特許 7319769 排熱回収システム及び船舶並びに排熱回収装置の運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-25

(45)【発行日】2023-08-02

(54)【発明の名称】排熱回収システム及び船舶並びに排熱回収装置の運転方法

(51)【国際特許分類】

   F22B 1/18 20060101AFI20230726BHJP

【ＦＩ】

F22B1/18 C

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2018188376

(22)【出願日】2018-10-03

(65)【公開番号】P2020056551

(43)【公開日】2020-04-09

【審査請求日】2021-09-01

(73)【特許権者】

【識別番号】518131296

【氏名又は名称】三菱重工マリンマシナリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】中村 龍太

(72)【発明者】

【氏名】寺原 貴澄

(72)【発明者】

【氏名】高本 健太

(72)【発明者】

【氏名】松下 浩市

【審査官】伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５７－１８２００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－０００３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００９７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－０５６６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１８３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３２２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－１６０１９９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－０３７０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９８８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１１３５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０９９４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１０１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１３０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１８５１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２３８４４８３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４８４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４８４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２３４４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２２Ｂ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１燃料と第２燃料とを切替えて使用可能な燃焼装置と、
前記燃焼装置からの排ガスが流れる排ガスラインと、
飽和状態の水及び蒸気を貯留するための容器と、
前記容器へ水を供給するための給水ラインと、
前記容器からの飽和蒸気が流れる飽和蒸気ラインと、
前記排ガスラインに設けられ、前記排ガスとの熱交換により前記給水ラインの前記水を加熱するための熱交換器と、
前記飽和蒸気ラインに設けられ、前記容器の圧力を調節するためのバルブと、
前記燃焼装置に供給される燃料が前記第１燃料と前記第２燃料との間で切り替えられたことを示す信号を受け取ったとき、該信号に基づいて前記バルブの開度を調節することにより前記容器の圧力を変更するように構成された制御部と、を備え、
前記第１燃料は、前記第２燃料よりも硫黄分濃度の低い燃料であり、
前記制御部は、前記燃料が前記第２燃料であるときは、前記容器の圧力が第２圧力となるように前記バルブの開度を調節し、前記燃料が前記第１燃料であるときは、前記容器の圧力が前記第２圧力よりも低い第１圧力となるように前記バルブの開度を調節するように構成された
ことを特徴とする排熱回収システム。

【請求項2】

前記第１圧力は２ｂａｒ以上４ｂａｒ以下であり、
前記第２圧力は５ｂａｒ以上７ｂａｒ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の排熱回収システム。

【請求項3】

前記第１圧力は２ｂａｒ以上４ｂａｒ未満であり、
前記第２圧力は４ｂａｒ以上５ｂａｒ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の排熱回収システム。

【請求項4】

蒸気を生成するためのボイラをさらに備え、
前記ボイラは、
水を貯留するための水ドラムと、
前記水の蒸発により生成した蒸気を貯留するための蒸気ドラムと、
前記水ドラムと前記蒸気ドラムとを接続する蒸発管と、を含み、
前記容器は、前記ボイラの前記蒸気ドラムを含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱回収システム。

【請求項5】

２種類以上の燃料を切替えて使用可能な燃焼装置と、
前記燃焼装置からの排ガスが流れる排ガスラインと、
飽和状態の水及び蒸気を貯留するための容器と、
前記容器へ水を供給するための給水ラインと、
前記容器からの飽和蒸気が流れる飽和蒸気ラインと、
前記排ガスラインに設けられ、前記排ガスとの熱交換により前記給水ラインの前記水を加熱するための熱交換器と、
前記飽和蒸気ラインに設けられ、前記容器の圧力を調節するためのバルブと、
前記燃焼装置に供給される燃料が切り替えられたことを示す信号を受け取ったとき、該信号に基づいて前記バルブの開度を調節することにより前記容器の圧力を変更するように構成された制御部と、を備え、
前記制御部は、前記燃料が第２燃料であるときは、前記容器の圧力が第２圧力となるように前記バルブの開度を調節し、前記燃料が前記第２燃料よりも硫黄分濃度の低い第１燃料であるときは、前記容器の圧力が前記第２圧力よりも低い第１圧力となるように前記バルブの開度を調節するように構成され、
蒸気を生成するためのボイラをさらに備え、
前記ボイラは、
水を貯留するための水ドラムと、
前記水の蒸発により生成した蒸気を貯留するための蒸気ドラムと、
前記水ドラムと前記蒸気ドラムとを接続する蒸発管と、を含み、
前記容器は、前記ボイラの前記蒸気ドラムを含み、
前記ボイラは、バーナで燃焼される燃料に向けて蒸気を噴射するように構成された蒸気噴射部を含み、
前記第２圧力は、該第２圧力の蒸気を前記蒸気噴射部から噴射することによって前記燃料を拡散させることが可能な圧力である
ことを特徴とする排熱回収システム。

【請求項6】

燃料油を加熱して前記燃料油の粘性を低減させるための燃料加熱部をさらに備え、
前記第２圧力は、該第２圧力の蒸気を前記燃料加熱部に供給することによって前記燃料油の粘性を低減可能な圧力である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱回収システム。

【請求項7】

前記排ガスラインにおいて前記熱交換器よりも上流側に設けられた過熱器と、
前記過熱器からの過熱蒸気により駆動されるように構成されたタービンと、
をさらに備え、
前記過熱器は、前記飽和蒸気ラインを流れる飽和蒸気の一部を前記排ガスとの熱交換により加熱して前記過熱蒸気を生成するように構成された
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱回収システム。

【請求項8】

前記燃焼装置に供給される前記第１燃料を貯留するための燃料タンクをさらに備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱回収システム。

【請求項9】

請求項１乃至８の何れか一項に記載の排熱回収システムを備える船舶。

【請求項10】

第１燃料と第２燃料とを切替えて使用可能な燃焼装置と、
前記燃焼装置からの排ガスが流れる排ガスラインと、
飽和状態の水及び蒸気を貯留するための容器と、
前記容器へ水を供給するための給水ラインと、
前記容器からの飽和蒸気が流れる飽和蒸気ラインと、
前記排ガスラインに設けられ、前記排ガスとの熱交換により前記給水ラインの前記水を加熱するための熱交換器と、
前記飽和蒸気ラインに設けられ、前記容器の圧力を調節するためのバルブと、
を含む排熱回収装置の運転方法であって、
前記燃焼装置に供給される燃料が前記第１燃料と前記第２燃料との間で切り替えられたとき、前記バルブの開度を調節することにより前記容器の圧力を変更するステップを備え、
前記第１燃料は、前記第２燃料よりも硫黄分濃度の低い燃料であり、
前記圧力を変更するステップでは、前記燃料が前記第２燃料であるときは、前記容器の圧力が第２圧力となるように前記バルブの開度を調節し、前記燃料が前記第１燃料であるときは、前記容器の圧力が前記第２圧力よりも低い第１圧力となるように前記バルブの開度を調節する
ことを特徴とする排熱回収装置の運転方法。

【請求項11】

前記第１圧力は２ｂａｒ以上４ｂａｒ以下であり、
前記第２圧力は５ｂａｒ以上７ｂａｒ以下である
ことを特徴とする請求項１０に記載の排熱回収装置の運転方法。

【請求項12】

前記第１圧力は２ｂａｒ以上４ｂａｒ未満であり、
前記第２圧力は４ｂａｒ以上５ｂａｒ以下である
ことを特徴とする請求項１０に記載の排熱回収装置の運転方法。

【請求項13】

前記排熱回収装置は、蒸気を生成するためのボイラを備え、
前記ボイラは、
水を貯留するための水ドラムと、
前記水の蒸発により生成した蒸気を貯留するための蒸気ドラムと、
前記水ドラムと前記蒸気ドラムとを接続する蒸発管と、を含み、
前記排熱回収装置の前記容器は、前記ボイラの前記蒸気ドラムを含む
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の排熱回収装置の運転方法。

【請求項14】

前記排熱回収装置は、
前記排ガスラインにおいて前記熱交換器よりも上流側に設けられた過熱器と、
前記過熱器からの過熱蒸気により駆動されるように構成されたタービンと、
をさらに備え、
前記過熱器は、前記飽和蒸気ラインを流れる飽和蒸気の一部を前記排ガスとの熱交換により加熱して前記過熱蒸気を生成するように構成された
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の排熱回収装置の運転方法。

【請求項15】

２種類以上の燃料を切替えて使用可能な燃焼装置と、
前記燃焼装置からの排ガスが流れる排ガスラインと、
飽和状態の水及び蒸気を貯留するための容器と、
前記容器へ水を供給するための給水ラインと、
前記容器からの飽和蒸気が流れる飽和蒸気ラインと、
前記排ガスラインに設けられ、前記排ガスとの熱交換により前記給水ラインの前記水を加熱するための熱交換器と、
前記飽和蒸気ラインに設けられ、前記容器の圧力を調節するためのバルブと、
を含む排熱回収装置の運転方法であって、
前記燃焼装置に供給される燃料が切り替えられたとき、前記バルブの開度を調節することにより前記容器の圧力を変更するステップを備え、
前記圧力を変更するステップでは、前記燃料が第２燃料であるときは、前記容器の圧力が第２圧力となるように前記バルブの開度を調節し、前記燃料が前記第２燃料よりも硫黄分濃度の低い第１燃料であるときは、前記容器の圧力が前記第２圧力よりも低い第１圧力となるように前記バルブの開度を調節し、
前記排熱回収装置は、蒸気を生成するためのボイラを備え、
前記ボイラは、
水を貯留するための水ドラムと、
前記水の蒸発により生成した蒸気を貯留するための蒸気ドラムと、
前記水ドラムと前記蒸気ドラムとを接続する蒸発管と、を含み、
前記排熱回収装置の前記容器は、前記ボイラの前記蒸気ドラムを含み、
前記ボイラは、バーナで燃焼される燃料に向けて蒸気を噴射するように構成された蒸気噴射部を含み、
前記第２圧力は、該第２圧力の蒸気を前記蒸気噴射部から噴射することによって前記燃料を拡散させることが可能な圧力である
ことを特徴とする排熱回収装置の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、排熱回収システム及び船舶並びに排熱回収装置の運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

燃焼装置から排出される高温の排ガスの熱を熱交換器を用いて回収して、蒸気生成等の用途に利用することがある。

【0003】

例えば、特許文献１には、ガス燃料と重油燃料とを切替えて燃焼させることが可能なボイラを含むボイラプラントにおいて、ボイラからの燃焼ガス（排ガス）とボイラに供給される前の給水とをエコノマイザで熱交換し、給水を予熱することが記載されている。また、特許文献１には、ボイラで使用する燃料の種類（ガス燃料又は重油燃料）に応じて、上述のエコノマイザに送出する給水の温度を調節することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６２１９７４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、燃料には硫黄分が含まれていることがあり、この場合、燃料の燃焼ガス（排ガス）の温度が酸露点以下であると、燃焼ガスの流路を構成する配管等の機器に酸腐食が生じる可能性がある。このため、排ガスから熱回収するための熱交換器（エコノマイザ等）の出口における排ガス温度を適切に管理する必要がある。

【0006】

ここで、燃焼装置（エンジンやボイラ等）において、硫黄分濃度の比較的高い高硫黄燃料と、硫黄分濃度の比較的低い低硫黄燃料とを切替えて使用することを考える。
高硫黄燃料使用時の酸腐食を防止するために、燃焼装置からの排ガスが導かれる熱交換器の出口の排ガス温度を、該高硫黄燃料の酸露点を基準とした温度（該酸露点よりも高い温度）に設定すると、燃料を低硫黄燃料に切り替えて使用するときに、低硫黄燃料の酸露点（高硫黄燃料よりも低い酸露点）よりも大幅に高い温度での運転となるため、低硫黄燃料使用時の排熱回収量の増加が見込めない。
一方、上述の熱交換器出口の排ガス温度を、低硫黄燃料の酸露点を基準とした温度（該酸露点よりも高い温度）に設定すると、燃料を高硫黄燃料に切り替えて使用するときに、高硫黄燃料の酸露点（低硫黄燃料よりも高い酸露点）よりも低い温度での運転となる可能性があり、この場合、機器に酸腐食が生じる可能性がある。

【0007】

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることが可能な排熱回収システム及びこれを備えた船舶、並びに排熱回収装置の運転方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る排熱回収システムは、
２種類以上の燃料を切替えて使用可能な燃焼装置と、
前記燃焼装置からの排ガスが流れる排ガスラインと、
飽和状態の水及び蒸気を貯留するための容器と、
前記容器へ水を供給するための給水ラインと、
前記容器からの飽和蒸気が流れる飽和蒸気ラインと、
前記排ガスラインに設けられ、前記排ガスとの熱交換により前記給水ラインの前記水を加熱するための熱交換器と、
前記飽和蒸気ラインに設けられ、前記容器の圧力を調節するためのバルブと、
前記燃焼装置に供給される燃料が切り替えられたことを示す信号を受け取ったとき、該信号に基づいて前記バルブの開度を調節することにより前記容器の圧力を変更するように構成された制御部と、を備え、
前記制御部は、前記燃料が第２燃料であるときは、前記容器の圧力が第２圧力となるように前記バルブの開度を調節し、前記燃料が前記第２燃料よりも硫黄分濃度の低い第１燃料であるときは、前記容器の圧力が前記第２圧力よりも低い第２圧力となるように前記バルブの開度を調節するように構成される。

【0009】

燃料の燃焼により生じる排ガスは、燃料の硫黄分濃度に応じた酸露点を有し、硫黄分濃度が高い燃料ほど、その燃料から生成される排ガスの酸露点が高い。また、排ガスの流路を構成する熱交換器や配管等の機器を酸腐食から保護するためには、これらの機器内における排ガス温度を、排ガスの酸露点よりも高い温度に維持する必要がある。

【0010】

この点、上記（１）の構成では、燃焼装置の燃料として低硫黄燃料である第１燃料を使用するときには、第２燃料使用時に比べて上述の容器内の圧力（即ち飽和圧力）が低い第１圧力となるようにバルブの開度を調節して、容器内の温度（即ち飽和温度）を低下させるようにしたので、酸露点の低下に応じた分だけ、熱交換器出口における排ガス温度を低下させることができ、すなわち、熱交換器における排熱回収量を増大させることができる。
また、上記（１）の構成では、燃焼装置の燃料として高硫黄燃料である第２燃料を使用するときには、第１燃料使用時に比べて上述の容器内の圧力（即ち飽和圧力）が高い第２圧力となるようにバルブの開度を調節して、容器内の温度（即ち飽和温度）を上昇させるようにしたので、酸露点の上昇に応じた分だけ、熱交換器出口における排ガス温度を上昇させることで、熱交換器や配管等の機器を酸腐食から保護することができる。
よって、上記（１）の構成によれば、燃料種に応じて、バルブ開度の調節により排熱回収システムによる排熱回収量を調節することができ、これにより、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。

【0011】

ところで、上述のように、バルブ開度の調節により熱交換器による排熱回収量を調節しようとする場合、例えば、熱交換出口における排ガス温度に基づきバルブ開度を調節することも考えられる。しかしながら、排ガス温度は、該排ガスの流れに直交する面内で分布があり、温度検出点に応じて制御にばらつきが生じる可能性がある。また、温度に基づく制御では、制御応答が遅くなる可能性がある。
これに対し、容器内の圧力は場所によらずほぼ同じであることから、容器内圧力の検出値は、熱交換器出口における排ガスの温度の検出値よりも正確性が高い。また、圧力に基づく制御は、温度に基づく制御に比べて制御応答が速い傾向がある。

【0012】

この点、上記（１）の構成によれば、飽和状態の水及び蒸気が貯留される容器の圧力（即ち、飽和温度に対応する飽和圧力）に基づきバルブ開度を調節することで排熱回収量を調節するようにしたので、正確性の高い圧力検出値により制御のばらつきを抑制することができるとともに、該容器内の温度（即ち飽和温度）を迅速に調節することができる。

【0013】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記第１圧力は２ｂａｒ以上４ｂａｒ以下であり、
前記第２圧力は５ｂａｒ以上７ｂａｒ以下である。

【0014】

上述したように、燃料の燃焼生成ガス（排ガス）は、燃料の硫黄分濃度に応じた酸露点を有する。例えば、硫黄分濃度が０．５％以下の燃料由来の排ガスの酸露点は１００℃程度であり、硫黄分濃度が０．５％を超える燃料由来の排ガスの酸露点は、１２０℃程度以上である。
上記（２）の構成によれば、第１圧力が２ｂａｒ以上４ｂａｒ以下となり、かつ、第２圧力が５ｂａｒ以上７ｂａｒ以下となるようにバルブ開度を調節するようにしたので、例えば、第１燃料として硫黄分濃度が０．５％以下の燃料を使用し、第２燃料として硫黄分濃度が０．５％より大きい燃料を使用した場合に、燃焼装置で使用する燃料の切替えに応じて、排熱回収システムによる排熱回収量を適切に調節することができる。これにより、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。

【0015】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記第１圧力は２ｂａｒ以上４ｂａｒ未満であり、
前記第２圧力は４ｂａｒ以上５ｂａｒ以下である。

【0016】

上記（３）の構成によれば、第１圧力が２ｂａｒ以上４ｂａｒ未満となり、かつ、第２圧力が４ｂａｒ以上５ｂａｒ以下となるようにバルブ開度を調節するようにしたので、例えば、第１燃料として硫黄分をほぼ含まない燃料を使用し、第２燃料として硫黄分濃度が第１燃料より大きい燃料を使用した場合に、燃焼装置で使用する燃料の切替えに応じて、排熱回収システムによる排熱回収量を適切に調節することができる。これにより、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。

【0017】

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
蒸気を生成するためのボイラをさらに備え、
前記ボイラは、
水を貯留するための水ドラムと、
前記水の蒸発により生成した蒸気を貯留するための蒸気ドラムと、
前記水ドラムと前記蒸気ドラムとを接続する蒸発管と、を含み、
前記容器は、前記ボイラの前記蒸気ドラムを含む。

【0018】

上記（４）の構成によれば、ボイラの蒸気ドラムには、飽和状態の蒸気及び水が貯留されるので、この蒸気ドラムの圧力に基づいてバルブ開度を調節するようにしたので、上記（１）で述べたように、燃料種に応じて、バルブ開度の調節により排熱回収システムによる排熱回収量を調節することができる。よって、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。
また、上記（４）の構成によれば、燃焼装置の排ガスからの排熱回収だけでは蒸気の需要を賄いきれない場合には、ボイラを稼働させることでさらに蒸気を生成することができる。一方、上述の排熱回収システムの構成により排熱回収量を増大でき、蒸気生産量を増やすことができるので、蒸気生成のためのボイラの稼働時間を低減することができる。このため、蒸気の需要を確実に満足させながら、ボイラの運転に使用する燃料を減らすことができる。よって、蒸気生産のためのエネルギー効率を向上させることができる。

【0019】

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記ボイラは、バーナで燃焼される燃料に向けて蒸気を噴射するように構成された蒸気噴射部を含み、
前記第２圧力は、該第２圧力の蒸気を前記蒸気噴射部から噴射することによって前記燃料を拡散させることが可能な圧力である。

【0020】

上記（５）の構成によれば、上記（１）で述べたように、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができるとともに、容器内の飽和蒸気を、ボイラで燃料を燃焼させるために有効利用することができる。

【0021】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
燃料油を加熱して前記燃料油の粘性を低減させるための燃料加熱部をさらに備え、
前記第２圧力は、該第２圧力の蒸気を前記燃料加熱部に供給することによって前記燃料油の粘性を低減可能な圧力である。

【0022】

上記（６）の構成によれば、上記（１）で述べたように、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができるとともに、容器内の飽和蒸気を、例えば重油等の粘性の大きな燃料を加熱して粘性を低下させる等の目的で、燃料を加熱するための有効利用することができる。

【0023】

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、
前記排ガスラインにおいて前記熱交換器よりも上流側に設けられた過熱器と、
前記過熱器からの過熱蒸気により駆動されるように構成されたタービンと、
をさらに備え、
前記過熱器は、前記飽和蒸気ラインを流れる飽和蒸気の一部を前記排ガスとの熱交換により加熱して前記過熱蒸気を生成するように構成される。

【0024】

上記（７）の構成によれば、熱交換器での排ガスとの熱交換により生成された飽和蒸気の一部を、過熱器においてより高温の排ガスと熱交換することにより過熱蒸気を生成し、該過熱蒸気を用いてタービンを駆動するようにしたので、燃焼装置の排熱を効果的に利用することができる。

【0025】

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
前記排熱回収システムは、
前記燃焼装置に供給される前記第１燃料を貯留するための燃料タンクをさらに備える。

【0026】

上記（８）の構成によれば、燃料タンクへの外部からの自然入熱によって生じるガス（ボイルオフガス）を第１燃料として利用可能であるので、排熱回収システムを効率的に運転することができる。

【0027】

（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る船舶は、
上記（１）乃至（７）の何れかに記載の排熱回収システムを備える。

【0028】

上記（９）の構成では、例えば、船舶の主機関又は発電装置等の燃焼装置の燃料として低硫黄燃料である第１燃料を使用するときには、第２燃料使用時に比べて上述の容器内の圧力（即ち飽和圧力）が低い第１圧力となるようにバルブの開度を調節して、容器内の温度（即ち飽和温度）を低下させるようにしたので、酸露点の低下に応じた分だけ、熱交換器出口における排ガス温度を低下させることができ、すなわち、熱交換器における排熱回収量を増大させることができる。
また、上記（９）の構成では、燃焼装置である主機関の燃料として高硫黄燃料である第２燃料を使用するときには、第１燃料使用時に比べて上述の容器内の圧力（即ち飽和圧力）が高い第２圧力となるようにバルブの開度を調節して、容器内の温度（即ち飽和温度）を上昇させるようにしたので、酸露点の上昇に応じた分だけ、熱交換器出口における排ガス温度を上昇させることで、熱交換器や配管等の機器を酸腐食から保護することができる。
よって、上記（９）の構成によれば、燃料種に応じて、バルブ開度の調節により排熱回収システムによる排熱回収量を調節することができ、これにより、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。

【0029】

また、上記（９）の構成によれば、飽和状態の水及び蒸気が貯留される容器の圧力（即ち、飽和温度に対応する飽和圧力）に基づきバルブ開度を調節することで排熱回収量を調節するようにしたので、正確性の高い圧力検出値により制御のばらつきを抑制することができるとともに、該容器内の温度（即ち飽和温度）を迅速に調節することができる。

【0030】

（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る排熱回収装置の運転方法は、
２種類以上の燃料を切替えて使用可能な燃焼装置と、
前記燃焼装置からの排ガスが流れる排ガスラインと、
飽和状態の水及び蒸気を貯留するための容器と、
前記容器へ水を供給するための給水ラインと、
前記容器からの飽和蒸気が流れる飽和蒸気ラインと、
前記排ガスラインに設けられ、前記排ガスとの熱交換により前記給水ラインの前記水を加熱するための熱交換器と、
前記飽和蒸気ラインに設けられ、前記容器の圧力を調節するためのバルブと、
を含む排熱回収装置の運転方法であって、
前記燃焼装置に供給される燃料が切り替えられたとき、前記バルブの開度を調節することにより前記容器の圧力を変更するステップを備え、
前記圧力を変更するステップでは、前記燃料が第２燃料であるときは、前記容器の圧力が第２圧力となるように前記バルブの開度を調節し、前記燃料が前記第２燃料よりも硫黄分濃度の低い第１燃料であるときは、前記容器の圧力が前記第２圧力よりも高い第１圧力となるように前記バルブの開度を調節する。

【0031】

上記（１０）の方法では、燃焼装置の燃料として低硫黄燃料である第１燃料を使用するときには、第２燃料使用時に比べて上述の容器内の圧力（即ち飽和圧力）が低い第１圧力となるようにバルブの開度を調節して、容器内の温度（即ち飽和温度）を低下させるようにしたので、酸露点の低下に応じた分だけ、熱交換器出口における排ガス温度を低下させることができ、すなわち、熱交換器における排熱回収量を増大させることができる。
また、上記（１０）の方法では、燃焼装置の燃料として高硫黄燃料である第２燃料を使用するときには、第１燃料使用時に比べて上述の容器内の圧力（即ち飽和圧力）が高い第２圧力となるようにバルブの開度を調節して、容器内の温度（即ち飽和温度）を上昇させるようにしたので、酸露点の上昇に応じた分だけ、熱交換器出口における排ガス温度を上昇させることで、熱交換器や配管等の機器を酸腐食から保護することができる。
よって、上記（１０）の方法によれば、燃料種に応じて、バルブ開度の調節により排熱回収システムによる排熱回収量を調節することができ、これにより、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。

【0032】

また、上記（１０）の方法によれば、飽和状態の水及び蒸気が貯留される容器の圧力（即ち、飽和温度に対応する飽和圧力）に基づきバルブ開度を調節することで排熱回収量を調節するようにしたので、正確性の高い圧力検出値により制御のばらつきを抑制することができるとともに、該容器内の温度（即ち飽和温度）を迅速に調節することができる。

【0033】

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の方法において、
前記第１圧力は２ｂａｒ以上４ｂａｒ以下であり、
前記第２圧力は５ｂａｒ以上７ｂａｒ以下である。

【0034】

上記（１１）の方法によれば、第１圧力が２ｂａｒ以上４ｂａｒ以下となり、かつ、第２圧力が５ｂａｒ以上７ｂａｒ以下となるようにバルブ開度を調節するようにしたので、例えば、第１燃料として硫黄分濃度が０．５％以下の燃料を使用し、第２燃料として硫黄分濃度が０．５％より大きい燃料を使用した場合に、燃焼装置で使用する燃料の切替えに応じて、排熱回収システムによる排熱回収量を適切に調節することができる。これにより、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。

【0035】

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）の方法において、
前記第１圧力は２ｂａｒ以上４ｂａｒ未満であり、
前記第２圧力は４ｂａｒ以上５ｂａｒ以下である。
上記（１２）の方法によれば、第１圧力が２ｂａｒ以上４ｂａｒ未満となり、かつ、第２圧力が４ｂａｒ以上５ｂａｒ以下となるようにバルブ開度を調節するようにしたので、例えば、第１燃料として硫黄分をほぼ含まない燃料を使用し、第２燃料として硫黄分濃度が第１燃料より大きい燃料を使用した場合に、燃焼装置で使用する燃料の切替えに応じて、排熱回収システムによる排熱回収量を適切に調節することができる。これにより、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。

【0036】

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１０）乃至（１２）の何れかの方法において、
前記排熱回収装置は、蒸気を生成するためのボイラを備え、
前記ボイラは、
水を貯留するための水ドラムと、
前記水の蒸発により生成した蒸気を貯留するための蒸気ドラムと、
前記水ドラムと前記蒸気ドラムとを接続する蒸発管と、を含み、
前記排熱回収装置の前記容器は、前記ボイラの前記蒸気ドラムを含む。

【0037】

上記（１３）の方法によれば、ボイラの蒸気ドラムには、飽和状態の蒸気及び水が貯留されるので、この蒸気ドラムの圧力に基づいてバルブ開度を調節するようにしたので、上記（１０）で述べたように、燃料種に応じて、バルブ開度の調節により排熱回収システムによる排熱回収量を調節することができる。よって、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。
また、上記（１３）の方法によれば、燃焼装置の排ガスからの排熱回収だけでは蒸気の需要を賄いきれない場合には、ボイラを稼働させることでさらに蒸気を生成することができる。一方、上述の排熱回収システムの構成により排熱回収量を増大でき、蒸気生産量を増やすことができるので、蒸気生成のためのボイラの稼働時間を低減することができる。このため、蒸気の需要を確実に満足させながら、ボイラの運転に使用する燃料を減らすことができる。よって、蒸気生産のためのエネルギー効率を向上させることができる。

【0038】

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１０）乃至（１３）の何れかの方法において、
前記排熱回収装置は、
前記排ガスラインにおいて前記熱交換器よりも上流側に設けられた過熱器と、
前記過熱器からの過熱蒸気により駆動されるように構成されたタービンと、
をさらに備え、
前記過熱器は、前記飽和蒸気ラインを流れる飽和蒸気の一部を前記排ガスとの熱交換により加熱して前記過熱蒸気を生成するように構成される。

【0039】

上記（１４）の方法によれば、熱交換器での排ガスとの熱交換により生成された飽和蒸気の一部を、過熱器においてより高温の排ガスと熱交換することにより過熱蒸気を生成し、該過熱蒸気を用いてタービンを駆動するようにしたので、燃焼装置の排熱を効果的に利用することができる。

【発明の効果】

【0040】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることが可能な排熱回収システム及びこれを備えた船舶、並びに排熱回収方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】一実施形態に係る排熱回収システムの構成図である。

【図2】一実施形態に係る排熱回収システムの構成図である。

【図3】一実施形態に係る排熱回収システムの構成図である。

【図4】一実施形態に係る排熱回収システムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0043】

まず、幾つかの実施形態に係る排熱回収システムの全体構成について説明する。
図１～４は、それぞれ、一実施形態に係る排熱回収システムの構成図である。図１～４に示す排熱回収システム１は、船舶（不図示）に搭載されたものであり、該船舶の推進用の主機関としてのエンジン３（燃焼装置）からの排ガスの熱を回収するための排熱回収装置２と、該排熱回収装置２を制御するための制御装置１００（制御部）と、を備えている。

【0044】

排熱回収装置２は、エンジン３からの排ガスが流れる排ガスライン１８に設けられ、排ガスの熱を回収するためのエコノマイザ６と、飽和状態の水及び蒸気を貯留するための容器８と、容器８からの飽和蒸気が流れる飽和蒸気ライン３８と、飽和蒸気ライン３８に設けられたバルブ４２と、を備えている。また、排熱回収システム１は、エンジン３に供給される燃料であるＬＮＧ５を貯留するためのＬＮＧタンク４（燃料タンク）を備えている。

【0045】

エンジン３は、２種類以上の燃料を切替えて使用可能なエンジンであり、第１燃料と、第１燃料よりも硫黄分濃度の高い第２燃料とを切替えて使用可能になっている。

【0046】

ここで、本明細書では、第１燃料と第２燃料のうち、硫黄分濃度の比較的低い第１燃料を「低硫黄燃料」ということがあり、また、硫黄分濃度の比較的高い第２燃料を「高硫黄燃料」ということがある。なお、「低硫黄燃料」及び「高硫黄燃料」との用語は、硫黄分濃度の相対的な大小関係を示すものである。つまり、「低硫黄燃料」の硫黄分濃度が０％であることもあり得、この場合、「高硫黄燃料」は硫黄分が０％よりも大きい。

【0047】

図示する実施形態に係るエンジン３では、第１燃料として、硫黄分を実質的に含まない燃料、例えばＬＮＧを使用可能であるとともに、第２燃料として、硫黄分を含む燃料を使用可能であり、これらの第１燃料と第２燃料とを切替えて使用可能になっている。即ち、図１～図４に示す実施形態では、ＬＮＧタンク４に貯留された第１燃料としてのＬＮＧ５が、ＬＮＧ供給ライン１４を介してエンジン３の各シリンダに供給可能であるとともに、第２燃料としての液体燃料が、液体燃料供給ライン１６を介して各シリンダに供給可能である。また、エンジン３に供給する燃料の切り替えは、エンジン制御装置（不図示）により制御されるようになっている。
なお、ＬＮＧ５は、ＬＮＧタンク４内での気化により生成したボイルオフガスや、強制的に気化されたガスとして、エンジン３に供給されるようになっていてもよい。

【0048】

エンジン３で燃料を燃焼させることにより生成した燃焼ガスは、エンジン３の各シリンダから排ガスライン１８に導かれる。

【0049】

排ガスライン１８にはエコノマイザ６が設けられている。エコノマイザ６は、ケーシング２０を含み、該ケーシング２０は、排ガスライン１８の一部である煙道を形成している。エンジン３から排ガスライン１８に排出された排ガスは入口２２を介して煙道に導入され、この煙道を出口２４へ向けて流れる。出口２４を介して煙道から排出された排ガスは、煙突（不図示）を介して外部に排出されるようになっていてもよい。

【0050】

エコノマイザ６は、入口ヘッダ２６と、出口ヘッダ２８と、入口ヘッダ２６と出口ヘッダ２８との間において煙道を通るように設けられる伝熱管（不図示）とを含み、これらは、蒸発器７（熱交換器）を構成している。蒸発器７は、伝熱管を流れる水と、煙道を流れる高温の排ガスとの熱交換により、蒸気を生成するように構成されている。
蒸発器７の出口ヘッダ２８は、入口ヘッダ２６よりも、煙道内の排ガス流れにおける下流側に設けられていてもよい。

【0051】

容器８は、汽水分離を行うためのものであり、内部に飽和状態の水及び蒸気が貯留されるようになっている。この容器８には、循環ライン３０ａ、３０ｂ（給水ライン）を介して水（液体の水又は水蒸気を含む）が循環され、供給されるようになっている。

【0052】

図１に示す例示的な実施形態では、上述の容器８は汽水分離器１０を含み、汽水分離器１０の下部と蒸発器７の入口ヘッダ２６とが上流側の循環ライン３０ａを介して接続され、汽水分離器１０の上部と蒸発器７の出口ヘッダ２８とが下流側の循環ライン３０ｂを介して接続されている。また、上流側の循環ライン３０ａには、水を圧送するためのポンプ３２が設けられている。

【0053】

なお、本明細書では、容器８に水を供給するための一連の経路を給水ラインという。本実施形態では、該給水ラインは、上流側の循環ライン３０ａ、下流側の循環ライン３０ｂ、及び、これらの循環ライン３０ａ、３０ｂの間に設けられる蒸発器７の伝熱管を含む。

【0054】

汽水分離器１０の内部には飽和蒸気が充満するとともに、凝縮水（飽和水）が下部に溜まるようになっている。汽水分離器１０の下部に溜まっている水は、上流側の循環ライン３０ａを介して、ポンプ３２により、蒸発器７の入口ヘッダ２６に送り込まれるようになっている。そして、蒸発器７において排ガスとの熱交換により生成された蒸気は、出口ヘッダ２８を介して蒸発器７から排出され、下流側の循環ライン３０ｂを介して汽水分離器１０に導入されるようになっている。

【0055】

なお、汽水分離器１０には、給水管６２を介して、外部から水が補充されるようになっていてもよい。

【0056】

図２～図４に示す例示的な実施形態では、排熱回収装置２はボイラ１２を含み、上述の容器８は、ボイラ１２の蒸気ドラム４８によって構成されている。すなわち、ボイラ１２の蒸気ドラム４８が汽水分離の機能を有する。

【0057】

ボイラ１２は、バーナ（不図示）を備えた火炉１３と、蒸気ドラム４８と、蒸気ドラム４８の下方に設けられ、水によって満たされた水ドラム５０と、蒸気ドラム４８と水ドラム５０とを接続する蒸発管５１と、を含む。

【0058】

図２及び図３に示す例示的な実施形態では、水ドラム５０は、上流側の循環ライン３０ａを介して蒸発器７の入口ヘッダ２６に接続されており、蒸気ドラム４８は、下流側の循環ライン３０ｂを介してと蒸発器７の出口ヘッダ２８に接続されている。また、上流側の循環ライン３０ａには、水を圧送するためのポンプ３２が設けられている。

【0059】

図４に示す例示的な実施形態では、蒸気ドラム４８は、上流側の循環ライン３０ａを介して蒸発器７の入口ヘッダ２６に接続されているとともに、下流側の循環ライン３０ｂを介してと蒸発器７の出口ヘッダ２８に接続されている。また、上流側の循環ライン３０ａには、水を圧送するためのポンプ３２が設けられている。
このように、蒸気ドラム４８と入口ヘッダ２８を接続することにより、例えば水ドラム５０からの水を入口ヘッダ２８に接続する場合に比べ、蒸気ドラム４８内の比較的温度の高い水がエコノマイザ６に供給されるため、より効率的に蒸気を生成することができる。

【0060】

また、ボイラ１２の火炉１３には燃料が供給されるようになっている。図２～図４に示す例示的な実施形態では、ボイラ１２の火炉１３に、燃料供給ライン４６を介して、ＬＮＧタンク４からのボイルオフガスが供給可能になっている。なお、例えば図２～図４に示すように、燃料供給ライン４６とは別の燃料供給ライン４７を介して、燃料が供給可能になっていてもよい。

【0061】

ボイラ１２は、必要に応じて上述のように稼働されるようになっているが、後述するように、本実施形態によれば、ボイラ１２を稼働する頻度（ボイラ１２による追い炊きの頻度）を低減することができ、燃料等のコストを低減することができる。

【0062】

ボイラ１２を稼働しない場合の排熱回収装置２の動作は、以下のようになる。
すなわち、蒸発器７（エコノマイザ６）により生成される蒸気で需要の全てを賄うことができている場合には、ボイラ１２を稼働させる必要はなく、ボイラ１２に対して燃料は供給されない。

【0063】

この場合、水ドラム５０の水が、ポンプ３２によって蒸発器７の入口ヘッダ２６に向けて送出される。そして、蒸発器７で排ガスとの熱交換により蒸気が生成し、この蒸気が、蒸発器７の出口ヘッダ２８から排出され、下流側の循環ライン３０ｂを介して蒸気ドラム４８に導入される。蒸気ドラム４８は汽水分離器として機能し、蒸気ドラム４８内には飽和蒸気が充満するとともに、凝縮水（飽和水）が下部に溜まる。蒸気ドラム４８内の水は、降水管（不図示）を介して水ドラム５０に降下するようになっている。

【0064】

一方、蒸発器７（エコノマイザ６）により生成される蒸気で需要の全てを賄うことができない場合には、上述した場合と同様に、蒸発器７を用いて水ドラム５０からの水と排ガスとの熱交換により蒸気を生成するのに加え、さらに蒸気を生成するためにボイラ１２を稼働させる。

【0065】

この場合、火炉１３に燃料を供給してバーナで燃焼させ、燃焼熱によりボイラ１２内の水を加熱する。ボイラ１２内で水が加熱されると、水が下方の水ドラム５０から、蒸発管５１を通って上方の蒸気ドラム４８へと上昇するとともに、加熱により高温となった水の一部が蒸発し、蒸気ドラム４８にて気液が分離される。

【0066】

なお、蒸気ドラム４８又は水ドラム５０には、給水管を介して外部から水が補充されるようになっている。図示する実施形態では、給水管６２を介して、蒸気ドラム４８に水を供給可能になっている。

【0067】

容器８（図１における汽水分離器１０、又は、図２～図４における蒸気ドラム４８の頂部には、飽和蒸気ライン３８が接続されており、容器８内の飽和蒸気が該飽和蒸気ライン３８に流入するようになっている。なお、図２～図４に示す実施形態では、ボイラ１２が稼働しているか否かに関わらず、蒸気ドラム４８には飽和状態の蒸気と水が貯留され、飽和蒸気ライン３８には、蒸気ドラム４８からの飽和蒸気が流れるようになっている。

【0068】

飽和蒸気ライン３８には、容器８の圧力を調節するためのバルブ４２が設けられている。バルブ４２を適切に操作することにより、容器８内の圧力、すなわち容器８内の飽和蒸気圧を規定値に調節することができる。

【0069】

幾つかの実施形態では、バルブ４２は、該バルブ４２よりも上流側の飽和蒸気ライン３８の圧力が設定値で一定となるように作動する圧力調整弁であってもよい。この場合、飽和蒸気ライン３８の圧力と容器８の圧力とは同等であるので、容器８の圧力も上述の設定値で一定となる。
また、幾つかの実施形態では、バルブ４２は、飽和蒸気ライン３８又は容器８内の圧力を検出するための圧力センサからの信号に基づいて、飽和蒸気ライン３８又は容器８内の圧力が規定値となるように、飽和蒸気ライン３８における飽和蒸気の流量を調節するように構成されていてもよい。

【0070】

飽和蒸気ライン３８には、上述のバルブ４２の下流側に復水器４４が設けられている。復水器４４では、飽和蒸気ライン３８を流れる飽和蒸気を冷却水等で冷却することにより、凝縮水が生成される。この凝縮水は、例えば、給水管６２を介して容器８に返送されるようになっている。

【0071】

図１～図４に示すように、飽和蒸気ライン３８からは分岐ライン４０が分岐しており、この分岐ライン４０を介して需要先に飽和蒸気が供給されるようになっていてもよい。需要先に供給される飽和蒸気は、例えば、エンジン３等の燃料として使用される重油を加熱するために用いられてもよく、あるいは、船内雑用蒸気として用いられてもよい。

【0072】

図３に示す例示的な実施形態では、排熱回収装置２は、過熱器９及びタービン６０をさらに備えている。

【0073】

図３に示す例示的な実施形態では、過熱器９は、エコノマイザ６の一部として設けられている。過熱器９は、排ガスライン１８において蒸発器７（熱交換器）よりも上流側に設けられており、入口ヘッダ５２と、出口ヘッダ５４と、入口ヘッダ５２と出口ヘッダ５４との間において煙道（ケーシング２０内部）を通るように設けられる伝熱管（不図示）と、を含む。過熱器９の出口ヘッダ５４は、入口ヘッダ５２よりも、煙道内の排ガス流れにおける上流側に設けられている。

【0074】

過熱器９の入口ヘッダ５２は、バルブ４２よりも上流側において飽和蒸気ライン３８から分岐して設けられる過熱器入口側ライン３９ａと接続されている。また、過熱器９の出口ヘッダ５４は、バルブ４２よりも下流側かつ復水器４４よりも上流側において飽和蒸気ライン３８から分岐して設けられる過熱器出口側ライン３９ｂと接続されている。また、過熱器出口側ライン３９ｂには、タービン６０が設けられている。

【0075】

過熱器入口側ライン３９ａには、飽和蒸気ライン３８を流れる飽和蒸気の一部が流れこむようになっている。過熱器入口側ライン３９ａの飽和蒸気は、入口ヘッダ５２を介して過熱器９に導入され、伝熱管を流れる。この際、飽和蒸気と煙道を流れる高温の排ガスとの熱交換により、過熱蒸気が生成される。過熱器９で生成した過熱蒸気は、出口ヘッダ５４を介して過熱器９から排出され、過熱器出口側ライン３９ｂへと導かれ、過熱器出口側ライン３９ｂに設けられたタービン６０に供給されて該タービン６０を駆動するようになっている。
タービン６０で仕事を終えた過熱蒸気は、飽和蒸気ライン３８に合流し、復水器４４に導かれるようになっている。

【0076】

なお、タービン６０のロータには発電機が接続されていてもよい。この場合、タービン６０によって発電機を駆動することで電力を生成することができる。

【0077】

制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記録媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工や演算処理を実行することにより、各種機能が実現されるようになっている。

【0078】

制御装置１００は、エンジン３に供給される燃料が切り替えられたことを示す信号を、エンジン３又はエンジン制御装置（不図示）から受け取るようになっている。
エンジン３又はエンジン制御装置は、エンジン３に供給される燃料が、第１燃料から第２燃料に、又は、第２燃料から第１燃料に切り替えられたことを示す信号を制御装置１００に送るようになっていてもよい。あるいは、エンジン３又はエンジン制御装置は、エンジン３にて現在使用されている燃料の種類（第１燃料又は第２燃料）を示す信号を所定期間毎に制御装置１００に送るようになっており、制御装置１００は、受け取った上述の信号に基づいて、エンジン３に供給されている燃料の種類が切替えられたことを特定できるようになっていてもよい。

【0079】

また、制御装置１００は、上述の信号に基づいて、バルブ４２の設定圧力（即ち、容器８の圧力の目標値）を示す信号を、バルブ４２に出力するようになっていてもよい。

【0080】

また、制御装置１００は、飽和蒸気ライン４０に設けられた圧力センサ６４による計測結果を示す信号を受け取るように構成されており、この計測結果に基づいて、飽和蒸気ライン４０の圧力を調整するように、バルブ４２を作動させるようになっていてもよい。

【0081】

次に、幾つかの実施形態に係る制御装置１００を含む排熱回収システム１の動作について説明する。

【0082】

制御装置１００は、エンジン３に供給される燃料が切り替えられたことを示す信号を受け取ったとき、該信号に基づいてバルブ４２の開度を調節することにより、容器８の圧力を変更するように構成されている。

【0083】

より具体的には、制御装置１００は、エンジン３に供給される燃料が低硫黄燃料である第１燃料であるときは、容器８の圧力が第１圧力となるようにバルブ４２の開度を調節し、上述の燃料が高硫黄燃料である第２燃料であるときは、容器８の圧力が第１圧力よりも高い第２圧力となるようにバルブ４２の開度を調節するように構成される。

【0084】

言い換えると、エンジン３に供給される燃料が第２燃料（高硫黄燃料）から第第１燃料（低硫黄燃料）に切り替えられたとき、容器８の圧力が第２圧力から第１圧力に減少するようにバルブ４２の設定圧力を変更し、バルブ４２の開度を大きくする。また、エンジン３に供給される第１燃料（低硫黄燃料）から第２燃料（高硫黄燃料）に切り替えられたとき、容器８の圧力が第１圧力から第２圧力に増加するようにバルブ４２の設定圧力を変更し、バルブ４２の開度を小さくする。

【0085】

エンジン３等において燃料の燃焼により生じる排ガスは、燃料の硫黄分濃度に応じた酸露点を有し、硫黄分濃度が高い燃料ほど、その燃料から生成される排ガスの酸露点が高い。また、排ガスが流れる排ガスライン１８や蒸発器７及び過熱器９（エコノマイザ６）等を構成する配管等の機器を酸腐食から保護するためには、これらの機器内における排ガス温度を、排ガスの酸露点よりも高い温度に維持する必要がある。

【0086】

この点、上述の実施形態では、エンジン３の燃料として低硫黄燃料である第１燃料を使用するときには、第２燃料使用時に比べて上述の容器８内の圧力（即ち飽和圧力）が低い第１圧力となるようにバルブ４２の開度を調節して、容器８内の温度（即ち飽和温度）を低下させる。これにより、酸露点の低下に応じた分だけ、蒸発器７（熱交換器）の出口（すなわちエコノマイザ６の出口）における排ガス温度を低下させることができる。すなわち、蒸発器７（熱交換器）を含むエコノマイザ６における排熱回収量を増大させることができる。
また、このように排熱回収量を増大させることで、回収した熱による蒸気生成量も増大させることができる。そして、これにより、例えば図２～図４に示すような、ボイラ１２を含む構成では、ボイラ１２で賄うべき蒸気生成量を低減させることができるので、ボイラ１２の稼働時間を低減させるとともに、ボイラ１２に供給する燃料を低減させることができる。すなわち、ボイラ１２を用いた追い焚きの頻度を減らすことができるため、追い焚きに必要な燃料などのコストを低減できる。

【0087】

また、上述の実施形態では、エンジン３の燃料として高硫黄燃料である第２燃料を使用するときには、第１燃料使用時に比べて上述の容器８内の圧力（即ち飽和圧力）が高い第２圧力となるようにバルブ４２の開度を調節して、容器８内の温度（即ち飽和温度）を上昇させる。これにより、酸露点の上昇に応じた分だけ、蒸発器７（熱交換器）の出口（すなわちエコノマイザ６の出口）における排ガス温度を上昇させることで、排ガスライン１８や蒸発器７（エコノマイザ６）を構成する配管等の機器を酸腐食から保護することができる。

【0088】

よって、上述の実施形態によれば、燃料種に応じて、バルブ４２の開度の調節により排熱回収システム１による排熱回収量を調節することができ、これにより、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。

【0089】

ところで、上述のように、バルブ４２の開度の調節により排熱回収量を調節しようとする場合、例えば、蒸発器７の出口（あるいはエコノマイザ６の出口）における排ガス温度に基づきバルブ４２の開度を調節することも考えられる。しかしながら、排ガス温度は、該排ガスの流れに直交する面内で分布があるため、温度検出点に応じて制御にばらつきが生じる可能性がある。また、温度に基づく制御では、制御応答が遅くなる可能性がある。
これに対し、容器８内の圧力は場所によらずほぼ同じであることから、容器８内の圧力の検出値は、蒸発器７の出口（あるいはエコノマイザ６の出口）における排ガスの温度の検出値よりも正確性が高い。また、圧力に基づく制御は、温度に基づく制御に比べて制御応答が速い傾向がある。

【0090】

この点、上述の実施形態によれば、飽和状態の水及び蒸気が貯留される容器８の圧力（即ち、飽和温度に対応する飽和圧力）に基づきバルブ４２の開度を調節することで排熱回収量を調節するようにしたので、正確性の高い圧力検出値により制御のばらつきを抑制することができるとともに、該容器８内の温度（即ち飽和温度）を迅速に調節することができる。

【0091】

図１～図４に示す実施形態において、第１燃料（低硫黄燃料）は硫黄分を実質的に含まないＬＮＧ５（液化天然ガス）であり、第２燃料（高硫黄燃料）は、硫黄分を含む燃料である。そして、上述の第１圧力は２ｂａｒ以上４ｂａｒ以下に設定され、上述の第２圧力は５ｂａｒ以上７ｂａｒ以下に設定される。

【0092】

上述したように、燃料の燃焼生成ガス（排ガス）は、燃料の硫黄分濃度に応じた酸露点を有する。例えば、硫黄分をほぼ含まないＬＮＧ由来の排ガスの酸露点は１００℃程度であり、硫黄分濃度が０．１％以上０．５％以下程度の燃料油由来の排ガスの酸露点は、１２０℃～１５０℃程度である（なお、硫黄分濃度がより高ければ、排ガスの酸露点もより高くなる傾向がある）。

【0093】

この点、上述の実施形態では、第１燃料としてＬＮＧを用い、第２燃料として硫黄分を含む液体燃料を用いるとともに、第１圧力が２ｂａｒ以上４ｂａｒ以下となり、かつ、第２圧力が５ｂａｒ以上７ｂａｒ以下となるようにバルブ４２の開度を調節する。したがって、エンジン３に供給される燃料（第１燃料または第２燃料）の切替えに応じて、排熱回収システム１による排熱回収量を適切に調節することができる。これにより、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。

【0094】

幾つかの実施形態では、第１圧力は２ｂａｒ以上４ｂａｒ未満に設定され、第２圧力は４ｂａｒ以上５ｂａｒ以下にされてもよい。

【0095】

この場合、例えば、第１燃料として硫黄分をほぼ含まない燃料（例えばＬＮＧ）を使用し、第２燃料として硫黄分濃度が第１燃料より大きい燃料を使用した場合に、燃焼装置で使用する燃料の切替えに応じて、排熱回収システムによる排熱回収量を適切に調節することができる。これにより、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができる。

【0096】

幾つかの実施形態では、ボイラ１２は、バーナ（不図示）で燃焼される燃料に向けて蒸気を噴射するように構成された蒸気噴射部（不図示）を含んでおり、第２圧力として、該第２圧力の蒸気を上述の蒸気噴射部から噴射することによってバーナの燃料を拡散させることが可能な圧力に設定してもよい。

【0097】

この場合、上述したように、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができるとともに、蒸気ドラム４８（容器８）内の飽和蒸気を、ボイラ１２で燃料を燃焼させるために有効利用することができる。

【0098】

幾つかの実施形態では、排熱回収システム１は、燃料油を加熱して前記燃料油の粘性を低減させるための燃料加熱部（不図示）をさらに備え、第２圧力として、該第２圧力の蒸気を前記燃料加熱部に供給することによって前記燃料油の粘性を低減可能な圧力を設定してもよい。

【0099】

この場合、上述したように、機器を酸腐食から保護しながら、排熱回収量を増大させることができるとともに、容器８内の飽和蒸気を、例えば重油等の粘性の大きな燃料を加熱して粘性を低下させる等の目的で、燃料を加熱するための有効利用することができる。

【0100】

なお、エンジン３に供給される燃料の切り替えに基づくバルブ４２開度の変更の操作は、制御装置１００を用いずに、マニュアルで行ってもよい。
すなわち、エンジン３に供給される燃料が切り替えられたとき、オペレータがバルブ４２の開度を調節して（例えばバルブ４２の設定圧力を変更して）、容器８の圧力を変更するようにしてもよい。

【0101】

使用燃料と、容器８の圧力（目標圧力）は、上述した制御装置１００による制御の場合と同様である。

【0102】

すなわち、オペレータが、エンジン３に供給される燃料が低硫黄燃料である第１燃料であるときは、容器８の圧力が第１圧力となるようにバルブ４２の開度を調節し、上述の燃料が高硫黄燃料である第２燃料であるときは、容器８の圧力が第１圧力よりも高い第２圧力となるようにバルブ４２の開度を調節するようにしてもよい。

【0103】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

【0104】

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【符号の説明】

【0105】

１ 排熱回収システム
２ 排熱回収装置
３ エンジン
４ ＬＮＧタンク
６ エコノマイザ
７ 蒸発器
８ 容器
９ 過熱器
１０ 汽水分離器
１２ ボイラ
１３ 火炉
１４ ＬＮＧ供給ライン
１６ 液体燃料供給ライン
１８ 排ガスライン
２０ ケーシング
２２ 入口
２４ 出口
２６ 入口ヘッダ
２８ 出口ヘッダ
３０ａ 循環ライン
３０ｂ 循環ライン
３２ ポンプ
３８ 飽和蒸気ライン
３９ａ 過熱器入口側ライン
３９ｂ 過熱器出口側ライン
４０ 分岐ライン
４２ バルブ
４４ 復水器
４６ 燃料供給ライン
４７ 燃料供給ライン
４８ 蒸気ドラム
５０ 水ドラム
５１ 蒸発管
５２ 入口ヘッダ
５４ 出口ヘッダ
６０ タービン
６２ 給水管
６４ 圧力センサ
１００ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】