[发明专利]内燃机系统及具备该内燃机系统的船舶以及内燃机系统的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种例如具备船用柴油机等内燃机的内燃机系统及具备该内燃机系统的船舶以及内燃机系统的运行方法。

背景技术

例如在用作船用主机的低速2循环柴油机(内燃机)中设有用于提高性能的增压器。作为这种增压器，已知有具备发电机的混合式增压器(参考下述专利文献1)和改变废气的涡轮喷嘴通过面积的VTI(Variable Turbine Inlet)增压器(参考下述专利文献2)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4648347号公报

专利文献2：日本专利公开2010-216468号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

如专利文献1所示的混合式增压器当作为主机的柴油机的负载成为约50％负载以上时能够发电。这是因为当柴油机负载成为约50％以下的低负载时，提高不了增压器的效率，没有发电的余裕。因此，混合式增压器以规定的柴油机负载(例如50％负载)为基准，负载下降时停止发电，负载上升时开始发电。

而且，当对具备混合式增压器的柴油机组合从柴油机的废气中回收热量的废气节能器并通过在废气锅炉中得到的蒸汽驱动蒸汽涡轮来通过蒸汽涡轮发电机进行发电时，有可能产生以下问题。

即，若在柴油机的负载下降时进行混合式增压器的发电停止动作，则不仅发电量减少，从柴油机排出的废气的温度也会下降。若发电量减少，则为了弥补减少的量，向打开方向控制蒸汽涡轮的蒸汽入口控制阀，以使蒸汽涡轮发电机的发电量增加。并且，若废气温度下降，则设置于废气锅炉的汽水分离器内的压力下降，因此为了进一步得到蒸汽而向打开方向控制蒸汽入口控制阀。若蒸汽入口控制阀打开，则汽水分离器内的蒸汽被强制产生而使汽水分离器内的水位下降，为了维持在容许水位范围内而向打开方向控制供水控制阀，以使供水增加。但是，由于供给温度较低的新的水，因此导致汽水分离器内的温度下降而汽水分离器内的压力进一步下降。

如此，若进行混合式增压器的发电停止动作，则不仅会产生发电量的减少，还会产生废气温度的下降，因此蒸汽入口控制阀的打开动作及供水控制阀的打开动作重复，汽水分离器内的压力急剧下降，在废气锅炉中产生的蒸汽量大幅减少，从而有时难以进行稳定的蒸汽涡轮及蒸汽涡轮发电机的运行。并且，若在废气锅炉中产生的蒸汽量大幅减少，则无法提供所需的蒸汽，在最坏的情况下，无法使高粘度的重油燃料及润滑油变暖，无法进行控制粘度控制，从而有可能还对主机的稳定运行带来影响。

并且，若在柴油机的负载上升时进行混合式增压器的发电开始动作，则不仅发电量增加，从柴油机排出的废气的温度也会上升。若发电量增加，则为了弥补增加的量，向关闭方向控制(缩小)蒸汽入口控制阀，以使蒸汽涡轮发电机的发电量减少。并且，若废气的温度上升，则设置于废气锅炉的汽水分离器内的压力上升，因此进一步向关闭方向控制蒸汽入口控制阀。若向关闭方向控制蒸汽入口控制阀，则汽水分离器内的水位上升，为了维持在容许水位范围内而向关闭方向控制(缩小)供水控制阀，使供水减少。但是，未能适当地供给温度较低的新的水，因此导致汽水分离器内的温度上升而汽水分离器内的压力进一步上升。

如此，若进行混合式增压器的发电开始动作，则不仅产生发电量的增大，还会产生废气温度的上升，因此蒸汽入口控制阀的关闭动作及供水控制阀的关闭动作重复，汽水分离器内的压力急剧上升，在废气锅炉中产生的蒸汽量大幅增加，从而有可能难以进行稳定的蒸汽涡轮及蒸汽涡轮发电机的运行。

如以上，当对具备混合式增压器的柴油机组合从柴油机的废气中回收热量的废气锅炉并通过在废气锅炉中得到的蒸汽驱动蒸汽涡轮来通过蒸汽涡轮发电机进行发电时，在混合式增压器的发电停止动作时或发电开始动作时，在废气锅炉中产生的蒸汽量大幅变动，存在难以进行稳定的蒸汽涡轮及蒸汽涡轮发电机的运行，且在发电停止动作时随着产生蒸汽量的减少，有可能还难以进行作为主机的柴油机的稳定运行的问题。

另一方面，如专利文献2所示的VTI增压器只能在主机负载为约65％以下时才能进行使涡轮喷嘴通过面积减少的运行。这是因为当主机负载为约65％以上时，扫气压力变得过高，超过柴油机的筒内燃烧压力的容许范围。因此，即使仅有VTI增压器，也无法帮助在整个负载区域削减柴油机的燃料消耗量。

因此，考虑通过组合在柴油机的约50％负载以上这种高负载区域进行发电动作的混合式增压器和VTI增压器而在主机的整个负载区域中抑制推进设备整体中的燃料消耗量。