具体实施方式

以下，参照附图说明本发明涉及的蒸发气体处理系统及船舶的一个实施方式。

本实施方式涉及的蒸发气体处理系统4适用于运输LNG(液化天然气，LiquefiedNatural Gas)的船舶1。此外，船舶1运输的对象不限于以LNG，例如，也可以为LPG(液化石油气，Liquefied Petroleum Gas)等其它的液化气。

船舶1具备：主机用发动机(主机用内燃机)2、贮存LNG(液化气)的箱3、处理在箱3中产生的蒸发气体的蒸发气体处理系统4、发电用作船内使用的电力的发电用柴油发动机5，以及利用从发电用柴油发动机5排出的废气的热生成蒸汽的节能器6。

主机用发动机2是能够将燃料油和燃料气体的双方作为燃料燃烧的2冲程的发动机。主机用发动机2通过燃烧燃料油(例如，重油等)或燃烧气体(例如，LNG等)来驱动驱动部(图示省略)。驱动部通过来自主机用发动机2的驱动力，驱动对船舶1赋予推进力的图示省略的推进器(例如，螺旋桨等)旋转。

箱3设置多个(在本实施方式中，作为一例设置四个)。各箱3例如为铝制，构成为能够在其内部贮存LNG。在各箱3的上部设置将蒸发气体向外部排出的排出配管3a。

蒸发气体处理系统4具备：将从箱3排出的蒸发气体向主机用发动机2供给的供给配管11、对在供给配管11流通的蒸发气体进行压缩的压缩部12、对蒸发气体实施液化处理的再液化装置13、对实施了液化处理的气液混合状态的蒸发气体进行气液分离的气液分离器(分离部)14，以及生成蒸汽的锅炉15。

供给配管11将通过设于各箱3的排出配管3a流入的蒸发气体向主机用发动机2供给。即，供给配管11连接箱3和主机用发动机2。如上所述，在供给配管11设置对在供给配管11内流通的蒸发气体进行压缩的压缩部12。

供给配管11从压缩部12的下游侧分支发电用发动机供给配管16。发电用发动机供给配管16将在供给配管11流通的蒸发气体的一部分向发电用柴油发动机5供给。并且，供给配管11从发电用发动机供给配管16的分支位置的下游侧分支循环配管17。在循环配管17设置循环配管阀17a。循环配管阀17a通过调节开度来调节在循环配管17内流通的蒸发气体的流量。此外，循环配管阀17a也可以成为全闭状态和全开状态。

供给配管11从压缩部12的上游侧分支锅炉供给配管19。锅炉供给配管19的下游端与设于锅炉15的燃烧器(图示省略)连接。锅炉供给配管19构成为能够将在供给配管11流通的蒸发气体的一部分向锅炉15(详细而言，燃烧器)供给。在锅炉供给配管19设置第一阀19a。第一阀19a通过调节开度而能够调节在锅炉供给配管19内流通的蒸发气体的流量。此外，第一阀19a也可以成为全闭状态和全开状态。

压缩部12具有对在供给配管11流通的蒸发气体进行压缩的多个(在本实施方式中，作为一例为五台)高压用压缩机12a。五台高压用压缩机12a串联地排列设置。即，在压缩部12进行多级压缩，由此，将蒸发气体的压力升压到300kg/cm²。

从将高压用压缩机12a彼此连接的配管分支抽气配管20。详细而言，从上游侧开始数，抽气配管20从连接第二台高压用压缩机12a和第三台高压用压缩机12a的配管分支。抽气配管20对在将高压用压缩机12a彼此连接的配管内流通的蒸发气体的一部分进行抽气，将进行了抽气的蒸发气体向再液化装置13供给。在抽气配管20设置抽气配管阀20a。抽气配管阀20a能够通过调节开度来调节在抽气配管20内流通的蒸发气体的流量。此外，抽气配管阀20a也可以成为全闭状态和全开状态。

再液化装置13具有：从抽气配管20供给蒸发气体的多个(在本实施方式中，作为一例为三台)液化用压缩机21、对由液化用压缩机21压缩的蒸发气体进行冷却的热交换器22、使由热交换器22冷却的蒸发气体的一部分膨胀的膨胀涡轮机23，以及驱动液化用压缩机21和膨胀涡轮机23的电动机24。

液化用压缩机21彼此由配管21a连接。并且，三台液化用压缩机21串联地排列设置。即，三台液化用压缩机21进行多级压缩，将蒸发气体升压。并且，三台液化用压缩机21由一个驱动轴25连结。此驱动轴25与膨胀涡轮机23和电动机24连结，通过电动机24的驱动力驱动旋转。从最下游侧的液化用压缩机21排出的蒸发气体通过第一再液化配管26向热交换器22供给。

热交换器22与由液化用压缩机21压缩的蒸发气体、由膨胀涡轮机23膨胀的蒸发气体以及由气液分离器14分离出的气相的蒸发气体热交换。由液化用压缩机21压缩的蒸发气体通过热交换冷却，一部分冷凝(液化)，成为气液混合状态。从热交换器22排出的气液混合状态的蒸发气体(详细而言，蒸发气体和再液化了的LNG混合的流体)通过第二再液化配管27向气液分离器14供给。在第二再液化配管27设置再液化配管阀27a。再液化配管阀27a通过调节开度而能够调节在第二再液化配管27内流通的蒸发气体的流量。此外，再液化配管阀27a也可以成为全闭状态和全开状态。

在热交换器22内，从压缩的蒸发气体流通的配管分支抽出配管28。抽出配管28抽出完成某种程度的热交换而冷却了的蒸发气体的一部分，向膨胀涡轮机23供给。

膨胀涡轮机23与驱动轴25连结，通过借助驱动轴25传递的电动机24的驱动力旋转。并且，膨胀涡轮机23使被供给的蒸发气体绝热膨胀而降温。通过膨胀涡轮机23膨胀的蒸发气体(以下，称作“冷却源气体”)借助第一冷却源气体配管29向热交换器22供给。向热交换器22供给的冷却源气体与由液化用压缩机21压缩的蒸发气体热交换，从而对压缩的蒸发气体进行冷却。从热交换器22排出的冷却源气体借助第二冷却源气体配管30向抽气配管20流入。即，第二冷却源气体配管30的下游端与抽气配管20的中途位置连接。详细而言，第二冷却源气体配管30的下游端连接于抽气配管20中的、抽气配管阀20a与再液化装置13之间连接。

气液分离器14构成为鼓状，将被供给的气液混合状态的蒸发气体分离成气相和液相(再液化了的LNG)。

在气液分离器14的下部连接LNG配管31。LNG配管31与各箱3连接，将由气液分离器14分离出的LNG向各箱3供给。并且，在LNG配管31的中途位置设置泵31a，通过泵31a的驱动力，LNG进行流通。并且，在LNG配管31设置使泵31a旁通的再循环配管32。在再循环配管32中，通过使从泵31a喷出的LNG的一部分向泵31a的上游侧的LNG配管31循环，从而在泵31a内LNG的流量不会成为固定流量以下。在再循环配管32设置再循环配管阀32a。再循环配管阀32a通过调节开度而能够调节在再循环配管32内流通的LNG的流量。此外，再循环配管阀32a也可以成为全闭状态和全开状态。

在气液分离器14的上部连接分离气体配管33连接。分离气体配管33在内部流通由气液分离器14分离出的气相的蒸发气体(以下，称作“分离气体”)，是用来将分离气体向锅炉15和主机用发动机2引导的配管。分离气体配管33连接气液分离器14和锅炉供给配管19。即，分离气体配管33的下游端与锅炉供给配管19的中途位置连接。详细而言，分离气体配管33的下游端连接在第一阀19a与锅炉15之间。并且，在分离气体配管33的中途位置设置热交换器22。向热交换器22供给的分离气体与由液化用压缩机21压缩的蒸发气体热交换，从而对压缩的蒸发气体进行冷却。在分离气体配管33的热交换器22的上游侧设置分离气体配管阀34。分离气体配管阀34通过调节开度而能够调节在分离气体配管33内流通的分离气体的流量。此外，分离气体配管阀34也可以成为全闭状态和全开状态。

并且，在分离气体配管33中的热交换器22的下游侧设置热量计35(热量计测部)和第二阀33a。热量计35设于第二阀33a的上游侧。热量计35计测分离气体配管33在供给配管11的内部流通的蒸发气体的热量。热量计35将计测出的热量向控制装置50发送。第二阀33a通过调节开度而能够调节在分离气体配管33内流通的分离气体的流量。此外，第二阀33a也可以成为全闭状态和全开状态。

并且，从分离气体配管33的中途位置分支分支配管36。详细而言，从分离气体配管33中的热量计35与第二阀33a之间分支分支配管36。分支配管36在内部流通分支气体，连接分离气体配管33与供给配管11。即，分支配管36的下游端与供给配管11连接。详细而言，分支配管36的下游端与供给配管11中的比锅炉供给配管19的分支位置靠上游侧的位置连接。在分支配管36设置第三阀36a。第三阀36a通过调节开度而能够调节在分支配管36内流通的蒸发气体的流量。此外，第三阀36a也可以成为全闭状态和全开状态。

这样，在本实施方式的蒸发气体处理系统4中，能够通过分离气体配管33和锅炉供给配管19的一部分将分离气体向锅炉15引导。并且，能够通过分离气体配管33的一部分、分支配管36和供给配管11的一部分将分离气体向主机用发动机2引导。并且，通过控制设于分离气体配管33的第二阀33a和设于分支配管36的第三阀36a的开闭，能够切换为将分离气体向锅炉15引导或向主机用发动机2引导。

锅炉15具有炉膛38、在炉膛38内形成火焰的燃烧器(图示省略)、配置在上方的蒸汽鼓39、配置在下方的水鼓40，以及连接蒸汽鼓39和水鼓40的配管(图示省略)。燃烧器能够燃烧燃料油和燃料气体的双方。蒸发气体或分离气体借助锅炉供给配管19向燃烧器供给。并且，燃料油借助燃料油配管(图示省略)向燃烧器供给。燃烧器通过燃烧燃料油、燃烧气体(蒸发气体等)或其双方，从而在炉膛38内形成火焰。当通过燃烧器在炉膛38内形成火焰时，锅炉15内的给水被加热。当给水被加热时，加热的给水从下方的水鼓40借助锅炉配管(图示省略)向上方的蒸汽鼓39上升。在蒸汽鼓39中进行气液分离。分离出的蒸汽借助锅炉蒸汽供给管(图示省略)向需要蒸汽的各机器供给。在蒸汽鼓39设置计测蒸汽鼓39内的蒸汽压力的压力计(压力计测部)41。压力计41将计测出的蒸汽鼓39内的蒸汽压力向控制装置50发送。

节能器6通过与从发电用柴油发动机5排出的燃烧废气和水进行热交换而生成蒸汽。节能器6和蒸汽鼓39通过蒸汽配管42连接。由节能器6生成的气液混合状态的流体借助蒸汽配管42向蒸汽鼓39供给，由蒸汽鼓39进行气液分离。在蒸汽鼓39中，分离出的蒸汽借助锅炉蒸汽供给管(图示省略)向各机器供给。并且，水鼓40和节能器6通过给水配管43连接。水供给管通过设于中途位置的泵44而将水鼓40内的水向节能器6供给。

并且，在船舶1中设置控制装置50。

控制装置50例如由CPU(Central Processing Unit)、RAM(随机存取存储器，Random Access Memory)、ROM(只读存储器，Read Only Memory)以及计算机能够读取的存储介质等构成。并且，用于实现各种功能的一系列处理，作为一例，以程序的形式存储于存储介质等，通过由CPU将此程序读取到RAM等，执行信息的加工、运算处理，从而实现各种功能。此外，程序能够适用预先安装在ROM或其它存储介质中的形态、以存储在计算机能够读取的存储介质的状态提供的形态、通过基于有线或无线的通信机构发布的形态等。计算机能够读取的存储介质为磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。

控制装置50能够将设于蒸发气体处理系统4的各阀(包括第一阀19a到第三阀36a)的开度在0％～100％之间进行控制。如图2所示，控制装置50具有根据热量计35计测出的热量决定分离气体的供给目的地的决定部51、以使分离气体向决定部51所决定的供给目的地供给的方式控制第二阀33a和第三阀36a的切换控制部52，以及存储规定的阈值的存储部53。存储部53存储的规定的阈值例如可列举主机用发动机2能够适宜地进行燃烧的燃料的热量的下限值。

在分离气体的热量(由热量计35计测出的热量)为存储部53存储的规定的阈值以上的情况下，决定部51将分离气体的供给目的地决定为主机用发动机2，在分离气体的热量(由热量计35计测出的热量)少于规定的阈值的情况下，决定部51将分离气体的供给目的地决定为锅炉15。

当决定部51将分离气体的供给目的地决定为主机用发动机2时，切换控制部52使设于分离气体配管33的第二阀33a成为全闭状态(开度0％的状态)，而且使设于分支配管36的第三阀36a成为全开状态(开度100％的状态)。并且，此时，使设于锅炉供给配管19的第一阀19a成为全闭状态。

当决定部51将分离气体的供给目的地决定为锅炉15时，切换控制部52使设于分离气体配管33的第二阀33a成为全开状态，而且使设于分支配管36的第三阀36a成为全闭状态。并且，此时，使设于锅炉供给配管19的第一阀19a成为全闭状态。

接着，用图1说明本实施方式涉及的蒸发气体的处理方法和蒸发气体的流动。

当各箱3内的压力超过规定的压力时，在各箱3中产生的蒸发气体借助排出配管3a流入供给配管11。流入供给配管11的蒸发气体在供给配管11内流通。此时，在锅炉供给配管19的第一阀19a为开状态的情况下，蒸发气体的一部分向锅炉供给配管19流入。向锅炉供给配管19流入的蒸发气体向锅炉15供给，作为燃料燃烧。

另一方面，未向锅炉供给配管19流入的蒸发气体在供给配管11内流通，由压缩部12压缩。由压缩部12压缩的蒸发气体在供给配管11内流通，向主机用发动机2供给，作为燃料燃烧。由压缩部12压缩的蒸发气体的一部分向发电用发动机供给配管16流入，向发电用发动机供给。并且，在主机用发动机2不需要蒸发气体的情况下，使设于循环配管17的循环配管阀17a成为开状态，使蒸发气体借助循环配管17向供给配管11返回。

当对蒸发气体进行再液化时，使设于抽气配管20的抽气配管阀20a成为开状态。由此，由压缩部12压缩到规定的压力的蒸发气体借助抽气配管20向再液化装置13供给。在再液化装置13，蒸发气体由三台液化用压缩机21压缩。压缩的蒸发气体借助第一再液化配管26供给到热交换器22。在热交换器22，蒸发气体与冷却源气体和分离气体热交换。由此，蒸发气体被冷却而一部分冷凝(液化)，成为气液混合状态。从热交换器22排出的气液混合状态的蒸发气体(详细而言，蒸发气体与再液化了的LNG混合而成的流体)借助第二再液化配管27向气液分离器14供给。

在气液分离器14，将气液混合状态的蒸发气体分离成气相(分离气体)和液相(再液化了的LNG)。此外，虽然在蒸发气体中含有氮，但是氮与其它的成分(甲烷等)比较难以液化，因此，气液分离出的气相(分离气体)成为氮含量多的气体。

再液化了的LNG借助LNG配管31向各箱3引导。这样，蒸发气体被再液化，向箱3返回。另一方面，分离气体借助分离气体配管33向热交换器22供给。由热交换器22完成热交换的分离气体在分离气体配管33内流通。在分离气体配管33内流通的分离气体，在供给目的地为锅炉15的情况下(即，第二阀33a为开状态、第三阀36a为闭状态的情况下)，借助锅炉供给配管19向锅炉15供给，作为燃料燃烧。在供给目的地为主机用发动机2的情况下(即，第二阀33a为闭状态、第三阀36a为开状态的情况下)，借助分支配管36流入供给配管11。流入供给配管11时，借助压缩部12等向主机用发动机2引导。

根据本实施方式，能取得以下作用效果。

在本实施方式中，能够将由气液分离器14分离出的分离气体向主机用发动机2和锅炉15中的任一个引导。因此，分离气体能够进行燃烧处理，并能够在主机用发动机2和/或锅炉15作为燃料进行利用。因而，与不利用分离气体的结构(将分离气体在GCU(气体燃烧单元，Gas Combustion Unit)等中进行燃烧处理的结构)比较，能够提高系统整体的能量转换效率。

并且，通过第二阀33a和第三阀36a能够切换为将分离气体向主机用发动机2引导或向锅炉15引导。由此，能够将分离气体向主机用发动机2和锅炉15的任意的装置中的所希望的装置引导。因此，例如，能够将分离气体向与主机用发动机2和锅炉15的运转状态、分离气体的成分等对应的供给目的地引导。因而，能够在主机用发动机2和锅炉15适宜地燃烧分离气体。

如上所述，氮难以进行液化，因此分离气体具有氮含量变大的倾向。因此，有时氮含量大的气体的热量变低，且在主机用发动机2无法适宜地燃烧。

在本实施方式中，由热量计35计测分离气体的热量，根据计测出的热量决定供给目的地。由此，能够使分离气体的供给目的地成为从热量的观点出发适当的供给目的地。

详细而言，在本实施方式中，在分离气体的热量(由热量计35计测出的热量)比储部53存储的规定的阈值多的情况下，将分离气体的供给目的地决定为主机用发动机2。由此，在分离气体的热量多，能在主机用发动机2将分离气体适宜地燃烧的情况下，能够将分离气体向主机用发动机2引导而适宜地燃烧。

另一方面，在分离气体的热量小，无法在主机用发动机2将分离气体适宜地燃烧的情况下(换言之，在分离气体的热量少于存储部53存储的规定的阈值的情况下)，通过将分离气体向锅炉15引导，能够将分离气体燃烧处理，并能够将伴随燃烧处理产生的能量在蒸汽的生成中进行利用。

这样，在本实施方式中，能够向与热量对应的供给目的地引导分离气体。并且，由于不论在向哪个供给目的地供给分离气体的情况下，都能够利用燃烧产生的能量，因此能够提高能量转换效率。

并且，也可以考虑设置仅用来对在处理主机用发动机2无法适宜地燃烧的分离气体进行燃烧处理的GCU(气体燃烧单元，Gas Combustion Unit)等燃烧处理装置。但是，在船舶1需要生成在船内使用的蒸汽的情况下，有时要设置用来生成在船内使用的蒸汽的锅炉。在这样的情况下，设置燃烧处理装置的结构，需要在船舶1中设置燃烧处理装置和锅炉的双方。另一方面，在本实施方式中，能够使在主机用发动机2无法适宜地燃烧的分离气体在锅炉15燃烧，并能够生成蒸汽。由此，能够成为不设置燃烧处理装置的结构。因此，与设置燃烧处理装置的结构相比较，能够使结构简化。

〔变形例〕

接着，对本实施方式的变形例进行说明。

在本变形例中，与上述实施方式的不同在于，取代热量计35，而在分离气体配管33设置用来计测分离气体的氮含量的氮含量计测机(氮含量计测部)，以及存储部53存储主机用发动机2能够适宜地燃烧的燃料的氮含量的上限值作为规定的阈值。并且，在分离气体的氮含量比规定的阈值少的情况下，决定部51将分离气体的供给目的地决定为主机用发动机2这一点与上述实施方式不同。

根据本变形例，能够使分离气体的供给目的地成为从氮含量的观点出发适当的供给目的地。详细而言，在本变形例中，在分离气体的氮含量比存储部53存储的规定的阈值多的情况下，将分离气体的供给目的地决定为锅炉15。由此，在分离气体的氮含量多，无法在主机用发动机2将分离气体适宜地燃烧的情况下，能够将分离气体在锅炉15适宜地燃烧。并且，在分离气体的氮含量比存储部53存储的规定的阈值少的情况下，将分离气体的供给目的地决定为主机用发动机2。由此，在分离气体的氮含量少，能在主机用发动机2将分离气体适宜地燃烧的情况下，能够将分离气体在主机用发动机2适宜地燃烧。

如上所述，氮难以液化，分离气体存在氮含量变大的倾向，因此通过从氮含量的观点出发决定供给目的地，能够更直接地向与分离气体的成分对应的供给目的地供给分离气体。因此，能够使分离气体的供给目的地成为从氮含量的观点出发更加适当的供给目的地。

此外，本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够适宜变形。

例如，当不仅在节能器6生成蒸汽，而在锅炉15的炉膛38形成火焰，在锅炉15也生成蒸汽时(即，在由锅炉15进行追烧的情况下)，根据计测锅炉15的蒸汽鼓39内的蒸汽压力的压力计41的计测结果决定分离气体的供给目的地也可以。详细而言，也可以在压力计41计测出的压力比规定的阈值低的情况下，决定部51将分离气体的供给目的地决定为锅炉15。规定的阈值例如可列举能够提供在船内要求的蒸汽量的设定值。并且，也可以在不是规定的阈值，依次取得船内要求的蒸汽量，比与要求蒸汽量对应的压力低的情况下，将分离气体的供给目的地决定为锅炉15。

通过如此构成，在锅炉15内未适宜地生成蒸汽的情况下，能够将分离气体向锅炉15引导。因此，能够在锅炉15中适宜地稳定地生成蒸汽。

并且，在由锅炉15进行追烧的情况下，也可以将分离气体的供给目的地决定为锅炉15。换言之，当锅炉15追烧时，作为锅炉15的燃料，也可以比借助燃料油配管(图示省略)供给的燃料油和借助锅炉供给配管19供给的蒸发气体优先地使用分离气体。

通过如此构成，能够减少用来形成火焰的其它的燃料(燃料油、借助锅炉供给配管19供给的蒸发气体)的使用量。

并且，在上述实施方式中，对于通过控制装置50操作第一阀19a～第三阀36a的例子进行了说明，但是本发明不限于此。例如，也可以通过操作员的操作切换第一阀19a～第三阀36a的开闭状态。

符号说明

1：船舶

2：主机用发动机

3：箱

3a：排出配管

4：蒸发气体处理系统

5：发电用柴油发动机

6：节能器

11：供给配管

12：压缩部

12a：高压用压缩机

13：再液化装置

14：气液分离器

15：锅炉

16：发电用发动机供给配管

17：循环配管

17a：循环配管阀

19：锅炉供给配管

19a：第一阀

20：抽气配管

20a：抽气配管阀

21：液化用压缩机

21a：配管

22：热交换器

23：膨胀涡轮机

24：电动机

25：驱动轴

26：第一再液化配管

27：第二再液化配管

27a：再液化配管阀

28：抽出配管

29：第一冷却源气体配管

30：第二冷却源气体配管

31：LNG配管

31a：泵

32：再循环配管

32a：再循环配管阀

33：分离气体配管

33a：第二阀

34：分离气体配管阀

35：热量计

36：分支配管

36a：第三阀

38：炉膛

39：蒸汽鼓

40：水鼓

41：压力计

42：蒸汽配管

43：给水配管

44：泵

50：控制装置

51：决定部

52：切换控制部。