JP2015175470A - 液化ガス運搬船の再液化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理容量が最適化された液化ガス運搬船用の再液化装置を提供する。
【解決手段】液化ガス運搬船のカーゴタンク１２に積載された液化ガスのボイルオフガスをガスコンプレッサ１４で加圧し、舶用機関へ燃料ガスとして供給する。燃料ガスとして使用されない加圧ボイルオフガスを再液化装置１６で再液化し、セパレータ２０で分離された液体成分をカーゴタンク１２に回収する。再液化装置１６の処理容量を、船速の出現頻度が所定値となる船速での舶用機関の燃料ガス消費量に対応する値に設定する。ガス燃料として使用されないボイルオフガスのうち再液化装置１６で処理できない余剰ボイルオフガスをガス燃焼装置１８で焼却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液化ガスが荷載されるカーゴタンクで発生するボイルオフガス（ＢＯＧ）の再液化を行う再液化装置および同装置を搭載する船舶に関する。

カーゴタンクで発生するボイルオフガス（ＢＯＧ）を船内のガス焚き可能な推進機関、発電機関やボイラの燃料に利用するＬＮＧ運搬船が知られている。このようなＬＮＧ運搬船において、ボイルオフガス発生量が船内の舶用機関の燃料ガス使用量を上回ると、カーゴタンクの保護のために、カーゴタンク内の圧力が規定値以上にならないように、余分なボイルオフガスは、ガス燃焼装置などで焼却処理されるか、コンプレッサや冷媒を用いた再液化装置により再液化されカーゴタンクへ回収される（特許文献１）。

特開２０１０−０２５１５２号公報

再液化装置は、船舶の停泊時なども考慮してカーゴタンクで発生するボイルオフガスの全量を回収できる容量とされる。しかし、カーゴタンクで発生するボイルオフガス全量を再液化するには、多大な電力が必要となり運用コストが増大する。また、このような再液化装置は、大型化し、初期費用も増大する。

本発明は、処理容量が最適化された液化ガス運搬船用の再液化装置を提供することを目的としている。

本発明の液化ガス運搬船の再液化装置は、ボイルオフガスを主機関、発電機関やボイラなどの舶用機関の燃料に使用可能な液化ガス運搬船において余剰ボイルオフガスを再液化する再液化装置であって、再液化装置の処理容量が、液化ガス運搬船の船速の出現頻度に基づいて設定されることを特徴としている。

再液化装置の処理容量は、カーゴタンクで単位時間当たりに発生するボイルオフガスの全量から、出現頻度の累積度数の出現割合が所定値となる船速での液化ガス運搬船における単位時間当たりの舶用機関の燃料ガス消費量を差し引いた値に対応して設定される。また、再液化装置の処理容量および液化ガス運搬船における単位時間当たりの舶用機関の燃料ガス消費量の合計を超える分の余剰ボイルオフガスは、焼却処理される。

本発明の液化ガス運搬船は、上記何れかの再液化装置を備えることを特徴としている。

本発明によれば、処理容量が最適化された液化ガス運搬船用の再液化装置を提供することができる。

本発明の一実施形態であるボイルオフガス回収システムの構成を示すブロック図である。 本実施形態の液化ガス運搬船の液化ガス積載時の船速、単位時間当たりの舶用機関の燃料ガス消費量およびカーゴタンクで単位時間当たりに発生するボイルオフガス量の関係を示すグラフである。 荷載時のＬＮＧ運搬船の予定運航航路における船速の出現頻度分布である。 図３の出現頻度の出現割合を累積した累積度数分布である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、液化ガス運搬船に適用される本発明の一実施形態であるボイルオフガス処理システムの構成を模式的に示すブロック図である。

液化ガス運搬船は例えばＬＮＧ運搬船であり、同船舶に設備されるボイルオフガス処理システム１０では、例えば、カーゴタンク１２で発生する液化ガス（天然ガス）のボイルオフガス（ＢＯＧ）が、ガスコンプレッサ１４に送られ、加圧されて図示しない舶用機関（ボイラ、ディーゼルエンジンなど）へ燃料ガスとして供給される。また、加圧されたボイルオフガスは、再液化装置１６、ガス燃焼装置１８にも供給可能であり、燃料ガスとして使用されないボイルオフガスが、必要に応じて再液化装置１６、あるいは再液化装置１６およびガス燃焼装置１８に供給される。

再液化装置１６では、従来周知のようにガスコンプレッサや冷媒を用いて、ボイルオフガスの再液化処理を行い、セパレータ２０へ送り気液分離を行う。セパレータ２０において分離された液体成分は、カーゴタンク１２へと戻され貨物として回収される。また、セパレータ２０において分離されたガス成分もカーゴタンク１２に戻される。なお、舶用機関へ供給されないボイルオフガスのうち再液化装置１６の処理容量を超える分の余剰ボイルオフガスは、例えばガス燃焼装置１８へ送られ焼却処理される。ここで舶用機関、再液化装置１６、ガス燃焼装置１８へのガス供給量は、それぞれの装置に通じる配管に設けられる流量調整弁２２、２４、２６によって制御される。

次に図２〜図４を参照して、再液化装置１６の処理容量の決定方法、およびボイルオフガス処理システム１０の運航状況に応じた各装置へのボイルオフガス配分方法について説明する。

図２は、本実施形態のボイルオフガス処理システム１０が搭載された液化ガス運搬船の液化ガス積載時の船速、単位時間当たりの舶用機関の燃料ガス消費量、およびカーゴタンクで単位時間当たりに発生するボイルオフガス量の関係を示すグラフであり、横軸は船速、縦軸は単位時間当たりの舶用機関の燃料ガス消費量およびボイルオフガス発生量に対応する。

曲線Ｓは、船速と舶用機関の単位時間当たりの燃料ガス消費量（以下単に燃料ガス消費量と呼ぶ）の関係を示す曲線であり、燃料ガス消費量は推進用の機関の燃料消費量に支配されるため略船速の３乗に比例する。直線Ｌ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＢＯＧ）は、カーゴタンク１２内で単位時間当たりに発生するボイルオフガスの量（以下単にボイルオフガス発生量と呼ぶ）を示す。すなわち、曲線Ｓと直線Ｌの交点Ｐ０に対応する船速Ｖ₀では、舶用機関の燃料ガス消費量とボイルオフガス発生量とが一致し、発生するボイルオフガスを全て舶用機関の燃料として使用でき、再液化装置１６の駆動および余剰ガスの焼却処理は不要となり、最も効率的に全システムを運用できる。

しかし、実際の船速Ｖは船舶の運航状況に応じて変化し、一定ではない。通常のＬＮＧ運搬船では、船速Ｖ₀よりも高い計画船速Ｖ_D（例えば約１９．５ノット）で設計され、船速ＶがＶ₀を超える運転領域では、自然発生するボイルオフガスだけでは燃料ガスが曲線Ｓと直線Ｌの差ΔＱ_Sだけ不足する。そのため、例えばＬＮＧ運搬船では、カーゴタンク１６内の液化ガスの一部を、不足するガス量ΔＱ_S分だけ強制的に気化して舶用機関に供給するか、燃料タンクに貯蔵した別系統の燃料を舶用機関に供給する。

一方、船速Ｖが、Ｖ₀よりも低い運転領域では、直線Ｌと曲線Ｓの差ΔＱ_Rが、燃料ガスとして使用されずに余る。そのため同運転領域では、ボイルオフガスの再液化処理あるいは焼却処理が必要となる。そして、液化ガス運搬船が停泊している場合や港湾内などを低速で航行している場合には、略全てのボイルオフガスが余ることになる。そのため従来では、焼却処分され無駄になるボイルオフガスを減らすため、例えば再液化装置の定格の処理容量を、ボイルオフガス発生量Ｑ_Bを再液化できる能力に設定している。この場合、再液化装置は大型化し、その運転コストも高いものとなる。

一方、特定の航路のＬＮＧ輸送に従事する液化ガス運搬船においては、荷載状態にある液化ガス運搬船が、停泊、あるいは低速で航行している期間は、荷載状態での全運航期間の中において一般にそれほど多くない。また、荷載状態における平均船速は、一般に計画船速Ｖ_Dよりも低く（例えば１４〜１６ノット）、更に船速Ｖ₀よりも低いことも多い。そのため従来の方法で再液化装置の処理容量を設定すると、航路によっては、運転コストの高い再液化装置を、航海中の殆ど期間において運転することになり、運航コストを著しく増大させることとなる。すなわち、航路によっては、ボイルオフガス焼却よる積荷の損失と、再液化装置運転による燃料費の増大が、航海全体でトレードオフの関係になり得る。

そのため、本実施形態では、予め液化ガス運搬船が使用される航路での船速の出現頻度を想定し、これに基づき再液化処理装置の定格処理容量を決定する。図３は、ＬＮＧ運搬船の予定航路における荷載時の船速の出現頻度分布（相対度数分布）の一例であり、横軸は船速［Ｋｔ］、縦軸は出現割合［％］である。また図４は、図３の出現頻度を低速側から積算した累積度数分布（経験的分布関数）であり、横軸は船速［Ｋｔ］、縦軸は累積出現割合［％］である。

本実施形態では、出現頻度の累積度数の出現割合が所定値Ｎとなる船速Ｖ_N（図２参照）を決定し、同船速Ｖ_Nにおける燃料ガス消費量Ｑ_Nをボイルオフガス発生量Ｑ_Bから差し引いた値ΔＱ_Nが、再液化処理装置１６の定格処理容量として設定される。例えば図４の例では、累積度数の出現割合が２０％となる船速１２［Ｋｔ］が、船速Ｖ_Nとして決定する。すなわち、荷載時、同航路においては８０％の割合で液化ガス運搬船がＶ_N、またはＶ_Nよりも高速側の船速域で運航され、再液化装置１６のみで余剰ボイルオフガスの全てを処理可能である。一方、船速Ｖ_Nよりも低速側の船速域で航行するのは２０％の割合であり、このときには、再液化装置１６に加え、ガス燃焼装置１８による焼却処理を必要とする。ここでは、一例として、累積度数の閾値を２０％としたが、船舶の運航形態を考慮して、１０％〜３０％の範囲で決定するのが好ましい。

例えば図２において、液化ガス運搬船が船速Ｖ_Nよりも遅い船速Ｖ_Lで運航されるとき、船速Ｖ_Nにおける燃料ガス消費量Ｑ_Nから船速Ｖ_Lにおける燃料消費量Ｑ_Lを差し引いた量ΔＱ_Gがガス燃焼装置１８において焼却処理される。なお、これらガスの各装置への分配は、流量調整弁２２、２４、２６によって制御される。

以上のように、本実施形態によれば、船速の出現頻度に基づき再液化装置の処理容量が最適化されることで、停泊時または低速時の余剰ボイルオフガスの焼却を行いつつも、再液化装置の初期費用、運転コストを大幅に低減し、全体のコストを削減することができる。また、再液化装置を小型化できるので、よりスペースに余裕ができ、設計の自由度も向上する。

液化ガス運搬船の多くは特定の航路で運航されることが多く、運航距離や航海日数が長くなればなるほど、荷役のために液化ガス運搬船が入港する回数は少なくなる。液化ガス運搬船の入出港に伴う減速の機会が少なく、余剰ボイルオフガスの発生量が少ない船では、よりメリットが享受できる。

１０ ボイルオフガス処理システム
１２ カーゴタンク
１４ ガスコンプレッサ
１６ 再液化装置
１８ ガス燃焼装置
２０ セパレータ
２２、２４、２６ 流量調整弁

Claims (4)

1. ボイルオフガスを舶用機関の燃料に使用可能な液化ガス運搬船において余剰ボイルオフガスを再液化する再液化装置であって、前記再液化装置の処理容量が、前記液化ガス運搬船の船速の出現頻度に基づいて設定されることを特徴とする液化ガス運搬船の再液化装置。
2. 前記処理容量が、カーゴタンクで単位時間当たりに発生するボイルオフガスの全量から、前記出現頻度の累積度数の出現割合が所定値となる船速での前記液化ガス運搬船における単位時間当たりの舶用機関の燃料ガス消費量を差し引いた値に対応して設定されることを特徴とする請求項１に記載の再液化装置。
3. 前記処理容量、および前記液化ガス運搬船における単位時間当たりの舶用機関の燃料ガス消費量の合計を超える分の余剰ボイルオフガスは、焼却処理することを特徴とする請求項１または請求項２の何れか一項に記載の再液化装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の再液化装置を備えることを特徴とする液化ガス運搬船。