JP2016203852A

JP2016203852A - ボイルオフガス利用システム

Info

Publication number: JP2016203852A
Application number: JP2015089370A
Authority: JP
Inventors: 康之辻; Yasuyuki Tsuji; 辻　　康之
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: JP6524485B2

Abstract

【課題】ボイルオフガスを高圧に圧縮して利用する給油式の圧縮機でボイルオフガスに混入した潤滑油によりＬＮＧタンク内の液化天然ガスが汚染されることを防ぐボイルオフガス利用システムを提供する。【解決手段】ＬＮＧ船は、液化天然ガスを貯留するＬＮＧタンク１と、ＬＮＧタンク内で気化したボイルオフガスを燃料として利用する推進用エンジン２と、ボイルオフガスを圧縮して推進用エンジンへ搬送する多段式圧縮機１００とを備え、多段式圧縮機は、ボイルオフガスを圧縮する１又は複数の無給油式圧縮機Ｃ１〜Ｃ４と、無給油式圧縮機により圧縮されたボイルオフガスをさらに圧縮し推進用エンジンへ供給する１又は複数の給油式圧縮機Ｃ５と、無給油式圧縮機と給油式圧縮機との間に設けられ、給油式圧縮機側へ供給された圧縮ガスの無給油式圧縮機側への逆流を防ぐ第１逆止弁ＣＶ１と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、液化天然ガス（ＬＮＧ）を運搬するＬＮＧ船においてボイルオフガスを利用するボイルオフガス利用システムに関する。

ＬＮＧ運搬船においては、液化天然ガスを貯留するＬＮＧタンク内で液化天然ガスが自然に気化したボイルオフガスが発生する。ボイルオフガスをそのままにするとＬＮＧタンクの内圧が上昇するため、ボイルオフガスを利用又は処理することでＬＮＧタンクの内圧の上昇を抑制する必要がある。例えば、ボイルオフガスで蒸気を発生させ、蒸気でタービンを駆動し、タービンでプロペラを回転させることで推進力として利用することや、タービンで発電機を駆動し、電気モータでプロペラを回転させることで推進力として利用することが行われている。

また、ボイルオフガスを圧縮して高圧の流体とし、高圧の流体をディーゼルエンジンの燃焼室に噴射して燃焼させることで低速ディーゼルエンジンを駆動し、低速ディーゼルエンジンでプロペラを回転させることで推進力とすることも試みられている。一方、燃料の需要が低いときには高圧の流体を液化してＬＮＧタンクへ戻すことも行われている。

ボイルオフガスのような低圧の流体を高圧の流体とするために、多段圧縮機を用いてボイルオフガスを圧縮することが行われる。多段圧縮機は、例えば特許文献１に示すように、直列接続された複数の圧縮機からなる。

一般に、圧縮機は、その吐出圧力を一定に保つように制御される。例えば、圧縮機の出口側から入口側へ繋がる配管にスピルバック弁を設けたスピルバック配管を用いて、吐出圧力が基準値よりも高くなったときに圧縮機の出口側から吐出される流体をスピルバック配管により圧縮機の入口側へ戻すことで、吐出圧力を基準値以下に保つことが行われている（例えば、特許文献２）。

特開平８−２１９０８８号公報特開２０１１−２２６４１８号公報

ＬＮＧ運搬船のような船舶では、気象、海流、波や操船に影響されて推進用エンジンの燃料の需要が変動する。このため、ボイルオフガスを圧縮してＬＮＧ船のディーゼルエンジンに用いる場合、需要に応じてボイルオフガスの圧縮量を調整しないと、圧縮したボイルオフガスの圧力が上昇しすぎるおそれがある。また、運用上の要請から、推進用エンジンの燃料をボイルオフガスから重油等の他の燃料に切り替える場合があり、このときはボイルオフガスの需要がゼロとなる。この場合でも、ボイルオフガスの利用を短時間で再開する場合に備えて圧縮機を停止させずに待機することがある。このような場合に対応するために、圧縮したボイルオフガスを上流側に戻すことや、圧縮したボイルオフガスを液化してＬＮＧタンクへ戻すことが考えられる。

潤滑油を用いる給油式の圧縮機で圧縮されたボイルオフガスでは、潤滑油がボイルオフガスに混入するため、給油式の圧縮機で圧縮されたボイルオフガスを上流側に戻すと、潤滑油によってＬＮＧタンク内の液化天然ガスが汚染されるおそれがある。そこで、潤滑油を用いない無給油式の圧縮機でボイルオフガスを圧縮することが考えられる。無給油式の圧縮機では、例えば回転軸と固定部との間にラビリンスシール等の非接触シールを用い、隙間からの流体の逆流量よりも圧縮機の送出量を高めることで、潤滑油なしで圧縮を可能としている。

ところで、近年、低速ディーゼルエンジンの出力を高めるために、燃料を３０ＭＰａ以上の高圧にしてから燃焼室に噴射することが試みられている。しかし、流体を３０ＭＰａ以上の高圧に圧縮することは、無給油式の圧縮機では困難である。給油式の圧縮機を用いる場合、流体を３０ＭＰａ以上の高圧に圧縮することができる。一方、給油式の圧縮機では、上述したようにボイルオフガスに潤滑油が混入するため、圧縮されたボイルオフガスを上流側に戻すと、潤滑油によってＬＮＧタンク内の液化天然ガスが汚染されるおそれがある。上流側で無給油式の圧縮機を用い、下流側で給油式の圧縮機を用いる場合でも、スピルバック配管を用いて給油式の圧縮機の下流側から上流側にボイルオフガスを戻すと、無給油式の圧縮機では僅かに逆流が生じるため、潤滑油によってＬＮＧタンク内の液化天然ガスが汚染される可能性がある。特に、無給油式の圧縮機においてもスピルバック配管を用いて圧縮機の下流側から上流側にボイルオフガスを戻す場合には、ＬＮＧタンク内の液化天然ガスが汚染されるおそれが高まる。

本発明の目的は、給油式の圧縮機でボイルオフガスを高圧に圧縮して利用するとともに、ボイルオフガスに混入した潤滑油によりＬＮＧタンク内の液化天然ガスが汚染されることを防ぐことができるボイルオフガス利用システムを提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、液化天然ガスを運搬するＬＮＧ船におけるボイルオフガス利用システムにおいて、前記ＬＮＧ船は、
液化天然ガスを貯留するＬＮＧタンクと、
前記ＬＮＧタンク内で気化したボイルオフガスを燃料として利用する推進用エンジンと、
前記ボイルオフガスを圧縮して前記推進用エンジンへ搬送する多段式圧縮機とを備え、
前記多段式圧縮機は、
前記ボイルオフガスを圧縮する１又は複数の無給油式圧縮機と、
前記無給油式圧縮機により圧縮されたボイルオフガスをさらに圧縮し前記推進用エンジンへ供給する１又は複数の給油式圧縮機と、
前記無給油式圧縮機と前記給油式圧縮機との間に設けられ、前記給油式圧縮機側へ供給された圧縮ガスの前記無給油式圧縮機側への逆流を防ぐ第１逆止弁と、
を備えることを特徴とする。

前記無給油式圧縮機により圧縮されたボイルオフガスの一部を液化して、前記無給油式圧縮機の下流側かつ前記第１逆止弁の上流側から前記ＬＮＧタンクへ戻す液化装置をさらに備えることが好ましい。

前記給油式圧縮機により圧縮されたボイルオフガスを前記給油式圧縮機の下流側から前記給油式圧縮機の上流側かつ前記第１逆止弁よりも下流側へ戻す第１スピルバック配管をさらに備え、
前記第１スピルバック配管の流量を制御することにより前記推進用エンジンへのボイルオフガスの供給量を制御する、ことが好ましい。

前記ＬＮＧ船は、
少なくとも１つの上流側無給油式圧縮機によりボイルオフガスが圧縮された圧縮ガスを前記第１逆止弁よりも上流から抽気する抽気配管と、
前記抽気配管から供給される圧縮ガスを処理するガス処理システムと、
前記上流側無給油式圧縮機により圧縮された圧縮ガスを前記上流側無給油式圧縮機の出口と前記抽気配管との間から前記上流側無給油式圧縮機の上流側へ戻す第２スピルバック配管と、
をさらに備え、
前記第２スピルバック配管の流量を制御することにより前記ガス処理システムへの圧縮ガスの供給量を制御する、ことが好ましい。

前記ＬＮＧ船は、
ボイルオフガスが圧縮された圧縮ガスを処理するガス処理システムと、
前記給油式圧縮機の下流側から前記ボイルオフガスを前記ガス処理システムが利用できる圧力まで減圧して供給する減圧配管を備え、
前記減圧配管の流量を制御することにより、前記第１逆止弁の下流側の圧力を制御する、ことが好ましい。

前記ＬＮＧ船は、
少なくとも１つの上流側無給油式圧縮機によりボイルオフガスが圧縮された圧縮ガスを前記第１逆止弁よりも上流から抽気する抽気配管と、
前記給油式圧縮機の下流側から前記ボイルオフガスを前記ガス処理システムが利用できる圧力まで減圧して前記抽気配管に供給する減圧配管と備え、
前記抽気配管は、前記減圧配管との接続部よりも上流側に、前記減圧配管側から前記無給油式圧縮機側への前記ボイルオフガスの逆流を防ぐ第２逆止弁を備える、ことが好ましい。

前記抽気配管との分岐部と前記第１逆止弁の上流側との間に少なくとも１つの下流側無給油式圧縮機を有し、
前記下流側圧縮機により圧縮されたボイルオフガスを前記下流側圧縮機の出口側と前記第１逆止弁との間から前記分岐部と前記下流側圧縮機の入口側との間へ戻す第３スピルバック配管をさらに備え、
前記第３スピルバック配管の流量を制御することにより前記第１逆止弁の上流側のボイルオフガスの圧力を制御する、ことが好ましい。

本発明によれば、ボイルオフガスを圧縮する無給油式圧縮機と、無給油式圧縮機により圧縮されたボイルオフガスをさらに圧縮し推進用エンジンへ供給する給油式圧縮機との間に、給油式圧縮機側へ供給された圧縮ガスの無給油式圧縮機側への逆流を防ぐ第１逆止弁が設けられているため、給油式圧縮機を通過して潤滑油が混入したボイルオフガスが無給油式圧縮機側へ戻ることがない。このため、第１逆止弁よりも上流側が潤滑油で汚染されることを防ぐことができる。

本発明の実施形態に係るＬＮＧ船のボイルオフガス利用システムのブロック図である。

以下、本発明の実施形態に係るＬＮＧ船のボイルオフガス利用システムを図１に基づいて説明する。
本実施形態のＬＮＧ船のボイルオフガス利用システムは、液化天然ガスを運搬するＬＮＧ船において、液化天然ガスを貯留するＬＮＧタンク１内で気化したボイルオフガスを推進用エンジン２で利用するのに用いられる。
本実施形態においては、ボイルオフガスを圧縮してＬＮＧタンク１から推進用エンジン２へ搬送する多段式圧縮機１００に、無給油式圧縮機Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、給油式圧縮機Ｃ５、第１逆止弁ＣＶ１、液化装置４０等を備える。

ＬＮＧタンク１には、ＬＮＧ船により運搬される貨物である液化天然ガスが貯留される。ここで、天然ガスは、天然に産する化石燃料である炭化水素ガス、又は、原油精製プラントから生まれるガスであり、メタン、エタン、プロパン等の炭素化合物を含む。液化天然ガスは天然ガスを冷却して液化したものである。なお、図１では球型のタンクが図示されているが、本実施形態はこれに限らず、メンブレン方式のタンクであってもよい。
本明細書において、「ボイルオフガス」は、ＬＮＧタンク１内において気化した天然ガスであり、ＬＮＧタンク１内において気化した天然ガスを圧縮して液化したもの、および、圧縮して超臨界流体となったものを含む。

無給油式圧縮機Ｃ１〜Ｃ４および給油式圧縮機Ｃ５には、例えば、圧縮室内の可動部（プランジャ又はピストン）が直線交番運動をすることによって気体を吸い込み圧縮する、往復圧縮機を用いることができる。無給油式圧縮機Ｃ１〜Ｃ４および給油式圧縮機Ｃ５の可動部はモータＭの動力で回転するクランク軸１９により連動して駆動される。無給油式圧縮機Ｃ１〜Ｃ４および給油式圧縮機Ｃ５において、それぞれ同程度の圧縮率で圧縮されることで、ボイルオフガスは圧縮率の５乗まで圧縮される。例えば、無給油式圧縮機Ｃ１〜Ｃ４および給油式圧縮機Ｃ５のそれぞれにおいて約３．１５倍に圧縮することで、ボイルオフガスは３．１５の５乗の３１０倍まで圧縮される。例えば、無給油式圧縮機Ｃ１の入口側におけるボイルオフガスの圧力が０．１ＭＰａであれば、無給油式圧縮機Ｃ１の出口側の圧力は約０．３２ＭＰａ、無給油式圧縮機Ｃ２の出口側の圧力は約０．９９ＭＰａ、無給油式圧縮機Ｃ３の出口側の圧力は約３．１３ＭＰａ、無給油式圧縮機Ｃ４の出口側の圧力は約９．８５ＭＰａ、給油式圧縮機Ｃ５の出口側の圧力は約３１．０ＭＰａである。

無給油式圧縮機Ｃ１〜Ｃ４および給油式圧縮機Ｃ５の入口側（吸引側）および出口側（吐出側）には、図示しない緩衝タンク（スナッバ）が設けられている。また、無給油式圧縮機Ｃ１〜Ｃ４および給油式圧縮機Ｃ５の出口側（吐出側）には、圧縮されることで温度が上昇したボイルオフガスを冷却する図示しないガスクーラが設けられている。

ＬＮＧタンク１の上端部と無給油式圧縮機Ｃ１の入口側とは、配管１０により接続されている。ＬＮＧタンク１内で発生するボイルオフガスは無給油式圧縮機Ｃ１により吸引され、配管１０を通じてＬＮＧタンク１から送出される。配管１０は後述する抽気配管４１とともに熱交換器４２を通っており、配管１０を通るボイルオフガスは熱交換器４２内で抽気配管４１から放出される熱を吸収する。配管１０には圧力計Ｐ０が設けられている。圧力計Ｐ０は配管１０内のボイルオフガスの圧力を計測し、計測信号を圧力制御部ＰＣ０へ出力する。

無給油式圧縮機Ｃ１の出口側と無給油式圧縮機Ｃ２の入口側とは、配管１１により接続されている。無給油式圧縮機Ｃ１で圧縮されたボイルオフガスは配管１１を通じて無給油式圧縮機Ｃ２により吸引され、さらに圧縮されて配管１２に排出される。配管１０と配管１１とはスピルバック配管２１により接続されている。スピルバック配管２１にはスピルバック弁Ｖ１が設けられており、配管１１内のボイルオフガスの圧力に応じて配管１１側から配管１０側へボイルオフガスが戻される。
配管１１には圧力計Ｐ１が設けられている。圧力計Ｐ１は配管１１内のボイルオフガスの圧力を計測し、計測信号を圧力制御部ＰＣ１へ出力する。圧力制御部ＰＣ１は計測信号に基づきスピルバック弁Ｖ１の開度を調整することで、配管１１内のボイルオフガスの圧力を制御する。

無給油式圧縮機Ｃ２の出口側と無給油式圧縮機Ｃ３の入口側とは、配管１２により接続されている。無給油式圧縮機Ｃ２で圧縮されたボイルオフガスは配管１２を通じて無給油式圧縮機Ｃ３により吸引され、さらに圧縮されて配管１３に排出される。配管１１と配管１２とはスピルバック配管２２により接続されている。スピルバック配管２２にはスピルバック弁Ｖ２が設けられており、配管１２内のボイルオフガスの圧力に応じて配管１２側から配管１１側へボイルオフガスが戻される。
配管１２には圧力計Ｐ２が設けられている。圧力計Ｐ２は配管１２内のボイルオフガスの圧力を計測し、計測信号を圧力制御部ＰＣ２へ出力する。圧力制御部ＰＣ２は計測信号に基づきスピルバック弁Ｖ２の開度を調整することで、配管１２内のボイルオフガスの圧力を制御する。

無給油式圧縮機Ｃ３の出口側と無給油式圧縮機Ｃ４の入口側とは、配管１３により接続されている。無給油式圧縮機Ｃ３で圧縮されたボイルオフガスは配管１３を通じて無給油式圧縮機Ｃ４により吸引され、さらに圧縮されて配管１４に排出される。配管１２と配管１３とはスピルバック配管２３により接続されている。スピルバック配管２３にはスピルバック弁Ｖ３が設けられており、配管１３内のボイルオフガスの圧力に応じて配管１３側から配管１２側へボイルオフガスが戻される。
配管１３には圧力計Ｐ３が設けられている。圧力計Ｐ３は配管１３内のボイルオフガスの圧力を計測し、計測信号を圧力制御部ＰＣ３へ出力する。圧力制御部ＰＣ３は計測信号に基づきスピルバック弁Ｖ３の開度を調整することで、配管１３内のボイルオフガスの圧力を制御する。

無給油式圧縮機Ｃ４の出口側は、配管１４の一端に接続されており、配管１４の他端は逆止弁ＣＶ１の上流側に接続されている。逆止弁ＣＶ１の下流側は配管１５の一端に接続されており、配管１５の他端は給油式圧縮機Ｃ５の入口側に接続されている。無給油式圧縮機Ｃ４で圧縮されたボイルオフガスは配管１４、１５および逆止弁ＣＶ１を通じて給油式圧縮機Ｃ５により吸引され、さらに圧縮されて配管１６に排出される。配管１３と配管１４とはスピルバック配管２４により接続されている。スピルバック配管２４にはスピルバック弁Ｖ４が設けられており、配管１４内のボイルオフガスの圧力に応じて配管１４側から配管１３側へボイルオフガスが戻される。
配管１４には圧力計Ｐ４が設けられている。圧力計Ｐ４は配管１４内のボイルオフガスの圧力を計測し、計測信号を圧力制御部ＰＣ４へ出力する。圧力制御部ＰＣ４は計測信号に基づきスピルバック弁Ｖ４の開度を調整することで、配管１４内のボイルオフガスの圧力を制御する。
なお、無給油式圧縮機Ｃ３、Ｃ４にそれぞれスピルバック配管２３、２４を独立させて設ける代わりに、無給油式圧縮機Ｃ４により圧縮されたボイルオフガスを無給油式圧縮機Ｃ４の出口側から無給油式圧縮機Ｃ３の入口側に戻すスピルバック配管を設けてもよい。

また、配管１４には、液化装置４０が接続されている。液化装置４０は、抽気配管４１、熱交換器４２、ジュール＝トムソン弁（ＪＴ弁）４３、気液分離器４４、配管４５、４６を備える。
抽気配管４１は配管１４に接続されている。抽気配管４１は配管１０とともに熱交換器４２を通っており、抽気配管４１を通るボイルオフガスは熱交換器４２内で抽気配管４１から熱を放出することで冷却される。抽気配管４１はＪＴ弁４３を介して気液分離器４４と接続されている。抽気配管４１を通るボイルオフガスはＪＴ弁４３において圧力差を保ちながら膨張し、気液分離器４４内に流入する。
ＪＴ弁４３はボイルオフガスが通過する多孔質体を有しており、多孔質体の入口側と出口側におけるボイルオフガスの圧力差が維持される。気液分離器４４内にボイルオフガスが流入し、断熱膨張することで冷却されボイルオフガスの一部が液化する。気液分離器４４内に流入したボイルオフガスのうち、気体部分は配管４５により配管１０に供給され、液化した部分は配管４６によりＬＮＧタンク１に戻される。このように液化したボイルオフガスをＬＮＧタンク１に戻すことで、ＬＮＧタンク１内でのボイルオフガスの発生を抑制することができる。

本実施形態においては、無給油式圧縮機Ｃ４により圧縮されたボイルオフガスを、給油式圧縮機Ｃ５よりも上流の逆止弁ＣＶ１よりも上流から抽気配管４１により抽気して気液分離器４４に流入させ、液化してＬＮＧタンク１に戻すため、給油式圧縮機Ｃ５を通過して潤滑油が混入したボイルオフガスをＬＮＧタンク１に戻すことがない。

なお、無給油式圧縮機Ｃ２の出口側と無給油式圧縮機Ｃ３の入口側とを接続する配管１２には、図１に示すように、抽気配管３１が接続されていてもよい。図１においては、抽気配管３１の下流側に逆止弁ＣＶ２が設けられており、逆止弁ＣＶ２の下流側に抽気配管３２が設けられており、抽気配管３２はガス処理システム５に接続されている。無給油式圧縮機Ｃ２で圧縮されたボイルオフガスの一部は抽気配管３１、３２を通じてガス処理システム５に供給される。例えば、ガス処理システム５は、余剰のボイルオフガスを発電に利用する火力発電システムである。例えば、ボイルオフガスの燃焼熱で水蒸気を発生させ、水蒸気で蒸気タービンを回転させ、蒸気タービンにより発電機を駆動してもよい。また、余剰のボイルオフガスを単に燃焼させることで処理してもよい。例えば、ボイルオフガスの燃焼熱で水蒸気を発生させ、発生した水蒸気を復水器において海水で冷却し、液化して循環させることで、燃焼熱を海中に排熱してもよい。

ＬＮＧタンク１内でボイルオフガスが発生することによりＬＮＧタンク１内の圧力が上昇した場合、ボイルオフガスをＬＮＧタンク１より排出することで、ＬＮＧタンク１内の圧力上昇を抑制する必要がある。一方、推進用エンジン２による燃料の需要は、気象、海流、波や操船に影響されるため、ＬＮＧタンク１内から排出されるボイルオフガスの量よりも推進用エンジン２による燃料の需要のほうが低い場合がある。抽気配管３１、３２を通じて、この超過需要分のボイルオフガスをガス処理システム５に供給することで、ＬＮＧタンク１内の圧力上昇を抑制することができる。

抽気配管３２には、後述するように給油式圧縮機Ｃ５の下流側に通じる配管３５と接続されており、給油式圧縮機Ｃ５で圧縮されたボイルオフガスの一部が配管３５を通じて抽気配管３２に流入する。逆止弁ＣＶ２はボイルオフガスの抽気配管３２側から抽気配管３１側への逆流を防止することで、給油式圧縮機Ｃ５を通過し潤滑油が混入したおそれのあるボイルオフガスが抽気配管３２側から抽気配管３１側へ流入することを防ぐ。
抽気配管３２には圧力計Ｐ６が設けられている。圧力計Ｐ６は抽気配管３２内のボイルオフガスの圧力を計測し、計測信号を圧力制御部ＰＣ６へ出力する。

また、抽気配管３２にはバルブＶ６が設けられている。バルブＶ６はバルブ制御部３７により制御される。バルブ制御部３７は圧力制御部ＰＣ０から配管１０内の圧力の情報を取得するとともに、圧力制御部ＰＣ６から抽気配管３２内の圧力の情報を取得し、取得した情報に応じてバルブＶ６の開度を調整することで、ボイルオフガスのガス処理システム５への供給量を制御する。配管１０内の圧力に基づいてバルブＶ６の開度を調整することで、ＬＮＧタンク１内の圧力が上昇しすぎることを防ぐことができる。
また、後述するように抽気配管３２に給油式圧縮機Ｃ５で圧縮されたボイルオフガスの一部が供給されると、抽気配管３２内の圧力が配管１２内の圧力よりも高くなる場合がある。この場合でも、抽気配管３２内の圧力に基づいてバルブＶ６の開度を調整することで、抽気配管３２内の圧力が上昇しすぎることを防ぐことができる。

配管１２に抽気配管３１を接続する場合、スピルバック配管２３は、無給油式圧縮機Ｃ３により圧縮されたボイルオフガスを、無給油式圧縮機Ｃ３の入口側であって、配管１２の抽気配管３１との接続部（抽気箇所）よりも下流側に戻すことが好ましい。抽気箇所をまたぐようにスピルバック配管を設けると、スピルバック配管によって戻されるボイルオフガスの流量に応じて抽気配管３１側へ流れるボイルオフガスの量が変動し、流量の制御が困難となるためである。同様に、無給油式圧縮機Ｃ４により圧縮されたボイルオフガスを無給油式圧縮機Ｃ４の出口側から無給油式圧縮機Ｃ３の入口側に戻すようにスピルバック配管を設ける場合も、無給油式圧縮機Ｃ４により圧縮されたボイルオフガスを抽気箇所よりも下流側に設けることが好ましい。

給油式圧縮機Ｃ５の出口側は、配管１６の一端に接続されており、配管１６の他端は逆止弁ＣＶ３の上流側に接続されている。逆止弁ＣＶ３の下流側は配管１７の一端に接続されており、配管１７の他端は制御弁Ｖ７の上流側に接続されている。制御弁Ｖ７の下流側は配管１８の一端に接続されており、配管１８の他端は推進用エンジン２に接続されている。給油式圧縮機Ｃ５で圧縮されたボイルオフガスは配管１６、１７および逆止弁ＣＶ３を通じて推進用エンジン２に供給される。
配管１５と配管１６とはスピルバック配管２５により接続されている。スピルバック配管２５にはスピルバック弁Ｖ５が設けられており、配管１６内のボイルオフガスの圧力に応じて配管１６側から配管１５側へボイルオフガスが戻される。
また、配管１６には、減圧配管３３の一端が接続され、減圧配管３３の他端はバッファタンク３４の一端に接続されている。減圧配管３３には圧力制御弁Ｖ８が設けられている。

配管１６には圧力計Ｐ５が設けられている。圧力計Ｐ５は配管１６内のボイルオフガスの圧力を計測し、計測信号を圧力制御部ＰＣ５へ出力する。圧力制御部ＰＣ５は計測信号に基づきスピルバック弁Ｖ５および後述する圧力制御弁Ｖ８の開度を調整することで、配管１６内のボイルオフガスの圧力を制御する。すなわち、スピルバック弁Ｖ５の開度を調整することで、給油式圧縮機Ｃ５の下流に供給されるボイルオフガスの量を調整することができる。また、圧力制御弁Ｖ８の開度を調整することで、後述する制御弁Ｖ７の開度の急激な変動に対応して配管１６内のボイルオフガスを減圧配管３３に逃がし、配管１６に作用する衝撃を緩和することができる。例えば、圧力制御部ＰＣ５は、配管１６内のボイルオフガスの圧力が目標値と乖離している場合、その乖離量が一定値以下であればスピルバック弁Ｖ５の開度のみで配管１６内のボイルオフガスの圧力を調整し、乖離量が一定値を超えて配管１６内のボイルオフガスの圧力が上昇したときに圧力制御弁Ｖ８を開くことで、配管１６内のボイルオフガスの圧力が急激に上昇することを防ぐことができる。

バッファタンク３４の他端は配管３５の一端に接続され、配管３５の他端は抽気配管３２に接続されている。圧力制御弁Ｖ８が開かれると、給油式圧縮機Ｃ５で圧縮されたボイルオフガスの一部が、減圧配管３３、圧力制御弁Ｖ８、バッファタンク３４、配管３５、抽気配管３２、バルブＶ６を介してガス処理システム５に供給される。なお、抽気配管３２内の圧力は１ＭＰａ以下である一方、配管１６内の圧力は３０ＭＰａ以上である。このため、減圧配管３３、圧力制御弁Ｖ８、バッファタンク３４、配管３５を通過する過程でボイルオフガスの圧力は抽気配管３２内の圧力まで低減される。例えば、圧力制御弁Ｖ８として複数の弁を用いること、図示しないオリフィスを減圧配管３３や配管３５に設けること等により、ボイルオフガスの圧力が低減される。また、減圧によりボイルオフガスが断熱膨張し温度が低下するため、断熱膨張したボイルオフガスを加熱するヒータを設けてもよい。例えば減圧配管３３や配管３５に空気熱交換式のヒータを設けてもよい。また、バッファタンク３４を設けることで、抽気配管３２内の圧力が急激に上昇することを防ぐことができる。

推進用エンジン２は配管１８から供給されるボイルオフガスを燃焼室で燃焼させて動力を取り出し、主軸３およびプロペラ４を回転させる。推進用エンジン２には、例えば２ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンを用いることができる。主軸３には回転数計Ｎが設けられている。回転数計Ｎは主軸３の回転数を計測し、計測信号をエンジン制御器ＥＣＵに出力する。エンジン制御器ＥＣＵは、プロペラ４の推進力を維持するのに必要な回転数と回転数計Ｎの計測信号とに基づき、制御弁Ｖ７の開度を調整する。具体的には、ＬＮＧ船の操作卓を介して指示される回転数指令値と、回転数計Ｎにより計測される回転数の計測値とが一致するように、指令値よりも計測値が高ければ制御弁Ｖ７の開度を上げ、指令値よりも計測値が低ければ制御弁Ｖ７の開度を下げる。

配管１６内のボイルオフガスの圧力は、制御弁Ｖ７の開度の変動に応じて大きく変動する。例えば、ＬＮＧ船の操作卓から推進用エンジン２の回転数を減少させる操作を行うと、推進用エンジン２の負荷（トルク）が減少し、制御弁Ｖ７は急激に閉塞される。また、推進用エンジン２の燃料をボイルオフガスから重油等の他の燃料に切り替える場合にも、ボイルオフガスの需要がゼロとなるため、制御弁Ｖ７は急激に閉塞される。一方、給油式圧縮機Ｃ５はクランク軸１９によって駆動され、クランク軸１９は無給油式圧縮機Ｃ１〜Ｃ４も駆動しているため、給油式圧縮機Ｃ５による圧縮量を大きく変動させることはできない。
本実施形態においては、スピルバック弁Ｖ５の開度を調整するとともに、圧力制御弁Ｖ８の開度を調整することで、制御弁Ｖ７の開度の変動による配管１６内のボイルオフガスの圧力の変動による衝撃を緩和することができる。

なお、圧力制御弁Ｖ８を閉じるときの配管１６内のボイルオフガスの圧力の目標値からの乖離量を、圧力制御弁Ｖ８を開くときの乖離量よりも小さくしてもよい。これにより、圧力制御弁Ｖ８の開閉動作を安定させることができる。例えば、圧力制御弁Ｖ８を開くときの乖離量を２．０ＭＰａ、圧力制御弁Ｖ８を閉じるときの乖離量を１．５ＭＰａとしてもよい。

また、抽気配管３２内の圧力に基づいてバルブＶ６の開度を調整する代わりに、抽気配管３２に図示しないアキュムレータを設けることで、抽気配管３２内の圧力が上昇しすぎることを防いでもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、無給油式圧縮機Ｃ４と給油式圧縮機Ｃ５との間に逆止弁ＣＶ１が設けられ、給油式圧縮機Ｃ５側へ供給されたボイルオフガスの無給油式圧縮機Ｃ４側への逆流を防ぐため、給油式圧縮機Ｃ５を通過して潤滑油が混入したボイルオフガスが無給油式圧縮機Ｃ４側へ戻ることがない。

このため、無給油式圧縮機Ｃ４により圧縮されたボイルオフガスの一部を液化して、無給油式圧縮機Ｃ４の下流側かつ逆止弁ＣＶ１の上流側からＬＮＧタンク１へ戻す液化装置４０が設けられている場合でも、給油式圧縮機Ｃ５を通過して潤滑油が混入したボイルオフガスがＬＮＧタンク１に戻ることがない。また、潤滑油を用いない無給油式圧縮機Ｃ１〜Ｃ４のうち、最も吐出圧が高圧となる無給油式圧縮機Ｃ４の下流側と、潤滑油を用いる給油式圧縮機Ｃ５の上流側との間に逆止弁ＣＶ１を設け、無給油式圧縮機Ｃ４の下流側かつ逆止弁ＣＶ１の上流側からボイルオフガスをＬＮＧタンク１へ戻すため、ボイルオフガスへの潤滑油の混入を防ぎつつ、ボイルオフガスを高圧に圧縮して液化させることができる。

さらに、給油式圧縮機Ｃ５により圧縮されたボイルオフガスを給油式圧縮機Ｃ５の下流側から給油式圧縮機Ｃ５の上流側かつ逆止弁ＣＶ１よりも下流側へ戻すスピルバック配管２５を備え、スピルバック配管２５の流量を制御するため、給油式圧縮機Ｃ５による圧縮量を大きく変動させることなく、推進用エンジン２へのボイルオフガスの供給量を制御することができる。

また、無給油式圧縮機Ｃ２により圧縮されたボイルオフガスの一部を抽気配管３１により逆止弁ＣＶ１よりも上流から抽気し、抽気配管３１から供給される圧縮ガスをガス処理システム５で利用することで、ＬＮＧタンク１内の圧力上昇を抑制することができる。また、無給油式圧縮機Ｃ２により圧縮された圧縮ガスを無給油式圧縮機Ｃ２の出口と抽気配管３１との間から無給油式圧縮機Ｃ２の上流側へ戻すスピルバック配管２２の流量を制御することにより、ガス処理システム５への圧縮ガスの供給量を制御することができる。

また、給油式圧縮機Ｃ５の下流側からボイルオフガスを減圧してガス処理システム５に供給する減圧配管３３の流量を制御することにより、逆止弁ＣＶ１の下流側の圧力を制御することができる。
また、抽気配管３２の配管３５との接続部よりも上流側に、減圧配管３３側から無給油式圧縮機Ｃ２側へのボイルオフガスの逆流を防ぐ逆止弁ＣＶ２が設けられているため、給油式圧縮機Ｃ５を通過して潤滑油が混入したボイルオフガスが無給油式圧縮機Ｃ２側へ戻ることがない。

また、無給油式圧縮機Ｃ３、Ｃ４にスピルバック配管２３、２４が設けられ、無給油式圧縮機Ｃ３、Ｃ４により圧縮されたボイルオフガスを逆止弁ＣＶ１よりも上流側から配管１２と抽気配管３１との接続部よりも下流側へ戻し、スピルバック配管２３、２４の流量を制御することにより、逆止弁ＣＶ１の上流側のボイルオフガスの圧力を制御することができる。

また、無給油式圧縮機Ｃ１、Ｃ２にそれぞれスピルバック配管２１、２２を別々に設ける代わりに、無給油式圧縮機Ｃ２により圧縮されたボイルオフガスを無給油式圧縮機Ｃ２の下流側から無給油式圧縮機Ｃ１の上流側に戻すスピルバック配管を設け、逆止弁ＣＶ２の上流側の圧力制御をしても良い。同様にスピルバック配管２３、２４を別々に設ける代わりに、無給油式圧縮機Ｃ４の下流側から無給油式圧縮機Ｃ３の上流側へ戻すスピルバック配管を設け、逆止弁ＣＶ１の上流側の圧力制御をしても良い。
しかし配管３１の流量により無給油式圧縮機Ｃ２と無給油式圧縮機Ｃ３のガス通過量は異なるため、配管１２から無給油式圧縮機Ｃ２の上流側へ戻すスピルバック配管と、無給油式圧縮機Ｃ３の下上流から配管１２へ戻すスピルバック配管は省略すると配管１２及び逆止弁ＣＶ２を介して配管３２の圧力が変動し易く不都合である。

なお、上記説明においては、メタン、エタン、プロパン等の炭素化合物を主成分とする天然ガスの運搬船について説明したが、本発明はこれに限らず、常温で気体の燃料を液化した液化ガスの運搬船に本発明を適用することができる。例えば、油田、天然ガス田、製油施設等で生じる副生ガスを精製、液化した液化石油ガス（ＬＰＧ）の運搬船に本発明を適用してもよい。
また、上記説明における温度、圧力は一例であり、本発明はこれに限られるものではない。

１ＬＮＧタンク
２推進用エンジン
３主軸
４プロペラ
５ガス処理システム
１０〜１８、３５、４５、４６配管
１９クランク軸
２１〜２５スピルバック配管
３１、３２、４１抽気配管
３３減圧配管
３４バッファタンク
３７バルブ制御部
４２熱交換器
４３ＪＴ弁
４４気液分離器
１００多段式圧縮機
４０液化装置
Ｃ１〜Ｃ４無給油式圧縮機
Ｃ５給油式圧縮機
ＣＶ１〜ＣＶ３逆止弁
Ｍモータ
Ｎ回転数計
Ｐ０〜Ｐ６圧力計
ＰＣ０〜ＰＣ６圧力制御部
Ｖ１〜Ｖ５スピルバック弁
Ｖ６バルブ
Ｖ７制御弁
Ｖ８圧力制御弁

Claims

液化天然ガスを運搬するＬＮＧ船におけるボイルオフガス利用システムにおいて、前記ＬＮＧ船は、
液化天然ガスを貯留するＬＮＧタンクと、
前記ＬＮＧタンク内で気化したボイルオフガスを燃料として利用する推進用エンジンと、
前記ボイルオフガスを圧縮して前記推進用エンジンへ搬送する多段式圧縮機とを備え、
前記多段式圧縮機は、
前記ボイルオフガスを圧縮する１又は複数の無給油式圧縮機と、
前記無給油式圧縮機により圧縮されたボイルオフガスをさらに圧縮し前記推進用エンジンへ供給する１又は複数の給油式圧縮機と、
前記無給油式圧縮機と前記給油式圧縮機との間に設けられ、前記給油式圧縮機側へ供給された圧縮ガスの前記無給油式圧縮機側への逆流を防ぐ第１逆止弁と、
を備えるＬＮＧ船のボイルオフガス利用システム。
前記無給油式圧縮機により圧縮されたボイルオフガスの一部を液化して、前記無給油式圧縮機の下流側かつ前記第１逆止弁の上流側から前記ＬＮＧタンクへ戻す液化装置をさらに備える請求項１に記載のＬＮＧ船のボイルオフガス利用システム。
前記給油式圧縮機により圧縮されたボイルオフガスを前記給油式圧縮機の下流側から前記給油式圧縮機の上流側かつ前記第１逆止弁よりも下流側へ戻す第１スピルバック配管をさらに備え、
前記第１スピルバック配管の流量を制御することにより前記推進用エンジンへのボイルオフガスの供給量を制御する、請求項１又は２に記載のＬＮＧ船のボイルオフガス利用システム。
前記ＬＮＧ船は、
少なくとも１つの上流側無給油式圧縮機によりボイルオフガスが圧縮された圧縮ガスを前記第１逆止弁よりも上流から抽気する抽気配管と、
前記抽気配管から供給される圧縮ガスを処理するガス処理システムと、
前記上流側無給油式圧縮機により圧縮された圧縮ガスを前記上流側無給油式圧縮機の出口と前記抽気配管との間から前記上流側無給油式圧縮機の上流側へ戻す第２スピルバック配管と、
をさらに備え、
前記第２スピルバック配管の流量を制御することにより前記ガス処理システムへの圧縮ガスの供給量を制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のボイルオフガス利用システム。
前記ＬＮＧ船は、
ボイルオフガスが圧縮された圧縮ガスを処理するガス処理システムと、
前記給油式圧縮機の下流側から前記ボイルオフガスを前記ガス処理システムが利用できる圧力まで減圧して供給する減圧配管を備え、
前記減圧配管の流量を制御することにより、前記第１逆止弁の下流側の圧力を制御する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のボイルオフガス利用システム。
前記ＬＮＧ船は、
少なくとも１つの上流側無給油式圧縮機によりボイルオフガスが圧縮された圧縮ガスを前記第１逆止弁よりも上流から抽気する抽気配管と、
前記給油式圧縮機の下流側から前記ボイルオフガスを前記ガス処理システムが利用できる圧力まで減圧して前記抽気配管に供給する減圧配管と備え、
前記抽気配管は、前記減圧配管との接続部よりも上流側に、前記減圧配管側から前記無給油式圧縮機側への前記ボイルオフガスの逆流を防ぐ第２逆止弁を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のボイルオフガス利用システム。
前記抽気配管との分岐部と前記第１逆止弁の上流側との間に少なくとも１つの下流側無給油式圧縮機を有し、
前記下流側圧縮機により圧縮されたボイルオフガスを前記下流側圧縮機の出口側と前記第１逆止弁との間から前記分岐部と前記下流側圧縮機の入口側との間へ戻す第３スピルバック配管をさらに備え、
前記第３スピルバック配管の流量を制御することにより前記第１逆止弁の上流側のボイルオフガスの圧力を制御する、請求項４又は６に記載のＬＮＧ船のボイルオフガス利用システム。