废热回收系统及具备该系统的船舶以及废热回收方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备从导自柴油主机等船舶用主机的废气进行废热回收的废气节约装置的废热回收系统及具备该系统的船舶以及废热回收方法。
【背景技术】
[0002]迄今为止，已知如下的废热回收系统:在将大型柴油发动机(船舶用主机)用于船舶推进用的系统中，由废气节约装置对从柴油发动机排出的废气的热能进行热回收而生成蒸汽，用于船内的杂用蒸汽、发电等。如此，将为了船舶驱动而投入的能量不向大气释放而进行回收，从而实现船舶的能量转换效率的提高。
[0003]但是，由于柴油发动机的热效率通过近年来的技术开发而逐年得到改善，因此能够由废气节约装置从废气进行热回收的热量减少。在这样的较少的排热量之下进行热回收的情况下，存在将废气节约装置的蒸汽发生部划分为高压部和低压部而低温(低压)进行热回收的情况(参照专利文献I)。
[0004]专利文献I:日本特开昭57-49704号公报
【发明内容】
[0005]但是，在专利文献I中，在除了高压的蒸汽发生部之外还追加设置了低压的蒸汽发生部的情况下，需要针对低压的蒸汽发生部重新设置低压汽水分离器(参照该文献的第二图的附图标记2A)。如此一来，需要考虑低压汽水分离器的成本以及设置空间，妨碍成本降低，并且确保设置空间成为问题。
[0006]本发明是鉴于这样的情况而作出的，其目的在于提供在导入废气节约装置的低压蒸汽发生器中使用的汽水分离器时能够降低成本且无需确保设置空间的废热回收系统及具备该系统的船舶以及废热回收方法。
[0007]为了解决上述课题，本发明的废热回收系统及具备该系统的船舶以及废热回收方法采用以下手段。
[0008]S卩，本发明的废热回收系统的特征在于，具备:从导自船舶用主机的废气流的上游侧朝向下游侧配置有第一蒸汽发生器和第二蒸汽发生器的废气节约装置;具有第一炉和第一蒸汽锅筒的第一汽包锅炉;具有第二炉和第二蒸汽锅筒的第二汽包锅炉；以使用上述第一蒸汽锅筒作为上述第一蒸汽发生器的汽水分离器的方式连接成的第一循环流路;及以使用上述第二蒸汽锅筒作为上述第二蒸汽发生器的汽水分离器的方式连接的第二循环流路。
[0009]由被引导来自船舶用主机的废气的第一蒸汽发生器以及第二蒸汽发生器回收废热。在废气流的上游侧设有第一蒸汽发生器，在第一蒸汽发生器的废气流的下游侧设有第二蒸汽发生器，因此第一蒸汽发生器能够获得压力比第二蒸汽发生器高的水蒸气。
[0010]由第一蒸汽发生器生成的水蒸气经由第一循环流路导向第一汽包锅炉的第一蒸汽锅筒。第一蒸汽锅筒被用作汽水分离器，分离水蒸气和水。由第一蒸汽锅筒进行分离后的水经由第一循环流路向第一蒸汽发生器返回。
[0011]由第二蒸汽发生器生成的水蒸气经由第二循环流路导向第二汽包锅炉的第二蒸汽锅筒。第二蒸汽锅筒被用作汽水分离器，分离水蒸气和水。由第二蒸汽锅筒进行分离后的水经由第二循环流路向第二蒸汽发生器返回。
[0012]如此，本发明人等认真研究的结果着眼于如下这一点:为了确保冗长性、必要能力而在船舶设置有多个作为所谓的辅助锅炉的汽包锅炉。通常，船舶中使用的辅助锅炉用于在航行中、停泊中生成在船内所需的船体杂用蒸汽等。另外，在船舶为油轮的情况下，为了在目的地进行油的起货以及卸货而需要驱动货油栗。该货油栗具备涡轮(货油栗涡轮)，涡轮由蒸汽驱动。由于在停泊中主机停止而无法由废气节约装置生成蒸汽，因此驱动该货油栗涡轮的蒸汽由辅助锅炉来供应。
[0013]因此，在本发明中，使用第二汽包锅炉的第二蒸汽锅筒作为第二蒸汽发生器的汽水分离器。由此，无需另外设置第二蒸汽发生器用的汽水分离器，能够削减用于另外设置汽水分离器的成本，能够实现节省空间。
[0014]另外，辅助锅炉为了在航行中停止的期间减少锅炉水中的溶解氧来防止锅炉内部的腐蚀，需要进行通过水蒸气来对锅筒内的锅炉水进行加热的暖机运转。在本发明中，在航行中即废气节约装置的运转中也使用辅助锅炉，因此无需重新生成对辅助锅炉进行加热的暖机运转用的蒸汽，能够减少所需蒸汽量，能够使能量转换效率提高。
[0015]而且，在本发明的废热回收系统中，其特征在于，具备对上述第一循环流路和上述第二循环流路的流进行控制的控制部，在使用上述废气节约装置时，该控制部使上述第一循环流路和上述第二循环流路处于流通状态，在不使用上述废气节约装置时，该控制部使上述第一循环流路和上述第二循环流路处于非流通状态。
[0016]由于在船舶的航行中船舶用主机起动，因此能够进行废气节约装置的废热回收。因此，在使用废气节约装置时，由控制部使第一循环流路以及第二循环流路处于流通状态。
[0017]另一方面，在船舶停泊时船舶用主机停止，或船舶用主机的负载极小，因而不进行废气节约装置的废热回收。因此，在不使用废气节约装置时，由控制部使第一循环流路以及第二循环流路处于非流通状态。
[0018]在不使用废气节约装置时需要船内蒸汽的情况下，第一汽包锅炉和/或第二汽包锅炉的炉进行燃烧，由第一蒸汽锅筒和/或第二蒸汽锅筒生成蒸汽。
[0019]控制部对第一循环流路以及第二循环流路的流的控制典型地通过栗的起停、阀的开闭来进行。
[0020]而且，在本发明的废热回收系统中，其特征在于，具备以使用上述第二蒸汽锅筒作为上述第一蒸汽发生器的汽水分离器的方式连接的第三循环流路，上述控制部使上述第一循环流路处于非流通状态、使上述第三循环流路处于流通状态。
[0021]由于设有以使用第二蒸汽锅筒作为第一蒸汽发生器的汽水分离器的方式连接的第三循环流路，因此能够使用第二蒸汽锅筒作为第一蒸汽发生器的汽水分离器。由此，即使例如陷入第一汽包锅炉发生故障而第一蒸汽锅筒无法使用的状态，也能够取代第一蒸汽锅筒而使用第二蒸汽锅筒，从而能够持续进行废热回收。
[0022]控制部接收能够检测第一蒸汽锅筒无法使用这一状态的传感器等的告知无法使用状态的信号，而进行使第一循环流路处于非流通状态、使第三循环流路处于流通状态的控制。
[0023]而且，在本发明的废热回收系统中，其特征在于，在从上述第一蒸汽锅筒获得的蒸汽的产生量或者压力降低为预定值以下的情况下，上述控制部使设于上述第一炉的第一燃烧器点燃。
[0024]当从第一蒸汽锅筒获得的蒸汽的产生量或者压力为预定值以下时，存在无法供应船内的蒸汽需要量的可能。因此，由控制部使设于第一炉的第一燃烧器点燃，使由第一蒸汽锅筒生成的蒸汽的产生量或者压力增加。
[0025]从第一蒸汽锅筒获得的蒸汽的产生量或者压力为预定值以下的情况具体而言可以是船舶用主机的负载降低的情况(例如，船舶用主机的输出为额定(100%)的25%以下的情况)。
[0026]而且，在本发明的废热回收系统中，其特征在于，在从上述第一蒸汽锅筒输出蒸汽的第一蒸汽输出配管和/或从上述第二蒸汽锅筒输出蒸汽的第二蒸汽输出配管设有减压阀。
[0027]通过在第一蒸汽输出配管和/或第二蒸汽输出配管设置减压阀，能够使由蒸汽锅筒产生的蒸汽的压力降低。由此，能够向船内杂用蒸汽等利用较低压的蒸汽这一需要端供给低压蒸汽。
[0028]另外，本发明的船舶的特征在于，具备:船舶用主机;及从来自该船舶用主机的废气进行废热回收的上述任一项记载的废热回收系统。
[0029]由于具备上述任一废热回收系统，因此能够提供能量转换效率优异的船舶。
[0030]另外，本发明的废热回收方法的特征在于，具备:废热回收工序，在导自船舶用主机的废气流的上游侧进行第一废热回收并且在该废气流的下游侧进行第二废热回收;第一汽水分离工序，利用具有第一炉和第一蒸汽锅筒的第一汽包锅炉的该第一蒸汽锅筒，对通过上述第一废热回收所获得的蒸汽进行汽水分离;及第二汽水分离工序，利用具有第二炉和第二蒸汽锅筒的第二汽包锅炉的该第二蒸汽锅筒，对通过上述第二废热回收所获得的蒸汽进行汽水分离。
[0031]发明效果
[0032]在导入废气节约装置的低压蒸汽发生器中使用的汽水分离器时，能够降低成本且无需确保设置空间。
【附图说明】
[0033]图1是表示本发明的第一实施方式的废热回收系统的概略结构图。
[0034]图2是表示作为参考例的废热回收系统的概略结构图。
[0035]图3是表示本发明的第二实施方式的废热回收系统的概略结构图。
[0036]图4是表示图3所示的废热回收系统的动作状态的概略结构图。
[0037]图5是表示本发明的第三实施方式的废热回收系统的概略结构图。
[0038]附图标记说明
[0039]1、I'、1〃、废热回收系统；3、废气节约装置；3a、高压蒸汽发生器(第一蒸汽发生器)；3b、低压蒸汽发生器(第二蒸汽发生器)；5a、第一辅助锅炉;5al、第一炉;5a2、第一蒸汽锅筒;5a3、第一下锅筒；5a4、第一供水配管；5a6、第一循环水配管(第一循环流路)；5a7、第一循环水栗;5a8、第一汽水混合配管(第