JP2001132897A - ボイルオフガス（ｂｏｇ）の冷却方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ボイルオフガスの流れの方向およ
び、ここに噴射されるＬＮＧの液滴の噴射方向を設定し
て、ＬＮＧの液滴を完全に気化させてボイルオフガスに
対する冷却効率の向上を図ったボイルオフガスの冷却方
法とその装置を提供する。 【解決手段】ボイルオフガスの冷却装置において、縦型
筒体からなりその下部に設けられる流入口１１からボイ
ルオフガスを流入させ上部に設けられる流出口１２から
流出させる冷却器１０と、この冷却器内に配置され、ボ
イルオフガスの流れの中で、かつガス流れの方向へ向け
てＬＮＧの液滴を噴射する複数個のスプレーノズル１４
と、これら複数個のスプレーノズルに対して、噴射する
スプレーノズルの個数制御をなす制御装置１７とを具備
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイルオフガス
（ＢＯＧ）を圧縮する過程において、昇温したボイルオ
フガスを冷却するボイルオフガスの冷却方法とその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＮＧから発生するボイルオフガス（Ｂ
ＯＧ）を圧縮して、気化したＬＮＧと混合させ、たとえ
ば発電用の燃料として供給する装置があり、ここで圧縮
にともなって昇温するボイルオフガスを冷却するシステ
ムが構築されている。

【０００３】すなわち、ボイルオフガス流通路に沿っ
て、プレクーラと、圧縮機と、アフタクーラが設けら
れ、上記各クーラへ冷却水を供給するポンプが備えられ
る。ボイルオフガスはプレクーラで海水を用いて冷却さ
れたあと、圧縮機で加圧・圧縮される。圧縮されて高温
になったボイルオフガスは、アフタクーラで海水を用い
て冷却されたあとＬＮＧの送ガスラインに導かれる。な
お、温度上昇した冷却水は、海水もしくは外気と熱交換
して再冷却され、循環利用される。

【０００４】このように、従来のボイルオフガス冷却シ
ステムでは、プレクーラとアフタクーラでの冷却に海水
を利用するため送水設備やポンプ動力が必要であり、設
備費が膨大になる。また、冷却水を再冷却するため海水
を用いる場合は、海洋生物により伝熱面が汚れ易く、伝
熱性能維持のためのメンテナンスが必要でランニングコ
ストがかかる。冷却水によるガス冷却を行っているた
め、冷却目標温度は冷却水温度以下とすることができ
ず、目標温度範囲の設定に制約がある。

【０００５】そこで、本出願人は、特開平１１−８２８
９３号公報に記載されるような、圧縮ガスの冷却システ
ムを開発し出願した。これを図２に示し、以下、概略説
明をなす。

【０００６】ブレクーラ１内に、送ガス高圧ポンプ５か
らＬＮＧ気化器４に送られるＬＮＧの一部を導き、クー
ラ内を流れるボイルオフガスに直接噴射することによ
り、ボイルオフガスは冷却される。

【０００７】そのあと、圧縮機２に導かれて加圧・圧縮
され、高温になったボイルオフガスは、アフタクーラ３
において送ガス高圧ポンプ５から送られるＬＮＧの一部
を直接噴射することにより冷却される。ＬＮＧはガス化
しボイルオフガスと混合した後、ＬＮＧ気化器４で気化
したガスと一緒に送ガスラインに送られ、発電用の燃料
に供される。

【０００８】このような冷却システムを採用することに
より、冷却水が不要となりポンプなどの送水設備や、そ
のンテナンスが不用な冷却ができ、圧縮機の動力が低減
するなどの種々の有効条件が得られるようになった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】その反面、未だ解決す
べき課題が残っていて、その１つにボイルオフガスの流
れ方向の設定と、このボイルオフガス流れ方向に対する
ＬＮＧ液滴の噴射方向の設定がある。

【００１０】すなわち、ボイルオフガスは各クーラ内に
おいて所定の流速で円滑に流通させなければならない
し、ボイルオフガスに対する冷却効率を確保する意味か
ら、液滴状態でボイルオフガス中に噴射されるＬＮＧを
クーラ出口から流出するまでに完全に気化させ、液滴の
ままでは流出させないような設定が必要である。

【００１１】本発明は、上記事情にもとづいてなされた
ものであり、その目的とするところは、ボイルオフガス
の流れの方向および、ここに噴射されるＬＮＧの液滴の
噴射方向を設定し、ＬＮＧの液滴を完全気化させてボイ
ルオフガスに対する冷却効率の向上を図ったボイルオフ
ガスの冷却方法とその装置を提供しようとするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するため本発明は、請求項１として、ボイルオフガ
ス（ＢＯＧ）を圧縮する過程において昇温したボイルオ
フガスを冷却するボイルオフガスの冷却方法において、
昇温した上記ボイルオフガスを下部側から上部側に向か
って流通させ、このボイルオフガスの流れの中で、かつ
このガス流れ方向に向けてＬＮＧの液滴を噴射すること
を特徴とする。

【００１３】上記課題を解決し目的を達成するため本発
明は、請求項２として、ボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧
縮する過程において昇温したボイルオフガスを冷却する
ボイルオフガスの冷却装置において、縦型筒体からなり
その下部に設けられる流入口からボイルオフガスを流入
させ上部に設けられる流出口から流出させる冷却器と、
この冷却器内に配置されボイルオフガスの流れの中で、
かつこのガス流れ方向に向けてＬＮＧの液滴を噴射する
噴射手段とを具備したことを特徴とする。

【００１４】請求項３として、請求項２記載のボイルオ
フガスの冷却装置において上記噴射手段は、ここから噴
射するＬＮＧの液滴粒子径を液滴粒子の終末速度がボイ
ルオフガスの流速を越えないように設定することを特徴
とする。

【００１５】請求項４として、請求項２記載のボイルオ
フガスの冷却装置において上記ボイルオフガスの流れ
は、上記噴射手段から噴射されるＬＮＧの液滴粒子径に
対してその液滴粒子の終末速度以上の流速に制御される
ことを特徴とする上記課題を解決し目的を達成するため
本発明は、請求項５として、ボイルオフガス（ＢＯＧ）
を圧縮する過程において昇温したボイルオフガスを冷却
するボイルオフガスの冷却装置において、縦型筒体から
なり、その下部に設けられる流入口からボイルオフガス
を流入させ上部に設けられる流出口から流出させる冷却
器と、この冷却器内に配置され、ボイルオフガスの流れ
の中で、かつガス流れの方向へ向けてＬＮＧの液滴を噴
射する複数個のスプレーノズルと、これら複数個のスプ
レーノズルに対して、噴射するスプレーノズルの個数制
御をなす制御手段とを具備したことを特徴とする。

【００１６】このような課題を解決する手段を備えるこ
とにより、請求項１および請求項２の発明によれば、ボ
イルオフガスの流れの方向と、ここに直接噴射されるＬ
ＮＧ液滴の噴射方向とが一致して、ＬＮＧ液滴の完全気
化をなす。

【００１７】請求項３および請求項４の発明によれば、
ＬＮＧ液滴の粒子径に対応する終末速度から、噴射する
ＬＮＧ液滴粒子径の設定もしくはボイルオフガスの流速
の設定をなすことにより、ＬＮＧ液滴を上方へ向けて噴
射しても落下することなく完全気化させる。

【００１８】請求項５の発明によれば、スプレーノズル
を複数個として、噴射するノズルの個数制御をなすこと
から、ボイルオフガスの流量が少なく必要なＬＮＧ噴射
量が極く少ない場合でも、噴射による冷却作用を確保す
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
にもとづいて説明する。ＬＮＧから発生するボイルオフ
ガス（ＢＯＧ）中にＬＮＧの液滴を直接噴射し、ＬＮＧ
の冷熱を利用してボイルオフガスを冷却するボイルオフ
ガスの冷却装置であり、先に図２で示したアフタクーラ
３もしくはプレクーラ１が該当する。

【００２０】図中１０は、縦型筒体からなる冷却器であ
り、内径が約２５０ｍｍに設計されている。この冷却器
１０の上下端部は密閉されており、かつ下部に流入口１
１が設けられ配管Ｐａが接続される。上部には流出口１
２が設けられ配管Ｐｂが接続される。

【００２１】冷却器１０がアフタクーラ３の場合、流入
口１１に接続される配管Ｐａは圧縮機２に連通し、流出
口１２の接続される配管ＰｂはＬＮＧの送ガスラインに
連通する。冷却器１０がプレクーラ１の場合、流入口１
１に接続される配管Ｐａはボイルオフガス供給源に連通
し、流出口１２に接続される配管Ｐｂは圧縮機２に連通
する。

【００２２】冷却器１０内の配管Ｐａが接続される位置
の上部には、噴射手段をなす複数個（ここでは３個）の
スプレーノズル１４が、互いに同一高さで、かつ等間隔
に収容配置されている。各スプレーノズル１４はフルコ
ーン型をなし、この噴射面は上方に向けられていて、下
部から上方へ向けて噴射するようになっている。

【００２３】また、各スプレーノズル１４に接続される
配管１５は、それぞれ冷却器１０外部においてエアシリ
ンダ式開閉弁１６が設けられていて、制御手段をなす制
御装置１７と電気的に接続されている。この制御装置１
７は、流入口１１の配管Ｐａに設けられる流量検出器１
８から検出信号を受けて、その流量に対応するよう開閉
弁１６の開閉制御をなす。

【００２４】開閉弁１６が設けられるそれぞれの配管１
５は１本に合流し、先に図２で説明したＬＮＧの送ガス
高圧ポンプ５とＬＮＧ気化器４とを連通する配管に接続
される。すなわち、送ガス高圧ポンプ５から送られるＬ
ＮＧの一部を上記配管１５に分流させ、それぞれ開閉弁
１６を介してスプレーノズル１４に導けるようになって
いる。

【００２５】このようにして構成されるボイルオフガス
の冷却装置であって、供給源から導かれるボイルオフガ
スは流入口１１から冷却器１０内に導入され、下部側か
ら上部側に向かって冷却器１０内を流通する。

【００２６】冷却器１０内における流通途中で、スプレ
ーノズル１４からボイルオフガスの流れの中にＬＮＧの
液滴が直接噴射される。スプレーノズル１４の噴射面の
方向設定から、ＬＮＧ液滴は下部から上方へ向けて噴射
され、ボイルオフガスの流れに乗ってガス化しながら流
れる。

【００２７】スプレーノズル１４から噴射されるＬＮＧ
の液滴は、ボイルオフガスの流れの中に直接噴射される
とともに、この噴射方向がボイルオフガスの流通方向と
同じであるところから、液滴は気化してボイルオフガス
と混合する。

【００２８】結果として、ＬＮＧの冷熱でボイルオフガ
スを確実に冷却することとなり、温度低下したボイルオ
フガスは流出口１２から配管Ｐｂを介して冷却器１０外
へ円滑に導かれる。

【００２９】そして、ボイルオフガスの流速と、スプレ
ーノズル１４から噴出されるＬＮＧ液滴の粒子径を、以
下に述べるような条件にもとづき設定するところから、
ＬＮＧ液滴を完全気化させ、この落下を阻止した状態で
ボイルオフガスの冷却が行われる。

【００３０】上記冷却器１０は、たとえば６．４ＭＰａ
で１９０℃であり、かつ６０．０００ｍ^３ （Ｎｏｒｍ
ａｌ）／ｈのボイルオフガスを冷却するためのものとす
る。これに対して、各スプレーノズル１４は、円錐形の
噴射形状をなす最小の流量時に粒子径約４５００μｍの
液滴を約５０リットル／ｍｉｎで噴射するよう設計され
ている。

【００３１】上記液滴粒子径に対応する終末速度は１．
４ｍ／ｓであり、したがって６．４ＭＰａで１９０℃の
ボイルオフガスの場合に、約１０．０００ｍ^３（Ｎｏｒ
ｍａｌ）／ｈの流量以上であるならば液滴が落下するこ
となくボイルオフガスを冷却できることになる。

【００３２】定格６０．０００ｍ^３（Ｎｏｒｍａｌ）／
ｈのボイルオフガスを冷却する際は、ボイルオフガスの
流速が１０ｍ／ｓであるのに対して、ボイルオフガス冷
却に必要なＬＮＧ流量を３個のスプレーノズル１４で確
保する構成であるので、ＬＮＧ粒子径は約１９００μｍ
になる。このときの終末速度は約１ｍ／ｓとなり、粒子
径に対応する終末速度以上のガス流速を確保することと
なる。

【００３３】このように、上記スプレーノズル１４は、
ここから噴射するＬＮＧの液滴粒子径が、その液滴粒子
の終末速度に対してボイルオフガスの流速を越えないよ
うに設定している。

【００３４】また、逆に、スプレーノズル１４から噴射
するＬＮＧ液滴の粒子径がはじめから固定されている場
合は、ボイルオフガスの流れを、その液滴粒子の終末速
度以上の流速になるよう制御してもよい。

【００３５】上記制御装置１７はボイルオフガスの冷却
器１０への流入量を検出する流量検出器１８の検出信号
を受けて演算し、その結果からエアシリンダ式開閉弁１
６に制御信号を送って、流入量に対応する最適なスプレ
ーノズル１４の個数制御をなす。

【００３６】したがって、冷却器１０に流入するボイル
オフガスの流量が極く少く、必要とするＬＮＧの噴射流
量の少ない場合においても、少なくとも１個のスプレー
ノズル１４での噴射を確保してボイルオフガスの冷却を
なす。

【００３７】このスプレーノズル１４の必要個数は３個
に限定されるものではなく、冷却器１０の容量と、ボイ
ルオフガスの流量およびＬＮＧ液滴の噴射量もしくは終
末速度ほかの設定条件から求められる。

【００３８】そして、複数のスプレーノズル１４であっ
ても、必ずしも同一孔径のものを揃える必要はなく、最
小流量に適応する異なる孔径のものを用いてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ボ
イルオフガス中に噴射されるＬＮＧの液滴は、ボイルオ
フガスの流れに乗ってガス化しながら流れることとな
り、液滴のままで落下することなく完全に気化してボイ
ルオフガスを冷却し、冷却効率の向上を図れるという効
果を奏する。

【００４０】また、複数個のスプレーノズルを用いて、
その個数制御を行うところから、ボイルオフガスの流量
が少なく必要ＬＮＧの噴射流量の少ないところでのスプ
レー噴射が可能となるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す、ボイルオフガス
冷却装置の概略の構成図。

【図２】従来としての先願における実施の形態の、ボイ
ルオフガス冷却装置の概略の構成図。

【符号の説明】

１０…冷却器、 １１…流入口、 １２…流出口、 １４…スプレーノズル、 １７…制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 知孝 千葉県富津市新富25番地 東京電力株式会 社富津火力建設所内 (72)発明者 穂苅 弘一 千葉県富津市新富25番地 東京電力株式会 社富津火力建設所内 (72)発明者 浅 昌也 千葉県富津市新富25番地 東京電力株式会 社富津火力建設所内 (72)発明者 吉澤 宏幸 千葉県富津市新富25番地 東京電力株式会 社富津火力建設所内 (72)発明者 實原 定幸 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 大久保 正和 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 宇根 浩 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3E073 DD07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮する過程
   において昇温したボイルオフガスを冷却するボイルオフ
   ガスの冷却方法において、 昇温した上記ボイルオフガスを下部側から上部側に向か
   って流通させ、このボイルオフガスの流れの中で、かつ
   このガス流れ方向に向けてＬＮＧの液滴を噴射すること
   を特徴とするボイルオフガスの冷却方法。
2. 【請求項２】ボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮する過程
   において昇温したボイルオフガスを冷却するボイルオフ
   ガスの冷却装置において、 縦型筒体からなり、その下部に設けられる流入口からボ
   イルオフガスを流入させ、上部に設けられる流出口から
   流出させる冷却器と、 この冷却器内に配置され、ボイルオフガスの流れの中
   で、かつこのガス流れ方向に向けてＬＮＧの液滴を噴射
   する噴射手段と、を具備したことを特徴とするボイルオ
   フガスの冷却装置。
3. 【請求項３】上記噴射手段は、ここから噴射するＬＮＧ
   の液滴粒子径が、その液滴粒子の終末速度に対してボイ
   ルオフガスの流速を越えないように設定されたスプレー
   ノズルであることを特徴とする請求項２記載のボイルオ
   フガスの冷却装置。
4. 【請求項４】上記ボイルオフガスの流れは、上記噴射手
   段から噴射されるＬＮＧの液滴粒子径に対して、その液
   滴粒子の終末速度以上の流速に制御されることを特徴と
   する請求項２記載のボイルオフガスの冷却装置。
5. 【請求項５】ボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮する過程
   において昇温したボイルオフガスを冷却するボイルオフ
   ガスの冷却装置において、 縦型筒体からなり、その下部に設けられる流入口からボ
   イルオフガスを流入させ上部に設けられる流出口から流
   出させる冷却器と、 この冷却器内に配置され、ボイルオフガスの流れの中
   で、かつガス流れの方向へ向けてＬＮＧの液滴を噴射す
   る複数個のスプレーノズルと、 これら複数個のスプレーノズルに対して、噴射するスプ
   レーノズルの個数制御をなす制御手段と、を具備したこ
   とを特徴とするボイルオフガスの冷却装置。