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一160℃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。因此，锅炉系统在将残留于液化气体贮存罐内的bog置换为非活性气体时、或向填充有非活性气体的液化气体贮存罐填充lng时，混合有从液化气体贮存罐排出的非活性气体的bog也必须适当地进行燃烧处理。

3、本发明的目的在于实现即使包含bog的气体燃料中的bog浓度变化也能够进行稳定的燃烧处理的锅炉系统。

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；非活性气体供给部，其向所述液化气体贮存罐内供给非活性气体；以及自由流管线，其供从所述液化气体贮存罐排出的bog及非活性气体流动。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；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；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；氧浓度检知部，其检知所述锅炉的废气中的氧浓度；模式设定部，其在所述锅炉中，能够设定bog燃烧控制模式以及空气比控制模式中的任一方的控制模式，所述bog燃烧控制模式优先包含bog的气体燃料的燃烧处理，所述空气比控制模式使包含含有非活性气体的bog的气体燃料以规定的空气比燃烧；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成为规定燃烧量。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。

7、上述的锅炉系统在需要使bog压力降低(bog燃烧处理的优先级高)的情况下，在bog燃烧控制模式下，能够仅使bog燃料燃烧而增加剩余的bog的燃烧量。另外，所述锅炉系统在通过液化气体贮存罐内的非活性气体吹扫而向包含bog的气体燃料中混入了非活性气体的情况下、或者在通过相对于填充有非活性气体的液化气体贮存罐的lng的填充而在非活性气体中混入了bog的情况下，即使在空气比控制模式下通过液体燃料燃烧而bog与非活性气体的混合比例发生变化，也能够继续燃烧。进而，基于锅炉的废气的氧浓度，对包含bog的气体燃料的燃烧处理所需的燃烧用空气的供给量进行控制。由此，能够实现即使包含bog的气体燃料中的bog浓度变化也能够抑制锅炉效率的降低、进行稳定的燃烧处理的锅炉系统。

8、需要说明的是，剩余的bog包含在主机、发电机等锅炉以外的设备中未被用作燃料的bog及未通过再液化回收至液化气体贮存罐的bog。另外，在相对于船内的蒸气需要等使锅炉运转的情况下等、有效利用由锅炉回收的热量的情况下用作燃料的bog包含于剩余的bog中。

9、根据其他观点，本发明的锅炉系统优选包括以下的结构。所述锅炉系统的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所含有的非活性气体的混合程度。在所述空气比控制模式下，所述控制部在由非活性气体混合判定部判定为bog所含有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。在由非活性气体混合判定部判定为bog所含有的非活性气体的混合程度为规定值以上的情况下，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。

10、在上述的结构中，即使在设定了空气比控制模式的情况下，所述锅炉系统的控制部在bog所含有的非活性气体的混合程度即非活性气体的混合率低于规定的混合率的情况下，也仅向所述锅炉供给包含bog的气体燃料。由此，能够在bog浓度高的情况下优先bog燃烧，增加剩余的bog的燃烧量。

11、根据其他观点，本发明的锅炉系统优选包括以下的结构。所述控制部基于所述氧浓度检知部的检测结果，调整所述空气流量调整部以使废气的氧浓度(空气比)成为规定值。所述控制部基于所述空气流量调整部的调整量，由所述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。

12、在上述的结构中，在基于所述氧浓度检知部的检测结果以使废气的氧浓度成为规定值的方式调整所述空气流量调整部的情况下，所述锅炉系统的控制部通过所述非活性气体混合判定部基于向所述锅炉供给的燃烧用空气的供给量来算出非活性气体相对于包含bog的气体燃料中的bog的混合程度。由此，能够实现即使包含bog的气体燃料中的bog浓度变化也能够进行稳定的燃烧处理的锅炉系统。

13、根据其他观点，本发明的锅炉系统优选包括以下的结构。所述控制部在所述bog燃烧控制模式下，由所述非活性气体混合判定部判定bog所含有的非活性气体的混合程度。所述控制部在判定为bog所含有的非活性气体的混合程度为规定值以上的情况下，切换为所述空气比控制模式，并且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蒸发气体的气体燃料和液体燃料。

14、在上述的结构中，所述锅炉系统在包含bog的气体燃料中的非活性气体的混合程度为规定值以上的情况下，为了稳定地对包含bog的气体燃料进行燃烧处理，根据包含bog的气体燃料中的非活性气体的混合比例供给液体燃料。由此，能够实现即使包含bog的气体燃料中的bog浓度变化也能够进行稳定的燃烧处理的锅炉系统。

15、根据其他观点，本发明的锅炉系统优选包括以下的结构。在所述锅炉系统中，所述模式设定部构成为在设定了所述空气比控制模式的情况下，能够设定非活性气体增加燃烧控制模式及bog增加燃烧控制模式中的任一个控制模式。所述控制部在由所述模式设定部设定了非活性气体增加燃烧控制模式的情况下，在调整了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的气体燃料的状态下开始主燃烧。所述控制部在由所述模式设定部设定了bog增加燃烧控制模式的情况下，在调整了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蒸发气体的气体燃料和液体燃料的状态下开始主燃烧。

16、在上述的结构中，在所述锅炉系统中，在空气比控制模式下，在供给包含能够在所述锅炉中稳定地燃烧的bog的气体燃料的情况下，为了增大bog的燃烧处理量而设定非活性气体增加燃烧控制模式。另外，在所述锅炉系统中，在空气比控制模式下，在向所述锅炉供给包含混入了非活性气体的bog的气体燃料的情况下，为了更稳定的bog的燃烧处理而设定bog增加燃烧控制模式。由此，能够实现即使包含bog的气体燃料中的bog浓度变化也能够进行稳定的燃烧处理的锅炉系统。

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、在上述的结构中，所述锅炉系统在所述bog燃烧控制模式下向所述锅炉供给bog的情况下，根据bog的组成调整向所述锅炉供给的空气流量。因此，所述锅炉系统能够将与bog的组成相应的适当的氧量向所述锅炉供给。由此，能够实现即使包含bog的气体燃料中的bog浓度变化也能够进行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。具有蒸气压力检知部，该蒸气压力检知部检知在所述锅炉中产生的蒸气的压力。所述模式设定部构成为还能够设定蒸气压力优先控制模式，该蒸气压力优先控制模式优先所述锅炉中的蒸气的生成。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。

20、在上述的结构中，所述锅炉系统在需要蒸气供给的情况下，能够一边所述蒸气压力优先控制模式下将蒸气压力维持为规定的蒸气压力，一边对包含bog的气体燃料进行燃烧。另一方面，所述锅炉系统在使包含bog的气体燃料的燃烧处理优先于蒸气供给的情况下，能够在所述bog燃烧控制模式或在所述空气比控制模式下增加包含bog的气体燃料的燃烧量。由此，能够实现即使包含bog的气体燃料中的bog浓度变化也能够进行稳定的燃烧处理的锅炉系统。

21、发明效果

22、能够实现即使包含bog的气体燃料中的bog浓度变化也能够进行稳定的燃烧处理的锅炉系统。