CN104279543A - 锅炉*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锅炉***。所述锅炉***包括：锅炉部，将原动机的废热作为热源加热锅炉水；第二泵，使锅炉水经由第二循环通道循环；以及蓄热部，在蓄热材料与流经第二循环通道的锅炉水之间进行热交换。在蓄热部中，当蓄热材料的温度低于锅炉水的温度时，利用锅炉水加热蓄热材料进行蓄热，当蓄热材料的温度高于锅炉水的温度时，利用蓄热材料加热锅炉水。如此，通过在向船内的蒸汽***供给蒸汽的锅炉部上追加蓄热部、第二泵和第二循环通道，可以提供蓄积原动机的废热并利用蓄积的废热加热锅炉水的简单结构的锅炉***。

Description

锅炉***

技术领域

本发明涉及锅炉***。

背景技术

以往，大型船舶在烟囱内设置有利用从主发动机排出的排气的废热加热锅炉水并生成蒸汽的排气节能器。例如在日本专利公开公报特开2011-196646号(文献1)所示的排气节能器***中，辅助锅炉中储存的锅炉水利用锅炉水循环泵向排气节能器送出，并通过排气节能器加热后返回辅助锅炉。

日本专利公开公报特开2010-116847号(文献2)公开了在船舶中储存能量的能量储存***。在所述能量储存***中，设有利用热介质油回收来自主发动机的排气的废热的废热回收装置，向蓄热材料热交换装置和蒸汽产生器装置供给在废热回收装置中被加热的热介质油。在蓄热材料热交换装置中，利用热介质油加热熔融盐等蓄热材料进行蓄热。在蒸汽产生装置中，利用热介质油使水蒸发而驱动蒸汽涡轮，由蒸汽涡轮上连接的发电机进行发电。向蒸汽涡轮供给的蒸汽的一部分从蒸汽涡轮的中段被取出，在船内用作处理蒸汽。在不能利用来自主发动机的排气的废热的停泊过程中等，利用蓄热材料的热量加热蒸汽产生装置的水而生成蒸汽，并由所述蒸汽进行发电。

日本专利公开公报特开2011-75227号(文献3)公开了船船用蓄热***。所述蓄热***通过排气节能器加热水而生成蒸汽，并向热交换装置供给所述蒸汽，从而加热从蓄热槽向热交换装置送出的蓄热介质，在蓄热槽中进行蓄热。在蓄热利用运转模式下，从利用设备向热交换装置送出利用侧热介质，由从蓄热槽向热交换装置供给的蓄热介质加热利用侧热介质。

另一方面，日本实用新型授权公报第3044386号(文献4)公开了利用柴油发电机的排气进行发电的发电装置。所述发电装置中利用被柴油发电机等的排气加热的水或水蒸气，借助热交换器对循环通道中循环的有机流体进行加热，并由所述有机流体驱动涡轮而由发电机进行发电。所述发电装置是把有机介质作为工作流体进行有机朗肯循环(ORC：Organic Rankine Cycle)的废热回收装置。

可是，按照文献2的船船用能量储存***，为了将蓄积的热能用作发电用的动力源，需要大型蓄热设备。此外，因为在将热能转换为动力时的转换效率低，所以难以高效利用蓄积的热能。另一方面，在文献3的船船用蓄热***中，回收主发动机的废热的***、对蓄热槽蓄热和从蓄热槽放热的***以及借助利用侧热介质将蓄热槽的热能向利用设备供给的***需要各自独立，所以船船用蓄热***的结构变得复杂化。

发明内容

本发明用于锅炉***，目的在于提供能蓄积原动机的废热并利用蓄积的废热的简单结构的***。

本发明的锅炉***包括：锅炉部，储存液状的介质，并将来自原动机的废热作为热源加热介质；泵，从所述锅炉部送出液状的介质，并使所述介质经由循环通道向所述锅炉部循环；以及蓄热部，具有蓄热材料，并在所述蓄热材料与流经所述循环通道的介质之间进行热交换，当所述蓄热材料的温度低于流经所述循环通道的介质的温度时，由所述蓄热材料进行蓄热，当所述蓄热材料的温度高于流经所述循环通道的介质的温度时，由所述蓄热材料加热介质。

按照所述锅炉***，可以提供能蓄积原动机的废热并利用蓄积的废热的简单结构的***。

在本发明的一个优选实施方式中，所述锅炉部包括：锅炉主体，储存液状的介质；另一个泵，从所述锅炉主体送出液状的介质，并使所述介质经由另一循环通道向所述锅炉主体循环；以及排气热交换器，将流经所述原动机的排气通道的排气作为热源，加热流经所述另一循环通道的介质。

在本发明的另一优选实施方式中，所述锅炉部包括锅炉主体，所述锅炉主体储存液状的介质并被所述排气通道贯穿，利用流经所述排气通道的排气加热所述锅炉主体内的介质。

在本发明的另一优选实施方式中，锅炉***还包括压缩空气热交换器，所述压缩空气热交换器在所述循环通道中配置在从所述蓄热部向所述锅炉部引导介质的配管上，把向所述原动机供给的加压后的作为吸气的压缩空气作为热源加热介质。

在本发明的另一优选实施方式中，锅炉***还包括：温度差取得部，从所述锅炉部中的介质的温度减去所述蓄热部中的所述蓄热材料的温度而求出温度差；以及流量控制部，根据所述温度差控制从所述蓄热部导向所述锅炉部的介质的流量，随着所述温度差变大，由所述流量控制部减小所述流量。

在本发明的另一优选实施方式中，锅炉***还包括回收装置，所述回收装置在所述循环通道中配置在从所述蓄热部向所述锅炉部引导介质的配管上，并从由所述蓄热部送出的介质回收能量，所述回收装置包括：ORC热交换器，将流经所述循环通道的介质作为热源，加热作为有机介质的工作流体并使其气化；膨胀机，使利用所述ORC热交换器而气化的工作流体膨胀以回收机械能；冷凝器，使利用所述膨胀机而膨胀的工作流体冷凝并液化；以及ORC泵，将利用所述冷凝器而液化的工作流体向所述ORC热交换器送出。

在本发明的另一优选实施方式中，所述介质为锅炉水，在所述锅炉部中生成所述锅炉水的蒸汽。

进一步优选的是，锅炉***还包括蒸汽压缩部，所述蒸汽压缩部对从所述锅炉部向外部送出的锅炉水的蒸汽进行压缩。

在本发明的另一优选实施方式中，所述原动机为船舶的主发动机，所述锅炉部为所述船舶的辅助锅炉。

通过以下参照附图对本发明的具体说明，可以更清楚地了解上述目的和其他目的、特征、方式以及优点。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的锅炉***的结构的图。

图2是表示锅炉水的流量控制的一例的图。

图3是表示锅炉***的结构的图。

图4是表示本发明第二实施方式的锅炉***的结构的图。

图5是表示锅炉***的结构的图。

图6是表示本发明第三实施方式的锅炉***的结构的图。

图7是表示锅炉***的结构的图。

图8是表示本发明第四实施方式的锅炉***的结构的图。

图9是表示锅炉***的结构的图。

附图标记说明

1、1a～1c 锅炉***

3 原动机

6、6a 回收装置

32 排气通道

50、50a 锅炉部

51 锅炉主体

53 第一泵

54 排气热交换器

55 第二泵

56 压缩空气热交换器

59 蓄热部

62 (第一)ORC热交换器

62a 第二ORC热交换器

63、63a 膨胀机

64 冷凝器

65 (第一)ORC泵

65a 第二ORC泵

511 压缩部

521 第一循环通道

522 第二循环通道

571 流量控制部

573 温度差取得部

具体实施方式

图1是表示本发明第一实施方式的锅炉***1的结构的图。锅炉***1例如用作较大型船舶的辅助锅炉***。图1中还一同表示了作为船舶的主发动机使用的带增压器的原动机2。锅炉***1利用带增压器的原动机2的废热来加热作为介质的锅炉水。从被加热的锅炉水产生的蒸汽用作船内的燃料油、润滑油、生活用水等的加热源等。

带增压器的原动机2包括：作为内燃机的船用原动机3(以下简称为“原动机3”)；以及作为涡轮增压器的增压器4。原动机3为船舶的主发动机，例如为二冲程柴油发动机。增压器4包括涡轮41以及与涡轮41以机械方式连接的压缩机42。原动机3和增压器4由扫气通道31和排气通道32连接。排气通道32把来自原动机3的排气导向涡轮41。

涡轮41利用从原动机3经由排气通道32供给的排气而旋转。用于涡轮41的旋转后的排气，经由排气通道32排出到带增压器的原动机2的外部。压缩机42利用在涡轮41中产生的旋转力(即将涡轮41的旋转作为动力)，对从带增压器的原动机2的外部经由吸气通道43导向增压器4的吸气(空气)进行加压并压缩。由压缩机42加压后的作为吸气的压缩空气(以下称为“扫气”)被扫气通道31上设置的压缩空气热交换器56(后述)冷却后，供给到原动机3。如此，在增压器4中利用排气对吸气进行加压而生成扫气。扫气通道31是将加压后的吸气从增压器4向原动机3引导的流道，即作为加压吸气通道。另外，锅炉***1中也可以设置扫气冷却器，所述扫气冷却器配置在扫气通道31的比压缩空气热交换器56靠向下游侧，对从压缩空气热交换器56送出的扫气进一步冷却(在其他实施方式中也同样)。

锅炉***1具有锅炉装置5。锅炉装置5包括锅炉部50、泵55、蓄热部59、切换部572、压缩空气热交换器56、流量控制部571、第一测定部581和第二测定部582。图1说明了由蓄热部59进行蓄热的“蓄热模式”。锅炉部50包括锅炉主体51、另一个泵53和排气热交换器54。在以下的说明中，为了区别泵53、55，分别称为“第一泵53”、“第二泵55”。

锅炉主体51配置在离开船舶的烟囱(所谓通风筒)的位置上，储存液状的介质(即液状的锅炉水)。在锅炉主体51上设有上述的第一测定部581。由第一测定部581测定锅炉主体51内的锅炉水的温度。锅炉主体51上还设有省略图示的燃烧器和供水部。所述燃烧器根据需要而加热锅炉主体51内的锅炉水。在锅炉主体51内的锅炉水减少时等，所述供水部根据需要向锅炉主体51内供给锅炉水。

利用使锅炉水循环的循环通道522依次连接锅炉主体51、第二泵55、蓄热部59、切换部572、压缩空气热交换器56和流量控制部571。在锅炉部50中，利用使锅炉水循环的另一循环通道521依次连接锅炉主体51、第一泵53和排气热交换器54。在以下的说明中，为了区别循环通道521、522，分别称为“第一循环通道521”、“第二循环通道522”。第一循环通道521和第二循环通道522在锅炉主体51和分路部52a之间成为共用流道，并在分路部52a处分路。另外，第一循环通道521和第二循环通道522也可以分别单独连接于锅炉主体51。

在锅炉部50中通过驱动第一泵53，液状的锅炉水从锅炉主体51向第一循环通道521送出。从锅炉主体51送出的锅炉水如图1中箭头所示，经由第一循环通道521并通过第一泵53，进而通过排气热交换器54向锅炉主体51循环。

排气热交换器54配置在船舶的烟囱内，在带增压器的原动机2的排气通道32上配置在比涡轮41靠向下游侧。在排气热交换器54中，将流经排气通道32的来自涡轮41的排气(即通过涡轮41后的来自原动机3的排气)作为热源，对流经第一循环通道521的液状的锅炉水进行加热。换句话说，在排气热交换器54中，将排气中所含的带增压器的原动机2的废热作为热源来加热锅炉水。流经排气热交换器54的排气的温度根据原动机3的输出和周围的温度等而变化。原动机3的输出为最大输出(100％输出)时的所述排气温度例如约为230℃(摄氏温度)。在排气热交换器54中，使流入排气热交换器54的锅炉水的一部分气化(蒸发)。而后，气体状的锅炉水和液状的锅炉水的混合流体从排气热交换器54向锅炉主体51送出。

即，锅炉部50是储存液状的锅炉水并将流经原动机3的排气通道32的排气作为热源加热锅炉水从而生成锅炉水的蒸汽的装置(所谓排气节能器)，并用作船舶的辅助锅炉。锅炉主体51内的锅炉水的温度和压力例如为约135℃～约165℃和约0.25MPa(兆帕)～约0.6MPa。锅炉主体51内的锅炉水的蒸汽经由锅炉主体51上部连接的蒸汽配管524，向船内的蒸汽***(图示省略)供给。

锅炉***1中，在锅炉主体51和蒸汽***之间设有从蒸汽配管524分路并向蒸汽配管524汇合的分路配管526。分路配管526上设有蒸汽压缩部(以下简称为“压缩部511”)，用于压缩从锅炉部50向外部的蒸汽***送出的锅炉水的蒸汽。在蒸汽配管524和分路配管526上设有阀。通过切换这些阀，从锅炉主体51向船内的蒸汽***供给的蒸汽的供给路径在通过压缩部511的路径以及不通过压缩部511的路径之间切换。蓄热模式中不使用压缩部511，从锅炉主体51送出的蒸汽不经过压缩部511就向船内的蒸汽***供给。

在锅炉装置5中，通过驱动第二泵55，将液状的锅炉水从锅炉主体51向第二循环通道522送出。从锅炉主体51送出的锅炉水如图1中箭头所示，经由第二循环通道522依次通过第二泵55、蓄热部59、切换部572、压缩空气热交换器56和流量控制部571，向锅炉主体51循环。

蓄热部59具有蓄热材料。在蓄热部59中，蓄热材料和流经第二循环通道522的锅炉水之间进行热交换。例如原动机3的输出在常用输出(CSO：Continuous Service Output)以上时，由于从锅炉主体51送出的锅炉水的温度比较高，所以蓄热材料的温度低于在蓄热部59中流经第二循环通道522的锅炉水的温度。如此，当蓄热材料的温度低于在蓄热部59中流经第二循环通道522的锅炉水时，蓄热材料被锅炉水加热，在蓄热部59中进行蓄热。蓄热部59中的蓄热材料的温度由第二测定部582测定。

在蓄热部59中锅炉水被蓄热材料冷却。从蓄热部59送出的锅炉水被导向切换部572。切换部572例如是第二循环通道522上设置的三通阀。通过切换部572后的锅炉水利用第二循环通道522被导向压缩空气热交换器56。在切换部572中，图1中虚线所示的分路配管525从第二循环通道522分路，并在压缩空气热交换器56和流量控制部571之间的汇合部52c处，与第二循环通道522汇合。蓄热模式中不使用分路配管525。使用分路配管525的“供热模式”将在后面说明。从切换部572朝向压缩空气热交换器56的锅炉水的温度例如约为100～130℃。

压缩空气热交换器56在第二循环通道522上配置在从蓄热部59向锅炉部50的锅炉主体51引导锅炉水的配管上。具体而言，压缩空气热交换器56在第二循环通道522上配置在蓄热部59和流量控制部571之间。此外，压缩空气热交换器56配置在压缩机42和原动机3之间的扫气通道31上。压缩空气热交换器56把从压缩机42向原动机3供给的扫气通道31内的扫气作为热源，加热流经第二循环通道522的液状的锅炉水。换句话说，在压缩空气热交换器56中，把扫气中所含的带增压器的原动机2的废热作为热源加热锅炉水。

从压缩空气热交换器56送出液状的锅炉水，或者送出气体状的锅炉水与液状的锅炉水的混合流体。在压缩空气热交换器56中被加热的锅炉水通过流量控制部571返回锅炉主体51。通过压缩空气热交换器56的扫气的温度根据原动机3的输出和周围的温度等而变化。原动机3的输出为最大输出(100％输出)时的所述扫气温度例如约为220℃。原动机3的输出降低时，扫气温度也降低。从压缩空气热交换器56送出的锅炉水的温度，因流入压缩空气热交换器56的锅炉水的温度和通过压缩空气热交换器56的扫气的温度等而变化。从压缩空气热交换器56流向流量控制部571的锅炉水的温度例如约为135～165℃。

流量控制部571例如是设置在第二循环通道522上的三通阀。在流量控制部571中，如图1中虚线所示的分路配管523从第二循环通道522分路，并在锅炉主体51和第二泵55之间的汇合部52b处与第二循环通道522汇合。

在锅炉装置5中如上所述，利用第一测定部581测定锅炉主体51内的锅炉水的温度，利用第二测定部582测定蓄热部59的蓄热材料的温度。第一测定部581和第二测定部582各自的测定值向流量控制部571上连接的温度差取得部573发送。在温度差取得部573中，根据来自第一测定部581和第二测定部582的测定值，从锅炉部50的锅炉主体51中的锅炉水的温度减去蓄热部59中的蓄热材料的温度求出温度差。而且，根据所述温度差，利用流量控制部571控制从蓄热部59经由压缩空气热交换器56向锅炉部50的锅炉主体51引导的锅炉水的流量。

图2是流量控制部571对锅炉水的流量控制的一例的图。图2的横轴表示由温度差取得部573求出的锅炉水和蓄热材料的温度差Δt。图2的纵轴表示从压缩空气热交换器56向流量控制部571引导的锅炉水中、通过流量控制部571后返回锅炉主体51的锅炉水的比例(以下称为“回流比例”)。换句话说，回流比例是从蓄热部59经由压缩空气热交换器56和流量控制部571导向锅炉主体51的锅炉水的流量，相对于从蓄热部59经由压缩空气热交换器56导向流量控制部571的锅炉水的流量的比例。

回流比例为100％时，从压缩空气热交换器56导向流量控制部571的全部锅炉水通过流量控制部571并返回锅炉主体51。另一方面，回流比例小于100％时，在从压缩空气热交换器56送出的锅炉水的流量上乘以相当于纵轴值的比例而算出的流量的锅炉水，通过流量控制部571返回锅炉主体51。此外，剩余的锅炉水利用流量控制部571被导向分路配管523，与在汇合部52b中从锅炉主体51送出的锅炉水汇合后，经由第二循环通道522被导向第二泵55。

在图2的示例中，温度差Δt在0以上t1以下时，回流比例为100％，来自压缩空气热交换器56的全部锅炉水返回锅炉主体51。由此，可以把在压缩空气热交换器56中回收的扫气的废热高效用于锅炉主体51内的锅炉水的加热(或保持温度)。

另一方面，在温度差Δt大于t1时，回流比例小于100％，来自压缩空气热交换器56的锅炉水的一部分返回锅炉主体51，剩余的锅炉水不通过锅炉主体51，而是经由分路配管523返回第二泵55。当上述温度差Δt大于t1且在t2以下时，随着温度差Δt增大，利用流量控制部571的控制使回流比例逐渐减小。换句话说，随着温度差Δt变大，利用流量控制部571的控制，从蓄热部59导向锅炉主体51的锅炉水的流量逐渐减小。此外，当温度差Δt在t2以上时，回流比例是大于0％且小于100％的固定的规定比例。

如上所述，在蓄热部59中，利用锅炉水加热蓄热材料时锅炉水的温度降低。从锅炉水的温度减去蓄热材料的温度得到的温度差Δt变大时，蓄热部59中的锅炉水的温度降低也变大。因此，当温度差Δt较大时，假如在蓄热部59中温度降低的全部锅炉水返回锅炉主体51，则锅炉主体51内的锅炉水的温度可能会低于规定温度范围，会给锅炉主体51向船内的蒸汽供给带来恶劣影响。

因此，图1所示的锅炉***1在上述的温度差Δt较大时，通过减小从蓄热部59返回锅炉主体51的锅炉水的流量，可以抑制或防止锅炉主体51内的锅炉水的温度低于规定温度。其结果，可以向船内的蒸汽***供给所需温度的锅炉水的蒸汽。此外，通过随着温度差Δt增大而逐渐减小从蓄热部59返回锅炉主体51的锅炉水的流量，可以进一步抑制或防止锅炉主体51内的锅炉水的温度低于规定温度。即，流量控制部571是控制锅炉部50的锅炉主体51中的锅炉水的温度的温度控制部。

此外，在锅炉***1中，也可以利用第一测定部581测定锅炉部50中的锅炉主体51以外部位的锅炉水的温度，并根据从所述锅炉水的温度减去蓄热材料的温度得到的温度差，和上述同样利用流量控制部571进行锅炉水的流量控制。此时，也可以抑制或防止锅炉主体51内的锅炉水的温度低于规定温度。

图3和图1同样，是表示锅炉***1的结构的图。但图3中省略了温度差取得部573的图示(在图4至图9中也同样)。以下参照图3说明从蓄热部59向锅炉部50进行供热的供热模式。例如在原动机3停止的状态下从锅炉***1向船内供给蒸汽时实施供热模式。原动机3停止时，由于不能用排气热交换器54中的排气进行锅炉水的加热，所以第一泵53停止，第一循环通道521中的锅炉水的循环停止。图3中用虚线表示第一循环通道521。

当停止用排气加热锅炉水时，锅炉主体51内的锅炉水的温度降低。因此，利用第二泵55从锅炉主体51送出并流经第二循环通道522的锅炉水的温度也降低。成为相对低温的锅炉水通过第二泵55被导向蓄热部59，锅炉水与蓄热部59的蓄热材料之间进行热交换。所述蓄热材料利用在上述的蓄热模式中蓄积的热能，温度高于流经第二循环通道522的锅炉水。因此，在蓄热部59中利用蓄热材料加热锅炉水，使流入蓄热部59的锅炉水的一部分气化。而且，气体状的锅炉水和液状的锅炉水的混合流体从蓄热部59向切换部572送出。

在供热模式中，通过利用切换部572切换流道，把从蓄热部59流入切换部572的全部锅炉水导向分路配管525。导向分路配管525的锅炉水通过汇合部52c，并由第二循环通道522导向流量控制部571，全部返回锅炉主体51。如此，在供热模式中，从锅炉主体51送出的锅炉水在蓄热部59中被蓄热材料蓄积的热能加热后返回锅炉主体51。换句话说，蓄热部59中蓄积的热能向锅炉部50供给。另外，在供热模式下，在第二循环通道522中的、从切换部572通过压缩空气热交换器56后到达汇合部52c的部位不流通锅炉水，所以图3中将所述部位用虚线表示(在图5、图7和图9中也同样)。

在供热模式中，也将锅炉主体51内的蒸汽经由蒸汽配管524向船内的蒸汽***供给。在供热模式下，当从锅炉主体51送出的锅炉水的蒸汽的压力低于所需压力时，切换蒸汽配管524和分路配管526上的阀，将来自锅炉主体51的锅炉水的蒸汽导向压缩部511。压缩部511将锅炉水的蒸汽压缩成所需压力后，向蒸汽***供给。

如上所述，图1所示的锅炉***1包括：锅炉部50，储存液状的锅炉水，并将原动机3的排气中所含的废热作为热源加热锅炉水；第二泵55，从锅炉部50送出液状的锅炉水，并使锅炉水经由第二循环通道522向锅炉部50循环；以及蓄热部59，在蓄热材料和流经第二循环通道522的锅炉水之间进行热交换。而且，在蓄热部59中，当蓄热材料的温度低于流经第二循环通道522的锅炉水的温度时，利用锅炉水加热蓄热材料从而进行蓄热材料的蓄热，当蓄热材料的温度高于流经第二循环通道522的锅炉的温度时，利用蓄热材料加热锅炉水。

如此，通过在向船内的蒸汽***供给蒸汽的锅炉部50上追加上述的蓄热部59、第二泵55和第二循环通道522，可以提供蓄积原动机3的废热且利用蓄积的废热加热锅炉水的简单结构的锅炉***1。这种锅炉***1的结构特别适于需要降低燃料消耗量且装置的配置空间受到限制的船舶的辅助锅炉***。

锅炉***1设有压缩空气热交换器56，所述压缩空气热交换器56在第二循环通道522中配置在从蓄热部59向锅炉部50引导锅炉水的配管上，在图1所示的蓄热模式中，把向原动机3供给的扫气作为热源加热锅炉水。由此，也可以在蓄热模式下的锅炉水的加热中，利用向原动机3供给的扫气的废热。即，锅炉***1在蓄热模式中，能够利用原动机3的多种废热、通过简单的结构高效加热锅炉水，从而能够高效生成锅炉水的蒸汽。此外，通过将锅炉水在蓄热部59中利用蓄热材料冷却后、在压缩空气热交换器56中由扫气加热，可以向锅炉水高效回收扫气的废热。

如上所述，锅炉部50包括：锅炉主体51，配置在离开船舶的烟囱的位置上；第一泵53，从锅炉主体51送出液状的锅炉水，并使锅炉水经由第一循环通道521向锅炉主体51循环；以及排气热交换器54，配置在排气通道32上，在蓄热模式中加热流经第一循环通道521的锅炉水。由此，可以使锅炉***1中的设置在排气通道32上的结构(即设置在烟囱内的结构)小型化且简单化。

锅炉***1设有压缩部511，所述压缩部511对从锅炉部50向外部送出的锅炉水的蒸汽进行压缩。由此，在供热模式中，可以防止向船内的蒸汽***供给的锅炉水的蒸汽的压力不足。此外，能够在向蒸汽***供给所需压力的锅炉水的蒸汽的情况下，降低锅炉主体51内的锅炉水的蒸汽的压力。由此，可以促进锅炉装置5中的锅炉水的气化。

图4是表示本发明第二实施方式的锅炉***1a的结构的图。锅炉***1a和图1所示的锅炉***1同样，用作较大型船舶的辅助锅炉***，并利用带增压器的原动机2的废热加热作为介质的锅炉水。图4所示的锅炉***1a中代替图1所示的锅炉部50，设有与锅炉部50结构不同的锅炉部50a。锅炉***1a的其他结构与图1所示的锅炉***1相同，以下的说明中对于对应的结构标注相同附图标记。

图4所示的锅炉部50a具备储存液状的锅炉水的锅炉主体51。锅炉主体51在船舶的烟囱内设置在原动机3的排气通道32上，排气通道32贯穿锅炉主体51。换句话说，锅炉部50a是设置在船舶的烟囱内的所谓“组合锅炉”。锅炉部50a为烟管式或水管式的锅炉，图2说明了设置烟管式的锅炉部50a的情况。在锅炉部50a中，排气通道32分路为多个细管321，所述多个细管321从锅炉主体51的底部朝向上部贯穿。多个细管321与锅炉主体51中储存的液状的锅炉水直接接触。在锅炉部50a中，利用流经排气通道32的多个细管321的原动机3的排气，加热锅炉主体51内的锅炉水并生成锅炉水的蒸汽。

锅炉***1a和图1所示的锅炉***1同样，在蓄热模式中，从锅炉主体51送出的锅炉水经由第二循环通道522被导向蓄热部59，在加热了蓄热部59的蓄热材料后(即由蓄热部59进行了蓄热后)，在压缩空气热交换器56中被加热并返回锅炉主体51。此外，如图5所示，在供热模式中，从锅炉主体51送出的锅炉水经由第二循环通道522被导向蓄热部59，在被蓄热部59的蓄热材料加热后，向锅炉部50a的锅炉主体51返回。

如此，和图1所示的锅炉***1同样，通过在向船内的蒸汽***供给蒸汽的锅炉部50a上追加上述的蓄热部59、第二泵55和第二循环通道522，可以提供蓄积原动机3的废热并利用蓄积的废热加热锅炉水的简单结构的锅炉***1a。此外，在锅炉***1a中，通过在锅炉部50a中将锅炉主体51配置在被排气通道32贯穿的位置(即船舶的烟囱内)，可以使锅炉部50a的结构小型化。由此，能够使锅炉***1a小型化。

图6是表示本发明第三实施方式的锅炉***1b的结构的图。锅炉***1b在图1所示的锅炉***1的结构的基础上还设有回收装置6。锅炉***1b的其他结构与图1所示的锅炉***1相同，以下的说明中对于对应的结构标注相同附图标记。

如图6所示，回收装置6在锅炉装置5的第二循环通道522上配置在从蓄热部59向锅炉部50引导锅炉水的配管上。回收装置6从由蓄热部59向第二循环通道522送出的锅炉水回收能量。回收装置6例如利用有机朗肯循环(ORC：Organic Rankine Cycle)，将热能作为动力回收，所述有机朗肯循环利用比水沸点低的工作流体(优选氟利昂替代品R245fa等有机介质)。回收装置6具备ORC循环通道61、ORC热交换器62、膨胀机63、冷凝器64和ORC泵65。利用使工作流体循环的ORC循环通道61依次连接ORC热交换器62、膨胀机63、冷凝器64和ORC泵65。

在回收装置6中，利用ORC泵65对工作流体加压后向ORC热交换器62送出。ORC热交换器62在第二循环通道522上配置在从蓄热部59向锅炉部50引导锅炉水的配管上。具体而言，ORC热交换器62配置在第二循环通道522中的、从蓄热部59向压缩空气热交换器56引导锅炉水的配管上。在ORC热交换器62中，将流经第二循环通道522的锅炉水作为热源，加热从ORC泵65送出的工作流体并使其气化。此外，流经第二循环通道522的锅炉水在ORC热交换器62中被回收装置6的工作流体冷却，从而锅炉水的温度降低。

由ORC热交换器62加热而气化的工作流体经由ORC循环通道61被导向膨胀机63。膨胀机63使利用ORC热交换器62而气化的气体状的工作流体膨胀以回收机械能。例如将利用工作流体而旋转的涡轮用作膨胀机63。所述涡轮的轴与发电机8连接，从ORC热交换器62送入的工作流体驱动涡轮，从而在发电机8中进行发电。

通过膨胀机63的气体状的工作流体被导向冷凝器64。冷凝器64使利用膨胀机63而膨胀的工作流体冷凝并液化。利用冷凝器64而液化的工作流体由ORC泵65如上所述加压并向ORC热交换器62送出。

锅炉***1b和图1所示的锅炉***1同样，在蓄热模式中，从锅炉主体51送出的锅炉水经由第二循环通道522被导向蓄热部59，加热蓄热部59的蓄热材料(即由蓄热部59进行蓄热)。从蓄热部59送出的锅炉水通过回收装置6的ORC热交换器62，并在压缩空气热交换器56中被加热后返回锅炉主体51。此外，如图7所示，在供热模式中，从锅炉主体51送出的锅炉水经由第二循环通道522被导向蓄热部59，在被蓄热部59的蓄热材料加热后，返回锅炉部50的锅炉主体51。

如此，和图1所示的锅炉***1同样，通过在向船内的蒸汽***供给蒸汽的锅炉部50上追加上述的蓄热部59、第二泵55和第二循环通道522，可以提供蓄积原动机3的废热并利用蓄积的废热加热锅炉水的简单结构的锅炉***1b。

锅炉***1b在图6所示的蓄热模式中，可以利用具备ORC热交换器62、膨胀机63、冷凝器64和ORC泵65的回收装置6，从由蓄热部59送出的锅炉水回收机械能。由此，可以高效利用由锅炉水回收的原动机3的废热。此外，在第二循环通道522中循环的锅炉水在回收装置6的ORC热交换器62中被冷却后，在压缩空气热交换器56中被扫气加热，从而可以向锅炉水高效回收扫气的废热。

图8是表示本发明第四实施方式的锅炉***1c的结构的图。锅炉***1c中代替图6所示的回收装置6，设有与回收装置6局部结构不同的回收装置6a。锅炉***1c的其他结构和图6所示的锅炉***1b相同，以下的说明中对于对应的结构标注相同附图标记。

回收装置6a中代替图1所示的膨胀机63，设有作为两级涡轮的膨胀机63a。膨胀机63a包括作为高压涡轮的第一膨胀机631和作为低压涡轮的第二膨胀机632。此外，回收装置6a在图6所示的回收装置6的各结构的基础上，还具备另一ORC热交换器62a和另一ORC泵65a。以下的说明中为了区别ORC热交换器62、62a，分别称为“第一ORC热交换器62”和“第二ORC热交换器62a”。此外，为了区别ORC泵65、65a，分别称为“第一ORC泵65”和“第二ORC泵65a”。

第二ORC泵65a在ORC循环通道61中配置在第一ORC泵65和第一ORC热交换器62之间的配管上。在ORC循环通道61上且第一ORC泵65和第二ORC泵65a之间设有分路部61a，分路流道611在分路部61a处从ORC循环通道61分路。从分路部61a朝向膨胀机63a的分路流道611上，配置有第二ORC热交换器62a。第二ORC热交换器62a在锅炉装置5的第二循环通道522上配置在第一ORC热交换器62和压缩空气热交换器56之间。

在回收装置6a中，利用第一ORC泵65加压来自冷凝器64的工作流体并向分路部61a送出。从冷凝器64送出的工作流体的一部分通过分路部61a向分路流道611分流，并被导向第二ORC热交换器62a。此外，工作流体的剩余部分通过分路部61a向ORC循环通道61分流，由第二ORC泵65a进一步加压后导向第一ORC热交换器62。第二ORC泵65a是压力调整部，将导向第一ORC热交换器62的工作流体的压力调整到高于导向第二ORC热交换器62a的工作流体的压力。

第一ORC热交换器62在蓄热模式中，把从蓄热部59送出并流经第二循环通道522的锅炉水作为热源，加热从第二ORC泵65a送出的工作流体并使其气化。利用第一ORC热交换器62而气化的工作流体被导向膨胀机63a，并供给到第一膨胀机631。另一方面，流经第二循环通道522的锅炉水在第一ORC热交换器62中被回收装置6a的工作流体冷却。从第一ORC热交换器62送出的锅炉水被导向第二ORC热交换器62a。

在第二ORC热交换器62a中，把从第一ORC热交换器62送出的锅炉水(即从第一ORC热交换器62向压缩空气热交换器56引导的锅炉水)作为热源，加热从第一ORC泵65送出的工作流体并使其气化。如上所述，由于导向第二ORC热交换器62a的工作流体的压力低于导向第一ORC热交换器62的工作流体的压力，所以第二ORC热交换器62a中的工作流体的蒸发温度低于第一ORC热交换器62中的工作流体的蒸发温度。利用第二ORC热交换器62a而气化的工作流体被导向膨胀机63a，并供给到第二膨胀机632。

另一方面，锅炉水在第二ORC热交换器62a中被回收装置6a的工作流体冷却。从第二ORC热交换器62a送出的锅炉水被导向压缩空气热交换器56，在将原动机3的扫气作为热源进行加热后，返回锅炉主体51。

在回收装置6a的膨胀机63a中，使利用第一ORC热交换器62而气化的工作流体在第一膨胀机631中膨胀，并使膨胀后的所述工作流体以及利用第二ORC热交换器62a而气化的工作流体，在第二膨胀机632中汇合并膨胀。而且，利用在膨胀机63a中因工作流体的膨胀而回收的机械能，在发电机8中进行发电。

锅炉***1c和图6所示的锅炉***1b同样，在蓄热模式中，从锅炉主体51送出的锅炉水经由第二循环通道522被导向蓄热部59，加热蓄热部59的蓄热材料(即由蓄热部59进行蓄热)。从蓄热部59送出的锅炉水通过回收装置6a的第一ORC热交换器62和第二ORC热交换器62a，并在压缩空气热交换器56中被加热后返回锅炉部50的锅炉主体51。此外，如图9所示，在供热模式中，从锅炉主体51送出的锅炉水经由第二循环通道522被导向蓄热部59，在被蓄热部59的蓄热材料加热后，返回锅炉部50的锅炉主体51。

如此，和图6所示的锅炉***1b同样，通过在向船内的蒸汽***供给蒸汽的锅炉部50上追加上述的蓄热部59、第二泵55和第二循环通道522，可以提供蓄积原动机3的废热并利用蓄积的废热加热锅炉水的简单结构的锅炉***1c。

锅炉***1c在图8所示的蓄热模式中，通过提高回收装置6a的第一ORC热交换器62中的工作流体的蒸发温度和压力，能够加大膨胀机63a中的热降，可以提高膨胀机63a的能量回收效率。此外，通过使第二ORC热交换器62a中的工作流体的蒸发温度低于第一ORC热交换器62中的工作流体的蒸发温度，可以从第一ORC热交换器62中温度降低的锅炉水高效回收热量。在锅炉装置5中，通过把在第一ORC热交换器62中被冷却的锅炉水在第二ORC热交换器62a中进一步冷却，能够进一步加大压缩空气热交换器56中的扫气温度与锅炉水的温度之差。其结果，可以提高压缩空气热交换器56中的扫气的废热的回收效率。

上述的锅炉***1、1a～1c可以进行各种变更。

流量控制部571不限于三通阀，例如也可以将循环泵用作流量控制部571。或者也可以使用能控制流量的变频泵作为第二泵55，并根据上述的温度差Δt，控制流经第二循环通道522并返回锅炉主体51的锅炉水的流量。此时，所述变频泵的流量控制部分成为流量控制部571。

膨胀机63、63a也不限于涡轮，例如也可以是螺旋膨胀机。图7所示的锅炉***1c中也可以代替第二ORC泵65a，而是在分路流道611上设置减压阀作为压力调整部。

在锅炉***1、1b、1c的锅炉部50中，加热流经第一循环通道521的锅炉水的热源也不限于来自原动机3的排气，只要是来自原动机3的废热即可。例如也可以在扫气通道31上配置的热交换器中，将流经扫气通道31的扫气作为热源加热流经第一循环通道521的锅炉水。锅炉***1b、1c中也可以代替锅炉部50，而是设置图4所示的锅炉部50a。

锅炉***1、1a～1c中也可以省略压缩空气热交换器56和切换部572。此时，在蓄热模式和供热模式双方中，从蓄热部59送出的锅炉水直接被导向流量控制部571。如此，可以简化锅炉***1、1a～1c的结构。

锅炉***1、1a～1c中也可以代替锅炉水，而是利用热介质油等各种介质。将热介质油用作锅炉***1、1a～1c的锅炉装置5中的介质时，锅炉装置5中不生成介质的蒸汽，利用锅炉装置5加热的液状的热介质油用作船内的燃料油、润滑油、生活用水等的加热源等。

原动机3例如也可以是四冲程柴油发动机。此时，利用压缩机42加压的作为吸气的压缩空气称为“供气”，扫气通道31称为供气通道。此外，原动机3可以是柴油发动机以外的内燃机，也可以是内燃机以外的原动机。原动机3可以用于船舶的主发动机以外的各种用途，锅炉***1、1a～1c也可以用于船舶的辅助锅炉***以外的其他用途。

上述实施方式和各变形例中的结构可以在不相互矛盾的前提下适当组合。

以上具体说明了本发明，但是所述说明为例示性说明而不是限制性说明。因此，可以在不脱离本发明的范围内进行各种变形和采用各种实施方式。

Claims (9)

1.一种锅炉***，其特征在于包括：

锅炉部，储存液状的介质，并将来自原动机的废热作为热源加热介质；

泵，从所述锅炉部送出液状的介质，并使所述介质经由循环通道向所述锅炉部循环；以及

蓄热部，具有蓄热材料，并在所述蓄热材料与流经所述循环通道的介质之间进行热交换，当所述蓄热材料的温度低于流经所述循环通道的介质的温度时，由所述蓄热材料进行蓄热，当所述蓄热材料的温度高于流经所述循环通道的介质的温度时，由所述蓄热材料加热介质。

2.根据权利要求1所述的锅炉***，其特征在于，

所述锅炉部包括：

锅炉主体，储存液状的介质；

另一个泵，从所述锅炉主体送出液状的介质，并使所述介质经由另一循环通道向所述锅炉主体循环；以及

排气热交换器，将流经所述原动机的排气通道的排气作为热源，加热流经所述另一循环通道的介质。

3.根据权利要求1所述的锅炉***，其特征在于，

所述锅炉部包括锅炉主体，所述锅炉主体储存液状的介质并被所述排气通道贯穿，

利用流经所述排气通道的排气加热所述锅炉主体内的介质。

4.根据权利要求1所述的锅炉***，其特征在于，还包括压缩空气热交换器，所述压缩空气热交换器在所述循环通道中配置在从所述蓄热部向所述锅炉部引导介质的配管上，把向所述原动机供给的加压后的作为吸气的压缩空气作为热源加热介质。

5.根据权利要求1所述的锅炉***，其特征在于还包括：

温度差取得部，从所述锅炉部中的介质的温度减去所述蓄热部中的所述蓄热材料的温度而求出温度差；以及

流量控制部，根据所述温度差控制从所述蓄热部导向所述锅炉部的介质的流量，

随着所述温度差变大，由所述流量控制部减小所述流量。

6.根据权利要求1所述的锅炉***，其特征在于，

还包括回收装置，所述回收装置在所述循环通道中配置在从所述蓄热部向所述锅炉部引导介质的配管上，并从由所述蓄热部送出的介质回收能量，

所述回收装置包括：

有机朗肯循环热交换器，将流经所述循环通道的介质作为热源，加热作为有机介质的工作流体并使其气化；

膨胀机，使利用所述有机朗肯循环热交换器而气化的工作流体膨胀以回收机械能；

冷凝器，使利用所述膨胀机而膨胀的工作流体冷凝并液化；以及

有机朗肯循环泵，将利用所述冷凝器而液化的工作流体向所述有机朗肯循环热交换器送出。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的锅炉***，其特征在于，

所述介质为锅炉水，

在所述锅炉部中生成所述锅炉水的蒸汽。

8.根据权利要求7所述的锅炉***，其特征在于，还包括蒸汽压缩部，所述蒸汽压缩部对从所述锅炉部向外部送出的锅炉水的蒸汽进行压缩。

9.根据权利要求1至6中任意一项所述的锅炉***，其特征在于，

所述原动机为船舶的主发动机，

所述锅炉部为所述船舶的辅助锅炉。