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公開番号2024166830
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-29
出願番号2023083205
出願日2023-05-19
発明の名称ボイラシステムおよびボイラシステムの運転方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F23K 5/22 20060101AFI20241122BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】アンモニア燃料の外部への流出や熱効率の低下を発生させずに適切に液体のアンモニア燃料を気化させる。
【解決手段】アンモニア燃料バーナによりアンモニアを含むアンモニア燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ10と、アンモニア燃料バーナへアンモニア燃料を供給する第1燃料供給系統210と、ボイラ10で生成した蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、蒸気タービンから抽気される蒸気により駆動されるとともにボイラ10へボイラ水を供給するボイラ給水ポンプ123を有する給水系統と、ボイラ給水ポンプ123を駆動した蒸気を給水系統へ排出する排出系統250と、排出系統を流通する蒸気との熱交換により第1燃料供給系統210を流通する液体のアンモニア燃料を気化させるアンモニア気化器251と、を備えるボイラシステム100を提供する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
バーナによりアンモニアを含むアンモニア燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラと、
前記バーナへ前記アンモニア燃料を供給するアンモニア燃料供給系統と、
前記ボイラで生成した前記蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから抽気される前記蒸気により駆動されるとともに前記ボイラへボイラ水を供給する給水ポンプを有する給水系統と、
前記給水ポンプを駆動した前記蒸気を前記給水系統へ排出する排出系統と、
前記排出系統を流通する前記蒸気との熱交換により前記アンモニア燃料供給系統を流通する液体の前記アンモニア燃料を気化させるアンモニア気化器と、を備えるボイラシステム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記アンモニア気化器を通過した前記蒸気との熱交換により前記アンモニア気化器へ供給される液体の前記アンモニア燃料を予熱するアンモニア予熱器を備える請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項３】
前記アンモニア気化器は、前記排出系統を流通する前記蒸気と第１熱媒体とを熱交換させる第１熱交換部と、前記第１熱交換部により加熱された前記第１熱媒体との熱交換により前記アンモニア燃料供給系統を流通する液体の前記アンモニア燃料を気化させる気化部と、を有する請求項１または請求項２に記載のボイラシステム。
【請求項４】
前記アンモニア予熱器は、前記アンモニア気化器を通過した前記蒸気と第２熱媒体とを熱交換させる第２熱交換部と、前記第２熱交換部により加熱された前記第２熱媒体との熱交換により前記アンモニア気化器へ供給される液体の前記アンモニア燃料を予熱する予熱部と、を有する請求項２に記載のボイラシステム。
【請求項５】
前記蒸気タービンを回転駆動した前記蒸気を凝縮させて前記給水系統へ供給する復水器と、
前記排出系統は、前記給水ポンプを駆動した前記蒸気の一部を前記アンモニア気化器へ導く第１排出ラインと、前記給水ポンプを駆動した前記蒸気の他の一部を前記復水器へ導く第２排出ラインと、を有する請求項１または請求項２に記載のボイラシステム。
【請求項６】
前記第１排出ラインに配置される第１調整弁と、
前記第２排出ラインに配置される第２調整弁と、
前記アンモニア気化器を通過した前記アンモニア燃料の温度または圧力を検出する検出部と、
前記検出部が検出する前記温度または前記圧力が所定の目標値となるように前記第１調整弁および前記第２調整弁の開度を制御する制御部と、を備える請求項５に記載のボイラシステム。
【請求項７】
ボイラシステムの運転方法であって、
前記ボイラシステムは、
バーナによりアンモニアを含むアンモニア燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラと、
前記バーナへ前記アンモニア燃料を供給するアンモニア燃料供給系統と、
前記ボイラで生成した前記蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから抽気される前記蒸気により駆動されるとともに前記ボイラへボイラ水を供給する給水ポンプを有する給水系統と、
前記給水ポンプを駆動した前記蒸気を前記給水系統へ排出する排出系統と、を備え、
前記排出系統を流通する前記蒸気と前記アンモニア燃料供給系統を流通する液体とを熱交換させ、前記アンモニア燃料供給系統を流通する液体の前記アンモニア燃料を気化させるアンモニア気化工程を備えるボイラシステムの運転方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ボイラシステムおよびボイラシステムの運転方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、脱炭素化に有効な技術として、発電機等を駆動する蒸気を発生させるための燃料としてアンモニア燃料を用いる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される発電システムは、蒸気タービンから排出される蒸気を海水との熱交換により凝縮させる復水器と、復水器で加熱された海水との熱交換により液体のアンモニア燃料を気化させる気化器とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１４８３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、海水と液体のアンモニア燃料とを熱交換させる気化器に故障が発生した場合、アンモニア燃料が海水に混入して外部へ流出し、環境への影響を与える可能性がある。また、蒸気タービンから排出される蒸気に対して海水の温度が低い場合、アンモニア燃料を気化させるのに十分な温度に海水で加熱することが困難となる可能性がある。この場合、アンモニア燃料を気化させるための熱量の不足を補うため、蒸気タービンで使用される蒸気の一部を抽気してアンモニアの気化に使用すると発電システムの熱効率が低下してしまう。
【０００５】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、アンモニア燃料の外部への流出や熱効率の低下を発生させずに適切に液体のアンモニア燃料を気化させることが可能なボイラシステムおよびボイラシステム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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示は以下の手段を採用する。
本開示に係るボイラシステムは、バーナによりアンモニアを含むアンモニア燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラと、前記バーナへ前記アンモニア燃料を供給するアンモニア燃料供給系統と、前記ボイラで生成した前記蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンから抽気される前記蒸気により駆動されるとともに前記ボイラへボイラ水を供給する給水ポンプを有する給水系統と、前記給水ポンプを駆動した前記蒸気を前記給水系統へ排出する排出系統と、前記排出系統を流通する前記蒸気との熱交換により前記アンモニア燃料供給系統を流通する液体の前記アンモニア燃料を気化させるアンモニア気化器と、を備える。
【０００７】
本開示に係るボイラシステムの運転方法において、前記ボイラシステムは、バーナによりアンモニアを含むアンモニア燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラと、前記バーナへ前記アンモニア燃料を供給するアンモニア燃料供給系統と、前記ボイラで生成した前記蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンから抽気される前記蒸気により駆動されるとともに前記ボイラへボイラ水を供給する給水ポンプを有する給水系統と、前記給水ポンプを駆動した前記蒸気を前記給水系統へ排出する排出系統と、を備え、前記排出系統を流通する前記蒸気と前記アンモニア燃料供給系統を流通する液体とを熱交換させ、前記アンモニア燃料供給系統を流通する液体の前記アンモニア燃料を気化させるアンモニア気化工程を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、アンモニア燃料の外部への流出や熱効率の低下を発生させずに適切に液体のアンモニア燃料を気化させることが可能なボイラシステムおよびボイラシステムの運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の第１実施形態に係るボイラを示す概略構成図である。
本開示の第１実施形態に係るボイラシステムにおけるボイラ水の循環系統を示す概略構成図である。
本開示の第１実施形態に係るボイラシステムにおける第１燃料供給系統および排出系統を示す概略構成図である。
本開示の第２実施形態に係るボイラシステムにおける第１燃料供給系統および排出系統を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔第１実施形態〕
以下に、本開示の第１実施形態に係るボイラシステムについて、図面を参照して説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含む。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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