JP2004036608A - 液化ガス輸送船舶の発電システムへのガス状燃料供給設備 - Google Patents

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Abstract

【課題】特にコンプレッサの電力を低減し、液化ガス輸送船舶の発電システムに前記液化ガスおよび気液分離面の上の蒸気相のガスを含む前記船舶のタンクからガス状燃料を供給するための設備を提供すること。
【解決手段】本設備は、入り口が前記タンク１内の液面の上で吸引を行い、出口が発電システム２に供給を行うマニホールド７内に放出を行うコンプレッサ６、およびタンクの底部で蒸発器１０の入り口にパイプ９によって接続された液中ポンプ８を有し、蒸発器１０の出口が前記マニホールド７に接続され、液体をタンクに戻し調節バルブ１２を装備された帰還パイプ１１が、ポンプ８を蒸発器１０に接続するパイプ９に接続されることを特徴とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化ガス輸送船舶の発電システムに船舶のタンクの内容からガス状燃料を供給するための設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術によるメタンタンカーでは、発電システムはプロペラを駆動するタービンに供給する蒸気発生ボイラを有する。蒸気発生ボイラはその積載物からガスを燃料として使用する。断熱されたタンク内のメタンは液状であり、液面の上にあるガス状相は１バールに近い圧力である。
【０００３】
ボイラへの供給は、一方では、液体の上にあるガス状相から取られ、それはボイラのバーナに供給する軸流コンプレッサによって必要な圧力で液面上から直接吸引され、他方では、タンクからポンプ汲み上げされて蒸発器へと送られる液体の吸引によって取られ、その出口で、ガスは約１バールであるコンプレッサの入り口圧力まで膨張され、タンク内の自然蒸発に起因するガス状相から直接来るガスと共にコンプレッサへと送られる。
【０００４】
もしも船舶のエネルギー要求量を供給するのに自然蒸発だけでは不十分である場合、ポンプ汲み上げされた液体のガス状相への変換によって得られる部分が生産される。
【０００５】
上記の種類の設備はまた、タービンに供給するボイラ以外の発電システムにガス状燃料を供給するのに使用されることもあり得る。こうして、仏国特許出願公開第２７２２７６０号明細書は、プロペラに結合した電気的モータに電力を供給する交流発電機を駆動する内燃エンジンにガス状燃料を供給する設備について記述している。
【０００６】
【特許文献１】
仏国特許出願公開第２７２２７６０号明細書
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特にコンプレッサの電力を低減し、液化ガス輸送船舶の発電システムに前記液化ガスおよび気液分離面の上の蒸気相ガスを含む前記船舶のタンクからガス状燃料を供給するための設備を提供する新型の設備を提案するものであり、前記設備は、モータによって駆動され、かつその入り口が前記タンク内の液面の上で吸引を行い、その出口が前記発電システムの供給マニホールド内に放出を行うコンプレッサ、およびタンクの底部で蒸発器の入り口にパイプによって接続された液中ポンプを有し、蒸発器の出口が前記マニホールドに接続され、液体をタンクに戻し、かつ調節バルブを装備した帰還パイプが、ポンプを蒸発器に接続するパイプに接続されることを特徴とする。
【０００８】
本発明のまた別の特徴によれば、ポンプを蒸発器に接続するパイプが、前記帰還パイプのポンプを蒸発器に接続するパイプへの接続部の下流にオン／オフバルブを有する。
【０００９】
本発明のまた別の特徴によれば、調節バルブが、前記マニホールドに接続されてかつガス酸化装置につながるパイプに嵌め込まれる。
【００１０】
本発明のまた別の特徴によれば、第１の自動制御器が、ポンプの始動と停止、ポンプを蒸発器に接続するパイプのオン／オフバルブの開閉、およびガス酸化装置に供給を行う調節バルブの開閉を、すべてタンク内の圧力により制御する。
【００１１】
本発明のまた別の特徴によれば、第２の自動制御器が、ポンプを蒸発器に接続するパイプ内で測定される圧力により、帰還パイプの調節バルブの開閉を制御する。
【００１２】
本発明のまた別の特徴によれば、第３の自動制御器が、前記コンプレッサを駆動するモータの回転スピードおよびコンプレッサの入り口の回転翼の角度を、発電システムの供給マニホールド内で測定される圧力により制御する。
【００１３】
本発明の一実施形態が添付の図面を参照しながら次に説明される。
【００１４】
【発明の実施形態】
図１を参照すると、目的は液化ガス輸送船舶、例えば、そのタンク１が図示されているメタンタンカー、の発電システムにガス状燃料を供給することである。
【００１５】
発電システム２は電気的設備のための電力および船舶の推進力を発生するために交流発電機を駆動するディーゼルエンジンを含んでもよいが、しかし場合によってはプロペラを駆動する蒸気タービンに供給する蒸気を生じるためのボイラを含む従来のシステムに供給することも可能である。
【００１６】
タンク１は温度−１６３℃の液化ガス３および液体の表面５の上にある蒸気相のガス４を含む。タンク内の圧力は大気圧に近い。本設備は、その入り口が蒸気相のガス４を吸引し、かつその出口がシステム２に供給を行うマニホールド７内に放出を行うコンプレッサ６を有する。タンクの底部の液中ポンプ８は、その出口がマニホールド７に接続される蒸発器１０の入り口にパイプ９によって接続される。
【００１７】
タンク１へと向かい、かつ調節バルブ１２を備えた帰還パイプ１１はパイプ９に接続され、パイプ９は帰還パイプ１１のパイプ９への接続部の下流にオン／オフバルブ１３を有する。
【００１８】
調節バルブ１５を備えたパイプ１４は蒸発器１０の出口とマニホールド７への接続部の下流でマニホールド７に接続され、時に焼却器と称されるガス酸化装置１６へとつながる。
【００１９】
最後に、コンプレッサ６は、マニホールド７内のガスの圧力を測定するための圧力計１９から情報を受け取る自動制御器１８によってその回転スピードが制御されるモータ１７により駆動される。自動制御器１８はまた、計器１９によって測定される圧力によりコンプレッサ６の入り口の回転翼の角度をも制御する。
【００２０】
蒸発器１０の入り口に位置するオン／オフバルブ１３は、第２の自動制御器２０によって制御されるオン／オフバルブであり、第２の自動制御器２０は圧力計２１によって供給されるタンク１内の圧力の情報をその入力部で受け、、オン／オフバルブ１３を制御するのに加えて調節バルブ１５およびポンプ８の始動と停止を制御する。最後に、圧力計２２はパイプ９内の圧力を測定し、この情報は調節バルブ１２を制御する第３の自動制御器２３へと送られる。
【００２１】
先行技術の設備とは異なる上述の設備では、蒸発器の出口がコンプレッサの入り口に接続されることはもはやなく、代わりにその出口へと、実際にはシステム２に供給を行うマニホールド７へと接続される。ポンプ汲み上げされた液体はポンプ８によって既に加圧されているので、タンクから自然蒸発するガスと同じ条件で、蒸発器の出口がコンプレッサの入り口に接続される先行技術で必要とされるような、この液体を大気圧近くの圧力までそれを膨張させることを回避する。
【００２２】
したがって、タンク２内のガス状相４から来るガスだけが圧縮され、そのことがシステム２に送られる全てのガスを発生するのに必要となる電力消費を低減させる。
【００２３】
動作は次の通りである。
【００２４】
コンプレッサ６は連続的に動作し、それゆえに空間４で蒸発するガスを連続的に吸引する。
【００２５】
タンクの外部と内部の間の熱交換を支配する条件およびタンク内の液量に従ってタンク内の圧力はわずかに変わり、その圧力は以下のように調節される。
【００２６】
図２はポンプ８のオンまたはオフ位置、オン／オフバルブ１３の開または閉位置、および調節バルブ１５が開かれるパーセンテージ（０から１００％）をタンク１内の圧力の関数として示している。この図では調節バルブ１５の位置は圧力Ｐ３とＰ４の間にある曲線ｃで表される。曲線ｂは圧力Ｐ２がタンク１内の圧力の増加方向に変化する時のオン／オフバルブ１３の閉動作およびポンプ８の停止を示す。曲線ａは圧力Ｐ１がタンク１内の圧力の減少方向に変化する時のオン／オフバルブ１３の開動作およびポンプ８の停止を示す。
【００２７】
Ｐ１未満ではタンク内の自然蒸発は船舶のエネルギー要求を満たすのに不十分であり、したがってポンプ８が始動し、オン／オフバルブ１３が開かれる。これはタンク１が殆ど空である時のケースである。
【００２８】
タンク１が満たされている時に外部との熱交換を支配する条件に応じて、あるいは４での自然蒸発によるガスの発生が十分であるが過剰でない時、コンプレッサ６だけが動作し、ポンプ８は停止され、オン／オフバルブ１３は閉じられる。これは圧力がＰ２に到達して超えるやいなや生じるか、または圧力が値Ｐ３に到達してかつ自然蒸発の発生が過剰であってシステム２によって消費されなかった過剰のガスを排出する必要がある時に生じ、すると調節バルブ１５が次第に開かれ、もしも圧力が値Ｐ４に達すると１００％開の点まで開かれる。これはすべて計器２１によって測定されるタンク内の圧力により自動制御器２０によって制御される。図３はこの調節の機能を示している。
【００２９】
これと並行して、やはり図３に示したように、蒸発器の供給圧力は設定圧力Ｐ０に従い、帰還パイプ１１の調節バルブ１２によって調節され、その開放のパーセンテージ（０から１００％）は計器２２によって測定されるパイプ９内の圧力により自動制御器２３によって制御される。Ｐ５以下の値については調節バルブ１２は閉じられ、Ｐ５とＰ６の間で次第に開き、Ｐ６で完全に開となる。マニホールド７内の圧力に対応する蒸発器の出口圧力は実質的に蒸発器供給圧力と同じである。
【００３０】
コンプレッサは蒸発器のそれと同じ調節設定点の値（Ｐ０）を有し、蒸発器内の圧力低下を無視する。マニホールド７内のガス圧力は計器１９によって測定され、自動制御器によって圧力設定点に対して比較され、コンプレッサに供給される圧力フィードバックを構成する。コンプレッサは、システム２が多量のガスを消費してそれゆえにマニホールド７内の圧力が低下すると、タンクからガスを直接増加して吸引する。このコンプレッサ調節機能はタンク内のガス圧力を無視する。計器１９はマニホールド内の圧力を測定し、コンプレッサ６の駆動モータ１７の回転スピードとその入り口の回転翼の角度に影響を与える自動制御器１８へ圧力を送る。この調節機能は高速であり、マニホールド内のいかなる突然の圧力低下も即座に補償する。コンプレッサはタンクから極めて大容積の吸引を行うので、極めて大きなガスの緩衝を提供する。
【００３１】
蒸発器１０の圧力調節設定点はＰ０である。タンク圧力は計器２１によって測定される。もしもその圧力がＰ１よりも低くなると、ポンプ８が始動して蒸発器を経由してガスをマニホールド７に供給し、その結果、コンプレッサ６によってタンクから吸引されるガスの量が減少し、したがってタンク内の圧力低下が制限される。
【００３２】
時に焼却器と称されるガス酸化装置１６にガスを供給する調節バルブ１５はタンクが過剰圧力になるのを保護し、圧力Ｐ３から開き始める。
【００３３】
記述した実施例では、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４それぞれの値は１０６０、１０７０、１１８０および１２００ミリバールであり、ポンプ８が動作している時のマニホールド７内および蒸発器１０の入り口の圧力Ｐ５とＰ６はそれぞれ５および６バールであり、設定圧力Ｐ０は５．５バールである。
【００３４】
もちろん、自動制御システム１８、２０および２３は中央制御指令システムにまとめられてもよく、それに対してタンク１内の圧力、パイプ９内の圧力およびマニホールド７内の圧力といったすべての必要なデータが配送され、それから指令がアクチュエータに対して送られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による設備を示す図である。
【図２】
ポンプおよび２つのバルブの状態をタンク内の圧力により示す図である。
【図３】
調節作用を具体的に示す図である。
【符号の説明】
１　タンク
２　発電システム
３　液化ガス
４　蒸気相
５　気液分離面
６　コンプレッサ
７　マニホールド
８　ポンプ
９、１４　パイプ
１０　蒸発器
１１　帰還パイプ
１２、１５　調節バルブ
１３　オン／オフバルブ
１６　ガス酸化装置
１７　モータ
１８、２０、　自動制御器
１９、２１、２２、２３　圧力計

Claims (7)

  1. 液化ガス輸送船舶の発電システム（２）に前記液化ガス（３）および気液分離面（５）の上の蒸気相（４）ガスを含む前記船舶のタンク（１）からガス状燃料を供給するための設備であって、前記設備は、モータ（１７）によって駆動され、かつその入り口が前記タンク（１）内の液面の上で吸引を行い、その出口が前記発電システム（２）の供給マニホールド（７）内に放出を行うコンプレッサ（６）、およびタンクの底部で蒸発器（１０）の入り口にパイプ（９）によって接続された液中ポンプ（８）を有し、蒸発器（１０）の出口が前記マニホールド（７）に接続され、液体をタンクに戻し、かつ調節バルブ（１２）を装備した帰還パイプ（１１）が、ポンプ（８）を蒸発器（１０）に接続するパイプ（９）に接続されることを特徴とする設備。
  2. ポンプ（８）を蒸発器に接続するパイプ（９）が、前記帰還パイプ（１１）のポンプ（８）を蒸発器に接続するパイプ（９）への接続部の下流にオン／オフバルブ（１３）を有することを特徴とする請求項１に記載の設備。
  3. 調節バルブ（１５）が、前記マニホールド（７）に接続されてかつガス酸化装置（１６）につながるパイプ（１４）に嵌め込まれることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の設備。
  4. 第１の自動制御器（２０）が、ポンプ（８）の始動と停止、ポンプ（８）を蒸発器（１０）に接続するパイプ（９）のオン／オフバルブ（１３）の開閉、およびガス酸化装置（１６）に供給を行う調節バルブ（１５）の開閉を、すべてタンク内の圧力により制御することを特徴とする請求項３に記載の設備。
  5. 第２の自動制御器（２３）が、ポンプ（８）を蒸発器（１０）に接続するパイプ（９）内で測定される圧力により、帰還パイプ（１１）の調節バルブ（１２）の開閉を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の設備。
  6. 第３の制御器（１８）が、前記コンプレッサ（６）を駆動するモータ（１７）の回転スピードおよびコンプレッサの入り口の回転翼の角度を、発電システム（２）の供給マニホールド（７）内で測定される圧力により制御することを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の設備。
  7. 中央制御指令システムが、ポンプ（８）の始動と停止、ポンプ（８）を蒸発器（１０）に接続するパイプ（９）内のオン／オフバルブ（１３）の開閉、およびガス酸化装置（１６）に供給を行う調節バルブ（１５）の開閉をすべてタンク内の圧力により制御し、ポンプ（８）を蒸発器（１０）に接続するパイプ（９）内で測定される圧力により帰還パイプ（１１）の調節バルブ（１２）の開動作を制御し、発電システム（２）の供給マニホールド（７）内で測定される圧力によりコンプレッサ（６）を駆動するモータ（１７）の回転スピードおよびその入り口の回転翼の角度を制御することを特徴とする請求項３に記載の設備。
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