锅炉系统的制作方法

本发明涉及能够对在自由流管线中流动的蒸发气体(boil off gas)进行燃烧处理的锅炉系统。

背景技术：

1、天然气在由船舶输送的情况下，以在大气压下冷却至约-160℃而液化了的状态(液化气体)输送。输送这样的液化气体的船舶在具有能够将内部保持为极低温状态的隔热、防热功能的液化气体贮存罐内贮存液化气体并进行输送。但是，所述液化气体贮存罐内的液化气体因侵入所述液化气体贮存罐内的热而产生蒸发气体(以下，仅记载为“bog”。针对构件名、术语、名称等所包含的“蒸发气体”也记载为“bog”。)。罐压因bog的产生而上升的所述液化气体贮存罐需要在达到允许罐压之前对bog进行处理。在专利文献1中，在液化气体贮存罐内产生的bog被向压缩机引导而被压缩，作为推进用的主燃气机及船内发电用的副燃气机的燃料而被利用。另外，bog能够向gcu供给而燃烧。

2、另一方面，在需要压缩机的专利文献1的结构中，设备费用及运行费用增大。因此，在专利文献2中公开了一种罐压力控制系统，其具备：自由流气体(free flow gas)供给单元，其用于将在液化气体贮存罐中产生的bog通过自由流管线供给至气体焚烧装置；液化气体过冷却装置，其对从罐汲取的液化气体进行过冷却；以及液化气体喷雾单元，其将过冷却后的液化气体返回至所述罐内。在专利文献2中，剩余的bog不使用气体压缩机，而通过以液化气体贮存罐内的压力将燃料气体输送至气体燃烧装置的自由流气体供给管线供给至燃烧装置。但是，在专利文献2中，没有与气体燃烧装置中的剩余的bog的燃烧控制技术相关的记载。

3、在先技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2018-48607号公报

6、专利文献2：日本特开2019-163804号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、由于近年来对sdgs等的社会要求的提高，谋求不将全球变暖系数高的甲烷等bog排出到大气而根据剩余的bog的产生量高效地进行燃烧处理的锅炉系统。而且，锅炉系统必须尽可能有效地利用通过燃烧而产生的热能，确保相对于船内的蒸气需求所需的蒸气量。

3、本发明的目的在于，实现一种锅炉系统，该锅炉系统对于在自由流管线中流动的剩余的bog的产生量和蒸气需求能够通过适当的控制模式进行剩余的bog的燃烧处理及与船内的要求对应的蒸气供给。

4、用于解决课题的方案

5、本发明的一实施方式的锅炉系统搭载于船舶，所述船舶具备：液化气体贮存罐；以及自由流管线，其供从所述液化气体贮存罐排出的bog流动。所述锅炉系统具有：锅炉，其能够燃烧包含bog的气体燃料和液体燃料；气体燃料压力检知部，其检知向所述锅炉供给的包含bog的气体燃料的压力；气体燃料流量调整部，其调整向所述锅炉供给的包含bog的气体燃料的流量；蒸气压力检知部，其检知在所述锅炉中产生的蒸气的压力；液体燃料流量调整部，其调整向所述锅炉供给的液体燃料的流量；模式设定部，其能够设定蒸气压力优先控制模式及bog燃烧控制模式中的任一个控制模式，所述蒸气压力优先控制模式优先所述锅炉中的蒸气的产生，所述bog燃烧控制模式优先所述锅炉中的包含bog的气体燃料的燃烧处理；以及控制部，其对所述锅炉的燃烧进行控制。

6、所述控制部在由所述模式设定部设定了所述蒸气压力优先控制模式的情况下，调整所述气体燃料流量调整部及所述液体燃料流量调整部中的至少一方以使由所述蒸气压力检知部检知的蒸气压力成为规定的蒸气压力。所述控制部在由所述模式设定部设定了所述bog燃烧控制模式的情况下，调整所述气体燃料流量调整部以将由所述气体燃料压力检知部检知的压力为规定的bog压力以上的包含bog的气体燃料向所述锅炉供给。

7、上述的锅炉系统构成为，能够通过模式设定部切换将锅炉的蒸气压力维持为规定的蒸气压力的蒸气压力优先控制模式、以及在所述锅炉中使bog进行燃烧处理的bog燃烧控制模式。另外，所述锅炉系统构成为在所述蒸气压力优先控制模式下，能够燃烧液体燃料及包含bog的气体燃料中的至少一方。根据所述锅炉系统，在需要蒸气供给(蒸气供给的优先级高)的情况下，通过设定蒸气压力优先控制模式，能够一边将蒸气压力维持为规定的蒸气压力，一边适当地对bog进行燃烧处理。另一方面，在与蒸气供给相比需要降低bog压力(bog燃烧处理的优先级高)的情况下，通过设定bog燃烧控制模式，能够增加bog的燃烧量。由此，能够实现对于在自由流管线中流动的剩余的bog的产生量和蒸气需求能够通过适当的控制模式进行bog的燃烧处理及与所述船内的要求对应的蒸气供给的锅炉系统。

8、需要说明的是，剩余的bog包括在主机、发电机等锅炉以外的设备中不用作燃料的bog及不通过再液化回收到液化气体贮存罐的bog。

9、根据其他观点，本发明的锅炉系统优选包括以下的结构。所述模式设定部构成为，能够设定仅使液体燃料在所述锅炉中燃烧的液体燃料燃烧模式、使包含bog的气体燃料在所述锅炉中燃烧的气体燃料燃烧模式以及使液体燃料和包含bog的气体燃料这两方的燃料在所述锅炉中混烧的混烧模式中的任一个燃烧模式。

10、所述控制部在所述蒸气压力优先控制模式下，在由所述模式设定部设定了所述液体燃料燃烧模式时，当不能由所述液体燃料流量调整部以适当的状态向所述锅炉供给液体燃料的情况下，停止由所述液体燃料流量调整部进行的液体燃料向所述锅炉的供给。

11、另外，在所述蒸气压力优先控制模式下，在由所述模式设定部设定了所述混烧模式时，当不能由所述液体燃料流量调整部以适当的状态向所述锅炉供给液体燃料的情况下，停止由所述液体燃料流量调整部进行的液体燃料向所述锅炉的供给，并且切换为由所述气体燃料流量调整部进行的包含bog的气体燃料向所述锅炉的供给。

12、另外，在所述蒸气压力优先控制模式下，在由所述模式设定部设定了所述混烧模式时，当不能由所述气体燃料流量调整部以适当的状态向所述锅炉供给包含bog的气体燃料的情况下，停止由所述气体燃料流量调整部进行的包含bog的气体燃料向所述锅炉的供给，并且切换为由所述液体燃料流量调整部进行的液体燃料向所述锅炉的供给。

13、另外，在所述蒸气压力优先控制模式下，在由所述模式设定部设定了所述气体燃料燃烧模式时，当不能由所述气体燃料流量调整部以适当的状态向所述锅炉供给包含bog的气体燃料的情况下，停止由所述气体燃料流量调整部进行的包含bog的气体燃料向所述锅炉的供给，并且切换为由所述液体燃料流量调整部进行的液体燃料向所述锅炉的供给。

14、在上述的结构中，所述锅炉系统在所述蒸气压力优先控制模式下，在燃烧包含bog的气体燃料和液体燃料时或仅对包含bog的气体燃料进行燃烧处理时，例如在所述液体燃料流量调整部或所述气体燃料流量调整部发生了异常的情况下，停止由发生了异常的流量调整部进行的燃料的供给，并且切换为由能够调整流量的另一个流量控制部进行的燃料的供给。因此，所述锅炉系统能够通过包含bog的气体燃料或液体燃料继续所述锅炉的燃烧。由此，能够防止在无法通过液体燃料流量调整部以适当的状态供给液体燃料的情况下的包含bog的气体燃料的燃烧处理的中断、以及无法通过气体燃料流量调整部以适当的状态供给包含bog的气体燃料的情况下的液体燃料的燃烧的中断，能够在船内的蒸气供给和剩余的bog的处理中在进一步确保安全的范围内进行适当的锅炉燃烧。

15、根据其他观点，本发明的锅炉系统优选包括以下的结构。所述控制部在由所述模式设定部设定了所述混烧模式的情况下，调整所述液体燃料流量调整部以使液体燃料的供给量维持为规定值，并且调整所述气体燃料流量调整部以使包含bog的气体燃料的供给量变动。

16、在上述的结构中，所述锅炉系统在所述蒸气压力优先控制模式下向所述锅炉供给包含bog的气体燃料和液体燃料的情况下，一边将液体燃料相对于所述锅炉的供给量维持为规定值，一边根据蒸气的供给量调整包含bog的气体燃料相对于所述锅炉的供给量。因此，所述锅炉系统在所述蒸气压力优先控制模式下，通过确保规定量的液体燃料的燃烧来维持稳定的燃烧。另外，在由蒸气压力上升引起的燃烧停止后的燃烧开始时，在达到规定量的液体燃料的燃烧后，供给包含bog的气体燃料，因此锅炉中的燃烧更稳定。由此，能够实现同时进行与船内的蒸气用量相应的蒸气供给和包含bog的气体燃料的燃烧处理、并且即使在bog的产生量少的状态下也能够进行bog的燃烧处理及与船内的要求对应的蒸气供给的锅炉系统。

17、根据其他观点，本发明的锅炉系统优选包括以下的结构。所述锅炉系统还具有：空气流量调整部，其调整向所述锅炉供给的燃烧用空气的流量；以及氧浓度检知部，其检知所述锅炉的废气中的氧浓度。所述控制部在由所述模式设定部设定了所述气体燃料燃烧模式的情况下，调整所述空气流量调整部以使由所述氧浓度检知部检知的所述锅炉的废气的氧浓度成为规定的氧浓度。

18、如果bog的烃成分(甲烷、乙烷、丙烷)的组成变化，则bog的理论空气量变化。例如，bog的甲烷相对于乙烷及丙烷的比例越大，则bog的理论空气量越减少。因此，在燃烧用空气的供给量为恒定的情况下，对规定量的bog进行燃烧处理时的废气的氧浓度随着bog的甲烷比例的增加而上升。在上述的结构中，所述锅炉系统在所述bog燃烧控制模式下，调整所述空气流量调整部以使废气的氧浓度成为规定的氧浓度。因此，所述锅炉系统能够以与bog的组成相应的适当的氧量对bog进行燃烧处理。由此，能够实现即使对于从不同组成的lng产生的bog也能够通过适当的空气比维持锅炉效率并进行bog的更稳定的燃烧处理的锅炉系统。

19、根据其他观点，本发明的锅炉系统优选包括以下的结构。所述锅炉系统还具有：空气流量调整部，其调整向所述锅炉供给的燃烧用空气的流量；以及氧浓度检知部，其检知所述锅炉的废气中的氧浓度。所述模式设定部构成为能够设定空气比控制模式，所述空气比控制模式对含有非活性气体的bog在所述锅炉中以规定的空气比进行燃烧处理。所述控制部在由所述模式设定部设定了所述空气比控制模式的情况下，调整所述气体燃料流量调整部和所述液体燃料流量调整部以向所述锅炉供给包含bog的气体燃料和液体燃料，并且调整所述空气流量调整部以使所述锅炉的废气的氧浓度成为规定的氧浓度。

20、如上所述，锅炉系统构成为除了蒸气压力优先控制模式及bog燃烧控制模式之外还能够切换空气比控制模式。因此，即使包含bog的气体燃料的非活性气体的比例增加，切换为所述空气比控制模式的所述锅炉系统也基于所述锅炉的废气的氧浓度，将供给空气量相对于包含非活性气体的bog的燃烧处理所需的理论空气量的比率即空气比控制为规定值。因此，所述锅炉系统即使包含bog的气体燃料中的bog浓度降低，也以使废气的氧浓度成为规定的氧浓度的方式控制适当的空气量，因此能够进一步稳定地实施所述锅炉中的燃烧处理。另外，所述锅炉系统在所述空气比控制模式下，空气比不会变得过剩，能够抑制锅炉效率的降低。由此，具有能够应对船内的蒸气用量的变化、剩余的bog的产生量的变化、及非活性气体的供给量的变化这样的状况的变化的控制模式，因此能够实现能进行bog的燃烧处理及与船内的要求对应的蒸气供给的锅炉系统。

21、根据其他观点，本发明的锅炉系统优选包括以下的结构。所述控制部还具有非活性气体混合判定部，该非活性气体混合判定部判定bog所包含的非活性气体的混合程度。所述控制部在所述空气比控制模式下，在由非活性气体混合判定部判定为bog所包含的非活性气体的混合程度低于规定值的情况下，调整所述气体燃料流量调整部和所述液体燃料流量调整部以向所述锅炉仅供给包含bog的气体燃料。另外，所述控制部在所述空气比控制模式下，在由非活性气体混合判定部判定为bog所包含的非活性气体的混合程度为规定值以上的情况下，在所述空气比控制模式下，调整所述气体燃料流量调整部和所述液体燃料流量调整部以向所述锅炉供给包含bog的气体燃料和液体燃料。

22、如上所述，锅炉系统的控制部还具有判定非活性气体的混合程度的非活性气体混合判定部。所述控制部通过所述非活性气体混合判定部判定包含bog的气体燃料中的非活性气体的混合程度。所述控制部在判定为包含bog的气体燃料中混合有非活性气体时，在空气比控制模式下，根据bog所包含的非活性气体的混合比例来变更向锅炉供给的所述液体燃料与包含bog的气体燃料的组合。即，所述锅炉系统在判定为是仅利用包含bog的气体燃料就能够进行所述锅炉的稳定的燃烧的非活性气体的混合程度时，不供给液体燃料而仅供给包含bog的气体燃料。因此，锅炉系统能够抑制液体燃料的消耗量并且增加bog的燃烧处理量，缩短bog的燃烧处理时间。由此，能够实现能进行包含非活性气体的bog的适当的燃烧处理的锅炉系统。

23、发明效果

24、能够实现一种锅炉系统，该锅炉系统对于在自由流管线中流动的剩余的bog的产生量和蒸气需求可以通过适当的控制模式进行剩余的bog的燃烧处理及与船内的要求对应的蒸气供给。