収部を経由して前記低圧気水分離器に戻るラインと、前記低圧気水分離器から前記エアクーラを経由して前記低圧気水分離器に戻るラインとを備え、前記エアクーラが、前記第２熱回収部が成す前記低圧蒸発器とは独立して、前記低圧気水分離器の循環水から前記高圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を生成する第２の低圧蒸発器を成していてもよい。
【００２０】
前記第１の気水分離器が高圧気水分離器であり、前記第１の蒸発器が高圧蒸気を生成する高圧蒸発器であり、前記第２の気水分離器が中圧気水分離器であり、前記第２の蒸発器が前記高圧蒸気よりも低圧の中圧蒸気を生成する中圧蒸発器であり、前記蒸気タービンに蒸気を供給する低圧気水分離器と、エンジンへの掃気を冷却するエアクーラとを更に備え、前記エアクーラが、前記低圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記低圧気水分離器の循環水から前記中圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を生成する低圧蒸発器を成していてもよい。
【００２１】
前記蒸気タービンに蒸気を供給する高圧気水分離器、中圧気水分離器及び低圧気水分離器を更に備え、前記排ガスエコノマイザの前記一次熱回収部が、第１熱回収部と、前記第１熱回収部よりも下流側に位置する第２熱回収部とを有し、前記第１熱回収部が、前記高圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記高圧気水分離器の循環水から高圧蒸気を生成する高圧蒸発器を成し、前記第２熱回収部が、前記中圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記中圧気水分離器の循環水から前記高圧蒸気よりも低圧の中圧蒸気を生成する中圧蒸発器を成し、前記二次熱回収部が、前記低圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記低圧気水分離器の循環水から前記中圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を生成する低圧蒸発器を成していてもよい。
【００２２】
エンジンへの掃気を冷却するエアクーラを更に備え、前記エアクーラが、前記高圧気水分離器、前記中圧気水分離器及び前記低圧気水分離器に水を供給するための給水系統に設けられ、前記エンジンの廃熱との熱交換により水を加熱する給水加熱器を成していてもよい。
【００２３】
エンジンへの掃気を冷却するエアクーラを更に備え、前記低圧気水分離器の循環水系統が、前記低圧気水分離器から前記二次熱回収部を経由して前記低圧気水分離器に戻るラインと、前記低圧気水分離器から前記エアクーラを経由して前記低圧気水分離器に戻るラインとを備え、前記エアクーラが、前記二次熱回収部が成す前記低圧蒸発器とは独立して、前記低圧気水分離器の循環水から前記中圧蒸気よりも低圧の低圧蒸気を生成する第２の低圧蒸発器を成していてもよい。
【００２４】
エンジンへの掃気を冷却するエアクーラを更に備え、前記低圧気水分離器が、互いに独立した第１の低圧気水分離器及び第２の低圧気水分離器を含み、前記二次熱回収部が、前記第１の低圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記第１の低圧気水分離器の循環水から低圧蒸気を生成する第１の低圧蒸発器を成し、前記エアクーラが、前記第１の低圧気水分離器の循環水系統の一部を構成し、前記第２の低圧気水分離器の循環水から低圧蒸気を生成する第２の低圧蒸発器を成していてもよい。
【００２５】
前記蒸気タービンの出力軸に接続された発電機と、前記エンジンの排ガスにより回転駆動されるパワータービンと、前記パワータービンの出力軸と前記発電機との間の動力伝達を断接するクラッチと、を更に備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
このように、本発明によれば、残渣油、留出油及び軽油といった硫黄分が異なる複数種の燃料のうち一種が選択的に使用されるような場合にあっても、エンジンの排ガスの熱を回収するにあたって、硫酸腐食の防止と熱回収量の増加とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る廃熱回収システムの系統図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る廃熱回収システムの系統図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る廃熱回収システムの系統図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る廃熱回収システムの系統図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る廃熱回収システムの系統図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る廃熱回収システムの系統図である。
【図７】本発明の第７実施形態に係る廃熱回収システムの系統図である。
【図８】本発明の第８実施形態に係る廃熱回収システムの系統図である。
【図９】本発明の実施形態に係る排ガスエコノマイザ及び熱回収ユニットの構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の複数の実施形態について説明する。なお、これら実施形態を順次説明するにあたって、既述している実施形態と同一の又は対応する要素には同一の符号を付して重複する詳細説明を省略する。
【００２９】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る廃熱回収システム１０１の系統図である。図１に示すように、廃熱回収システム１０１は、船舶に搭載された舶用ディーゼルエンジン１（以下、エンジン１と称す）の排ガスの熱を回収する排ガスエコノマイザ１０及び熱回収ユニット２０を備え、排ガスエコノマイザ１０及び熱回収ユニット２０により回収された熱で蒸気を生成し、その蒸気でターボ発電機２を駆動する。ターボ発電機２は、蒸気で回転駆動される多段式の蒸気タービン２ａの出力軸に交流発電機２ｂを接続してなる。エンジン１は、硫黄分が異なる複数種の燃料のうち一種を選択的に使用することができ、燃料の選択肢として、硫黄分が比較的多い高硫黄燃料である残渣油や、残渣油よりも硫黄分が少ない低硫黄燃料である留出油及び軽油等がある。
【００３０】
（排ガスエコノマイザ及び熱回収ユニット）
図９は、本発明の実施形態に係る排ガスエコノマイザ１０及び熱回収ユニット２０の構成を示す概念図である。図９に示すように、排ガスエコノマイザ１０は、排気管３を介してエンジン１に接続されている。排気管３には、排ガスエコノマイザ１０を迂回するバイパス管４が接続され、バイパス管４及び排ガスエコノマイザ１０の入口部はダンパ５，６により開閉される。以下、バイパス管４を閉じ且つ排ガスエコノマイザ１０の入口部を開いているものとして説明する。
【００３１】
排ガスエコノマイザ１０は、上流側から順に、入口管１１、第１熱回収部１２、中間管１３、第２熱回収部１４及び出口管１５を有している。入口管１１は、排気管３に接続され、エンジン１からの排ガスを第１熱回収部１２へと導く。中間管１３は、第１熱回収部１２による熱交換後の排ガスを第２熱回収部１４へと導く。出口管１５には、第２熱回収部１４による熱交換後の排ガスが流入する。
【００３２】
第１熱回収部１２及び第２熱回収部１４は、気水ドラム（気水分離器）の循環水を通流させる循環水系統の一部を構成する熱交換管１２Ａ，１４Ａをそれぞれ備えている。各熱交換管１２Ａ，１４Ａを通流する循環水は、排ガスとの熱交換により（すなわち、排ガスの熱を回収することにより）液体から蒸気となる。循環水は気水混合状態で気水ドラムへと戻される。逆に、排ガスは、第１熱回収部１２及び第２熱回収部１４での循環水との熱交換により降温する。
【００３３】
また、入口管１１内におけるダンパ６よりも下流側には、熱交換管１１Ａが設けられている。熱交換管１１Ａは、高圧ドラム４１からの高圧蒸気をターボ発電機２に供給する蒸気系統に並列接続されており、高圧蒸気を排ガスとの熱交換により更に加熱するスーパーヒーターとして機能する。高圧蒸気が熱交換管１１Ａを通流するときには、排ガスは、入口管１１を通過する過程においても降温することとなる。
【００３４】
排ガスエコノマイザ１０の出口部には、熱回収ユニット２０が付加されている。熱回収ユニット２０は、分岐管２１、二次熱回収部２２及び切換え手段２３を備えている。分岐管２１は、出口管１５に接続され、出口管１５から分岐するようにして延びている。つまり、排ガスエコノマイザ１０の出口部は、出口管１５の途中から出口管１５の下流部及び分岐管２１へと二股に分かれる構造を有しており、それにより出口管１５に流入した排ガスをそのまま出口管１５の出口より排出させることも、分岐管２１の出口より排出させることもできる。
【００３５】
二次熱回収部２２は、分岐管２１上に設けられている。分岐管２１は、第１熱回収部１２及び第２熱回収部１４で熱回収された後の排ガスが通過することとなるが、二次熱回収部２２は、この排ガスの熱を更に二次的に回収する。言い換えると、入口管１１内の熱交換管１１Ａ、第１熱回収部１２の熱交換管１２Ａ及び第２熱回収部１４の熱交換管１４Ａは、排ガスの熱を一次的に回収する排ガスエコノマイザ１０の一次熱回収部１６として機能する。
【００３６】
二次熱回収部２２は、気水ドラムの循環水を通流させる循環水系統の一部を構成する熱交換管２２Ａを備えている。熱交換管２２Ａを通流する循環水は、排ガスとの熱交換により（すなわち、排ガスの熱を回収することにより）昇温したり、液体から蒸気になる。二次熱回収部２２で排ガスと熱交換した循環水は、一次熱回収部１６又は気水ドラムへと送られる。逆に、分岐管２１を通過する排ガスは循環水との熱交換により更に降温する。
【００３７】
切換え手段２３は、出口管１５に流入した排ガスを、分岐管２１を通過させずに出口管１５からそのまま排出させる第１の状態と、分岐管２１を通過させて排出させる第２の状態とで切り換える。本実施形態の切換え手段２３は、出口管１５のうち分岐管２１との接続部分よりも下流側を開閉する第１ダンパ２４と、分岐管２１のうち二次熱回収部２２よりも上流側を開閉する第２ダンパ２５とを備えている。第１ダンパ２４及び第２ダンパ２５は、例えばバタフライ弁から成り、第１ダンパ２４及び第２ダンパ２５の動作は、制御器２６により電子的に制御される。
【００３８】
制御器２６は、エンジン１の燃料に残渣油等の高硫黄燃料が使用されているときには、切換え手段２３を第１の状態となるように制御する。つまり、出口管１５の開度が大きくなり且つ分岐管２１の開度が減じられるように第１ダンパ２４及び第２ダンパ２５が制御される。このとき、出口管１５の開度及び分岐管２１の開度は、出口管１５及び分岐管２１の間の流路抵抗の差分が分岐管２１に排ガスが導かれないようにするために十分に大きい値となるようにして設定され、極端な状況では、出口管１５が全開となり分岐管２１が全閉とされる。
【００３９】
これにより、エンジン１からの排ガスの熱を一次熱回収部１６により回収した後には、排ガスが出口管１５の出口より船外に排出されることとなる。そこで、一次熱回収部１６において回収される熱量は、高硫黄燃料を使用したときであっても硫酸腐食を防止するために出口管１５の出口温度が十分に高い温度（例えば１６０℃）に確保されるようにして、設定されている。
【００４０】
他方、エンジン１の燃料に留出油又は軽油等の低硫黄燃料が使用されているときには、切換え手段２３は第２の状態となるように制御される。つまり、出口管１５の開度が減じられ且つ分岐管２１の開度が大きくなるように第１ダンパ２４及び第２ダンパ２５が制御される。このときの出口管１５及び分岐管２１の開度についても、上記同様にして、出口管１５及び分岐管２１の流路抵抗の差分が分岐管２１に排ガスが流れるようにするために十分に大きい値となるようにして設定され、極端な状況では、出口管１５が全閉となり分岐管２１が全開となる。
【００４１】
これにより、エンジン１からの排ガスの熱は、一次熱回収部１６だけでなく二次熱回収部２２によっても回収され、排ガスはこの回収後に分岐管２１の出口より船外に排出されることとなる。
【００４２】
すると、分岐管２１の出口温度は、二次熱回収部２２で回収する熱量分だけ出口管１５の出口温度よりも低くなるが、低硫黄燃料の使用時には、高硫黄燃料の使用時よりも出口温度が低くなっても、硫酸腐食を発生させないで済む。そこで、二次熱回収部２２で回収される熱量は、低硫黄燃料を使用したときであっても硫酸腐食を防止するために分岐管２１の出口温度が十分に高い温度（例えば１２０〜１４０℃）に確保されるようにして、設定されている。
【００４３】
これにより、高硫黄燃料の使用時にも低硫黄燃料の使用時にも、硫酸腐食を良好に防止することができる。その上で、低硫黄燃料の使用時には、そのときに硫酸腐食を防止するために確保されるべき出口温度と、高硫黄燃料の使用時に硫酸腐食を防止するために確保されるべき出口温度との差分（例えば２０〜４０℃）に応じた熱量が回収される。したがって、高硫黄燃料の使用時だけでなく低硫黄燃料の使用時にも、硫酸腐食の防止を前提にして回収可能とされる熱量が余すことなく回収されるようになり、排ガスエコノマイザ１０及び廃熱回収システム１の効率が向上する。
【００４４】
なお、切換え手段２３が２つのダンパ２４，２５を備える場合を例示したが、切換え手段２３はこれに限られず適宜変更可能である。例えば、出口管１５の下流部の流路抵抗が分岐管２１の流路抵抗よりも十分に小さいときには、出口管１５の下流部のみにバタフライ弁等からなるダンパを設けてもよい。一次熱回収部１６は１若しくは２、又は４以上の熱回収部を備えていてもよく、二次熱回収部２２は２以上の熱回収部を備えていてもよい。使用燃料が高硫黄燃料であるか低硫黄燃料であるかを判断するための方法も特に限定はない。例えば、燃料の種類に応じて個別に燃料タンクを積載しているときには、どのタンクの燃料がエンジン１に供給されているのかを検知し、その検知結果に基づいて切換え手段２３を制御してもよい。また、エンジン１に供給されている燃料中の硫黄含有量を分析し、その分析結果に基づいて切換え手段２３を制御してもよい。なお、排ガスエコノマイザ１０及び熱回収ユニット２０で回収された熱を蒸気の生成以外の用途に利用してもよい。
【００４５】
（廃熱回収システム）
以下、図１に戻り、第１実施形態に係る廃熱回収システム１０１の構成を具体的に説明する。この廃熱回収システム１０１は、上記排ガスエコノマイザ１０及び熱回収ユニット２０、高圧ドラム（補助ボイラ又は高圧気水分離器）４１、低圧ドラム（低圧気水分離器）４２、復水器５１、給水系統６１、高圧循環水系統６２、蒸気系統６３、低圧循環水系統６４及び低圧混気系統６５を備えている。
【００４６】
蒸気タービン２ａの蒸気排出口には、タービン２ａ内を通過した蒸気を凝縮させる復水器５１が設けられている。復水器５１には、凝縮した水を各ドラム４１，４２に供給するための給水系統６１が接続されている。給水ポンプ６１Ｐが駆動されると、復水器５１で凝縮した水が、給水フィルタタンク５２を介し、エンジン１への掃気を冷却するエアクーラ５３へと供給され、エアクーラ５３内を通流する過程でエンジン１の廃熱との熱交換により加熱される。エアクーラ５３で加熱された水は、給水系統６１を介して各ドラム４１，４２に供給される。
【００４７】
高圧ドラム４１には高圧循環水系統６２が接続されており、給水系統６１を介して供給された水が、高圧循環水系統６２において循環水として循環する。高圧循環水系統６２は、高圧ドラム４１を第１熱回収部１２の熱交換管１２Ａ（図９参照）の一端に接続するライン６２Ａと、熱交換管１２Ａと、熱交換管１２Ａの他端を高圧ドラム４１に接続するライン６２Ｂとを有する。ライン６２Ａ上の循環ポンプ６２Ｐが駆動されると、循環水が高圧ドラム４１からライン６２Ａを介して熱交換管１２Ａへと供給され、熱交換管１２Ａを通流する過程で排ガスとの熱交換により高圧蒸気となる。高圧蒸気となった循環水は、ライン６２Ｂを介して高圧ドラム４１に戻る。
【００４８】
高圧ドラム４１には蒸気系統６３が接続されており、高圧ドラム４１に送られた高圧蒸気は、高圧ドラム４１内で液体の水と分離され、蒸気系統６３を介してターボ発電機２の蒸気タービン２ａに供給される。蒸気系統６３には前述した熱交換管１１Ａが並列接続されており、高圧ドラム４１から送り出された高圧蒸気は、熱交換管１１Ａを通流する過程で排ガスとの熱交換により更に加熱される。
【００４９】
また、低圧ドラム４２には低圧循環水系統６４が接続されており、給水系統６１を介して低圧ドラム４２に供給された水が、低圧循環水系統６４において循環水として循環する。低圧循環水系統６４は、低圧ドラム４２を二次熱回収部の熱交換管２２Ａ（図９参照）の一端に接続するライン６４Ａと、熱交換管２２Ａと、熱交換管２２Ａの他端を第２熱回収部１４の熱交換管１４Ａの（図９参照）一端に接続するライン６４Ｃと、熱交換管１４Ａと、熱交換管１４Ａの他端を低圧ドラム４２に接続するライン６４Ｂとを有する。ライン６４Ａ上の循環ポンプ６４Ｐが駆動されると、低圧ドラム４２内の循環水が、ライン６４Ａ、熱交換管２２Ａ、ライン６４Ｃ、熱交換管１４Ａ及びライン６４Ｂを順に通流して低圧ドラム４２に戻る。
【００５０】
高硫黄燃料の使用時には、排ガスが分岐管２１を通過しないため、循環水は、熱交換管２２Ａにおいて熱交換することなく熱交換管１４Ａへと供給され、熱交換管１４Ａを通流する過程で排ガスとの熱交換により低圧蒸気となり、低圧蒸気となった循環水が低圧ドラム４２に戻る。他方、低硫黄燃料の使用時には、排ガスが分岐管２１を通過するため、循環水は、熱交換管２２Ａを通流する過程で排ガスとの熱交換により加熱される。加熱された循環水は、熱交換管１４Ａを通流する過程で排ガスとの熱交換により低圧蒸気となり、低圧蒸気となった循環水が低圧ドラム４２に戻る。
【００５１】
低圧ドラム４２には低圧混気系統６５が接続されており、低圧ドラム４２に送られた低圧蒸気は、低圧ドラム４２内で液体の水と分離され、低圧混気系統６５を介してターボ発電機２の蒸気タービン２ａに供給される。
【００５２】
このように本実施形態においては、第１熱回収部１２が、高圧循環水系統６２の一部を構成する熱交換管１２Ａを備え、排ガスの熱を熱源として高圧ドラム４１の循環水から蒸気を生成する高圧蒸発器３１として機能する。第２熱回収部１４が、低圧循環水系統６４の一部を構成する熱交換管１４Ａを備え、排ガスの熱を熱源として低圧ドラム４２の循環水から蒸気を生成する低圧蒸発器３２として機能する。ターボ発電機２は、これら高圧蒸発器３１及び低圧蒸発器３２により生成される蒸気の供給を受けて駆動される構成となっており、発生可能動力を高めることができる。
【００５３】
そして、本実施形態においては、熱回収ユニット２０の二次熱回収部２２が、低圧循環水系統６４の一部を構成する熱交換管２２Ａを備え、排ガスの熱を熱源として低圧ドラム４２の循環水を低圧蒸発器３２への供給前に加熱しておく予熱器３３として機能する。このように、硫酸腐食を防止することを前提として回収可能な熱を利用し、循環水を加熱するようにしているため、廃熱回収システム１０１の回収可能熱量を増加させることができ、ターボ発電機２の発生可能動力を高めることができる。
【００５４】
また、本実施形態においては、エンジン１のエアクーラ５３が、給水を加熱する給水加熱器６１Ｑとして機能している。このようにエンジン１の廃熱までも回収しているため、廃熱回収システム１０１の回収可能熱量を更に増加させることができ、ターボ発電機２の発生可能動力を高めることができる。
【００５５】
なお、高圧ドラム４１及び低圧ドラム４２は、加熱器４１Ａ，４２Ａをそれぞれ有している。蒸気系統６３に高圧蒸気を取り出す蒸気取出口（図中の米印参照）を設け、蒸気取出口より取り出された高圧蒸気によって加熱器４１Ａ，４２Ａを駆動するように構成してもよい。これにより、ドラム４１，４２内の循環水を、循環水系統６２，６４に送り出す前に加熱器４１Ａ，４２Ａで加熱しておくことができる。
【００５６】
［第２実施形態］
図２は第２実施形態に係る廃熱回収システム１０２の系統図である。本実施形態に係る高圧ドラム４１、高圧循環水系統６２及び蒸気系統６３は第１実施形態と同様であり、第１熱回収部１２が上記同様の高圧蒸発器３１として機能する。低圧ドラム４２及び低圧混気系統６５も第１実施形態と同様である。本実施形態は、給水系統６１及び低圧循環水系統６４が変更されている点で第１実施形態と相違している。
【００５７】
図２に示すように、給水系統６１は、エアクーラ５３と分離されている。給水系統６１は、復水器５１を高圧ドラム４１に接続するライン６１Ａと、ライン６１Ａから分岐して低圧ドラム４２に接続されたライン６１Ｂとを有しており、給水フィルタタンク５２及び給水ポンプ６１Ｐが、ライン６１Ａ上であってライン６１Ｂとの分岐点よりも上流側に設けられている。また、ライン６１Ａ上であってライン６１Ｂとの分岐点よりも下流側に、エンジン１の冷却水を冷却する排エコ給水加熱器５４が設けられている。ライン６１Ａを通流する水は、エンジン１の冷却水から見れば冷媒となり、冷却水との熱交換により加熱される。
【００５８】
低圧ドラム４２には、復水器５１からの水が加熱されることなく供給される。低圧循環水系統６４は、第１実施形態と同様のライン６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ及び熱交換管１４Ａ，２２Ａを有する。つまり、本実施形態においても、第２熱回収部１４及び二次熱回収部２２が、上記同様の低圧蒸発器３２及び予熱器３３としてそれぞれ機能する。
【００５９】
低圧循環水系統６４は、更に、ライン６４Ａから分岐してエアクーラ５３の入口に接続されるライン６４Ｄと、エアクーラ５３の出口を低圧ドラム４２に接続するライン６４Ｅとを有する。ライン６４Ｄ上の循環ポンプ６４Ｑが駆動されると、循環水が低圧ドラム４２からライン６４Ｄを介してエアクーラ５３へと供給され、エアクーラ５３内を通流する過程でエンジン１の廃熱との熱交換により低圧蒸気となる。低圧蒸気となった循環水はライン６４Ｅを介して低圧ドラム４２に戻される。
【００６０】
このように本実施形態においては、排エコ給水加熱器５４が、エアクーラ５３に替わって給水加熱器６１Ｑとして機能しており、エアクーラ５３は、低圧循環水系統６４の一部を構成し、エンジン１の廃熱を熱源として低圧ドラム４２の循環水から蒸気を生成する第２の低圧蒸発器３４として機能する。このように、本実施形態に係る廃熱回収システム１０２は、エンジン１の掃気の熱をも回収するようにしているため、第１実施形態と比べて回収可能熱量を増加させることができ、ターボ発電機２の発生可能動力を高めることができる。
【００６１】
［第３実施形態］
図３は本発明の第３実施形態に係る廃熱回収システム１０３の系統図である。本実施形態に係る高圧ドラム４１、高圧循環水系統６２及び蒸気系統６３は第１及び第２実施形態と同様であり、第１熱回収部１２が上記同様の高圧蒸発器３１として機能する。また、低圧ドラム４２及び低圧混気系統６５も第１及び第２実施形態と同様である。本実施形態は、中圧ドラム４３（中圧気水分離器）、中圧循環水系統６６及び中圧混気系統６７が付加されている点、及び低圧循環水系統６４が変更されている点で第１及び第２実施形態と相違している。
【００６２】
図３に示すように、給水系統６１には、第１実施形態と同様にしてエアクーラ５３が設けられており、本実施形態においては、エアクーラ５３が給水加熱器６１Ｑとして機能する。エアクーラ５３で加熱された水は、給水系統６１を介し、高圧ドラム４１及び低圧ドラム４２とともに中圧ドラム４３にも供給される。
【００６３】
低圧循環水系統６４は、低圧ドラム４２を二次熱回収部２２の熱交換管２２Ａ（図９参照）の一端に接続するライン６４Ａと、熱交換管２２Ａと、熱交換管２２Ａの他端を低圧ドラム４２に接続するライン６４Ｆとを有する。ライン６４Ａ上の循環ポンプ６４Ｐが駆動されると、低圧ドラム４２内の循環水が、ライン６４Ａ、熱交換管２２Ａ及びライン６４Ｆを順に通流して低圧ドラム４２に戻る。
【００６４】
高硫黄燃料の使用時には、排ガスが分岐管２１を通過しないため、循環水は、熱交換管２２Ａにおいて熱交換することなく低圧ドラム４２に戻る。他方、低硫黄燃料の使用時には、排ガスが分岐管２１を通過するため、循環水は、熱交換管２２Ａを通流する過程で排ガスの熱との熱交換によって低圧蒸気となり、低圧蒸気となった循環水が低圧ドラム４２に戻る。よって、低圧ドラム４２は、低硫黄燃料の使用時にのみ、低圧混気系統６５を介して蒸気タービン２ａに蒸気を供給する。
【００６５】
中圧ドラム４３には中圧循環水系統６６が接続されており、給水系統６１を介して中圧ドラム４２内に供給された水が、中圧循環水系統６６において循環水として循環する。中圧循環水系統６６は、中圧ドラム４３を第２熱回収部１４の熱交換管１４Ａ（図９参照）の一端に接続するライン６６Ａと、熱交換管１４Ａと、熱交換管１４Ａの他端を中圧ドラム４３に接続するライン６６Ｂとを有する。ライン６６Ａ上の循環ポンプ６６Ｐが駆動されると、循環水が中圧ドラム４３からライン６６Ａを介して熱交換管１４Ａへと供給され、熱交換管１４Ａを通過する過程で排ガスとの熱交換により中圧蒸気となる。中圧蒸気となった循環水はライン６６Ｂを介して中圧ドラム４３に戻る。
【００６６】
中圧ドラム４３には中圧混気系統６７が接続されており、中圧ドラム４１に送られた中圧蒸気は、中圧ドラム４３内で液体の水と分離され、中圧混気系統６７を介してターボ発電機２の蒸気タービン２ａに供給される。
【００６７】
このように本実施形態においては、第２熱回収部１４が、中圧循環水系統６６の一部を構成する熱交換管１４Ａを備え、排ガスの熱を熱源として中圧ドラム４３の循環水から蒸気を生成する中圧蒸発器３５として機能する。また、熱回収ユニット２０の二次熱回収部が、低圧循環水系統６４の一部を構成する熱交換管２２Ａを備え、排ガスの熱を熱源として低圧ドラム４２の循環水から蒸気を生成する低圧蒸発器３６として機能し、この低圧蒸発器３６は中圧蒸発器３５とは独立している。ターボ発電機２は、高圧蒸発器３１とこれら中圧蒸発器３５及び低圧蒸発器３６により生成される蒸気の供給を受けて駆動される構成となっており、これにより発生可能動力を高めることができる。
【００６８】
なお、中圧ドラム４３にも、高圧ドラム４１及び低圧ドラム４２と同様の加熱器４３Ａが設けられていてもよい。これにより、中圧ドラム４３内の循環水を、中圧循環水系統６６に送り出す前に加熱器４３Ａで加熱しておくことができる。
【００６９】
［第４実施形態］
図４は本発明の第４実施形態に係る廃熱回収システム１０４の系統図である。本実施形態に係る高圧ドラム４１、高圧循環水系統６２及び蒸気系統６３は、第１〜３実施形態と同様であり、第１熱回収部１２が上記同様の高圧蒸発器３１として機能する。本実施形態に係る低圧ドラム４２、中圧ドラム４３、低圧混気系統６５及び中圧混気系統６７は、第３実施形態と同様である。本実施形態は、給水系統６１、低圧循環水系統６４及び中圧循環水系統６６が変更されている点で第１〜３実施形態と相違している。
【００７０】
図４に示すように、給水系統６１は、第２実施形態と同様にしてエアクーラ５３と分離され、復水器５１を高圧ドラム４１に接続するライン６１Ａ上に排エコ給水加熱器５４が設けられており、排エコ給水加熱器５４が給水加熱器６１Ｑとして機能する。加熱された水は、ライン６１Ａを介して高圧ドラム４１だけでなく中圧ドラム４３にも供給される。
【００７１】
低圧循環水系統６４は、低圧ドラム４２をエアクーラ５３の入口に接続するライン６４Ｄと、エアクーラ５３の出口を低圧ドラム４２に接続するライン６４Ｅとを有する。ライン６４Ｄ上の循環ポンプ６４Ｑが駆動されると、循環水が低圧ドラム４２からライン６４Ｄを介してエアクーラ５３へと供給され、エアクーラ５３内を通流する過程でエンジン１の廃熱との熱交換により低圧蒸気となる。低圧蒸気となった循環水はライン６４Ｅを介して低圧ドラム４２に戻される。
【００７２】
中圧循環水系統６６は、中圧ドラム４３を二次熱回収部２２の熱交換管２２Ａ（図９参照）の一端に接続するライン６６Ｃと、熱交換管２２Ａと、熱交換管２２Ａの他端を第２熱回収部１４の熱交換管１４Ａ（図９参照）の一端に接続するライン６６Ｄと、熱交換管１４Ａと、熱交換管１４Ａの他端を中圧ドラム４３に接続するライン６６Ｂとを有する。ライン６６Ｃ上の循環ポンプ６６Ｐが駆動されると、中圧ドラム４３内の循環水が、ライン６６Ｃ，熱交換管２２Ａ、ライン６６Ｄ，熱交換管１４Ａ及びライン６６Ｂを順に通流して中圧ドラム４３に戻る。
【００７３】
高硫黄燃料の使用時には、排ガスが分岐管２１を通過しないため、循環水は、熱交換管２２Ａにおいて熱交換することなく熱交換管１４Ａに供給され、熱交換管１４Ａを通流する過程で排ガスとの熱交換により中圧蒸気となり、中圧蒸気となった循環水が中圧ドラム４３に戻る。他方、低硫黄燃料の使用時には、排ガスが分岐管２１を通過するため、循環水は、熱交換管２２Ａを通流する過程で排ガスとの熱交換により加熱される。加熱された循環水は、熱交換管１４Ａを通流する過程で排ガスとの熱交換により中圧蒸気となり、中圧蒸気となった循環水が低圧ドラム４２に戻る。
【００７４】
このように本実施形態においては、低圧循環水系統６４が排ガスエコノマイザ１０及び熱回収ユニット２０に接続されておらず、エアクーラ５３が、単体で、エンジン１の廃熱を熱源として低圧ドラム４２の循環水から蒸気を生成する低圧蒸発器３４として機能する。これにより、高硫黄燃料の使用時にも低硫黄燃料の使用時にも、低圧ドラム４２からの蒸気を蒸気タービン２ａに供給することができる。
【００７５】
そして、本実施形態においては、第２熱回収部１４が、中圧循環水系統６６の一部を構成する熱交換管１４Ａを備え、排ガスの熱を熱源として中圧ドラム４３の循環水から蒸気を生成する中圧蒸発器３５として機能し、熱回収ユニット２０の二次熱回収部２２が、中圧循環水系統６６の一部を構成する熱交換管２２Ａを備え、排ガスの熱を熱源として中圧ドラム４２の循環水を中圧蒸発器３５への供給前に加熱しておく予熱器３３として機能する。
【００７６】
［第５実施形態］
図５は本発明の第５実施形態に係る廃熱回収システム１０５の系統図である。本実施形態に係る給水系統６１は第４実施形態と同様であり、排エコ給水加熱器５４が上記同様の給水加熱器６１Ｑとして機能する。本実施形態に係る高圧ドラム４１、高圧循環水系統６２及び蒸気系統６３は第１〜第４実施形態と同様であり、第１熱回収部１２が上記同様の高圧蒸発器３１として機能する。本実施形態に係る中圧ドラム４３、中圧循環水系統６６及び中圧混気系統６７は第３実施形態と同様であり、第２熱回収部１４は上記同様の中圧蒸発器３５として機能する。本実施形態に係る低圧ドラム４２及び低圧混気系統６５は第３及び第４実施形態と同様である。本実施形態は、低圧循環水系統６４が変更されている点で第１〜第４実施形態と相違している。
【００７７】
低圧循環水系統６４は、第３実施形態と同様にして、ライン６４Ａ，６４Ｆ及び熱交換管２２Ａ（図９参照）を有する。高硫黄燃料の使用時には、循環水が排ガスと熱交換することなく低圧ドラム４２に戻る。低硫黄燃料の使用時には、循環水が熱交換管２２Ａを通流する過程で排ガスとの熱交換により蒸気となり、蒸気となった循環水が低圧ドラム４２に戻る。
【００７８】
低圧循環水系統６４は、更に、第２実施形態と同様にして、ライン６４Ａから分岐してエアクーラ５３の入口に接続されるライン６４Ｄと、エアクーラ５３の出口を低圧ドラム４２に接続するライン６４Ｅとを有する。ライン６４Ｄ上の循環ポンプ６４Ｑが駆動されると、循環水が低圧ドラム４２からライン６４Ｄを介してエアクーラ５３へと供給され、エアクーラ５３内を通流する過程でエンジン１の廃熱との熱交換により蒸気となる。蒸気となった循環水はライン６４Ｅを介して低圧ドラム４２に戻る。
【００７９】
このように本実施形態においては、熱回収ユニット２０の二次熱回収部２２が、排ガスの熱を熱源として低圧ドラム４２の循環水から蒸気を生成する第１の低圧蒸発器３６として機能し、また、エアクーラ５３が、エンジン１の廃熱を熱源として低圧ドラム４２の循環水から蒸気を生成する第２の低圧蒸発器３４として機能する。
【００８０】
［第６実施形態］
図６は本発明の第６実施形態に係る廃熱回収システム１０６の系統図である。本実施形態に係る高圧ドラム４１、高圧循環水経路６２及び蒸気系統６３は第１〜第５実施形態と同様であり、第１熱回収部１２が上記同様の高圧蒸発器３１として機能する。中圧ドラム４３、中圧循環水経路６６及び中圧混気系統６７は第３実施形態と同様であり、第２熱回収部１２が中圧蒸発器３５として機能する。本実施形態は、第１低圧ドラム４２及び第２低圧ドラム４４の２つの低圧ドラムを備える点、第２低圧ドラム４４のための第２低圧循環水系統６８及び第２低圧混気系統６９が付加された点、及び給水系統６１が変更された点で第１〜第５実施形態と相違している。
【００８１】
図６に示すように、給水系統６１は、第４及び第５実施形態と同様にしてエアクーラ５３と分離され、ライン６１Ａ上に排エコ給水加熱器５４が設けられており、排エコ給水加熱器５４が上記同様の給水加熱器６１Ｑとして機能する。加熱された水は、高圧ドラム４１及び中圧ドラム４３に供給される。ライン６１Ａから分岐するライン６１Ｂは、第１低圧ドラム４２及び第２低圧ドラム４４に接続され、これらドラム４２，４４には、復水器５１で復水された水が排エコ給水加熱器５４で加熱されることなく供給される。
【００８２】
第１低圧ドラム４２に接続された第１低圧循環水系統６４は、第３実施形態に係る低圧循環水系統と同様である。つまり、第１低圧循環水系統６４は、第１低圧ドラム４２を二次熱回収部２２の熱交換管２２Ａの一端に接続するライン６４Ａと、熱交換管２２Ａと、熱交換管２２Ｂの他端を第１低圧ドラム４２に接続するライン６４Ｆとを有しており、ライン６４Ａ上の循環ポンプ６４Ｐが駆動されると、第１低圧ドラム４２内の循環水がライン６４Ａ、熱交換管２２Ａ及びライン６４Ｆを順に通流して第１低圧ドラム４２に戻る。高硫黄燃料の使用時には、循環水は排ガスとの熱交換をすることなく第１低圧ドラム４２に戻る。低硫黄燃料の使用時には、循環水は熱交換管２２Ａを通流する過程で排ガスの熱との熱交換によって蒸気となり、蒸気となった循環水が第１低圧ドラム４２に戻る。
【００８３】
第１低圧ドラム４２に接続された第１低圧混気系統６５は、第１〜第５実施形態に係る低圧混気系統と同様である。つまり、低硫黄燃料の使用時に第１低圧ドラム４２に送られてくる低圧蒸気は、第１低圧ドラム４２内で液体の水と分離され、第１低圧混気系統６５を介してターボ発電機２の蒸気タービン２ａに供給される。
【００８４】
第２低圧ドラム４４には第２低圧循環水系統６８が接続されており、給水系統６１のライン６１Ｂを介して供給された水が、第２低圧循環水系統６８において循環水として循環する。第２循環水系統６８は、第２低圧ドラム４４をエアクーラ５３の入口に接続するライン６８Ａと、エアクーラ５３の出口を第２低圧ドラム４４に接続するライン６８Ｂとを有する。ライン６８Ａ上の循環ポンプ６８Ｐが駆動されると、循環水が第２低圧ドラム４４からライン６８Ａを介してエアクーラ５３へと供給され、エアクーラ５３を通流スル過程でエンジン１の廃熱との熱交換によって低圧蒸気となり、低圧蒸気となった循環水はライン６８Ｂを介して第２低圧ドラム４４に戻る。
【００８５】
第２低圧ドラム４４には第２低圧混気系統６９が接続されており、第２低圧ドラム４４に送られた蒸気は、第２低圧ドラム４４内で液体の水と分離され、第２低圧混気系統６９に送り出される。第２低圧混気系統６９は第１低圧混気系統６７と接続されているため、第２低圧ドラム４４から送り出された低圧蒸気は、第１低圧ドラム４２から送り出された蒸気とともに蒸気タービン２ａに供給される。
【００８６】
このように本実施形態においては、熱回収ユニット２０の二次熱回収部２２が、排ガスの熱を熱源として第１低圧ドラム４２の循環水から蒸気を生成する第１の低圧蒸発器３６として機能し、また、エアクーラ５３が、エンジン１の廃熱を熱源として第２低圧ドラム４２の循環水から蒸気を生成する第２の低圧蒸発器３４として機能する。
【００８７】
２個の低圧ドラムを設け、そのうちの第１低圧ドラム４２の循環水から蒸気を生成するのを二次熱回収部２２のみとしているため、熱回収ユニット２０と第１低圧ドラム４２とを互いに近くに配置することができる。すると、例えば熱回収ユニット２０と第１低圧ドラム４２とをパッケージ化して船舶の煙突内に纏めて収納することが可能となるなど、廃熱回収システムのレイアウト自由度を高めることができる。
【００８８】
なお、第１低圧ドラム４２及び第２低圧ドラム４４にも、高圧ドラム４１と同様の加熱器４２Ａ，４４Ａが設けられていてもよい。これにより、第１低圧ドラム４２及び第２低圧ドラム４４内の循環水を、第１低圧循環水系統６４及び第２低圧循環水系統６８にそれぞれ送り出す前に加熱器４２Ａ，４４Ａで加熱しておくことができる。
【００８９】
［第７実施形態］
図７は本発明の第７実施形態に係る廃熱回収システム１０７の系統図である。本実施形態は、第２実施形態に係る廃熱回収システム１０２と対比して、パワータービン７１が付加されている点で相違する。
【００９０】
図７に示すように、エンジン１の排気管２には、排気導入管７３が接続されており、排気導入管７３により導かれた排ガスによりパワータービン７１が回転駆動される。パワータービン７１の出力軸は、クラッチ７２を介してターボ発電機２の交流発電機２ｂに接続されており、クラッチ７２が締結状態となっているときには、パワータービン７１が発生する動力でターボ発電機２の交流発電機２ｂが駆動される。パワータービン７１のガス排出口には排気導出管７４が接続されており、パワータービン７１を通過したガスは排気導出管７４を介して排気管３に戻る。このように、廃熱回収システム１０７がパワータービン７１を備えている場合には、パワータービン７１を備えていない第２実施形態に係る廃熱回収システム１０２と比べて、ターボ発電機２の発生可能動力を飛躍的に高めることができる。
【００９１】
［第８実施形態］
図８は本発明の第８実施形態に係る廃熱回収システム１０８の系統図である。本実施形態に係る廃熱回収システム１０８は、第５実施形態に係る廃熱回収システム１０５に、第７実施形態に係るパワータービン７１、クラッチ７２、排気導入管７３及び排気導出管７４を適用したものとなっている。この場合においても、パワータービン７１を備えていない第５実施形態に係る廃熱回収システム１０５と比べて、ターボ発電機２の発生可能動力を飛躍的に高めることができる。
【００９２】
これまで本発明に係る実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば、第７及び第８実施形態に係るパワータービン７１は、第１、第３、第４及び第６実施形態に係る廃熱回収システム１０１，１０３，１０４，１０６に適用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、硫黄分が異なる複数種の燃料を選択的に利用し得るエンジンの排ガスの熱を回収するにあたり、硫酸腐食の防止と熱回収量の増加とを両立することができるという作用効果を奏し、舶用ディーゼルエンジンの廃熱回収システムに適用すると、排ガス規制のクリアと輸送コストの高騰抑制とを同時に達成したうえで、さらに硫酸腐食の防止及び熱回収量の増加も達成することができるので、非常に有益となる。
【符号の説明】
【００９４】
１０１〜１０８  廃熱回収システム
１  舶用ディーゼルエンジン
２  ターボ発電機
２ａ  蒸気タービン
３  排気管
１０  排ガスエコノマイザ
１１  入口管
１１Ａ  熱交換管
１２  第１熱回収部
１２Ａ  熱交換管
１３  中間管
１４  第２熱回収部
１４Ａ  熱交換管
１５  出口管
１６  一次熱回収部
２０  熱回収ユニット
２１  分岐管
２２  二次熱回収部
２２Ａ  熱交換管
２３  切換え手段
２４  第１ダンパ
２５  第２ダンパ
２６  制御器
３１  高圧蒸発器
３２  低圧蒸発器
３３  予熱器
３４  （第２）低圧蒸発器
３５  中圧蒸発器
３６  （第１）低圧蒸発器
４１  高圧ドラム
４２  （第１）低圧ドラム
４３  中圧ドラム
４４  第２低圧ドラム
５１  復水器
５３  エアクーラ
５４  排エコ給水加熱器
６１  給水系統
６１Ｑ  給水加熱器
６２  高圧循環水系統
６３  蒸気系統
６４  （第１）低圧循環水系統
６５  （第１）低圧混気系統
６６  中圧循環水系統
６７  中圧混気系統
６８  第２低圧循環水系統
６９  第２低圧混気系統
７１  パワータービン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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