(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024006393
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】多種燃料の利用可能な燃料供給装置
(51)【国際特許分類】
F02M 37/00 20060101AFI20240110BHJP
F02M 33/00 20060101ALI20240110BHJP
F02B 43/00 20060101ALI20240110BHJP
F02M 21/02 20060101ALI20240110BHJP
F02M 25/00 20060101ALI20240110BHJP
【FI】
F02M37/00 301B
F02M37/00 341C
F02M37/00 331A
F02M33/00 D
F02B43/00 A
F02M21/02 T
F02M21/02 W
F02M25/00 F
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022107218
(22)【出願日】2022-07-01
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-10-06
(71)【出願人】
【識別番号】000005902
【氏名又は名称】株式会社三井E&S
(74)【代理人】
【識別番号】100101340
【弁理士】
【氏名又は名称】丸山 英一
(74)【代理人】
【識別番号】100205730
【弁理士】
【氏名又は名称】丸山 重輝
(74)【代理人】
【識別番号】100213551
【弁理士】
【氏名又は名称】丸山 智貴
(72)【発明者】
【氏名】櫻井 聡一郎
(72)【発明者】
【氏名】島田 一孝
(57)【要約】
【課題】液化アンモニアや液化石油ガス、メタノールといった燃料を兼用することができる燃料供給装置を提供することができるだけでなく、戻し燃料が燃料タンクに送られることがない燃料供給装置を提供すること。また、戻し燃料にシール油が含まれていても、シール油を液化アンモニア燃料等と好適に分離できる燃料供給装置を提供すること。
【解決手段】液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる燃料の何れか1種を貯留する燃料タンク2からサービスタンク4を経由してエンジン1に至る燃料供給ラインと、エンジン1から燃料の一部をサービスタンク4に戻す燃料戻しラインとを備え、燃料戻しラインのサービスタンク4に至るまでに、油分除去回収装置18を設置することを特徴とする燃料供給装置。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる燃料の何れか1種を貯留する燃料タンクからサービスタンクを経由してエンジンに至る燃料供給ラインと、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインとを備え、
前記燃料戻しラインの前記サービスタンクに至るまでに、油分除去回収装置を設置することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項2】
前記油分除去回収装置には、燃料と油の分離を向上させるための堰と、燃料と油の界面を判定するための計器を備えることを特徴とする請求項1記載の燃料供給装置。
【請求項3】
前記計器が、静電式レベルスイッチ又は密度計であることを特徴とする請求項2記載の燃料供給装置。
【請求項4】
前記燃料供給ラインには、前記サービスタンクに前記燃料を戻すバイパスライン、及び又はリバースラインが設けられていることを特徴とする請求項1記載の燃料供給装置。
【請求項5】
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインに、前記燃料を導入して、気化アンモニアガスと、液化アンモニア及び油とに分離するための気液分離器を備え、
前記気液分離器で分離された前記気化アンモニアガスと水を導入して、アンモニア水を生成させる除害装置を設けることを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の燃料供給装置。
【請求項6】
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる何れか1種の燃料をエンジンに供給する燃料供給ラインに、燃料タンクと、低圧の燃料ポンプと、第1バッファタンクと、高圧の燃料ポンプと、熱交換器と、フィルタとを備え、
前記エンジンから前記燃料の一部を戻す燃料戻しラインに油分除去回収装置を備え、
前記油分除去回収装置で油分が除去された燃料が前記第1バッファタンクに戻され、
前記油分除去回収装置と、前記第1バッファタンクとの間に、調整タンクを備え、
前記調整タンクは、前記油分除去回収装置と、前記第1バッファタンクの燃料の流量を調整して、前記第1バッファタンクに供給することを特徴とする燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多種燃料の利用可能な燃料供給装置に関し、詳しくは、液化アンモニアや液化石油ガス、メタノールといった燃料を兼用することができる燃料供給装置を提供することができるだけでなく、液化アンモニアを燃料として用いる際に、戻し燃料が燃料タンクに送られることがない燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、地球温暖化防止に基づく環境規制の観点から、燃焼時に二酸化炭素を排出しない液化アンモニア(以下、必要により「LNH3」という)、燃焼時にSOxを排出しない液化石油ガス(以下、必要により「LPG」という)、メタノールといった燃料が必要となり、燃料が多様化している。
燃料は、流量調整や温度調整のために、燃料タンクに一部を戻すが、戻るラインには、燃料を噴射する弁から侵入するシール油が混入するおそれがある。
【0003】
このため、燃料との組み合わせによっては、シール油が混ざらずに粒子等の不純物を除去するためのフィルタやストレーナを目詰まりさせてしまうおそれがある。具体的には、LPGの場合は、LPGとシール油は混合する場合もあるが、LNH3等の場合、LNH3とシール油は混合しないため、上記の目詰まりが起きる問題がある。
【0004】
また、燃料供給装置の停止時には、その装置内部の流体を外部へ廃棄する必要があるが、毒性を有するアンモニアは人体等に対する悪影響が懸念されるので、そのアンモニアを除去して、人体を保護するために、除害方法を講じる必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】Kjeld Aabo, Aammonia-fuelled MAN B&W 2-stroke Dual-fuel Engines,日本マリンエンジニアリング学会誌,2020,第56号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
除害方法としては、一般的にスクラバや燃焼といった方法が知られている。
スクラバを使う場合、処理した水を一部保管しておくということも考えられるが、使用量に応じてタンクの容量は大きくなるといった問題がある。
【0007】
このため、船外へ排出する方法が必要である。その際の排出基準項目としては、国内でいう河川での基準が適用され、アンモニア性窒素や油分が基準対象になる。
【0008】
そのため、アンモニア性窒素や油分の除害装置が必要となるが、船内で除害装置を設置しようとすると、設置状況によっては処理しなければいけない量が増加してしまうといった問題がある。
このため、エンジン運転後、配管内に残留する液化アンモニアガスを配管内から除去するため、窒素を使って押し出す方法(窒素パージ)を採用している。
【0009】
しかし、上記の窒素パージ押出方式では、排出先が上部であると、押し出すための供給圧力及び流量が必要になってしまい、流量と塔高さの関係上、除害設備が大きくなるといった問題があった。
【0010】
そこで、本発明の課題は、液化アンモニアや液化石油ガス、メタノールといった燃料を兼用することができる燃料供給装置を提供することができるだけでなく、戻し燃料が燃料タンクに送られることがない燃料供給装置を提供することにある。
また、本発明の他の課題は、戻し燃料にシール油が含まれていても、シール油を液化アンモニア燃料等と好適に分離できる燃料供給装置を提供することにある。
【0011】
さらに、本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題は以下の各発明によって解決される。
【0013】
(請求項1)
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる燃料の何れか1種を貯留する燃料タンクからサービスタンクを経由してエンジンに至る燃料供給ラインと、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインとを備え、
前記燃料戻しラインの前記サービスタンクに至るまでに、油分除去回収装置を設置することを特徴とする燃料供給装置。
(請求項2)
前記油分除去回収装置には、燃料と油の分離を向上させるための堰と、燃料と油の界面を判定するための計器を備えることを特徴とする請求項1記載の燃料供給装置。
(請求項3)
前記計器が、静電式レベルスイッチ又は密度計であることを特徴とする請求項2記載の燃料供給装置。
(請求項4)
前記燃料供給ラインには、前記サービスタンクに前記燃料を戻すバイパスライン、及び又はリバースラインが設けられていることを特徴とする請求項1記載の燃料供給装置。
(請求項5)
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインに、前記燃料を導入して、気化アンモニアガスと、液化アンモニア及び油とに分離するための気液分離器を備え、
前記気液分離器で分離された前記気化アンモニアガスと水を導入して、アンモニア水を生成させる除害装置を設けることを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の燃料供給装置。
(請求項6)
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる何れか1種の燃料をエンジンに供給する燃料供給ラインに、燃料タンクと、低圧の燃料ポンプと、第1バッファタンクと、高圧の燃料ポンプと、熱交換器と、フィルタとを備え、
前記エンジンから前記燃料の一部を戻す燃料戻しラインに油分除去回収装置を備え、
前記油分除去回収装置で油分が除去された燃料が前記第1バッファタンクに戻され、
前記油分除去回収装置と、前記第1バッファタンクとの間に、調整タンクを備え、
前記調整タンクは、前記油分除去回収装置と、前記第1バッファタンクの燃料の流量を調整して、前記第1バッファタンクに供給することを特徴とする燃料供給装置。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、液化アンモニアや液化石油ガス、メタノールといった燃料を兼用することができる燃料供給装置を提供することができるだけでなく、戻し燃料が燃料タンクに送られることがない燃料供給装置を提供することができる。
【0015】
また、本発明によれば、戻し燃料にシール油が含まれていても、シール油を液化アンモニア燃料等と好適に分離できる燃料供給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【
図1】本発明の燃料供給装置の一形態を示すフロー図
【
図2】
図1の燃料供給装置に適用される油分除去回収装置の一例を示す概略断面図
【
図3】
図1の燃料供給装置に適用される気液分離器の一例を示す概略説明図
【
図4】本発明の燃料供給装置の他の形態を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【0018】
本発明の形態1について、
図1に基づいて説明する。
図1は、本発明の燃料供給装置の一形態を示すフロー図である。
図1において、1は船舶エンジンであり、該エンジン1に燃料タンク2から燃料がサービスタンク4を介して供給される。船舶エンジン1としては、二元燃料が対応できるエンジンが好ましい。例えば、燃料を、重油と、下記に示す燃料との2種類の燃料とする二元燃料を用いることができるエンジンが例示できる。
【0019】
二元燃料が対応できるエンジンの燃料の一部は、液化アンモニア、液化石油ガス(LPG)、メタノールのような燃料のいずれでもよい。また、液化石油ガスについても、ブタンリッチの場合とプロパンリッチの場合とがあるが、いずれの主成分であっても使用することができる。LPGは、完全にブタン成分しかないものは非常に少なく、シール油と完全に混ざらない場合が考えられるからである。つまり、LPGに含まれるプロパンの分量により、シール油に溶解する度合いが変化するのみで、完全に溶解しない場合、本発明の油分除去回収装置により、シール油を分離できる。
【0020】
なお、NH3は極性であり、油は無極性であるため混ざらない。同様にメタノールも極性であり、油とは混ざらない。
LPGは、産地によって主成分がプロパンのLPG(プロパンリッチLPG)とブタンのLPG(ブタンリッチLPG)がある。油との混合しやすさは、一概に極性と無極性のみによる評価だけではなく、奇遇効果と鎖長の短さが関係していると推定される。
【0021】
炭素数が偶数の長鎖アルカンは、完全パッキング時(固体の結晶状態)では、分子鎖が鎖長方向に長い「並行六面体」になるが、奇数の場合は端の一角(稜)が欠けるので、その分パッキングが悪くなる。パッキングのしやすさは親油性を示している。
【0022】
つまり、C3H8(プロパン)は、炭素数が最小の奇数の3なので、端欠けの影響が大きく、パッキングしにくく、直鎖アルカンの中では最も油らしくない異端の性状である。これに対して、C4H10(ブタン)は、炭素数は偶数の4なので、パッキングがよい。
【0023】
本発明者は、液化C4H10はシール油に溶解し、液化C3H8はシール油に溶解しないという差が生じることを実験により確認した。
【0024】
以上のことから、本発明の燃料タンク2に貯留される燃料が、液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる燃料の何れか1種というのは、本発明の燃料供給装置が、油に溶解しない燃料に特に有効であるが、油に溶解する燃料であっても使用できる、つまり、液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールといったいずれの燃料でも、燃料タンクに供給される燃料を変更するだけで、そのまま使用できるという使用燃料の選択肢の幅を広げ、多種多様な燃料を兼用できる汎用性が高い燃料供給装置であることを意図している。
【0025】
以下、本形態の燃料が、主に液化アンモニアである場合を説明する。
【0026】
燃料タンク2は、フルレフ式やセミレフ式などの低圧のタンクが用いられる。余剰のアンモニアガスが発生する場合には、それを回収して脱硝装置の還元剤として使用することが好ましい。燃料タンク2には、再液化装置2Aを設けることができる。再液化装置2Aでは、燃料タンク2から気体として排出されるアンモニアガスを導入して、加圧して液化アンモニアを生成し、燃料タンクに戻すことができる。また、気液分離器12A、12Bで排出されるアンモニアガス、窒素パージされて得られるアンモニアガスなどの種々のアンモニアガスを、再液化装置2Aに導入して、加圧して液化アンモニアを生成し、燃料タンク2に戻すこともできる。
【0027】
燃料タンク2に充填される燃料である液化アンモニアは、低圧の燃料ポンプである低圧ポンプ3を介して、サービスタンク4に送られる。低圧ポンプ3の吐出圧力は、1.8~2.0MPaG(ゲージ圧)の範囲が好ましい。
【0028】
サービスタンク4に送られる過程で、ヒータ3Aで燃料を加熱することができる。ここで、ヒータ3Aを設置するのは、タンクの方式に応じて燃料が低温の場合があるからである。
【0029】
形態1では、液化アンモニアが、燃料タンク2からサービスタンク4を経由してエンジン1に至る燃料供給ラインを備えており、かつエンジン1から燃料の一部をサービスタンク4に戻す燃料戻しラインを備えている。
【0030】
サービスタンク4からエンジン1に向かう燃料供給ラインには、高圧の燃料ポンプである高圧ポンプ300、熱交換器305、フィルタ7A又はフィルタ7B、燃料バルブトレイン(インターフェース)であるSVT10が設けられている。熱交換器305は、燃料に対して、ヒータ又はクーラとして機能させることができる。熱交換器305は、ヒータ3Aで温度制御できなかった場合の予備として機能させることもできる。本実施形態では、熱交換器305に代えて、ヒータ、又はクーラを用いてもよいし、熱交換器とヒータ又はクーラを組み合わせて用いてもよい。
【0031】
サービスタンク4内の燃料は、高圧ポンプ300を介して、熱交換器305に送られる。高圧ポンプ300の吐出圧力は、8.0~8.5MPaG(ゲージ圧)の範囲が好ましい。本実施形態において、LPGを燃料として使用した場合の吐出圧力は、5.0~5.5MPaGの範囲が好ましく、メタノールを燃料として使用した場合の吐出圧力は、1.0~1.5MPaGの範囲が好ましい。
【0032】
また、高圧ポンプ300の吐出側の配管は、エンジン1に向かう配管であり、この配管の高圧ポンプ300の出口側にバイパスライン301が設けられ、バイパスライン301を介して液化アンモニア槽181内に返送される。バイパスライン301では、バルブ302が設けられているため、高圧ポンプ300の入口温度に対して、温度を上昇させることができる。
【0033】
また高圧ポンプ300の吐出側の配管には、リバースライン303が設けられ、リバースライン303を介して液化アンモニア槽181内に返送するようにすることもできる。このラインも、バルブ304が設けられているため、高圧ポンプ300の入口温度に対して、温度を上昇させることができる。
【0034】
リバースライン303は、ポンプのモータを冷却するためのラインであり、バイパスライン301は、圧力調整用の戻りラインである。バイパスライン301やリバースライン303があることにより、温度が高くなってしまうことがあるため、熱交換器305を設け、熱交換器305で加温したり、冷却したりすることが好ましい。
【0035】
熱交換器305には、例えば作動媒体としてグリコール水を用いたグリコール水供給装置19を設けることが好ましい。熱交換器305で燃料を加温する場合には、加熱されたグリコール水を供給し、熱交換器305で冷却する場合には、冷却されたグリコール水を供給する。グリコール水の加温冷却の温度調整は、蒸気、海水を用いることができる。
【0036】
また、リバースライン303、バイパスライン301の出口は、
図1の例では、サービスタンク4にしているが、これに限定されず、油分除去回収装置18の液化アンモニア槽181に戻すように構成されていてもよい。また、リバースライン303とバイパスライン301を設ける場合には、サービスタンク4内に油分除去回収装置を設け、サービスタンク内において、油分の除去と回収を行うリカバリタンクとして機能させるようにしてもよい。
【0037】
更に、バイパスライン301、リバースライン303の切り替えを行う方法も好ましい。切替えを行うことにより、温度・圧力の調整をすることができる。
【0038】
また燃料戻りラインに設けられたクーラ15と、燃料供給ラインに設けられた熱交換器305の熱源を利用して、燃料の温度調整を行うこともできる。この場合、タイムラグを設けることが好ましい。
【0039】
熱交換器305を経た燃料は、その後、フィルタ7A又はフィルタ7Bでろ過される。ここで、フィルタ7Aとフィルタ7Bは、エンジン内やバルブの保護を目的として設置する。
【0040】
フィルタ7Aとフィルタ7Bは、燃料中に含まれる固形物や錆などを除去することができる。
【0041】
燃料は、フィルタ7A又はフィルタ7Bでろ過された後、SVT10を介して、エンジン1に送られる。
【0042】
SVT10は、燃料バルブトレインであり、サービスタンク4内の燃料を高圧ポンプ300によってエンジン1に供給する過程に存在する補器類(高圧ポンプ300、熱交換器305、フィルタ7A、7B)と、エンジン1との間のインターフェースである。
【0043】
SVT10には、窒素供給装置10Aから窒素ガスが供給される。窒素ガスは、図示しないが、エンジン1内の燃料のパージ、メンテナンス前のガス抜き、メンテナンス後の気密試験などに利用される。
【0044】
燃料バルブトレインは、上記のように、補器類とエンジン1との間のインターフェースであるが、その目的としては、シャットダウン時やメンテナンス時に、エンジン1を安全に隔離することと、上記の窒素供給装置10Aから供給された窒素ガスのパージを行うことが挙げられる。
【0045】
本形態では、エンジン1から燃料の一部をサービスタンク4に戻す燃料戻しラインを備えている。エンジン1からサービスタンク4に向かう燃料戻しラインには、燃料バルブトレイン(インターフェース)であるRVT11が設けられ、サービスタンク4に至る系にクーラ15が設けられている。
【0046】
エンジン1内では、流量調整や温度調整のために、燃料の一部を戻し、その際にシール油が燃料の一部に含まれ、RVT11内で減圧し、クーラ15を経て、サービスタンク4へ戻される。すなわち、本形態においては、サービスタンク4とエンジン1との間で、燃料が循環するようになっている。
【0047】
この態様によれば、サービスタンク4に燃料の一部が戻されるシステムになっており、サービスタンク4が、燃料をエンジンに供給するタンクであるため、サービスタンク4に燃料を供給する燃料タンク2がシール油で汚染されることはない。
【0048】
サービスタンク4では、エンジン1からの戻し燃料と、燃料タンク2から送られる液化アンモニアが混合される。
【0049】
本発明においては、エンジン1からの燃料戻しラインのサービスタンク4に至るまでに、液体アンモニアとシール油が分離される構造の油分除去回収装置18が設けられている。
【0050】
油分除去回収装置18は、
図2に示すように、堰板180が設けられ、堰板180の左側(図面上)に、液化アンモニアとシール油の分離部が形成され、堰板180の右側(図面上)に、液化アンモニア槽181が形成されている。
分離部で分離された上層の液化アンモニアは、堰板180を越えて液化アンモニア槽181に送られる構成になっている。
液化アンモニア槽181内の液化アンモニアは燃料として、サービスタンク4に送られ、高圧ポンプ300により、エンジン1方向に送液される。
【0051】
図2に示すように、下層のシール油は、ドレイン弁183を開いて、ドレインタンク182に貯留される。
このドレイン弁183は、シール油の液面を検出するセンサ184の信号により排出を制御するようにしてもよい。
センサ184を設置することで、油分除去状態を確認し、シール油を効率的に排出できる。このシール油を本発明では再利用することもできる。
【0052】
このような構成にすることにより、油分除去回収装置18によって、シール油が分離除去された液化アンモニア燃料をエンジン1に供給することができる。
【0053】
この態様では、上述の堰板180の存在によって、燃料戻しラインから持ち込まれたシール油を効率的に燃料と分離できるので、シール油を分離した燃料を、エンジンに再度供給する際に、フィルタやストレーナを目詰まりさせることがなく、燃料の循環を効率的に行える。
【0054】
更に、センサ184としては、液面を検出できる液面センサを例示したが、これに限定されず、例えば、静電式レベルスイッチ又は密度計(センサ)等の燃料と油の界面を判定することができる計器が好ましい。これにより、シール油をより効率的に排出できる。
【0055】
液化アンモニア(NH3)の場合、シール油と混合せず、密度差等によって、両者は層分離される。液化アンモニアの存在は、密度計や静電式レベルスイッチを用いて判定することができる。
【0056】
液化アンモニアの25℃における密度ρは約600kg/m
3であり、シール油の密度ρは約900kg/m
3であるから、
図2に示すように、液化アンモニアは上層に分離され、シール油は下層に分離される。
【0057】
また、LPG(プロパンリッチ)の25℃における密度ρは約500kg/m
3であり、LPG(ブタンリッチ)の25℃における密度ρは約578kg/m
3である。メタノールの20℃における密度ρは、約792kg/m
3である。
このためシール油の密度ρは約900kg/m
3であるから、完全に油と溶解しない場合には、
図2に示すように、燃料を上層、シール油を下層に分離することができる。
【0058】
本形態において、液化アンモニアガス供給開始時及び停止時は、系内をパージするため、配管内に残った、減圧される際に一部気化したガスを含んだ液化アンモニアを、気液分離器12A、12Bに導入して、気化ガスと液状体とに分離することができる。
【0059】
気液分離器12としては、
図1に示すように、気液分離器12Aと気液分離器12Bを設置することができる。
気液分離器12A、12Bから上部に排出されるアンモニアガスは除害装置13に送られる。
気液分離器12内に残った液は、ポンプを用いて、油分除去回収装置18を介してサービスタンク4へ戻し、液化アンモニアを回収する。また、窒素を使って液を押し出すこともできる。
【0060】
気液分離器12で気化した気化アンモニアガスは、除害装置13で水が供給され、アンモニア水として回収される。回収されたアンモニア水は、例えば、船内での脱硝装置の還元剤として使用することができる。
【0061】
次に、
図3に基づいて、気液分離器の好ましい形態について説明する。以下に説明する態様は、アンモニアガスとして水と接触させる場合と、液化アンモニアと水を接触させる場合では、反応熱量が違うので、回収するエネルギは削減できるという効果を奏する。
【0062】
まず、気液分離器12に、予め清水を張り込んでおく。気液分離器12には、液面を検出するセンサを設けることが好ましい。図示の例では、ハイレベルセンサ120、ローレベルセンサ121として、レベルスイッチ(LS)が設けられている。HHはハイレベルを示し、LLはローレベルを示している。
【0063】
ハイレベルセンサ120が、HHレベルを検出して、スタンバイ状態となるように、予め清水バルブ122を開けて清水を張り込んでおく。清水を張り込む量は、燃料供給装置内の容積分の液化アンモニア(LNH3)が水に溶解する量になるよう調整することが好ましい。また、導入されるアンモニアガス(一部液化アンモニアを含む)に対応する清水は、液面センサのHHレベルを調整することにより、適切な量に設定することができる。
【0064】
次に、
図3に示すバルブ123を開き、気液分離器12に、液化アンモニアLNH
3を送りこみ、液化アンモニアと水を接触させて、アンモニア水にする。
【0065】
液化アンモニアLNH3は、RVT11を経由して燃料戻り系から供給される。したがって、RVT11では、液化アンモニアを減圧して、油分除去回収装置18に戻すので、減圧される際に、その一部が気化される場合があり、気液分離器12に送りこまれる液化アンモニアLNH3には、一部気化されたアンモニアガスを含む液化アンモニアになっている場合も含まれる。
【0066】
次いで、液化アンモニアLNH
3が抜けきった状態を、例えば、燃料供給装置内の図示しないレベルスイッチ、圧力計等で検知した後、ポンプ124を介して、一次受けタンク125でアンモニア水として回収する。一次受けタンク125で回収されたアンモニア水は、
図3に示すように、油分除去回収装置18を介してサービスタンク4に供給することにより、再び燃料として使用することができる。
【0067】
次いで、ポンプ124によって液面がLLレベルになるまで抜き出し、ローレベルセンサ121が、LLレベルを検出したら、ポンプ124を停止する。これにより気液分離機の一連の処理は完了する。
【0068】
そして、再び、清水バルブ122を開いて、清水を導入して、ハイレベルセンサ120が、HHレベルを検出するまで張り込む。
【0069】
気液分離器12から液面上部に分離されたアンモニアガスは、除害装置13に送られる。
図1に示すように、除害装置13で水が供給され、アンモニア水を生成する。
【0070】
除害装置13から排出されるアンモニア水は、SCR16に送られ、還元剤として利用されるなどして処理・除去される。
【0071】
図3に示す装置及びこれを用いた方法によれば、除害装置がコンパクト化できる効果がある。除害装置で除去したいアンモニア量が減るからである。なお、アンモニアと水を接触させた際に発生する反応熱量が減る効果もある。
【0072】
次に、本発明の形態2について、
図4に基づいて説明する。
形態2における燃料供給ラインは、
図4の破線よりA側に位置しており、液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる何れか1種の燃料をエンジンに供給する燃料供給ラインである。
【0073】
以下に燃料供給ラインに設けられる設備について説明する。
燃料タンク2には、液化アンモニアが充填されている。液化アンモニアは、低圧ポンプ3により、第1バッファタンク20に供給される。本形態2の第1バッファタンク20は、エンジンに高圧の燃料を供給するためのタンクであり、形態1のサービスタンク4に相当するタンクである。
【0074】
第1バッファタンク20からエンジン1に向かう燃料供給ラインには、高圧ポンプ5、ヒータ5A、フィルタ7A又はフィルタ7B、燃料バルブトレイン(インターフェース)であるSVT10が設けられている。
【0075】
本実施形態において、第1バッファタンク20からフィルタ7A又はフィルタ7Bに至る流路の構成を、
図1に示す形態1のサービスタンク4からフィルタ7A又はフィルタ7Bに至る流路構成にしてもよい。本形態に
図1に示す流路構成にする場合、
図1に示すバイパスライン301とリバースライン303から戻される燃料の出口は、第1バッファタンク20である。
【0076】
一方、
図4の破線よりB側に位置しており、エンジン1から第1バッファタンク20に向かう燃料戻しラインには、燃料バルブトレイン(インターフェース)であるRVT11が設けられている。
【0077】
この形態2において、エンジン1からの燃料戻しラインの第1バッファタンク20に至るまでに、液体アンモニアとシール油が分離される構造の油分除去回収装置18が設けられている。
図1の態様と同様に、油分除去回収装置の手前に図示しないクーラ15をもうけてもよいし、気液分離器12を設けてもよい。
この油分除去回収装置の構造は、形態1で説明したものと同一であるので、その説明を省略する。
【0078】
油分除去回収装置18で下層に分離された油分(シール油)は、ドレイン弁183、移送ポンプ185を介して、ドレインタンク182に移送される。
本形態においては、油分除去回収装置18の油分が除去された液化アンモニア燃料を貯留する液化アンモニア槽181から第1バッファタンク20に至るまでに、流量調整のための調整タンク200を設けることが好ましい。
【0079】
図4に示す調整タンク200において、液化アンモニア槽181内の液化アンモニア燃料は、ポンプ24により、第1バッファタンク20に送液される。この場合、ポンプ24と第1バッファタンク20との間に、第1バッファタンク20から調整タンク200に向かって液流が生じないように、逆止弁(図示せず)を設けることも好ましい。
【0080】
また、
図4において、RVT10は、2重管100によって構成され、またRVT11も同様に、2重管110によって構成されている。
液化アンモニアのエンジン1への供給ライン(A側のライン)に、2重管100を有するRVT10が設けられ、返送ライン(B側のライン)に、2重管110を有するRVT11が設けられている。
長期間運転によって、2重管100の一方、あるいは両方の2重管110の内側管が破損してアンモニアが外部に流出することがある。
アンモニア検知器222は、流出したアンモニアを検知したら、運転を停止して、第2バッファタンク220に排出する。
【0081】
本形態において、第2バッファタンク220は、機関室内で配管が破損した場合の漏えい対策の二重配管の内管が破損した場合の、液化アンモニアの一次受けタンクとして機能する。
通常の状態では、RVT11から、第2バッファタンク220に、エアーが流れてくる。しかし、配管の破損等の異常が発生した場合、この第2バッファタンク220を設けておくことにより、エンジン1内の燃料(液化アンモニアなど)を、RVT11から回収することができる。
【0082】
また、エンジン1内の燃料であるアンモニア水を、第2バッファタンク220を介して、還元剤として、SCR16に供給することもできる。これにより、図示しない除害装置を介さずにSCR16に還元剤を供給することができ、この結果、除害装置のコンパクト化が可能となり、大気へのアンモニアガスの放出を抑制することができる。
【0083】
図4において、A側を船舶の上層に設け、B側を船舶の下層に設けることができる。これにより、A側に設けられた燃料供給ルームの下層には、B側に設けられた第2バッファタンク及び又はドレインタンクからなるドレインルームを設置される。この結果、自重で、A側で生じた残液をB側に送ることができるため、効率的に残液を送液することができる、つまり、送液のための動力をかけずに送液することができる。
【0084】
本形態2にのみ示す各部位の構成を、
図1に示す形態1に適用することができる。例えば、ドレインタンク182にシール油を送る移送ポンプ185を、
図1に示す形態に適用することができる。また、RVT10、SVT11、及び第2バッファタンクの構成を、
図1に示す形態1に適用することもできる。これにより、形態2の作用効果を形態1で発揮できる。
【符号の説明】
【0085】
1 :エンジン
2 :燃料タンク
2A :再液化装置
3 :低圧ポンプ
3A :ヒータ
4 :サービスタンク
5 :高圧ポンプ
5A :ヒータ
7A :フィルタ
7B :フィルタ
10 :SVT
100 :二重管
10A :窒素供給装置
11 :RVT
110 :二重管
12 :気液分離器
12A :気液分離器
12B :気液分離器
120 :ハイレベルセンサ
121 :ローレベルセンサ
122 :清水バルブ
123 :バルブ
124 :ポンプ
125 :一次受けタンク
13 :除害装置
15 :クーラ
16 :SCR
18 :油分除去回収装置
180 :堰板
181 :液化アンモニア槽
182 :ドレインタンク
183 :ドレイン弁
184 :センサ
185 :移送ポンプ
19 :グリコール水供給装置
20 :第1バッファタンク
24 :移送ポンプ
200 :調整タンク
220 :第2バッファタンク
300 :ポンプ
301 :バイパスライン
302 :バルブ
303 :リバースライン
304 :バルブ
305 :熱交換器
【手続補正書】
【提出日】2023-06-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる燃料の何れか1種を貯留する燃料タンクからサービスタンクを経由してエンジンに至る燃料供給ラインと、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインとを備え、
前記燃料戻しラインの前記サービスタンクに至るまでに、油分除去回収装置を設置し、
前記サービスタンクは、燃料タンクから、前記燃料供給ラインを介して送られる前記燃料と、前記エンジンから、前記燃料戻しラインの油分除去回収装置を介して戻される前記燃料の一部とが混合されることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項2】
前記油分除去回収装置には、燃料と油の分離を向上させるための堰と、燃料と油の界面を判定するための計器を備えることを特徴とする請求項1記載の燃料供給装置。
【請求項3】
前記計器が、静電式レベルスイッチ又は密度計であることを特徴とする請求項2記載の燃料供給装置。
【請求項4】
前記燃料供給ラインには、前記サービスタンクに前記燃料を戻すバイパスライン、及び又はリバースラインが設けられていることを特徴とする請求項1記載の燃料供給装置。
【請求項5】
前記燃料は、液化アンモニアであり、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインに、前記燃料を導入して、気化アンモニアガスと、液化アンモニア及び油とに分離するための気液分離器を備え、
前記気液分離器で分離された前記気化アンモニアガスと水を導入して、アンモニア水を生成させる除害装置を設けることを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の燃料供給装置。
【請求項6】
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる何れか1種の燃料をエンジンに供給する燃料供給ラインに、燃料タンクと、低圧の燃料ポンプと、第1バッファタンクと、高圧の燃料ポンプと、熱交換器と、フィルタとを備え、
前記エンジンから前記燃料の一部を戻す燃料戻しラインに油分除去回収装置を備え、
前記油分除去回収装置で油分が除去された燃料が前記第1バッファタンクに戻され、
前記油分除去回収装置と、前記第1バッファタンクとの間に、調整タンクを備え、
前記調整タンクは、前記油分除去回収装置と、前記第1バッファタンクの燃料の流量を調整して、前記第1バッファタンクに供給することを特徴とする燃料供給装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
(請求項1)
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる燃料の何れか1種を貯留する燃料タンクからサービスタンクを経由してエンジンに至る燃料供給ラインと、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインとを備え、
前記燃料戻しラインの前記サービスタンクに至るまでに、油分除去回収装置を設置し、
前記サービスタンクは、燃料タンクから、前記燃料供給ラインを介して送られる前記燃料と、前記エンジンから、前記燃料戻しラインの油分除去回収装置を介して戻される前記燃料の一部とが混合されることを特徴とする燃料供給装置。
(請求項2)
前記油分除去回収装置には、燃料と油の分離を向上させるための堰と、燃料と油の界面を判定するための計器を備えることを特徴とする請求項1記載の燃料供給装置。
(請求項3)
前記計器が、静電式レベルスイッチ又は密度計であることを特徴とする請求項2記載の燃料供給装置。
(請求項4)
前記燃料供給ラインには、前記サービスタンクに前記燃料を戻すバイパスライン、及び又はリバースラインが設けられていることを特徴とする請求項1記載の燃料供給装置。
(請求項5)
前記燃料は、液化アンモニアであり、
前記エンジンから前記燃料の一部を前記サービスタンクに戻す燃料戻しラインに、前記燃料を導入して、気化アンモニアガスと、液化アンモニア及び油とに分離するための気液分離器を備え、
前記気液分離器で分離された前記気化アンモニアガスと水を導入して、アンモニア水を生成させる除害装置を設けることを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の燃料供給装置。
(請求項6)
液化アンモニア、液化石油ガス及びメタノールから選ばれる何れか1種の燃料をエンジンに供給する燃料供給ラインに、燃料タンクと、低圧の燃料ポンプと、第1バッファタンクと、高圧の燃料ポンプと、熱交換器と、フィルタとを備え、
前記エンジンから前記燃料の一部を戻す燃料戻しラインに油分除去回収装置を備え、
前記油分除去回収装置で油分が除去された燃料が前記第1バッファタンクに戻され、
前記油分除去回収装置と、前記第1バッファタンクとの間に、調整タンクを備え、
前記調整タンクは、前記油分除去回収装置と、前記第1バッファタンクの燃料の流量を調整して、前記第1バッファタンクに供給することを特徴とする燃料供給装置。