JP2020148211A - Lng cold recovery system - Google Patents

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章 大塩
Akira Oshio
章 大塩
智彦 長濱
Tomohiko Nagahama
智彦 長濱
仁 塚田
Hitoshi Tsukada
仁 塚田
直也 宮上
Naoya Miyagami
直也 宮上
美和子 藤田
Miwako Fujita
美和子 藤田
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Chubu Electric Power Co Inc
Shinko Engineering and Maintenance Co Ltd
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Shinko Engineering and Maintenance Co Ltd
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Abstract

To provide an LNG cold recovery system that can be applied to an existing LNG satellite, and can recover a large amount of cold of LNG with a simple structure and without depending on other systems.SOLUTION: An LNG cold recovery system comprises: a first pipeline temperature sensor 16 for measuring temperature of LNG inside a first pipeline 14; an LNG storage tank put-out isolation valve 18; a second pipeline 22 connecting an LNG vaporizer 20; a third pipeline 24 connecting the LNG vaporizer 20 and the first pipeline 14; a fourth pipeline 28 connecting the LNG vaporizer 20 and a cascade capacitor 26; a fifth pipeline 32 connecting the cascade capacitor 26 and a refrigerant circulation pump 30; a sixth pipeline 34 connecting the refrigerant circulation pump 30 and the LNG vaporizer 20; and a control unit 44 for controlling an opening degree of the LNG storage tank put-out isolation valve 18 and activation of the refrigerant circulation pump 30 from measured values of the first pipeline temperature sensor 16 and the sixth pipeline temperature sensor 36.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、LNG(液化天然ガス)からNG(天然ガス)を生成する際に排出される冷熱を回収するLNG冷熱回収システムに関するものである。 The present invention relates to an LNG cold heat recovery system that recovers cold heat discharged when NG (natural gas) is generated from LNG (liquefied natural gas).

NGは常温では気体であり、生産地と消費地がパイプラインで輸送できないような遠隔地にある場合には、−162℃程度まで冷却し、液化することでLNGを生成し、体積を約600分の1にまで減容して大型の専用運搬船で運搬することが一般的である。 NG is a gas at room temperature, and when the production area and consumption area are in remote areas where it cannot be transported by pipeline, it is cooled to about -162 ° C and liquefied to generate LNG, and the volume is about 600. It is common to reduce the volume to one-third and transport it by a large dedicated carrier.

このLNGは専用運搬船で消費地まで運搬され、その後LNGタンクに移され、需要に応じてNGに戻された後、発電プラントやボイラー等で消費される。 This LNG is transported to the consumption area by a dedicated carrier, then transferred to an LNG tank, returned to NG according to demand, and then consumed in a power plant, a boiler, or the like.

またLNGタンクに貯蔵されたLNGの一部は、LNGの状態のままでLNGローリーに移し替えられ各地の工場等のLNG需要家に送られる。 In addition, a part of LNG stored in the LNG tank is transferred to the LNG lorry in the state of LNG and sent to LNG consumers such as factories in various places.

LNGローリーで輸送されたLNGは、一般的にはLNG需要家の敷地内あるいは近隣にあるLNGサテライト基地と呼ばれる設備に一時貯蔵され、需要に応じて順次LNGから気体であるNGを生成して消費される。 LNG transported by LNG lorry is generally temporarily stored in a facility called an LNG satellite base on or near the premises of LNG consumers, and sequentially generates and consumes gas NG from LNG according to demand. Will be done.

この低温液化流体であるLNGを、気体であるNGにするには空気加温式の気化器や、温水、スチームといった熱源を使用する気化器が用いられる場合が多い。 In order to convert LNG, which is a low-temperature liquefied fluid, into NG, which is a gas, an air-heated vaporizer or a vaporizer that uses a heat source such as hot water or steam is often used.

しかし気化器を持つLNG需要家の中にはビルや工場の空調、工場の冷却プロセスなどのシステムに冷熱を必要とする場合もある。 However, some LNG consumers with carburetors may require cold heat for systems such as air conditioning in buildings and factories, and cooling processes in factories.

LNGの冷熱を、冷熱を必要とする他のシステムに使用することができれば、NG生成のために燃料として消費されているエネルギーの削減と同時に他のシステム用の冷熱製造エネルギーの削減という二つの省エネルギーを同時に実現することができる。 If the cold heat of LNG can be used for other systems that require cold heat, there are two energy savings: reduction of energy consumed as fuel for NG generation and reduction of cold production energy for other systems. Can be realized at the same time.

そのため特許文献1にあるように低温液化ガスの冷熱を回収し、冷熱利用設備で利用するための低温液化ガス気化装置およびその運転方法が提案されている。 Therefore, as described in Patent Document 1, a low-temperature liquefied gas vaporizer and an operation method thereof for recovering the cold heat of the low-temperature liquefied gas and using it in a cold heat utilization facility have been proposed.

特開2004−324761号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-324716

しかし特許文献1にある低温液化ガス気化装置およびその運転方法では、低温液化ガスから気体を生成するための熱媒体として主に水の使用を想定しているため、水と常温程度まで加熱が必要な気体とは温度差が小さく熱交換器が大型化してしまうこと、また既存の気化装置とは構成が全く異なるため新規に気化装置を建設する必要があり二重投資になるのでコストが嵩むという課題がある。 However, since the low-temperature liquefied gas vaporizer and its operating method described in Patent Document 1 mainly assume the use of water as a heat medium for generating a gas from the low-temperature liquefied gas, it is necessary to heat it to about room temperature with water. It is said that the temperature difference is small and the heat exchanger becomes large compared to the gas, and the configuration is completely different from the existing vaporizer, so it is necessary to construct a new vaporizer and it is a double investment, so the cost increases. There are challenges.

本発明では上記の課題に鑑み、装置が小型でかつ、既存の気化器があってもそのまま活用できるLNG冷熱回収システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an LNG cold heat recovery system in which the apparatus is small and can be used as it is even if there is an existing vaporizer.

(1) 本発明に係るLNG冷熱回収システムは、天然ガスを冷却して生成されたLNGの冷熱を回収するLNG冷熱回収システムにおいて、LNGが流れる第一配管と、前記第一配管の配管内部流体温度を計測するために設置された第一配管温度センサと、前記第一配管上であって前記第一配管温度センサより下流側に設置されたLNG貯槽払出遮断弁と、前記第一配管上であって前記LNG貯槽払出遮断弁の上流側で分岐し、前記第一配管とLNG蒸発器を接続する第二配管と、前記第一配管上であって前記LNG貯槽払出遮断弁の下流側で前記LNG蒸発器と前記第一配管とを接続する第三配管と、前記LNG蒸発器とカスケードコンデンサを接続し冷媒を移送する第四配管と、前記カスケードコンデンサと冷媒循環ポンプの吸込み側を接続する第五配管と、前記冷媒循環ポンプの吐出側と前記LNG蒸発器を接続する第六配管と、前記第六配管内部の流体温度を計測するために前記第六配管に設置された第六配管温度センサから構成され、前記第一配管温度センサ、前記第六配管温度センサの計測値を基にして前記LNG貯槽払出遮断弁の開度制御と前記冷媒循環ポンプの起動を制御する制御部を備えることを特徴とする。 (1) The LNG cold heat recovery system according to the present invention is an LNG cold heat recovery system that recovers the cold heat of LNG generated by cooling natural gas, the first pipe through which LNG flows and the fluid inside the pipe of the first pipe. On the first pipe temperature sensor installed for measuring the temperature, the LNG storage tank discharge shutoff valve installed on the first pipe and downstream of the first pipe temperature sensor, and on the first pipe. There is a second pipe that branches on the upstream side of the LNG storage tank discharge shutoff valve and connects the first pipe and the LNG evaporator, and the first pipe on the downstream side of the LNG storage tank discharge shutoff valve. A third pipe connecting the LNG evaporator and the first pipe, a fourth pipe connecting the LNG evaporator and a cascade condenser to transfer a fluid, and a third pipe connecting the cascade condenser and a suction side of a fluid circulation pump. The fifth pipe, the sixth pipe connecting the discharge side of the refrigerant circulation pump and the LNG evaporator, and the sixth pipe temperature sensor installed in the sixth pipe to measure the fluid temperature inside the sixth pipe. It is provided with a control unit for controlling the opening degree of the LNG storage tank discharge shutoff valve and the start of the fluid circulation pump based on the measured values of the first pipe temperature sensor and the sixth pipe temperature sensor. It is a feature.

(2) また本発明に係るLNG冷熱回収システムは、(1)に記載のLNG冷熱回収システムにおいて、前記制御部は、前記第一配管温度センサで計測された温度が予め設定した温度以下となった場合に前記冷媒循環ポンプを起動し、前記第六配管温度センサで計測した温度が予め設定した温度以下になるまで前記LNG貯槽払出遮断弁を徐々に閉める制御を行うことを特徴とする。 (2) Further, in the LNG cold heat recovery system according to the present invention, in the LNG cold heat recovery system according to (1), the temperature measured by the first pipe temperature sensor of the control unit is equal to or lower than a preset temperature. In such a case, the refrigerant circulation pump is started, and the control is performed to gradually close the LNG storage tank discharge shutoff valve until the temperature measured by the sixth pipe temperature sensor becomes equal to or lower than a preset temperature.

(3) また本発明に係るLNG冷熱回収システムは、(1)または(2)に記載のLNG冷熱回収システムにおいて、前記制御部は前記第六配管温度センサで計測された温度が予め設定された温度を下回った場合、前記LNG貯槽払出遮断弁を徐々に開ける制御を行うことを特徴とする。 (3) Further, in the LNG cold heat recovery system according to the present invention, in the LNG cold heat recovery system according to (1) or (2), the temperature measured by the sixth pipe temperature sensor is preset in the control unit. When the temperature falls below the temperature, the LNG storage tank discharge shutoff valve is gradually opened.

(4) また本発明に係るLNG冷熱回収システムは、(1)から(3)のいずれかに記載のLNG冷熱回収システムにおいて、前記LNG蒸発器のLNG側出口部に設置され、前記LNG蒸発器内部の温度を計測し前記制御部に伝送するLNG蒸発器温度センサと、前記第四配管上に設置され配管内部流体温度を計測し前記制御部に伝送する第四配管温度センサと、を備え、前記制御部は前記LNG蒸発器温度センサで計測された温度が予め設定された温度より高い場合であって、前記第四配管温度センサと前記第六配管温度センサで計測された温度の温度差が予め設定された温度差より小さい場合には前記LNG貯槽払出遮断弁を全開にすると共に前記冷媒循環ポンプを停止させる制御を行うことを特徴とする。 (4) Further, the LNG cold heat recovery system according to the present invention is installed at the LNG side outlet of the LNG evaporator in the LNG cold heat recovery system according to any one of (1) to (3), and is the LNG evaporator. It is provided with an LNG evaporator temperature sensor that measures the internal temperature and transmits it to the control unit, and a fourth pipe temperature sensor that is installed on the fourth pipe and measures the fluid temperature inside the pipe and transmits it to the control unit. In the control unit, when the temperature measured by the LNG evaporator temperature sensor is higher than the preset temperature, the temperature difference between the temperatures measured by the fourth pipe temperature sensor and the sixth pipe temperature sensor is When the temperature difference is smaller than a preset temperature difference, the LNG storage tank discharge shutoff valve is fully opened and the refrigerant circulation pump is stopped.

(1)に記載のLNG冷熱回収システムによれば、液相のLNGが気相のNGに相変化する際に温度勾配をもつという点を利用し、LNGの使用負荷が発生したことおよび冷熱利用設備における冷熱需要の有無を、二つの温度センサの計測のみで判定可能という簡単なシステムを実現することが可能となる。 According to the LNG cold heat recovery system described in (1), the fact that the LNG in the liquid phase has a temperature gradient when the phase changes to the NG in the gas phase is utilized, and the use load of LNG is generated and the cold heat is used. It is possible to realize a simple system in which the presence or absence of cold heat demand in equipment can be determined only by measuring with two temperature sensors.

またLNG冷熱を回収する冷媒には塩化メチレン等を使用することで、LNGの持つ冷熱(潜熱および顕熱の両方がある。)を顕熱のみとして回収し、カスケードコンデンサで冷媒の顕熱からレシーバータンク内の二酸化炭素等の冷媒に蒸発伝熱で潜熱として熱交換する。 By using methylene chloride or the like as the refrigerant for recovering LNG cold heat, the cold heat of LNG (both latent heat and sensible heat) is recovered as sensible heat only, and a cascade condenser is used to recover the sensible heat of the refrigerant. Heat is exchanged as latent heat by sensible heat transfer to a refrigerant such as carbon dioxide in the tank.

これにより塩化メチレン等の冷媒の温度が十分に低下していない場合に冷媒が冷媒循環ポンプにより循環していてもカスケードコンデンサでは熱交換が行われない(蒸発による伝熱が起きない。)ので冷熱利用設備には熱的な負荷をかけない。 As a result, when the temperature of the refrigerant such as methylene chloride is not sufficiently lowered, even if the refrigerant is circulated by the refrigerant circulation pump, heat exchange is not performed in the cascade capacitor (heat transfer due to evaporation does not occur), so that the heat is cooled. No thermal load is applied to the equipment used.

そのためこの簡単な構成でも効果的にLNGの冷熱を回収することが可能という顕著な効果を有している。 Therefore, even with this simple configuration, it has a remarkable effect that the cold heat of LNG can be effectively recovered.

更に既設のLNGサテライト基地があっても後から追加することができ、かつ他のシステムからの情報に依存せず、独立したシステムとして稼働するのでシステムの安定性が高いという効果も有している。 Furthermore, even if there is an existing LNG satellite base, it can be added later, and it operates as an independent system without depending on information from other systems, so it has the effect of high system stability. ..

(2)に記載のLNG冷熱回収システムによれば、第一配管温度センサで計測された値と第一配管内を流れるLNGの流量はある程度の相関関係があるので、冷媒循環ポンプを起動するときの温度を任意に設定することで、冷熱回収を開始するLNGの流量を自由に設定可能となる。 According to the LNG cold heat recovery system described in (2), the value measured by the first pipe temperature sensor and the flow rate of LNG flowing in the first pipe have a certain degree of correlation, so that when the refrigerant circulation pump is started. By arbitrarily setting the temperature of LNG, the flow rate of LNG to start cold heat recovery can be freely set.

また第六配管温度センサで計測した値を基にLNG貯槽払出遮断弁の開度を制御することでLNGの持つ冷熱の回収量を自由に設定することが可能となる。 Further, by controlling the opening degree of the LNG storage tank discharge shutoff valve based on the value measured by the sixth pipe temperature sensor, it is possible to freely set the amount of cold heat recovered by the LNG.

(3)に記載のLNG冷熱回収システムによれば、第六配管温度センサで計測した値が予め設定した温度を下回った場合にLNG貯槽払出遮断弁を徐々に開けることでLNG冷熱回収システムに流れるLNG量を制限することが可能となり、冷媒の凍結を防ぐと同時にLNG冷熱回収システムで回収可能な最大限の冷熱を回収することが可能となる。 According to the LNG cold heat recovery system described in (3), when the value measured by the sixth pipe temperature sensor falls below a preset temperature, the LNG storage tank discharge shutoff valve is gradually opened to flow to the LNG cold heat recovery system. It is possible to limit the amount of LNG, prevent freezing of the refrigerant, and at the same time, recover the maximum amount of cold heat that can be recovered by the LNG cold heat recovery system.

(4)に記載のLNG冷熱回収システムによれば、LNG蒸発器温度センサで計測された値が予め設定された温度以上となった場合(すなわちLNGの流量が減少したということ。)であって、第四配管温度センサと第六配管温度センサの温度差が予め設定された温度以下になった(すなわち冷媒側でもこれ以上の冷熱を回収できていないということ。)場合にはLNG貯槽払出遮断弁を全開(すなわちLNG冷熱回収システムにLNGを流さない。)にし、冷媒循環ポンプを停止も停止する。これにより回収できるLNGの流量が規定以下になったこと、および冷媒での冷熱回収が完了したことを確実に把握することが可能となる。 According to the LNG cold heat recovery system described in (4), when the value measured by the LNG evaporator temperature sensor becomes equal to or higher than the preset temperature (that is, the flow rate of LNG has decreased). , If the temperature difference between the 4th pipe temperature sensor and the 6th pipe temperature sensor becomes less than the preset temperature (that is, the refrigerant side cannot recover any more cold heat), the LNG storage tank discharge shutoff is blocked. Fully open the valve (ie, do not allow LNG to flow into the LNG cold heat recovery system) and stop the refrigerant circulation pump. As a result, it is possible to reliably grasp that the flow rate of LNG that can be recovered has fallen below the specified value and that the cold heat recovery with the refrigerant has been completed.

本発明に係るLNG冷熱回収システムの全体模式図である。It is an overall schematic diagram of the LNG cold heat recovery system which concerns on this invention. 本発明に係るLNG冷熱回収システムの起動時のフロー図である。It is a flow chart at the time of starting of the LNG cold heat recovery system which concerns on this invention. 本発明に係るLNG冷熱回収システムの起動時のLNG負荷と温度センサの模式図である。It is a schematic diagram of the LNG load and the temperature sensor at the time of starting the LNG cold heat recovery system which concerns on this invention. 本発明に係るLNG冷熱回収システムの停止時のフロー図である。It is a flow chart at the time of stopping of the LNG cold heat recovery system which concerns on this invention. 本発明に係るLNG冷熱回収システムの停止時のLNG負荷と温度センサの模式図である。It is a schematic diagram of the LNG load and the temperature sensor at the time of stopping of the LNG cold heat recovery system which concerns on this invention.

以下に添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。かかる実施形態は発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。 A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Such an embodiment is merely an example for facilitating the understanding of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.

なお本明細書および図面において実質的に同一の機能、構成を有する要素については同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 In the present specification and the drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals to omit duplicate description, and elements not directly related to the present invention are not shown.

図1はLNG冷熱回収システム100のシステム構成を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a system configuration of the LNG cold heat recovery system 100.

まずLNG冷熱回収システム100のシステム構成について説明する。 First, the system configuration of the LNG cold heat recovery system 100 will be described.

−162℃程度まで冷却されたLNGはLNG貯槽10に貯蔵される。LNG貯槽10とLNG気化器12を接続するLNGが流れる第一配管14上には配管内部流体温度を計測するために設置された第一配管温度センサ16が設置されている。 The LNG cooled to about -162 ° C. is stored in the LNG storage tank 10. A first pipe temperature sensor 16 installed for measuring the fluid temperature inside the pipe is installed on the first pipe 14 through which LNG connecting the LNG storage tank 10 and the LNG vaporizer 12 flows.

第一配管14上であって第一配管温度センサ16より下流側にはLNG貯槽払出遮断弁18が設置されており、このLNG貯槽払出遮断弁18の開閉によりLNG冷熱回収システム100にLNGを送るか、あるいはLNG貯槽10から直接、LNG気化器12にLNGを送るかを選択することが可能である。 An LNG storage tank discharge shutoff valve 18 is installed on the first pipe 14 and downstream of the first pipe temperature sensor 16, and LNG is sent to the LNG cold heat recovery system 100 by opening and closing the LNG storage tank discharge shutoff valve 18. Alternatively, it is possible to select whether to send LNG directly from the LNG storage tank 10 to the LNG vaporizer 12.

これは後述するLNG蒸発器がLNG冷熱回収システム100に備えられていることによる流路抵抗の違いを利用しているためである。 This is because the difference in flow path resistance due to the LNG evaporator described later being provided in the LNG cold heat recovery system 100 is utilized.

第一配管14上であってLNG貯槽払出遮断弁18の上流側で第一配管14とLNG蒸発器20を接続する第二配管22が分岐しており、LNG蒸発器のLNG出口側にはLNG蒸発器温度センサ21が設置されている。 The second pipe 22 connecting the first pipe 14 and the LNG evaporator 20 is branched on the first pipe 14 on the upstream side of the LNG storage tank discharge shutoff valve 18, and the LNG outlet side of the LNG evaporator is LNG. The evaporator temperature sensor 21 is installed.

第一配管14上であってLNG貯槽払出遮断弁18の下流側でLNG蒸発器20と前記第一配管14とが第三配管24で接続されている。 The LNG evaporator 20 and the first pipe 14 are connected by a third pipe 24 on the first pipe 14 on the downstream side of the LNG storage tank discharge shutoff valve 18.

LNG蒸発器20はカスケードコンデンサ26と冷媒を移送する第四配管28で接続されている。この冷媒には相変化を伴わず、顕熱で冷熱を回収する塩化メチレン等の冷媒が使用される。 The LNG evaporator 20 is connected to the cascade condenser 26 by a fourth pipe 28 for transferring the refrigerant. As this refrigerant, a refrigerant such as methylene chloride that recovers cold heat by sensible heat without phase change is used.

また第四配管28には配管内部の冷媒の温度を測定するために第四配管温度センサ29が設置されている。 Further, a fourth pipe temperature sensor 29 is installed in the fourth pipe 28 to measure the temperature of the refrigerant inside the pipe.

カスケードコンデンサ26と冷媒循環ポンプ30の吸込み側は第五配管32で接続され、冷媒循環ポンプ30の吐出側とLNG蒸発器20は第六配管34で接続されている。 The cascade condenser 26 and the suction side of the refrigerant circulation pump 30 are connected by a fifth pipe 32, and the discharge side of the refrigerant circulation pump 30 and the LNG evaporator 20 are connected by a sixth pipe 34.

第六配管34内部の流体温度を計測するために第六配管温度センサ36が設置されている。 A sixth pipe temperature sensor 36 is installed to measure the fluid temperature inside the sixth pipe 34.

カスケードコンデンサ26は、レシーバータンク38とガス配管40および凝縮液配管42で接続されている。 The cascade condenser 26 is connected to the receiver tank 38 by a gas pipe 40 and a condensate pipe 42.

カスケードコンデンサ26の冷媒側は塩化メチレン等で顕熱による熱交換であるが、もう一方の流体は二酸化炭素等が用いられる。 The refrigerant side of the cascade capacitor 26 is heat exchange by sensible heat such as methylene chloride, but carbon dioxide or the like is used as the other fluid.

これにより冷媒側は顕熱、もう一方の流体は潜熱による熱交換(つまり蒸発による熱交換)が可能となっている。 This enables sensible heat on the refrigerant side and heat exchange on the other fluid by latent heat (that is, heat exchange by evaporation).

第一配管温度センサ16、LNG蒸発器温度センサ21、第四配管温度センサ29、第六配管温度センサ36の計測値は制御部44に伝送され、制御部44は伝送された値を基にしてLNG貯槽払出遮断弁18の開度制御と冷媒循環ポンプ30の起動および停止を制御することが可能である。 The measured values of the first pipe temperature sensor 16, the LNG evaporator temperature sensor 21, the fourth pipe temperature sensor 29, and the sixth pipe temperature sensor 36 are transmitted to the control unit 44, and the control unit 44 is based on the transmitted values. It is possible to control the opening degree of the LNG storage tank discharge shutoff valve 18 and control the start and stop of the refrigerant circulation pump 30.

次にLNG冷熱回収システム100の起動時の動作について図1から図3を用いて説明する。 Next, the operation at the time of starting the LNG cold heat recovery system 100 will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

まず初期状態では、LNG貯槽10にはLNGが―162℃程度の低温で貯蔵されており、LNG気化器12を接続する第一配管14にもLNGが満たされている。 First, in the initial state, LNG is stored in the LNG storage tank 10 at a low temperature of about −162 ° C., and the first pipe 14 connecting the LNG vaporizer 12 is also filled with LNG.

LNG気化器12にはLNGではなくほぼNGの状態であり、NGの温度はほぼ常温程度までなっている。 The LNG vaporizer 12 is not LNG but is in a substantially NG state, and the temperature of the NG is about room temperature.

第一配管14内部はLNGではなくほぼNGの状態であり、温度は気化器12に近いほど高くなる。また初期状態ではLNG貯槽払出遮断弁18は全開の状態である。 The inside of the first pipe 14 is not LNG but almost NG, and the temperature becomes higher as it gets closer to the vaporizer 12. In the initial state, the LNG storage tank discharge shutoff valve 18 is fully open.

LNG貯槽払出遮断弁18が全開の状態だと、流路抵抗の関係からLNGはLNG蒸発器20をほとんど通らず、第一配管14を通ってLNG気化器12に流れることになる。 When the LNG storage tank discharge shutoff valve 18 is fully open, LNG hardly passes through the LNG evaporator 20 due to the flow path resistance, and flows to the LNG vaporizer 12 through the first pipe 14.

NGユーザー側でNGの使用を開始すると、NGユーザー側の圧力が低下するのでLNG貯槽10からLNG気化器12に向かってLNGが流れ始める。LNGがLNG気化器12に流入すると規定温度となるまで加熱され、NGとなってNGユーザーに送られる。 When the NG user starts using NG, the pressure on the NG user side decreases, so that LNG starts to flow from the LNG storage tank 10 toward the LNG vaporizer 12. When LNG flows into the LNG vaporizer 12, it is heated to a specified temperature, becomes NG, and is sent to an NG user.

ここでLNGはメタンやエタン、プロパン等の混合物であるので、液相であるLNGから気相であるNGに相変化する際に、水などと異なり温度勾配を持っている。 Here, since LNG is a mixture of methane, ethane, propane, etc., it has a temperature gradient unlike water or the like when the phase changes from LNG, which is a liquid phase, to NG, which is a gas phase.

そのためLNGの流量が増えてくると第一配管14に設置された第一配管温度センサ16の温度計測値が低下し始める。 Therefore, as the flow rate of LNG increases, the temperature measurement value of the first pipe temperature sensor 16 installed in the first pipe 14 begins to decrease.

図2に示したように、スタンバイ状態からLNGの使用を開始すると、第一配管温度センサ16の温度が予め設定された温度(図2では−130℃)以下となれば、制御部44は冷媒循環ポンプ30を起動すると同時にLNG貯槽払出遮断弁18の閉制御を開始する(図3のA点)。なおこの際、LNG貯槽払出遮断弁18は全閉とはせず開度を絞る制御を行うことで第一配管14の流路の抵抗を増加させ、LNGをLNG蒸発器20に流入させることが可能となる。 As shown in FIG. 2, when the use of LNG is started from the standby state, if the temperature of the first pipe temperature sensor 16 becomes equal to or lower than the preset temperature (−130 ° C. in FIG. 2), the control unit 44 controls the refrigerant. At the same time as starting the circulation pump 30, the closing control of the LNG storage tank discharge shutoff valve 18 is started (point A in FIG. 3). At this time, the LNG storage tank discharge shutoff valve 18 is not fully closed, but the opening degree is controlled to increase the resistance of the flow path of the first pipe 14, and the LNG can flow into the LNG evaporator 20. It will be possible.

これにより冷媒(塩化メチレン等)がLNG蒸発器20とカスケードコンデンサ26の間で循環を開始すると同時にLNG冷熱の回収も開始する。 As a result, the refrigerant (methylene chloride or the like) starts circulating between the LNG evaporator 20 and the cascade condenser 26, and at the same time, the recovery of LNG cold heat also starts.

なお循環開始直後は冷媒の温度は十分に下がっていないが、カスケードコンデンサ26内のもう一方の流体は二酸化炭素等で潜熱交換なので、冷媒の温度が高いうちはガスのままの状態であり熱交換は発生しない。 Immediately after the start of circulation, the temperature of the refrigerant has not dropped sufficiently, but since the other fluid in the cascade condenser 26 exchanges latent heat with carbon dioxide or the like, it remains a gas while the temperature of the refrigerant is high and heat exchange occurs. Does not occur.

冷媒温度が下がってくると、カスケードコンデンサ26内のもう一方の流体は凝縮を開始し、凝縮した流体は凝縮液配管42を通ってレシーバータンク38に流れていく。 When the refrigerant temperature drops, the other fluid in the cascade capacitor 26 starts to condense, and the condensed fluid flows to the receiver tank 38 through the condensate pipe 42.

それと同時にレシーバータンク38からガスがガス配管40を通ってカスケードコンデンサ26内に引き込まれ、冷媒と熱交換し、凝縮することになる。 At the same time, gas from the receiver tank 38 is drawn into the cascade condenser 26 through the gas pipe 40, exchanges heat with the refrigerant, and condenses.

このように冷媒側が顕熱、もう一方が潜熱のカスケードコンデンサを利用することにより、冷媒温度が高いうちは熱交換が発生せず、低くなった場合のみ冷熱利用設備に冷熱を供給できる構成となっている。つまりLNGの温度だけを測定し、冷媒循環ポンプ30を起動するというシンプルな構成だが、起動時に冷熱利用設備から冷熱を奪うなどの負担をかけることなく、冷熱を回収することが可能である。 By using a cascade capacitor with sensible heat on the refrigerant side and latent heat on the other side in this way, heat exchange does not occur while the refrigerant temperature is high, and cold heat can be supplied to the cold heat utilization equipment only when the refrigerant temperature is low. ing. That is, although it has a simple configuration in which only the temperature of LNG is measured and the refrigerant circulation pump 30 is started, it is possible to recover the cold heat without imposing a burden such as taking cold heat from the cold heat utilization equipment at the time of starting.

次に第六配管温度センサ36の温度が予め設定された温度(図2では−45℃)を超えている場合には制御部44はLNG貯槽払出遮断弁18を閉制御する。これは冷熱回収量を最大化するためである。 Next, when the temperature of the sixth pipe temperature sensor 36 exceeds a preset temperature (−45 ° C. in FIG. 2), the control unit 44 closes and controls the LNG storage tank payout shutoff valve 18. This is to maximize the amount of cold heat recovered.

また 次に第六配管温度センサ36の温度が予め設定された温度以下の場合には制御部44はLNG貯槽払出遮断弁18を開制御する。LNGは−162℃程度の低温なので冷媒の凍結による閉塞のトラブルを防ぐためである。 Next, when the temperature of the sixth pipe temperature sensor 36 is equal to or lower than the preset temperature, the control unit 44 opens and controls the LNG storage tank discharge shutoff valve 18. Since LNG has a low temperature of about -162 ° C., this is to prevent the trouble of clogging due to freezing of the refrigerant.

図3ではB−C間に相当する。このように本発明に係るLNG冷熱回収システム100はLNGの持つ冷熱全てを回収しようとしていない。 In FIG. 3, it corresponds to between BC. As described above, the LNG cold heat recovery system 100 according to the present invention does not try to recover all the cold heat of LNG.

これはLNG気化器12が既設で存在する場合が多く、費用対効果を考慮したためである。 This is because the LNG vaporizer 12 often exists as an existing one, and cost effectiveness is taken into consideration.

次にLNG冷熱回収システム100の停止時の動作について図4および図5を用いて説明する。 Next, the operation when the LNG cold heat recovery system 100 is stopped will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図4に示すようにLNG蒸発器温度センサ21が予め設定された温度(図4では−40℃)を超えた場合であって、第四配管温度センサ29と第六配管温度センサ36の温度差が予め設定された温度以内(図4では0.5℃)となった場合には制御部44はLNG貯槽払出遮断弁18を全開にし、冷媒循環ポンプ30を停止する。これによりLNG冷熱回収システム100は停止する。 As shown in FIG. 4, when the LNG evaporator temperature sensor 21 exceeds a preset temperature (-40 ° C in FIG. 4), the temperature difference between the fourth pipe temperature sensor 29 and the sixth pipe temperature sensor 36. When is within the preset temperature (0.5 ° C. in FIG. 4), the control unit 44 fully opens the LNG storage tank discharge shutoff valve 18 and stops the refrigerant circulation pump 30. As a result, the LNG cold heat recovery system 100 is stopped.

LNG蒸発器温度センサ21が予め設定された温度を超えたということはLNGの流量が減少した、あるいは流れていないということを示している。 The fact that the LNG evaporator temperature sensor 21 exceeds a preset temperature indicates that the flow rate of LNG has decreased or is not flowing.

また第四配管温度センサ29と第六配管温度センサ36の温度差が予め設定された温度以内となったということは冷媒で冷熱が回収できていないということを示している。 Further, the fact that the temperature difference between the fourth pipe temperature sensor 29 and the sixth pipe temperature sensor 36 is within the preset temperature indicates that the cold heat cannot be recovered by the refrigerant.

この二つの条件を満たす範囲は図5のD−E間に相当する。 The range that satisfies these two conditions corresponds to the area between DE and E in FIG.

この動作により、LNGが冷熱を回収するほどには流れていないことを検知すると同時に、冷媒でも冷熱を回収できていないことも検知し、冷熱回収量を最大化しながらシステムを確実に停止することが可能となる。 By this operation, it is possible to detect that the LNG is not flowing enough to recover the cold heat, and at the same time, detect that the refrigerant is not able to recover the cold heat, so that the system can be reliably stopped while maximizing the amount of cold heat recovered. It will be possible.

このようにLNG冷熱回収システム100は起動および停止だけでなくLNGのもつ冷熱の回収を最大化について、システム内の温度センサだけで実現している In this way, the LNG cold heat recovery system 100 realizes not only start and stop but also maximization of cold heat recovery of LNG only by the temperature sensor in the system.

このため他のシステムからの情報に依存せず、また既設のLNGサテライトが存在する場合であっても後付けで設置することも可能という顕著な効果を有している。 Therefore, it does not depend on information from other systems, and even if an existing LNG satellite exists, it has a remarkable effect that it can be installed later.

以上、実施形態について説明した。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範囲内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The embodiment has been described above. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, and these also naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.

本発明は、LNGから天然ガスを生成する際に排出される冷熱を回収することのできるLNG冷熱回収システムとして利用することができる。 The present invention can be used as an LNG cold heat recovery system capable of recovering cold heat discharged when natural gas is generated from LNG.

10:LNG貯槽、12:LNG気化器、14:第一配管、16:第一配管温度センサ、18:LNG貯槽払出遮断弁、20:LNG蒸発器、21:LNG蒸発器温度センサ、22:第二配管、24:第三配管、26:カスケードコンデンサ、28:第四配管、29:第四配管温度センサ、30:冷媒循環ポンプ、32:第五配管、34:第六配管、36:第六配管温度センサ、38:レシーバータンク、40:ガス配管、42:凝縮液配管、44:制御部、100:LNG冷熱回収システム 10: LNG storage tank, 12: LNG vaporizer, 14: first pipe, 16: first pipe temperature sensor, 18: LNG storage tank discharge shutoff valve, 20: LNG evaporator, 21: LNG evaporator temperature sensor, 22: No. 2 pipes, 24: 3rd pipe, 26: cascade condenser, 28: 4th pipe, 29: 4th pipe temperature sensor, 30: refrigerant circulation pump, 32: 5th pipe, 34: 6th pipe, 36: 6th pipe Piping temperature sensor, 38: Receiver tank, 40: Gas piping, 42: Condensate piping, 44: Control unit, 100: LNG cold heat recovery system

Claims (4)

天然ガスを冷却して生成されたLNGの冷熱を回収するLNG冷熱回収システムにおいて、
LNGが流れる第一配管と、
前記第一配管の配管内部流体温度を計測するために設置された第一配管温度センサと、
前記第一配管上であって前記第一配管温度センサより下流側に設置されたLNG貯槽払出遮断弁と、
前記第一配管上であって前記LNG貯槽払出遮断弁の上流側で分岐し、前記第一配管とLNG蒸発器を接続する第二配管と、
前記第一配管上であって前記LNG貯槽払出遮断弁の下流側で前記LNG蒸発器と前記第一配管とを接続する第三配管と、
前記LNG蒸発器とカスケードコンデンサを接続し冷媒を移送する第四配管と、
前記カスケードコンデンサと冷媒循環ポンプの吸込み側を接続する第五配管と、
前記冷媒循環ポンプの吐出側と前記LNG蒸発器を接続する第六配管と、
前記第六配管内部の流体温度を計測するために前記第六配管に設置された第六配管温度センサから構成され、
前記第一配管温度センサ、前記第六配管温度センサの計測値を基にして前記LNG貯槽払出遮断弁の開度制御と前記冷媒循環ポンプの起動を制御する制御部を備えることを特徴とするLNG冷熱回収システム。
In an LNG cold heat recovery system that recovers the cold heat of LNG generated by cooling natural gas.
The first pipe through which LNG flows and
The first pipe temperature sensor installed to measure the fluid temperature inside the first pipe,
An LNG storage tank discharge shutoff valve installed on the first pipe and downstream of the first pipe temperature sensor.
A second pipe that branches on the first pipe and is branched on the upstream side of the LNG storage tank discharge shutoff valve and connects the first pipe and the LNG evaporator.
A third pipe that connects the LNG evaporator and the first pipe on the first pipe and on the downstream side of the LNG storage tank discharge shutoff valve.
The fourth pipe that connects the LNG evaporator and the cascade capacitor and transfers the refrigerant, and
The fifth pipe connecting the cascade condenser and the suction side of the refrigerant circulation pump,
A sixth pipe connecting the discharge side of the refrigerant circulation pump and the LNG evaporator,
It is composed of a sixth pipe temperature sensor installed in the sixth pipe to measure the fluid temperature inside the sixth pipe.
The LNG is provided with a control unit that controls the opening degree of the LNG storage tank discharge shutoff valve and the start of the refrigerant circulation pump based on the measured values of the first pipe temperature sensor and the sixth pipe temperature sensor. Cold heat recovery system.
前記制御部は、前記第一配管温度センサで計測された温度が予め設定した温度以下となった場合に前記冷媒循環ポンプを起動し、前記第六配管温度センサで計測した温度が予め設定した温度以下になるまで前記LNG貯槽払出遮断弁を徐々に閉める制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のLNG冷熱回収システム。 The control unit starts the refrigerant circulation pump when the temperature measured by the first pipe temperature sensor becomes equal to or lower than a preset temperature, and the temperature measured by the sixth pipe temperature sensor is a preset temperature. The LNG cold heat recovery system according to claim 1, wherein the control is performed to gradually close the LNG storage tank discharge shutoff valve until the following. 前記制御部は前記第六配管温度センサで計測された温度が予め設定された温度を下回った場合、前記LNG貯槽払出遮断弁を徐々に開ける制御を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のLNG冷熱回収システム。 1 or claim 1, wherein the control unit controls to gradually open the LNG storage tank discharge shutoff valve when the temperature measured by the sixth pipe temperature sensor falls below a preset temperature. 2. The LNG cold heat recovery system according to 2. 前記LNG蒸発器のLNG側出口部に設置され、前記LNG蒸発器内部の温度を計測し前記制御部に伝送するLNG蒸発器温度センサと、
前記第四配管上に設置され配管内部流体温度を計測し前記制御部に伝送する第四配管温度センサと、を備え、
前記制御部は前記LNG蒸発器温度センサで計測された温度が予め設定された温度より高い場合であって、前記第四配管温度センサと前記第六配管温度センサで計測された温度の温度差が予め設定された温度差より小さい場合には前記LNG貯槽払出遮断弁を全開にすると共に前記冷媒循環ポンプを停止させる制御を行うことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のLNG冷熱回収システム。
An LNG evaporator temperature sensor installed at the LNG side outlet of the LNG evaporator, measuring the temperature inside the LNG evaporator and transmitting the temperature to the control unit.
A fourth pipe temperature sensor installed on the fourth pipe, measuring the fluid temperature inside the pipe and transmitting it to the control unit, is provided.
In the control unit, when the temperature measured by the LNG evaporator temperature sensor is higher than the preset temperature, the temperature difference between the temperature measured by the fourth pipe temperature sensor and the sixth pipe temperature sensor is According to any one of claims 1 to 3, the LNG storage tank discharge shutoff valve is fully opened and the refrigerant circulation pump is controlled to stop when the temperature difference is smaller than a preset temperature difference. The LNG cold heat recovery system described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113530720A (en) * 2021-07-16 2021-10-22 广东海洋大学 Ammonia-powered container ship fuel cold energy utilization system

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