船用鍋爐及船用鍋爐的運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船用鍋爐及船用鍋爐的運(yùn)行方法。
背景技術(shù)
[0002]已知在搭載于油輪等船舶或FPS0/FS0 (浮體式石油/氣體生產(chǎn)儲(chǔ)藏設(shè)備)的原油罐的內(nèi)部產(chǎn)生包含揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds)的氣體(以下，稱為VOC氣體。)。
以往，在原油罐內(nèi)產(chǎn)生的VOC氣體通過(guò)排氣口排出到大氣中。然而，VOC氣體成為由懸浮微粒狀物質(zhì)及光化學(xué)氧化劑等引起的大氣污染的原因，因此近年來(lái)提出不向大氣中排出VOC氣體而無(wú)害化的技術(shù)(例如，參考專利文獻(xiàn)I。)。
專利文獻(xiàn)I中，公開有向鍋爐所具備的燃燒器供給包含原油罐內(nèi)的不活性氣體(惰性氣體)的VOC氣體，并與不含有VOC氣體的碳?xì)錃怏w等主燃料一起燃燒VOC氣體的技術(shù)。以往技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0003]專利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開第2011/092450號(hào)發(fā)明的概要
發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0004]已知原油罐內(nèi)的不活性氣體(惰性氣體)中所含的VOC氣體的體積濃度根據(jù)原油的儲(chǔ)藏狀況在10ppm以下至大致50%的廣闊的范圍內(nèi)變化。當(dāng)VOC氣體的濃度低于規(guī)定濃度(例如，10?20% )時(shí)，由于VOC氣體的發(fā)熱量較低，因此僅以VOC氣體無(wú)法維持燃燒器內(nèi)的燃燒。如專利文獻(xiàn)I所述，當(dāng)與足夠量的主燃料一起燃燒低濃度的VOC氣體時(shí)，通過(guò)主燃料維持燃燒，因此能夠燃燒VOC氣體以實(shí)現(xiàn)無(wú)害化。
[0005]然而，為了可靠地燃燒低濃度的VOC氣體，需要向燃燒器供給足夠量的主燃料以維持燃燒。例如，當(dāng)鍋爐所需的蒸汽輸出較少或?yàn)榱銜r(shí)，即當(dāng)蒸汽的需求較少時(shí)，無(wú)需為滿足需求而向燃燒器供給主燃料，或供給量為微量即可。然而，為了可靠地燃燒低濃度的VOC氣體，需要向燃燒器供給足夠量的主燃料，這成為增大燃料消耗量的原因。
[0006]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種能夠抑制主燃料的消耗量，并能夠可靠地進(jìn)行包含低濃度的揮發(fā)性有機(jī)化合物的揮發(fā)性氣體的氧化處理的船用鍋爐及船用鍋爐的運(yùn)行方法。
用于解決技術(shù)課題的手段
[0007]為解決上述課題，本發(fā)明的船用鍋爐采用以下手段。
即本發(fā)明所涉及的船用鍋爐具備:爐子；燃燒器，在所述爐子內(nèi)燃燒燃燒用燃料及燃燒用空氣；揮發(fā)性氣體供給部；向所述爐子內(nèi)供給包含在原油罐內(nèi)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物的揮發(fā)性氣體；排出部，排出通過(guò)所述燃燒器的燃燒而產(chǎn)生的燃燒氣體；及控制部，分別調(diào)整供給到所述燃燒器的所述燃燒用燃料的供給量及供給到所述燃燒器的所述燃燒用空氣的供給量，并在規(guī)定負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行控制，所述控制部具備在被所述規(guī)定負(fù)載范圍限制的限制負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行的限制運(yùn)行模式，以便使從所述揮發(fā)性氣體供給部流入到所述爐子而被導(dǎo)入到所述排出部的所述揮發(fā)性氣體維持規(guī)定溫度以上，并且在所述爐子內(nèi)滯留規(guī)定時(shí)間以上。
[0008]根據(jù)本發(fā)明所涉及的船用鍋爐，包含在原油罐內(nèi)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物的揮發(fā)性氣體供給到通過(guò)燃燒器的燃燒而被加熱的爐子內(nèi)。運(yùn)行控制船用鍋爐的控制部分別調(diào)整供給到燃燒器的燃燒用燃料的供給量及供給到燃燒器的燃燒用空氣的供給量以在規(guī)定負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行船用鍋爐，但在限制運(yùn)行模式下運(yùn)行時(shí)，在被規(guī)定負(fù)載范圍限制的限制負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行。當(dāng)控制部在限制運(yùn)行模式下運(yùn)行時(shí)，揮發(fā)性氣體在爐子內(nèi)滯留規(guī)定時(shí)間以上，并且維持規(guī)定溫度以上。通過(guò)將該規(guī)定時(shí)間及規(guī)定溫度設(shè)為充分進(jìn)行揮發(fā)性氣體的氧化處理的值，使得即便是極其低濃度的揮發(fā)性氣體也以被充分氧化處理的狀態(tài)從排出部排出。
由此，能夠提供一種即便蒸汽的需求較少時(shí)，也能夠抑制主燃料的消耗量，并且不論包含低濃度的揮發(fā)性有機(jī)化合物的揮發(fā)性氣體的濃度(發(fā)熱量)如何，均能夠可靠地進(jìn)行氧化處理的船用鍋爐。
[0009]本發(fā)明的第I方式的船用鍋爐具備:不活性氣體供給部，將被封入所述原油罐內(nèi)的不活性氣體供給到所述爐子內(nèi)；及調(diào)整閥，調(diào)整向所述不活性氣體供給部供給的所述不活性氣體的流量。
由此，能夠通過(guò)調(diào)整供給到爐子內(nèi)的不活性氣體的流量以將爐子內(nèi)的火焰溫度降至適當(dāng)溫度，并減少氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生量。
[0010]本發(fā)明的第2方式的船用鍋爐具備:檢測(cè)部，檢測(cè)所述揮發(fā)性氣體向外部的流出；及關(guān)閉閥，當(dāng)所述檢測(cè)部檢測(cè)到所述揮發(fā)性氣體向外部流出時(shí)，阻斷所述揮發(fā)性氣體從所述原油罐供給至所述燃燒器。
由此，當(dāng)揮發(fā)性氣體向外部流出時(shí)，通過(guò)檢測(cè)該流出以阻斷揮發(fā)性氣體從原油罐供給至燃燒器，并且能夠可靠地防止揮發(fā)性氣體進(jìn)一步向外部流出。
[0011]本發(fā)明的一方式的船用鍋爐的運(yùn)行方法具備:第I運(yùn)行工序，分別調(diào)整供給到在爐子內(nèi)燃燒燃燒用燃料及燃燒用空氣的燃燒器中的所述燃燒用燃料的供給量及所述燃燒用空氣的供給量，并且在規(guī)定負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行；及第2運(yùn)行工序，在被所述規(guī)定負(fù)載范圍限制的限制負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行，以使從揮發(fā)性氣體供給部流入到所述爐子的所述揮發(fā)性氣體維持規(guī)定溫度以上，并且在所述爐子內(nèi)滯留規(guī)定時(shí)間以上，其中，所述揮發(fā)性氣體供給部向所述爐子內(nèi)供給包含在原油罐內(nèi)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物的揮發(fā)性氣體。
[0012]根據(jù)本發(fā)明所涉及的船用鍋爐的運(yùn)行方法，包含在原油罐內(nèi)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物的揮發(fā)性氣體被供給到通過(guò)燃燒器的燃燒而被加熱的爐子內(nèi)。第I運(yùn)行工序中，分別調(diào)整供給到在爐子內(nèi)燃燒燃燒用燃料及燃燒用空氣的燃燒器中的燃燒用燃料的供給量及燃燒用空氣的供給量以在規(guī)定負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行鍋爐，另一方面，第2運(yùn)行工序中，在被規(guī)定負(fù)載范圍限制的限制負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行鍋爐。當(dāng)執(zhí)行第2運(yùn)行工序時(shí)，流入到爐子的揮發(fā)性氣體在爐子內(nèi)滯留規(guī)定時(shí)間以上，并且維持規(guī)定溫度以上。通過(guò)將該規(guī)定時(shí)間及規(guī)定溫度設(shè)為充分進(jìn)行揮發(fā)性氣體的氧化處理的值，即便是極其低濃度的揮發(fā)性氣體也以被充分氧化處理的狀態(tài)從排出部排出。
由此，能夠提供一種即便在蒸汽的需求較少時(shí)，也能夠抑制主燃料的消耗量，并且不論包含低濃度的揮發(fā)性有機(jī)化合物的揮發(fā)性氣體的濃度(發(fā)熱量)如何，均能夠可靠地進(jìn)行氧化處理的船用鍋爐的運(yùn)行方法。
發(fā)明效果
[0013]
根據(jù)本發(fā)明，提供一種能夠抑制主燃料的消費(fèi)量，并且能夠可靠地將包含低濃度的揮發(fā)性有機(jī)化合物的揮發(fā)性氣體氧化處理的船用鍋爐及船用鍋爐的運(yùn)行方法。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為表示具備本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的船用鍋爐的VOC氣體處理系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2為表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的船用鍋爐的縱向剖視圖。
圖3為表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的船用鍋爐的運(yùn)行動(dòng)作的流程圖。
圖4為表示相對(duì)于圖1所示的船用鍋爐中的鍋爐負(fù)載的VOC氣體的爐內(nèi)滯留時(shí)間及爐子出口溫度的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下，參考附圖對(duì)具備本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的船用鍋爐的VOC氣體處理系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。
如圖1及圖2所示，本實(shí)施方式所涉及的VOC氣體處理系統(tǒng)100所具備的船用鍋爐I具備爐子2、燃燒器3、VOC氣體供給部60 (揮發(fā)性氣體供給部)、蒸發(fā)管組6 (換熱器組)、氣體出口 8 (排出部)及控制裝置50 (控制部)。
[0016]如上所述，當(dāng)VOC氣體的濃度低于規(guī)定濃度(例如10?20% )時(shí)，由于VOC氣體的發(fā)熱量較低，因此僅以VOC氣體無(wú)法維持燃燒。因此，本實(shí)施方式的船用鍋爐I能夠執(zhí)行用于將低濃度的VOC氣體氧化處理的VOC處理模式(限制運(yùn)行模式)。VOC處理模式中，控制裝置50調(diào)整供給到燃燒器3的鍋爐主燃料的供給量，并在受限的負(fù)載范圍(例如，大致20%?大致50%的負(fù)載范圍內(nèi))運(yùn)行船用鍋爐1，以使從VOC氣體供給部60流入到爐子2而導(dǎo)入到氣體出口 8的VOC氣體維持規(guī)定溫度以上(例如，大致800°C以上)，并且在船用鍋爐I的爐子2內(nèi)滯留規(guī)定時(shí)間以上(例如，大致0.5秒以上)。
[0017]另外，本實(shí)施方式中，基于燃燒器3的燃燒是伴隨高速發(fā)熱反應(yīng)的氧化現(xiàn)象。另一方面，VOC處理模式是不伴有高速發(fā)熱反應(yīng)的氧化現(xiàn)象。關(guān)于所謂氧化現(xiàn)象，燃燒中的氧化現(xiàn)象與VOC處理模式下的氧化現(xiàn)象相同。本實(shí)施方式中，將伴有高速發(fā)熱反應(yīng)的氧化現(xiàn)象稱為燃燒，將不伴有高速發(fā)熱反應(yīng)的氧化現(xiàn)象稱為氧化處理。
[0018]以下，對(duì)VOC氣體處理系統(tǒng)100所具備的船用鍋爐I的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
圖2所示的船用鍋爐I中，在設(shè)置于爐子2的上部的風(fēng)箱14內(nèi)設(shè)有多個(gè)燃燒器3。在燃燒器3的爐子2內(nèi)燃燒經(jīng)由主燃料管路35供給的鍋爐主燃料(燃燒用燃料)及包含經(jīng)由空氣導(dǎo)管13導(dǎo)入的燃燒用空氣的燃料氣體。
控制船用鍋爐I的運(yùn)行的控制裝置50 (控制部)通過(guò)分別調(diào)整供給到燃燒器3的鍋爐主燃料的供給量及供給到燃燒器3的燃燒用空氣的供給量以在規(guī)定負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行船用鍋爐I。供給到燃燒器3的燃燒用空氣的供給量可以根據(jù)各種參數(shù)適當(dāng)調(diào)整。例如，可以通過(guò)氧濃度傳感器(未圖示)檢測(cè)包含于從氣體出口 8排出的廢氣中的氧濃度，并根據(jù)所檢測(cè)的氧濃度來(lái)調(diào)整供給到燃燒器3的燃燒用空氣的供給量。
[0019]通過(guò)燃料氣體的燃燒生成的高溫燃燒氣體依次通過(guò)配設(shè)于爐子2的下游的前柵管4、過(guò)熱器5及蒸發(fā)管組(后柵管)6。包含前柵管4、過(guò)熱器5及蒸發(fā)管組6的換熱器組面向爐子2設(shè)置，且在其內(nèi)部流通有水等換