JP2019138329A - 低温液化ガス貯留タンクのbog抑制方法及び装置 - Google Patents
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Description
BOGは可燃性ガスであるため、保安、経済性及び環境に与える影響の観点から大気中への放散は極力避けることが望ましい。
一般的にBOGを処理する方法として、(1)BOG圧縮機を用いて昇圧して送出ガスへ混合する方法と、(2)BOGを再液化して処理する方法とが採用されてきた。
(1)の方法は圧縮機動力が大きいため、(2)の再液化する方法が省エネルギーの面で望ましい。
そこで、払出し量の多い昼間の冷熱を蓄冷しておき、蓄冷した冷熱を夜間に使用してBOGを再液化する技術が、例えば特許文献1、2に開示されている。
また、特許文献2においては、-100℃以下で固液相変化する媒体と、-50〜-100℃で固液相変化する媒体を組み合わせて蓄冷している。
上記の説明は、低温液化ガスとしてLNGを例に挙げて説明したが、同様の課題は、LPG(液化石油ガス)、液化窒素等の他の低温液化ガスやこれを貯留する低温液化ガス貯留タンクについても存在する。
前記低温液化ガス貯留タンク内の低温液化ガスを抜き出して、該抜き出した低温液化ガスを冷却して過冷却低温液化ガスにして前記低温液化ガス貯留タンクの底部に戻すことで過冷却低温液化ガスを前記低温液化ガス貯留タンクの底部に温度成層化して貯留し、
前記低温液化ガス貯留タンク内の底部に貯留されている過冷却低温液化ガスを液面近傍に適宜供給して前記低温液化ガス貯留タンク内の液面の温度を低下させることでBOGの発生を抑制することを特徴とするものである。
前記低温液化ガス貯留タンク内の低温液化ガスを抜き出して該抜き出した低温液化ガスを冷却装置で冷却して過冷却低温液化ガスを生成し、前記低温液化ガス貯留タンクの底部に戻すことで過冷却低温液化ガスを前記低温液化ガス貯留タンクの底部に温度成層化して貯留する低温液化ガス貯留タンク内温度成層化手段と、
前記低温液化ガス貯留タンク内の底部に貯留されている過冷却低温液化ガスを前記低温液化ガス貯留タンク内に貯蔵されている低温液化ガスの液面近傍に供給する過冷却低温液化ガス供給手段とを備えたことを特徴とするものである。
[実施の形態1]
本実施の形態に係るLNGタンクのBOG抑制装置1は、図1に示すように、LNGタンク3内のLNG5を抜き出して過冷却してLNGタンク3の底部に戻すことで過冷却LNG7をLNGタンク3の底部に温度成層化するLNGタンク内温度成層化手段9と、LNGタンク3内の底部に貯留されている過冷却LNG7を液面近傍に供給する過冷却LNG供給手段11とを備えている。
なお、本明細書において過冷却LNG7を供給する場所としての液面近傍は、液面上及び液面下のいずれも含む。
以下、各構成を詳細に説明する。
LNGタンク内温度成層化手段9は、LNGタンク3から抜き出したLNG5を後述の冷凍機15に供給するLNG供給管13と、LNG供給管13から供給されるLNG5を冷却して過冷却LNG7を生成する冷却装置としての冷凍機15と、冷凍機15で過冷却された過冷却LNG7をLNGタンク3の底部に戻す過冷却LNG戻し管17とを備えている。
LNG供給管13は、LNG送出管19から分岐して設けられ、LNG送出ポンプ21によってLNG送出管19に送出されるLNG5の一部を冷凍機15に供給する。
《冷凍機》
冷凍機15は、LNG供給管13によって供給されるLNG5を窒素ガス等の作動媒体で冷却するためのものであり、LNG送出管19を流れるLNG5の冷熱を利用するのが望ましい。これは、LNGを過冷却するための低温を発生させる際に、常温(例えば空気や海水の温度)との間で冷凍機を作動させるよりも、LNG5の温度との間で作動させた方が消費エネルギーが小さくてすむからである。図1は、LNG5の冷熱を利用する場合を示したものであり、LNG供給管13によって供給されるLNG5を窒素ガス等の作動媒体で冷却する第1熱交換器23と、窒素ガス等の作動媒体を、LNG送出管19を流れるLNG5の冷熱によって凝縮するための第2熱交換器25を備えている。
過冷却LNG戻し管17は、冷凍機15で過冷却された過冷却LNG7をLNGタンク3の底部に戻すものである。
過冷却LNG戻し管17の下端部は、LNGタンク3の底部近くまで延出しており、戻される過冷却LNG7はLNGタンク3の底部に温度成層化して貯留される。
間仕切り板27は、LNGタンク3の底面に設置され、その高さはLNGタンク運用上のLNG最低液位以下とする。これは、LNG5が払い出されたときに、間仕切り板27で仕切られた領域の内外で液位差が生じないようにするためである。
過冷却LNG供給手段11は、LNGタンク3内の底部に貯留されている過冷却LNG7を、同じくLNGタンク3内に貯留されているLNG5の液面近傍に供給するものであり、過冷却LNG7を汲み上げる汲み上げポンプ29と、汲み上げポンプ29によって汲み上げられる過冷却LNG7を液面近傍に供給する供給管31と、供給管31に設けられて供給管31を流れる液量を調整する流量制御弁33とを備えている。
汲み上げポンプ29は、LNGタンク3の底部における過冷却LNG7を汲み上げることができれば、その形態は特に限定されない。また、流量制御弁33を設置する代わりに、汲み上げポンプ29の回転数を制御することによって、供給管31を流れる液量を調整してもよい。
払出しLNG量が多い昼間等は、LNG5はLNG送出管19を介してLNGタンク3から送出されると共に、冷凍機15を運転する。
送出されるLNG5は、過冷却LNG7ではなく、過冷却LNG7が貯留される領域の外側の領域に貯留されているLNG5である。
そして、LNG送出管19から送出されるLNG5の一部がLNG供給管13を介して第1熱交換器23に供給される。
LNGは冷却されるほど密度が大きくなるので、過冷却LNG7は過冷却されていないLNG5より密度が大きい。そのため、戻された過冷却LNG7はLNGタンク3の底部に温度成層化して貯留される。すなわち、過冷却LNG7はLNGタンク3の底部近くに下層として、過冷却されていないLNG5は過冷却LNG7層の上方に上層として貯留される。
仮に過冷却LNG7を液面近くに戻すと、LNGタンク内圧がその表面温度の飽和圧力相当まで低下することになり、LNGタンク3の設計下限圧以下(例えば負圧)になってしまいLNGタンク3が破損する危険があるが、本発明ではこのような事態が生じない。
そこで、汲み上げポンプ29を稼動して、LNGタンク3の底部に貯留されている過冷却LNG7を、供給管31を介してLNGタンク内に貯留されているLNGの液面近傍に供給する。これによって、液面温度が低下して、BOGの発生量を抑制でき、LNGタンク3の内圧が低下する。
そこで、万一LNGタンク3内がタンク設計圧力以下となった場合に備えて、LNGタンク気相部にLNG気化ガスや不活性ガスを供給する手段を設けておくとよい。
このような運用によって、タンク内LNGの表面温度および、タンク内LNG全量の平均温度をより低下させることが可能となり、BOG抑制効果を高めることができる。なお、タンク内LNG全量を冷却する手段は、上述したものに限定されない。たとえば、過冷却LNG7をLNGタンク3内の液面近傍に戻すラインを追加してもよい。
この場合、分岐配管35に第2流量制御弁37を設けて、第1熱交換器23に供給する液量と供給管31に供給する液量を、流量制御弁33と第2流量制御弁37で調整するようにすればよい。
本実施の形態に係るLNGタンクのBOG抑制装置39は、図3に示すように、実施の形態1における冷凍機15に代えて蒸発器41を用いるようにしたものである。図3において、図1と同一又は対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
払出されるLNG5の一部はLNG供給管13を介して蒸発器41に供給され、蒸発器41の容器内に噴出される。蒸発器41内部は蒸発ガス戻し管43を介して接続されている圧縮機45によってLNGタンク内圧よりは低圧状態に保たれている。これにより、LNG5は蒸発器41内で蒸発し、蒸発器41内の圧力における飽和温度近くまで温度低下して過冷却LNG7となって、過冷却LNG戻し管17を介してLNGタンク3の底部に戻される。
LNGタンク3には、LNGタンク3内で発生するBOGを排出して、排出されるBOGを再液化するための装置が備えられている場合がある。
そこで、本実施の形態に係るLNGタンクのBOG抑制装置49では、これらの既に備えられている装置を利用するものであり、この装置としては、図5に示すように、タンク内のBOGを排出するBOG排出管51、BOG排出管51に設けられてBOGを圧縮するBOG圧縮機53、LNG送出管19に設けられて圧縮されたBOGを再液化するBOG再液化器55である。なお、図5において、図3と同一又は対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
また、蒸発ガスの再液化についても、BOG再液化器55を利用しているので、蒸発ガスの再液化器47を別途設ける必要がない。なお、BOG再液化器55にも、ミキサー型と熱交換器型のどちらの形態も適用できるのは、再液化器47の場合と同様である。
3 LNGタンク
5 LNG
7 過冷却LNG
9 LNGタンク内温度成層化手段
11 過冷却LNG供給手段
13 LNG供給管
15 冷凍機
17 過冷却LNG戻し管
19 LNG送出管
21 LNG送出ポンプ
23 第1熱交換器
25 第2熱交換器
27 間仕切り板
29 汲み上げポンプ
31 供給管
33 流量制御弁
35 分岐配管
37 第2流量制御弁
39 BOG抑制装置(実施の形態2)
41 蒸発器
43 蒸発ガス戻し管
45 圧縮機
47 再液化器
49 BOG抑制装置(実施の形態3)
51 BOG排出管
53 BOG圧縮機
55 BOG再液化器
Claims (6)
- 低温液化ガスを貯蔵する低温液化ガス貯留タンク内でのBOGの発生を抑制する低温液化ガス貯留タンクのBOG抑制方法であって、
前記低温液化ガス貯留タンク内の低温液化ガスを抜き出して、該抜き出した低温液化ガスを冷却して過冷却低温液化ガスにして前記低温液化ガス貯留タンクの底部に戻すことで過冷却低温液化ガスを前記低温液化ガス貯留タンクの底部に温度成層化して貯留し、
前記低温液化ガス貯留タンク内の底部に貯留されている過冷却低温液化ガスを液面近傍に適宜供給して前記低温液化ガス貯留タンク内の液面の温度を低下させることでBOGの発生を抑制することを特徴とする低温液化ガス貯留タンクのBOG抑制方法。 - 低温液化ガスを貯蔵する低温液化ガス貯留タンク内でのBOGの発生を抑制する低温液化ガス貯留タンクのBOG抑制装置であって、
前記低温液化ガス貯留タンク内の低温液化ガスを抜き出して該抜き出した低温液化ガスを冷却装置で冷却して過冷却低温液化ガスを生成し、前記低温液化ガス貯留タンクの底部に戻すことで過冷却低温液化ガスを前記低温液化ガス貯留タンクの底部に温度成層化して貯留する低温液化ガス貯留タンク内温度成層化手段と、
前記低温液化ガス貯留タンク内の底部に貯留されている過冷却低温液化ガスを前記低温液化ガス貯留タンク内に貯蔵されている低温液化ガスの液面近傍に供給する過冷却低温液化ガス供給手段とを備えたことを特徴とする低温液化ガス貯留タンクのBOG抑制装置。 - 前記低温液化ガス貯留タンクの底部に前記過冷却低温液化ガスを貯留する領域を仕切るための間仕切り板を設けたことを特徴とする請求項2記載の低温液化ガス貯留タンクのBOG抑制装置。
- 前記冷却装置は、低温液化ガス貯留タンクから払い出される低温液化ガスの冷熱を利用して前記抜き出した低温液化ガスを冷却する冷凍機であることを特徴とする請求項2又は3に記載の低温液化ガス貯留タンクのBOG抑制装置。
- 前記冷却装置は、蒸発器と該蒸発器内の蒸発ガスを抜き出して圧縮するコンプレッサを備えてなることを特徴とする請求項2又は3に記載の低温液化ガス貯留タンクのBOG抑制装置。
- 前記コンプレッサは、既設のBOG抜出しラインに設けられているBOG圧縮機であることを特徴とする請求項5記載の低温液化ガス貯留タンクのBOG抑制装置。
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