鍋爐系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鍋爐系統(tǒng)。所述鍋爐系統(tǒng)包括：鍋爐部，將原動(dòng)機(jī)的廢熱作為熱源加熱鍋爐水；第二泵，使鍋爐水經(jīng)由第二循環(huán)通道循環(huán)；以及蓄熱部，在蓄熱材料與流經(jīng)第二循環(huán)通道的鍋爐水之間進(jìn)行熱交換。在蓄熱部中，當(dāng)蓄熱材料的溫度低于鍋爐水的溫度時(shí)，利用鍋爐水加熱蓄熱材料進(jìn)行蓄熱，當(dāng)蓄熱材料的溫度高于鍋爐水的溫度時(shí)，利用蓄熱材料加熱鍋爐水。如此，通過(guò)在向船內(nèi)的蒸汽系統(tǒng)供給蒸汽的鍋爐部上追加蓄熱部、第二泵和第二循環(huán)通道，可以提供蓄積原動(dòng)機(jī)的廢熱并利用蓄積的廢熱加熱鍋爐水的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的鍋爐系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】鍋爐系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，大型船舶在煙囪內(nèi)設(shè)置有利用從主發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的廢熱加熱鍋爐水并生成蒸汽的排氣節(jié)能器。例如在日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2011-196646號(hào)(文獻(xiàn)I)所示的排氣節(jié)能器系統(tǒng)中，輔助鍋爐中儲(chǔ)存的鍋爐水利用鍋爐水循環(huán)泵向排氣節(jié)能器送出，并通過(guò)排氣節(jié)能器加熱后返回輔助鍋爐。
[0003]日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2010-116847號(hào)(文獻(xiàn)2)公開(kāi)了在船舶中儲(chǔ)存能量的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)。在所述能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)中，設(shè)有利用熱介質(zhì)油回收來(lái)自主發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的廢熱的廢熱回收裝置，向蓄熱材料熱交換裝置和蒸汽產(chǎn)生器裝置供給在廢熱回收裝置中被加熱的熱介質(zhì)油。在蓄熱材料熱交換裝置中，利用熱介質(zhì)油加熱熔融鹽等蓄熱材料進(jìn)行蓄熱。在蒸汽產(chǎn)生裝置中，利用熱介質(zhì)油使水蒸發(fā)而驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪，由蒸汽渦輪上連接的發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。向蒸汽渦輪供給的蒸汽的一部分從蒸汽渦輪的中段被取出，在船內(nèi)用作處理蒸汽。在不能利用來(lái)自主發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的廢熱的停泊過(guò)程中等，利用蓄熱材料的熱量加熱蒸汽產(chǎn)生裝置的水而生成蒸汽，并由所述蒸汽進(jìn)行發(fā)電。
[0004]日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2011-75227號(hào)(文獻(xiàn)3)公開(kāi)了船船用蓄熱系統(tǒng)。所述蓄熱系統(tǒng)通過(guò)排氣節(jié)能器加熱水而生成蒸汽，并向熱交換裝置供給所述蒸汽，從而加熱從蓄熱槽向熱交換裝置送出的蓄熱介質(zhì)，在蓄熱槽中進(jìn)行蓄熱。在蓄熱利用運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，從利用設(shè)備向熱交換裝置送出利用側(cè)熱介質(zhì)，由從蓄熱槽向熱交換裝置供給的蓄熱介質(zhì)加熱利用側(cè)熱介質(zhì)。
[0005]另一方面，日本實(shí)用新型授權(quán)公報(bào)第3044386號(hào)(文獻(xiàn)4)公開(kāi)了利用柴油發(fā)電機(jī)的排氣進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置。所述發(fā)電裝置中利用被柴油發(fā)電機(jī)等的排氣加熱的水或水蒸氣，借助熱交換器對(duì)循環(huán)通道中循環(huán)的有機(jī)流體進(jìn)行加熱，并由所述有機(jī)流體驅(qū)動(dòng)渦輪而由發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。所述發(fā)電裝置是把有機(jī)介質(zhì)作為工作流體進(jìn)行有機(jī)朗肯循環(huán)(0RC:Organic Rankine Cycle)的廢熱回收裝置。
[0006]可是，按照文獻(xiàn)2的船船用能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)，為了將蓄積的熱能用作發(fā)電用的動(dòng)力源，需要大型蓄熱設(shè)備。此外，因?yàn)樵趯崮苻D(zhuǎn)換為動(dòng)力時(shí)的轉(zhuǎn)換效率低，所以難以高效利用蓄積的熱能。另一方面，在文獻(xiàn)3的船船用蓄熱系統(tǒng)中，回收主發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱的系統(tǒng)、對(duì)蓄熱槽蓄熱和從蓄熱槽放熱的系統(tǒng)以及借助利用側(cè)熱介質(zhì)將蓄熱槽的熱能向利用設(shè)備供給的系統(tǒng)需要各自獨(dú)立，所以船船用蓄熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明用于鍋爐系統(tǒng)，目的在于提供能蓄積原動(dòng)機(jī)的廢熱并利用蓄積的廢熱的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的鍋爐系統(tǒng)包括:鍋爐部，儲(chǔ)存液狀的介質(zhì)，并將來(lái)自原動(dòng)機(jī)的廢熱作為熱源加熱介質(zhì)；泵，從所述鍋爐部送出液狀的介質(zhì)，并使所述介質(zhì)經(jīng)由循環(huán)通道向所述鍋爐部循環(huán)；以及蓄熱部，具有蓄熱材料，并在所述蓄熱材料與流經(jīng)所述循環(huán)通道的介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換，當(dāng)所述蓄熱材料的溫度低于流經(jīng)所述循環(huán)通道的介質(zhì)的溫度時(shí)，由所述蓄熱材料進(jìn)行蓄熱，當(dāng)所述蓄熱材料的溫度高于流經(jīng)所述循環(huán)通道的介質(zhì)的溫度時(shí)，由所述蓄熱材料加熱介質(zhì)。
[0009]按照所述鍋爐系統(tǒng)，可以提供能蓄積原動(dòng)機(jī)的廢熱并利用蓄積的廢熱的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述鍋爐部包括:鍋爐主體，儲(chǔ)存液狀的介質(zhì)；另一個(gè)泵，從所述鍋爐主體送出液狀的介質(zhì)，并使所述介質(zhì)經(jīng)由另一循環(huán)通道向所述鍋爐主體循環(huán)；以及排氣熱交換器，將流經(jīng)所述原動(dòng)機(jī)的排氣通道的排氣作為熱源，加熱流經(jīng)所述另一循環(huán)通道的介質(zhì)。
[0011]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述鍋爐部包括鍋爐主體，所述鍋爐主體儲(chǔ)存液狀的介質(zhì)并被所述排氣通道貫穿，利用流經(jīng)所述排氣通道的排氣加熱所述鍋爐主體內(nèi)的介質(zhì)。
[0012]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，鍋爐系統(tǒng)還包括壓縮空氣熱交換器，所述壓縮空氣熱交換器在所述循環(huán)通道中配置在從所述蓄熱部向所述鍋爐部引導(dǎo)介質(zhì)的配管上，把向所述原動(dòng)機(jī)供給的加壓后的作為吸氣的壓縮空氣作為熱源加熱介質(zhì)。
[0013]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，鍋爐系統(tǒng)還包括:溫度差取得部，從所述鍋爐部中的介質(zhì)的溫度減去所述蓄熱部中的所述蓄熱材料的溫度而求出溫度差；以及流量控制部，根據(jù)所述溫度差控制從所述蓄熱部導(dǎo)向所述鍋爐部的介質(zhì)的流量，隨著所述溫度差變大，由所述流量控制部減小所述流量。
[0014]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，鍋爐系統(tǒng)還包括回收裝置，所述回收裝置在所述循環(huán)通道中配置在從所述蓄熱部向所述鍋爐部引導(dǎo)介質(zhì)的配管上，并從由所述蓄熱部送出的介質(zhì)回收能量，所述回收裝置包括:0RC熱交換器，將流經(jīng)所述循環(huán)通道的介質(zhì)作為熱源，加熱作為有機(jī)介質(zhì)的工作流體并使其氣化；膨脹機(jī)，使利用所述ORC熱交換器而氣化的工作流體膨脹以回收機(jī)械能；冷凝器，使利用所述膨脹機(jī)而膨脹的工作流體冷凝并液化；以及ORC泵，將利用所述冷凝器而液化的工作流體向所述ORC熱交換器送出。
[0015]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述介質(zhì)為鍋爐水，在所述鍋爐部中生成所述鍋爐水的蒸汽。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的是，鍋爐系統(tǒng)還包括蒸汽壓縮部，所述蒸汽壓縮部對(duì)從所述鍋爐部向外部送出的鍋爐水的蒸汽進(jìn)行壓縮。
[0017]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述原動(dòng)機(jī)為船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)，所述鍋爐部為所述船舶的輔助鍋爐。
[0018]通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體說(shuō)明，可以更清楚地了解上述目的和其他目的、特征、方式以及優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0020]圖2是表示鍋爐水的流量控制的一例的圖。
[0021]圖3是表示鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖4是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0023]圖5是表示鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0024]圖6是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]圖7是表示鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖8是表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]圖9是表示鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0028]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0029]1、Ia?Ic鍋爐系統(tǒng)
[0030]3原動(dòng)機(jī)
[0031]6、6a回收裝置
[0032]32排氣通道
[0033]50、50a 鍋爐部
[0034]51鍋爐主體
[0035]53 第一泵
[0036]54排氣熱交換器
[0037]55 第二泵
[0038]56壓縮空氣熱交換器
[0039]59蓄熱部
[0040]62 (第一 )ORC熱交換器
[0041]62a第二 ORC熱交換器
[0042]63、63a 膨脹機(jī)
[0043]64冷凝器
[0044]65 (第一)ORC 泵
[0045]65a 第二 ORC 泵
[0046]511壓縮部
[0047]521第一循環(huán)通道
[0048]522第二循環(huán)通道
[0049]571流量控制部
[0050]573溫度差取得部

【具體實(shí)施方式】
[0051]圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的鍋爐系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)的圖。鍋爐系統(tǒng)I例如用作較大型船舶的輔助鍋爐系統(tǒng)。圖1中還一同表示了作為船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)使用的帶增壓器的原動(dòng)機(jī)2。鍋爐系統(tǒng)I利用帶增壓器的原動(dòng)機(jī)2的廢熱來(lái)加熱作為介質(zhì)的鍋爐水。從被加熱的鍋爐水產(chǎn)生的蒸汽用作船內(nèi)的燃料油、潤(rùn)滑油、生活用水等的加熱源等。
[0052]帶增壓器的原動(dòng)機(jī)2包括:作為內(nèi)燃機(jī)的船用原動(dòng)機(jī)3 (以下簡(jiǎn)稱為“原動(dòng)機(jī)3”)；以及作為渦輪增壓器的增壓器4。原動(dòng)機(jī)3為船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)，例如為二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。增壓器4包括渦輪41以及與渦輪41以機(jī)械方式連接的壓縮機(jī)42。原動(dòng)機(jī)3和增壓器4由掃氣通道31和排氣通道32連接。排氣通道32把來(lái)自原動(dòng)機(jī)3的排氣導(dǎo)向渦輪41。
[0053]渦輪41利用從原動(dòng)機(jī)3經(jīng)由排氣通道32供給的排氣而旋轉(zhuǎn)。用于渦輪41的旋轉(zhuǎn)后的排氣，經(jīng)由排氣通道32排出到帶增壓器的原動(dòng)機(jī)2的外部。壓縮機(jī)42利用在渦輪41中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力(即將渦輪41的旋轉(zhuǎn)作為動(dòng)力)，對(duì)從帶增壓器的原動(dòng)機(jī)2的外部經(jīng)由吸氣通道43導(dǎo)向增壓器4的吸氣(空氣)進(jìn)行加壓并壓縮。由壓縮機(jī)42加壓后的作為吸氣的壓縮空氣(以下稱為“掃氣”)被掃氣通道31上設(shè)置的壓縮空氣熱交換器56 (后述)冷卻后，供給到原動(dòng)機(jī)3。如此，在增壓器4中利用排氣對(duì)吸氣進(jìn)行加壓而生成掃氣。掃氣通道31是將加壓后的吸氣從增壓器4向原動(dòng)機(jī)3引導(dǎo)的流道，即作為加壓吸氣通道。另外，鍋爐系統(tǒng)I中也可以設(shè)置掃氣冷卻器，所述掃氣冷卻器配置在掃氣通道31的比壓縮空氣熱交換器56靠向下游側(cè),對(duì)從壓縮空氣熱交換器56送出的掃氣進(jìn)一步冷卻(在其他實(shí)施方式中也同樣)。
[0054]鍋爐系統(tǒng)I具有鍋爐裝置5。鍋爐裝置5包括鍋爐部50、泵55、蓄熱部59、切換部572、壓縮空氣熱交換器56、流量控制部571、第一測(cè)定部581和第二測(cè)定部582。圖1說(shuō)明了由蓄熱部59進(jìn)行蓄熱的“蓄熱模式”。鍋爐部50包括鍋爐主體51、另一個(gè)泵53和排氣熱交換器54。在以下的說(shuō)明中，為了區(qū)別泵53、55，分別稱為“第一泵53”、“第二泵55”。
[0055]鍋爐主體51配置在離開(kāi)船舶的煙囪(所謂通風(fēng)筒)的位置上，儲(chǔ)存液狀的介質(zhì)(即液狀的鍋爐水)。在鍋爐主體51上設(shè)有上述的第一測(cè)定部581。由第一測(cè)定部581測(cè)定鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水的溫度。鍋爐主體51上還設(shè)有省略圖示的燃燒器和供水部。所述燃燒器根據(jù)需要而加熱鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水。在鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水減少時(shí)等，所述供水部根據(jù)需要向鍋爐主體51內(nèi)供給鍋爐水。
[0056]利用使鍋爐水循環(huán)的循環(huán)通道522依次連接鍋爐主體51、第二泵55、蓄熱部59、切換部572、壓縮空氣熱交換器56和流量控制部571。在鍋爐部50中，利用使鍋爐水循環(huán)的另一循環(huán)通道521依次連接鍋爐主體51、第一泵53和排氣熱交換器54。在以下的說(shuō)明中，為了區(qū)別循環(huán)通道521、522，分別稱為“第一循環(huán)通道521”、“第二循環(huán)通道522”。第一循環(huán)通道521和第二循環(huán)通道522在鍋爐主體51和分路部52a之間成為共用流道，并在分路部52a處分路。另外，第一循環(huán)通道521和第二循環(huán)通道522也可以分別單獨(dú)連接于鍋爐主體51。
[0057]在鍋爐部50中通過(guò)驅(qū)動(dòng)第一泵53，液狀的鍋爐水從鍋爐主體51向第一循環(huán)通道521送出。從鍋爐主體51送出的鍋爐水如圖1中箭頭所示，經(jīng)由第一循環(huán)通道521并通過(guò)第一泵53，進(jìn)而通過(guò)排氣熱交換器54向鍋爐主體51循環(huán)。
[0058]排氣熱交換器54配置在船舶的煙囪內(nèi)，在帶增壓器的原動(dòng)機(jī)2的排氣通道32上配置在比渦輪41靠向下游側(cè)。在排氣熱交換器54中，將流經(jīng)排氣通道32的來(lái)自渦輪41的排氣(即通過(guò)渦輪41后的來(lái)自原動(dòng)機(jī)3的排氣)作為熱源，對(duì)流經(jīng)第一循環(huán)通道521的液狀的鍋爐水進(jìn)行加熱。換句話說(shuō)，在排氣熱交換器54中，將排氣中所含的帶增壓器的原動(dòng)機(jī)2的廢熱作為熱源來(lái)加熱鍋爐水。流經(jīng)排氣熱交換器54的排氣的溫度根據(jù)原動(dòng)機(jī)3的輸出和周?chē)臏囟鹊榷兓?。原?dòng)機(jī)3的輸出為最大輸出(100%輸出)時(shí)的所述排氣溫度例如約為230°C (攝氏溫度)。在排氣熱交換器54中，使流入排氣熱交換器54的鍋爐水的一部分氣化(蒸發(fā))。而后，氣體狀的鍋爐水和液狀的鍋爐水的混合流體從排氣熱交換器54向鍋爐主體51送出。
[0059]S卩，鍋爐部50是儲(chǔ)存液狀的鍋爐水并將流經(jīng)原動(dòng)機(jī)3的排氣通道32的排氣作為熱源加熱鍋爐水從而生成鍋爐水的蒸汽的裝置(所謂排氣節(jié)能器)，并用作船舶的輔助鍋爐。鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水的溫度和壓力例如為約135°C?約165°C和約0.25MPa(兆帕)?約0.6MPa。鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水的蒸汽經(jīng)由鍋爐主體51上部連接的蒸汽配管524，向船內(nèi)的蒸汽系統(tǒng)(圖示省略)供給。
[0060]鍋爐系統(tǒng)I中，在鍋爐主體51和蒸汽系統(tǒng)之間設(shè)有從蒸汽配管524分路并向蒸汽配管524匯合的分路配管526。分路配管526上設(shè)有蒸汽壓縮部(以下簡(jiǎn)稱為“壓縮部511”)，用于壓縮從鍋爐部50向外部的蒸汽系統(tǒng)送出的鍋爐水的蒸汽。在蒸汽配管524和分路配管526上設(shè)有閥。通過(guò)切換這些閥，從鍋爐主體51向船內(nèi)的蒸汽系統(tǒng)供給的蒸汽的供給路徑在通過(guò)壓縮部511的路徑以及不通過(guò)壓縮部511的路徑之間切換。蓄熱模式中不使用壓縮部511，從鍋爐主體51送出的蒸汽不經(jīng)過(guò)壓縮部511就向船內(nèi)的蒸汽系統(tǒng)供給。
[0061]在鍋爐裝置5中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)第二泵55，將液狀的鍋爐水從鍋爐主體51向第二循環(huán)通道522送出。從鍋爐主體51送出的鍋爐水如圖1中箭頭所示，經(jīng)由第二循環(huán)通道522依次通過(guò)第二泵55、蓄熱部59、切換部572、壓縮空氣熱交換器56和流量控制部571，向鍋爐主體51循環(huán)。
[0062]蓄熱部59具有蓄熱材料。在蓄熱部59中，蓄熱材料和流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐水之間進(jìn)行熱交換。例如原動(dòng)機(jī)3的輸出在常用輸出(CSO Continuous ServiceOutput)以上時(shí)，由于從鍋爐主體51送出的鍋爐水的溫度比較高，所以蓄熱材料的溫度低于在蓄熱部59中流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐水的溫度。如此，當(dāng)蓄熱材料的溫度低于在蓄熱部59中流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐水時(shí)，蓄熱材料被鍋爐水加熱，在蓄熱部59中進(jìn)行蓄熱。蓄熱部59中的蓄熱材料的溫度由第二測(cè)定部582測(cè)定。
[0063]在蓄熱部59中鍋爐水被蓄熱材料冷卻。從蓄熱部59送出的鍋爐水被導(dǎo)向切換部572。切換部572例如是第二循環(huán)通道522上設(shè)置的三通閥。通過(guò)切換部572后的鍋爐水利用第二循環(huán)通道522被導(dǎo)向壓縮空氣熱交換器56。在切換部572中，圖1中虛線所示的分路配管525從第二循環(huán)通道522分路，并在壓縮空氣熱交換器56和流量控制部571之間的匯合部52c處，與第二循環(huán)通道522匯合。蓄熱模式中不使用分路配管525。使用分路配管525的“供熱模式”將在后面說(shuō)明。從切換部572朝向壓縮空氣熱交換器56的鍋爐水的溫度例如約為100?130°C。
[0064]壓縮空氣熱交換器56在第二循環(huán)通道522上配置在從蓄熱部59向鍋爐部50的鍋爐主體51引導(dǎo)鍋爐水的配管上。具體而言，壓縮空氣熱交換器56在第二循環(huán)通道522上配置在蓄熱部59和流量控制部571之間。此外，壓縮空氣熱交換器56配置在壓縮機(jī)42和原動(dòng)機(jī)3之間的掃氣通道31上。壓縮空氣熱交換器56把從壓縮機(jī)42向原動(dòng)機(jī)3供給的掃氣通道31內(nèi)的掃氣作為熱源，加熱流經(jīng)第二循環(huán)通道522的液狀的鍋爐水。換句話說(shuō)，在壓縮空氣熱交換器56中，把掃氣中所含的帶增壓器的原動(dòng)機(jī)2的廢熱作為熱源加熱鍋爐水。
[0065]從壓縮空氣熱交換器56送出液狀的鍋爐水，或者送出氣體狀的鍋爐水與液狀的鍋爐水的混合流體。在壓縮空氣熱交換器56中被加熱的鍋爐水通過(guò)流量控制部571返回鍋爐主體51。通過(guò)壓縮空氣熱交換器56的掃氣的溫度根據(jù)原動(dòng)機(jī)3的輸出和周?chē)臏囟鹊榷兓?。原?dòng)機(jī)3的輸出為最大輸出(100%輸出)時(shí)的所述掃氣溫度例如約為220°C。原動(dòng)機(jī)3的輸出降低時(shí)，掃氣溫度也降低。從壓縮空氣熱交換器56送出的鍋爐水的溫度，因流入壓縮空氣熱交換器56的鍋爐水的溫度和通過(guò)壓縮空氣熱交換器56的掃氣的溫度等而變化。從壓縮空氣熱交換器56流向流量控制部571的鍋爐水的溫度例如約為135?165。。。
[0066]流量控制部571例如是設(shè)置在第二循環(huán)通道522上的三通閥。在流量控制部571中，如圖1中虛線所示的分路配管523從第二循環(huán)通道522分路，并在鍋爐主體51和第二泵55之間的匯合部52b處與第二循環(huán)通道522匯合。
[0067]在鍋爐裝置5中如上所述，利用第一測(cè)定部581測(cè)定鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水的溫度，利用第二測(cè)定部582測(cè)定蓄熱部59的蓄熱材料的溫度。第一測(cè)定部581和第二測(cè)定部582各自的測(cè)定值向流量控制部571上連接的溫度差取得部573發(fā)送。在溫度差取得部573中，根據(jù)來(lái)自第一測(cè)定部581和第二測(cè)定部582的測(cè)定值，從鍋爐部50的鍋爐主體51中的鍋爐水的溫度減去蓄熱部59中的蓄熱材料的溫度求出溫度差。而且，根據(jù)所述溫度差，利用流量控制部571控制從蓄熱部59經(jīng)由壓縮空氣熱交換器56向鍋爐部50的鍋爐主體51引導(dǎo)的鍋爐水的流量。
[0068]圖2是流量控制部571對(duì)鍋爐水的流量控制的一例的圖。圖2的橫軸表示由溫度差取得部573求出的鍋爐水和蓄熱材料的溫度差A(yù)t。圖2的縱軸表示從壓縮空氣熱交換器56向流量控制部571引導(dǎo)的鍋爐水中、通過(guò)流量控制部571后返回鍋爐主體51的鍋爐水的比例(以下稱為“回流比例”)。換句話說(shuō)，回流比例是從蓄熱部59經(jīng)由壓縮空氣熱交換器56和流量控制部571導(dǎo)向鍋爐主體51的鍋爐水的流量，相對(duì)于從蓄熱部59經(jīng)由壓縮空氣熱交換器56導(dǎo)向流量控制部571的鍋爐水的流量的比例。
[0069]回流比例為100%時(shí)，從壓縮空氣熱交換器56導(dǎo)向流量控制部571的全部鍋爐水通過(guò)流量控制部571并返回鍋爐主體51。另一方面，回流比例小于100%時(shí)，在從壓縮空氣熱交換器56送出的鍋爐水的流量上乘以相當(dāng)于縱軸值的比例而算出的流量的鍋爐水，通過(guò)流量控制部571返回鍋爐主體51。此外，剩余的鍋爐水利用流量控制部571被導(dǎo)向分路配管523，與在匯合部52b中從鍋爐主體51送出的鍋爐水匯合后，經(jīng)由第二循環(huán)通道522被導(dǎo)向第二泵55。
[0070]在圖2的示例中，溫度差A(yù)t在O以上tl以下時(shí)，回流比例為100%，來(lái)自壓縮空氣熱交換器56的全部鍋爐水返回鍋爐主體51。由此,可以把在壓縮空氣熱交換器56中回收的掃氣的廢熱高效用于鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水的加熱(或保持溫度)。
[0071]另一方面,在溫度差A(yù)t大于tl時(shí)，回流比例小于100%，來(lái)自壓縮空氣熱交換器56的鍋爐水的一部分返回鍋爐主體51，剩余的鍋爐水不通過(guò)鍋爐主體51，而是經(jīng)由分路配管523返回第二泵55。當(dāng)上述溫度差A(yù)t大于tl且在t2以下時(shí)，隨著溫度差A(yù)t增大，利用流量控制部571的控制使回流比例逐漸減小。換句話說(shuō)，隨著溫度差A(yù)t變大，利用流量控制部571的控制，從蓄熱部59導(dǎo)向鍋爐主體51的鍋爐水的流量逐漸減小。此外，當(dāng)溫度差A(yù)t在t2以上時(shí)，回流比例是大于0%且小于100%的固定的規(guī)定比例。
[0072]如上所述，在蓄熱部59中，利用鍋爐水加熱蓄熱材料時(shí)鍋爐水的溫度降低。從鍋爐水的溫度減去蓄熱材料的溫度得到的溫度差△ t變大時(shí)，蓄熱部59中的鍋爐水的溫度降低也變大。因此，當(dāng)溫度差A(yù)t較大時(shí)，假如在蓄熱部59中溫度降低的全部鍋爐水返回鍋爐主體51，則鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水的溫度可能會(huì)低于規(guī)定溫度范圍，會(huì)給鍋爐主體51向船內(nèi)的蒸汽供給帶來(lái)惡劣影響。
[0073]因此，圖1所示的鍋爐系統(tǒng)I在上述的溫度差A(yù)t較大時(shí)，通過(guò)減小從蓄熱部59返回鍋爐主體51的鍋爐水的流量，可以抑制或防止鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水的溫度低于規(guī)定溫度。其結(jié)果，可以向船內(nèi)的蒸汽系統(tǒng)供給所需溫度的鍋爐水的蒸汽。此外，通過(guò)隨著溫度差A(yù)t增大而逐漸減小從蓄熱部59返回鍋爐主體51的鍋爐水的流量，可以進(jìn)一步抑制或防止鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水的溫度低于規(guī)定溫度。即，流量控制部571是控制鍋爐部50的鍋爐主體51中的鍋爐水的溫度的溫度控制部。
[0074]此外，在鍋爐系統(tǒng)I中，也可以利用第一測(cè)定部581測(cè)定鍋爐部50中的鍋爐主體51以外部位的鍋爐水的溫度，并根據(jù)從所述鍋爐水的溫度減去蓄熱材料的溫度得到的溫度差，和上述同樣利用流量控制部571進(jìn)行鍋爐水的流量控制。此時(shí)，也可以抑制或防止鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水的溫度低于規(guī)定溫度。
[0075]圖3和圖1同樣，是表示鍋爐系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)的圖。但圖3中省略了溫度差取得部573的圖示(在圖4至圖9中也同樣)。以下參照?qǐng)D3說(shuō)明從蓄熱部59向鍋爐部50進(jìn)行供熱的供熱模式。例如在原動(dòng)機(jī)3停止的狀態(tài)下從鍋爐系統(tǒng)I向船內(nèi)供給蒸汽時(shí)實(shí)施供熱模式。原動(dòng)機(jī)3停止時(shí)，由于不能用排氣熱交換器54中的排氣進(jìn)行鍋爐水的加熱，所以第一泵53停止，第一循環(huán)通道521中的鍋爐水的循環(huán)停止。圖3中用虛線表示第一循環(huán)通道521。
[0076]當(dāng)停止用排氣加熱鍋爐水時(shí)，鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水的溫度降低。因此，利用第二泵55從鍋爐主體51送出并流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐水的溫度也降低。成為相對(duì)低溫的鍋爐水通過(guò)第二泵55被導(dǎo)向蓄熱部59，鍋爐水與蓄熱部59的蓄熱材料之間進(jìn)行熱交換。所述蓄熱材料利用在上述的蓄熱模式中蓄積的熱能，溫度高于流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐水。因此，在蓄熱部59中利用蓄熱材料加熱鍋爐水，使流入蓄熱部59的鍋爐水的一部分氣化。而且，氣體狀的鍋爐水和液狀的鍋爐水的混合流體從蓄熱部59向切換部572送出。
[0077]在供熱模式中，通過(guò)利用切換部572切換流道，把從蓄熱部59流入切換部572的全部鍋爐水導(dǎo)向分路配管525。導(dǎo)向分路配管525的鍋爐水通過(guò)匯合部52c，并由第二循環(huán)通道522導(dǎo)向流量控制部571，全部返回鍋爐主體51。如此，在供熱模式中，從鍋爐主體51送出的鍋爐水在蓄熱部59中被蓄熱材料蓄積的熱能加熱后返回鍋爐主體51。換句話說(shuō)，蓄熱部59中蓄積的熱能向鍋爐部50供給。另外，在供熱模式下，在第二循環(huán)通道522中的、從切換部572通過(guò)壓縮空氣熱交換器56后到達(dá)匯合部52c的部位不流通鍋爐水，所以圖3中將所述部位用虛線表示(在圖5、圖7和圖9中也同樣)。
[0078]在供熱模式中，也將鍋爐主體51內(nèi)的蒸汽經(jīng)由蒸汽配管524向船內(nèi)的蒸汽系統(tǒng)供給。在供熱模式下，當(dāng)從鍋爐主體51送出的鍋爐水的蒸汽的壓力低于所需壓力時(shí)，切換蒸汽配管524和分路配管526上的閥，將來(lái)自鍋爐主體51的鍋爐水的蒸汽導(dǎo)向壓縮部511。壓縮部511將鍋爐水的蒸汽壓縮成所需壓力后，向蒸汽系統(tǒng)供給。
[0079]如上所述，圖1所示的鍋爐系統(tǒng)I包括:鍋爐部50，儲(chǔ)存液狀的鍋爐水，并將原動(dòng)機(jī)3的排氣中所含的廢熱作為熱源加熱鍋爐水；第二泵55，從鍋爐部50送出液狀的鍋爐水，并使鍋爐水經(jīng)由第二循環(huán)通道522向鍋爐部50循環(huán)；以及蓄熱部59，在蓄熱材料和流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐水之間進(jìn)行熱交換。而且，在蓄熱部59中，當(dāng)蓄熱材料的溫度低于流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐水的溫度時(shí)，利用鍋爐水加熱蓄熱材料從而進(jìn)行蓄熱材料的蓄熱，當(dāng)蓄熱材料的溫度高于流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐的溫度時(shí)，利用蓄熱材料加熱鍋爐水。
[0080]如此，通過(guò)在向船內(nèi)的蒸汽系統(tǒng)供給蒸汽的鍋爐部50上追加上述的蓄熱部59、第二泵55和第二循環(huán)通道522，可以提供蓄積原動(dòng)機(jī)3的廢熱且利用蓄積的廢熱加熱鍋爐水的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的鍋爐系統(tǒng)I。這種鍋爐系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)特別適于需要降低燃料消耗量且裝置的配置空間受到限制的船舶的輔助鍋爐系統(tǒng)。
[0081 ] 鍋爐系統(tǒng)I設(shè)有壓縮空氣熱交換器56，所述壓縮空氣熱交換器56在第二循環(huán)通道522中配置在從蓄熱部59向鍋爐部50引導(dǎo)鍋爐水的配管上，在圖1所示的蓄熱模式中，把向原動(dòng)機(jī)3供給的掃氣作為熱源加熱鍋爐水。由此，也可以在蓄熱模式下的鍋爐水的加熱中，利用向原動(dòng)機(jī)3供給的掃氣的廢熱。即，鍋爐系統(tǒng)I在蓄熱模式中，能夠利用原動(dòng)機(jī)3的多種廢熱、通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)高效加熱鍋爐水，從而能夠高效生成鍋爐水的蒸汽。此外，通過(guò)將鍋爐水在蓄熱部59中利用蓄熱材料冷卻后、在壓縮空氣熱交換器56中由掃氣加熱，可以向鍋爐水高效回收掃氣的廢熱。
[0082]如上所述，鍋爐部50包括:鍋爐主體51，配置在離開(kāi)船舶的煙囪的位置上；第一泵53，從鍋爐主體51送出液狀的鍋爐水，并使鍋爐水經(jīng)由第一循環(huán)通道521向鍋爐主體51循環(huán)；以及排氣熱交換器54，配置在排氣通道32上，在蓄熱模式中加熱流經(jīng)第一循環(huán)通道521的鍋爐水。由此，可以使鍋爐系統(tǒng)I中的設(shè)置在排氣通道32上的結(jié)構(gòu)(即設(shè)置在煙囪內(nèi)的結(jié)構(gòu))小型化且簡(jiǎn)單化。
[0083]鍋爐系統(tǒng)I設(shè)有壓縮部511，所述壓縮部511對(duì)從鍋爐部50向外部送出的鍋爐水的蒸汽進(jìn)行壓縮。由此，在供熱模式中，可以防止向船內(nèi)的蒸汽系統(tǒng)供給的鍋爐水的蒸汽的壓力不足。此外，能夠在向蒸汽系統(tǒng)供給所需壓力的鍋爐水的蒸汽的情況下，降低鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水的蒸汽的壓力。由此，可以促進(jìn)鍋爐裝置5中的鍋爐水的氣化。
[0084]圖4是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的鍋爐系統(tǒng)Ia的結(jié)構(gòu)的圖。鍋爐系統(tǒng)Ia和圖1所示的鍋爐系統(tǒng)I同樣，用作較大型船舶的輔助鍋爐系統(tǒng)，并利用帶增壓器的原動(dòng)機(jī)2的廢熱加熱作為介質(zhì)的鍋爐水。圖4所示的鍋爐系統(tǒng)Ia中代替圖1所示的鍋爐部50，設(shè)有與鍋爐部50結(jié)構(gòu)不同的鍋爐部50a。鍋爐系統(tǒng)Ia的其他結(jié)構(gòu)與圖1所示的鍋爐系統(tǒng)I相同，以下的說(shuō)明中對(duì)于對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同附圖標(biāo)記。
[0085]圖4所示的鍋爐部50a具備儲(chǔ)存液狀的鍋爐水的鍋爐主體51。鍋爐主體51在船舶的煙囪內(nèi)設(shè)置在原動(dòng)機(jī)3的排氣通道32上，排氣通道32貫穿鍋爐主體51。換句話說(shuō)，鍋爐部50a是設(shè)置在船舶的煙囪內(nèi)的所謂“組合鍋爐”。鍋爐部50a為煙管式或水管式的鍋爐，圖2說(shuō)明了設(shè)置煙管式的鍋爐部50a的情況。在鍋爐部50a中，排氣通道32分路為多個(gè)細(xì)管321，所述多個(gè)細(xì)管321從鍋爐主體51的底部朝向上部貫穿。多個(gè)細(xì)管321與鍋爐主體51中儲(chǔ)存的液狀的鍋爐水直接接觸。在鍋爐部50a中，利用流經(jīng)排氣通道32的多個(gè)細(xì)管321的原動(dòng)機(jī)3的排氣，加熱鍋爐主體51內(nèi)的鍋爐水并生成鍋爐水的蒸汽。
[0086]鍋爐系統(tǒng)Ia和圖1所示的鍋爐系統(tǒng)I同樣，在蓄熱模式中，從鍋爐主體51送出的鍋爐水經(jīng)由第二循環(huán)通道522被導(dǎo)向蓄熱部59，在加熱了蓄熱部59的蓄熱材料后(即由蓄熱部59進(jìn)行了蓄熱后)，在壓縮空氣熱交換器56中被加熱并返回鍋爐主體51。此外，如圖5所示，在供熱模式中，從鍋爐主體51送出的鍋爐水經(jīng)由第二循環(huán)通道522被導(dǎo)向蓄熱部59，在被蓄熱部59的蓄熱材料加熱后，向鍋爐部50a的鍋爐主體51返回。
[0087]如此，和圖1所示的鍋爐系統(tǒng)I同樣，通過(guò)在向船內(nèi)的蒸汽系統(tǒng)供給蒸汽的鍋爐部50a上追加上述的蓄熱部59、第二泵55和第二循環(huán)通道522，可以提供蓄積原動(dòng)機(jī)3的廢熱并利用蓄積的廢熱加熱鍋爐水的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的鍋爐系統(tǒng)la。此外，在鍋爐系統(tǒng)Ia中，通過(guò)在鍋爐部50a中將鍋爐主體51配置在被排氣通道32貫穿的位置(即船舶的煙囪內(nèi))，可以使鍋爐部50a的結(jié)構(gòu)小型化。由此，能夠使鍋爐系統(tǒng)Ia小型化。
[0088]圖6是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的鍋爐系統(tǒng)Ib的結(jié)構(gòu)的圖。鍋爐系統(tǒng)Ib在圖1所示的鍋爐系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上還設(shè)有回收裝置6。鍋爐系統(tǒng)Ib的其他結(jié)構(gòu)與圖1所示的鍋爐系統(tǒng)I相同，以下的說(shuō)明中對(duì)于對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同附圖標(biāo)記。
[0089]如圖6所示，回收裝置6在鍋爐裝置5的第二循環(huán)通道522上配置在從蓄熱部59向鍋爐部50引導(dǎo)鍋爐水的配管上。回收裝置6從由蓄熱部59向第二循環(huán)通道522送出的鍋爐水回收能量。回收裝置6例如利用有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC:0rganic Rankine Cycle),將熱能作為動(dòng)力回收，所述有機(jī)朗肯循環(huán)利用比水沸點(diǎn)低的工作流體(優(yōu)選氟利昂替代品R245fa等有機(jī)介質(zhì))?；厥昭b置6具備ORC循環(huán)通道61、0RC熱交換器62、膨脹機(jī)63、冷凝器64和ORC泵65。利用使工作流體循環(huán)的ORC循環(huán)通道61依次連接ORC熱交換器62、膨脹機(jī)63、冷凝器64和ORC泵65。
[0090]在回收裝置6中，利用ORC泵65對(duì)工作流體加壓后向ORC熱交換器62送出。ORC熱交換器62在第二循環(huán)通道522上配置在從蓄熱部59向鍋爐部50引導(dǎo)鍋爐水的配管上。具體而言，ORC熱交換器62配置在第二循環(huán)通道522中的、從蓄熱部59向壓縮空氣熱交換器56引導(dǎo)鍋爐水的配管上。在ORC熱交換器62中，將流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐水作為熱源，加熱從ORC泵65送出的工作流體并使其氣化。此外，流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐水在ORC熱交換器62中被回收裝置6的工作流體冷卻，從而鍋爐水的溫度降低。
[0091]由ORC熱交換器62加熱而氣化的工作流體經(jīng)由ORC循環(huán)通道61被導(dǎo)向膨脹機(jī)63。膨脹機(jī)63使利用ORC熱交換器62而氣化的氣體狀的工作流體膨脹以回收機(jī)械能。例如將利用工作流體而旋轉(zhuǎn)的渦輪用作膨脹機(jī)63。所述渦輪的軸與發(fā)電機(jī)8連接，從ORC熱交換器62送入的工作流體驅(qū)動(dòng)渦輪，從而在發(fā)電機(jī)8中進(jìn)行發(fā)電。
[0092]通過(guò)膨脹機(jī)63的氣體狀的工作流體被導(dǎo)向冷凝器64。冷凝器64使利用膨脹機(jī)63而膨脹的工作流體冷凝并液化。利用冷凝器64而液化的工作流體由ORC泵65如上所述加壓并向ORC熱交換器62送出。
[0093]鍋爐系統(tǒng)Ib和圖1所示的鍋爐系統(tǒng)I同樣，在蓄熱模式中，從鍋爐主體51送出的鍋爐水經(jīng)由第二循環(huán)通道522被導(dǎo)向蓄熱部59，加熱蓄熱部59的蓄熱材料(即由蓄熱部59進(jìn)行蓄熱)。從蓄熱部59送出的鍋爐水通過(guò)回收裝置6的ORC熱交換器62，并在壓縮空氣熱交換器56中被加熱后返回鍋爐主體51。此外，如圖7所示，在供熱模式中，從鍋爐主體51送出的鍋爐水經(jīng)由第二循環(huán)通道522被導(dǎo)向蓄熱部59，在被蓄熱部59的蓄熱材料加熱后，返回鍋爐部50的鍋爐主體51。
[0094]如此，和圖1所示的鍋爐系統(tǒng)I同樣，通過(guò)在向船內(nèi)的蒸汽系統(tǒng)供給蒸汽的鍋爐部50上追加上述的蓄熱部59、第二泵55和第二循環(huán)通道522，可以提供蓄積原動(dòng)機(jī)3的廢熱并利用蓄積的廢熱加熱鍋爐水的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的鍋爐系統(tǒng)lb。
[0095]鍋爐系統(tǒng)Ib在圖6所示的蓄熱模式中，可以利用具備ORC熱交換器62、膨脹機(jī)63、冷凝器64和ORC泵65的回收裝置6，從由蓄熱部59送出的鍋爐水回收機(jī)械能。由此，可以高效利用由鍋爐水回收的原動(dòng)機(jī)3的廢熱。此外，在第二循環(huán)通道522中循環(huán)的鍋爐水在回收裝置6的ORC熱交換器62中被冷卻后,在壓縮空氣熱交換器56中被掃氣加熱,從而可以向鍋爐水高效回收掃氣的廢熱。
[0096]圖8是表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的鍋爐系統(tǒng)Ic的結(jié)構(gòu)的圖。鍋爐系統(tǒng)Ic中代替圖6所示的回收裝置6，設(shè)有與回收裝置6局部結(jié)構(gòu)不同的回收裝置6a。鍋爐系統(tǒng)Ic的其他結(jié)構(gòu)和圖6所示的鍋爐系統(tǒng)Ib相同，以下的說(shuō)明中對(duì)于對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同附圖標(biāo)記。
[0097]回收裝置6a中代替圖1所示的膨脹機(jī)63，設(shè)有作為兩級(jí)渦輪的膨脹機(jī)63a。膨脹機(jī)63a包括作為高壓渦輪的第一膨脹機(jī)631和作為低壓渦輪的第二膨脹機(jī)632。此外，回收裝置6a在圖6所示的回收裝置6的各結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還具備另一 ORC熱交換器62a和另一ORC泵65a。以下的說(shuō)明中為了區(qū)別ORC熱交換器62、62a，分別稱為“第一 ORC熱交換器62”和“第二 ORC熱交換器62a”。此外，為了區(qū)別ORC泵65、65a，分別稱為“第一 ORC泵65” 和“第二 ORC 泵 65a”。
[0098]第二 ORC泵65a在ORC循環(huán)通道61中配置在第一 ORC泵65和第一 ORC熱交換器62之間的配管上。在ORC循環(huán)通道61上且第一 ORC泵65和第二 ORC泵65a之間設(shè)有分路部61a，分路流道611在分路部61a處從ORC循環(huán)通道61分路。從分路部61a朝向膨脹機(jī)63a的分路流道611上，配置有第二 ORC熱交換器62a。第二 ORC熱交換器62a在鍋爐裝置5的第二循環(huán)通道522上配置在第一 ORC熱交換器62和壓縮空氣熱交換器56之間。
[0099]在回收裝置6a中，利用第一 ORC泵65加壓來(lái)自冷凝器64的工作流體并向分路部61a送出。從冷凝器64送出的工作流體的一部分通過(guò)分路部61a向分路流道611分流，并被導(dǎo)向第二 ORC熱交換器62a。此外，工作流體的剩余部分通過(guò)分路部61a向ORC循環(huán)通道61分流，由第二 ORC泵65a進(jìn)一步加壓后導(dǎo)向第一 ORC熱交換器62。第二 ORC泵65a是壓力調(diào)整部，將導(dǎo)向第一 ORC熱交換器62的工作流體的壓力調(diào)整到高于導(dǎo)向第二 ORC熱交換器62a的工作流體的壓力。
[0100]第一 ORC熱交換器62在蓄熱模式中，把從蓄熱部59送出并流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐水作為熱源，加熱從第二 ORC泵65a送出的工作流體并使其氣化。利用第一 ORC熱交換器62而氣化的工作流體被導(dǎo)向膨脹機(jī)63a，并供給到第一膨脹機(jī)631。另一方面，流經(jīng)第二循環(huán)通道522的鍋爐水在第一 ORC熱交換器62中被回收裝置6a的工作流體冷卻。從第一 ORC熱交換器62送出的鍋爐水被導(dǎo)向第二 ORC熱交換器62a。
[0101]在第二 ORC熱交換器62a中，把從第一 ORC熱交換器62送出的鍋爐水(即從第一ORC熱交換器62向壓縮空氣熱交換器56引導(dǎo)的鍋爐水)作為熱源，加熱從第一 ORC泵65送出的工作流體并使其氣化。如上所述，由于導(dǎo)向第二 ORC熱交換器62a的工作流體的壓力低于導(dǎo)向第一 ORC熱交換器62的工作流體的壓力，所以第二 ORC熱交換器62a中的工作流體的蒸發(fā)溫度低于第一 ORC熱交換器62中的工作流體的蒸發(fā)溫度。利用第二 ORC熱交換器62a而氣化的工作流體被導(dǎo)向膨脹機(jī)63a，并供給到第二膨脹機(jī)632。
[0102]另一方面，鍋爐水在第二 ORC熱交換器62a中被回收裝置6a的工作流體冷卻。從第二 ORC熱交換器62a送出的鍋爐水被導(dǎo)向壓縮空氣熱交換器56,在將原動(dòng)機(jī)3的掃氣作為熱源進(jìn)行加熱后，返回鍋爐主體51。
[0103]在回收裝置6a的膨脹機(jī)63a中，使利用第一 ORC熱交換器62而氣化的工作流體在第一膨脹機(jī)631中膨脹，并使膨脹后的所述工作流體以及利用第二 ORC熱交換器62a而氣化的工作流體，在第二膨脹機(jī)632中匯合并膨脹。而且，利用在膨脹機(jī)63a中因工作流體的膨脹而回收的機(jī)械能，在發(fā)電機(jī)8中進(jìn)行發(fā)電。
[0104]鍋爐系統(tǒng)Ic和圖6所示的鍋爐系統(tǒng)Ib同樣，在蓄熱模式中，從鍋爐主體51送出的鍋爐水經(jīng)由第二循環(huán)通道522被導(dǎo)向蓄熱部59，加熱蓄熱部59的蓄熱材料(即由蓄熱部59進(jìn)行蓄熱)。從蓄熱部59送出的鍋爐水通過(guò)回收裝置6a的第一 ORC熱交換器62和第二 ORC熱交換器62a，并在壓縮空氣熱交換器56中被加熱后返回鍋爐部50的鍋爐主體51。此外，如圖9所示，在供熱模式中，從鍋爐主體51送出的鍋爐水經(jīng)由第二循環(huán)通道522被導(dǎo)向蓄熱部59，在被蓄熱部59的蓄熱材料加熱后，返回鍋爐部50的鍋爐主體51。
[0105]如此，和圖6所示的鍋爐系統(tǒng)Ib同樣，通過(guò)在向船內(nèi)的蒸汽系統(tǒng)供給蒸汽的鍋爐部50上追加上述的蓄熱部59、第二泵55和第二循環(huán)通道522，可以提供蓄積原動(dòng)機(jī)3的廢熱并利用蓄積的廢熱加熱鍋爐水的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的鍋爐系統(tǒng)lc。
[0106]鍋爐系統(tǒng)Ic在圖8所示的蓄熱模式中，通過(guò)提高回收裝置6a的第一 ORC熱交換器62中的工作流體的蒸發(fā)溫度和壓力，能夠加大膨脹機(jī)63a中的熱降，可以提高膨脹機(jī)63a的能量回收效率。此外，通過(guò)使第二 ORC熱交換器62a中的工作流體的蒸發(fā)溫度低于第一ORC熱交換器62中的工作流體的蒸發(fā)溫度，可以從第一 ORC熱交換器62中溫度降低的鍋爐水高效回收熱量。在鍋爐裝置5中，通過(guò)把在第一 ORC熱交換器62中被冷卻的鍋爐水在第二ORC熱交換器62a中進(jìn)一步冷卻，能夠進(jìn)一步加大壓縮空氣熱交換器56中的掃氣溫度與鍋爐水的溫度之差。其結(jié)果，可以提高壓縮空氣熱交換器56中的掃氣的廢熱的回收效率。
[0107]上述的鍋爐系統(tǒng)1、Ia?Ic可以進(jìn)行各種變更。
[0108]流量控制部571不限于三通閥，例如也可以將循環(huán)泵用作流量控制部571。或者也可以使用能控制流量的變頻泵作為第二泵55，并根據(jù)上述的溫度差A(yù)t，控制流經(jīng)第二循環(huán)通道522并返回鍋爐主體51的鍋爐水的流量。此時(shí)，所述變頻泵的流量控制部分成為流量控制部571。
[0109]膨脹機(jī)63、63a也不限于渦輪，例如也可以是螺旋膨脹機(jī)。圖7所示的鍋爐系統(tǒng)Ic中也可以代替第二 ORC泵65a，而是在分路流道611上設(shè)置減壓閥作為壓力調(diào)整部。
[0110]在鍋爐系統(tǒng)l、lb、lc的鍋爐部50中，加熱流經(jīng)第一循環(huán)通道521的鍋爐水的熱源也不限于來(lái)自原動(dòng)機(jī)3的排氣，只要是來(lái)自原動(dòng)機(jī)3的廢熱即可。例如也可以在掃氣通道31上配置的熱交換器中，將流經(jīng)掃氣通道31的掃氣作為熱源加熱流經(jīng)第一循環(huán)通道521的鍋爐水。鍋爐系統(tǒng)lb、Ic中也可以代替鍋爐部50,而是設(shè)置圖4所示的鍋爐部50a。
[0111]鍋爐系統(tǒng)1、Ia?Ic中也可以省略壓縮空氣熱交換器56和切換部572。此時(shí)，在蓄熱模式和供熱模式雙方中，從蓄熱部59送出的鍋爐水直接被導(dǎo)向流量控制部571。如此，可以簡(jiǎn)化鍋爐系統(tǒng)l、la?Ic的結(jié)構(gòu)。
[0112]鍋爐系統(tǒng)l、la?Ic中也可以代替鍋爐水，而是利用熱介質(zhì)油等各種介質(zhì)。將熱介質(zhì)油用作鍋爐系統(tǒng)l、la?Ic的鍋爐裝置5中的介質(zhì)時(shí)，鍋爐裝置5中不生成介質(zhì)的蒸汽，利用鍋爐裝置5加熱的液狀的熱介質(zhì)油用作船內(nèi)的燃料油、潤(rùn)滑油、生活用水等的加熱源等。
[0113]原動(dòng)機(jī)3例如也可以是四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。此時(shí)，利用壓縮機(jī)42加壓的作為吸氣的壓縮空氣稱為“供氣”，掃氣通道31稱為供氣通道。此外，原動(dòng)機(jī)3可以是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以外的內(nèi)燃機(jī)，也可以是內(nèi)燃機(jī)以外的原動(dòng)機(jī)。原動(dòng)機(jī)3可以用于船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)以外的各種用途，鍋爐系統(tǒng)l、la?Ic也可以用于船舶的輔助鍋爐系統(tǒng)以外的其他用途。
[0114]上述實(shí)施方式和各變形例中的結(jié)構(gòu)可以在不相互矛盾的前提下適當(dāng)組合。
[0115]以上具體說(shuō)明了本發(fā)明，但是所述說(shuō)明為例示性說(shuō)明而不是限制性說(shuō)明。因此，可以在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形和采用各種實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種鍋爐系統(tǒng)，其特征在于包括: 鍋爐部，儲(chǔ)存液狀的介質(zhì)，并將來(lái)自原動(dòng)機(jī)的廢熱作為熱源加熱介質(zhì)； 泵，從所述鍋爐部送出液狀的介質(zhì)，并使所述介質(zhì)經(jīng)由循環(huán)通道向所述鍋爐部循環(huán)；以及 蓄熱部，具有蓄熱材料，并在所述蓄熱材料與流經(jīng)所述循環(huán)通道的介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換，當(dāng)所述蓄熱材料的溫度低于流經(jīng)所述循環(huán)通道的介質(zhì)的溫度時(shí)，由所述蓄熱材料進(jìn)行蓄熱，當(dāng)所述蓄熱材料的溫度高于流經(jīng)所述循環(huán)通道的介質(zhì)的溫度時(shí)，由所述蓄熱材料加熱介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐系統(tǒng)，其特征在于， 所述鍋爐部包括: 鍋爐主體，儲(chǔ)存液狀的介質(zhì)； 另一個(gè)泵，從所述鍋爐主體送出液狀的介質(zhì)，并使所述介質(zhì)經(jīng)由另一循環(huán)通道向所述鍋爐主體循環(huán)；以及 排氣熱交換器，將流經(jīng)所述原動(dòng)機(jī)的排氣通道的排氣作為熱源，加熱流經(jīng)所述另一循環(huán)通道的介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐系統(tǒng)，其特征在于， 所述鍋爐部包括鍋爐主體，所述鍋爐主體儲(chǔ)存液狀的介質(zhì)并被所述排氣通道貫穿， 利用流經(jīng)所述排氣通道的排氣加熱所述鍋爐主體內(nèi)的介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐系統(tǒng)，其特征在于，還包括壓縮空氣熱交換器，所述壓縮空氣熱交換器在所述循環(huán)通道中配置在從所述蓄熱部向所述鍋爐部引導(dǎo)介質(zhì)的配管上，把向所述原動(dòng)機(jī)供給的加壓后的作為吸氣的壓縮空氣作為熱源加熱介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐系統(tǒng)，其特征在于還包括: 溫度差取得部，從所述鍋爐部中的介質(zhì)的溫度減去所述蓄熱部中的所述蓄熱材料的溫度而求出溫度差；以及 流量控制部，根據(jù)所述溫度差控制從所述蓄熱部導(dǎo)向所述鍋爐部的介質(zhì)的流量， 隨著所述溫度差變大，由所述流量控制部減小所述流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐系統(tǒng)，其特征在于， 還包括回收裝置，所述回收裝置在所述循環(huán)通道中配置在從所述蓄熱部向所述鍋爐部引導(dǎo)介質(zhì)的配管上，并從由所述蓄熱部送出的介質(zhì)回收能量， 所述回收裝置包括: 有機(jī)朗肯循環(huán)熱交換器，將流經(jīng)所述循環(huán)通道的介質(zhì)作為熱源，加熱作為有機(jī)介質(zhì)的工作流體并使其氣化； 膨脹機(jī)，使利用所述有機(jī)朗肯循環(huán)熱交換器而氣化的工作流體膨脹以回收機(jī)械能； 冷凝器，使利用所述膨脹機(jī)而膨脹的工作流體冷凝并液化；以及有機(jī)朗肯循環(huán)泵，將利用所述冷凝器而液化的工作流體向所述有機(jī)朗肯循環(huán)熱交換器送出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的鍋爐系統(tǒng)，其特征在于， 所述介質(zhì)為鍋爐水， 在所述鍋爐部中生成所述鍋爐水的蒸汽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鍋爐系統(tǒng)，其特征在于，還包括蒸汽壓縮部，所述蒸汽壓縮部對(duì)從所述鍋爐部向外部送出的鍋爐水的蒸汽進(jìn)行壓縮。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的鍋爐系統(tǒng)，其特征在于， 所述原動(dòng)機(jī)為船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)， 所述鍋爐部為所述船舶的輔助鍋爐。
【文檔編號(hào)】F22B1/18GK104279543SQ201410327040
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】福島二郎, 岡﨑泰英, 元田隆光 申請(qǐng)人:日立造船株式會(huì)社