JP2018066312A - 燃料ガス供給装置および船舶ならびに燃料ガス供給方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温水とLNGとを熱交換させる蒸発器5を備えている。蒸発器5は、LNGが内部を流れる伝熱管47と、伝熱管47を収容する容器本体5aとを備えている。容器本体5aには、伝熱管47の全体が温水で満たされるように温水を供給する水入口45と、伝熱管47よりも下方に位置する水出口であるスリット51aが設けられている。水入口45からの水の供給が停止した場合に、容器本体5a内に空気を導入することができる大気開放弁43が設けられている。
【選択図】図3
Description
すなわち、本発明にかかる燃料ガス供給装置は、所定圧力まで圧縮された高圧液化天然ガスを加熱する加熱手段を有し、前記加熱手段によってガス化された高圧圧縮天然ガスをガス焚きディーゼル機関に供給する燃料ガス供給装置において、前記加熱手段は、水と前記高圧液化天然ガスとを熱交換させる熱交換器を備え、該熱交換器は、前記高圧液化天然ガスが内部を流れる伝熱管と、該伝熱管を収容する容器本体とを備え、前記容器本体には、前記伝熱管の全体が水で満たされるように水を供給する水入口と、前記伝熱管よりも下方に位置する水出口が設けられ、前記水入口からの水の供給が停止した場合に、前記容器本体内に気体を導入することができる気体導入手段が設けられていることを特徴とする。
ところが、何らかの理由で水入口からの水供給が停止した場合には、伝熱管周りで水が滞留することになり氷結するおそれがある。
そこで、本発明では、水入口からの水の供給が停止した場合に、気体導入手段によって容器本体内に気体を導入することで、水を下方の水出口から排出し、伝熱管周りに水が留まらないこととする。これにより、氷結を防止することができる。
加熱媒体としての水は、清水を用いるのが好ましく、また常温の水を用いるよりも温水を用いた方が好ましい。
加圧ガスとしては、船舶の場合には船内雑用空気を用いるのが常套手段である。
ところが、何らかの理由で水入口からの水供給が停止した場合には、伝熱管周りで水が滞留することになり氷結するおそれがある。
そこで、本発明では、水入口からの水の供給が停止した場合に、容器本体内に気体を導入することで、水を下方の水出口から排出し、伝熱管周りに水が留まらないこととした。これにより、氷結を防止することができる。
[第1実施形態]
本実施形態では、LPG運搬船(船舶)に搭載される燃料ガス供給装置について説明する。このLPG運搬船の推進用主機としては、ガス焚きディーゼル機関(以下「エンジン」という。)が用いられている。エンジンに供給される高圧CNGは、常温(30〜50℃)でかつ、ディーゼル機関の負荷にあわせて150以上300bar以下(最大で500bar以上になることも計画されている)の範囲に圧力調整される。本実施形態の燃料ガス供給装置は、約−160℃とされたLNGを液相状態で例えば150bar以上、好ましくは300bar以上の高圧まで加圧して高圧LNG(高圧液化天然ガス)とした後に、これを常温まで加熱して高圧CNG(高圧圧縮天然ガス)を生成するものである。
燃焼炉には、LNGタンク1からのBOG、LNGポンプ3から発生するガス、ガスボトル9、及び圧力調整弁7の下流から導かれるガスが供給されるようになっている。これらのガスを燃焼炉で燃焼させることによって、蒸発器5で用いる温水が製造されるようになっている。なお、ガスボトル9は、差圧制御弁11と組み合わせることで、蒸発器5によってガス化された高圧CNGの脈動を吸収するために用いられる。
蒸発器5によってガス化された高圧CNGは、圧力調整弁7を介して、ガス焚きディーゼル機関とされたエンジンへと供給される。
蒸発器5の下方から、LNGポンプ3(図1参照)にて昇圧した後の高圧LNGがLNG導入配管12aを介して供給され、蒸発器5の上方から、ガス化後の高圧CNGがCNG吐出配管12bを介して吐出されるようになっている。CNG吐出配管12bには、図1にて説明した圧力調整弁7が設けられている。
水槽13内には、底部に立設された複数の壁部15が設けられており、これら壁部15によって水槽13内に流路が形成されている。図2において右側における第1流路17aと中央における第2流路17bとが堰として機能する第1壁部15aによって仕切られており、これら第1流路17aと第2流路17bは壁部15aの上方にて連通している。すなわち、第1流路17aに供給された温水の水位が上昇して堰15aの高さを超えた場合に第2流路17bへ温水が流れ込むようになっている。中央の第2流路17bと左側における第3流路17cとが第2壁部15bによって仕切られており、これら第2流路17bと第3流路17cは紙面垂直方向における水槽13の端部(図示せず)にて接続されている。
なお、壁部15の数および流路17の数については、本実施形態に限定されるものではなく任意に決定することができる。
温水供給配管37を介して蒸発器5へと導かれた温水は、蒸発器5内の伝熱管47(図3参照)の全体が温水で満たされるように供給される。
蒸発器5にてLNGを加熱した後の温水は、下方から流出し、図2に示すように第2流路17bへと流下する。
容器本体5aは、その長手方向軸線を鉛直方向に向けた状態で立設された筒形状とされている。容器本体5aの上端は蓋部49によって閉じられている。蓋部49には、上述した大気開放弁43が接続される弁接続部49aと、CNG吐出配管12bが接続されるフランジ部49bとが設けられている。
容器本体5aの下方でかつ伝熱管47よりも下方には、仕切板51が設けられている。仕切板51は、伝熱管47の下方に接続されたLNG入口配管53をガイドするようになっている。また、仕切板51には、伝熱管47にてLNGを加熱した後の温水を下方に流出させるスリット(水出口)51aが設けられている。このスリット51aを介して、矢印Aで示すように、仕切板51の上方の温水が下方の水槽13内へと排出される。LNGを加熱する通常運転時には、仕切板51から上方の空間が温水で充満するようになっている。すなわち、容器本体5a内部の温水の水位は蓋部49まで到達するようになっている。ただし、温水の水位は蓋部49よりも下方であっても、伝熱管47の上方まで温水が覆う程度の水位であれば許容することができる。
なお、スリット51aの大きさ及び形状については、特に限定されるものではなく、大きな圧力損失を伴わずに温水が下方に流れる程度の大きさ及び形状であれば良い。また、温水入口45からの温水の供給が停止した場合に、伝熱管47周りに温水が滞留して氷結する前に温水を伝熱管47周りから排出できる程度の大きさ及び形状とされる。
LNGタンク1から導かれたLNGはLNGポンプ3にて150bar以上まで圧縮され、蒸発器5へと送られる。蒸発器5へと送られた高圧LNGは、図3に示すように、蒸発器5の容器本体5aの下方から導かれ、伝熱管47へと到達する。伝熱管47の周囲は、温水供給配管37を介して温水入口45から導かれた温水によって満たされている。温水は、上方から下方へと流れ、仕切板51に形成されたスリット51aから下方の水槽13へと流出する。伝熱管47内を流れる高圧LNGは、下方から上方に流れるに従い温水によって加熱され、蒸発してガス化され高圧CNGとなる。ガス化された高圧CNGは、CNG吐出配管12bを通り、圧力調整弁7(図1及び図2参照)によって所望圧力に調整された後に、エンジンへと供給される。
また、第2流路17bには、第2温水抽出配管33が接続されており、第1流路17aの温水を供給することによって、第2流路17bでも温度調節できるようになっている。
ところが、何らかの理由で水入口45からの水供給が停止した場合には、伝熱管47周りで水が滞留することになり氷結するおそれがある。
このような場合には、図示しない制御部にて第3循環水ポンプ39の停止信号や、流量計41にて所望値以下の流量とされた信号を得て、水入口45からの水の供給が停止したと判断し、大気開放弁43を開として容器本体5a内に気体を導入する。これにより、空気が容器本体5aの上部に供給されることで、温水を下方のスリット51aから排出し、伝熱管47周りに水が留まらないこととした。これにより、氷結を防止することができる。
次に、図4を用いて、本発明の第2実施形態にかかる燃料ガス供給装置について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して、水槽13を蒸発器5とは別の場所に配置した点と、水槽13が蒸発器5よりも高い位置に配置されている点が主として相違する。したがって、第1実施形態を共通する構成については同一符号を付しその説明を省略する。
図4において、安全区画Sは2点鎖線で示された範囲となっている。すなわち、安全区画S内には、水槽13、温水を蒸発器5に供給する第3循環水ポンプ39が配置されている。第3循環ポンプ39が配置された温水供給配管37には、第1実施形態と異なり蒸気によって温水を加温する熱交換器60が設けられている。
水槽13内には、第1実施形態と異なり、蒸気加熱器70と、清水冷却器72とが設けられている。蒸気加熱器70には、燃焼炉等で得られた蒸気が蒸気供給配管74から導かれ、水槽13内の温水を加熱するようになっている。清水冷却器72には、船内の清水製造装置から導かれた清水が清水供給配管76から導かれ、水槽13内の温水を冷却するようになっている。これら蒸気加熱器70及び清水冷却器72によって、水槽13内の温水温度が調整される。
蒸発器5の上部には、第1実施形態の大気開放弁43(図2及び図3参照)に代えて、空気バルブ80が設けられている。この空気バルブ80を介して圧縮空気(加圧ガス)が蒸発器5の上部へと供給されるようになっている。圧縮空気としては、船内雑用空気を用いることができる。空気バルブ80の動作は、図示しない制御部によって制御される。具体的には、制御部は、第3循環水ポンプ39の停止等により温水供給が停止したと判断すると、空気バルブ80を開として圧縮空気を蒸発器5の容器本体内に供給する。そして、温水の液面が下がり液面スイッチ78によって温水の液面が低下したと判断すると、空気バルブ80を閉として圧縮空気の供給を停止する。
本実施形態では、水槽13が蒸発器5よりも高い位置に配置されているので、蒸発器5への温水供給が停止した場合に、単に外部の大気を容器本体内に導入してもヘッド差がないので内部の温水が下方に流出しない。そこで、蒸発器5の容器本体内に圧縮空気を導入することとした。これにより、温水供給が停止した場合に、容器本体内の温水が圧縮空気によって押し出され、確実に容器本体内の温水を排出することができる。
3 LNGポンプ
5 蒸発器(加熱手段,熱交換器)
7 圧力調整弁
9 ガスボトル
11 差圧制御弁
12a LNG導入配管
12b CNG吐出配管
13 水槽(水供給源)
15 壁部
15a 第1壁部
15b 第2壁部
17a 第1流路
17b 第2流路
17c 第3流路
19 温水導入配管
21 温水返送配管
23 第1循環水ポンプ
25 冷却塔
27 温水抽出主配管
28 第2循環水ポンプ
29 三方弁
31 第1温水抽出配管
33 第2温水抽出配管
35 冷却塔出口配管
37 温水供給配管
39 第3循環水ポンプ(水ポンプ)
41 流量計
43 大気開放弁(気体導入手段)
45 温水入口(水入口)
47 伝熱管
49 蓋部
49a 弁接続部
49b フランジ部
51 仕切板
51a スリット(水出口)
53 LNG入口配管
60 熱交換器
62 サクションドラム
64 油圧発生ユニット
66 温水式熱回収配管
68 温水式熱回収ポンプ
70 蒸気加熱器
72 清水冷却器
74 蒸気供給配管
76 清水供給配管
78 液面スイッチ
80 空気バルブ
Claims (6)
- 所定圧力まで圧縮された高圧液化天然ガスを加熱する加熱手段を有し、
前記加熱手段によってガス化された高圧圧縮天然ガスをガス焚きディーゼル機関に供給する燃料ガス供給装置において、
前記加熱手段は、水と前記高圧液化天然ガスとを熱交換させる熱交換器を備え、
該熱交換器は、前記高圧液化天然ガスが内部を流れる伝熱管と、該伝熱管を収容する容器本体と、を備え、
前記容器本体には、前記伝熱管の全体が水で満たされるように水を供給する水入口と、前記伝熱管よりも下方に位置する水出口が設けられ、
前記水入口からの水の供給が停止した場合に、前記容器本体内に気体を導入することができる気体導入手段が設けられていることを特徴とする燃料ガス供給装置。 - 前記水入口に水を供給する水供給源が前記伝熱管よりも下方に設けられ、
前記気体導入手段は、前記容器本体の外部の大気を導入することを特徴とする請求項1に記載の燃料ガス供給装置。 - 前記水入口に水を供給する水供給源が前記伝熱管よりも上方に設けられ、
前記気体導入手段は、加圧ガスを導入することを特徴とする請求項1に記載の燃料ガス供給装置。 - 前記水出口から排出された水を回収する水槽と、
該水槽内の水を前記水入口へと供給するための水ポンプと、
を備え、
前記水ポンプは、船舶の安全区画に設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の燃料ガス供給装置。 - 推進用主機とされたガス炊きディーゼル機関と、
請求項1から4のいずれかに記載の燃料ガス供給装置と、
を備えていることを特徴とする船舶。 - 所定圧力まで圧縮された高圧液化天然ガスを加熱する加熱手段を有し、
前記加熱手段によってガス化された高圧圧縮天然ガスをガス焚きディーゼル機関に供給する燃料ガス供給方法において、
前記加熱手段は、水と前記高圧液化天然ガスとを熱交換させる熱交換器を備え、
該熱交換器は、前記高圧液化天然ガスが内部を流れる伝熱管と、該伝熱管を収容する容器本体と、を備え、
前記容器本体には、前記伝熱管の全体が水で満たされるように水を供給する水入口と、前記伝熱管よりも下方に位置する水出口が設けられ、
前記水入口からの水の供給が停止した場合に、前記容器本体内に気体を導入することを特徴とする燃料ガス供給方法。
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