排氣再循環(huán)系統(tǒng)和具有該排氣再循環(huán)系統(tǒng)的船用鍋爐以及排氣再循環(huán)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種排氣再循環(huán)系統(tǒng)和具有該排氣再循環(huán)系統(tǒng)的船用鍋爐以及排氣再循環(huán)方法，能夠?qū)⑻砑拥呐艢庠傺h(huán)系統(tǒng)抑制為最小限度，減少?gòu)拇缅仩t排出的NOx。排氣再循環(huán)系統(tǒng)具有：第一惰性氣體路線(33)，從排出在鍋爐(1)中燃燒的鍋爐排氣的路徑分支，使惰性氣體經(jīng)由洗滌器(25)向原油箱(22)流通；VOC氣體路線(34)，使VOC氣體從所述原油箱經(jīng)由VOC氣體濾清器(27)向鍋爐的爐膛內(nèi)或者噴燒器(3)流通；惰性氣體旁路路線(21)，連接所述洗滌器的下游側(cè)與所述VOC氣體濾清器的上游側(cè)；控制裝置(50)，在從所述原油箱產(chǎn)生的VOC氣體為規(guī)定值以下的情況下，使惰性氣體向所述惰性氣體旁路路線流通，將惰性氣體供給到所述鍋爐或者所述噴燒器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
排氣再循環(huán)系統(tǒng)和具有該排氣再循環(huán)系統(tǒng)的船用鍋爐以及排氣再循環(huán)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及排氣再循環(huán)系統(tǒng)和具有該排氣再循環(huán)系統(tǒng)的船用鍋爐以及排氣再循環(huán)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了減少氮氧化物(以下稱為“NOx”)，在如船用發(fā)動(dòng)機(jī)那樣的大型內(nèi)燃機(jī)中進(jìn)行排氣再循環(huán)的情況下，排氣中所含有的硫氧化物(以下稱為“SOx”)等會(huì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)造成腐蝕、堵塞等不良影響，因此公知的是利用洗滌器進(jìn)行排氣處理。
[0003]在下述專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，記載了利用洗滌器對(duì)從船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣進(jìn)行排氣清洗，將煙塵和SOx除去而循環(huán)的排氣再循環(huán)系統(tǒng)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)I:(日本)特開(kāi)2002-332919號(hào)公報(bào)
[0007]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0008]但是，在浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置(FPS0:FloatingProduct1n，Storage andOffloading)，浮式海洋石油，天然氣儲(chǔ)存卸出裝置(FS0:Floating Storage andOffloading system)，油輪等船舶中，由于沒(méi)有對(duì)從鍋爐排出的NOx的限制，因此不采用在陸上用鍋爐等中所采用的通常的減少NOx的方法，并不積極地減少NOx。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明鑒于這樣的情況而作出，其目的在于提供一種將添加的排氣再循環(huán)系統(tǒng)抑制為最小限度，并能夠減少?gòu)拇缅仩t排出的NOx的排氣再循環(huán)系統(tǒng)和具有該排氣再循環(huán)系統(tǒng)的船用鍋爐以及排氣再循環(huán)方法。
[0010]用于解決技術(shù)課題的手段
[0011]本發(fā)明的第一方式為一種排氣再循環(huán)系統(tǒng)，具有:第一路徑，從排出在鍋爐中燃燒的排氣的路徑分支，并使所述排氣經(jīng)由洗滌器，作為惰性氣體向原油箱流通;第二路徑，使從所述原油箱產(chǎn)生的VOC氣體向所述鍋爐的爐膛內(nèi)或者作為所述鍋爐的點(diǎn)火裝置的噴燒器流通;第三路徑，連接所述第一路徑中的所述洗滌器的下游側(cè)與所述第二路徑，在來(lái)自所述原油箱的VOC氣體的產(chǎn)生量為規(guī)定值以下的情況下，使所述惰性氣體向所述第三路徑流通，將所述惰性氣體供給到所述鍋爐的爐膛內(nèi)或者所述噴燒器內(nèi)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第一方式，使在第一路徑流通的惰性氣體經(jīng)由洗滌器輸送到原油箱，所述第一路徑從排出在鍋爐中燃燒的鍋爐排氣的路徑分支，在第二路徑流通的VOC氣體經(jīng)由濾清器從原油箱輸送到鍋爐或者鍋爐的點(diǎn)火裝置即噴燒器。在進(jìn)行原油箱的原油的裝卸作業(yè)的情況下，由于幾乎不產(chǎn)生VOC氣體，因此VOC氣體為未處理的規(guī)定值以下，因此從鍋爐排出，經(jīng)由洗滌器流通的惰性氣體經(jīng)由的第三路徑、第二路徑，供給到鍋爐或者噴燒器，該第三路徑連接第一路徑中的洗滌器的下游側(cè)與第二路徑中的濾清器的上游側(cè)。
[0013]在進(jìn)行原油的裝卸作業(yè)的情況下，鍋爐以高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)，產(chǎn)生大量NOx。在本發(fā)明中，著眼于在原油的裝卸作業(yè)時(shí)不產(chǎn)生VOC的情況，在不處理VOC氣體的期間，利用第二路徑，使惰性氣體在第二路徑、第三路徑流通，從而將惰性氣體供給到鍋爐。利用該結(jié)構(gòu)，不需要另外搭載現(xiàn)有技術(shù)所必需的排氣再循環(huán)路線、風(fēng)扇、排氣再循環(huán)噴燒器，能夠?qū)⑴艢庠傺h(huán)系統(tǒng)抑制為最小限度，能夠謀求縮短工期、降低成本。
[0014]另外，由于能夠利用洗滌器除硫，降低排氣氣體溫度，因此通過(guò)使經(jīng)由洗滌器流通的惰性氣體經(jīng)由第三路徑、第二路徑供給到鍋爐，由于排氣溫度低，因此能夠提高鍋爐的火炎溫度冷卻(降低)效果，能夠抑制惰性氣體對(duì)作為流通路徑的配管的腐蝕而產(chǎn)生的損失。
[0015]另外，來(lái)自原油箱的VOC氣體的產(chǎn)生量例如根據(jù)原油箱內(nèi)的VOC濃度判斷。
[0016]本發(fā)明的第二方式為一種船用鍋爐，其具有上述排氣再循環(huán)系統(tǒng)。
[0017]本發(fā)明的第三方式為一種排氣再循環(huán)方法，在來(lái)自原油箱的VOC氣體的產(chǎn)生量為規(guī)定值以下的情況下，使在鍋爐中產(chǎn)生的排氣中的惰性氣體向所述鍋爐的爐膛內(nèi)或者所述鍋爐的點(diǎn)火裝置即噴燒器流通，該惰性氣體為清洗后的惰性氣體。
[0018]發(fā)明效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⑻砑拥呐艢庠傺h(huán)系統(tǒng)抑制在最小限度，能夠減少?gòu)拇缅仩t排出的NOx。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是表示本發(fā)明的船用鍋爐的縱剖視圖。
[0021]圖2是適用于本發(fā)明的船用鍋爐的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的整體概略結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖3適用于本發(fā)明的船用鍋爐的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的變形例的整體概略結(jié)構(gòu)圖。
[0023]符號(hào)說(shuō)明
[0024]I 鍋爐
[0025]20排氣再循環(huán)系統(tǒng)
[0026]21惰性氣體旁路路線(第三路徑)
[0027]22原油箱
[0028]25惰性氣體洗滌器
[0029]33第一惰性氣體路線(第一路徑)
[0030]34 VOC氣體路線(第二路徑)
[0031 ]50控制裝置
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下，參照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式的排氣再循環(huán)系統(tǒng)和具有該排氣再循環(huán)系統(tǒng)的船用鍋爐以及排氣再循環(huán)方法。
[0033]在圖1所示的船用鍋爐I中，在爐膛2的上部設(shè)置的風(fēng)箱14內(nèi)設(shè)置有多個(gè)噴燒器3。噴燒器3利用經(jīng)由空氣管道13導(dǎo)入的燃燒用空氣，使燃料燃燒而生成燃燒氣體。所生成的高溫燃燒氣體依次通過(guò)配設(shè)于爐膛2的下游的前儲(chǔ)存管4、過(guò)熱器5和蒸發(fā)管組(后儲(chǔ)存管)6而與在管內(nèi)流動(dòng)的水等流體進(jìn)行熱交換。這樣地完成了熱交換的燃燒氣體通過(guò)出口側(cè)氣體管道7而從氣體出口8向船用鍋爐I的外部排出。另外，船用鍋爐I具有:設(shè)于蒸發(fā)管組6的下方的水筒9，設(shè)于蒸發(fā)管組6的上方的蒸氣筒10，與前儲(chǔ)存管4連接的集管11、12。
[0034]圖2是適用于本發(fā)明的船用鍋爐的排氣再循環(huán)系統(tǒng)20的概略結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，排氣再循環(huán)系統(tǒng)20具有:第一惰性氣體路線(第一路徑)33、V0C(VOlati Ie OrganicCompounds:揮發(fā)性有機(jī)化合物)氣體路線(第二路徑)34、惰性氣體旁路路線(第三路徑)21、主燃料路線35、控制裝置50。
[0035]主燃料路線35將鍋爐主燃料(例如，HF0(Heavy Fuel Oil:重燃油)、MD0(MarineDiesel Oil:船用柴油)、甲烷等)供給到鍋爐I。主燃料路線35還具有截?cái)嚅y41、控制閥30?？刂崎y30通過(guò)來(lái)自控制裝置50的指令來(lái)調(diào)節(jié)開(kāi)度，從而控制供給到鍋爐I的鍋爐主燃料的量。
[0036]第一惰性氣體路線33具有:截?cái)嚅y45、惰性氣體洗滌器(洗滌器)25、惰性氣體鼓風(fēng)機(jī)(鼓風(fēng)機(jī))26、截?cái)嚅y43。在進(jìn)行從原油箱卸載原油的卸載作業(yè)的情況下，第一惰性氣體路線33從使在鍋爐I燃燒的排氣向煙囪31排出的路徑32分支，并經(jīng)由惰性氣體洗滌器25，利用惰性氣體鼓風(fēng)機(jī)26，使惰性氣體向下游側(cè)(原油箱22)流通。在排氣中含有二氧化碳、氮?dú)?、煙塵、NOx、SOx等。
[0037]VOC氣體路線34具有:截?cái)嚅y44、V0C氣體濾清器(濾清器)27、V0C鼓風(fēng)機(jī)(鼓風(fēng)機(jī))
28、控制閥29、截?cái)嚅y40 ο在進(jìn)行向原油箱22裝載原油的裝載作業(yè)的情況下，VOC氣體路線34使惰性氣體和VOC氣體從原油箱22經(jīng)由VOC氣體濾清器27向鍋爐I的爐膛內(nèi)或者鍋爐I的點(diǎn)火裝置即噴燒器3流通。另外，VOC氣體路線34在VOC鼓風(fēng)機(jī)28的下游側(cè)，在比截?cái)嚅y40靠上游側(cè)的位置具有控制閥29，控制閥29的開(kāi)度利用控制裝置50控制調(diào)節(jié)。在惰性氣體、VOC氣體向VOC氣體路線34流通的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)控制閥29的開(kāi)度，能夠調(diào)節(jié)供給到鍋爐I或者噴燒器3的惰性氣體流量。然后，對(duì)供給到噴燒器3的VOC氣體進(jìn)行燃燒處理。
[0038]惰性氣體旁路路線21與第一惰性氣體路線33的惰性氣體鼓風(fēng)機(jī)26的下游側(cè)、VOC氣體路線34的VOC氣體濾清器27的上游側(cè)旁路連接。惰性氣體旁路路線21具有截?cái)嚅y51，在進(jìn)行從原油箱22卸載原油的卸載作業(yè)的情況下，打開(kāi)截?cái)嚅y51，以使惰性氣體向惰性氣體旁路路線21流通。在截?cái)嚅y51打開(kāi)時(shí)，在第一惰性氣體路線33中流通，并從惰性氣體鼓風(fēng)機(jī)26輸送的惰性氣體經(jīng)由惰性氣體旁路路線21流通到VOC氣體路線34。然后，惰性氣體供給到噴燒器3，并供給到鍋爐I。在進(jìn)行原油的卸載作業(yè)的情況下，鍋爐I以高負(fù)荷工作，但通過(guò)向鍋爐I供給惰性氣體，來(lái)謀求減少NOx。
[0039]另外，在進(jìn)行向原油箱22裝載原油的裝載作業(yè)的情況下，使截?cái)嚅y51關(guān)閉。
[0040]在來(lái)自原油箱22的VOC氣體的產(chǎn)生量為規(guī)定值以下的情況下，控制裝置50使惰性氣體向惰性氣體旁路路線21流通，將惰性氣體供給到鍋爐I的爐膛內(nèi)或者噴燒器3。具體而言，在進(jìn)行從原油箱22卸載原油的卸載作業(yè)的情況下，幾乎不產(chǎn)生VOC氣體，VOC氣體的產(chǎn)生量為規(guī)定值以下，因此控制裝置50將控制閥29控制為打開(kāi)，將截?cái)嚅y51控制為打開(kāi)，使惰性氣體向惰性氣體旁路路線21流通，將惰性氣體供給到鍋爐I或者噴燒器3。另外，控制裝置50除此之外還適當(dāng)?shù)乜刂平財(cái)嚅y、控制閥，來(lái)調(diào)節(jié)其開(kāi)度。
[0041]以下參照?qǐng)D1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式的排氣再循環(huán)系統(tǒng)20的作用。
[0042]在鍋爐I中燃燒的排氣從氣體出口8排出，并在路徑32中流通。排氣在從路徑32與煙囪31之間分支的第一惰性氣體路線33中流通，在惰性氣體洗滌器25中，利用洗滌器水清洗而除硫，并利用冷卻水降低排氣溫度，在鍋爐I燃燒的排氣作為惰性氣體，利用惰性氣體鼓風(fēng)機(jī)26輸送到原油箱22。
[0043]在鍋爐I中使VOC氣體燃燒的情況下，利用控制裝置50向閉方向控制截?cái)嚅y43，向閉方向控制截?cái)嚅y51，向開(kāi)方向控制截?cái)嚅y44，向開(kāi)方向控制截?cái)嚅y40。這樣，VOC氣體從原油箱22輸送到VOC氣體路線34，并經(jīng)由VOC氣體濾清器27從VOC鼓風(fēng)機(jī)28輸送到噴燒器3。與鍋爐必要蒸汽量對(duì)應(yīng)而需要的鍋爐主燃料和VOC氣體從噴燒器3供給，在鍋爐I中燃燒，而產(chǎn)生排氣。排氣從排氣出口8排出，并從煙囪31排出，并且利用惰性氣體洗滌器25清洗的排氣作為惰性氣體在第一惰性氣體路線33中流通。
[0044]在進(jìn)行從原油箱22卸載原油的卸載作業(yè)的情況下，利用控制裝置50向開(kāi)方向控制截?cái)嚅y51，并且，向開(kāi)方向控制控制閥29。另外，此時(shí)，向開(kāi)方向控制截?cái)嚅y43，向閉方向控制截?cái)嚅y44。在第一惰性氣體路線33中流通的惰性氣體在洗滌器25中被清洗，清洗后利用冷卻水降低了溫度的惰性氣體在惰性氣體旁路路線21流通而輸送到VOC氣體路線34、原油箱22。在第一惰性氣體路線33中流通的惰性氣體流量中，10?30%的流量向惰性氣體旁路路線21流通，除此之外(90?70%)的流量的惰性氣體輸送到原油箱22。
[0045]另外，惰性氣體的降低后的溫度與配管設(shè)計(jì)溫度有關(guān)，80°C以下的程度即可。
[0046]在進(jìn)行從原油箱22卸載原油的卸載作業(yè)的情況下，由于幾乎不產(chǎn)生VOC氣體，因此VOC氣體成為規(guī)定值以下，而不處理VOC氣體，因此將截?cái)嚅y51打開(kāi)，通過(guò)在惰性氣體洗滌器25中被清洗而使溫度降低的惰性氣體在VOC氣體路線34流通而供給到噴燒器3。
[0047]在此，不需要VOC氣體處理的規(guī)定值以下是指，例如原油箱22內(nèi)的VOC濃度為幾十ppm以下等實(shí)際上未識(shí)別到VOC氣體連續(xù)增加的狀態(tài)。
[0048]這樣，在鍋爐I產(chǎn)生的排氣在惰性氣體洗滌器25中清洗，在清洗后，利用冷卻水降低溫度而成為惰性氣體，而能夠在鍋爐I中再循環(huán)。由于在原油的卸載作業(yè)時(shí)，油栗動(dòng)作而使鍋爐成為高負(fù)荷狀態(tài)，產(chǎn)生大量Nox，因此可以預(yù)計(jì)通過(guò)排氣再循環(huán)減少Nox的效果。
[0049]在如以上說(shuō)明，在本實(shí)施方式的排氣再循環(huán)系統(tǒng)20和具有該排氣再循環(huán)系統(tǒng)20的船用鍋爐以及排氣再循環(huán)方法中，在進(jìn)行卸載原油的卸載作業(yè)的情況下，鍋爐I以高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)產(chǎn)生大量NOx。本發(fā)明著眼于在卸載原油的卸載作業(yè)時(shí)幾乎不產(chǎn)生VOC氣體的情況，在不處理VOC氣體的期間，利用VOC氣體路線34，使惰性氣體在VOC氣體路線34、惰性氣體旁路路線21流通，從而將惰性氣體供給到鍋爐I。這樣，由于利用現(xiàn)有的VOC氣體路線34將惰性氣體供給到鍋爐I，因此不會(huì)花費(fèi)設(shè)備成本。因此，將排氣再循環(huán)系統(tǒng)限制為最小限度，能夠謀求縮短工期、降低成本。
[0050]另外，由于能夠利用惰性氣體洗滌器25除硫，降低排氣溫度，因此通過(guò)使經(jīng)由惰性氣體洗滌器25流通的惰性氣體經(jīng)由惰性氣體旁路路線21和VOC氣體路線34供給到鍋爐I，由于排氣溫度低，因此能夠提高鍋爐I的火焰溫度冷卻(降低)效果，能夠抑制惰性氣體對(duì)作為流通路徑的配管的腐蝕而產(chǎn)生的損失。另外，通過(guò)這樣地控制，與現(xiàn)有船用鍋爐相比，最大能夠減少20 %到35 %程度的NOx。
[0051]另外，在圖2所示的本實(shí)施方式中，VOC氣體路線34與噴燒器3連接，但不限于該結(jié)構(gòu)，VOC氣體路線34也可以與鍋爐I連接。
[0052]另外，也可以將噴嘴24裝備于風(fēng)箱、空氣管道，來(lái)供給惰性氣體。
[0053]〔變形例〕
[0054]在上述實(shí)施方式中，經(jīng)由與第一惰性氣體路線33和VOC氣體路線34旁路連接的惰性氣體旁路路線21，將惰性氣體供給到鍋爐I，但是將惰性氣體供給到鍋爐I的結(jié)構(gòu)不限于此。例如，如圖3所示，除了上述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)以外，也可以設(shè)置從第一惰性氣體路線33的惰性氣體鼓風(fēng)機(jī)26的下游側(cè)分支而與鍋爐I連接的第二惰性氣體路線23。
[0055]第二惰性氣體路線23從第一惰性氣體路線33的惰性氣體鼓風(fēng)機(jī)26的下游側(cè)分支，將設(shè)于頂端的噴嘴24安裝在鍋爐1(或者噴燒器3)上，而將惰性氣體供給到鍋爐I的爐膛內(nèi)(或者噴燒器3)。
[0056]在進(jìn)行從原油箱22卸載原油的卸載作業(yè)的情況下，利用控制裝置50向開(kāi)方向控制截?cái)嚅y42，向開(kāi)方向控制截?cái)嚅y43，向閉方向控制截?cái)嚅y51、截?cái)嚅y44和截?cái)嚅y40。這樣，惰性氣體向從第一惰性氣體路線33的惰性氣體鼓風(fēng)機(jī)26的下游側(cè)分支的第二惰性氣體路線23流通而被清洗。通過(guò)被清洗而使溫度降低的惰性氣體經(jīng)由噴嘴24供給到鍋爐I。另外，經(jīng)由與第一惰性氣體路線33的惰性氣體鼓風(fēng)機(jī)26的下游側(cè)的原油箱22連接的路徑，使惰性氣體供給到原油箱22。
[0057]本變形例為添加了第二惰性氣體路線23和噴嘴24的結(jié)構(gòu)。在將本變形例與上述實(shí)施方式說(shuō)明的經(jīng)由惰性氣體旁路路線21，并使用VOC氣體路線34的情況相比，經(jīng)由惰性氣體旁路路線21并使用VOC氣體路線34來(lái)將惰性氣體供給到鍋爐I的情況的一方能夠抑制成本。
[0058]以上，說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變形實(shí)施。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種排氣再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，具有: 第一路徑，所述第一路徑從排出在鍋爐中燃燒的排氣的路徑分支，并使所述排氣經(jīng)由洗滌器，作為惰性氣體向原油箱流通； 第二路徑，所述第二路徑使從所述原油箱產(chǎn)生的VOC氣體向所述鍋爐的爐膛內(nèi)或者作為所述鍋爐的點(diǎn)火裝置的噴燒器流通;以及 第三路徑，所述第三路徑連接所述第一路徑中的所述洗滌器的下游側(cè)與所述第二路徑， 在來(lái)自所述原油箱的VOC氣體的產(chǎn)生量為規(guī)定值以下的情況下，使所述惰性氣體向所述第三路徑流通，將所述惰性氣體供給到所述鍋爐的爐膛內(nèi)或者所述噴燒器內(nèi)。2.—種船用鍋爐，其特征在于， 具有如權(quán)利要求1所述的排氣再循環(huán)系統(tǒng)。3.一種排氣再循環(huán)方法，其特征在于， 在來(lái)自原油箱的VOC氣體的產(chǎn)生量為規(guī)定值以下的情況下，使在鍋爐中產(chǎn)生的排氣中的惰性氣體向所述鍋爐的爐膛內(nèi)或者所述鍋爐的點(diǎn)火裝置即噴燒器流通，該惰性氣體為清洗后的惰性氣體。
【文檔編號(hào)】F23C99/00GK106030208SQ201580002753
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年2月19日
【發(fā)明人】寺原貴澄
【申請(qǐng)人】三菱重工業(yè)株式會(huì)社