(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
舶用主機から導かれる排ガス流れの上流側から下流側に向かって第１蒸気発生器および第２蒸気発生器が配置された排ガスエコノマイザと、
第１火炉および第１蒸気ドラムを有する第１ドラムボイラと、
第２火炉および第２蒸気ドラムを有する第２ドラムボイラと、
前記第１蒸気発生器の汽水分離器として前記第１蒸気ドラムを用いるように接続された第１循環流路と、
前記第２蒸気発生器の汽水分離器として前記第２蒸気ドラムを用いるように接続された第２循環流路と、
を備え、
前記第１循環流路および前記第２循環流路の流れを制御する制御部を備え、
該制御部は、前記排ガスエコノマイザの使用時に前記第１循環流路および前記第２循環流路を流通状態とし、前記排ガスエコノマイザの非使用時に前記第１循環流路および前記第２循環流路を非流通状態とし、
前記第１蒸気発生器の汽水分離器として前記第２蒸気ドラムを用いるように接続された第３循環流路を備え、
前記制御部は、前記第１循環流路を非流通状態とし、前記第３循環流路を流通状態とするとともに、船内の需要蒸気量や圧力が不足する場合には、前記第２火炉を用いて追い焚きを行うことを特徴とする記載の排熱回収システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１蒸気ドラムから得られる蒸気の発生量又は圧力が所定値以下に低下した場合に、前記第１火炉に設けられた第１バーナを着火することを特徴とする請求項１に記載の排熱回収システム。
【請求項３】
前記第１蒸気ドラムから蒸気を出力する第１蒸気出力配管、及び／又は、前記第２蒸気ドラムから蒸気を出力する第２蒸気出力配管には、減圧弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱回収システム。
【請求項４】
舶用主機と、
該舶用主機からの排ガスから排熱回収する請求項１から３のいずれかに記載された排熱回収システムと、
を備えていることを特徴とする船舶。
【請求項５】
舶用主機から導かれる排ガス流れの上流側から下流側に向かって第１蒸気発生器および第２蒸気発生器が配置された排ガスエコノマイザと、
第１火炉および第１蒸気ドラムを有する第１ドラムボイラと、
第２火炉および第２蒸気ドラムを有する第２ドラムボイラと、
前記第１蒸気発生器の汽水分離器として前記第１蒸気ドラムを用いるように接続された第１循環流路と、
前記第２蒸気発生器の汽水分離器として前記第２蒸気ドラムを用いるように接続された第２循環流路と、
を備えている排熱回収システムの排熱回収方法であって、
前記第１循環流路および前記第２循環流路の流れを制御する制御部を備え、
該制御部は、前記排ガスエコノマイザの使用時に前記第１循環流路および前記第２循環流路を流通状態とし、前記排ガスエコノマイザの非使用時に前記第１循環流路および前記第２循環流路を非流通状態とし、
前記第１蒸気発生器の汽水分離器として前記第２蒸気ドラムを用いるように接続された第３循環流路を備え、
前記制御部は、前記第１循環流路を非流通状態とし、前記第３循環流路を流通状態とするとともに、船内の需要蒸気量や圧力が不足する場合には、前記第２火炉を用いて追い焚きを行うことを特徴とする排熱回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル主機等の舶用主機から導かれる排ガスから排熱回収する排ガスエコノマイザを備えた排熱回収システム及びこれを備えた船舶ならびに排熱回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、船舶の推進用に大型ディーゼルエンジン（舶用主機）を用いたシステムでは、ディーゼルエンジンから排出される排ガスの熱エネルギーを排ガスエコノマイザで熱回収して蒸気を生成し、船内の雑用蒸気や発電等に用いる排熱回収システムが知られている。このように、船舶駆動のために投入したエネルギーを大気に放出せずに回収することによって船舶のエネルギー効率の向上を図っている。
しかし、近年の技術開発によってディーゼルエンジンの熱効率は年々改善されているため、排ガスエコノマイザで排ガスから熱回収できる熱量が減少してきている。このような少ない排熱量の下で熱回収しようとする場合に、排ガスエコノマイザの蒸気発生部を高圧部と低圧部に分けて低温（低圧）まで熱回収しようとする場合がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５７−４９７０４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、特許文献１では、高圧の蒸気発生部に加えて低圧の蒸気発生部を追設しようとする場合、低圧の蒸気発生部に対して、新たに低圧汽水分離器（同文献の第２図の符号２Ａ参照）を設置する必要がある。これでは、低圧汽水分離器のコストおよび設置スペースが必要となり、コスト低減の妨げとなるとともに、設置スペースの確保が問題となっていた。
【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、排ガスエコノマイザの低圧蒸気発生器に用いる汽水分離器を導入する際に、コスト低減が可能で設置スペースの確保が不要とされた排熱回収システム及びこれを備えた船舶ならびに排熱回収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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の排熱回収システム及びこれを備えた船舶ならびに排熱回収方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる排熱回収システムは、舶用主機から導かれる排ガス流れの上流側から下流側に向かって第１蒸気発生器および第２蒸気発生器が配置された排ガスエコノマイザと、第１火炉および第１蒸気ドラムを有する第１ドラムボイラと、第２火炉および第２蒸気ドラムを有する第２ドラムボイラと、前記第１蒸気発生器の汽水分離器として前記第１蒸気ドラムを用いるように接続された第１循環流路と、前記第２蒸気発生器の汽水分離器として前記第２蒸気ドラムを用いるように接続された第２循環流路とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
舶用主機からの排ガスが導かれる第１蒸気発生器および第２蒸気発生器から排熱が回収される。排ガス流れ上流側に第１蒸気発生器が設けられ、第１蒸気発生器の排ガス流れ下流側に第２蒸気発生器が設けられているので、第１蒸気発生器では、第２蒸気発生器よりも高圧の水蒸気が得られる。
第１蒸気発生器で生成された水蒸気は、第１循環流路を介して第１ドラムボイラの第１蒸気ドラムへと導かれる。第１蒸気ドラムは、汽水分離器として用いられ、水蒸気と水が分離される。第１蒸気ドラムにて分離された水は、第１循環流路を介して第１蒸気発生器へ戻される。
第２蒸気発生器で生成された水蒸気は、第２循環流路を介して第２ドラムボイラの第２蒸気ドラムへと導かれる。第２蒸気ドラムは、汽水分離器として用いられ、水蒸気と水が分離される。第２蒸気ドラムにて分離された水は、第２循環流路を介して第２蒸気発生器へ戻される。
このように、本発明者等は、鋭意検討した結果、船舶には冗長性や必要能力の確保のためにいわゆる補助ボイラとされたドラムボイラが複数設置されている点に着目した。一般に、船舶に用いられる補助ボイラは、航行中や停泊中に船内で必要とされる船体雑用蒸気等を生成するために用いられる。また、船舶がオイルタンカーとされた場合、目的地にてオイルの荷揚げ及び荷下ろしするためにカーゴオイルポンプの駆動が必要となる。このカーゴオイルポンプは、タービン（カーゴオイルポンプタービン）を備えており、蒸気によってタービンが駆動されるようになっている。このカーゴオイルポンプタービンを駆動する蒸気は、停泊中は主機が停止されており排ガスエコノマイザにて蒸気を生成することができないため、補助ボイラによって賄われるようになっている。
そこで、本発明では、第２蒸気発生器の汽水分離器として第２ドラムボイラの第２蒸気ドラムを用いることとした。これにより、第２蒸気発生器のための汽水分離器を別途設置する必要がなく、別途汽水分離器を設置する為のコストを削減でき、省スペースを実現することができる。
また、補助ボイラは、航行中に停止されている間、ボイラ水中の溶存酸素を減らしてボイラ内部の腐食を防止するため、ボイラドラム内のボイラ水を蒸気によって加熱する暖機運転を行う必要がある。本発明では、航行中すなわち排ガスエコノマイザの運転中にも補助ボイラを使用することになるので、補助ボイラを加熱する暖気運転ための蒸気を新たに生成する必要がなく、必要蒸気量を減らすことができ、エネルギー効率を向上させることができる。
【０００８】
さらに、本発明の排熱回収システムでは、前記第１循環流路および前記第２循環流路の流れを制御する制御部を備え、該制御部は、前記排ガスエコノマイザの使用時に前記第１循環流路および前記第２循環流路を流通状態とし、前記排ガスエコノマイザの非使用時に前記第１循環流路および前記第２循環流路を非流通状態とすることを特徴とする。
【０００９】
船舶の航行中は舶用主機が起動されているので、排ガスエコノマイザでの排熱回収が可能となる。したがって、排ガスエコノマイザの使用時には、制御部により、第１循環流路および第２循環流路を流通状態とする。
一方、船舶が停泊しているときは舶用主機が停止されているか、舶用主機の負荷が極めて小さいので、排ガスエコノマイザでの排熱回収は行わない。したがって、排ガスエコノマイザの非使用時には、制御部により、第１循環流路および第２循環流路を非流通状態とする。
排ガスエコノマイザの非使用時に船内蒸気が必要とされる場合には、第１ドラムボイラ及び／又は第２ドラムボイラの火炉にて燃焼を行い、第１蒸気ドラム及び／又は第２蒸気ドラムにて蒸気の生成が行われる。
制御部による第１循環流路および第２循環流路の流れの制御は、典型的にはポンプの発停や弁の開閉によって行われる。
【００１０】
さらに、本発明の排熱回収システムでは、前記第１蒸気発生器の汽水分離器として前記第２蒸気ドラムを用いるように接続された第３循環流路を備え、前記制御部は、前記第１循環流路を非流通状態とし、前記第３循環流路を流通状態とするとともに、船内の需要蒸気量や圧力が不足する場合には、前記第２火炉を用いて追い焚きを行うことを特徴とする。
【００１１】
第１蒸気発生器の汽水分離器として第２蒸気ドラムを用いるように接続された第３循環流路が設けられているので、第２蒸気ドラムを第１蒸気発生器の汽水分離器として用いることができる。これにより、例えば第１ドラムボイラが故障して第１蒸気ドラムが使用できない状態に陥ったとしても、第１蒸気ドラムに代えて第２蒸気ドラムを使用することができ継続して排熱回収を行うことができる。
制御部は、第１蒸気ドラムが使用できない状態を検出できるセンサ等の使用不可能状態を知らせる信号を受け取り、第１循環流路を非流通状態として、第３循環流路を流通状態とする制御を行う。
【００１２】
さらに、本発明の排熱回収システムでは、前記制御部は、前記第１蒸気ドラムから得られる蒸気の発生量又は圧力が所定値以下に低下した場合に、前記第１火炉に設けられた第１バーナを着火することを特徴とする。
【００１３】
第１蒸気ドラムから得られる蒸気の発生量又は圧力が所定値以下になると、船内の蒸気需要量を賄うことができなくなるおそれがある。そこで、制御部により、第１火炉に設けられた第１バーナを着火し、第１蒸気ドラムにて生成される蒸気の発生量ないし圧力を増加させることとする。
第１蒸気ドラムから得られる蒸気の発生量又は圧力が所定位置以下になる場合は、具体的には、舶用主機の負荷が低下した場合（例えば舶用主機の出力が定格（１００％）の２５％以下となった場合）とされる。
【００１４】
さらに、本発明の排熱回収システムでは、前記第１蒸気ドラムから蒸気を出力する第１蒸気出力配管、及び／又は、前記第２蒸気ドラムから蒸気を出力する第２蒸気出力配管には、減圧弁が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
第１蒸気出力配管及び／又は第２蒸気出力配管に減圧弁を設けることにより、蒸気ドラムにて発生した蒸気の圧力を低下させることができる。これにより、船内雑用蒸気など比較的低圧の蒸気を利用する需要先に、低圧蒸気を供給することができる。
【００１６】
また、本発明の船舶は、舶用主機と、該舶用主機からの排ガスから排熱回収する請求項１から５のいずれかに記載された排熱回収システムとを備えていることを特徴とする。
【００１７】
上記のいずれかの排熱回収システムを備えているので、エネルギー効率の優れた船舶を提供することができる。
【００１８】
また、本発明の排熱回収方法は、舶用主機から導かれる排ガス流れの上流側から下流側に向かって第１蒸気発生器および第２蒸気発生器が配置された排ガスエコノマイザと、第１火炉および第１蒸気ドラムを有する第１ドラムボイラと、第２火炉および第２蒸気ドラムを有する第２ドラムボイラと、前記第１蒸気発生器の汽水分離器として前記第１蒸気ドラムを用いるように接続された第１循環流路と、前記第２蒸気発生器の汽水分離器として前記第２蒸気ドラムを用いるように接続された第２循環流路と、備えている排熱回収システムの排熱回収方法であって、前記第１循環流路および前記第２循環流路の流れを制御する制御部を備え、該制御部は、前記排ガスエコノマイザの使用時に前記第１循環流路および前記第２循環流路を流通状態とし、前記排ガスエコノマイザの非使用時に前記第１循環流路および前記第２循環流路を非流通状態とし、前記第１蒸気発生器の汽水分離器として前記第２蒸気ドラムを用いるように接続された第３循環流路を備え、前記制御部は、前記第１循環流路を非流通状態とし、前記第３循環流路を流通状態とするとともに、船内の需要蒸気量や圧力が不足する場合には、前記第２火炉を用いて追い焚きを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
排ガスエコノマイザの低圧蒸気発生器に用いる汽水分離器を導入する際に、コスト低減が可能で設置スペースの確保が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の参考実施形態にかかる排熱回収システムを示した概略構成図である。
【図２】参考例としての排熱回収システムを示した概略構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる排熱回収システムを示した概略構成図である。
【図４】図３に示した排熱回収システムの動作状態を示した概略構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる排熱回収システムを示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［参考実施形態］
以下、本発明の参考実施形態について、図１を用いて説明する。
図１に示されているように、船舶に設置された排熱回収システム１は、図示しないディーゼル主機（舶用主機）と、ディーゼル主機から排出される排ガスが保有する熱を回収する排ガスエコノマイザ３と、２台の補助ボイラ５ａ，５ｂとを備えている。
【００２２】
本実施形態の船舶は、オイルタンカーとされており、オイルの搬入及び搬出を行うカーゴオイルポンプ（Cargo Oil Pump）を備えている。カーゴオイルポンプは、蒸気によって駆動されるカーゴオイルポンプタービンを備えている。カーゴオイルポンプタービンの駆動源となる蒸気は、２台の補助ボイラ５ａ，５ｂによって生成される。
【００２３】
ディーゼル主機は、例えば定格にて２００ｒｐｍ以下で運転される低速２ストローク１サイクルのユニフロー掃気方式とされ、船舶推進用のプロペラ（図示せず）を駆動する。ディーゼル主機から排ガスエコノマイザ３へ導かれる排ガスは、例えば５０％負荷（定格１００％負荷）の場合、約２１０℃とされる。
【００２４】
排ガスエコノマイザ３には、排ガス流れの上流側から下流側に向かって高圧蒸気発生器３ａ（第１蒸気発生器）および低圧蒸気発生器（第２蒸気発生器）３ｂが配置されている。高圧蒸気発生器３ａ及び低圧蒸気発生器３ｂは、煙道内を下から上に向かって順番に据え付けられた伝熱管群とされている。煙道内には、ディーゼル主機側から導かれた高温の排ガスが流れるようになっており、煙道内を流れた後、排ガスは、下流側に接続された煙突（図示せず）を経て大気に放出される。排ガスの排ガスエコノマイザ出口温度は、排ガスエコノマイザ３の入口温度を約２１０℃とした場合、約１７０℃とされる。
高圧蒸気発生器３ａは、排熱回収前の給水（約８０℃）が導かれる入口ヘッダ３ａ１と、排熱回収後の蒸気が導かれる出口ヘッダ３ａ２とを備えている。出口ヘッダ３ａ２から導かれる蒸気は、例えば１７０℃、７ｂａｒ（ゲージ圧）とされる。
低圧蒸気発生器３ｂは、排熱回収前の給水（約８０℃）が導かれる入口ヘッダ３ｂ１と、排熱回収後の蒸気が導かれる出口ヘッダ３ｂ２とを備えている。出口ヘッダ３ｂ２から導かれる蒸気は、例えば１４４℃、３ｂａｒ（ゲージ圧）とされる。
【００２５】
第１補助ボイラ５ａは、第１火炉５ａ１と、上方に配置された第１蒸気ドラム５ａ２と、下方に配置された第１水ドラム５ａ３とを備えている。第１火炉５ａ１は、バーナ（図示せず）を備えており、第１火炉５ａ１内で燃焼を行う。
第１火炉５ａ１にてバーナが着火され、ボイラ内で給水が加熱されると、水が下方の第１水ドラム５ａ３から上方の第１蒸気ドラム５ａ２へと上昇し、気液が第１蒸気ドラム５ａ２にて分離される。このように、第１補助ボイラ５ａは、本来は、自然循環型のドラムボイラとされている。ただし、船舶の航行中は、自然循環型ドラムボイラとしての使用が行われず、第１蒸気ドラム５ａ２が高圧蒸気発生器３ａの汽水分離器として用いられるようになっている。
図示しない給水源から給水を供給する第１給水配管５ａ４が、第１蒸気ドラム５ａ２に接続されている。また、第１蒸気ドラム５ａ２には、高圧蒸気発生器３ａの入口ヘッダ３ａ１へと給水する第１循環水配管５ａ６が接続されている。第１循環水配管５ａ６には、第１循環水ポンプ５ａ７が設けられている。第１循環水ポンプ５ａ７は、図示しない制御部の指令によって発停が行われる。高圧蒸気発生器３ａの出口ヘッダ３ａ２と第１蒸気ドラム５ａ２との間には、第１汽水混合配管５ａ８が設けられている。上述の第１循環水配管５ａ６及び第１汽水混合配管５ａ８によって、第１蒸気ドラム５ａ２と高圧蒸気発生器３ａとの間で水及び蒸気が循環する第１循環流路が形成されている。
第１蒸気ドラム５ａ２にて汽水分離された後の蒸気は、第１蒸気出力配管５ａ９を通り、高圧蒸気の需要先へと供給される。高圧蒸気の需要先としては、例えば、ディーゼル主機の燃料である重油を温めるオイルヒーティング装置が挙げられる。
【００２６】
第２補助ボイラ５ｂは、第１補助ボイラ５ａと同等の容量を有し、第１補助ボイラ５ａと同様に、第２火炉５ｂ１と、上方に配置された第２蒸気ドラム５ｂ２と、下方に配置された第２水ドラム５ｂ３とを備えている。第２火炉５ｂ１は、バーナ（図示せず）を備えており、第２火炉５ｂ１内で燃焼を行う。
第２火炉５ｂ１にてバーナが着火され、ボイラ内で給水が加熱されると、水が下方の第２水ドラム５ｂ３から上方の第２蒸気ドラム５ｂ２へと上昇し、気液が第２蒸気ドラム５ｂ２にて分離される。このように、第２補助ボイラ５ｂは、本来は、自然循環型のドラムボイラとされている。ただし、船舶の航行中は、自然循環型ドラムボイラとしての使用が行われず、第２蒸気ドラム５ｂ２が低圧蒸気発生器３ｂの汽水分離器として用いられるようになっている。
図示しない給水源から給水を供給する第２給水配管５ｂ４が、第２蒸気ドラム５ｂ２に接続されている。また、第２蒸気ドラム５ｂ２には、低圧蒸気発生器３ｂの入口ヘッダ３ｂ１へと給水する第２循環水配管５ｂ６が接続されている。第２循環水配管５ｂ６には、第２循環水ポンプ５ｂ７が設けられている。第２循環水ポンプ５ｂ７は、図示しない制御部の指令によって発停が行われる。低圧蒸気発生器３ｂの出口ヘッダ３ｂ２と第２蒸気ドラム５ｂ２との間には、第２汽水混合配管５ｂ８が設けられている。上述の第２循環水配管５ｂ６及び第２汽水混合配管５ｂ８によって、第２蒸気ドラム５ｂ２と低圧蒸気発生器３ｂとの間で水及び蒸気が循環する第２循環流路が形成されている。
第２蒸気ドラム５ｂ２にて汽水分離された後の蒸気は、第２蒸気出力配管５ｂ９を通り、低圧蒸気の需要先へと供給される。低圧蒸気は、例えば、船内雑用蒸気として用いられる。
【００２７】
制御部は、船舶の運航状況に応じて、補助ボイラ５ａ，５ｂを本来の自然循環型ドラムボイラとして使用するか、又は、各補助ボイラ５ａ，５ｂの自然循環型ドラムボイラとしての運転を停止して、各蒸気ドラム５ａ３，５ｂ３を各蒸気発生器３ａ，３ｂの汽水分離器として使用するかを切り替える。制御部は、例えば、ＰＬＣ（Programmable  Logic  Controller）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。
【００２８】
次に、上記構成の排熱回収システム１の動作について説明する。
［停泊時］
船舶の停泊時には、ディーゼル主機は停止されており、排ガスエコノマイザ３での蒸気生成は行われない。しかし、停泊時には、オイルの搬入又は搬出のため、カーゴオイルポンプを駆動するための高圧蒸気が必要となる。そこで、制御部の指令により、第１補助ボイラ５ａ及び第２補助ボイラ５ｂは、自然循環型ドラムボイラとして動作するように制御される。具体的には、各補助ボイラ５ａ，５ｂの各バーナに着火し、各火炉５ａ１，５ｂ１で給水を加熱して蒸気を生成する。
各補助ボイラ５ａ，５ｂの容量は同等とされているので、それぞれの蒸気出力配管５ａ９，５ｂ９から出力された高圧蒸気は、合流した後にカーゴオイルポンプタービンへと導かれて該タービンを駆動する。
【００２９】
［航行時］
船舶の航行時には、オイルの搬入及び搬出が行われないので、各補助ボイラ５ａ，５ｂにて高圧蒸気を生成する必要がない。したがって、制御部の指令により、各補助ボイラ５ａ，５ｂの各バーナの着火が停止される。
一方、船舶の航行時にはディーゼル主機が起動しているので、排ガスエコノマイザ３での蒸気生成が可能となる。この場合には、制御部の指令により、第１補助ボイラ５ａの第１蒸気ドラム５ａ２を高圧蒸気発生器３ａの汽水分離器として用い、かつ、第２補助ボイラ５ｂの第２蒸気ドラム５ｂ２を低圧蒸気発生器３ｂの汽水分離器として用いるように切り替える。具体的には、第１給水配管５ａ４及び第２給水配管５ｂ４から第１蒸気ドラム５ａ２及び第２蒸気ドラム５ｂ２へと給水を行うとともに、第１循環水ポンプ５ａ７及び第２循環水ポンプ５ｂ７を起動する。これにより、高圧蒸気発生器３ａにて蒸気が生成され、第１蒸気ドラム５ａ２にて汽水が分離され、１７０℃、７ｂａｒとされた高圧蒸気が船内の需要先（オイルヒーティング装置等）へと送られる。また、低圧蒸気発生器３ｂにて蒸気が生成され、第２蒸気ドラム５ｂ２にて汽水が分離され、１４４℃、３ｂａｒとされた低圧蒸気が船内の需要先（船内雑用蒸気等）へと送られる。
【００３０】
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
船舶には冗長性や必要能力の確保のために補助ボイラ５ａ，５ｂが複数設置されている。また、本実施形態では、船舶がオイルタンカーとされているので、目的地にてオイルの搬入や搬出を行うためにカーゴオイルポンプの駆動が必要となる。このカーゴオイルポンプは、タービン（カーゴオイルポンプタービン）を備えており、蒸気によってタービンが駆動されるようになっている。このカーゴオイルポンプタービンを駆動する蒸気は、停泊中はディーゼル主機が停止されており排ガスエコノマイザ３にて蒸気を生成することができないため、２台の補助ボイラ５ａ，５ｂによって賄われるようになっている。
そこで、本実施形態では、補助ボイラ５ａ，５ｂが複数設置されていることに着目し、低圧蒸気発生器３ｂの汽水分離器として第２補助ボイラ５ｂの第２蒸気ドラム５ｂ２を用いることとした。これにより、図２に参考例として示したように、低圧蒸気発生器３ｂのための汽水分離器７を別途設置する必要がなく、別途汽水分離器７を設置する為のコストを削減でき、省スペースを実現することができる。
また、補助ボイラ５ａ，５ｂは、航行中に停止されている間、ボイラ水中の溶存酸素を減らしてボイラ内部の腐食を防止するため、ボイラ水を蒸気によって加熱する暖機運転を行う必要がある。具体的には、第２水ドラム５ｂ３内に設けた伝熱管内に蒸気を流通させることによってボイラ水を加熱するようになっている（図２に示された蒸気配管８を参照）。これに対して、本実施形態では、航行中すなわち排ガスエコノマイザ３の運転中にも補助ボイラ５ａ，５ｂを使用することになるので、補助ボイラ５ａ，５ｂを加熱する暖気運転ための蒸気を余計に生成する必要がなく、必要蒸気量を減らすことができ、エネルギー効率を向上させることができる。
【００３１】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態について、図３及び図４を用いて説明する。本実施形態は、基本的に参考実施形態と同様の構造を有し、いくつかの構成が追加されている点で相違する。したがって、参考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。
図３に示すように、第１循環水配管５ａ６と第２循環水配管５ｂ６とを接続する予備循環水配管１０が設けられている。予備循環水配管１０を介して、第２循環水配管５ｂ６からの水を第１循環水配管５ａ６へと導き、高圧蒸気発生器３ａへと流すことができるようになっている。
また、第１汽水混合配管５ａ８と第２汽水混合配管５ｂ８とを接続する予備汽水混合配管１２が設けられている。予備汽水混合配管１２を介して、第１汽水混合配管５ａ８からの高圧蒸気を第２汽水混合配管５ｂ８へと導き、第２蒸気ドラム５ｂ２へと流すことができるようになっている。
第２蒸気出力配管５ｂ９には、減圧弁１４が設けられている。この減圧弁１４は、制御部によって開度が制御されるようになっており、蒸気圧力を所定圧力まで減じることができるようになっている。また、減圧弁１４の上流側から分岐した分岐配管１６が設けられている。この分岐配管１６によって、減圧弁１４で減圧されない蒸気が供給される。
【００３２】
次に、本実施形態にかかる排熱回収システム１’の動作について図４を用いて説明する。
本実施形態は、第１補助ボイラ５ａが故障等の異常時に適切に対処できる。すなわち、第１補助ボイラ５ａが異常により停止した場合、制御部の指令により図示しない弁を適宜開閉することによって、第１補助ボイラ５ａへの給水を停止するとともに、第１蒸気ドラム５ａ２から高圧蒸気発生器３ａへの循環水および高圧蒸気発生器３ａから第１蒸気ドラム５ａ２への高圧蒸気の供給を停止する（図４の破線参照）。これと同時に、制御部の指令により図示しない弁を適宜開閉することによって、予備循環水配管１０と第１循環水配管５ａ６及び第２循環水配管５ｂ６とを接続し、第２蒸気ドラム５ｂ２から高圧蒸気発生器３ａへの循環水を可能とする（図４の太線参照）。
また、制御部の指令により図示しない弁を適宜開閉することによって、予備汽水混合配管１２と第１汽水混合配管５ａ８及び第２汽水混合配管５ｂ８とを接続し、高圧蒸気発生器３ａから第２蒸気ドラム５ｂ２への高圧蒸気の供給を可能とする。このように、制御部の指令によって水や蒸気が流通する配管を切り替えることにより、第１蒸気ドラム５ａ２と高圧蒸気発生器３ａとを接続する第１循環流路を非流通状態とするとともに、予備循環水配管１０及び予備汽水混合配管１２を用いた第３循環流路を流通状態にする。これにより、第１補助ボイラ５ａの第１蒸気ドラム５ａ２を用いずに、第２補助ボイラ５ｂの第２蒸気ドラム５ｂ２を用いて高圧蒸気発生器３ａの汽水分離器を実現することができる。
【００３３】
第２蒸気ドラム５ｂ２にて汽水分離された後の高圧蒸気は、第２蒸気出力配管５ｂ９を介して蒸気の需要先へと導かれる。オイルヒーティング装置等の高圧蒸気が必要とされる需要先には、分岐配管１６を介して高圧蒸気が導かれる。一方、船内雑用蒸気等の低圧蒸気が必要とされる需要先には、減圧弁１４にて所定圧力まで減圧された後に、低圧蒸気が導かれる。
【００３４】
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
高圧蒸気発生器３ａの汽水分離器として第２蒸気ドラム５ｂ２を用いるように、予備循環水配管１０及び予備汽水混合配管１２を用いて接続された第３循環流路が設けられているので、第２蒸気ドラム５ｂ２を高圧蒸気発生器３ａの汽水分離器として用いることができる。これにより、例えば第１補助ボイラ５ａが故障して第１蒸気ドラム５ａ２が使用できない状態に陥ったとしても、第１蒸気ドラム５ａ２に代えて第２蒸気ドラム５ｂ２を使用することができ継続して排熱回収を行うことができる。
また、本実施形態において、船内の需要蒸気量や圧力が不足する場合には、制御部の指令により、第２火炉５ｂ１のバーナを着火して追い焚きを行う。
【００３５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。本実施形態は、基本的に参考実施形態と同様の構造を有し、いくつかの構成が追加されている点で相違する。したがって、参考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。
図５に示すように、第１蒸気出力配管５ａ９には、分岐配管１８が設けられている。また、分岐配管１８には、減圧弁２０が設けられている。この減圧弁２０は、制御部によって開度が制御されるようになっており、蒸気圧力を所定圧力まで減じることができるようになっている。
【００３６】
次に、本実施形態にかかる排熱回収システム１”の動作について図５を用いて説明する。
本実施形態は、低負荷航行のようにディーゼル主機の負荷が２５％程度といった低負荷の場合に適用される。ディーゼル主機が低負荷とされている場合には、排ガスエコノマイザ３での排熱回収量が低下し、船内の需要蒸気量を賄うことができなくなるおそれがある。この場合には、制御部の指令により、第１補助ボイラ５ａの第１火炉５ａ１のバーナを着火して追い焚きを行う。このように追い焚きすることによって蒸気発生量や圧力を増大させ、第１蒸気出力配管５ａ９を介してオイルヒーティング装置等の船内の需要先に高圧蒸気を供給する。また、低圧蒸気が不足している場合には、制御部の指令により減圧弁２０の開度を調整し、分岐配管１８を介して導かれた蒸気を所望圧力の低圧蒸気とし、船内雑用蒸気等の低圧蒸気が必要とされる船内の需要先へ供給する。
【００３７】
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
低負荷航行のようにディーゼル主機の負荷が低下した場合に、第１火炉５ａ１のバーナを追い焚きして蒸気発生量を増加させることとしたので、船内の需要蒸気量を確保することができる。
【００３８】
なお、上述した各実施形態では、船舶としてオイルタンカーを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の種類の船舶であってもよい。すなわち、船舶の停泊中のように排ガスエコノマイザにて排熱回収ができない場合に対処するために、船内蒸気需要量に対応する複数の補助ボイラが設けられている船舶であれば適用できるものである。
また、上述した各実施形態を適宜組み合わせて用いることも可能である。具体的には、図１に示した実施形態に対して、図３に示した予備循環水配管１０や予備汽水混合配管１２を設けてもよく、図５に示した分岐配管１８や減圧弁２０を設けてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１，１’，１”  排熱回収システム
３  排ガスエコノマイザ
３ａ  高圧蒸気発生器（第１蒸気発生器）
３ｂ  低圧蒸気発生器（第２蒸気発生器）
５ａ  第１補助ボイラ
５ａ１  第１火炉
５ａ２  第１蒸気ドラム
５ａ３  第１水ドラム
５ａ４  第１給水配管
５ａ６  第１循環水配管（第１循環流路）
５ａ７  第１循環水ポンプ
５ａ８  第１汽水混合配管（第１循環流路）
５ａ９  第１蒸気出力配管
５ｂ  第２補助ボイラ
５ｂ１  第２火炉
５ｂ２  第２蒸気ドラム
５ｂ３  第２水ドラム
５ｂ４  第２給水配管
５ｂ６  第２循環水配管（第２循環流路）
５ｂ７  第２循環水ポンプ
５ｂ８  第２汽水混合配管（第２循環流路）
５ｂ９  第２蒸気出力配管
１０  予備循環水配管（第３循環流路）
１２  予備汽水混合配管（第３循環流路）
１４  減圧弁
１６  分岐配管
１８  分岐配管
２０  減圧弁
【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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