JP2020186732A - Liquefied natural gas vaporizing system and temperature control method of liquefied natural gas vaporizing system - Google Patents

Liquefied natural gas vaporizing system and temperature control method of liquefied natural gas vaporizing system Download PDF

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尚則 木梨
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和晶 加藤
Kazuaki Kato
和晶 加藤
直毅 西田
Naoki Nishida
直毅 西田
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Abstract

To provide a liquefied natural gas vaporizing system suitable for supplying gas fuel (natural gas) discharged from a vaporizer and supplied to a burner in a predetermined temperature range by only using waste heat of the burner.SOLUTION: A liquefied natural gas vaporizing system X1 for vaporizing natural gas as fuel gas from liquefied natural gas and supplying it to a burner 5 includes: a vaporizer 2 for heating liquefied natural gas by a liquid heat medium and vaporizing it; a heat recovery part 4 for recovering waste heat of the burner 5 by the liquid heat medium; heat medium circulation lines 62 and 63 for circulating the liquid heat medium between the heat recovery part 4 and the vaporizer 2; a mixing part 71 provided at the heat medium circulation lines 62 and 63 for mixing the liquid heat medium that has passed through the heat recovery part 4 and the liquid heat medium discharged from the vaporizer 2, which has not passed through the heat recovery part 4; and flow rate adjusting parts 624 and 73 for adjusting the flow rate of the liquid heat medium supplied to the vaporizer 2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、液化天然ガスを温水などの液体熱媒で加熱して気化し、当該気化ガスを燃料ガスとして燃焼装置に供給するための液化天然ガス気化システムに関する。 The present invention relates to a liquefied natural gas vaporization system for heating a liquefied natural gas with a liquid heat medium such as hot water to vaporize it and supplying the vaporized gas as a fuel gas to a combustion apparatus.

ガスエンジンはディーゼルエンジンであり、発電機、自動車のエンジン、船舶のエンジンなどで幅広く用いられている。ガスエンジンは液体燃料のディーゼルエンジンと比べて、ノッキング域と失火域にはさまれた安定燃焼域が狭く、空気過剰率や給気温度、燃料ガス組成や燃料ガス温度により敏感にその燃焼条件が影響を受けるという課題を抱えている。このため、一般的にガスエンジンは、ガバナ（調速機）を用いて、エンジン負荷の微細な変動によりエンジンの回転数が大きく変化するのを防止している。 Gas engines are diesel engines and are widely used in generators, automobile engines, ship engines, and the like. Compared to liquid fuel diesel engines, gas engines have a narrower stable combustion area between the knocking area and misfire area, and their combustion conditions are more sensitive to the excess air rate, supply air temperature, fuel gas composition, and fuel gas temperature. I have the problem of being affected. For this reason, in general, a gas engine uses a governor (governor) to prevent a large change in the engine speed due to minute fluctuations in the engine load.

ガスエンジンなどの燃焼装置に天然ガス燃料を供給する設備では、ＬＮＧ（液化天然ガス）を−１６０℃以下の低温でＬＮＧ貯槽に蓄え、気化器などで加熱し蒸発気化させてガス状にする。気化器の加熱源としては、例えば温水（液体熱媒）が使用される。 In equipment that supplies natural gas fuel to a combustion device such as a gas engine, LNG (liquefied natural gas) is stored in an LNG storage tank at a low temperature of −160 ° C. or lower, and heated by a vaporizer or the like to evaporate and vaporize to form a gas. As the heating source of the vaporizer, for example, hot water (liquid heat medium) is used.

特許文献１では、燃焼装置としての船舶用ガスエンジン（デュアルフューエルエンジン）において、燃料ガスを効率的にかつ安全に供給するために、機関冷却水（エンジン冷却水）を直接気化器の加温用の温水として用いている。ガスエンジンには、燃料噴射ポンプのようなものがないので、ガス燃料温度が変化すると標準状態（０℃、大気圧）でのガス燃料供給量が変わり、供給カロリーが変わって、ガバナの調節機能が損なわれてしまう。したがって、例えば燃料ガス温度が急激に変化した場合はガバナでは制御しきれないという問題があった。これに対し、従来技術の天然ガス供給システムをそのまま用いると、ガスエンジンとして負荷変動が大きく変化する船舶用ディーゼルエンジンのような場合では、エンジンの出力に応じた燃料ガス量を所定の温度範囲内（例えば±５℃）でエンジンに供給することができなかった。そして、気化器で気化発生させた状態のままガス温度の高低に拘わらず負荷変動の大きなガスエンジンに供給することには問題があった。 In Patent Document 1, in a marine gas engine (dual fuel engine) as a combustion device, engine cooling water (engine cooling water) is directly used to heat a vaporizer in order to supply fuel gas efficiently and safely. It is used as hot water for. Since there is no such thing as a fuel injection pump in a gas engine, when the gas fuel temperature changes, the amount of gas fuel supplied in the standard state (0 ° C, atmospheric pressure) changes, the calorie supply changes, and the governor adjustment function Will be impaired. Therefore, for example, when the fuel gas temperature changes suddenly, there is a problem that the governor cannot control it. On the other hand, if the natural gas supply system of the prior art is used as it is, in the case of a marine diesel engine whose load fluctuation changes greatly as a gas engine, the amount of fuel gas according to the output of the engine is within a predetermined temperature range. It could not be supplied to the engine (for example, ± 5 ° C.). Then, there is a problem in supplying the gas engine with a large load fluctuation regardless of the level of the gas temperature while the gas is vaporized by the vaporizer.

特開２０１５−１４７５０８号公報JP-A-2015-147508

本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、強制的に加熱や冷却をする手段を用いずに燃焼装置の排熱のみを利用し、気化器から排出されて燃焼装置に供給されるガス燃料（天然ガス）を所定の温度範囲で供給するのに適した液化天然ガス気化システムを提供することを主たる目的とする。 The present invention has been conceived under such circumstances, and uses only the exhaust heat of the combustion device without using means for forcibly heating or cooling, and is discharged from the vaporizer for combustion. The main purpose is to provide a liquefied natural gas vaporization system suitable for supplying the gas fuel (natural gas) supplied to the apparatus in a predetermined temperature range.

本発明の第１の側面によって提供される液化天然ガス気化システムは、燃料ガスとしての天然ガスを液化天然ガスから気化して燃焼装置に供給するための液化天然ガス気化システムであって、液化天然ガスを液体熱媒で加熱して気化させる気化器と、上記燃焼装置の排熱を上記液体熱媒により回収する熱回収部と、上記熱回収部と上記気化器の間で上記液体熱媒を循環させるための熱媒循環ラインと、上記熱媒循環ラインに設けられ、上記熱回収部を通過した上記液体熱媒と、上記気化器から排出され、かつ上記熱回収部を通過していない上記液体熱媒とを混合する混合部と、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する流量調節部と、を備える。 The liquefied natural gas vaporization system provided by the first aspect of the present invention is a liquefied natural gas vaporization system for vaporizing a natural gas as a fuel gas from the liquefied natural gas and supplying it to a combustion apparatus. A vaporizer that heats gas with a liquid heat medium to vaporize it, a heat recovery unit that recovers the exhaust heat of the combustion device with the liquid heat medium, and a liquid heat medium between the heat recovery unit and the vaporizer. The heat medium circulation line for circulation, the liquid heat medium provided in the heat medium circulation line and passing through the heat recovery unit, and the liquid heat medium discharged from the vaporizer and not passing through the heat recovery unit. A mixing unit for mixing the liquid heat medium and a flow rate adjusting unit for adjusting the flow rate of the liquid heat medium supplied to the vaporizer are provided.

好ましくは、上記気化器から排出される天然ガスの温度を検出するガス温度検出部を更に備え、上記流量調節部は、上記ガス温度検出部で検出される天然ガスの温度に基づいて、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する。 Preferably, the gas temperature detecting unit for detecting the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer is further provided, and the flow rate adjusting unit vaporizes the gas based on the temperature of the natural gas detected by the gas temperature detecting unit. The flow rate of the liquid heat medium supplied to the vessel is adjusted.

好ましくは、上記熱媒循環ラインは、上記気化器から排出された、相対的に低温である上記液体熱媒を上記熱回収部まで送る低温側ラインと、上記熱回収部を通過した、相対的に高温である上記液体熱媒を上記気化器まで送る高温側ラインと、を含み、上記混合部は、一端が上記低温側ラインに接続され、かつ他端が上記高温側ラインに接続された第１バイパスラインを含む。 Preferably, the heat medium circulation line is relative to the low temperature side line that sends the relatively low temperature liquid heat medium discharged from the vaporizer to the heat recovery unit and the heat recovery unit. Including a high temperature side line for sending the high temperature liquid heat medium to the vaporizer, one end of the mixing portion is connected to the low temperature side line and the other end is connected to the high temperature side line. Includes 1 bypass line.

好ましくは、上記高温側ラインにおいて上記第１バイパスラインとの接続箇所よりも下流側に設けられ、上記液体熱媒の温度を検出する熱媒温度検出部と、上記熱媒温度検出部で検出される上記液体熱媒の温度が所定の範囲に収まるように上記第１バイパスラインを通過して上記高温側ラインに混合される上記液体熱媒の流量を調節する温度調節部と、を更に備える。 Preferably, the high temperature side line is provided on the downstream side of the connection point with the first bypass line, and is detected by the heat medium temperature detecting unit for detecting the temperature of the liquid heat medium and the heat medium temperature detecting unit. Further provided is a temperature control unit for adjusting the flow rate of the liquid heat medium that passes through the first bypass line and is mixed with the high temperature side line so that the temperature of the liquid heat medium falls within a predetermined range.

好ましくは、上記流量調節部は、上記高温側ラインに設けられ、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する流量調節三方弁と、一端が上記流量調節三方弁に接続され、かつ他端が上記低温側ラインに接続された第２バイパスラインと、を含む。 Preferably, the flow rate adjusting unit is provided on the high temperature side line and is connected to a flow rate adjusting three-way valve for adjusting the flow rate of the liquid heat medium supplied to the vaporizer and one end to the flow rate adjusting three-way valve. And the other end includes a second bypass line connected to the low temperature side line.

好ましくは、上記燃焼装置は、船舶用のデュアルフューエルエンジンである。 Preferably, the combustion device is a dual fuel engine for ships.

本発明の第２の側面によって提供される液化天然ガス気化システムの温度制御方法は、液化天然ガスを気化して燃料ガスとしての天然ガスを燃焼装置に供給するための液化天然ガス気化システムにおいて、液化天然ガスを液体熱媒で加熱して気化させる気化器と、上記燃焼装置の排熱を回収する熱回収部と、の間で上記液体熱媒が循環させられ、上記熱回収部を通過した上記液体熱媒と、上記気化器から排出され、かつ上記熱回収部を通過していない上記液体熱媒とを混合し、混合後の上記液体熱媒の温度が所定範囲となるように制御する液体熱媒温度制御ステップと、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節し、上記気化器から排出される天然ガスの温度が所定の範囲となるように制御する天然ガス温度制御ステップと、を含む。 The temperature control method of the liquefied natural gas vaporization system provided by the second aspect of the present invention is in the liquefied natural gas vaporization system for vaporizing the liquefied natural gas and supplying the natural gas as a fuel gas to the combustion apparatus. The liquid heat medium was circulated between the vaporizer that heats the liquefied natural gas with a liquid heat medium to vaporize it and the heat recovery unit that recovers the exhaust heat of the combustion device, and passed through the heat recovery unit. The liquid heat medium and the liquid heat medium discharged from the vaporizer and not passing through the heat recovery unit are mixed, and the temperature of the liquid heat medium after mixing is controlled to be within a predetermined range. The liquid heat medium temperature control step and the natural gas temperature control that controls the flow rate of the liquid heat medium supplied to the vaporizer so that the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer falls within a predetermined range. Including steps.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent with the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

本発明に係る液化天然ガス気化システムの一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the liquefied natural gas vaporization system which concerns on this invention. ガスエンジン稼働時間に対するガス燃料消費量変化の特性を表すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the gas fuel consumption change with respect to the gas engine operating time. ガス燃料消費量に対する気化器から排出される天然ガス温度変化の特性を表すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the temperature change of the natural gas discharged from a vaporizer with respect to the gas fuel consumption. 液体熱媒流量調節部の他の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other structural example of the liquid heat medium flow rate adjustment part. 液体熱媒流量調節部の他の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other structural example of the liquid heat medium flow rate adjustment part. 液体熱媒流量調節部の他の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other structural example of the liquid heat medium flow rate adjustment part.

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図１は、本発明に係る液化天然ガス気化システムの一実施形態を示している。本実施形態の液化天然ガス気化システムＸ１は、ＬＮＧ貯槽１と、気化器２と、バッファタンク３と、熱回収部４と、これらに接続される各ラインとを備えて構成されている。本実施形態において、液化天然ガス気化システムＸ１は、船舶用ガスエンジン５に燃料ガスとしての天然ガスを供給するためのものであり、例えば船舶内の船底部分に搭載されている。 FIG. 1 shows an embodiment of a liquefied natural gas vaporization system according to the present invention. The liquefied natural gas vaporization system X1 of the present embodiment includes an LNG storage tank 1, a vaporizer 2, a buffer tank 3, a heat recovery unit 4, and lines connected to these. In the present embodiment, the liquefied natural gas vaporization system X1 is for supplying natural gas as a fuel gas to the ship gas engine 5, and is mounted on, for example, the bottom portion of the ship.

ＬＮＧ貯槽１は、燃料となる液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵するためのものである。ＬＮＧ貯槽１は、外壁が２重とされており、当該２つの壁の間には断熱材が充填されるとともに真空に減圧されて、外気からの侵入熱を遮断する構造になっている。ＬＮＧ貯槽１には、ＬＮＧが−１６０℃以下の温度で貯蔵されている。詳細は後述するが、ＬＮＧ貯槽１は、気化器２においてＬＮＧが気化して昇圧した天然ガスを、ガスライン６７を通じて０．７ＭＰａＧ程度の圧力で受け入れている。 The LNG storage tank 1 is for storing liquefied natural gas (LNG) as a fuel. The LNG storage tank 1 has a double outer wall, and a heat insulating material is filled between the two walls and the pressure is reduced to a vacuum to block heat from entering from the outside air. LNG is stored in the LNG storage tank 1 at a temperature of −160 ° C. or lower. Although the details will be described later, the LNG storage tank 1 receives the natural gas vaporized and boosted by LNG in the vaporizer 2 at a pressure of about 0.7 MPaG through the gas line 67.

ＬＮＧ貯槽１の下部には、ＬＮＧ供給ライン６１が接続されている。ＬＮＧ供給ライン６１は、ＬＮＧ貯槽１から送り出されるＬＮＧを気化器２に移送するための流路である。ＬＮＧ供給ライン６１には、遮断弁６１１が設けられている。 An LNG supply line 61 is connected to the lower part of the LNG storage tank 1. The LNG supply line 61 is a flow path for transferring LNG sent out from the LNG storage tank 1 to the vaporizer 2. The LNG supply line 61 is provided with a shutoff valve 611.

ＬＮＧ貯槽１の上部には、ガス抜き出しライン６１２が接続されている。ガス抜き出しライン６１２は、ＬＮＧ貯槽１へＬＮＧを補充する際、ＬＮＧ貯槽１内の空間部のガスを抜き出してＬＮＧ供給ライン６１に流すものである。ガス抜き出しライン６１２には、遮断弁６１３が設けられている。 A gas extraction line 612 is connected to the upper part of the LNG storage tank 1. When the LNG storage tank 1 is replenished with LNG, the gas extraction line 612 extracts the gas in the space inside the LNG storage tank 1 and flows it to the LNG supply line 61. The degassing line 612 is provided with a shutoff valve 613.

気化器２は、液体熱媒を加熱源として、ＬＮＧを蒸発気化するためのものである。気化器２は、熱媒容器２１と、熱媒容器２１の内部に配置された伝熱管２２，２３とを備えている。 The vaporizer 2 is for evaporating and vaporizing LNG using a liquid heat medium as a heating source. The vaporizer 2 includes a heat medium container 21 and heat transfer tubes 22 and 23 arranged inside the heat medium container 21.

熱媒容器２１は、液体熱媒を収容するための密閉状容器である。熱媒容器２１には、伝熱管２２内のＬＮＧを加熱気化するための液体熱媒が補充可能に収容されている。当該液体熱媒としては、例えば温水が挙げられる。 The heat medium container 21 is a closed container for accommodating a liquid heat medium. The heat medium container 21 is replenishable with a liquid heat medium for heating and vaporizing LNG in the heat transfer tube 22. Examples of the liquid heat medium include hot water.

本実施形態において、熱媒容器２１は、フランジ構造の底板２１１の上に略釣鐘状の容器体２１２が載った構造をしており、容器体２１２と底板２１１とはガスケットを挟んでボルトで一体化固定されている。このような構成によって、高圧ガス保安法や日本海事協会鋼船規則などで規定されている定期的な検査が必要となる場合、温水（液体熱媒）を抜き出してボルトを外せば釣鐘状の容器体２１２はＬＮＧの配管（ＬＮＧ供給ライン６１）や温水の配管（後述の熱媒循環ライン６２，６３等）を外すことなく上部に簡単に引き上げることができ、伝熱管２２，２３を直接検査できるようになる。 In the present embodiment, the heat medium container 21 has a structure in which a substantially bell-shaped container body 212 is placed on a bottom plate 211 having a flange structure, and the container body 212 and the bottom plate 211 are integrated with a bolt with a gasket sandwiched between them. It is fixed. With such a configuration, if regular inspections stipulated by the High Pressure Gas Safety Act and the Steel Ship Regulations of the Japan Maritime Association are required, hot water (liquid heat medium) can be extracted and the bolts removed to create a bell-shaped container. The body 212 can be easily pulled up to the upper part without removing the LNG piping (LNG supply line 61) and the hot water piping (heat medium circulation lines 62, 63, etc. described later), and the heat transfer tubes 22 and 23 can be directly inspected. Will be.

熱媒容器２１には、熱媒循環ライン６２，６３が接続されている。熱媒循環ライン６２，６３は、気化器２と熱回収部４との間で温水（液体熱媒）を循環させるためのものである。熱媒循環ライン６２は、熱媒容器２１の下部（底板２１１）に接続されており、熱回収部４を通過した温水（液体熱媒）を熱媒容器２１（気化器２）まで送る流路である。熱媒循環ライン６３は、熱媒容器２１の下部（底板２１１）に接続されており、かつ底板２１１をシールされた状態で貫通するオーバーフロー管２４につながっている。熱媒循環ライン６２を介して順次供給されることにより熱媒容器２１の内部を通過した温水（液体熱媒）は、オーバーフロー管２４を介して熱媒循環ライン６３に排出される。詳細は後述するが、熱媒容器２１から排出される温水（液体熱媒）は、熱回収部４において再加熱され、再び気化器２（熱媒容器２１）に供給されて循環利用される。なお、熱媒循環ライン６２には循環用ポンプ６２１が設けられている。 Heat medium circulation lines 62 and 63 are connected to the heat medium container 21. The heat medium circulation lines 62 and 63 are for circulating hot water (liquid heat medium) between the vaporizer 2 and the heat recovery unit 4. The heat medium circulation line 62 is connected to the lower part (bottom plate 211) of the heat medium container 21, and is a flow path for sending hot water (liquid heat medium) that has passed through the heat recovery unit 4 to the heat medium container 21 (vaporizer 2). Is. The heat medium circulation line 63 is connected to the lower part (bottom plate 211) of the heat medium container 21 and is connected to an overflow pipe 24 that penetrates the bottom plate 211 in a sealed state. The hot water (liquid heat medium) that has passed through the inside of the heat medium container 21 by being sequentially supplied via the heat medium circulation line 62 is discharged to the heat medium circulation line 63 via the overflow pipe 24. Although the details will be described later, the hot water (liquid heat medium) discharged from the heat medium container 21 is reheated in the heat recovery unit 4 and is supplied to the vaporizer 2 (heat medium container 21) again for circulation. The heat medium circulation line 62 is provided with a circulation pump 621.

熱回収部４を通過し、熱媒循環ライン６２を流れる温水（液体熱媒）は、相対的に高温である。熱媒容器２１（気化器２）を通過し、熱媒循環ライン６３を流れる温水（液体熱媒）は、相対的に低温である。そして、熱媒循環ライン６２は、本発明で言う高温側ラインに相当する。また、熱媒循環ライン６３は、本発明で言う低温側ラインに相当する。 The hot water (liquid heat medium) that passes through the heat recovery unit 4 and flows through the heat medium circulation line 62 has a relatively high temperature. The hot water (liquid heat medium) that has passed through the heat medium container 21 (vaporizer 2) and flows through the heat medium circulation line 63 has a relatively low temperature. The heat medium circulation line 62 corresponds to the high temperature side line referred to in the present invention. Further, the heat medium circulation line 63 corresponds to the low temperature side line referred to in the present invention.

本実施形態において、熱媒循環ライン６２，６３には、バイパスライン７１（第１バイパスライン）が接続されている。バイパスライン７１は、一端が熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に接続されており、他端が熱媒循環ライン６２（高温側ライン）に接続されている。バイパスライン７１は、熱回収部４を通過した温水（液体熱媒）に、気化器２から排出され、かつ熱回収部４を通過していない温水（液体熱媒）を混合するための流路である。ここで、バイパスライン７１を流れる温水（液体熱媒）の温度は、熱媒循環ライン６２を流れる温水（液体熱媒）の温度よりも低い。 In the present embodiment, a bypass line 71 (first bypass line) is connected to the heat medium circulation lines 62 and 63. One end of the bypass line 71 is connected to the heat medium circulation line 63 (low temperature side line), and the other end is connected to the heat medium circulation line 62 (high temperature side line). The bypass line 71 is a flow path for mixing hot water (liquid heat medium) that has passed through the heat recovery unit 4 with hot water (liquid heat medium) that has been discharged from the vaporizer 2 and has not passed through the heat recovery unit 4. Is. Here, the temperature of the hot water (liquid heat medium) flowing through the bypass line 71 is lower than the temperature of the hot water (liquid heat medium) flowing through the heat medium circulation line 62.

本実施形態において、熱媒循環ライン６２に対するバイパスライン７１の接続箇所には、温度調節部７２が設けられている。温度調節部７２は、バイパスライン７１を通過して熱媒循環ライン６２に混合される温水（液体熱媒）の流量を調整するものであり、例えば三方弁を用いて構成される。 In the present embodiment, the temperature control unit 72 is provided at the connection point of the bypass line 71 with respect to the heat medium circulation line 62. The temperature control unit 72 adjusts the flow rate of hot water (liquid heat medium) that passes through the bypass line 71 and is mixed with the heat medium circulation line 62, and is configured by using, for example, a three-way valve.

本実施形態において、温度調節部７２は、熱媒温度検出部６２２で検出される温水温度が所定の範囲に収まるようにバイパスライン７１を通過して熱媒循環ライン６２（高温側ライン）に混合される温水（液体熱媒）の流量を調節する。本実施形態において、熱媒循環ライン６２においてバイパスライン７１の接続箇所の下流側近傍には、チャンバ６２３が設けられている。当該チャンバ６２３内には所定量の温水（液体熱媒）が収容されており、熱媒温度検出部６２２は、チャンバ６２３内の温水（液体熱媒）の温度を検出する。 In the present embodiment, the temperature control unit 72 passes through the bypass line 71 and mixes with the heat medium circulation line 62 (high temperature side line) so that the hot water temperature detected by the heat medium temperature detection unit 622 falls within a predetermined range. Adjust the flow rate of hot water (liquid heat medium) to be produced. In the present embodiment, the chamber 623 is provided in the vicinity of the downstream side of the connection point of the bypass line 71 in the heat medium circulation line 62. A predetermined amount of hot water (liquid heat medium) is housed in the chamber 623, and the heat medium temperature detection unit 622 detects the temperature of the hot water (liquid heat medium) in the chamber 623.

本実施形態において、熱媒循環ライン６２には、流量調節弁６２４（流量調節部）が設けられている。流量調節弁６２４は、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節するものであり、三方弁を用いて構成される。流量調節弁６２４は、循環用ポンプ６２１と気化器２との間に設けられており、好ましくは気化器２の近傍に設けられる。 In the present embodiment, the heat medium circulation line 62 is provided with a flow rate control valve 624 (flow rate control unit). The flow rate control valve 624 regulates the flow rate of hot water (liquid heat medium) supplied to the vaporizer 2, and is configured by using a three-way valve. The flow rate control valve 624 is provided between the circulation pump 621 and the vaporizer 2, and is preferably provided in the vicinity of the vaporizer 2.

本実施形態において、流量調節弁６２４には、バイパスライン７３が接続されている。バイパスライン７３は、一端が流量調節弁６２４に接続されており、他端が熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に接続されている。バイパスライン７３は、チャンバ６２３から導出されて熱媒循環ライン６２を流れる温水（液体熱媒）の一部を、気化器２を通過させずに熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に混合するための流路である。流量調節弁６２４は、後述するガス温度検出部６４１で検出される天然ガスの温度に基づいて、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節する。流量調節弁６２４により気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量が減じられると、その減じられた流量相当分の温水（液体熱媒）がバイパスライン７３を通過して熱媒循環ライン６３に混合される。 In the present embodiment, a bypass line 73 is connected to the flow rate control valve 624. One end of the bypass line 73 is connected to the flow rate control valve 624, and the other end is connected to the heat medium circulation line 63 (low temperature side line). The bypass line 73 mixes a part of the hot water (liquid heat medium) derived from the chamber 623 and flowing through the heat medium circulation line 62 with the heat medium circulation line 63 (low temperature side line) without passing through the vaporizer 2. It is a flow path for. The flow rate control valve 624 adjusts the flow rate of hot water (liquid heat medium) supplied to the vaporizer 2 based on the temperature of natural gas detected by the gas temperature detection unit 641 described later. When the flow rate of the hot water (liquid heat medium) supplied to the vaporizer 2 by the flow rate control valve 624 is reduced, the hot water (liquid heat medium) corresponding to the reduced flow rate passes through the bypass line 73 and circulates in the heat medium. It is mixed in line 63.

伝熱管２２は、熱媒容器２１内に導入されるＬＮＧが流れる流路であり、例えばコイル状に巻かれている。伝熱管２２の上流側端は、熱媒容器２１の下部（底板２１１）を貫通してＬＮＧ供給ライン６１につながっている。熱媒容器２１の下部（底板２１１）にはまた、ガスライン６４が接続されている。伝熱管２２の下流側端は、底板２１１を貫通してガスライン６４につながっている。 The heat transfer tube 22 is a flow path through which LNG introduced into the heat medium container 21 flows, and is wound in a coil shape, for example. The upstream end of the heat transfer tube 22 penetrates the lower part (bottom plate 211) of the heat medium container 21 and is connected to the LNG supply line 61. A gas line 64 is also connected to the lower portion (bottom plate 211) of the heat medium container 21. The downstream end of the heat transfer tube 22 penetrates the bottom plate 211 and is connected to the gas line 64.

伝熱管２２内のＬＮＧは、周囲にある温水（液体熱媒）により加熱されて蒸発気化し、気化した天然ガスが、熱媒容器２１の外部に通じるガスライン６４に排出される。ガスライン６４の下流側端には、バッファタンク３が設けられている。伝熱管２２において気化した天然ガスは、ガスライン６４を介してバッファタンク３に送り込まれる。 The LNG in the heat transfer tube 22 is heated by the surrounding hot water (liquid heat medium) and vaporized, and the vaporized natural gas is discharged to the gas line 64 leading to the outside of the heat medium container 21. A buffer tank 3 is provided at the downstream end of the gas line 64. The natural gas vaporized in the heat transfer tube 22 is sent to the buffer tank 3 via the gas line 64.

ここで、液体熱媒として温水を用いる場合、熱媒容器２１（気化器２）の内部においては、例えば２０〜６０℃の温度範囲の温水が満たされた状態で流れている。伝熱管２２内において気化した天然ガスは、例えば１５〜５０℃、好ましくは２０〜４５℃の温度範囲まで加温されて、０．７０ＭＰａＧ程度の圧力でガスライン６４に排出される。 Here, when hot water is used as the liquid heat medium, the hot water in the temperature range of, for example, 20 to 60 ° C. is filled inside the heat medium container 21 (vaporizer 2). The natural gas vaporized in the heat transfer tube 22 is heated to a temperature range of, for example, 15 to 50 ° C., preferably 20 to 45 ° C., and discharged to the gas line 64 at a pressure of about 0.70 MPaG.

本実施形態において、ガスライン６４における熱媒容器２１（気化器２）寄りの部位には、ガス温度検出部６４１が設けられている。ガス温度検出部６４１は、気化器２から排出された天然ガスの温度を検出するものである。 In the present embodiment, a gas temperature detection unit 641 is provided at a portion of the gas line 64 near the heat medium container 21 (vaporizer 2). The gas temperature detection unit 641 detects the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2.

伝熱管２３は、熱媒容器２１内に導入されるＬＮＧが流れる流路であり、例えばコイル状に巻かれている。伝熱管２３は、気化した天然ガスによりＬＮＧ貯槽１内部の空間部分の圧力を高めるためのものである。伝熱管２３の上流側端は、熱媒容器２１の下部（底板２１１）を貫通してＬＮＧ供給ライン６６につながっている。ＬＮＧ供給ライン６６は、ＬＮＧ供給ライン６１の途中において分岐状に接続されている。ＬＮＧ供給ライン６６には、遮断弁６６１が設けられている。熱媒容器２１の下部（底板２１１）にはまた、ガスライン６７が接続されている。伝熱管２３の下流側端は、底板２１１を貫通してガスライン６７につながっている。ガスライン６７には、圧力制御弁６７１が設けられている。 The heat transfer tube 23 is a flow path through which LNG introduced into the heat medium container 21 flows, and is wound in a coil shape, for example. The heat transfer tube 23 is for increasing the pressure of the space portion inside the LNG storage tank 1 by the vaporized natural gas. The upstream end of the heat transfer tube 23 penetrates the lower part (bottom plate 211) of the heat medium container 21 and is connected to the LNG supply line 66. The LNG supply line 66 is connected in a branched shape in the middle of the LNG supply line 61. The LNG supply line 66 is provided with a shutoff valve 661. A gas line 67 is also connected to the lower portion (bottom plate 211) of the heat medium container 21. The downstream end of the heat transfer tube 23 penetrates the bottom plate 211 and is connected to the gas line 67. The gas line 67 is provided with a pressure control valve 671.

伝熱管２３において気化した天然ガスは、ガスライン６７を通じてＬＮＧ貯槽１に送られる。ガスライン６７内ではガス圧力が例えば０．７５ＭＰａＧまで加圧される。この加圧圧力は、ＬＮＧ貯槽１からのＬＮＧ供給圧力となり、内燃機関である船舶用ガスエンジン５（ディーゼルエンジン）に必要なガス燃料供給圧力源となる。 The natural gas vaporized in the heat transfer tube 23 is sent to the LNG storage tank 1 through the gas line 67. In the gas line 67, the gas pressure is pressurized to, for example, 0.75 MPaG. This pressurizing pressure becomes the LNG supply pressure from the LNG storage tank 1, and becomes the gas fuel supply pressure source required for the marine gas engine 5 (diesel engine) which is an internal combustion engine.

バッファタンク３は、天然ガスを収容可能な密閉状容器である。バッファタンク３は、ガスライン６４で送り込まれた天然ガス燃料について後段の燃焼装置（船舶用ガスエンジン５）の消費ガス量の負荷変動を吸収するために用いられる。例えば燃焼装置が内燃機関の場合、バッファタンク３により天然ガスを貯留する構成は有効である。バッファタンク３にはガスライン６５が接続されている。ガスライン６５には、圧力制御弁６５１が設けられている。この圧力制御弁６５１において、ガスライン６５を流れる天然ガスが後段の船舶用ガスエンジン５での消費に適した圧力まで減圧される。 The buffer tank 3 is a closed container capable of containing natural gas. The buffer tank 3 is used to absorb load fluctuations in the amount of gas consumed by the combustion device (ship gas engine 5) in the subsequent stage for the natural gas fuel sent in the gas line 64. For example, when the combustion device is an internal combustion engine, a configuration in which natural gas is stored by the buffer tank 3 is effective. A gas line 65 is connected to the buffer tank 3. The gas line 65 is provided with a pressure control valve 651. In this pressure control valve 651, the natural gas flowing through the gas line 65 is depressurized to a pressure suitable for consumption in the subsequent marine gas engine 5.

ガスライン６５を経た天然ガスは、船舶用ガスエンジン５に供給される。船舶用ガスエンジン５は、例えばデュアルフューエルエンジン（２元燃料ディーゼルエンジン）であり、重油などの液体燃料で起動された後、液体燃料モードからガス燃料モードに切り替えられると、ガス燃料が供給される。船舶用ガスエンジン５に供給されるガス燃料は、ガバナ５１（調速機）を通じて当該船舶用ガスエンジン５の出力に見合う消費量で燃焼させられる。 The natural gas that has passed through the gas line 65 is supplied to the marine gas engine 5. The marine gas engine 5 is, for example, a dual fuel engine (two-way fuel diesel engine), and gas fuel is supplied when the liquid fuel mode is switched to the gas fuel mode after being started by a liquid fuel such as heavy oil. .. The gas fuel supplied to the marine gas engine 5 is burned through the governor 51 (governor) at a consumption amount commensurate with the output of the marine gas engine 5.

船舶用ガスエンジン５は、運転中常時、冷却水ポンプ６８１もしくは機付ポンプ６８２でエンジン冷却水を循環させながら冷却されている。当該エンジン冷却水は、定常運転状態において、排熱回収および冷却を繰り返しながら５５〜９０℃の温度範囲で循環している。船舶用ガスエンジン５を出たエンジン冷却水は、冷却水循環ライン６８を通って冷却水温度検出部６８３で温度検出されながら熱回収部４に導入される。 The marine gas engine 5 is cooled by the cooling water pump 681 or the machined pump 682 while circulating the engine cooling water at all times during operation. The engine cooling water circulates in a temperature range of 55 to 90 ° C. while repeating exhaust heat recovery and cooling in a steady operation state. The engine cooling water that has exited the marine gas engine 5 is introduced into the heat recovery unit 4 while being temperature-detected by the cooling water temperature detection unit 683 through the cooling water circulation line 68.

熱回収部４は、船舶用ガスエンジン５の排熱を温水（液体熱媒）により回収するためのものである。本実施形態において、熱回収部４は、間接式熱交換器で構成されている。熱回収部４においては、気化器２から排出されて熱媒循環ライン６３を流れる温水（液体熱媒）と、冷却水循環ライン６８を流れるエンジン冷却水とが熱交換され、船舶用ガスエンジン５の排熱が温水（液体熱媒）に回収されていく。 The heat recovery unit 4 is for recovering the exhaust heat of the marine gas engine 5 with hot water (liquid heat medium). In the present embodiment, the heat recovery unit 4 is composed of an indirect heat exchanger. In the heat recovery unit 4, hot water (liquid heat medium) discharged from the vaporizer 2 and flowing through the heat medium circulation line 63 and engine cooling water flowing through the cooling water circulation line 68 are heat-exchanged, and the marine gas engine 5 Exhaust heat is recovered in hot water (liquid heat medium).

熱回収部４で除熱されたエンジン冷却水は、クーラー６８４で海水によってさらに冷却され、冷却用温調弁６８５で調節されながら、冷却水バイパスライン６８６を流れるエンジン冷却水の一部と混合し、冷却水ポンプ６８１もしくは機付ポンプ６８２で再び昇圧されて船舶用ガスエンジン５に送入される。 The engine cooling water deheated by the heat recovery unit 4 is further cooled by seawater by the cooler 684 and mixed with a part of the engine cooling water flowing through the cooling water bypass line 686 while being adjusted by the cooling temperature control valve 685. , It is boosted again by the cooling water pump 681 or the equipped pump 682 and sent to the marine gas engine 5.

次に、液化天然ガス気化システムＸ１の稼働時において、気化器２および熱回収部４の間で循環する温水（液体熱媒）の温度制御方法について説明する。 Next, a method for controlling the temperature of hot water (liquid heat medium) circulating between the vaporizer 2 and the heat recovery unit 4 during operation of the liquefied natural gas vaporization system X1 will be described.

気化器２から排出されて熱媒循環ライン６３を流れる温水（液体熱媒）は、気化器２において伝熱管２２内のＬＮＧないし天然ガスとの熱交換により、相対的に低温となっている。この熱媒循環ライン６３を流れる温水（液体熱媒）は、熱回収部４を通過することにより船舶用ガスエンジン５の排熱を回収して温水温度が上昇した後、チャンバ６２３内に一旦収容される。ここで、チャンバ６２３内の温水温度が熱媒温度検出部６２２により検出され、この温水温度が一定温度となるように、熱媒循環ライン６３を流れる温水の一部がバイパスライン７１を介して温度調節部７２により流量が調整されて熱媒循環ライン６２内の温水に混合される。このようにして、実質的に一定温度の温水（以下、適宜「基本温水」という）が作られる。本実施形態では、チャンバ６２３に収容された温水が基本温水である。基本温水の温度は、例えば２５〜６０℃の温度範囲において所定温度に設定される。 The hot water (liquid heat medium) discharged from the vaporizer 2 and flowing through the heat medium circulation line 63 has a relatively low temperature due to heat exchange with LNG or natural gas in the heat transfer tube 22 in the vaporizer 2. The hot water (liquid heat medium) flowing through the heat medium circulation line 63 recovers the exhaust heat of the marine gas engine 5 by passing through the heat recovery unit 4, and after the hot water temperature rises, it is temporarily stored in the chamber 623. Will be done. Here, the temperature of the hot water in the chamber 623 is detected by the heat medium temperature detection unit 622, and a part of the hot water flowing through the heat medium circulation line 63 is heated through the bypass line 71 so that the hot water temperature becomes a constant temperature. The flow rate is adjusted by the adjusting unit 72 and mixed with the hot water in the heat medium circulation line 62. In this way, hot water having a substantially constant temperature (hereinafter, appropriately referred to as "basic hot water") is produced. In the present embodiment, the hot water contained in the chamber 623 is the basic hot water. The temperature of the basic hot water is set to a predetermined temperature in a temperature range of, for example, 25 to 60 ° C.

温度調節部７２を用いて一定温度になった基本温水は、循環用ポンプ６２１で昇圧され気化器２に向かって流れる。気化器２の入口部近傍では、一定温度で流れてくる基本温水を流量調節弁６２４で二つの流路に振り分けて、一方は気化器２内へ流し、他方は気化器２を通過させずにバイパスライン７３へ流し、気化器２の加熱量を調節する。この温水量の振り分け量は、気化器２から排出される天然ガスの温度が所定の目標温度（例えば３０℃や３２℃、あるいは３５℃）となるように調節される。例えば船舶用ガスエンジン５の出力が１，２００ｋｗで、天然ガス燃料の供給について約４００ｋｇ／ｈの気化能力を有する気化器２の場合には、エンジン負荷が１００％の場合に１５ｍ3／ｈ以上の温水循環量が適当である。 The basic hot water that has reached a constant temperature using the temperature control unit 72 is boosted by the circulation pump 621 and flows toward the vaporizer 2. In the vicinity of the inlet of the vaporizer 2, the basic hot water flowing at a constant temperature is distributed to two flow paths by the flow control valve 624, one of which flows into the vaporizer 2 and the other without passing through the vaporizer 2. The flow rate is adjusted to the bypass line 73 to adjust the heating amount of the vaporizer 2. The distribution amount of the hot water amount is adjusted so that the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 becomes a predetermined target temperature (for example, 30 ° C., 32 ° C., or 35 ° C.). For example, in the case of a vaporizer 2 having an output of a marine gas engine 5 of 1,200 kW and a vaporization capacity of about 400 kg / h for supplying natural gas fuel, it is 15 m 3 / h or more when the engine load is 100%. The amount of hot water circulation is appropriate.

一方、ＬＮＧ貯槽１から気化器２（伝熱管２２）に流れるＬＮＧの流量は、船舶用ガスエンジン５におけるガス燃料の消費量によって決定され、船舶用ガスエンジン５の負荷変動があるとそのままガス燃料消費量の変動につながる。 On the other hand, the flow rate of LNG flowing from the LNG storage tank 1 to the vaporizer 2 (heat transfer tube 22) is determined by the amount of gas fuel consumed by the marine gas engine 5, and if there is a load fluctuation of the marine gas engine 5, the gas fuel is used as it is. It leads to fluctuations in consumption.

伝熱管２２の内部では、例えば圧力が０．７ＭＰaＧの場合、約−１３０℃のＬＮＧ（液化天然ガス）が気化して、その後１５〜５０℃の温度範囲、好ましくは２０〜４５℃の温度範囲まで昇温されていく。本実施形態において、気化器２から排出される天然ガスについては、気化器２の近傍のガス温度検出部６４１でガス温度を検出し、船舶用ガスエンジン５に供給するのに適した燃料ガスの温度範囲（例えば２５±５℃から４０±５℃）に目標温度が設定され、熱媒循環ライン６２を介して気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量が制御されていく。 Inside the heat transfer tube 22, for example, when the pressure is 0.7 MPaG, LNG (liquefied natural gas) at about −130 ° C. is vaporized, and then the temperature range is 15 to 50 ° C., preferably 20 to 45 ° C. The temperature rises to. In the present embodiment, with respect to the natural gas discharged from the vaporizer 2, the gas temperature is detected by the gas temperature detection unit 641 in the vicinity of the vaporizer 2, and the fuel gas suitable for supplying to the marine gas engine 5 is used. A target temperature is set in a temperature range (for example, 25 ± 5 ° C. to 40 ± 5 ° C.), and the flow rate of hot water (liquid heat medium) supplied to the vaporizer 2 via the heat medium circulation line 62 is controlled.

次に、図２を参照して、船舶用ガスエンジン５の稼働時間に対するガス燃料消費量の変化の特性について説明する。まず、船舶用ガスエンジン５（２元燃料ディーゼルエンジン）が起動して液体燃料モードで運転された後、ガスエンジンの運転に移行すべく液体燃料モードからガス燃料モードになる。そのとき、図２の左端の立ち上がり線のように約３０秒間でガス燃料消費量が０から１００％に切り替わる。ここで、液体燃料モードで既にエンジン冷却水が冷却水循環ライン６８を循環し、クーラー６８４で海水によって冷却されていた状態から、熱回収部４において温水（液体熱媒）が排熱を回収する状態に変化していく。この熱回収部４による排熱回収の機能は、ガス燃料消費量が増加することによって、液化天然ガスの気化熱に相当する熱量が温水からより多く奪われ、気化器２から戻ってくる温水温度が下がり始めることによって、自動的にエンジン冷却水から排熱をより回収する状態に変化していく。 Next, with reference to FIG. 2, the characteristics of the change in gas fuel consumption with respect to the operating time of the marine gas engine 5 will be described. First, the marine gas engine 5 (binary fuel diesel engine) is started and operated in the liquid fuel mode, and then the liquid fuel mode is changed to the gas fuel mode in order to shift to the operation of the gas engine. At that time, the gas fuel consumption switches from 0 to 100% in about 30 seconds as shown by the rising line at the left end of FIG. Here, in the liquid fuel mode, the engine cooling water has already circulated in the cooling water circulation line 68, and the hot water (liquid heat medium) recovers the exhaust heat in the heat recovery unit 4 from the state in which the engine cooling water has already been cooled by the seawater in the cooler 684. It changes to. The function of exhaust heat recovery by the heat recovery unit 4 is that the amount of heat corresponding to the heat of vaporization of the liquefied natural gas is deprived from the hot water by increasing the gas fuel consumption, and the hot water temperature returned from the vaporizer 2 As the temperature starts to decrease, it automatically changes to a state where exhaust heat is more recovered from the engine cooling water.

ここで、熱回収部４で排熱を回収した温水（液体熱媒）の温度条件を一定にしておくために、チャンバ６２３内で温水温度を測定し、温度調節部７２により気化器２から戻ってくる冷却された温水の一部の混合量を減らし、温水温度を２５℃〜６０℃の温度範囲のいずれかの設定温度に維持し続ける。 Here, in order to keep the temperature condition of the hot water (liquid heat medium) whose exhaust heat is recovered by the heat recovery unit 4 constant, the temperature of the hot water is measured in the chamber 623 and returned from the vaporizer 2 by the temperature control unit 72. Reduce the amount of some of the incoming cooled hot water mixed and keep the hot water temperature at a set temperature in the temperature range of 25 ° C to 60 ° C.

また、ガス燃料消費量が増加していくと、気化器２から排出される天然ガスの温度をガス温度検出部６４１により検知して、流量調節弁６２４により、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を増やす動作をしていく。 Further, as the gas fuel consumption increases, the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 is detected by the gas temperature detection unit 641, and the hot water supplied to the vaporizer 2 by the flow control valve 624 ( The operation of increasing the flow rate of the liquid heat medium) is performed.

上述のガス燃料消費量（エンジン負荷）が１００％まで上昇する動作とは逆にエンジン負荷が下がり、ガスエンジンのガス燃料消費量が減少すると、図２に示したように１００％のガス燃料消費量がエンジン負荷の低下に伴い、最低で１９％のガス燃料消費量（エンジン負荷では１５％に相当）にまで下がるときがある。このとき、液化天然ガス気化システムＸ１においては、温度調節部７２で基本温水を作る動作を常にしているので、ＬＮＧ（液化天然ガス）の気化熱の消費量が減少しても基本温水の温水温度は変わることがない。したがって、ガス燃料消費量が減少しても気化器２から排出される天然ガスの温度が基本温水の温水温度よりも高くなることはないので、流量調節弁６２４の制御が不調になっても安全である。これはガスエンジン（船舶用ガスエンジン５）がガス燃料モードから液体燃料モードに切り替わり、船舶が停船状態に入った場合でも上記と同様の動作が行われる。以上のように、液化天然ガス気化システムＸ１が稼働すると、気化器２から排出される天然ガスの温度を常にガスエンジンが必要とする目標温度に維持しようとする動作が実行される。 Contrary to the above-mentioned operation in which the gas fuel consumption (engine load) rises to 100%, when the engine load decreases and the gas fuel consumption of the gas engine decreases, 100% gas fuel consumption is consumed as shown in FIG. As the engine load decreases, the amount may decrease to a minimum of 19% gas fuel consumption (equivalent to 15% in the engine load). At this time, in the liquefied natural gas vaporization system X1, the temperature control unit 72 constantly creates basic hot water, so that even if the consumption of heat of vaporization of LNG (liquefied natural gas) decreases, the basic hot water is hot water. The temperature does not change. Therefore, even if the gas fuel consumption decreases, the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 does not become higher than the hot water temperature of the basic hot water, so it is safe even if the control of the flow control valve 624 becomes unsuccessful. Is. This means that the same operation as above is performed even when the gas engine (ship gas engine 5) switches from the gas fuel mode to the liquid fuel mode and the ship enters the stopped state. As described above, when the liquefied natural gas vaporization system X1 is operated, an operation of always maintaining the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 at the target temperature required by the gas engine is executed.

気化器２の基本構造は、温水（液体熱媒）を収容する熱媒容器２１の内部にコイル状の伝熱管２２を浸したような状態でセットされている。熱媒容器２１の下部から温水が流入して当該熱媒容器２１の内壁に沿って円周状に上昇し、熱媒容器２１の頂部から中央部に貫通するオーバーフロー管２４を通り外部の熱媒循環ライン６３に流れ出る。ガス燃料消費量、すなわち気化ガス量がどのように負荷変動しても、気化器２の大きさは定まっているので熱媒容器２１内の伝熱管２２によって形成される全伝熱面積は一定である。したがって、ガス燃料消費量が小さくなると、伝熱管２２表面でのＬＮＧの気化量が減るので、蒸発部（ＬＮＧと気化天然ガスが混在する領域。以下同じ。）の伝熱面積が減少し、ガス加温部（気化天然ガスのみが存在する領域。以下同じ。）の伝熱面積が増加する。また、気化器２（熱媒容器２１）に供給される温水（液体熱媒）の温度（基本温水温度）は、ガス燃料消費量に関係なく一定であるので、ガス燃料消費量の負荷が小さくなると、気化器２内での冷却による温水（液体熱媒）の温度降下程度が小さくなり、温水と伝熱管２２を通しての天然ガスとの温度差は大きくなり、伝熱が進んで気化器２から排出される天然ガスの温度は上昇する。一方、ガス燃料消費量が大きくなると、蒸発部の伝熱面積が増加してガス加温部の伝熱面積は減少する。それと同時に、温水（液体熱媒）の温度降下程度が大きくなり、温水と伝熱管２２を通しての天然ガスとの温度差が縮まり、伝熱しにくくなって気化器２から排出される天然ガスの温度は低下する。本発明は、ガス燃料消費量が変動する際、一定容量の気化器２におけるこのような特性に着目してなされたものである。 The basic structure of the vaporizer 2 is set in a state in which a coiled heat transfer tube 22 is immersed inside a heat medium container 21 that houses hot water (liquid heat medium). Hot water flows in from the lower part of the heat medium container 21, rises in a circumferential shape along the inner wall of the heat medium container 21, passes through an overflow pipe 24 penetrating from the top to the center of the heat medium container 21, and is an external heat medium. It flows out to the circulation line 63. No matter how the amount of gas fuel consumed, that is, the amount of vaporized gas fluctuates, the size of the vaporizer 2 is fixed, so the total heat transfer area formed by the heat transfer tube 22 in the heat medium container 21 is constant. is there. Therefore, as the gas fuel consumption becomes smaller, the amount of LNG vaporized on the surface of the heat transfer tube 22 decreases, so that the heat transfer area of the evaporation part (the region where LNG and vaporized natural gas coexist; the same applies hereinafter) decreases, and the gas The heat transfer area of the heating part (the area where only vaporized natural gas exists. The same applies hereinafter) increases. Further, since the temperature (basic hot water temperature) of the hot water (liquid heat medium) supplied to the vaporizer 2 (heat medium container 21) is constant regardless of the gas fuel consumption, the load of the gas fuel consumption is small. Then, the temperature drop of the hot water (liquid heat medium) due to cooling in the vaporizer 2 becomes smaller, the temperature difference between the hot water and the natural gas through the heat transfer tube 22 becomes larger, and the heat transfer progresses from the vaporizer 2. The temperature of the emitted natural gas rises. On the other hand, when the gas fuel consumption increases, the heat transfer area of the evaporation part increases and the heat transfer area of the gas heating part decreases. At the same time, the temperature drop of the hot water (liquid heat medium) becomes large, the temperature difference between the hot water and the natural gas through the heat transfer tube 22 is reduced, the heat transfer becomes difficult, and the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 becomes high. descend. The present invention has been made by paying attention to such characteristics in the vaporizer 2 having a constant capacity when the gas fuel consumption fluctuates.

次に、図３を参照して、ガス燃料消費量に対する気化器２から排出される天然ガス温度の変化の特性について説明する。図３は、船舶用ガスエンジン５の出力が１，２００ｋｗで、ガス燃料消費量に匹敵する、気化器２におけるＬＮＧ（液化天然ガス）の気化能力が約４００ｋｇ／ｈ、気化器２に供給される基本温水の温度が４０℃の場合において、ガス燃料消費量に対する気化器２から排出される天然ガスの温度変化を表したものである。図３においては、気化器２に供給される基本温水の循環流量が異なる場合の四例を示しており、それぞれの曲線は、流量調節弁６２４により一定流量の基本温水を気化器２に供給したとき、ガスエンジンの負荷変動によって変わるガス燃料消費量に対して気化器２から排出される天然ガスの温度がどのように変化をするかを表したものである。図３においては、気化器２への基本温水の循環流量が２０ｍ3／ｈの場合、１０ｍ3／ｈの場合、５ｍ3／ｈの場合、３ｍ3／ｈの場合をそれぞれ示している。ガスエンジンの負荷は、通常最大の負荷率を１００％とすると最小の負荷率は１５％であり、それに相当するガス燃料消費量の負荷率は最大を１００％とすると最小は１９％になる。したがって、最大のガス燃料消費量を約４００ｋｇ／ｈとすると最小は約７６ｋｇ／ｈとなる。 Next, with reference to FIG. 3, the characteristics of the change in the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 with respect to the gas fuel consumption will be described. In FIG. 3, the output of the marine gas engine 5 is 1,200 kW, and the vaporization capacity of LNG (liquefied natural gas) in the vaporizer 2 is about 400 kg / h, which is equivalent to the gas fuel consumption, and is supplied to the vaporizer 2. It represents the temperature change of the natural gas discharged from the vaporizer 2 with respect to the gas fuel consumption when the temperature of the basic hot water is 40 ° C. FIG. 3 shows four examples in which the circulating flow rates of the basic hot water supplied to the vaporizer 2 are different, and each curve supplies the basic hot water of a constant flow rate to the vaporizer 2 by the flow rate control valve 624. At this time, it shows how the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 changes with respect to the gas fuel consumption that changes due to the load fluctuation of the gas engine. FIG. 3 shows a case where the circulation flow rate of the basic hot water to the vaporizer 2 is 20 m 3 / h, 10 m 3 / h, 5 m 3 / h, and 3 m 3 / h, respectively. As for the load of a gas engine, the minimum load factor is usually 15% when the maximum load factor is 100%, and the load factor of the corresponding gas fuel consumption is 19% when the maximum is 100%. Therefore, if the maximum gas fuel consumption is about 400 kg / h, the minimum is about 76 kg / h.

まず、図３に示されたうちの一例として、温度が４０℃の基本温水を２０ｍ3／ｈの流量で気化器２に流すと、ガス燃料消費量が最も少ない場合（燃料負荷率１９％、エンジン負荷率１５％）には、気化器２から排出される天然ガスの温度は温水温度とほぼ同じ４０℃に接近していく。しかし、ガス燃料消費量が増加し、気化ガス量が増加していくと、最大の燃料負荷率１００％のときには気化器２から排出される天然ガスの温度は２７℃まで降下する。また、もう一例として、温度が４０℃の基本温水を３ｍ3／ｈの流量で気化器２に流すと、ガス燃料消費量が最も少ない場合（燃料負荷率１９％、エンジン負荷率１５％）には、気化器２から排出される天然ガスの温度は３７℃になる。しかし、ガス燃料消費量が増加していくと、気化器２から排出される天然ガスの温度は急激に降下する。 First, as an example of those shown in FIG. 3, when basic hot water having a temperature of 40 ° C. is flowed through the vaporizer 2 at a flow rate of 20 m 3 / h, the gas fuel consumption is the smallest (fuel load factor 19%, When the engine load factor is 15%), the temperature of the natural gas discharged from the carburetor 2 approaches 40 ° C., which is almost the same as the hot water temperature. However, as the gas fuel consumption increases and the vaporized gas amount increases, the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 drops to 27 ° C. when the maximum fuel load factor is 100%. As another example, when basic hot water having a temperature of 40 ° C. is flowed through the vaporizer 2 at a flow rate of 3 m 3 / h, when the gas fuel consumption is the smallest (fuel load factor 19%, engine load factor 15%). The temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 becomes 37 ° C. However, as the gas fuel consumption increases, the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 drops sharply.

したがって、ガスエンジンのガス燃料温度の目標値を３２℃にしたいときには、まず温度調節部７２で基本温水の温度を４０℃に調節し、その基本温水を気化器２に供給する。その後、ガスエンジン負荷の増加にともなって変わるガス燃料消費量が増えると、気化器２から排出される天然ガスの温度が降下する。そうすると、この天然ガスの温度降下をガス温度検出部６４１が検知して、流量調節弁６２４により気化器２に供給する基本温水の流量を増やす。例えば基本温水を２０ｍ3／ｈの流量で気化器２に流すと、気化器２（熱媒容器２１）内における温水の流速がすぐに上昇し、気化器２から排出される天然ガスの温度は２７℃となる。このように、気化器２に供給する温水の流量を変化させることによって生じる天然ガス燃料の温度変化は、応答性に優れている。 Therefore, when it is desired to set the target value of the gas fuel temperature of the gas engine to 32 ° C., the temperature control unit 72 first adjusts the temperature of the basic hot water to 40 ° C., and the basic hot water is supplied to the vaporizer 2. After that, when the gas fuel consumption that changes with the increase in the gas engine load increases, the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 drops. Then, the gas temperature detection unit 641 detects the temperature drop of the natural gas, and the flow rate control valve 624 increases the flow rate of the basic hot water supplied to the vaporizer 2. For example, when basic hot water is flowed through the vaporizer 2 at a flow rate of 20 m 3 / h, the flow velocity of the hot water in the vaporizer 2 (heat medium container 21) immediately increases, and the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 rises. It becomes 27 ° C. As described above, the temperature change of the natural gas fuel caused by changing the flow rate of the hot water supplied to the vaporizer 2 is excellent in responsiveness.

また、ガス燃料消費量が減少すると、気化器２から排出される天然ガスの温度は上昇するが、４０℃を上回ることはない。そして、燃料負荷率が１９％まで減少して温水流量が３ｍ3／ｈになると、気化器２から排出される天然ガスの温度は３７℃に落ち着く。この結果、ガス燃料温度の目標値３２℃±５℃は、達成される。 Further, when the gas fuel consumption decreases, the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 rises, but does not exceed 40 ° C. Then, when the fuel load factor decreases to 19% and the hot water flow rate reaches 3 m 3 / h, the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer 2 settles down to 37 ° C. As a result, the target value of gas fuel temperature of 32 ° C. ± 5 ° C. is achieved.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に包摂される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any modification within the scope of the matters described in each claim is the scope of the present invention. Is included in.

気化器の構造については、図１に記載された温水槽式気化器に限られたものではなく、温水（液体熱媒）を循環させて液化天然ガスを気化させることができる気化器であれば、いかなる構造を採用してもよい。 The structure of the vaporizer is not limited to the hot water tank type vaporizer shown in FIG. 1, but any vaporizer capable of circulating hot water (liquid heat medium) to vaporize liquefied natural gas. , Any structure may be adopted.

また、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節する流量調節弁の取り付け位置や構成については、上記実施形態において図１に示した流量調節弁６２４に限定されない。気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量の調節は、気化器２の近傍であれば、気化器２の上流側（熱媒循環ライン６２側）で行っても、下流側（熱媒循環ライン６３側）で行ってもよい。 Further, the mounting position and configuration of the flow rate control valve for adjusting the flow rate of the hot water (liquid heat medium) supplied to the vaporizer 2 are not limited to the flow rate control valve 624 shown in FIG. 1 in the above embodiment. The flow rate of the hot water (liquid heat medium) supplied to the vaporizer 2 can be adjusted on the upstream side (heat medium circulation line 62 side) of the vaporizer 2 as long as it is in the vicinity of the vaporizer 2 (on the downstream side (heat medium circulation line 62 side)). The heat medium circulation line 63 side) may be used.

図４〜図６は、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節するための流量調節弁について、その取り付けのバリエーションを例示している。図４においては、気化器２の下流側に流量調節弁６２５が設けられている。流量調節弁６２５は、熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に設けられており、三方弁を用いて構成される。流量調節弁６２５には、熱媒循環ライン６２（高温側ライン）から分岐するバイパスライン７４が接続されている。バイパスライン７４は、チャンバ６２３から導出されて熱媒循環ライン６２を流れる温水（液体熱媒）の一部を、気化器２を通過させずに熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に混合するための流路である。流量調節弁６２４は、後述するガス温度検出部６４１で検出される天然ガスの温度に基づいて、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節する。 FIGS. 4 to 6 illustrate variations in mounting the flow rate control valve for adjusting the flow rate of hot water (liquid heat medium) supplied to the vaporizer 2. In FIG. 4, a flow rate control valve 625 is provided on the downstream side of the vaporizer 2. The flow rate control valve 625 is provided on the heat medium circulation line 63 (low temperature side line), and is configured by using a three-way valve. A bypass line 74 branching from the heat medium circulation line 62 (high temperature side line) is connected to the flow rate control valve 625. The bypass line 74 mixes a part of the hot water (liquid heat medium) derived from the chamber 623 and flowing through the heat medium circulation line 62 with the heat medium circulation line 63 (low temperature side line) without passing through the vaporizer 2. It is a flow path for. The flow rate control valve 624 adjusts the flow rate of hot water (liquid heat medium) supplied to the vaporizer 2 based on the temperature of natural gas detected by the gas temperature detection unit 641 described later.

図５においては、熱媒循環ライン６２（高温側ライン）に流量調節弁６２６が設けられている。図５に示した例では、三方弁を使用せずに二方弁を使用している。三方弁を用いると圧力損失を減らすことができるが、二方弁である流量調節弁６２６を用いて、気化器２に供給される温水流量について直接開度を変化させて調節してもよい。 In FIG. 5, a flow rate control valve 626 is provided on the heat medium circulation line 62 (high temperature side line). In the example shown in FIG. 5, a two-way valve is used instead of the three-way valve. Although the pressure loss can be reduced by using the three-way valve, the flow rate control valve 626, which is a two-way valve, may be used to directly change the opening degree of the hot water flow rate supplied to the vaporizer 2.

図６においては、熱媒循環ライン６２から分岐するバイパスライン７５に、二方弁である流量調節弁６２７が設けられている。バイパスライン７５は、一端が熱媒循環ライン６２に接続され、かつ他端が熱媒循環ライン６３に接続されている。バイパスライン７５は、熱媒循環ライン６２を流れる温水（液体熱媒）の一部を、気化器２を通過させずに熱媒循環ライン６３（低温側ライン）に混合するための流路である。図６に示した構成では、バイパスライン７５に設けられた流量調節弁６２７（二方弁）の開度を変化させることにより、気化器２に供給される温水（液体熱媒）の流量を調節する。 In FIG. 6, a flow rate control valve 627, which is a two-way valve, is provided on the bypass line 75 branching from the heat medium circulation line 62. One end of the bypass line 75 is connected to the heat medium circulation line 62, and the other end is connected to the heat medium circulation line 63. The bypass line 75 is a flow path for mixing a part of the hot water (liquid heat medium) flowing through the heat medium circulation line 62 with the heat medium circulation line 63 (low temperature side line) without passing through the vaporizer 2. .. In the configuration shown in FIG. 6, the flow rate of hot water (liquid heat medium) supplied to the vaporizer 2 is adjusted by changing the opening degree of the flow rate control valve 627 (two-way valve) provided in the bypass line 75. To do.

Ｘ１ 液化天然ガス気化システム
１ ＬＮＧ貯槽
２ 気化器
２１ 熱媒容器
２１１ 底板
２１２ 容器体
２２ 伝熱管
２３ 伝熱管
２４ オーバーフロー管
３ バッファタンク
４ 熱回収部
５ 船舶用ガスエンジン
５１ ガバナ
６１ ＬＮＧ供給ライン
６１１ 遮断弁
６１２ ガス抜き出しライン
６１３ 遮断弁
６２ 熱媒循環ライン（高温側ライン）
６２１ 循環用ポンプ
６２２ 熱媒温度検出部
６２３ チャンバ
６２４ 流量調節弁（流量調節部、流量調節三方弁）
６２５ 流量調節弁（流量調節部）
６２６ 流量調節弁（流量調節部）
６２７ 流量調節弁（流量調節部）
６３ 熱媒循環ライン（低温側ライン）
６４ ガスライン
６４１ ガス温度検出部
６５ ガスライン
６５１ 圧力制御弁
６６ ＬＮＧ供給ライン
６６１ 遮断弁
６７ ガスライン
６７１ 圧力制御弁
６８ 冷却水循環ライン
６８１ 冷却水ポンプ
６８２ 機付ポンプ
６８３ 冷却水温度検出部
６８４ クーラー
６８５ 冷却用温調弁
６８６ 冷却水バイパスライン
７１ バイパスライン（混合部、第１バイパスライン）
７２ 温度調節部
７３ バイパスライン（流量調節部、第２バイパスライン）
７４ バイパスライン
７５ バイパスライン X1 Liquefied natural gas vaporization system 1 LNG storage tank 2 Vaporizer 21 Heat medium container 211 Bottom plate 212 Container body 22 Heat transfer tube 23 Heat transfer tube 24 Overflow tube 3 Buffer tank 4 Heat recovery unit 5 Ship gas engine 51 Governor 61 LNG supply line 611 Shutoff Valve 612 Gas extraction line 613 Shutoff valve 62 Heat medium circulation line (high temperature side line)
621 Circulation pump 622 Heat medium temperature detector 623 Chamber 624 Flow control valve (flow control section, flow control three-way valve)
625 Flow control valve (Flow control unit)
626 Flow control valve (flow control unit)
627 Flow control valve (flow control unit)
63 Heat medium circulation line (low temperature side line)
64 Gas line 641 Gas temperature detector 65 Gas line 651 Pressure control valve 66 LNG supply line 661 Shutoff valve 67 Gas line 671 Pressure control valve 68 Cooling water circulation line 681 Cooling water pump 682 Machined pump 683 Cooling water temperature detector 684 Cooler 685 Cooling temperature control valve 686 Cooling water bypass line 71 Bypass line (mixing part, first bypass line)
72 Temperature control unit 73 Bypass line (flow rate control unit, second bypass line)
74 Bypass Line 75 Bypass Line

Claims (7)

燃料ガスとしての天然ガスを液化天然ガスから気化して燃焼装置に供給するための液化天然ガス気化システムであって、
液化天然ガスを液体熱媒で加熱して気化させる気化器と、
上記燃焼装置の排熱を上記液体熱媒により回収する熱回収部と、
上記熱回収部と上記気化器の間で上記液体熱媒を循環させるための熱媒循環ラインと、
上記熱媒循環ラインに設けられ、上記熱回収部を通過した上記液体熱媒と、上記気化器から排出され、かつ上記熱回収部を通過していない上記液体熱媒とを混合する混合部と、
上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する流量調節部と、を備える、液化天然ガス気化システム。 A liquefied natural gas vaporization system for vaporizing natural gas as fuel gas from liquefied natural gas and supplying it to the combustion equipment.
A vaporizer that heats liquefied natural gas with a liquid heat medium to vaporize it,
A heat recovery unit that recovers the exhaust heat of the combustion device with the liquid heat medium,
A heat medium circulation line for circulating the liquid heat medium between the heat recovery unit and the vaporizer,
A mixing unit provided in the heat medium circulation line and mixing the liquid heat medium that has passed through the heat recovery unit and the liquid heat medium that has been discharged from the vaporizer and has not passed through the heat recovery unit. ,
A liquefied natural gas vaporization system including a flow rate adjusting unit for adjusting the flow rate of the liquid heat medium supplied to the vaporizer. 上記気化器から排出される天然ガスの温度を検出するガス温度検出部を更に備え、
上記流量調節部は、上記ガス温度検出部で検出される天然ガスの温度に基づいて、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する、請求項２に記載の液化天然ガス気化システム。 Further equipped with a gas temperature detector for detecting the temperature of natural gas discharged from the above vaporizer,
The liquefied natural gas vaporization according to claim 2, wherein the flow rate adjusting unit adjusts the flow rate of the liquid heat medium supplied to the vaporizer based on the temperature of the natural gas detected by the gas temperature detecting unit. system. 上記熱媒循環ラインは、上記気化器から排出された、相対的に低温である上記液体熱媒を上記熱回収部まで送る低温側ラインと、上記熱回収部を通過した、相対的に高温である上記液体熱媒を上記気化器まで送る高温側ラインと、を含み、
上記混合部は、一端が上記低温側ラインに接続され、かつ他端が上記高温側ラインに接続された第１バイパスラインを含む、請求項１または２に記載の液化天然ガス気化システム。 The heat medium circulation line includes a low temperature side line that sends the relatively low temperature liquid heat medium discharged from the vaporizer to the heat recovery unit and a relatively high temperature line that has passed through the heat recovery unit. Including a high temperature side line that sends a certain liquid heat medium to the vaporizer,
The liquefied natural gas vaporization system according to claim 1 or 2, wherein the mixing portion includes a first bypass line having one end connected to the low temperature side line and the other end connected to the high temperature side line. 上記高温側ラインにおいて上記第１バイパスラインとの接続箇所よりも下流側に設けられ、上記液体熱媒の温度を検出する熱媒温度検出部と、
上記熱媒温度検出部で検出される上記液体熱媒の温度が所定の範囲に収まるように上記第１バイパスラインを通過して上記高温側ラインに混合される上記液体熱媒の流量を調節する温度調節部と、を更に備える、請求項３に記載の液化天然ガス気化システム。 A heat medium temperature detection unit provided on the downstream side of the connection point with the first bypass line in the high temperature side line and detecting the temperature of the liquid heat medium, and a heat medium temperature detection unit.
The flow rate of the liquid heat medium that passes through the first bypass line and is mixed with the high temperature side line is adjusted so that the temperature of the liquid heat medium detected by the heat medium temperature detection unit falls within a predetermined range. The liquefied natural gas vaporization system according to claim 3, further comprising a temperature control unit. 上記流量調節部は、上記高温側ラインに設けられ、上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節する流量調節三方弁と、
一端が上記流量調節三方弁に接続され、かつ他端が上記低温側ラインに接続された第２バイパスラインと、を含む、請求項３または４に記載の液化天然ガス気化システム。 The flow rate adjusting unit is provided on the high temperature side line, and has a flow rate adjusting three-way valve that adjusts the flow rate of the liquid heat medium supplied to the vaporizer.
The liquefied natural gas vaporization system according to claim 3 or 4, wherein one end is connected to the flow rate control three-way valve and the other end is connected to the low temperature side line. 上記燃焼装置は、船舶用のデュアルフューエルエンジンである、請求項１ないし５のいずれかに記載の液化天然ガス気化システム。 The liquefied natural gas vaporization system according to any one of claims 1 to 5, wherein the combustion device is a dual fuel engine for ships. 液化天然ガスを気化して燃料ガスとしての天然ガスを燃焼装置に供給するための液化天然ガス気化システムにおいて、
液化天然ガスを液体熱媒で加熱して気化させる気化器と、上記燃焼装置の排熱を回収する熱回収部と、の間で上記液体熱媒が循環させられ、
上記熱回収部を通過した上記液体熱媒と、上記気化器から排出され、かつ上記熱回収部を通過していない上記液体熱媒とを混合し、混合後の上記液体熱媒の温度が所定範囲となるように制御する液体熱媒温度制御ステップと、
上記気化器に供給される上記液体熱媒の流量を調節し、上記気化器から排出される天然ガスの温度が所定の範囲となるように制御する天然ガス温度制御ステップと、を含む、液化天然ガス気化システムの温度制御方法。 In a liquefied natural gas vaporization system for vaporizing liquefied natural gas and supplying natural gas as fuel gas to a combustion device.
The liquid heat medium is circulated between the vaporizer that heats the liquefied natural gas with the liquid heat medium to vaporize it and the heat recovery unit that recovers the exhaust heat of the combustion device.
The liquid heat medium that has passed through the heat recovery unit is mixed with the liquid heat medium that has been discharged from the vaporizer and has not passed through the heat recovery unit, and the temperature of the liquid heat medium after mixing is predetermined. A liquid heat medium temperature control step that controls the range,
Liquefied natural, including a natural gas temperature control step that regulates the flow rate of the liquid heat medium supplied to the vaporizer and controls the temperature of the natural gas discharged from the vaporizer to be within a predetermined range. Temperature control method for gas vaporization system.
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