JP2009174571A - 天然ガス供給システムおよび天然ガス供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＯＧ圧縮機の排出容量を瞬時に増加させても余剰ボイルオフガスを発生しないようにすることができる天然ガス供給システムおよび天然ガス供給方法を提供する。
【解決手段】ＬＮＧタンク２０のタンク圧を測定するための圧力計１１と、気化器２１からガス導管２３に送出される天然ガスの流量を測定するためのガス流量計１２と、圧力計１１から入力されるタンク圧信号Ｓ_pおよびガス流量計１２から入力されるガス流量信号Ｓ_Fに基づいて気化器２１およびＢＯＧ圧縮機２２を制御する制御装置１０とを具備する。制御装置１０は、タンク圧信号Ｓ_pに基づいてＬＮＧタンク２のタンク圧が所定の設定圧以上になったことを検出すると、気化器２１の気化量を徐々に増加させたのちに、増加させた気化量が所定の気化量になると、気化器２１の気化量を所定の気化量ほどステップ的に減らすとともにＢＯＧ圧縮機２２の排出容量を増加させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、天然ガス供給システムおよび天然ガス供給方法に関し、特に、ＬＮＧタンク内の圧力に応じてＢＯＧ圧縮機の排出容量を増加させる際に余剰ボイルオフガスを発生しないようにさせるのに好適な天然ガス供給システムおよび天然ガス供給方法に関する。

近年、液化天然ガス（ＬＮＧ）は、石油代替エネルギーおよびクリーン燃料として注目されており、コンバインドサイクル発電技術の向上および地球温暖化対応の観点から、利用がさらに増大している。

たとえば、図５に一例を示すような、ＬＮＧ基地に設置されたＬＮＧタンク２０から火力発電所２４およびガス会社２５に天然ガスを供給する天然ガス供給システム１００では、ＬＮＧタンク２０から供給される液化天然ガスを気化器２１で気化させて天然ガスにしたのち、天然ガスを火力発電所２４やガス会社２５にガス導管２３を介して供給している。また、ＬＮＧタンク２０内に発生するボイルオフガス（ＢＯＧ）は、ＢＯＧ圧縮機２２で昇圧してガス導管２３に送出して火力発電所２４やガス会社２５に供給している。

しかし、液化天然ガスには窒素が含まれており、また、窒素は沸点がメタンよりも低いためにボイルオフガス内に多く含まれる。ガス会社２５では、窒素分の多い天然ガスやボイルオフガスが供給されてくると、熱量計の測定値に誤差が生じて熱量調整ができなくなるので、窒素分の多い常温ガスを再度液化、または窒素分が多いボイルオフガスを大気中へ放散するような処理を行うことになる。そこで、ボイルオフガスを火力発電所２４向けのガス導管２３に直接送出することにより、窒素分が多いボイルオフガスをガス会社２５に供給しないようにしている。

また、ＬＮＧタンク２０内の圧力（以下、「タンク圧」と称する。）を第１の設定圧（Ｚ−０．５）ｋＰａと第２の設定圧（Ｚ＋０．５）ｋＰａとの範囲内に保つために、制御装置３０は、ＬＮＧタンク２０のタンク圧を測定するための圧力計１１からのタンク圧信号Ｓ_pを監視し、図６に示すように、時間ｔ₁においてタンク圧が第１の設定圧（Ｚ−０．５）ｋＰａ以下になると、排出容量を２ｔ／ｈ減少させる排出容量制御信号Ｓ_AをＢＯＧ圧縮機２２に出力し、一方、時間ｔ₂においてタンク圧が第２の設定圧（Ｚ＋０．５）ｋＰａ以上になると、排出容量を２ｔ／ｈ増加させる排出容量制御信号Ｓ_AをＢＯＧ圧縮機２２に出力するように、ＢＯＧ圧縮機２２の排出容量の調整を行っている。

なお、下記の特許文献１には、ＢＯＧ圧縮機の送出流量の段階的変化を緩和するために、ＬＮＧ貯蔵プラントからのボイルオフガスをカロリー調整装置に送出するＢＯＧ圧縮機を設け、ＢＯＧ圧縮機の出口側にカロリー調整装置への流量を制御する流量制御弁を設けるとともに、ＢＯＧ圧縮機と流量制御弁との間に所定の容積を有しＢＯＧ圧縮機の送出流量の変化を吸収するバッファ装置を設けた、ボイルオフガスの送出制御装置が開示されている。
特開平６−２９９１７３号公報

しかしながら、上述した天然ガス供給システム１００のようにＬＮＧタンク２０のタンク圧に応じてＢＯＧ圧縮機２２の排出容量の調整を行う場合には、ＢＯＧ圧縮機２２は、その構造上、排出容量をステップ的にしか変化させることができないため、以下に示すような問題がある。
たとえば図６に示すように、ＬＮＧタンク２０のタンク圧が第２の設定圧（Ｚ＋０．５）ｋＰａ以上となった時間ｔ₂においてＢＯＧ圧縮機２２の容量を増加させると、瞬時にＢＯＧ圧縮機２２の排出容量が増加するが、ボイルオフガスが供給される火力発電所２４においてボイルオフガスの増加分を瞬時には吸収しきれない。その結果、余剰ボイルオフガス（余剰ＢＯＧ）がガス会社２５向けのガス導管２３に逆流しないようにするために大気中に放散させると、天然ガスの主成分であるメタンによる地球温暖化を招いてしまうという問題がある。

本発明の目的は、ＢＯＧ圧縮機の排出容量を瞬時に増加させても余剰ボイルオフガスを発生しないようにすることができる天然ガス供給システムおよび天然ガス供給方法を提供することにある。

本発明の天然ガス供給システムは、ＬＮＧタンク（２０）からの液体天然ガスを気化させて天然ガスにする気化器（２１）と、前記ＬＮＧタンク内に発生するボイルオフガスを昇圧するためのＢＯＧ圧縮機（２２）とを具備し、前記気化器からガス導管（２３）を介して天然ガスを供給するとともに、前記ＢＯＧ圧縮機から前記ガス導管を介してボイルオフガスを供給する天然ガス供給システム（１）であって、前記ＬＮＧタンクのタンク圧を測定するための圧力計（１１）と、前記気化器から前記ガス導管に送出される天然ガスの流量を測定するためのガス流量計（１２）と、前記圧力計から入力されるタンク圧信号（Ｓ_p）および前記ガス流量計から入力されるガス流量信号（Ｓ_F）に基づいて前記気化器および前記ＢＯＧ圧縮機を制御する制御装置（１０）とをさらに具備し、前記制御装置が、前記タンク圧信号に基づいて、前記ＬＮＧタンクのタンク圧が所定の設定圧以上になったことを検出すると、前記気化器の気化量を徐々に増加させたのちに、増加させた気化量が所定の気化量になると、前記気化器の気化量を該所定の気化量ほどステップ的に減らすとともに前記ＢＯＧ圧縮機の排出容量を増加させることを特徴とする。
ここで、前記制御装置が、前記タンク圧信号に基づいて、前記ＬＮＧタンクのタンク圧が所定の設定圧以上になったことを検出すると、前記気化器の気化量を所定量ほど徐々に増加させる気化量制御信号（Ｓ_B）を前記気化器に出力し、前記制御装置が、前記ガス流量信号に基づいて、増加させた気化量が前記所定の気化量になると、前記気化器の気化量を該所定の気化量ほどステップ的に減らす気化量制御信号（Ｓ_B）を前記気化器に出力するとともに、前記ＢＯＧ圧縮機の排出容量を該所定の排出容量ほど増加させる排出容量制御信号（Ｓ_A）を前記ＢＯＧ圧縮機に出力してもよい。
前記所定の気化量が、前記ＢＯＧ圧縮機の排出容量に換算すると、前記所定の排出容量であってもよい。
前記気化器からの徐々に増加された天然ガスと前記ＢＯＧ圧縮機からの増加されたボイルオフガスとがすべて火力発電所において消費されてもよい。

本発明の天然ガス供給方法は、ＬＮＧタンク（２０）からの液体天然ガスを気化させて天然ガスにする気化器（２１）からガス導管（２３）を介して天然ガスを供給するとともに、前記ＬＮＧタンク内に発生するボイルオフガスを昇圧するためのＢＯＧ圧縮機（２２）から前記ガス導管を介してボイルオフガスを供給する天然ガス供給方法であって、制御装置（１０）が、前記ＬＮＧタンクのタンク圧が所定の設定圧以上になると、前記気化器の気化量を徐々に増加させるステップ（Ｓ１３）と、前記制御装置が、増加させた気化量が所定の気化量になると、前記気化器の気化量を該所定の気化量ほどステップ的に減らすとともに、前記ＢＯＧ圧縮機の排出容量を増加させるステップ（Ｓ１４）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記所定の気化量が、前記ＢＯＧ圧縮機の排出容量に換算すると、前記所定の排出容量であってもよい。
前記気化器からの増加された天然ガスと前記ＢＯＧ圧縮機からの増加されたボイルオフガスとがすべて火力発電所において消費されてもよい。

本発明の天然ガス供給システムおよび天然ガス供給方法は、ＬＮＧタンクのタンク圧が所定の設定圧以上になると、気化器の気化量を所定の気化量まで徐々に増加させたのちに、増加させた気化量が所定の気化量になると、気化器の気化量を所定の気化量ほどステップ的に減らすとともにＢＯＧ圧縮機の排出容量を増加させることにより、たとえば火力発電所における消費量に合わせて天然ガスおよびボイルオフガスを供給することができるので、ＢＯＧ圧縮機の排出容量を瞬時に増加させても余剰ボイルオフガスを発生しないようにすることができるという効果を奏する。

ＢＯＧ圧縮機の排出容量を瞬時に増加させても余剰ボイルオフガスを発生しないようにするという目的を、ＬＮＧタンクのタンク圧が所定の設定圧以上になると、気化器の気化量を徐々に増加させたのちに、増加させた気化量が所定の気化量になると気化器の気化量を所定の気化量ほどステップ的に減らすとともにＢＯＧ圧縮機の排出容量を増加させることにより実現した。

以下、本発明の天然ガス供給システムおよび天然ガス供給方法の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による天然ガス供給システム１は、図１に示すように、ＬＮＧタンク２０のタンク圧を測定するための圧力計１１と、気化器２１からガス導管２３に送出される天然ガスの流量を測定するためのガス流量計１２と、圧力計１１から入力されるタンク圧信号Ｓ_pおよびガス流量計１２から入力されるガス流量信号Ｓ_Fに基づいて気化器２１およびＢＯＧ圧縮機２２を制御する制御装置１０とを具備する。

ここで、制御装置１０は、圧力計１１から入力されるタンク圧信号Ｓ_pに基づいて、ＬＮＧタンク２０のタンク圧が第１の設定圧（Ｚ−０．５）ｋＰａ以下になったことを検出すると、ＢＯＧ圧縮機２２の排出容量を２ｔ／ｈ減少させる排出容量制御信号Ｓ_AをＢＯＧ圧縮機２２に出力するとともに、気化器２１の気化量を３ｔ／ｈほどステップ的に増加させる気化量制御信号Ｓ_Bを気化器２１に出力する。その後、制御装置１０は、ガス流量計１２から入力されるガス流量信号Ｓ_Fに基づいて、増加させた気化量がＢＯＧ圧縮機２２の排出容量に換算して２ｔ／ｈになると、気化器２１の気化量をＢＯＧ圧縮機２２の排出容量に換算して２ｔ／ｈほど徐々に減らす気化量制御信号Ｓ_Bを気化器２１に出力する。

また、制御装置１０は、圧力計１１から入力されるタンク圧信号Ｓ_pに基づいて、ＬＮＧタンク２０のタンク圧が第２の設定圧（Ｚ＋０．５）ｋＰａ以上になったことを検出すると、気化器２１の気化量を３ｔ／ｈほど徐々に増加させる気化量制御信号Ｓ_Bを気化器２１に出力する。その後、制御装置１０は、ガス流量計１２から入力されるガス流量信号Ｓ_Fに基づいて、増加させた気化量がＢＯＧ圧縮機２２の排出容量に換算して２ｔ／ｈになると、気化器２１の気化量をＢＯＧ圧縮機２２の排出容量に換算して２ｔ／ｈほどステップ的に減らす気化量制御信号Ｓ_Bを気化器２１に出力するとともに、ＢＯＧ圧縮機２２の排出容量を２ｔ／ｈ増加させる排出容量制御信号Ｓ_AをＢＯＧ圧縮機２２に出力する。

すなわち、制御装置１０は、ＬＮＧタンク２０のタンク圧が第２の設定圧（Ｚ＋０．５）ｋＰａ以上になったことを検出すると、図２に示すような論理演算を行うことにより、気化器２１およびＢＯＧ圧縮機２２を制御する。この論理演算によると、ＬＮＧタンク２０のタンク圧が第２の設定圧（Ｚ＋０．５）ｋＰａ以上になると、第２のＡＮＤ回路４３の出力がハイレベルとなり、制御装置１０は、気化器２１の気化量を３ｔ／ｈほど徐々に増加させる。その後、増加させた気化量がＢＯＧ圧縮機２２の排出容量に換算して２ｔ／ｈになると、第１のＡＮＤ回路４１の出力がハイレベルとなり、制御装置１０は、ＢＯＧ圧縮機２２の排出容量を２ｔ／ｈ増加させると同時に、インバータ回路４２の出力がロウレベルとなり、第２のＡＮＤ回路４３の出力がロウレベルとなるので、制御装置１０は、気化器２１の気化量の増加を止めて、元の気化量に瞬時に戻す。

次に、本実施例による天然ガス供給システム１の動作（本発明の一実施例による天然ガス供給方法）について、図３および図４を参照して説明する。
図３に示す時間ｔ₁において、ＬＮＧタンク２０のタンク圧が第１の設定圧（Ｚ−０．５）ｋＰａ以下になったことを示すタンク圧信号Ｓ_pが圧力計１１から入力されると、制御装置１０は、ＢＯＧ圧縮機２２の排出容量を２ｔ／ｈ減少させる排出容量制御信号Ｓ_AをＢＯＧ圧縮機２２に出力する。これにより、ＢＯＧ圧縮機２２の排出容量は（Ｘ＋２）ｔ／ｈからＸｔ／ｈにステップ的に減少する。
また、制御装置１０は、気化器２１の気化量を３ｔ／ｈほどステップ的に増加させる気化量制御信号Ｓ_Bを気化器２１に出力する（以上、図４のステップＳ１１）。

制御装置１０は、ガス流量計１２から入力されるガス流量信号Ｓ_Fに基づいて、増加させた気化量がＢＯＧ圧縮機２２の排出容量に換算して２ｔ／ｈ（図３では、“Ｙ＋２”で表示）になると、気化器２１の気化量をＢＯＧ圧縮機２２の排出容量に換算して２ｔ／ｈほど徐々に減らす気化量制御信号Ｓ_Bを気化器２１に出力する（ステップＳ１２）。これにより、ＢＯＧ圧縮機２２の排出容量のステップ的減少に合わせて発電所消費量をステップ的に減少させる必要がなくなる。

その後、図３に示す時間ｔ₂において、ＬＮＧタンク２０のタンク圧が第２の設定圧（Ｚ＋０．５）ｋＰａ以上になったことを示すタンク圧信号Ｓ_pが圧力計１１から入力されると、制御装置１０は、図６に示した従来技術のようにＢＯＧ圧縮機２２の排出容量をステップ的に増加させるのではなく、気化器２１の気化量を３ｔ／ｈほど徐々に増加させる気化量制御信号Ｓ_Bを気化器２１に出力する（ステップＳ１３）。このとき、気化器２１の気化量の増加に合わせて発電所消費量も徐々に増加される。

その後、図３に示す時間ｔ₃において、制御装置１０は、ガス流量計１２から入力されるガス流量信号Ｓ_Fに基づいて、増加させた気化量がＢＯＧ圧縮機２２の排出容量に換算して２ｔ／ｈ（図３では、“Ｙ＋２”で表示）になったことを検出すると、気化器２１の気化量をＢＯＧ圧縮機２２の排出容量に換算して２ｔ／ｈほどステップ的に減らす気化量制御信号Ｓ_Bを気化器２１に出力するとともに、ＢＯＧ圧縮機２２の排出容量を２ｔ／ｈ増加させる排出容量制御信号Ｓ_AをＢＯＧ圧縮機２２に出力する（ステップＳ１４）。
これにより、気化器２１の気化量が元の気化量（図３では、“Ｙ”で表示）にステップ的に戻されるとともに、ＢＯＧ圧縮機２２の排出容量がＸｔ／ｈから（Ｘ＋２）ｔ／ｈにステップ的に増加する。

その後は、制御装置１０は、発電所消費量に合わせて気化器２１の気化量を制御するように、気化量制御信号Ｓ_Bを気化器２１に出力する（ステップＳ１５）。

以上のように制御装置１０が気化器２１の気化量およびＢＯＧ圧縮機２２の排出容量を制御することにより、図３に示すように、ＢＯＧ圧縮機の排出容量を瞬時に増加させても余剰ボイルオフガスを発生しないようにすることができる。

本発明の天然ガス供給システムおよび天然ガス供給方法は、ＬＮＧタンクからの液体天然ガスを気化器で気化させて供給するとともに、ＬＮＧタンク内に発生するボイルオフガスをＢＯＧ圧縮機で昇圧して供給するのに利用することができる。

本発明の一実施例による天然ガス供給システム１の構成を示す図である。 図１に示した天然ガス供給システム１においてＬＮＧタンクのタンク圧が第２の設定圧（Ｚ＋０．５）ｋＰａ以上になったときの制御装置１０の動作を説明するための図である。 図１に示した天然ガス供給システム１の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示した天然ガス供給システム１の動作を説明するための図である。 従来の天然ガス供給システム１００を説明するための図である。 図５に示した天然ガス供給システム１００において火力発電所における天然ガス消費量に応じてＢＯＧ圧縮機２２の排出容量を増加させるときの問題点を説明するための図である。

符号の説明

１ 天然ガス供給システム
１０ 制御装置
１１ 圧力計
１２ ガス流量計
２０ ＬＮＧタンク
２１ 気化器
２２ ＢＯＧ圧縮機
２３ ガス導管
２４ 火力発電所
２５ ガス会社
４１ 第１のＡＮＤ回路
４２ インバータ回路
４３ 第２のＡＮＤ回路
Ｓ_A 排出容量制御信号
Ｓ_B 気化量制御信号
Ｓ_p タンク圧信号
Ｓ_F ガス流量信号
Ｓ１１〜Ｓ１５ ステップ

Claims (7)

1. ＬＮＧタンク（２０）からの液体天然ガスを気化させて天然ガスにする気化器（２１）と、前記ＬＮＧタンク内に発生するボイルオフガスを昇圧するためのＢＯＧ圧縮機（２２）とを具備し、前記気化器からガス導管（２３）を介して天然ガスを供給するとともに、前記ＢＯＧ圧縮機から前記ガス導管を介してボイルオフガスを供給する天然ガス供給システム（１）であって、
   前記ＬＮＧタンクのタンク圧を測定するための圧力計（１１）と、
   前記気化器から前記ガス導管に送出される天然ガスの流量を測定するためのガス流量計（１２）と、
   前記圧力計から入力されるタンク圧信号（Ｓ_p）および前記ガス流量計から入力されるガス流量信号（Ｓ_F）に基づいて前記気化器および前記ＢＯＧ圧縮機を制御する制御装置（１０）とをさらに具備し、
   前記制御装置が、前記タンク圧信号に基づいて、前記ＬＮＧタンクのタンク圧が所定の設定圧以上になったことを検出すると、前記気化器の気化量を徐々に増加させたのちに、増加させた気化量が所定の気化量になると、前記気化器の気化量を該所定の気化量ほどステップ的に減らすとともに前記ＢＯＧ圧縮機の排出容量を増加させる、
   ことを特徴とする、天然ガス供給システム。
2. 前記制御装置が、前記タンク圧信号に基づいて、前記ＬＮＧタンクのタンク圧が所定の設定圧以上になったことを検出すると、前記気化器の気化量を所定量ほど徐々に増加させる気化量制御信号（Ｓ_B）を前記気化器に出力し、
   前記制御装置が、前記ガス流量信号に基づいて、増加させた気化量が前記所定の気化量になると、前記気化器の気化量を該所定の気化量ほどステップ的に減らす気化量制御信号（Ｓ_B）を前記気化器に出力するとともに、前記ＢＯＧ圧縮機の排出容量を該所定の排出容量ほど増加させる排出容量制御信号（Ｓ_A）を前記ＢＯＧ圧縮機に出力する、
   ことを特徴とする、請求項１記載の天然ガス供給システム。
3. 前記所定の気化量が、前記ＢＯＧ圧縮機の排出容量に換算すると、前記所定の排出容量であることを特徴とする、請求項２記載の天然ガス供給システム。
4. 前記気化器からの徐々に増加された天然ガスと前記ＢＯＧ圧縮機からの増加されたボイルオフガスとがすべて火力発電所において消費されることを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の天然ガス供給システム。
5. ＬＮＧタンク（２０）からの液体天然ガスを気化させて天然ガスにする気化器（２１）からガス導管（２３）を介して天然ガスを供給するとともに、前記ＬＮＧタンク内に発生するボイルオフガスを昇圧するためのＢＯＧ圧縮機（２２）から前記ガス導管を介してボイルオフガスを供給する天然ガス供給方法であって、
   制御装置（１０）が、前記ＬＮＧタンクのタンク圧が所定の設定圧以上になると、前記気化器の気化量を徐々に増加させるステップ（Ｓ１３）と、
   前記制御装置が、増加させた気化量が所定の気化量になると、前記気化器の気化量を該所定の気化量ほどステップ的に減らすとともに、前記ＢＯＧ圧縮機の排出容量を増加させるステップ（Ｓ１４）と、
   を具備することを特徴とする、天然ガス供給方法。
6. 前記所定の気化量が、前記ＢＯＧ圧縮機の排出容量に換算すると、前記所定の排出容量であることを特徴とする、請求項５記載の天然ガス供給方法。
7. 前記気化器からの増加された天然ガスと前記ＢＯＧ圧縮機からの増加されたボイルオフガスとがすべて火力発電所において消費されることを特徴とする、請求項５または６記載の天然ガス供給方法。