船用锅炉及船用锅炉的运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种船用锅炉及船用锅炉的运行方法。
背景技術
[0002]已知在搭载于油轮等船舶或FPS0/FS0 (浮体式石油/气体生产储藏设备)的原油罐的内部产生包含挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds)的气体(以下，称为VOC气体。)。
以往，在原油罐内产生的VOC气体通过排气口排出到大气中。然而，VOC气体成为由悬浮微粒状物质及光化学氧化剂等引起的大气污染的原因，因此近年来提出不向大气中排出VOC气体而无害化的技术(例如，参考专利文献I。)。
专利文献I中，公开有向锅炉所具备的燃烧器供给包含原油罐内的不活性气体(惰性气体)的VOC气体，并与不含有VOC气体的碳氢气体等主燃料一起燃烧VOC气体的技术。以往技术文献专利文献
[0003]专利文献1:国际公开第2011/092450号发明的概要
发明要解决的技术课题
[0004]已知原油罐内的不活性气体(惰性气体)中所含的VOC气体的体积浓度根据原油的储藏状况在10ppm以下至大致50%的广阔的范围内变化。当VOC气体的浓度低于规定浓度(例如，10?20% )时，由于VOC气体的发热量较低，因此仅以VOC气体无法维持燃烧器内的燃烧。如专利文献I所述，当与足够量的主燃料一起燃烧低浓度的VOC气体时，通过主燃料维持燃烧，因此能够燃烧VOC气体以实现无害化。
[0005]然而，为了可靠地燃烧低浓度的VOC气体，需要向燃烧器供给足够量的主燃料以维持燃烧。例如，当锅炉所需的蒸汽输出较少或为零时，即当蒸汽的需求较少时，无需为满足需求而向燃烧器供给主燃料，或供给量为微量即可。然而，为了可靠地燃烧低浓度的VOC气体，需要向燃烧器供给足够量的主燃料，这成为增大燃料消耗量的原因。
[0006]本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制主燃料的消耗量，并能够可靠地进行包含低浓度的挥发性有机化合物的挥发性气体的氧化处理的船用锅炉及船用锅炉的运行方法。
用于解决技术课题的手段
[0007]为解决上述课题，本发明的船用锅炉采用以下手段。
即本发明所涉及的船用锅炉具备:炉子；燃烧器，在所述炉子内燃烧燃烧用燃料及燃烧用空气；挥发性气体供给部；向所述炉子内供给包含在原油罐内产生的挥发性有机化合物的挥发性气体；排出部，排出通过所述燃烧器的燃烧而产生的燃烧气体；及控制部，分别调整供给到所述燃烧器的所述燃烧用燃料的供给量及供给到所述燃烧器的所述燃烧用空气的供给量，并在规定负载范围内运行控制，所述控制部具备在被所述规定负载范围限制的限制负载范围内运行的限制运行模式，以便使从所述挥发性气体供给部流入到所述炉子而被导入到所述排出部的所述挥发性气体维持规定温度以上，并且在所述炉子内滞留规定时间以上。
[0008]根据本发明所涉及的船用锅炉，包含在原油罐内产生的挥发性有机化合物的挥发性气体供给到通过燃烧器的燃烧而被加热的炉子内。运行控制船用锅炉的控制部分别调整供给到燃烧器的燃烧用燃料的供给量及供给到燃烧器的燃烧用空气的供给量以在规定负载范围内运行船用锅炉，但在限制运行模式下运行时，在被规定负载范围限制的限制负载范围内运行。当控制部在限制运行模式下运行时，挥发性气体在炉子内滞留规定时间以上，并且维持规定温度以上。通过将该规定时间及规定温度设为充分进行挥发性气体的氧化处理的值，使得即便是极其低浓度的挥发性气体也以被充分氧化处理的状态从排出部排出。
由此，能够提供一种即便蒸汽的需求较少时，也能够抑制主燃料的消耗量，并且不论包含低浓度的挥发性有机化合物的挥发性气体的浓度(发热量)如何，均能够可靠地进行氧化处理的船用锅炉。
[0009]本发明的第I方式的船用锅炉具备:不活性气体供给部，将被封入所述原油罐内的不活性气体供给到所述炉子内；及调整阀，调整向所述不活性气体供给部供给的所述不活性气体的流量。
由此，能够通过调整供给到炉子内的不活性气体的流量以将炉子内的火焰温度降至适当温度，并减少氮氧化物(NOx)的产生量。
[0010]本发明的第2方式的船用锅炉具备:检测部，检测所述挥发性气体向外部的流出；及关闭阀，当所述检测部检测到所述挥发性气体向外部流出时，阻断所述挥发性气体从所述原油罐供给至所述燃烧器。
由此，当挥发性气体向外部流出时，通过检测该流出以阻断挥发性气体从原油罐供给至燃烧器，并且能够可靠地防止挥发性气体进一步向外部流出。
[0011]本发明的一方式的船用锅炉的运行方法具备:第I运行工序，分别调整供给到在炉子内燃烧燃烧用燃料及燃烧用空气的燃烧器中的所述燃烧用燃料的供给量及所述燃烧用空气的供给量，并且在规定负载范围内运行；及第2运行工序，在被所述规定负载范围限制的限制负载范围内运行，以使从挥发性气体供给部流入到所述炉子的所述挥发性气体维持规定温度以上，并且在所述炉子内滞留规定时间以上，其中，所述挥发性气体供给部向所述炉子内供给包含在原油罐内产生的挥发性有机化合物的挥发性气体。
[0012]根据本发明所涉及的船用锅炉的运行方法，包含在原油罐内产生的挥发性有机化合物的挥发性气体被供给到通过燃烧器的燃烧而被加热的炉子内。第I运行工序中，分别调整供给到在炉子内燃烧燃烧用燃料及燃烧用空气的燃烧器中的燃烧用燃料的供给量及燃烧用空气的供给量以在规定负载范围内运行锅炉，另一方面，第2运行工序中，在被规定负载范围限制的限制负载范围内运行锅炉。当执行第2运行工序时，流入到炉子的挥发性气体在炉子内滞留规定时间以上，并且维持规定温度以上。通过将该规定时间及规定温度设为充分进行挥发性气体的氧化处理的值，即便是极其低浓度的挥发性气体也以被充分氧化处理的状态从排出部排出。
由此，能够提供一种即便在蒸汽的需求较少时，也能够抑制主燃料的消耗量，并且不论包含低浓度的挥发性有机化合物的挥发性气体的浓度(发热量)如何，均能够可靠地进行氧化处理的船用锅炉的运行方法。
发明效果
[0013]
根据本发明，提供一种能够抑制主燃料的消费量，并且能够可靠地将包含低浓度的挥发性有机化合物的挥发性气体氧化处理的船用锅炉及船用锅炉的运行方法。
【附图说明】
[0014]图1为表示具备本发明的一实施方式所涉及的船用锅炉的VOC气体处理系统的概略结构图。
图2为表示本发明的一实施方式所涉及的船用锅炉的纵向剖视图。
图3为表示本发明的一实施方式所涉及的船用锅炉的运行动作的流程图。
图4为表示相对于图1所示的船用锅炉中的锅炉负载的VOC气体的炉内滞留时间及炉子出口温度的曲线图。
【具体实施方式】
[0015]以下，参考附图对具备本发明的一实施方式所涉及的船用锅炉的VOC气体处理系统进行说明。
如图1及图2所示，本实施方式所涉及的VOC气体处理系统100所具备的船用锅炉I具备炉子2、燃烧器3、VOC气体供给部60 (挥发性气体供给部)、蒸发管组6 (换热器组)、气体出口 8 (排出部)及控制装置50 (控制部)。
[0016]如上所述，当VOC气体的浓度低于规定浓度(例如10?20% )时，由于VOC气体的发热量较低，因此仅以VOC气体无法维持燃烧。因此，本实施方式的船用锅炉I能够执行用于将低浓度的VOC气体氧化处理的VOC处理模式(限制运行模式)。VOC处理模式中，控制装置50调整供给到燃烧器3的锅炉主燃料的供给量，并在受限的负载范围(例如，大致20%?大致50%的负载范围内)运行船用锅炉1，以使从VOC气体供给部60流入到炉子2而导入到气体出口 8的VOC气体维持规定温度以上(例如，大致800°C以上)，并且在船用锅炉I的炉子2内滞留规定时间以上(例如，大致0.5秒以上)。
[0017]另外，本实施方式中，基于燃烧器3的燃烧是伴随高速发热反应的氧化现象。另一方面，VOC处理模式是不伴有高速发热反应的氧化现象。关于所谓氧化现象，燃烧中的氧化现象与VOC处理模式下的氧化现象相同。本实施方式中，将伴有高速发热反应的氧化现象称为燃烧，将不伴有高速发热反应的氧化现象称为氧化处理。
[0018]以下，对VOC气体处理系统100所具备的船用锅炉I的各结构进行说明。
图2所示的船用锅炉I中，在设置于炉子2的上部的风箱14内设有多个燃烧器3。在燃烧器3的炉子2内燃烧经由主燃料管路35供给的锅炉主燃料(燃烧用燃料)及包含经由空气导管13导入的燃烧用空气的燃料气体。
控制船用锅炉I的运行的控制装置50 (控制部)通过分别调整供给到燃烧器3的锅炉主燃料的供给量及供给到燃烧器3的燃烧用空气的供给量以在规定负载范围内运行船用锅炉I。供给到燃烧器3的燃烧用空气的供给量可以根据各种参数适当调整。例如，可以通过氧浓度传感器(未图示)检测包含于从气体出口 8排出的废气中的氧浓度，并根据所检测的氧浓度来调整供给到燃烧器3的燃烧用空气的供给量。
[0019]通过燃料气体的燃烧生成的高温燃烧气体依次通过配设于炉子2的下游的前栅管4、过热器5及蒸发管组(后栅管)6。包含前栅管4、过热器5及蒸发管组6的换热器组面向炉子2设置，且在其内部流通有水等换