JP2014088162A - 発電プラントが搭載された浮遊式構造物及びその配置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】浮遊式構造物の船体内部の一側部に少なくとも１つの発電室を配置し、船体内部の他側部に少なくとも１つの燃料タンクを配置した浮遊式構造物を提供する。
【解決手段】発電室１００と送電施設４００などの発電プラントが搭載された浮遊式構造物Ｆにおいて、浮遊式構造物Ｆの船体内部の一側部に少なくとも１つの発電室１００を配置し、船体内部の他側部に少なくとも１つの燃料タンク２００を配置することで、重量中心を下げて浮遊式構造物Ｆのデッキ上に空間を確保する。また、浮遊式構造物Ｆの両端部にばバラストタンク３００を設け、燃料タンク２００に貯蔵された燃料が消費され、減少する重量にあわせて、それぞれのバラストタンク３００の水位を調節する。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電プラントが搭載された浮遊式構造物及びその配置構造に関し、さらに詳しくは浮遊式構造物の船体内部の一側部に少なくとも１つの発電室を配置して、船体内部の他側部に少なくとも１つの燃料タンクを配置した浮遊式構造物に関する。

天然ガス（ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ）とはメタン（ｍｅｔｈａｎｅ）を主成分とし、少量のエタン（ｅｔｈａｎｅ）、プロパン（ｐｒｏｐａｎｅ）などを含む化石燃料であって、近年、様々な技術分野で低公害エネルギー源として脚光を浴びている。

天然ガスは、ガス状態で運搬されることもあり、液化天然ガス（ＬＮＧ）、即ち、液化された状態でＬＮＧ輸送船に貯蔵されたまま遠くの消費場所に運搬されることもある。液化天然ガスは天然ガスを極低温（約−１６３℃以下）に冷却して得られるもので、ガス状態の天然ガスに比べその体積が約１／６００に減るため、海上を経由した遠距離運搬に非常に適している。

近年、陸地に埋もれたエネルギーの枯渇に伴い、様々な海洋資源の開発が活発になっているが、海上で原油や天然ガスを採掘するための油井及びガス井の確保及び開発も、各国で先を争うように進められている。

そのため、海上でＬＮＧを生産するための設備としてＬＮＧ ＦＰＳＯ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ）やＬＮＧ ＦＳＲＵ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｒｅｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）のような浮遊式海上構造物も多く開発されている。

ＬＮＧは、比較的安価で公害を多く発生させないため、発電燃料に適しているといえる。

従来、ＬＮＧを燃料に使用する発電プラントは、主に陸上、特に原料の需給が容易で用地確保費用が少なくて済む海岸近くに設置されることが一般的であった。

発電プラントを陸上に固定した形態から離れ、プラント用地の購入及び基礎工事の費用を低減しつつ、原料需給が便利な場所や電力供給が必要な場所に適宜に配置して発電できる船舶や海上構造物に発電プラントを搭載する技術が求められる。

そのうちバージ船のような浮遊式海上構造物に発電プラントを設け、海上構造物自体に必要な電気を供給する技術、または海上で多くの電気を生産して陸上に送電する技術に対する要求も高くなっている。

図１には発電プラントを搭載したバージ船１を概略的に示した。バージ船１の船体１１に燃料タンク１３が搭載され、バージ船１のデッキ上に発電プラントの各種設備２０が搭載される形態である。

このように、バージ船のような浮遊式海上構造物に発電プラントを設置する場合、発電及び送電設備はスパークや漏電、短絡などによって火災を引き起こす危険性があるため、浮遊式海上構造物には発電プラント以外にも火災の発生を防止するための種々の安全装置が設置される。

さらに、ＬＮＧ ＦＰＳＯのような原油又はガスをボーリング・生産・精製・貯蔵する浮遊式海上構造物は、爆発性ガスを扱う海上構造物であるため、爆発性ガスの流出事故による海上構造物の火災・爆発の危険性はさらに高くなり、これに対応するための種々の安全設備をさらに備えるべきである。

このように、従来の爆発性ガスや物質を取り扱う浮遊式海上構造物は爆発を防止するための種々の追加設備を必要とし、そのため、浮遊式海上構造物のデッキ上には発電プラントの各種設備に、種々の安全設備まで加えられることになり、他の設備を設置する空間や作業空間がなくなることもある。

また、発電室と送電施設などの発電プラントと、爆発を防止するための追加設備とがいずれも上部（ｔｏｐ ｓｉｄｅ）に搭載されることによって浮遊式海上構造物そのものの荷重が増加し、浮遊式海上構造物の構造に問題が発生する恐れが多く、重量中心が上部に集中することによって浮遊式海上構造物の復原及び均衡維持も困難なものとなり得る。

このような問題があるため、海上構造物に大型の発電プラントを搭載して多くの電力を生産することは困難で、海上構造物自体に必要な電気を供給する程度の小規模発電のみが可能である。

本発明は、このような問題を解決するためのもので、発電室を海上構造物のデッキ下方に配置し、船体内部に発電室と燃料タンクとが海上構造物の内部で均衡をとって配置される浮遊式構造物を提供することで、重量中心を下げ浮遊式構造物のデッキ上に空間を確保することができるようにすることを目的とする。

本発明の一側面によれば、発電用プラントが搭載された浮遊式構造物において、前記浮遊式構造物の船体内部の一側部に配置される少なくとも１つの発電室及び前記船体内部の他側部に配置される少なくとも１つの燃料タンクを含む発電プラントが搭載された浮遊式構造物が提供される。

前記発電室及び前記燃料タンクを前記船体内部に配置することで前記浮遊式構造物の重量中心を下げることができる。

前記浮遊式構造物の両端部にはそれぞれバラストタンクが配置され得る。

前記発電室に設けられる発電機の駆動によって燃料タンクに貯蔵された燃料が消耗されるとともに減少する重量に合わせて前記それぞれのバラストタンクの水位を調節して前記浮遊式構造物の均衡を維持させることができる。

前記発電室上方のデッキ上には前記発電室で生産された電気を前記浮遊式構造物の外部に送電する少なくとも１つの送電塔が設けられ得る。

前記発電室で発電に使用される燃料はＬＮＧである場合がある。

前記浮遊式構造物のデッキ上には前記燃料タンクに貯蔵されたＬＮＧを気化させて前記発電室に発電燃料として供給する気化器が設けられ得る。

前記少なくとも１つの発電室と前記少なくとも１つの燃料タンクとが前記浮遊式構造物の船体内部に占める空間比率は３０：７０乃至５０：５０である場合がある。

前記発電室ではＭＥ−ＧＩエンジンを主エンジンとして発電できる。

本発明の他の側面によれば、発電用プラントが搭載された浮遊式構造物の配置構造において、発電室と燃料タンクとを前記浮遊式構造物のデッキ下方に配置し、前記デッキ下方の一側部に前記発電室を配置して他側部に前記燃料タンクを配置し、前記発電室と前記燃料タンクとの空間比率は３０：７０乃至５０：５０であることを特徴とする発電プラントが搭載された浮遊式構造物の配置構造が提供される。

前記発電室上方のデッキ上には前記発電室で生産された電気を送電する送電塔が設けられ得る。

前記浮遊式構造物の両端部にはそれぞれバラストタンクを配置し、前記発電室に設けられる発電機の駆動によって燃料タンクに貯蔵された燃料が消耗されるとともに減少する重量に合わせて前記それぞれのバラストタンクの水位を調節して前記浮遊式構造物の均衡を維持させることができる。

本発明の発電プラントが搭載された浮遊式構造物は、浮遊式構造物の船体内部の一側部に少なくとも１つの発電室を配置し、船体内部の他側部に少なくとも１つの燃料タンクを配置することで、重量中心を下げて浮遊式構造物のデッキ上に空間を確保することができる。また、浮遊式構造物の両端部にバラストタンクを設け、発電機の駆動によって燃料タンクに貯蔵された燃料が消耗されるとともに減少する重量に合わせてそれぞれのバラストタンクの水位を調節することによって容易に浮遊式構造物の均衡を維持させることができる。

発電プラントを搭載したバージ船を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態による発電用プラントが搭載された浮遊式構造物の側断面を概略的に示す図である。

本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的とを十分に理解するためには本発明の好ましい実施形態を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照すべきである。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳しく説明する。

図２は、本発明の一実施形態による発電プラントが搭載された浮遊式構造物Ｆの側断面を概略的に示す図である。

図２に示すように、本発明の一実施形態による発電プラントが搭載された浮遊式構造物Ｆは、浮遊式構造物Ｆの船体内部の一側部に配置される少なくとも１つの発電室１００と、船体内部の他側部に配置される少なくとも１つの燃料タンク２００とを含む。

本実施形態で浮遊式構造物Ｆとは、海水面に浮遊する浮遊式海洋プラットフォーム（Ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ）を称し、それ自体の内部に推進機を備えるもの、または推進機を有することなく海上でタグボートに引かれる浮遊式海洋プラットフォームのいずれも含み、一例としてバージ船（ｂａｒｇｅ）が挙げられる。

本実施形態は発電室１００及び燃料タンク２００を船体内部に配置することで浮遊式構造物Ｆの重量中心を下げることができる。

発電室１００には主エンジン１１０と発電機などの重い発電設備とが設けられるが、このように重い発電設備をデッキＤ上ではなく船体内部に備えた発電室１００内部に配置することで、浮遊式構造物Ｆの重量中心を船体下部に下げて安全性を高めることができ、船体の均衡維持が容易である。

浮遊式構造物Ｆの両端部に、望ましくは両側の末端にはそれぞれバラストタンク(ｂａｌｌａｓｔ ｔａｎｋ）３００が配置され得る。

発電室１００に設けられる発電機の駆動によって燃料タンク２００に貯蔵された燃料が消耗されるとともに減少する重量に合わせてそれぞれのバラストタンク３００の水位を調節して浮遊式構造物Ｆの均衡を維持させることができる。

例えば、発電室１００側に設けられたバラストタンク３００にはまず海水で満たしておく。その後、燃料タンク２００の燃料を発電室１００に供給して発電しながら減少する燃料の重量に合わせて海水を排出して浮遊式構造物Ｆの均衡を維持する。海水の排出が完了した後は、燃料タンク２００側に設けられたバラストタンク３００に海水を次第に入れながら浮遊式構造物Ｆの均衡を維持する。

燃料タンク２００の重量を考慮して浮遊式構造物Ｆの均衡維持のために、燃料タンク２００側に設けられるバラストタンク３００の容量を発電室１００側に設けられるバラストタンク３００より大きくすることができる。

従来の浮遊式海上構造物や船舶などに設けられるように、船体の側壁と下部のバラストタンク（図示せず）も共に配置され得る。例えば、船体内部で燃料タンク２００外部の側壁と下部にバラストタンク（図示せず）が配置され得る。

発電室１００上方のデッキＤ上には発電室１００で生産された電気を浮遊式構造物Ｆの外部に送電する少なくとも１つの送電塔４００が設けられ得る。

送電塔４００は発電容量を考慮して設けることができ、発電室１００上方のデッキＤ上に設けることで送電塔４００のメインケーブルを発電室１００にダイレクトに連結することができ、生産された電気の送電距離を減らし、浮遊式構造物Ｆに設けられる高圧送電線を最小化できる。

発電室１００で発電に使用される燃料はＬＮＧである場合がある。

浮遊式構造物ＦのデッキＤ上には燃料タンク２００に貯蔵されたＬＮＧを気化させて発電室１００に発電燃料として供給する気化器が設けられ得る。

少なくとも１つの発電室１００と少なくとも１つの燃料タンク２００とが浮遊式構造物Ｆの船体内部に占める空間比率は３０：７０乃至５０：５０である場合があるが、さらに好ましくは、４０：６０である場合がある。

本実施形態において、発電室１００は船体の一側部に配置され、その他側部に燃料タンク２００が配置されるため、発電の進行に連れて燃料タンク２００が軽くなり、船体は傾く。

一般の船舶ではエンジンルームの大きさと荷重が相対的に小さいので、貨物のアンロードによるバラスティング（ｂａｌｌａｓｔｉｎｇ）の問題があまり大きくならない。しかし、本実施形態では、燃料タンク２００と発電室１００との荷重比が、上記の通り発電室１００が非常に大きくて重いため、燃料の使用により船体が急激に傾き、これによるバラスティングの問題が生じる。

本実施形態では、発電室１００の他側に、すなわち、燃料タンク２００側に別のバラストタンク３００が配置されるので、てこの原理により少量のバラスト水でもバラストすることができる。

発電室１００ではＭＥ−ＧＩエンジンを主エンジン１１０として発電できる。

ＭＥ−ＧＩエンジンは、船舶に使用され得るエンジンで、窒素酸化物（ＮＯｘ）と硫酸化物（ＳＯｘ）との排出量を低減するために開発されて使用されているＬＮＧ運搬船の高圧天然ガス噴射エンジンである。ＭＥ−ＧＩエンジンは極低温に耐える貯蔵タンクに ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）を貯蔵して運搬させるＬＮＧ運搬船などのような海上構造物に設置されることができ、天然ガスを燃料として使用することができ、その負荷に応じて約１５０−４００ｂａｒａ（絶対圧力）程度の高圧のガス供給圧力が求められる。

ＭＥ−ＧＩエンジンのような高圧天然ガス噴射エンジンを搭載した海上構造物の場合も、ＬＮＧ貯蔵タンクで発生する蒸発ガス（Ｂｏｉｌ Ｏｆｆ Ｇａｓ；ＢＯＧ）を処理するためには再液状化（Ｒｅｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ）装置が依然として必要である。ＭＥ−ＧＩエンジンは同レベルの出力のディーゼルエンジンに比べ汚染物質の排出量を二酸化炭素は２３％、窒素化合物は８０％、硫化合物は９５％以上低減できる次世代の環境保全的なエンジンとして脚光を浴びている。

本実施形態では浮遊式構造物ＦにこのようなＭＥ−ＧＩエンジンを発電室１００に配置して主エンジン１１０として用いて発電する。発電室１００には電磁気誘導を利用して交流電流を発生させるオルタネータを使用する発電機が主エンジン１１０のシャフト（ｓｈａｆｔ）に設けられ得る。

本発明の他の側面によれば、発電用プラントが搭載された浮遊式構造物Ｆの配置構造において、発電室１００と燃料タンク２００とを浮遊式構造物ＦのデッキＤ下方に配置し、デッキＤ下方の一側部に発電室１００を配置し、他側部に燃料タンク２００を配置し、発電室１００と燃料タンク２００との空間比率は３０：７０乃至５０：５０であることを特徴とする発電プラントが搭載された浮遊式構造物Ｆの配置構造が提供される。

発電室１００上方のデッキＤ上には発電室１００で生産された電気を送電する送電塔４００が設けられ得る。

浮遊式構造物Ｆの両端部にはそれぞれバラストタンク３００を配置し、発電室１００に設けられる発電機の駆動によって燃料タンク２００に貯蔵された燃料が消耗されるとともに減少する重量に合わせてそれぞれのバラストタンク３００の水位を調節して浮遊式構造物Ｆの均衡を維持させることができる。

以上で述べたように、本実施形態による発電プラントが搭載された浮遊式構造物Ｆは船体内部の一側部に少なくとも１つの発電室１００を配置し、船体内部の他側部に少なくとも１つの燃料タンク２００を配置することで、重量中心を下げて浮遊式構造物ＦのデッキＤ上に空間を確保することができる。

また、浮遊式構造物Ｆの両端部にバラストタンク３００を配置し、発電機の駆動によって燃料タンク２００に貯蔵された燃料が消耗されるとともに減少する重量に合わせてそれぞれのバラストタンク３００の水位を調節することによって容易に浮遊式構造物Ｆの均衡を維持させることができる。

発電室１００を船体内部に配置して重量中心を下げることで浮遊式構造物Ｆの構造又は均衡維持に対する恐れなく大型化した発電設備を搭載して大量発電を行うことができる。

また、デッキＤ上に十分な空間が確保されるので、他の設備をデッキＤ上にに配置する時、発電設備と発電に必要な各種配管とによって空間が制約されることなく作業効率性を考慮して配置できる。

また、デッキＤ上に十分な作業空間が確保されることができ、作業者の作業環境が大幅に改善され、これによって作業中に発生する事故の危険を減らすことができることが期待される。

このような本発明は上記実施形態に限られるものでなく、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変形が可能であることは本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者には自明である。したがって、そのような修正例又は変形例は本発明の特許請求の範囲に属するものである。

Ｆ：浮遊式構造物
Ｄ：デッキ
１００：発電室
１１０：主エンジン
２００：燃料タンク
３００：バラストタンク
４００：送電塔

Claims (12)

1. 発電用プラントが搭載された浮遊式構造物において、
   前記浮遊式構造物の船体内部の一側部に配置される少なくとも１つの発電室及び
   前記船体内部の他側部に配置される少なくとも１つの燃料タンクを含む発電プラントが搭載された浮遊式構造物。
2. 前記発電室及び前記燃料タンクを前記船体内部に配置することで前記浮遊式構造物の重量中心を下げることを特徴とする請求項１に記載の発電プラントが搭載された浮遊式構造物。
3. 前記浮遊式構造物の両端部にはそれぞれバラストタンクが配置されることを特徴とする請求項１に記載の発電プラントが搭載された浮遊式構造物。
4. 前記発電室に設けられる発電機の駆動によって燃料タンクに貯蔵された燃料が消耗されるとともに減少する重量に合わせて前記それぞれのバラストタンクの水位を調節して前記浮遊式構造物の均衡を維持させることを特徴とする請求項３に記載の発電プラントが搭載された浮遊式構造物。
5. 前記発電室上方のデッキ上には前記発電室で生産された電気を前記浮遊式構造物の外部に送電する少なくとも１つの送電塔が設けられることを特徴とする請求項１に記載の発電プラントが搭載された浮遊式構造物。
6. 前記発電室で発電に使用される燃料はＬＮＧであることを特徴とする請求項１に記載の発電プラントが搭載された浮遊式構造物。
7. 前記浮遊式構造物のデッキ上には前記燃料タンクに貯蔵されたＬＮＧを気化させて前記発電室に発電燃料として供給する気化器が設けられることを特徴とする請求項６に記載の発電プラントが搭載された浮遊式構造物。
8. 前記少なくとも１つの発電室と前記少なくとも１つの燃料タンクとが前記浮遊式構造物の船体内部に占める空間比率は３０：７０乃至５０：５０であることを特徴とする請求項１に記載の発電プラントが搭載された浮遊式構造物。
9. 前記発電室ではＭＥ−ＧＩエンジンを主エンジンとして発電することを特徴とする請求項１に記載の発電プラントが搭載された浮遊式構造物。
10. 発電用プラントが搭載された浮遊式構造物の配置構造において、
    発電室と燃料タンクとを前記浮遊式構造物のデッキ下方に配置し、前記デッキ下方の一側部に前記発電室を配置し、他側部に前記燃料タンクを配置し、前記発電室と前記燃料タンクとの空間比率は３０：７０乃至５０：５０であることを特徴とする発電プラントが搭載された浮遊式構造物の配置構造。
11. 前記発電室上方のデッキ上には前記発電室で生産された電気を送電する送電塔が設けられることを特徴とする請求項１０に記載の発電プラントが搭載された浮遊式構造物の配置構造。
12. 前記浮遊式構造物の両端部にはそれぞれバラストタンクを配置し、前記発電室に設けられる発電機の駆動によって燃料タンクに貯蔵された燃料が消耗されるとともに減少する重量に合わせて前記それぞれのバラストタンクの水位を調節して前記浮遊式構造物の均衡を維持させることを特徴とする請求項１０に記載の発電プラントが搭載された浮遊式構造物の配置構造。

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